Kylmärasitus ja kylmäpressoritesti

lämpötilan ja muiden ympäristöstressorien tiedetään vaikuttavan verenpaineeseen (BP) ja sykkeeseen (HR). Tässä toiminnassa opiskelijat suorittavat kylmän painetestin osoittaakseen BP: n muutokset, jotka seuraavat ympäristön stressiä. Kylmästressissä koehenkilö upottaa toisen kätensä jääveteen 1-2 minuutiksi ryhmän jäsenten seuratessa koehenkilön verenpaineen muutoksia lähtötilanteesta palautumiseen.

Tausta

lämpötilan ja muiden ympäristöstressorien tiedetään vaikuttavan HR: ään ja BP: hen. Esimerkiksi äkillinen ja yhä kivuliaampi kylmästressi aiheuttaa sympaattisen hermoston massiivista purkautumista ja noradrenaliinin vapautumista. Tämä sympaattinen vastuuvapauden laukaisee vasteet sydän (CV) järjestelmä, johon kuuluu arteriolaarinen supistuminen, lisääntynyt HR, ja lisääntynyt sydämen supistuminen. Nämä reaktiot yhdessä nostavat verenpainetta. Tätä kutsutaan pressorivasteeksi (21), ja koehenkilön, jolla on kylmä stressi, testaamista tällä tavalla kutsutaan kylmäpressoritestiksi. Kylmäpressoritestiä on käytetty kliinisesti stressitestinä vasemman kammion toiminnan arvioimiseksi (15). Testiä käytetään myös sydämen autonomisen toiminnan arvioimiseen (24) ja kokeellisena kipuärsykkeenä (23).

testiä ehdotettiin kerran indeksiksi koehenkilöiden seulomiseksi verenpainetaudin (korkean verenpaineen) (8, 16) varalta. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että CV-vaste kylmäpuristustestiin voi ennustaa verenpaineen tulevaa kehitystä. Mustilla ja valkoisilla aikuisilla ja lapsilla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että mustilla koehenkilöillä, joilla on kohonnut riski saada varhainen hypertensio, ilmenee voimakkaampia vaskulaarisia reaktioita kylmäpuristustestissä kuin valkoisilla koehenkilöillä (10). Kylmäpuristustestin on osoitettu laajentavan normaalien koehenkilöiden sepelvaltimoita, mutta supistavan hypertensiivisten koehenkilöiden sepelvaltimoita (1). Yhdessä tutkimuksessa (14) käytettiin kylmäpressorikokeiden aiheuttamaa sepelvaltimon vasokonstriktiota seuraavien haittavaikutusten (esim.aivohalvaus tai sydänkohtaus) ennustamiseen oireettomilla tyypin 2 diabetespotilailla. Vasokonstriktioon liittyy oletettavasti endoteelin toimintahäiriö, joka johtaa pitkäaikaiseen sydän-ja VERISUONIPATOLOGIAAN.

Learning Objectives

tämän toiminnon suorittamisen jälkeen opiskelijan tulee pystyä tekemään seuraavat asiat:

1. Kuvaile ja selitä kylmäpuristustestin BP-vasteen taustalla olevat fysiologiset kontrollireitit

2. Kehittää hypoteesi ja suunnitella kokeen testata sitä

3. Kerätä ja analysoida tietoja ja tehdä asianmukaisia johtopäätöksiä

4. Kritiikki kokeellista suunnittelua tulevaisuuden tutkimusmatkojen parantamiseksi

aktiivisuustaso

tästä toiminnasta olisi hyötyä useilla eri kursseilla, kuten fysiologiassa, anatomiassa ja fysiologiassa, yleisbiologiassa, ihmisbiologiassa, kunniabiologiassa tai Syventävässä Harjoittelubiologiassa lukiosta ammattikouluun.

ennakkoedellytys Opiskelijan tiedot tai taidot

ennen tämän toiminnon tekemistä opiskelijalla tulee olla perustiedot seuraavista asioista:

1. Fysiologiset tekijät, jotka vaikuttavat HR: ään ja BP: hen

2. Autonomisen hermoston reitit ja vasteet

3. Aistireseptorien tyypit kehossa ja missä ne löytyvät

opiskelijoiden pitäisi osata tehdä seuraavat asiat:

1. Mittaa verenpaine verenpainemittarilla / VERENPAINEMANSETILLA ja stetoskoopilla tai automatisoidulla tiedonkeruujärjestelmällä

2. Mittaa pulssi joko manuaalisesti tai sormipulssianturilla

tarvittava aika

refleksin yksinkertainen osoittaminen kestää <1 tuntia. Jos opiskelijat tekevät tätä kyselytoimintaa, salli vähintään 1 h (laboratoriossa tai ennen laboratoriota) taustakirjallisuuden tutkimusta varten, 30 min kokeen suunnittelua ja suunnittelua varten ja 1-2 h tiedonkeruuta koehenkilöiden määrästä riippuen.

laitteet ja tarvikkeet

tarvittavat varusteet (1 sarja/ryhmä).

tähän toimintaan tarvitaan seuraavat laitteet:

1. Verenpainemittari / verenpainemansetti tai elektroninen vastaava

2. Stetoskooppi

3. Vesiämpäri / pannu

4. Jää

5. Lämpömittari, jolla voidaan mitata jopa 4°C

6. Kellon tai kellon, joka voidaan lukea sekunneissa

lisävarusteet (1 sarja/ryhmä).

seuraavat laitteet ovat valinnaisia tässä toiminnassa:

1. EKG – tai HR-näyttö; vaihtoehtoisesti tietokone, jossa on fysiologisia tiedonkeruuohjelmia (esim., AD-instrumentit, Biopac tai iWorx) sekä sormipulssianturi ja verenpainemittarianturi voidaan käyttää

2. Jäähdytetty vesihaude

3. Sekuntikello

ihmisten hyväksyntä

Texasin yliopiston (Austin, TX) Institutional Review Board pitää tätä noninvasive-koetta vapautettuna koulutustoimintana. Adopters tämän toiminnan ovat vastuussa saada luvan ihmisen koehenkilöiden tutkimus niiden koti laitos. Tiivistelmä aiheesta “Guiding Principles for Research Involving Animals and Human Beings”, KS. www.the-aps.org/mm/Publications/Ethical-Policies/Animal-and-Human-Research.

ohjeet

1. Valmistelu: kerää varusteet. Lisävalmistelu-tai seuranta-aikaa ei tarvita. Taulukossa 1 on esimerkkitietolomake.

2. Valmista jääkannu ja vesi, joka voidaan säilyttää 4°C: ssa.: voit käyttää 4-10°C: n vettä ja odottaa näkeväsi vasteen.

3. Näytä opiskelijoille jäävesi ja pyydä heitä kirjoittamaan hypoteesi/hypoteeseja ennustaa vaikutus, että upottamalla käsi veteen on CV-järjestelmä. Niiden tulisi sisältää ennustus kylmärasituksen vaikutuksesta BP: hen, HR: ään ja verenkiertoon perustuen siihen, mitä he tietävät BP: n autonomisesta säätelystä ja lämmönsäätelystä. Esimerkiksi yksi ennuste voi olla seuraava: “Kylmässä ihon verisuonet supistuvat rajoittaakseen lämmönhukkaa koko kehon pinnalla, ja tämän vasokonstriktion pitäisi lisätä BP: tä.”

4. Pyydä kohdetta makaamaan selällään (selällään) tai istumaan hiljaa 5 min. On suositeltavaa käyttää makuuasentoa, jos se on mahdollista.

5. Ota verenpaine ja HR kaksi tai kolme kertaa normaalien tasojen määrittämiseksi. Jätä BP-ranneke käsivarteen.

6. Upota koehenkilön käsi jääveteen ilman mansettia ja jätä se sinne 2 minuutiksi. Jos kylmä alkaa tuntua liian kivuliaalta, koehenkilö voi vetää käden pois milloin tahansa.

7. Määritetään BP ja HR 30 sekunnin välein 2 minuutin ajan. Huomautus: monissa kliinisissä kylmäpuristustesteissä käytetään vain 1 min upotusta. Jos koehenkilöt toteavat, että käsi käy liian kipeäksi 2 minuutin testiin, lyhennä testi 1 minuuttiin. Kokeilun voi tehdä myös jalalla käden sijaan.

