Adaptação Humana à Alta Altitude

Objetivo do estudo A: Massa de glóbulos vermelhos e hipóxia:

Várias formas de treinamento em altitude têm sido usadas para aumentar, em particular, o desempenho de resistência de atletas de elite. As abordagens mais comumente usadas são viver e treinar em altitude (Viver alto - treinar alto; LHTH) ou viver em alta altitude enquanto treina ao nível do mar (Viver alto - treinar baixo; LHTL). Embora seja geralmente aceito que os potenciais efeitos de aumento de desempenho de LHTH e LHTL são mediados por um aumento dependente de hipóxia na massa de glóbulos vermelhos (1), isso nunca foi demonstrado experimentalmente. Em 2010, os pesquisadores conduziram o primeiro estudo LHTL duplo-cego controlado por placebo (apoiado com financiamento BASPO) com o objetivo claro de identificar o(s) mecanismo(s) responsável(is) pelo encantamento do desempenho após o LHTL. Em resumo, por esta razão, 16 atletas de elite (VO2max médio ≈ 70 ml.kg.min) residiram por 16 horas/dia em normóxia ou na altitude estimulada de 3.000 m por quatro semanas. Este protocolo foi escolhido com base em revisões recentes de especialistas da área (2). Apesar desta configuração supostamente ideal, os investigadores não encontraram uma única mudança positiva induzida por LHTL. Para nossa grande surpresa e apesar de ter medido o VO2max, desempenho contra-relógio, massa de glóbulos vermelhos, marcadores de eritropoiese em uma frequência muito maior do que em qualquer outro estudo anterior de LHTL, todos permaneceram inalterados por LHTL. Com base em nossa experiência em fisiologia de altitude e estudos incluindo injeções de eritropoetina em humanos, os pesquisadores começaram a especular se mesmo 3 semanas de exposição contínua à altitude são estímulos suficientes para aumentar a massa de glóbulos vermelhos, que é a suposição fundamental para LHTL (1, 3). Se não for esse o caso, a justificativa científica para realizar LHTL desaparece.

A determinação inicial da massa de glóbulos vermelhos em altitude data de 100 anos atrás, quando Douglas (4) relatou que 6 semanas de exposição a 2.300 m de altitude nas Gran Canárias não aumentaram a massa de glóbulos vermelhos, enquanto o htc aumentou. Cerca de 50 anos depois, Lawrence (5) concluiu que um verdadeiro aumento na massa de glóbulos vermelhos exigia várias semanas (8) de exposição à altitude (3800 m), enquanto a diminuição do volume plasmático começa na chegada. Deve-se notar aqui que eles usaram um método excelente para determinar a massa de glóbulos vermelhos: glóbulos vermelhos autólogos marcados com fósforo radioativo, algo que não é possível hoje. Em 1964, Hannon (6) conduziu seu estudo agora clássico quando expôs 8 fêmeas e 8 machos a 4300 m de altitude por 9 semanas completas. Durante o primeiro mês não houve aumento na massa de glóbulos vermelhos e, nas 5 semanas seguintes, a massa de glóbulos vermelhos aumentou apenas 5%, apesar da suplementação contínua de ferro. O método utilizado neste estudo em particular foi o de hemácias autólogas marcadas com cromo 51, ou seja, padrão-ouro. Mesmo na altitude extremamente alta de 5.450 m (sem relevância para o esporte de elite), Reynafarje (7) relatou que são necessárias 6 semanas para um aumento no volume de glóbulos vermelhos. Acompanhar todos os estudos de altitude anteriores é impossível aqui, mas em uma revisão recente, Grover e Bärtsch (8) resumiram-nos afirmando que "a verdadeira policitemia se desenvolve quando a residência em grandes altitudes (3800-4500m) se estende por meses a anos". Assim, em comparação com as pesquisas de altitude feitas no passado em relação à massa de hemácias, em sua maioria realizadas com o uso de técnicas muito superiores às usadas hoje e em latitudes mais altas do que as aplicadas nos protocolos LHTL, a proposta de que o LHTL aumente o vermelho massa celular parece estar em desacordo. Deve-se ter em mente, no entanto, que na maioria dos estudos de altitude é difícil isolar os efeitos da hipóxia, e também as mudanças na temperatura, ingestão nutricional e nível de atividade física são frequentemente um fator de confusão.

