Analisi di indici cardiovascolari e di regolazione autonomica per valutare l'effetto di farmaci cronotropi negativi durante rianimazione da shock settico

Sepsis and septic shock are currently a primary clinic challenge. This thesis focuses on the alterations in the cardiovascular system and autonomic nervous system (ANS), which regulates the cardiocirculatory apparatus. The aim of the present thesis is to evaluate the effects of two negative-chronotropic drugs, ivabradine and esmolol, on the vascular system in an experimental animal model, in order to assess possible benefits of the HR reduction on the coupling between heart and arterial tree. Twelve pigs were divided onto three experimental groups: the control group, the ivabradine-treated group and the esmolol-treated group. In addition to the cardiac indices (heart rate HR, cardiac output CO, stroke volume SV) and to the arterial blood pressure values, the characteristic arterial time constant tau was computed, together with the arterial compliance and the total peripheral resistance. The Buckberg index was adopted to evaluate the cardiac efficiency, while the ANS mediated blood pressure control was estimated by the baroreflex sensitivity and the power spectral analysis of aortic and radial diastolic arterial blood pressure (DAP) oscillations. Esmolol seems a promising drug as it was able not only to reduce the HR, but also to enhance the responsivity of the vascular system. Those benefits lasted after the administration of noradrenaline too. The ivabradine allowed to restore many of the hemodynamic indices, but it seems questionable its effects in combination to the vasopressors such as noradrenaline. In fact, in contrast to the esmolol treated animals, at the end of the experiment the physiological ratio between central pulse pressure and peripheral pulse pressure was not restored (peripheral vascular decoupling) and a further reduction in the BRS was observed.

La sepsi e lo shock settico rappresentano attualmente un’importante sfida clinica. Questo lavoro di tesi si focalizza in particolare sulle alterazioni del sistema cardiovascolare e del sistema nervoso autonomo per il controllo dell’apparato cardiocircolatorio. Lo scopo della presente tesi è valutare gli effetti di due farmaci cronotropi negativi, ivabradina ed esmololo, sul sistema vascolare in un modello sperimentale animale, per ricercare i possibili effetti benefici di una riduzione della frequenza cardiaca sull’accoppiamento tra albero arterioso e cuore. Dodici maiali sono stati suddivisi in tre gruppi sperimentali: un gruppo di controllo, un gruppo trattato con ivabradina e un gruppo trattato con esmololo. Oltre agli indici cardiaci (frequenza cardiaca HR, gittata cardiaca CO, volume sistolico SV) e ai valori pressori, sono stati calcolati la costante di tempo caratteristica tau, la complianza arteriosa e la resistenza periferica totale. È stato adottato l’indice di Buckberg per valutare l’efficienza cardiaca, mentre la regolazione cardiovascolare autonomica è stata stimata calcolando la sensitività barocettiva (BRS) e lo spettro di potenza delle oscillazioni aortiche e radiali delle serie di pressione diastolica (DAP). L’esmololo sembra essere un farmaco promettente: non solo è stato in grado di ridurre la frequenza cardiaca, ma sembrerebbe migliorare la responsività del sistema vascolare. Tali benefici si sono mantenuti anche dopo la somministrazione di noradrenalina. L’ivabradina ha consentito di ripristinare molti degli indici emodinamici, ma il suo utilizzo in combinazione con vasopressori, come la noradrenalina, non ha mostrato risultati convincenti. Non si ha infatti un ripristino del corretto rapporto tra pressione pulsatoria centrale e periferica (peripheral vascular decopuling) e si è verificata un’ulteriore riduzione della BRS, a differenza di quanto osservato nel gruppo trattato con esmololo.