o estresse frio e o teste de pressor frio

a temperatura e outros factores de pressão ambientais são conhecidos por afetar a pressão Arterial (BP) e a frequência cardíaca (HR). Nesta atividade, os alunos realizam o teste frio pressor para demonstrar as mudanças na BP que seguem um estresse ambiental. Para o estresse frio, o sujeito mergulha uma mão em água gelada por 1-2 min, enquanto os membros do grupo monitoram as mudanças na pressão arterial do sujeito desde a linha de base até a recuperação.

sabe-se que a temperatura e outros factores de stress ambientais afectam a HR e a BP. Por exemplo, o estresse frio repentino e cada vez mais doloroso provoca uma descarga massiva do sistema nervoso simpático e a libertação de norepinefrina. Esta descarga simpática desencadeia respostas no sistema cardiovascular (CV) que incluem constrição arteriolar, aumento da HR e aumento da contractilidade cardíaca. Estas respostas combinam-se para aumentar a pressão arterial. Isto é conhecido como a resposta pressor (21), e testar um assunto com estresse frio desta forma é conhecido como o teste pressor frio. O teste do pressor a frio tem sido utilizado clinicamente como um teste de esforço para avaliar a função ventricular esquerda (15). O teste é também utilizado para avaliar a função autonómica cardíaca (24) e como estímulo experimental da dor (23).

o teste foi sugerido uma vez como um índice para rastreio de indivíduos com hipertensão (pressão arterial elevada) (8, 16). Vários estudos indicaram que a resposta CV ao teste de pressão fria pode prever o desenvolvimento futuro da hipertensão. Estudos em adultos e crianças de raça negra e branca indicaram que indivíduos de raça negra, com risco aumentado de desenvolver hipertensão precoce, apresentam reacções vasculares mais fortes ao teste de pressão fria do que indivíduos de raça branca (10). O teste do pressor a frio demonstrou dilatar as artérias coronárias de indivíduos normais, mas constringir as artérias coronárias de indivíduos hipertensos (1). Um estudo (14) utilizou vasoconstrição coronária induzida por testes de pressão fria para prever com sucesso acontecimentos adversos CV subsequentes (por exemplo, acidente vascular cerebral ou ataque cardíaco) em doentes diabéticos tipo 2 assintomáticos. Presumivelmente, a vasoconstrição está associada a disfunção endotelial que resulta em patologia CV a longo prazo.

Objectivos de Aprendizagem

Após a conclusão desta atividade, os estudantes devem ser capazes de fazer o seguinte:

1. Descrever e explicar as vias de controlo fisiológico subjacentes à resposta da BP ao teste do pressor a frio

2. Desenvolver uma hipótese e projetar uma experiência para testá-la

3. Recolher e analisar dados e tirar conclusões adequadas

4. Crítica de um projeto experimental para melhorar futuras explorações

Nível de Atividade

Esta atividade pode ser útil em uma variedade de cursos, incluindo a fisiologia, a anatomia e a fisiologia, biologia geral, biologia humana, as honras de biologia, ou de Colocação Avançada de biologia do ensino médio através da escola profissional.

pré-requisito conhecimentos ou competências dos estudantes

Antes de realizarem esta actividade, os estudantes devem ter uma compreensão básica do seguinte::

1. Factores fisiológicos que afectam a HR e a BP

2. Vias e Respostas do sistema nervoso autónomo

3. Os tipos de receptores sensoriais no corpo e onde eles são encontrados

os Estudantes devem saber como fazer o seguinte:

1. Medir o BP com um esfigmomanómetro/botão de pressão BP e estetoscópio ou com um sistema automatizado de aquisição de dados

2. Medir a pulsação manualmente ou com um transdutor de pulso

tempo necessário

uma simples demonstração do reflexo leva < 1 h. Se os alunos estão fazendo isso como uma atividade de inquérito, permitir pelo menos 1 h (no laboratório ou antes do laboratório) para a pesquisa de Literatura de fundo, 30 minutos para o planejamento e concepção da experiência, e 1-2 h para a coleta de dados, dependendo do número de sujeitos.

equipamento e Material

equipamento necessário (1 conjunto/grupo).

o seguinte equipamento é necessário para esta actividade:

1. Um esfigmomanómetro/botão de pressão BP ou equivalente electrónico

2. Um estetoscópio

3. Um balde de água/panela

4. Gelo

5. Um termómetro que pode medir até 4 ° C

6. Um relógio ou relógio que pode ser lido em segundos

equipamento opcional (1 conjunto/grupo).

o seguinte equipamento é opcional para esta actividade:

1. Um monitor ECG ou HR; alternadamente, um computador com software fisiológico de aquisição de dados (e.g., Ad Instruments, Biopac, or iWorx) plus finger pulse transducer and sphygmomanometer transducer can be used