Levine e Stray-Gundersen (3) foram os primeiros a relatar um aumento na massa de glóbulos vermelhos após LHTL. Após 3 semanas de LHTL a 2500 m, eles calcularam que o RCV aumentou em 8% com base nas alterações no volume plasmático derivadas do Evens Blue. Evens blue é uma medida ruim para mudanças no RCV, uma vez que vaza rapidamente da circulação, e os dados devem ser analisados ​​com cautela. Também é interessante que um aumento no RCV tenha sido observado apenas em 50% dos indivíduos LHTL. Isso não exclui que as mudanças observadas simplesmente não foram apenas o resultado da variação biológica (9). Nos 10 anos seguintes aos primeiros resultados LHTL positivos, os dados não puderam ser replicados. Especialmente o grupo de pesquisa australiano liderado por Chris Gore fez grandes esforços neste período, mas não pôde confirmar que 3 semanas de LHTH ou LHTL normobárica causaram aumento de RCV (10-16). A partir de 2006, os efeitos positivos do LHTL foram relatados no RCV, mas os dados estão longe de ser convincentes. O grupo de pesquisa de J.P. Richalet conduziu uma série de experimentos em Premanon e descobriu que a massa de glóbulos vermelhos aumentou em um estudo (17), mas inalterada em outros dois estudos (18, 19). J Wehrlin, do Bundesamt für Sport, descobriu que três semanas de LHTL aumentam o RCV (20), mas o desenho do estudo não é limpo, pois indivíduos de diferentes disciplinas serviram como indivíduos de controle e tratamento. Isso é um problema, pois eles estavam em estágios diferentes da temporada de treinamento e não se pode excluir que isso não afete o RCV. Como os sujeitos eram atletas de elite competindo em nível internacional, também é uma pena que nenhuma amostra antidoping tenha sido coletada na população desse sujeito. Nos últimos anos, Chris Gore aplicou uma abordagem estatística incomum e, assim, relatou o que eles chamam de aumentos "marginais" em RCV após LHTL (21). Esta conclusão, no entanto, não pode ser tirada usando uma abordagem estatística padrão aceita. Assim, embora seja geralmente aceito que LHTL pode aumentar o RCV, o quadro não é tão claro quanto o esperado, e os investigadores argumentam que é bastante improvável quando comparado com os estudos de exposição crônica à altitude mencionados acima.

O principal objetivo deste estudo é determinar em uma grande população de estudo (n = 16) se a exposição contínua a 3.450 m de altitude por quatro semanas aumenta a massa de células vermelhas ou não. Os investigadores escolheram esta altitude porque 1) Em populações que vivem permanentemente nesta altitude, um volume elevado de glóbulos vermelhos foi relatado em comparação com seus compatriotas que vivem perto do nível do mar, 2) Se os investigadores escolherem uma altitude mais baixa e não observarem aumento na massa de glóbulos vermelhos, os investigadores não seriam capazes de determinar se isso era consequência de uma altitude muito baixa ou de uma duração de exposição muito curta. 3) A exposição a elevações muito mais altas pode não ser adequada para atletas.

Protocolo de estudo para Objetivo do estudo A: Massa de glóbulos vermelhos e hipóxia Um mês antes da exposição à altitude, os indivíduos terão semanalmente seu RCV (por reinalação de CO) e outros parâmetros hematológicos quantificados em dois dias separados, não separados por mais de um dia (ou seja, segunda e terça, ou terça e quarta etc). Isso permite uma estimativa muito boa de seus valores hematológicos basais. Suplementação leve de ferro (40 mg/dia será iniciada no dia 1 e mantida durante todo o estudo). Além disso, todos os indivíduos realizarão exercícios leves de bicicleta a 1,0 W/kg de peso corporal por 30 minutos a cada dois dias durante este mês. Tal atividade leve é ​​conhecida por não influenciar a massa de glóbulos vermelhos (22). A atividade será continuada durante o período de exposição à altitude em Jungfraujoch (ver abaixo), a fim de limitar qualquer efeito potencial de inatividade física induzida por altitude/confinamento que possa induzir uma diminuição no volume plasmático, que, no entanto, é relatado para ser eliminado mesmo por muito luz (23). Em duas ocasiões/semana, enquanto em Jungfraujoch, todos os participantes serão acompanhados até o Mönchhütte (mesma altitude) e de volta (total de 60 min de caminhada) para também manter alguma atividade física. Enquanto em altitude, todos os indivíduos realizarão o mesmo teste que no nível do mar, ou seja, dupla determinação dos parâmetros hematológicos semanalmente.

