Abstract

Drei unterschiedliche Mechanismen sind an der Anpassung der kardiovaskulären Funktion durch das autonome Nervensystem beteiligt: die Aktivierung hierarchisch höher gelegener Hirnbereiche ("central command") und Reflexmechanismen, die primär durch afferente Signale von Chemo- und Mechanorezeptoren ("Metaboreflex") bzw. Blutdruckrezeptoren ("Baroreflex") moduliert werden. Jeder dieser Mechanismen aktiviert neuronale Regelkreise im Hirnstamm und beeinflusst damit die efferente sympathische und parasympathische Aktivität. Der Einfluss der genannten Mechanismen auf die Herzaktivität und die Blutdruckantwort ist dabei abhängig von Faktoren wie der eingesetzten Muskelmasse, der Muskelfasertypverteilung, der Belastungsintensität und der Belastungsmodalität. Im Allgemeinen lösen isometrische Muskelkontraktionen (SE, static exercise) eine stärkere chemoreflektorische Aktivität aus, da der Blutfluss und damit der Abtransport von Metaboliten aus dem Muskel stärker eingeschränkt ist, als bei dynamischen Belastungen (OE, dynamic exercise). Dies führt in der Folge zu einer stärkeren, sympathisch vermittelten Vasokonstriktion mit Blutdruckanstiegen. Weiterhin scheint aber auch die sympathische Modulation der Herzschlagfrequenz beeinflusst. Schwierig bei Untersuchungen zu qualitativen Veränderungen autonomer Kontrollprozesse bei dynamischer und statischer Muskelarbeit ist die Vergleichbarkeit der applizierten Belastung. Ein im Rahmen dieser Studie aufgegriffener Ansatz bedient sich der Herzfrequenz (HR) als einer physiologischen Führungsgröße, mit deren Hilfe die Intensitäten der unterschiedlichen Belastungsmodalitäten reguliert werden können. Bis heute gibt es nur wenige Studien, die kardiovaskuläre Reaktionsmuster bei vergleichbarem Herzfrequenzniveau mit Hilfe des Blutdrucks und der HRV untersucht haben. Ziel des hier vorliegenden Experiments war der Vergleich der autonomen Regulation bei DE und SE auf identischem Herzfrequenzniveau unter Nutzung der HRV- und Blutdruck-Analyse. Vorausgesetzt, dass der Belastungsmodus einen Einfluss auf die efferente autonome Aktivität hat, sollten sich diese Unterschiede auch im Verhalten der HRV und/oder des Blutdruck nachweisen lassen. Aus der Einleitung

Abstract

The aim of this study was to evaluate autonomic responses to dynamic and isometric exercise, which elicited the same moderate heart rate (HR) response. Therefore, 23 males performed two kinds of voluntary exercise in a supine position at similar heart rates: static exercise (SE) of the lower limbs (static leg press) and dynamic exercise (OE) of the lower limbs (cycling). Subjective effort, systolic (SBP) and diastolic blood pressure (OBP), mean arterial pressure (MAP), rate pressure product (RPP) and the time between consecutive heart beats (RR-intervals) were measured. Time-domain (SDNN, RMSSD), frequency-domain (power in the low and high frequency band (LFP, HFP)) and geometric measures (SD1, SD2) as well as non-linear measures of regularity (approximate entropy (ApEn), sample entropy (SampEn) and correlation dimension D2) were calculated. Although HR was similar during both exercise conditions (88 +/- 10 bpm), subjective effort, SBP, DBP, MAP and RPP were signifieantly enhanced during SE. HRV indicators representing overall variability (SDNN, SD 2) and vagal modulated variability (RMSSD, HFP, SD 1) were inereased. LFP, thought to be modulated by both autonomic branches, tended to be higher during SE. ApEn and SampEn were decreased whereas D2 was enhanced during SE. It can be concluded that autonomic control processes during SE and OE were qualitatively different despite resulting in the same net-effect on heart rate. The differences were reflected by blood pressure and HRV indices. HRV-measures indicated a stronger vagal cardiace activity during SE, while blood pressure response indicated a stronger sympathetic efferent activity to the vessels. The elevated vagal cardiac activity during SE might be a response mechanism, compensating a possible co-activation of sympathetic cardiac efferents, as HR and LF/HF was similar and LFP tended to be higher. However, this conclusion must be drawn cautiously as there is no HRV-marker reflecting "pure" sympathetic cardiac activity. Zusammenfassung