Διερεύνηση της συσχέτισης μεταξύ της οξυγόνωσης του εγκεφάλου και της βλάβης οργάνων στόχων σε άτομα με αρτηριακή υπέρταση

Abstract

Background: The brain, as well as the heart, the kidneys, and the eyes are the main target organs affected by hypertension. One of the early signs indicative of cerebral dysfunction, is decreased cerebral oxygenation during exercise. The present dissertation aimed to explore the possible associations between cerebral oxygenation during exercise and subclinical markers of early target organ damage in a population of middle-aged, newly diagnosed hypertensive and healthy individuals. Methods: In this study, the following early, subclinical markers of target organ damage were examined: carotid intima-media thickness, aortic stiffness, retinal vessel diameter, along with cerebral oxygenation and regional blood flow changes during exercise. Carotid intima-media thickness was measured using ultrasound, arterial stiffness was estimated by measuring the augmentation index and pulse wave velocity, and retinal vessel diameter was assessed via the central retinal-arteriolar and venular equivalent and their ratio (retinal arteriovenous ratio). A three-minute isometric exercise protocol was used in this study. Briefly, after measurement of the maximal voluntary contraction (MVC) on a handgrip dynamometer, each participant performed a three-minute isometric handgrip exercise (at 30% MVC). Oxygenation of the cerebral prefrontal cortex was measured continuously, at rest and during exercise, using near-infrared spectroscopy. The average exercise responses in cerebral oxygenated-hemoglobin (O2Hb), deoxygenated-hemoglobin (HHb), and total-hemoglobin (tHb) were calculated. To investigate the presence of association between early, subclinical markers of target organ damage and cerebral oxygenation, univariate analyses were performed. Next, to evaluate the independent associations between cerebral oxygenation, regional blood flow changes and other subclinical markers of target organ damage, partial correlation analyses adjusted for “traditional” cardiovascular risk factors were performed. In the partial correlation model, age, body-mass index, smoking, LDL cholesterol and fasting blood glucose were included. Results: Mean carotid intima-media thickness was negatively correlated with the average exercise response in cerebral oxygenation (rhoO2Hb=-0.348, pO2Hb=0.001; rhotHb=-0.253, ptHb=0.020). The augmentation index was negatively correlated with cerebral oxygenation during exercise (rhoO2Hb=-0.374, pO2Hb<0.001; rhotHb=-0.332, ptHb=0.020), whereas no significant correlation was observed between pulse wave velocity and indices of cerebral-oxygenation and regional blood flow changes. In the adjusted analysis, cerebral oxygenation was positively correlated with central retinal arteriolar diameter (CRAE r=0.233, p=0.043), but there was no correlation between cerebral oxygenation and the venule diameter or the retinal arteriovenous ratio. Conclusions: The findings of this study suggest that indices of a blunted cerebral oxygenation response during a submaximal physical task are associated with markers of early, subclinical target organ damage, namely increased carotid intima-media thickness, increased arterial stiffness, and arteriolar retinal narrowing in a population of newly diagnosed, untreated, hypertensive individuals and normotensive healthy controls.