Objetivo do estudo B: Ajustes cardiovasculares para grandes altitudes:

Estudos clássicos de Grollman em Pikes Peak (4300m) nos EUA demonstraram que há um aumento de aproximadamente 40% no débito cardíaco em repouso (frequência cardíaca x volume sistólico) nos primeiros dias de subida a grandes altitudes (Grollman 1930). Observações semelhantes foram feitas sob condições mais rigorosamente controladas em laboratório, com graus equivalentes de hipóxia (24, 25). Alterações no volume sistólico desempenham um papel menor no aumento do débito cardíaco induzido pela altitude, e a maior parte da resposta (90-95%) parece ser o resultado de um aumento da frequência cardíaca (24, 25). Após alguns dias de exposição à altitude, no entanto, o débito cardíaco retorna aos valores do nível do mar ou a valores ainda mais baixos, apesar da hipoxemia ainda persistir (26). A diminuição do débito cardíaco é surpreendente e ocorre apesar do aumento contínuo da frequência cardíaca e é consequência da redução do volume sistólico (26, 27). Dados semelhantes são relatados com exercícios, ou seja, uma diminuição no volume sistólico com exercícios submáximos e máximos (28). O mecanismo fisiológico que leva a uma redução no volume sistólico em repouso e durante o exercício com exposição contínua a grandes altitudes permanece desconhecido, e o principal objetivo do Estudo B é resolver esse problema. Como o débito cardíaco depende em grande parte do volume sanguíneo (mecanismo de Frank-Starling) e do enchimento ventricular esquerdo, é tentador especular que a diminuição dependente da altitude no volume plasmático e, portanto, também o volume total de sangue causa o enchimento do ventrículo direito e, subsequentemente, também o volume sistólico. ser reduzido. Para testar esta hipótese serão realizadas intervenções:

1. Para facilitar o retorno venoso e, portanto, o enchimento do ventrículo direito, os indivíduos serão testados semanalmente na mesa de inclinação comumente usada. A mesa de inclinação permite a investigação de assuntos na posição supina em várias inclinações de cabeça para baixo. Os investigadores desejam estudar nossos voluntários durante 5 minutos de inclinação da cabeça para baixo em (em cada inclinação) -15, -30 e -45°, que é o procedimento normal. A inclinação da cabeça para baixo facilita o retorno venoso e, portanto, o volume de ejeção. Os maiores efeitos são geralmente vistos em torno de -70°. Durante o último minuto de cada inclinação, o débito cardíaco será avaliado por uma técnica de reinalação inerte (os investigadores tiveram este procedimento aprovado pelo conselho de ética da ETH em aplicações anteriores) e por ultra-som doppler. A frequência cardíaca e a pressão arterial serão continuamente monitoradas de forma não invasiva.
2. No último dia de estudo no Jungfraujoch, o volume de plasma será restaurado aos valores do nível do mar por infusão de Dextran. O volume exato de dextran a ser infundido é calculado multiplicando-se os volumes de hemácias (avaliados no projeto A) pelo hematócrito. O débito cardíaco será avaliado como acima na posição supina e sentada antes e imediatamente após a infusão de Dextran.
3. O volume de ejeção e a frequência cardíaca serão determinados durante o exercício submáximo e máximo por reinalação de gás inerte semanalmente durante a aclimatação. Os investigadores levantam a hipótese de que as mudanças esperadas no volume sistólico se correlacionam bem com as mudanças induzidas pela altitude no plasma e no volume sanguíneo.

Estudo C: Controle nervoso autônomo em grandes altitudes:

A exposição à hipóxia causa simpatoexcitação em humanos. Isso foi determinado indiretamente por medições dos aumentos de noradrenalina induzidos por hipóxia (Cunningham et al., 1965) e diretamente por aumentos na atividade nervosa simpática muscular (Saito et al., 1988). O principal mecanismo subjacente é a ativação de quimiorreceptores no corpo carotídeo (Marshall, 1994) e no tronco cerebral (Solomon, 2000). Assim, durante a exposição aguda à hipóxia, a frequência cardíaca e a atividade do nervo simpático mudam significativamente quando a saturação de oxigênio no sangue diminui para cerca de 85% (Smith et al., 1996). Em humanos, esse nível de saturação resulta da respiração de misturas de gases hipóxicos com FIO2 de 0,11-0,13 com alguma variação individual (Lundby et al., 2004). Recentemente, foi demonstrado que os residentes do nível do mar que se aclimataram por 4 semanas a uma altitude de 5260m acima do nível do mar exibiram um nível surpreendentemente alto de atividade nervosa simpática muscular (Hansen & Sander, 2003). A frequência média de explosão simpática muscular aumentou para 300% acima dos valores do nível do mar, o que é consideravelmente mais do que os 50-100% esperados durante a exposição aguda a uma mistura de gás hipóxico correspondente (FIO2 0,105). Uma limitação deste primeiro estudo foi a inclusão de apenas um ponto de tempo durante a aclimatação à altitude. Assim, não se sabe se a simpatoexcitação de alta altitude, medida por microneurografia, diminui durante a aclimatação adicional em residentes do nível do mar.

Os mecanismos específicos subjacentes a esta aparente simpatoexcitação de alta altitude não são claros. A respiração concomitante de oxigênio puro e a infusão intravenosa de solução salina em grandes altitudes para restaurar a homeostase sanguínea causaram apenas uma pequena diminuição na atividade nervosa simpática muscular (Hansen & Sander, 2003), sugerindo que a ativação tradicional do quimiorreflexo periférico ou do barorreflexo cardiopulmonar não é responsável para a simpatoexcitação. Em vez disso, a exposição crônica à hipóxia pode causar a reinicialização das vias nervosas centrais envolvidas nos reflexos simpatoexcitatórios. Há um crescente corpo de evidências apoiando que a inibição induzida farmacologicamente da sinalização do óxido nítrico do tronco cerebral causa amplificação ou redefinição dos reflexos simpatoexcitatórios, e foi sugerido que o acúmulo de inibidores endógenos do óxido nítrico poderia estar envolvido de forma semelhante nos estados simpatoexcitatórios humanos.

O mecanismo subjacente da simpatoexcitação de alta altitude (ponto 1-5 abaixo)

Não se sabe como a hipóxia crônica causa a simpatoexcitação, mas alguns dos possíveis mecanismos subjacentes são descritos abaixo:

1. Ativação do barorreflexo arterial. Em estudos anteriores de MSNA de alta altitude, os residentes do nível do mar tiveram aumentos menores, mas significativos, na pressão arterial de cerca de 8-12 mmHg (29, 30), o que exclui a descarga do barorreflexo arterial. A redefinição do barorreflexo arterial não foi descartada como um fator contribuinte, mas é improvável que seja um mecanismo importante.
2. Ativação do barorreflexo cardiopulmonar. Em um estudo crônico de alta altitude (29), uma infusão intravenosa de solução salina (800-1.000ml em 15 min) causou apenas uma pequena diminuição no tráfego simpático, fornecendo evidências de que a descarga de barorreceptores cardiopulmonares não é um contribuinte primário.

3. Sensibilização quimiorreflexa. As respostas ventilatórias e simpatoexcitatórias à aclimatação em grandes altitudes compartilham várias características. Ambas as respostas se desenvolvem gradualmente ao longo dos dias e, uma vez estabelecida, a normalização é lenta ao longo dos dias após a reexposição à normóxia (29, 31, 32). Os quimiorreflexos ventilatórios e simpáticos compartilham a entrada aferente dos quimiorreceptores periféricos, e os circuitos neuronais centrais responsáveis ​​pela ativação eferente dos nervos frênicos e fluxo simpático são paralelos. Os investigadores levantam a hipótese de que as respostas hiperventilatórias e simpatoexcitatórias à exposição hipóxica crônica compartilham mecanismos subjacentes. Acredita-se que a aclimatação ventilatória a grandes altitudes dependa principalmente da sensibilização do quimiorreflexo, ou seja, apesar da tensão de oxigênio arterial estável ou mesmo ligeiramente melhorada durante as primeiras 2 semanas de aclimatação, a resposta ventilatória quimiorreflexa hipóxica (HVR) aumenta lentamente. A base para essa sensibilização reflexa única foi estudada extensivamente nas últimas décadas. Em humanos, é provável que mecanismos periféricos e centrais estejam envolvidos.

