Voraktivierung der Unterkörpermuskulatur bei anfänglicher orthostatischer Hypotonie (IOH)

IOH ist eine Form der orthostatischen Intoleranz, definiert durch eine vorübergehende Abnahme des systolischen Blutdrucks (SBP) um 40 mmHg oder des diastolischen Blutdrucks (DBP) um 20 mmHg innerhalb der ersten 15 bis 30 Sekunden nach dem Einnehmen einer stehenden Position aus einer Rücken- oder Sitzposition. IOH tritt häufig bei Teenagern und jungen Erwachsenen auf und ist mit präsynkopischen Symptomen wie Übelkeit, Benommenheit und verschwommenem Sehen verbunden und kann manchmal zu einer vollständigen Synkope führen. Diese Symptome sind eine Folge der zerebralen Minderdurchblutung, die durch eine schnelle Blutdrucksenkung verursacht wird, und treten häufig nur während eines aktiven Stehens und nicht bei einem passiven Kipptischtest auf. Dies deutet darauf hin, dass ein Muskelaktivierungsreflex eine wichtige Rolle bei der IOH spielen könnte. Die Identifizierung der Refraktärzeit der Beinmuskelaktivierung wird es zukünftigen Forschern ermöglichen, eine gemeinsame Grundlinie im Sitzen genau zu bestimmen, um eine hämodynamische Erholung bei Patienten nach dem Stehen zu ermöglichen. Dies ermöglicht es den Ermittlern, die physiologischen Wirkungen wiederholter Standversuche ohne Beeinträchtigung durch einen früheren Standversuch zu beobachten.

Beim Aufstehen kommt es zu einer großen Blutverlagerung (ca. 500 ml) in Richtung der unteren Extremitäten und des Abdomens. Mit dieser Verschiebung kommt es zu einer Abnahme des venösen Rückflusses, was zu einem Abfall des Blutdrucks führt. Anschließend aktiviert die Abnahme des Blutdrucks die Barorezeptoren, um die sympathische Aktivität zu erhöhen und die parasympathische Aktivität zu verringern, was dazu dient, den Blutdruck durch Erhöhung der Herzfrequenz (HR) und des gesamten peripheren Widerstands (TPR) wiederherzustellen.

Der zugrunde liegende physiologische Mechanismus hinter dem starken Abfall des Blutdrucks beim Stehen bei IOH-Patienten wurde noch nicht bestätigt. Die derzeit am weitesten verbreitete Erklärung beinhaltet eine schnelle Vasodilatation, die auf die kontrahierenden Beinmuskeln während eines Stehens lokalisiert ist. Forschungen in Mensch- und Tiermodellen der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass sich Skelettmuskel-Widerstandsgefäße als Reaktion auf und proportional zu einer einmaligen kurzen Muskelkontraktion schnell erweitern können. Dieser Effekt kann bei IOH-Patienten übertrieben sein, was die TPR-Abnahme bei IOH-Patienten im Stehen und damit den anschließenden Blutdruckabfall erklären könnte. Gegenwärtige Behandlungen von IOH umfassen nicht-pharmakologische Interventionen und physische Gegenmanöver, wie z. B. langsames Aufstehen oder Aufsetzen, bevor man vollständig aufsteht.

Physikalische Gegenmaßnahmen haben die Funktion, der Gravitationskraft entgegenzuwirken, die während eines Stands auf den systemischen Kreislauf erfahren wird. Während eines Stehens verlagert sich ein großer Prozentsatz des zirkulierenden Blutes in Richtung der unteren Extremitäten und des Bauches, was zu einer Blutansammlung führt. Gravitationsvenöse Ansammlungen können minimiert und bekämpft werden, indem eine physische Gegenmaßnahme durchgeführt wird, wie z. B. eine Muskelkontraktion des Unterkörpers, um das Blut zentral zu verlagern. Eine anhaltende Anspannung der Unterkörpermuskulatur verhindert eine weitere periphere Stauung in Beinen und Bauch.

Die Forscher gehen davon aus, dass die Voraktivierung der Unterkörpermuskulatur vor dem Aufstehen den Abfall des SBP, der bei IOH-Patienten im Stehen beobachtet wird, abschwächt und die IOH-Symptome im Vergleich zu einem aktiven Stehen ohne Voraktivierung der Muskeln lindert. Insgesamt 14 aktive Standplätze absolviert der Studienteilnehmer innerhalb eines Tages. Bei den ersten 8 Ständen wird versucht, die Widerstandsfähigkeit der Beinmuskelaktivierung zu definieren. Die nächsten 4 Stände beinhalten Belastungstests vor dem Stehen, um die Rolle der sympathischen Aktivität gegenüber einfacher Muskelkontraktion zu isolieren. Die letzten 2 Tribünen beinhalten physische Gegenmanöver, die darauf abzielen, den starken Abfall des Blutdrucks zu mildern, der bei IOH-Patienten auf einer Tribüne beobachtet wird.

Die ersten 8 Stände werden im Sitzen ausgeführt. Sie beginnen bei einer 20-minütigen sitzenden Grundlinie vor dem ersten Stand und führen dann in zufälliger Reihenfolge nach einer Grundliniendauer von 30 Sek., 2 Min., 3 Min., 4 Min., 5 Min., 7 Min. und 10 Min. Stehplätze aus.

Die nächsten 4 Stände werden ebenfalls im Sitzen ausgeführt. Die Interventionen, die in zufälliger Reihenfolge durchgeführt werden, sind: (1) freier Stand ohne Intervention, (2) mentaler arithmetischer Belastungstest von Serial 7, (3) Kaltpressor-Belastungstest, (4) funktionelle elektrische Stimulation.

Die letzten 2 Stände werden ebenfalls aus einer sitzenden Position ausgeführt. Die Interventionen, die in zufälliger Reihenfolge durchgeführt werden, sind: (1) Knieheben und Anspannung in Rückenlage vor dem Aufstehen und (2) Beinkreuzung und Anspannung nach dem Aufstehen. Die gesamte Studie dauert etwa 3-4 Stunden.

Der Studienteilnehmer wird im nüchternen Zustand und mit leerer Blase instrumentiert. Die Ermittler werden Hautelektroden anbringen, um die Herzfrequenz kontinuierlich zu überwachen und ein EKG aufzuzeichnen. Der Blutdruck wird kontinuierlich mittels Finger-Volumenklemmen-Photoplethysmographie überwacht und mit intermittierenden Brachialmanschettenmessungen kalibriert. Aus der kontinuierlichen BP-Wellenform können die Untersucher eine Schätzung des Schlagvolumens, des Herzzeitvolumens und des systemischen Gefäßwiderstands (Modelflow) erhalten. Die Sauerstoffsättigung wird mit einer Fingersonde bestimmt. Die mittlere zerebrale Blutflussgeschwindigkeit wird mit transkraniellem Doppler (TCD) bewertet.