Utjecaj ronjenja na komprimirani zrak i primjene vitamina C i E na izabrane funkcije ljudskog srca i endotelnu funkciju nadlaktične arterije

Obad, Ante (2009) Utjecaj ronjenja na komprimirani zrak i primjene vitamina C i E na izabrane funkcije ljudskog srca i endotelnu funkciju nadlaktične arterije. PhD thesis, Sveučilište u Zagrebu.

Preview

PDF Download (1MB) | Preview

Abstract

After decompression from dives, bubbles are frequently observed in the right ventricular outflow tract and may lead to vascular damage, pulmonary arterial hypertension and right ventricular overload. No data exist on the effect of open sea diving on the pulmonary artery pressure (PAP). Eight professional divers performed an open sea air dive to 30 msw. Before and postdive a Doppler echocardiographic study was undertaken. Systolic pulmonary artery pressure (SPAP) was estimated from measurement of peak flow velocity of the tricuspid regurgitant jet; the ratio between pulmonary artery acceleration times (AccT) and right ventricular ejection time (RVET) was used as an estimate of the mean PAP. No evidence of either patent foramen ovale or intra-pulmonary shunt was found in any subject postdive after performing a Valsalva maneuver. SPAP increased from 2 ±3 to 33±2 mm Hg and AccT/ RVET ratio decreased from 0.44±0.04 to 0.3±0.02 20 min after the dive, respectively. Pulmonary vascular resistance increased from 1.2 ±0.1 to 1.4±0.1 Wood Units. Postdive right ventricle end-diastolic and endsystolic volumes were increased for about 19% (P = 0.001) and 33% (P = 0.001) and right ejection fraction decreased about for 6% (P = 0.001). Cardiac output decreased from 4.8±0.9 (l min1) to 4.0 ± 0.6 at 40 min postdive due to decreases in heart rate and stroke volume. This study shows that a single open sea dive may be associated with right heart overload due to increased pressure in the pulmonary artery. Diving-induced acute alterations in cardiovascular function such as arterial endothelial dysfunction, increased pulmonary artery pressure (PAP) and reduced heart function have been recently reported. We tested the effects of acute antioxidants on arterial endothelial function, PAP and heart function before and after fi eld dive.Vitamin C (2 grams) and E (400 IU) were given to subjects 2 hours before second dive (protocol 1) and in placebo-controlled crossover study design (protocol 2). Seven experienced divers performed open sea dives to 30 msw with standard decompression in non randomized protocol, and six of them participated in randomized trial. Before and after the dives ventricular volumes and function and pulmonary and brachial artery function were assessed by ultrasound. The control dive resulted in a significant reduction in fl ow mediated dilation (FMD) and heart function with increased mean PAP. 24 hours (h) after the control dive FMD was still reduced 37% (8.1 vs. 5.1%, p=0.005 below baseline, while right ventricle ejection fraction (RV-EF), left ventricle EF and endocardial fractional shortening were reduced much less (~2-3%). At the same time RV endsystolic volume was increased by 9% and mean PAP by 5%. Acute antioxidants significantly attenuated only the reduction in FMD postdive (p<0.001), while changes in pulmonary artery and heart function were unaffected by antioxidant ingestion. These findings were confirmed by repeating the experiments in a randomized study design. FMD returned to baseline values 72h after the dive with pre-dive placebo, whereas for most cardiovascular parameters this occurred earlier (24-48h). Right ventricular dysfunction and increased PAP lasted longer. Acute antioxidants attenuated arterial endothelial dysfunction after diving, while reduction in heart and pulmonary artery function were unchanged. Cardiovascular changes after diving are not fully reversed up to 3 days after a dive, suggesting longer lasting negative effects.We have recently shown that a single air dive leads to acute arterial vasodilatation and impairment of endothelium-dependent vasodilatation in humans. Additionally we have found that predive antioxidants at the upper recommended daily allowance partially prevented some of the negative effects of the dive. in this study we prospectively evaluated the effect of long-term antioxidants at a lower RDA dose on arterial endothelial function. Methods: Eight professional male divers performed an open sea air dive to 30 msw. Brachial artery fl ow-mediated dilation (FMD) was assessed before and after diving. Results: The first dive, without antioxidants, caused significant brachial arterial diameter increase from 3.85±0.55 to 4.04±0.5 mm and a significant reduction of FMD from 7.6±2.7 to 2.8±2.1%. The second dive, with antioxidants, showed unchanged arterial diameter and significant reduction of FMD from 8.11±2.4 to 6.8±1.4%. The FMD reduction was significantly less with antioxidants. Vascular smooth muscle function, assessed by nitroglycerine(endothelium-independent dilation), was unaffected by diving. ----- Discussion: This study shows that long-term antioxidant treatment at a lower RDA dose ending 3–4 h before a dive reduces the endothelial dysfunction in divers. Since the scuba dive was of a similar depth and duration to those practiced by numerous recreational divers, this study raises the possibility of routine predive supplementation with antioxidants. We report a case of a diver that developed in tra-pulmonary (I-P) shunting of venous gas bubbles at high level of exercise after diving. The diagnosis was made with a four chamber view of the heart by echocardiography during exercise. This case is the first time that we have observed an evidence for I-P shunts recruitment during exercise after diving and this bubble grade was the highest ever seen in our laboratory. Thus, the risk for venous bubbles crossing over through I-P shunts during exercise after diving is rather low.