8. Ota koehenkilön käsi pois jäävedestä.

9. Mittaa välittömästi systolinen ja diastolinen verenpaine ja laske pulssi 30 sekunnin välein, kunnes verenpaine ja pulssi ovat palautuneet normaaliksi.

10. Lasketaan keskimääräinen normaali systolinen ja diastolinen verenpaine ennen upottamista saaduista tiedoista. Vähennetään keskimääräiset esiimennyspaineet korkeimmista uppoamisen aikana tai sen jälkeen saaduista lukemista.

∙BP: n muutos antaa BP: n epävakaisuuden eli reaktiivisuuden indeksin.

∙potilaita, joiden systolinen verenpaine nousee vähintään 25 mmHg tai joiden diastolinen verenpaine nousee vähintään 20 mmHg, pidetään hyperreaktiivisina (25).

jatkuvan seurannan menetelmä

luultavasti vaikein tekninen näkökohta tässä kokeessa on tarve tehdä nopeita sarjamittauksia BP: stä. Jos opiskelijat käyttävät tietokoneistettua tiedonhankintajärjestelmää, jossa on sfygmomanometer-anturi, BP: n muutoksia voi olla mahdollista seurata jatkuvilla lukemilla alla kuvatulla tavalla.

1. Verenpainemittarin ranneke ei saa vuotaa. Tämän testaamiseksi täytä mansetti paineeseen, joka on kohteen systolisen verenpaineen alapuolella,ja kiristä ruuvi. Tarkkaile tietokoneen näytöllä olevaa jälkeä varmistaaksesi, että verenpaine pysyy vakiona. Tyhjennä ranneke.

2. Laske levossa olevan kohteesi mittausten perusteella keskimääräinen verenpaine seuraavasti: keskimääräinen BP = diastolinen BP + 1/3 pulssipaine, jossa pulssipaine = systolinen BP − diastolinen BP.

3. Kun koe on valmis aloittamaan, laita mansetti koehenkilölle ja täytä se arvoon ∼5 mmHg alle koehenkilön keskimääräisen verenpaineen. Pidä BP vakio tällä arvolla kiristämällä ruuvi kumilamppu.

aloita äänitys. Sinun tulisi tarkkailla pieniä painepulsseja jäljestä, kun jokainen paineaalto kulkee mansetin alla. Lisää tarvittaessa Y-akselin herkkyyttä. Tallennuksen jälki antaa sinulle mahdollisuuden nähdä muutoksia systolisessa verenpaineessa sekä muutoksia tallennuksen perustasossa.

turvallisuusnäkökohdat

henkilöt, joilla on jokin seuraavista ehdoista, eivät saa olla tutkittavina:

1. Sydän-ja verisuonihäiriöt

2. Neurologiset häiriöt

3. Tupakoitsijat

4. Äskettäin nautittu kofeiini

oppilaille pitäisi kertoa painokkaasti, että jos kylmä vesi alkaa tuntua liian kivuliaalta, käsi pitää irrottaa heti eikä odottaa koeajan päättymistä.

varoita oppilaita jättämästä kalvosinta liian pitkäksi. Jos kohde valittaa kipua käsivarteen, tyhjennä mansetti välittömästi.

Vianetsintä

tämän toiminnon mahdolliset ongelmat ja ratkaisut on esitetty taulukossa 2.

tulokset

odotetut tulokset

valtimoiden verenpaineen ja HR: n pitäisi nousta, kun käsi upotetaan kylmään veteen, ja palautua normaaliksi, kun käsi on poistettu (kuva. 1).

Opiskelijatyön arviointi

opiskelijan tulee esittää tietonsa kuvaajina. He voivat piirtää systolisia ja diastolisia BP-arvoja ja sitten laskea ja piirtää keskimääräisen BP: n. Ne voivat sisältää HR-tietoja erillisellä akselilla samalle grafiikkapaperille.

on usein hyödyllistä pyytää oppilaita yhdistämään tietonsa ja tekemään graafinsa kootun luokkatiedon avulla, koska tämä antaa heille mahdollisuuden havainnoida ihmispopulaation luontaista vaihtelua. Jos luokka sisältää tilastoja, oppilaita tekemään sekä paritettu ja pariton opiskelijan t-testit tiedot osoittavat, miten pariksi t-testi voi osoittaa merkitystä muuttuvassa populaatiossa, joka voi tai ei näytä merkittäviä ennen-jälkeen eroja analysoitaessa pariton t-testi.

