Kaldt stress og kaldt pressor test

temperatur og andre miljømessige stressfaktorer er kjent for å påvirke blodtrykk (BP) og hjertefrekvens (HR). I denne aktiviteten utfører studentene kaldpressortesten for å demonstrere endringene i BP som følger et miljøstress. For kaldt stress nedsetter motivet en hånd i isvann i 1-2 min mens gruppemedlemmer overvåker endringer i fagets BP fra baseline til utvinning.

Bakgrunn

Temperatur Og andre miljøstressorer er kjent for å påvirke HR og BP. For eksempel forårsaker plutselig og stadig mer smertefull kaldt stress massiv utslipp av sympatisk nervesystem og frigjøring av norepinefrin. Denne sympatiske utladningen utløser responser i kardiovaskulær (CV) system som inkluderer arteriolær innsnevring, økt HR og økt hjertekontraktilitet. Disse svarene kombineres for å øke BP. Dette er kjent som pressor respons (21), og teste et emne med kaldt stress på denne måten er kjent som kald pressor test. Kaldpressortesten er klinisk brukt som stresstest for å vurdere venstre ventrikkelfunksjon (15). Testen brukes også til å evaluere hjerte autonom funksjon (24) og som en eksperimentell smertestimulering (23).

testen ble en gang foreslått som en indeks for screening fag for hypertensjon (høy BP) (8, 16). Flere studier har indikert AT CV-responsen på kaldpressortesten kan forutsi fremtidig utvikling av hypertensjon. Studier av svarte og hvite voksne og barn har indikert at svarte forsøkspersoner, som har økt risiko for å utvikle tidlig hypertensjon, viser sterkere vaskulære reaksjoner på kaldpressortesten enn hvite forsøkspersoner (10). Kaldpressortesten har vist seg å utvide kranspulsårene hos normale personer, men begrense kranspulsårene hos hypertensive personer (1). En studie (14) brukte kaldpressortestindusert koronar vasokonstriksjon for å kunne forutsi påfølgende uønskede CV-hendelser (f. eks. slag eller hjerteinfarkt) hos asymptomatiske type 2 diabetespasienter. Formentlig er vasokonstriksjon forbundet med endotelial dysfunksjon som resulterer i langsiktig CV-patologi.

Læringsmål

etter ferdigstillelse av denne aktiviteten skal studentene kunne gjøre følgende:

1. Beskrive og forklare de fysiologiske kontrollbanene som ligger til grunn FOR BP-responsen på kaldpressortesten

2. Utvikle en hypotese og designe et eksperiment for å teste det

3. Samle og analysere data og trekke hensiktsmessige konklusjoner

4. Kritisk eksperimentell design for å forbedre fremtidige utforskninger

Aktivitetsnivå

denne aktiviteten vil være nyttig i en rekke kurs, inkludert fysiologi, anatomi og fysiologi, generell biologi, humanbiologi, æresbiologi eller Avansert Plasseringsbiologi fra videregående skole gjennom profesjonell skole.

Forutsetning Student Kunnskap Eller Ferdigheter

før du gjør denne aktiviteten, skal studentene ha en grunnleggende forståelse av følgende:

1. Fysiologiske faktorer som påvirker HR og BP

2. Autonome nervesystemet veier og responser

3. Typer av sensoriske reseptorer i kroppen og hvor de er funnet

Studentene bør vite hvordan du gjør følgende:

1. Mål BP med et sphygmomanometer / BP mansjett og stetoskop eller med et automatisert datainnsamlingssystem

2. Mål pulsfrekvensen, enten manuelt eller med en fingerpulstransduser

Tid Kreves

en enkel demonstrasjon av refleksen tar < 1 time. Hvis studentene gjør dette som en forespørsel aktivitet, la minst 1 h (i laboratoriet eller før laboratoriet) for bakgrunnslitteratur forskning, 30 min for planlegging og utforming av eksperimentet, og 1-2 h for datainnsamling, avhengig av antall fag.

Utstyr og Rekvisita

Nødvendig utstyr (1 sett / gruppe).

følgende utstyr er nødvendig for denne aktiviteten:

1. Et sphygmomanometer / BP mansjett eller elektronisk ekvivalent

2. Et stetoskop

3. En vann bøtte / pan

4. Ice

5. Et termometer som kan måle så lavt som 4 hryvnias C

6. En klokke eller klokke som kan leses på sekunder

Tilleggsutstyr (1 sett / gruppe).

følgende utstyr er valgfritt for denne aktiviteten:

1. EN EKG-eller HR-skjerm; alternativt, en datamaskin med fysiologisk datainnsamlingsprogramvare (f. eks., AD Instrumenter, Biopac, eller iWorx) pluss finger puls svinger og sphygmomanometer svinger kan brukes

2. Et kjølt vannbad

3. En stoppeklokke

Human Subjects Approval

dette ikke-invasive eksperimentet regnes som en fritatt pedagogisk aktivitet av Institutional Review Board ved University Of Texas (Austin, TX). Adopters av denne aktiviteten er ansvarlig for å få tillatelse for forsøkspersoner forskning fra deres hjem institusjon. For et sammendrag av “Veiledende Prinsipper For Forskning Som Involverer Dyr og Mennesker”, se www.the-aps.org/mm/Publications/Ethical-Policies/Animal-and-Human-Research.