Abstract in Croatian

U razdoblju dekompresije nakon zarona s komprimiranim zrakom u području desnog srca uočavaju se venski plinski mjehurići, koji mogu dovesti do oštećenja vaskulature, povećanja tlaka plućne arterije, te preopterećenja desne klijetke. Ne postoje podaci o utjecaju zarona s komprimiranim zrakom na otvorenom moru na tlak plućne arterije (PAP). Osam profesionalnih ronilaca izvelo je ronjenje na dah na otvorenom moru na 30 metara dubine. Svim roniocima napravljena su ehokardiografska mjerenja odabranih parametara funkcije desnog srca i plućne arterije. Sistolički tlak plućne arterije (sPAP) procjenjuje se mjerenjem vršne brzine protoka regurgitacijskog mlaza preko trikuspidalnog zaliska; omjer između akceleracijskog vremena (AccT) plućne arterije i ejekcijskog vremena desne klijetke (RVET) koristilo se kao indeks procjene srednje vrijednosti tlaka plućne arterije (mPAP). Nakon provođenja Valsalvinog manevra na ispitanicima nakon ronjenja nije nađeno elemenata postojanja otvorenog foramen ovale, te postojanja unutarplućnih šantova. sPAP se povećao sa 25± 3 na 33±2 mm Hg, a omjer AccT/RVET se smanjio sa 0,44±0,04 na 0,3± 0,02, 20 minuta nakon ronjenja u svakog pojedinca. Otpor kroz krvne žile pluća povećao se sa 1,2±0,1 na 1,4±0,1 Woodovih jedinica. Nakon ronjenja, volumen na kraju dijastole i sistole desne klijetke se povećao za oko 19% (P=0,001) i 33% (P=0,001), a ejekcijska se frakcija desne klijetke smanjila za oko 6% (P=0,001). Minutni volumen srca smanjio se sa 4,8±0,9 (L/min) na 4,0±0,6, četrdeset minuta nakon ronjenja zbog smanjenja rada srca i udarnog volumena. Ovo proučavanje pokazuje da jedan zaron s komprimiranim zrakom na otvorenom moru može dovesti do preopterećenja desnog dijela srca zbog povećanja tlaka i otpora u plućnoj arteriji.Nedavno je objavljeno o akutnim promjenama kardiovaskularne funkcije izazvanima ronjenjem, kao što su disfunkcija arterijskog endotela, povećani plućni arterijski tlak (PAP) i smanjena funkcija srca. Mi smo ispitivali učinke akutnih antioksidanata na arterijsku endotelnu funkciju, PAP i funkciju srca prije i nakon ronjenja na terenu. Vitamin C (2 g) i vitamin E (400 IJ) davani su ispitanicima 2h prije drugoga ronjenja (protokol 1) i u placebom kontroliranoj poprečnoj studiji (protokol 2). Sedam iskusnih ronilaca ronilo je u otvorenom moru do 30 m dubine sa standardnom dekompresijom u nerandomiziranom protokolu, a 6 od njih je sudjelovalo u randomiziranom pokusu. Prije i nakon ronjenja ultrazvukom su određivani volumeni ventrikla i funkcija plućne i brahijalne arterije. Kontrolno ronjenje dovelo je do značajnog smanjenja dilatacije posredovane protokom (FMD) i srčane funkcije s povećanim srednjim PAP; 24 sata nakon kontrolnog ronjenja FMD je još uvijek bila smanjena za 37% ispod temeljne vrijednosti (8,1% naprama 5,1%, P=0,005), dok je ejekcijska frakcija desnog ventrikla (RVEF), EF lijevog ventrikla i endokardijalno frakcijsko skraćenje bilo mnogo manje smanjeno (~2-3%).U