2. Um banho-maria refrigerado

3. Um cronómetro

human Subjects Approval

This noninvasive experiment is considered an exempted educational activity by the Institutional Review Board of the University of Texas (Austin, TX). Os adotantes desta atividade são responsáveis pela obtenção de permissão para pesquisa de assuntos humanos a partir de sua instituição de origem. Para um resumo dos “princípios orientadores para a investigação que envolve animais e seres humanos”, consulte: www.the-aps.org/mm/Publications/Ethical-Policies/Animal-and-Human-Research.

instruções

1. Preparação: reunir equipamento. Não é necessário qualquer tempo adicional de preparação ou acompanhamento. O quadro 1 apresenta uma ficha de recolha de dados por amostragem.

2. Preparar uma panela de gelo e água que possa ser mantida a 4 ° C. Nota:: você pode usar água na faixa de 4-10°C e esperar ver uma resposta.

3. Mostrar aos alunos a água gelada e pedir-lhes para escrever uma hipótese/hipóteses prevendo o efeito que a imersão de uma mão na água terá no sistema CV. Eles devem incluir uma previsão do impacto do estresse frio na BP, HR e fluxo sanguíneo com base no que eles sabem sobre o controle autônomo da BP e sobre a termorregulação. Por exemplo, uma previsão pode ser a seguinte:: “No frio, os vasos sanguíneos cutâneos contraiem-se para limitar a perda de calor através da superfície do corpo, e esta vasoconstrição deve aumentar a pressão arterial.”

4. Peça ao sujeito para se deitar de costas (supino) ou sentar-se calmamente durante 5 minutos. É preferível utilizar a posição supina, sempre que possível.

5. Tensão arterial e HR duas a três vezes para determinar os níveis normais. Deixe o botão de pressão deflacionado no braço.

6. Usando o braço sem o punho, imergir a mão do sujeito na água do gelo, e deixá-lo lá por 2 minutos. Se o frio se tornar muito doloroso, o sujeito pode retirar a mão a qualquer momento.

7. Determinar pressão arterial e HR a cada 30 segundos durante 2 minutos. Nota: muitos dos testes clínicos de prensagem a frio utilizam apenas 1 minuto de imersão. Se os indivíduos acharem que a mão se torna demasiado dolorosa para um teste de 2 minutos, reduzam o teste para 1 minuto. O experimento também pode ser feito com o pé em vez da mão.

8. Retire a mão do sujeito da água gelada.

9. Medir imediatamente BPs sistólica e diastólica e contar a pulsação a intervalos de 30-s até a tensão arterial e o pulso voltarem ao normal.

10. Calcule a média de BPs sistólica e diastólica normal a partir dos dados obtidos antes da imersão. Subtrair as pressões de preimersão médias das leituras mais elevadas obtidas durante ou após a imersão.

∙a mudança na BP fornece um índice de labilidade ou reatividade da BP.

∙indivíduos cuja pressão arterial sistólica aumenta 25 ou mais mmHg ou cuja pressão arterial diastólica aumenta 20 ou mais mmHg são considerados hiperreactivos (25).

o método de monitoramento contínuo

provavelmente o aspecto técnico mais difícil deste experimento é a necessidade de fazer medições em série rápidas de BP. Se os alunos estão usando um sistema computadorizado de aquisição de dados com um transdutor de esfigmomanômetro, pode ser possível monitorar mudanças na BP com leituras contínuas, como descrito abaixo.

1. O punho do esfigmomanómetro não deve vazar. Para testar isso, inflar o punho para uma pressão abaixo da pressão sistólica do sujeito e apertar o parafuso. Veja o rasto no ecrã do computador para ter a certeza que a tensão continua constante. Esvazia o punho.

2. Utilizando medições do sujeito em repouso, calcular a pressão média BP da seguinte forma: BP média = pressão diastólica BP + 1/3 pressão de pulso, em que Pressão de pulso = pressão sistólica BP − pressão diastólica.

3. Quando o experimento estiver pronto para começar, coloque o punho no sujeito e inflate-o para ∼5 mmHg abaixo da pressão arterial média do sujeito. Mantenha a tensão constante a este valor, apertando o parafuso na lâmpada de borracha.

iniciar a gravação. Você deve observar pequenos pulsos de pressão no traço como cada onda de pressão passa sob o punho. Aumentar a sensibilidade do eixo y, se necessário. O traço na gravação permitirá que você veja alterações na pressão sistólica, bem como variações na linha de base da gravação.

considerações de segurança

indivíduos com uma das seguintes condições não devem servir de assunto:

1. Perturbações do foro psiquiátrico

2. Perturbações neurológicas

3. Fumadores

4. Cafeína recentemente ingerida

os alunos devem ser avisados enfaticamente que se a água fria se tornar muito dolorosa, eles devem remover a mão imediatamente e não esperar até o final do período de teste.

avisar os estudantes sobre deixar o punho inflado por muito tempo. Se o sujeito se queixa de dor no braço, esvazie o punho imediatamente.

a solução de problemas

potenciais problemas e soluções para esta actividade são apresentados na Tabela 2.