Εισαγωγή: Μαζί με την καρδιά, τους νεφρούς, τα μάτια, τα μεγάλα και μικρά αγγεία, ο εγκέφαλος είναι ένα από τα κύρια όργανα-στόχους που επηρεάζονται από την υπέρταση. Ένα από τα πρώιμα σημεία ενδεικτικά δυσλειτουργίας του εγκεφάλου, είναι η μείωση της εγκεφαλικής οξυγόνωσης κατά την άσκηση. Σκοπός της διδακτορικής διατριβής ήταν να διερευνηθεί η ύπαρξη συσχέτισης μεταξύ της οξυγόνωσης του εγκεφάλου κατά την άσκηση και υποκλινικών βλαβών οργάνων-στόχων σε πληθυσμό ασθενών με νεοδιαγνωσμένη αρτηριακή υπέρταση και υγειών εθελοντών.Μέθοδοι: Οι πρώιμες, υποκλινικές βλάβες οργάνων-στόχων που αναλύθηκαν στην παρούσα μελέτη είναι οι ακόλουθες: το πάχος έσω-μέσου χιτώνα της κοινής καρωτίδας, η αορτική σκληρία, η διάμετρος αγγείων του αμφιβληστροειδούς και η εγκεφαλική οξυγόνωση και εγκεφαλική αιματική ροή κατά την άσκηση. Το πάχος έσω-μέσου χιτώνα της καρωτίδας μετρήθηκε με χρήση υπερήχου, η αρτηριακή σκληρία προσδιορίστηκε με τη μέτρηση του αυξητικού δείκτη και της ταχύτητας σφυγμικού κύματος και η διάμετρος των αγγείων του αμφιβληστροειδούς εκτιμήθηκε με τη χρήση του ισοδύναμου κεντρικής αρτηρίας και φλέβας του αμφιβληστροειδούς καθώς και από το λόγο του ισοδύναμου κεντρικής αρτηρίας προς ισοδύναμο κεντρικής φλέβας. Το πρωτόκολλο άσκησης που χρησιμοποιήθηκε ήταν ισομετρική άσκηση. Μετά την αξιολόγηση της μέγιστης δύναμης χειρολαβής, οι συμμετέχοντες πραγματοποίησαν ισομετρική άσκηση χειρολαβής διάρκειας τριών λεπτών (στο 30% της μέγιστης δύναμης χειρολαβής). Η εγκεφαλική οξυγόνωση του προμετωπιαίου φλοιού καταγράφηκε συνεχώς κατά την ηρεμία και την άσκηση με τη χρήση εγγύς-υπέρυθρης φασματοσκοπίας (NIRS). Υπολογίστηκαν η μέση απόκριση στην οξυγονωμένη (O2Hb), αποξυγονωμένη (HHb) και ολική (tHb) αιμοσφαιρίνη κατά την άσκηση. Για τη διερεύνηση ύπαρξης συσχέτισης μεταξύ των πρώιμων υποκλινικών βλαβών των οργάνων στόχων, και εγκεφαλικής οξυγόνωσης πραγματοποιήθηκαν μονοπαραγοντικά μοντέλα συσχέτισης. Στη συνέχεια, για τη διερεύνηση ύπαρξης ανεξάρτητων συσχετίσεων μεταξύ δεικτών της εγκεφαλικής οξυγόνωσης και αιματικής ροής με δείκτες πρώιμων, υποκλινικών βλαβών οργάνων στόχων, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της μερικής συσχέτισης. Στα μοντέλα μερικής συσχέτισης πραγματοποιήθηκε στάθμιση για «κλασσικούς» παράγοντες καρδιαγγειακού κινδύνου. Συμπεριλήφθηκαν η ηλικία, ο δείκτης μάζας σώματος, το κάπνισμα, η χοληστερόλη LDL και η γλυκόζη ορού. Αποτελέσματα: Το πάχος έσω-μέσου χιτώνα εμφάνισε αρνητική συσχέτιση με τη μέση απόκριση της εγκεφαλικής οξυγόνωσης κατά την άσκηση (rhoO2Hb=-0,348, p=0,001; rhotHb=-0,253, p=0,020). Ο κεντρικός αυξητικός δείκτης (Ai) εμφάνισε αρνητική συσχέτιση με την εγκεφαλική οξυγόνωση κατά την άσκηση (rhoO2Hb=-0,374, p<0,001; rhotHb=-0,332, p=0,020), ενώ δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της ταχύτητας σφυγμικού κύματος και δεικτών εγκεφαλικής οξυγόνωσης στην άσκηση. Στη σταθμισμένη ανάλυση, η εγκεφαλική οξυγόνωση παρουσίασε θετική συσχέτιση με τη διάμετρο των αρτηριολίων του αμφιβληστροειδούς (CRAE r=0,233, p=0,043) ενώ δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική συσχέτιση με τη διάμετρο των φλεβιδίων του αμφιβληστροειδούς ή το λόγο των ισοδύναμων κεντρικής αρτηρίας/φλέβας. Συμπεράσματα: Τα ευρήματα της μελέτης υποστηρίζουν ότι δείκτες χαμηλότερης εγκεφαλικής οξυγόνωσης κατά τη διάρκεια της άσκησης συσχετίζονται με δείκτες πρώιμων, υποκλινικών βλαβών οργάνων-στόχων και συγκεκριμένα με αυξημένο πάχος έσω-μέσου χιτώνα, αυξημένη αρτηριακή σκληρία και στένωση των αρτηριολίων του αμφιβληστροειδούς σε πληθυσμό νεοδιαγνωσμένων υπερτασικών και νορμοτασικών ασθενών.