isto vrijeme volumen pri kraju sistole RV bio je povećan za 9%, a srednji PAP za 5%. Akutni antioksidanti značajno su oslabili samo smanjenje FMD nakon ronjenja (P<0,001), dok ingestija antioksidanata nije djelovala na promjene funkcije plućne arterije i srca. Ti su nalazi bili potvrđeni ponavljanjem eksperimenata u randomiziranoj studiji. FMD se vratila na temeljne vrijednosti 72 h nakon ronjenja s placebom primijenjenim prije ronjenja, dok se to za većinu kardiovaskularnih parametara pojavilo ranije (24-48 h). Disfunkcija desnog ventrikla i povišeni PAP trajali su dulje. Akutni antioksidanti oslabili su arterijsku endotelnu disfunkciju nakon ronjenja, dok je smanjenje funkcije srca i plućne arterije bilo nepromijenjeno. Kardiovaskularne promjene nakon ronjenja nisu se u potpunosti popravile ni 3 dana nakon ronjenja upućujući na dulje trajanje negativnih učinaka. Nedavno smo pokazali da pojedinačno ronjenje na dah u ljudi dovodi do akutne arterijske vazodilatacije i promjene vazodilatacije ovisne o endotelu. Dodatno smo našli da je davanje antioksidanta prije ronjenja na gornjoj preporučenoj dnevnoj granici djelomično spriječilo neke negativne učinke ronjenja. U ovoj smo studiji prospektivno ocjenjivali učinak dugotrajno davanih antioksidanata u dozi na donjoj preporučenoj dnevnoj granici na arterijsku endotelnu funkciju. Osam profesionalnih ronilaca izvelo je ronjenje na dah na otvorenom moru do 30 m. Prije i nakon ronjenja ocjenjivalo se dilataciju brahijalne arterije posredovanu protokom (FMD). Prvo ronjenje, bez antioksidanta, uzrokovalo je značajno povećanje promjera brahijalne arterije od 3,85±0,55 do 4,04±0,5 mm i značajno smanjenje FMD od 7,6±2,7 na 2,8±2,1%. Drugo ronjenje, s antioksidantima, pokazalo je nepromijenjeni promjer arterije i značajno smanjenje FMD od 8,11±2,4 na 6,8±1,4%. Smanjenje FMD bilo je značajno manje s antioksidantima. Na funkciju vaskularnih glatkih mišića, ocjenjivanu nitroglicerinom (dilatacija neovisna o endotelu), ronjenje nije imalo utjecaja. Ovo istraživanje pokazuje da dugotrajno davanje antioksidanta u nižoj dozi RDA koje završava 3-4 sata prije ronjenja smanjuje poremećaj funkcije endotela u ronilaca. Kako je ronjenje s aparatom za kisik bilo na sličnoj dubini i trajanja kao ono brojnih ronilaca rekreativaca, ovo istraživanje potiče mogućnost rutinskog dodatnog davanja antioksidanata prije ronjenja. Prikazujemo slučaj intrapulmonalnog skretanja (IP) mjehurića venskog plina iz desnog u lijevo srce pri većem fi zičkom opterećenju nakon ronjenja. Dijagnoza je postavljena ultrazvučnim prikazom srca tijekom i nakon ergometrijskog testiranja. To je prvi slučaj u kojem smo mogli dokazati nastanak I-P skretanja tijekom ergometrije nakon ronjenja, a stupanj nastajanja mjehurića bio je najveći ikada opažen u našim dotadašnjim zaronima. Prijelaz venskih mjehurića kroz I-P šantove tijekom ergometrijskog testiranja nakon ronjenja je vrlo rijedak događaj.

Actions (login required)

View Item

Downloads