Alterazioni cardiovascolari e respiratorie funzione estremamente importante in quanto si sale ad alta quota successivi all’ipossia induce tachicardia, aumento della gittata cardiaca e la ridistribuzione del flusso di sangue a riposo e in misura maggiore durante l’esercizio (Mirrakhimov & Winslow, 1996). La risposta della gittata cardiaca è mediata principalmente dalla tachicardia e, in misura minore, da una maggiore funzione contrattile e dal ritorno venoso. L’esercizio sfida il sistema cardiovascolare durante l’ipossia acuta poiché l’ossigeno arterioso ridotto altera la funzione del muscolo scheletrico, del cuore e di alcuni letti vascolari regionali come le arterie polmonari.
Le risposte cardiovascolari specie-specifiche all’esercizio in un ambiente ipossico che abbassa la pressione arteriosa dell’ossigeno (↓PO2) sono una manifestazione di diversi meccanismi interattivi che coinvolgono il controllo neurale-umorale, cardiaco locale e vascolare diretto (Fig. 1). In condizioni normossiche, le risposte cronotropiche, ionotropiche e vascolari sono una funzione del deflusso autonomo alterato dai centri del tronco cerebrale cardiovascolare midollare (centri CV Med) attivati dal riflesso pressorio dell’esercizio dagli afferenti muscolari (Musc Aff) e dal comando centrale (CC) (Longhurst, 2003). L’ipossia durante l’esercizio stimola i chemorecettori arteriosi, in particolare i corpi carotidei (CB), così come i chemorecettori midollari (Med CR) per aumentare la ventilazione (VE), che, attraverso un meccanismo del recettore dello stiramento polmonare (SR), si oppone ai cambiamenti del chemoreflex periferico nel deflusso autonomo (Longhurst, 2003). Pertanto, sebbene la stimolazione ipossica dei corpi carotidei causi bradicardia e ipotensione, questo riflesso primario è oscurato da risposte ventilatorie che producono tachicardia e vasodilatazione. La tachipnea riduce anche l’anidride carbonica arteriosa (↓PCO2) che, attraverso un meccanismo di chemorecettore midollare centrale, induce bradicardia e vasodilatazione. La stimolazione indotta dall’ipossia dei corpi aortici (AB) causa tachicardia e vasocostrizione. L’ossigeno arterioso ridotto rilassa direttamente la muscolatura liscia vascolare in tutte le circolazioni, ad eccezione del polmone. La risposta integrata all’ipossia include aumenti della frequenza cardiaca, della gittata cardiaca e della pressione arteriosa sistolica, mentre la pressione arteriosa media e diastolica rimane costante o diminuisce leggermente.
Esercizio migliora simpatico (Symp) e riduce parasimpatico (Parasymp) deflusso al cuore e sistema cardiovascolare. Il meccanismo alla base delle risposte cardiache aumentate durante l’esercizio ipossico, tuttavia, è controverso e costituisce il fulcro dell’attento studio di Hopkins et al. (2003) in questo numero del Journal of Physiology. Come studi precedenti, gli autori hanno scoperto che sia la gittata cardiaca che la frequenza cardiaca aumentavano più rapidamente all’aumentare del carico di lavoro durante l’esercizio. Tuttavia, in contrasto con il lavoro precedente che suggerisce che l’alterazione indotta dall’ipossia nella funzione cardiaca durante l’esercizio dinamico è correlata alla funzione autonomica alterata, Hopkins et al. (2003) non ha osservato un’influenza del blocco β-adrenocettore, cioè l’azione della noradrenalina (norepinefrina; NE) o il blocco colinergico muscarinico (M) dell’azione dell’acetilcolina (ACh). Supponendo che sia stato raggiunto un blocco adeguato (un problema non testato), questo studio sembra sfidare l’opinione prevalente sull’importanza dei meccanismi autonomici alla base delle risposte della frequenza cardiaca e della gittata cardiaca durante l’esercizio ipossico. Valutazione longitudinale delle risposte emodinamiche e delle catecolamine di Hopkins et al. (2003) supera i limiti degli studi precedenti, ma l’indagine ha testato separatamente l’importanza dei due rami efferenti. Poiché i due rami del sistema nervoso autonomo (ANS) possono compensarsi a vicenda durante l’attivazione riflessa (Krasney, 1967), l’attivazione simpatica o il ritiro parasimpatico da soli possono essere insufficienti per produrre i cambiamenti cardiaci aumentati associati all’ipossia. La combinazione di β-adrenocettore e blocco muscarinico metterebbe alla prova questa possibilità.
Ma, se non l’ANS, quali sono i meccanismi alla base dei cambiamenti nella funzione cardiaca durante l’esercizio ipossico? Gli autori suggeriscono un ruolo per i β-adrenocettori post-giunzionali, poiché questi recettori, oltre alla loro ben nota funzione vasocostrittore, possono mediare risposte inotropiche e possibilmente cronotropiche attraverso le loro azioni sui miociti e sulle fibre di Purkinje (Saitoh et al. 1995), in particolare nei bambini e nei giovani adulti (Tanaka et al. 2001).
In alternativa, il ritorno venoso potenziato (VR) durante l’esercizio ipossico può stimolare una risposta di stiramento nodale sino-atriale (SA) simile a Bainbridge atriale (frecce in Fig. 1), sebbene l’importanza di questo riflesso negli esseri umani sia controversa (Longhurst, 2003). Sono stati osservati cambiamenti variabili nel volume cardiaco e nella pressione di riempimento a seconda dell’altitudine raggiunta e dell’estensione dell’ipossiemia arteriosa (Mirrakhimov & Winslow, 1996). Hopkins et al. (2003) non ha misurato le pressioni di riempimento cardiache anche se hanno scoperto che rispetto al gruppo normoxic il volume dell’ictus è stato aumentato in modo simile durante l’esercizio nel gruppo ipossico nonostante l’aumento della frequenza cardiaca e il ridotto tempo di riempimento cardiaco, suggerendo che la funzione contrattile e/o il ritorno venoso erano aumentati e che il ritorno venoso
Anche i mediatori chimici, diversi dalle catecolamine, possono contribuire alla maggiore risposta cronotropa durante l’esercizio ipossico. Ad esempio, l’endotelina (End) rilasciata durante l’ipossia può stimolare il nodo SA (Mirrakhimov & Winslow, 1996; Ishikawa et al. 1988). La bradichinina (BK) rilasciata durante l’esercizio ipossico stimola i sistemi afferenti spinali che possono migliorare riflessivamente la funzione simpato-surrenale per aumentare la cronotropa e mantenere la funzione cardiaca inotropa (Longhurst, 2003). Sebbene controverso, gli aumenti correlati all’ipossia nell’adenosina (Aden) possono anche essere associati ad aumenti riflessi della frequenza cardiaca (Longhurst, 2003). Tuttavia, queste risposte riflesse sono mediate da un aumento del deflusso simpatico, che Hopkins et al. (2003) suggeriscono che non è richiesto per le risposte cardiache correlate all’ipossia. Come tale, le cause delle risposte cardiache aumentate all’esercizio ipossico rimarranno un mistero fino a quando ulteriori studi attentamente controllati basati sull’uomo potranno essere costruiti per esplorare meccanismi alternativi.
