Effetto della stimolazione e dell'inibizione simpatica sulla variabilità del periodo cardiaco e dell'intervallo QT nell'uomo e in animali da laboratorio

The activity of the autonomic nervous system can be assessed by power spectral analysis of heart rate variability (RR variability) and QT interval variability. In this thesis, RR and QT variability are analyzed by means of two different protocols, involving both humans and rats. In the first protocol, ECG is recorded in 23 healthy subjects during head-up tilt test at 45 and 90 degrees. Each tilt session is followed by 40 minutes of recovery. In the second protocol ECG is recorded in telemetry in Wistar (WI) and Wild-type (WT) rats (classified as aggressive Wild-type rats, AGG, and non aggressive, NAGG) during pharmacological test with isoproterenol, a beta-adrenergic stimulator, and atenolol, a beta-adrenergic blockade. From the ECG signal, sampled at 1000 Hz, RR and QT beat to beat series were extracted and parametric spectral analysis were performed on 300 consecutive beats for humans and 2500 for rats (iterated analysis on 250 beats with 50% overlap). Results of the protocol on humans show that RR interval variability is related to vagal system activity, while QT interval variability is linked to sympathetic system activity. The power of RR series in HF band (0.15-0.5 Hz) decreases during tilt and increases during recovery while the power of QT series in LF band (0.04-0.15 Hz) increases with tilt and it doesn’t change during recovery. Results of the protocol on rats show a similar relationship between RR and QT interval variabilities and sympathetic and vagal branches of the autonomic nervous system with respect to the protocol on humans. The power of RR series in HF band (0.75-2.5 Hz) decreases during sympathetic activation (isoproterenol) and decreases during sympathetic blockade (atenolol). Further, results show a different behavior between groups of rats: WI have a greater vagal control than WT rats, while AGG have a greater sympathetic control than NAGG rats.

L’attività del sistema nervoso autonomo a livello cardiaco può essere indagata mediante analisi spettrale della variabilità del periodo cardiaco (intervallo RR) e dell’intervallo QT. In questo lavoro la variabilità dell’intervallo RR e QT sono analizzate durante due diversi protocolli che coinvolgono umani e ratti. Nel primo protocollo l’ECG è registrato da 23 soggetti sani sottoposti a head-up tilt test a 45 e 90 gradi. Le sessioni di tilt sono seguite da un recupero di 40 minuti. Nel secondo protocollo l’ECG è registrato in telemetria da ratti Wistar (WI) e Wild-type (WT), suddivisi in WT aggressivi (AGG) e non aggressivi (NAGG) sottoposti a prove farmacologiche con isoproterenolo, attivatore beta-adrenegico, e atenololo, bloccante beta-adrenergico. Dai segnali ECG, campionati a 1000 Hz, sono state estratte le serie battito-battito RR e QT ed è stata eseguita un’analisi spettrale parametrica su spezzoni di 300 battiti consecutivi per gli umani e 2500 per i ratti (analisi iterata su 250 battiti e sovrapposizione del 50%). I risultati del protocollo su umani mostrano che la variabilità dell’intervallo RR è correlata con lo stato del sistema nervoso vagale, mentre quella dell’intervallo QT con quello del sistema nervoso simpatico. La potenza assoluta della serie RR in banda HF (0.15-0.5Hz) diminuisce durante tilt e aumenta durante recupero; la potenza assoluta della serie QT in banda LF (0.04-0.15Hz) aumenta durante tilt e rimane inalterata durante il recupero. I risultati del protocollo su ratti mostrano le stesse relazioni della variabilità RR e QT con il sistema nervoso simpatico e vagale che sono state trovate nell’uomo. La potenza della serie RR in banda HF (0.75-2.5Hz) si riduce durante l’attivazione simpatica (isoproterenolo) ed aumenta con il blocco simpatico (atenololo). Inoltre sono emerse differenze tra le diverse popolazioni di ratti: i WI mostrano una aumentata modulazione vagale rispetto ai WT. Gli AGG mostrano una modulazione simpatica maggiore dei NAGG.