   Perifericamente, os eventos de sinalização nos quimiorreceptores dentro dos corpos carotídeos e aórticos são complexos envolvendo vários transmissores excitatórios e inibitórios. Os sinais excitatórios incluem adenosina, ATP, acetilcolina e endotelina. As principais moléculas sinalizadoras inibitórias são a dopamina (atuando nos receptores D2, D2R) (33), noradrenalina e NO. Em humanos, a dopamina intravenosa em baixa dose e o antagonista D2R domperidona (agora administrado apenas por via oral) são capazes de diminuir e aumentar a HVR ao nível do mar, respectivamente (34, 35), mas não a ventilação hipóxica máxima (36). Nem a dopamina nem a domperidona em baixas doses atravessam a barreira hematoencefálica. Embora a produção de dopamina e os efeitos dentro do corpo carotídeo possam diminuir durante os primeiros dias de exposição hipóxica (37, 38), as enzimas envolvidas na produção de dopamina, os receptores de dopamina e a concentração de dopamina (e noradrenalina) são reguladas positivamente durante a hipóxia crônica (38). . A consequência funcional para as respostas ventilatórias em humanos foi estudada com moderação, mas um estudo sugere que os efeitos da dopamina e dompridona na HVR são inalterados ou ligeiramente maiores em indivíduos expostos à hipóxia por 8h (35). O papel do NO na quimiorrecepção periférica não foi estudado em humanos, mas estudos recentes em animais sugerem que a ação inibitória periférica do NO é confundida pela desinibição dos efeitos da dopamina mediada pelo NO. Assim, o nitroprussiato de sódio realmente aumenta o disparo de quimiorreceptores periféricos em gatos, talvez por bloquear a inibição endógena da dopamina (39).

   Centralmente, a ativação quimiorreceptora-aferente causa a liberação de L-glutamato e dopamina no núcleo do trato solitário (NTS). Esses eventos levam à excitação de neurônios NTS que, por sua vez, via L-glutamato, excitam neurônios do tronco cerebral dentro da medula ventrolateral rostral (RVLM). A entrada coletada para os neurônios RVLM controla o fluxo simpático central do tronco cerebral. Estudos em animais sugeriram que a modulação da via quimiorreflexa dentro do NTS pela dopamina (excitatória) (40) óxido nítrico (NO) (excitatória) (41) torna-se mais significativa durante a exposição hipóxica. Assim, a microinjeção de nitroprussiato de sódio e do inibidor da NO sintase L-NMMA no NTS em ratos acordados causa um aumento e uma diminuição na ventilação durante a exposição hipóxica (41). O papel do D2R central na hipóxia foi estudado em ratos comparando HVR após domperidona (bloqueio D2R periférico) com HVR após domperidona + haloperidol (um bloqueador D2R periférico e de ação central) (42). Os efeitos gerais do haloperidol sozinho na resposta ventilatória à hipóxia isocápnica em humanos foi uma redução na HVR (43).

   Enquanto uma série de vias neuronais e transmissores periféricos e centrais podem desempenhar papéis fisiológicos na sensibilização quimiorreflexa ligada à aclimatação à altitude, estudos recentes em camundongos D2R-knock-out forneceram evidências convincentes de que D2R é um pré-requisito (44). Por esta razão, o presente estudo testará se a sensibilização dos quimiorreceptores é uma causa subjacente para a simpatoexcitação de alta altitude e, em caso afirmativo, se os mecanismos relacionados à dopamina ou ao NO estão envolvidos. A este respeito, deve-se notar que a hiperóxia aguda ou mesmo três dias de respiração normóxica falharam em normalizar o tráfego simpático em indivíduos saudáveis ​​aclimatados a grandes altitudes por 4 semanas (29). No entanto, achados semelhantes foram relatados para a ventilação. Assim, a hipóxia crônica pode causar uma sensibilização tão substancial do quimiorreflexo, que mesmo a hiperóxia pode falhar em silenciar os quimioaferentes periféricos primários dos corpos carotídeo e aórtico, e tem sido especulado que a hiperóxia pode realmente causar excitação central da saída ventilatória e simpática após aclimatação à altitude.