Laboratorioraporttia koskevat kysymykset

kysymys 1.

kumpi oli suurempi: kylmän vaikutus systoliseen vai diastoliseen verenpaineeseen? Mikä voisi selittää tämän?

vastaa.

kirjallisuudessa ennustetaan, että vaikutus on suurempi systoliseen verenpaineeseen. Sympaattinen innervaatio lisää sydämen supistuvuutta, mikä vaikuttaa systoliseen verenpaineeseen.

kysymys 2.

välittyvätkö HR: n muutokset autonomisen hermoston kautta? Jos on, niin minkä haaran?

kysymys 3.

toimiiko baroreceptor-refleksi kylmäpuristuskokeessa? Käytä todisteita vastauksesi tueksi.

vastaa.

ei, baroreceptor-refleksi ei toimi. Jos olisi, BP: n nousu johtaisi HR: n refleksiiviseen vähenemiseen..

kysymys 4.

mitkä ovat ne fysiologiset mekanismit, joilla kylmäpuristuskoe toimii? Tee yksityiskohtainen kartta prosessista, joka alkaa käden ärsykkeellä kylmään veteen ja päättyy lisääntyneeseen BP: hen.

Tiedusteluhakemukset

kun testi suoritetaan ohjeiden mukaan, kyseessä on “keittokirjan” laboratorio. Tiedustelutason lisäämiseksi opettaja voi antaa oppilaiden päättää, mikä kehon osa altistaa kylmälle (Katso huomautus alla), mikä veden lämpötila käyttää ja kuinka kauan altistaa ruumiinosa kylmälle. Oppilailta voidaan myös kysyä, miten tätä testiä voidaan valvoa, jotta voidaan sulkea pois mahdollisuus, että veden paine iholla laukaisee vastauksen (vastaus: toista testi kehon lämpötilalla tai lämpimämmällä vedellä).

vielä ylempää tiedustelutasoa varten oppilaita pyydetään tutustumaan kylmäpainetestiin itse ja suunnittelemaan koe, jolla testataan sitä. Tätä varten heidän on etsittävä kirjallisuudesta PubMed (www.pubmed.com) ja lukea julkaistuja artikkeleita kylmäpressoritestistä. Kirjallisuus on sen verran yksiselitteinen protokollasta, että opiskelijoiden suunnittelemien kokeiden tulisi olla hyvin lähellä edellä kuvattua protokollaa.

opiskelijat voivat käyttää kylmäpuristustestiä tutkiakseen tarkemmin BP: hen ja HR: ään kohdistuvia ympäristövaikutuksia.:

• mikä on kynnyslämpötila, joka laukaisee kylmän paineistusvasteen?

• vaihteleeko kynnyslämpötila henkilöstä toiseen?

• Vaihteleeko se sukupuolen, rodun/etnisen ryhmän, painon, iän jne. mukaan.?

• Vaihtelevatko eri populaatiot vasteen voimakkuudessa?

• onko muita verenpaineeseen vaikuttavia stressitekijöitä, joita voitaisiin käyttää tutkimiseen?

Huomautus: Jos kylmä levitetään kasvoille, erityisesti nenän alueelle, ärsyke voi laukaista sukellusrefleksin, joka ilmenee HR: n (bradykardia) vähenemisenä ja verenpaineen vähenemisenä tai ei lainkaan. Yksi kyselykokeilu voisi olla se, että oppilaat selvittäisivät, vaihteleeko CV-vaste kylmään sen mukaan, mikä kehon osa altistuu kylmäärsykkeelle.

lisätiedot

lisätietoja aiheesta on ohjeissa. 2-7, 9, 11-13, 17-20, 22, ja 26.

Apurahat

tämä työ on kehitetty kansallisen tiedesäätiön myöntämän apurahan tuella-041064.

TIEDOT

tekijät eivät ilmoita taloudellisia tai muita eturistiriitoja.

kirjailijan kannanotot