RESULTADOS

Resultados Esperados

Arterial, a BP e a FC deve aumentar durante mão de imersão em água fria e, em seguida, retornar ao normal após a mão é removida (Fig. 1).

avaliação do trabalho dos estudantes

os estudantes devem apresentar os seus dados como gráficos. Podem traçar valores de pressão sistólica e diastólica e calcular a pressão arterial média. Eles podem incluir dados de RH em um eixo separado no mesmo pedaço de papel gráfico.

muitas vezes é útil ter os alunos a agrupar os seus dados e a fazer os seus gráficos usando dados de classe compilados, uma vez que isto lhes dá a oportunidade de observar a variabilidade inerente a uma população de seres humanos. Se a classe inclui estatísticas, os alunos têm que fazer testes de t do aluno emparelhado e não emparelhado sobre os dados para mostrar como um teste t emparelhado pode mostrar significância em uma população variável que pode ou não mostrar significativas antes-depois de diferenças quando analisadas com um teste t não emparelhado.

perguntas para o relatório do Laboratório

Pergunta 1.

qual foi maior: o efeito do frio na pressão sistólica ou na pressão diastólica? O que pode explicar isto?

responde.

a literatura prevê que o efeito é maior na tensão sistólica. Inervação simpática vai aumentar a contractilidade cardíaca,que influencia a pressão sistólica.

Pergunta 2.As alterações na RH são mediadas pelo sistema nervoso autónomo? Em caso afirmativo, que ramo?

Pergunta 3.O reflexo do baroreceptor está a funcionar durante o teste do pressor a frio? Use provas para apoiar a sua resposta.

responde.Não, o reflexo do baroreceptor não está a funcionar. Se fosse, o aumento da tensão arterial resultaria numa diminuição reflexa da pressão arterial.

Pergunta 4.Quais são os mecanismos fisiológicos através dos quais o teste do pressor a frio funciona? Faça um mapa detalhado do processo começando com o estímulo da mão em água fria e terminando com o aumento da pressão arterial.

aplicações de inquérito

quando o teste é realizado de acordo com as instruções, esta actividade é um laboratório “cookbook”. Para aumentar o nível de investigação, o professor pode permitir que os alunos decidam que parte do corpo expor ao frio (Ver nota abaixo), que temperatura da água usar, e quanto tempo para expor a parte do corpo ao frio. Os alunos também podem ser questionados como controlar este teste para descartar a possibilidade de que seja a pressão da água sobre a pele que desencadeia a resposta (Resposta: repetir o teste com temperatura corporal ou água mais quente).

para um nível ainda mais elevado de investigação, os alunos são convidados a aprender sobre o teste de prensagem a frio por conta própria e a desenhar uma experiência para testar para ele. Para fazer isso, eles devem procurar na literatura usando PubMed (www.pubmed.com) e ler artigos publicados sobre o teste de imprensa a frio. A literatura é suficientemente explícita sobre o protocolo que as experiências concebidas pelos estudantes devem ser muito próximas do protocolo descrito acima.

os estudantes podem usar o teste do pressor frio para explorar mais aspectos dos efeitos ambientais na BP e na HR. as perguntas que os estudantes podem fazer e testar incluem o seguinte::

• Qual é a temperatura limite que desencadeia a resposta do pressor frio?

• a temperatura limiar varia de pessoa para pessoa?

• varia por sexo, raça / grupo étnico, peso, idade, etc.?

• as diferentes populações variam na intensidade da resposta?

• há outros factores de stress que afectam a BP que possam ser utilizados para exploração?

Nota: se o frio é aplicado no rosto, principalmente na região nasal, o estímulo pode desencadear um reflexo de mergulho, o que é indicado por uma diminuição na FC (bradicardia) e pouco ou nenhum aumento na BP. Uma experiência de inquérito poderia ser fazer com que os alunos determinem se a resposta do CV ao frio varia de acordo com a parte do corpo é exposta ao estímulo do frio.

recursos adicionais

para informações adicionais sobre este tópico, consulte o Refs. 2-7, 9, 11-13, 17-20, 22, e 26.

subvenções

este trabalho foi desenvolvido com o apoio da National Science Foundation Grant DUE-041064.

divulgações

nenhum conflito de interesses, financeiro ou outro, são declarados pelo(S) autor (es).

contribuições dos autores