Instruksjoner

1. Forberedelse: samle utstyr. Ingen ekstra forberedelse eller oppfølgingstid er nødvendig. Et eksempel på datainnsamlingsark er vist I Tabell 1.

2. Forbered en panne med is og vann som kan opprettholdes ved 4°C.: du kan bruke vann i 4-10°C-området og forvente å se et svar.

3. Vis elevene isvannet og be dem om å skrive en hypotese / hypoteser som forutsier effekten som nedsenking av en hånd i vannet vil ha på CV-systemet. De bør inkludere en prediksjon av virkningen av kaldt stress på BP, HR og blodstrøm basert på hva de vet om den autonome kontrollen AV BP og om termoregulering. For eksempel kan en prediksjon være som følger: “I den kalde, kutane blodkar constrict å begrense varmetapet over kroppsoverflaten, og dette vasokonstriksjon bør øke BP.”

4. Be personen ligge på ryggen (liggende) eller sitte stille i 5 minutter. Det er foretrukket å bruke den bakre posisjonen, der det er mulig.

5. TA BP og HR to til tre ganger for å bestemme normale nivåer. Legg den deflaterte BP mansjetten på armen.

6. Bruk armen UTEN mansjetten, senk motivets hånd i isvannet, og la det være der i 2 minutter. Hvis kulden blir for smertefull, kan motivet trekke hånden når som helst.

7. Bestem BP og HR hver 30 s i 2 min. Merk: mange av de kliniske kaldpressortestene bruker bare 1 min nedsenkning. Hvis fagpersoner finner ut at hånden blir for smertefull for en 2-min test, forkort testen til 1 min. Forsøket kan også gjøres med foten i stedet for hånden.

8. Fjern motivets hånd fra isvannet.

9. Mål straks systolisk Og diastolisk BPs og tell pulsfrekvensen med 30-s intervaller til BP og puls er tilbake til normal.

10. Beregn gjennomsnittlig normal systolisk og diastolisk BPs fra dataene som er oppnådd før nedsenking. Trekk gjennomsnittlig preimmersjonstrykk fra de høyeste avlesningene som er oppnådd under eller etter nedsenking.

∙ENDRINGEN I BP gir en indeks FOR BP labilitet eller reaktivitet.

∙Personer med systolisk BP øker med 25 eller mer mmHg eller med diastolisk BP øker med 20 eller mer mmHg anses å være hyperreaktive (25).

Kontinuerlig Overvåkingsmetode

Sannsynligvis det vanskeligste tekniske aspektet ved dette eksperimentet er nødvendigheten av å ta raske serielle målinger AV BP. Hvis elevene bruker en datastyrt datainnsamling system med en sphygmomanometer svinger, kan det være mulig å overvåke endringer I BP med kontinuerlige målinger, som beskrevet nedenfor.

1. Mansjetten på sphygmomanometeret må ikke lekke. For å teste for dette, blås mansjetten til et trykk under fagets systoliske BP og stram skruen. Se sporet på dataskjermen for å sikre AT BP forblir konstant. Deflate mansjetten.

2. Bruk målinger fra motivet i ro, beregne gjennomsnittlig BP som følger: gjennomsnittlig BP = diastolisk BP + 1/3 pulstrykk, hvor pulstrykk = systolisk BP-diastolisk BP.

3. Når forsøket er klart til å begynne, legg mansjetten på emnet og blås det opp til ∼5 mmHg under motivets gjennomsnittlige BP. Hold BP-konstanten ved denne verdien ved å stramme skruen på gummipæren.

Start opptaket. Du bør observere små trykkpulser på sporet som hver trykkbølge passerer under mansjetten. Øk følsomheten til y-aksen om nødvendig. Sporet på opptaket vil tillate deg å se endringer i systolisk BP samt variasjoner i opptakets grunnlinje.

Sikkerhetshensyn

Personer med NOEN av følgende forhold bør ikke fungere som et emne:

1. CV-lidelser

2. Nevrologiske sykdommer

3. Røykere

4. Nylig inntatt koffein

Studentene bør bli fortalt ettertrykkelig at hvis det kalde vannet blir for smertefullt, bør de fjerne hånden umiddelbart og ikke vente til slutten av testperioden.