4. Diminuição da produção de NO nos centros vasomotores do tronco cerebral. Logo depois que foi descoberto que o NO era um importante vasodilatador derivado do endotélio, o NO também emergiu como um neuromodulador aumentando a neurotransmissão glutamatérgica (45). Desde então, foi bem estabelecido em modelos animais que o significado funcional geral da deficiência de NO nos centros do tronco cerebral é a simpatoexcitação e o aumento dos reflexos simpatoexcitatórios (46). Esta forma de simpatoexcitação foi identificada em humanos (47). Assim, enquanto alguns estudos indicam um aumento da produção de NO dentro do NTS, a produção geral de NO pode diminuir durante a exposição hipóxica. De fato, um estudo humano recente sugeriu que há pelo menos uma deficiência relativa de NO com níveis mais baixos de cGMP no sangue durante a exposição hipóxica (48). Em um estudo de alta altitude, a infusão intravenosa do substrato NO, L-arginina, não teve efeito no tráfego simpático (Lundby et al., 2002 resumo). Este achado não exclui a deficiência de NO durante a hipóxia crônica, mas apenas indica que tal deficiência putativa não está relacionada a uma falta relativa do substrato para a síntese de NO. O presente estudo aborda essa questão não resolvida de duas maneiras independentes. Primeiro, a produção de NO em todo o corpo será determinada por uma nova técnica de isótopos estáveis. Em segundo lugar, o L-NAME será usado para produzir a inibição da NO sintase. Sob condições de ar ambiente, isso revelará se o significado funcional da produção endógena de NO diminui na hipóxia crônica. Durante o teste de HVR, o L-NAME pode ter efeitos complexos no quimiorreflexo devido à desinibição no nível dos quimiorreceptores periféricos e à ação inibitória indireta no NTS do tronco cerebral.
5. Características neurofisiológicas da simpatoexcitação de alta altitude A simpatoexcitação de alta altitude ainda não foi caracterizada usando registros de unidade única. As características da unidade única, como probabilidade de disparo e probabilidades de disparo duplo e múltiplo de unidade única dentro de um ciclo cardíaco, permitirão a comparação transversal do tráfego simpático entre os habitantes das planícies e os nativos de grandes altitudes. Além disso, características de unidade única simpática foram recentemente publicadas para os estados simpatoexcitatórios de insuficiência cardíaca, apneia do sono e hipertensão (49). Assim, comparações importantes podem ser feitas com outros estados simpatoexcitatórios. As características de disparo podem ter implicações importantes para a liberação de noradrenalina.

Desacoplamento periférico da atividade simpática e tônus ​​vasomotor Apesar de um aumento dramático na atividade nervosa simpática e na liberação de noradrenalina, há um aumento limitado (embora estatisticamente significativo) na resistência vascular e na pressão sanguínea em grandes altitudes. Isso está logicamente relacionado à compensação periférica induzida por hipóxia da vasoconstrição simpática. O desacoplamento pode ser causado, pelo menos parcialmente, pela regulação negativa dos receptores alfa, embora não tenha havido diminuição significativa nos receptores alfa-1 cardíacos em ratos vivendo em hipóxia hipobárica por 21 dias (50). Além disso, a exposição hipóxica grave aguda também causa um desacoplamento da atividade simpática e do tônus ​​vasomotor. Assim, em humanos usando FiO2 de 0,08, o tráfego simpático é muito alto, mas a resistência vascular e a pressão arterial estão diminuídas (51). É improvável que esse efeito de hipóxia aguda seja explicado pela regulação negativa do receptor.

Hipóteses para simpatoexcitação em grandes altitudes testadas com o aplicativo proposto:

1. A simpatoexcitação de alta altitude será caracterizada por uma probabilidade aumentada de disparo simpático de unidade única, assemelhando-se às características da simpatoexcitação na insuficiência cardíaca.
2. A exposição hipóxica crônica causa sensibilização substancial do quimiorreflexo, o que explica, pelo menos parcialmente, a excitação simpatogênica da alta altitude.

3a) Os efeitos da dopamina mediados por D2R no sistema nervoso central estão envolvidos de forma importante na sensibilização do quimiorreflexo na simpatoexcitação em grandes altitudes.

3b) A sinalização alterada do NO está envolvida de maneira importante na sensibilização do quimiorreflexo na simpatoexcitação em grandes altitudes.

Hipóteses para o desacoplamento periférico das respostas simpáticas 4) A exposição hipóxica crônica causa diminuição da produção local e corporal de óxido nítrico.

Cada voluntário será estudado 4 vezes (2 estudos de controle em Zurique, com e sem L-NAME, e 2 estudos em Jungfraujoch na semana 3), com e sem L-NAME.

Cada dia de estudo incluirá o seguinte:

Medições: PA, FC, fluxo sanguíneo pletismográfico dos membros, ventilação (incl consumo de oxigênio), oximetria de pulso e unidades únicas de MSNA e unidades múltiplas de MSNA para o estudo quimiorreflexo completo. Amostras de sangue: Incluindo: Catecolaminas, canais RBC, cGMP.