Advare elevene om å la mansjetten blåses opp for lenge. Hvis motivet klager over smerte i armen, deflater mansjetten umiddelbart.

Feilsøking

Potensielle problemer og løsninger for denne aktiviteten er vist I Tabell 2.

RESULTATER

Forventede Resultater

Arteriell BP og HR bør øke under hånd nedsenking i kaldt vann og deretter gå tilbake til normal etter at hånden er fjernet (Fig. 1).

Evaluering Av Studentarbeid

Studentene skal presentere sine data som grafer. De kan plotte systoliske og diastoliske BP-verdier og deretter beregne og plotte gjennomsnittlig BP. DE kan inkludere HR-data på en egen akse på samme stykke millimeterpapir.

det er ofte nyttig å få elevene til å samle dataene sine og gjøre grafene sine ved hjelp av kompilerte klassedata, da dette gir dem mulighet til å observere variabiliteten som ligger i en befolkning av mennesker. Hvis klassen inneholder statistikk, må elevene gjøre Både sammenkoblede Og uparede Studentens T-tester på dataene for å vise hvordan en sammenkoblet t-test kan vise signifikans i en variabel populasjon som kanskje eller ikke viser signifikante før-etter-forskjeller når de analyseres med en uparret t-test.

Spørsmål Til Laboratorierapporten

Spørsmål 1.

som var større: effekten av kulde på systolisk BP eller på diastolisk BP? Hva kan forklare dette?

SVAR.

litteraturen forutsier at effekten er større på systolisk BP. Sympatisk innervering vil øke hjertets kontraktilitet, noe som påvirker systolisk BP.

Spørsmål 2.

er endringene I HR mediert av det autonome nervesystemet? Hvis ja, hvilken gren?

Spørsmål 3.

fungerer baroreceptor refleksen under kaldpressortesten? Bruk bevis for å støtte svaret ditt.

SVAR.

Nei, baroreceptor refleksen fungerer ikke. Hvis det var, ville økningen I BP resultere i en refleksreduksjon I HR.

Spørsmål 4.

Hva er de fysiologiske mekanismene som kaldpressortesten fungerer ved? Lag et detaljert kart over prosessen som begynner med stimulans av hånden i kaldt vann og slutter med økt BP.

Forespørsel Søknader

når testen utføres som skrevet i instruksjonene, er denne aktiviteten en” kokebok ” laboratorium. For å øke forespørselsnivået kan læreren la elevene bestemme hvilken del av kroppen som skal utsettes for kulde( se merknad nedenfor), hvilken temperatur på vann som skal brukes, og hvor lenge kroppsdelen skal utsettes for kulde. Studentene kan også bli spurt om hvordan man kontrollerer denne testen for å utelukke muligheten for at det er vanntrykket på huden som utløser responsen (svar: gjenta testen med kroppstemperatur eller varmere vann).

for et enda høyere nivå av henvendelse, blir elevene bedt om å lære om cold pressor test på egen hånd og å designe et eksperiment for å teste for det. For å gjøre dette må de søke i litteraturen Ved Hjelp Av PubMed (www.pubmed.com) og les publiserte artikler på den kalde pressortesten. Litteraturen er eksplisitt nok om protokollen at studentdesignede eksperimenter bør være svært nær protokollen beskrevet ovenfor.

Studenter kan bruke cold pressor test for å utforske aspekter av miljøeffekter PÅ BP og HR. Spørsmål som elevene kan spørre og teste inkluderer følgende:

• hva er terskeltemperaturen som utløser kaldpressorresponsen?

• varierer terskeltemperaturen fra person til person?

• varierer det etter kjønn, rase/etnisk gruppe, vekt, alder, etc.?

• Varierer ulike populasjoner i intensiteten av responsen?

• Er det andre stressorer som påvirker BP som kan brukes til leting?

Merk: hvis kaldt påføres ansiktet, spesielt i nesegionen, kan stimulansen utløse en dykkerefleks, noe som indikeres av en reduksjon I HR (bradykardi) og liten eller ingen økning i BP. Et undersøkelseseksperiment kan være å få elevene til å avgjøre om CV-responsen på kulde varierer i henhold til hvilken del av kroppen som er utsatt for den kalde stimulansen.

Tilleggsressurser

hvis du vil ha mer informasjon om dette emnet, kan du se Refs. 2-7, 9, 11-13, 17-20, 22, og 26.

GRANTS

dette arbeidet ble utviklet med støtte Fra National Science Foundation Grant DUE-041064.

AVSLØRINGER

ingen interessekonflikter, økonomiske eller andre, erklæres av forfatteren(e).

FORFATTERBIDRAG