Doença:

• Descansar
• Chemoreflex (6 diferentes níveis de oxigênio no sangue arterial) (protocolo sugerido por Mou et al. 1995).

NB-1: O CO2 será mantido em níveis de respiração ambiente (ou seja, o valor de repouso medido em cada indivíduo), adicionando pequenas quantidades de CO2 durante os testes quimiorreflexos.

NB-2: Em um dia de estudo, infusão intravenosa de dopamina (3 µg kg -1 min-1) (Dahan et al. 1996), comprimidos de domperidona (0,75 mg kg-1) (Pedersen et al. 1999, Lundby et al. 2001) e metoclopramida intravenosa (10 mg) (Takeuchi et al. 1993) serão usados ​​nesta sequência ao nível do mar e em Jungfraujoch para inibir e desinibir o disparo quimioaferente periférico e, subsequentemente, inibir a excitação quimiorreflexa relacionada ao D2R central . Os efeitos da dopamina desaparecem dentro de alguns minutos após a interrupção da infusão (Dahan et al. 1996, Jarnberg et al. 1981). Os efeitos da domperidona atingirão o máximo cerca de 30 minutos após a ingestão do comprimido e permanecerão razoavelmente estáveis ​​por mais 30 minutos. Nessas doses, a dopamina e a domperidona não atravessam a barreira hematoencefálica e, consequentemente, a contribuição dos sensores centrais de hipóxia fica inalterada. Foi relatado que a metoclopramida causa um aumento na atividade simpática ao nível do mar. Se os investigadores confirmarem isso após o tratamento com domperidona ao nível do mar, qualquer diminuição no tráfego simpático em grandes altitudes sugerirá fortemente alterações relacionadas à hipóxia na excitação quimiorreflexa relacionada ao D2R central.

Objetivo do estudo D: Músculo esquelético e ajustes metabólicos do tecido adiposo para alta altitude:

O controle dependente de hipóxia da função mitocondrial tem sido de interesse, no entanto, surpreendentemente, pouco se sabe sobre esse tópico em humanos ou animais. Observações anteriores de modificações mitocondriais após aclimatação à altitude (especialmente altitudes altas e extremas) foram inconsistentes. Relatórios iniciais (52-55) demonstraram maior expressão de marcadores indiretos sugestivos de maior potencial oxidativo em animais e humanos nativos de grandes altitudes, levando os investigadores a postular que a aclimatação pode melhorar a capacidade respiratória e a função mitocondrial em resposta a um ambiente cada vez mais hipóxico (55 ). Este paradigma inicial foi desafiado quando estudos posteriores de habitantes das planícies que permaneciam em altitudes altas/extremas relataram uma perda dramática de mitocôndrias do músculo esquelético (56, 57) ou mudanças insignificantes no perfil mitocondrial após aclimatação a altitudes altas/extremas (58-62), mesmo apesar das reduções significativas na massa muscular esquelética (60, 61). Uma consistência na literatura, no entanto, tem sido a suposição de que a função mitocondrial (ou seja, capacidade respiratória, controle de substrato da respiração e eficiência ou controle de acoplamento) é representado apenas por meio de medições estáticas, como concentrações/atividade de proteínas específicas mitocondriais ou análise morfométrica representando conteúdo ou volume mitocondrial, respectivamente. Embora essas medições estáticas não devam ser descartadas, pois são vitais para o estudo e nossa compreensão da fisiologia mitocondrial, confiar nessas medições para a caracterização da função mitocondrial e do potencial oxidativo é incompleto. O exame da função mitocondrial requer manipulações específicas diretas da respiração mitocondrial, de modo que mudanças potenciais na fosforilação oxidativa e no transporte de elétrons possam ser identificadas. Alterações no turnover de proteínas de todo o corpo (63) e hipóxia facilitaram mudanças na concentração de proteínas, incluindo várias proteínas mitocondriais (64) deste estudo já foram relatadas. Para elucidar as alterações induzidas pela hipóxia na função mitocondrial do músculo esquelético após a aclimatação a grandes altitudes, os investigadores desejam avaliar a função mitocondrial das fibras musculares esqueléticas permeabilizadas e do tecido adiposo ao nível do mar e após aproximadamente 20-24 dias de exposição a grandes altitudes.