stresul rece și testul presorului rece

se știe că temperatura și alți factori de stres de mediu afectează tensiunea arterială (BP) și ritmul cardiac (HR). În această activitate, elevii efectuează testul presor rece pentru a demonstra modificările BP care urmează unui stres de mediu. Pentru stresul rece, subiectul scufundă o mână în apă cu gheață timp de 1-2 minute, în timp ce membrii grupului monitorizează modificările BP ale subiectului de la momentul inițial până la recuperare.

context

temperatura și alți factori de stres de mediu sunt cunoscute de a afecta HR și BP. De exemplu, stresul rece brusc și din ce în ce mai dureros provoacă descărcarea masivă a sistemului nervos simpatic și eliberarea norepinefrinei. Această descărcare simpatică declanșează răspunsuri în sistemul cardiovascular (CV) care includ constricția arteriolară, creșterea HR și creșterea contractilității cardiace. Aceste răspunsuri se combină pentru a crește BP. Acest lucru este cunoscut sub numele de răspunsul presorului (21), iar testarea unui subiect cu stres rece în acest mod este cunoscută sub numele de testul presorului rece. Testul presor la rece a fost utilizat clinic ca test de stres pentru evaluarea funcției ventriculului stâng (15). Testul este, de asemenea, utilizat pentru a evalua funcția autonomă cardiacă (24) și ca stimul experimental al durerii (23).

testul a fost sugerat odată ca un indice pentru subiecții de screening pentru hipertensiune arterială (BP mare) (8, 16). Mai multe studii au indicat că răspunsul CV la testul presorului rece poate prezice dezvoltarea viitoare a hipertensiunii. Studiile efectuate pe adulți și copii albi și negri au indicat faptul că subiecții negri, care prezintă un risc crescut de a dezvolta hipertensiune arterială precoce, prezintă reacții vasculare mai puternice la testul presorului rece decât subiecții albi (10). S-a demonstrat că testul presor rece dilată arterele coronare ale subiecților normali, dar constrâng arterele coronare ale subiecților hipertensivi (1). Un studiu (14) a utilizat vasoconstricția coronariană indusă de testul presorului rece pentru a prezice cu succes evenimentele adverse CV ulterioare (de exemplu, accident vascular cerebral sau atac de cord) la pacienții diabetici asimptomatici de tip 2. Probabil vasoconstricția este asociată cu disfuncția endotelială care are ca rezultat patologia CV pe termen lung.

obiective de învățare

după finalizarea acestei activități, elevii ar trebui să poată face următoarele:

1. Descrieți și explicați căile fiziologice de control care stau la baza răspunsului BP la testul presorului la rece

2. Dezvoltați o ipoteză și proiectați un experiment pentru a o testa

3. Adunați și analizați datele și trageți concluziile adecvate

4. Critica design experimental pentru a îmbunătăți explorările viitoare

nivel de activitate

această activitate ar fi utilă într-o varietate de cursuri, inclusiv fiziologie, anatomie și fiziologie, biologie generală, biologie umană, biologie de onoare sau biologie avansată de plasare de la liceu până la școală profesională.

cunoștințe sau abilități de Student condiție

înainte de a face această activitate, elevii ar trebui să aibă o înțelegere de bază a următoarelor:

1. Factori fiziologici care afectează HR și BP

2. Căile și răspunsurile sistemului nervos autonom

3. Tipurile de receptori senzoriali din organism și unde se găsesc

elevii ar trebui să știe cum să facă următoarele:

1. Măsurați BP cu un sfigmomanometru / manșetă BP și stetoscop sau cu un sistem automat de achiziție a datelor

2. Măsurați rata pulsului, fie manual, fie cu un traductor de puls deget

timpul necesar

o simplă demonstrație a reflexului durează < 1 h. Dacă studenții fac acest lucru ca o activitate de anchetă, permiteți cel puțin 1 h (în laborator sau înainte de laborator) pentru cercetarea literaturii de fond, 30 min pentru planificarea și proiectarea experimentului și 1-2 h pentru colectarea datelor, în funcție de numărul de subiecți.

echipamente și Consumabile

echipament necesar (1 set/grup).

următoarele echipamente sunt necesare pentru această activitate:

1. O manșetă sfigmomanometru / BP sau un echivalent electronic

2. Un stetoscop

3. O găleată de apă / tigaie

4. Gheață

5. Un termometru care poate măsura până la 4 centimetri c

6. Un ceas sau un ceas care poate fi citit în câteva secunde

echipament opțional (1 set/grup).

următoarele echipamente sunt opționale pentru această activitate:

1. Un monitor ECG sau HR; alternativ, un computer cu software fiziologic de achiziție a datelor (de ex., Instrumente AD, Biopac sau iWorx) plus traductor puls deget și traductor sfigmomanometru pot fi utilizate

2. O baie de apă frigorifică

3. Un cronometru

aprobarea subiecților umani

acest experiment neinvaziv este considerat o activitate educațională scutită de către Consiliul de revizuire Instituțională al Universității din Texas (Austin, TX). Adoptatorii acestei activități sunt responsabili pentru obținerea permisiunii pentru cercetarea subiecților umani de la instituția lor de origine. Pentru un rezumat al “principiilor directoare pentru cercetarea care implică animale și ființe umane”, vă rugăm să consultați www.the-aps.org/mm/Publications/Ethical-Policies/Animal-and-Human-Research.

instrucțiuni

1. Mod de preparare: aduna echipamente. Nu este necesară o pregătire suplimentară sau un timp de urmărire. O mostră de fișă de colectare a datelor este prezentată în tabelul 1.

2. Se prepară o tigaie de gheață și apă, care poate fi menținută la 4 centimetrii C. notă: puteți folosi apă în intervalul 4-10 C și vă așteptați să vedeți un răspuns.

3. Arătați elevilor apa cu gheață și cereți-le să scrie o ipoteză/ipoteze care să prezică efectul pe care scufundarea unei mâini în apă îl va avea asupra sistemului CV. Acestea ar trebui să includă o predicție a impactului stresului rece asupra BP, HR și fluxului sanguin pe baza a ceea ce știu despre controlul autonom al BP și despre termoreglarea. De exemplu, o predicție ar putea fi după cum urmează: “În frig, vasele de sânge cutanate se contractă pentru a limita pierderea de căldură pe suprafața corpului, iar această vasoconstricție ar trebui să crească BP.”

4. Cereți subiectului să se întindă pe spate (în sus) sau să stea liniștit timp de 5 minute. Este preferabil să se utilizeze poziția în sus, acolo unde este posibil.

5. Luați BP și HR de două până la trei ori pentru a determina nivelurile normale. Lăsați manșeta BP dezumflată pe braț.

6. Folosind brațul fără manșetă, scufundați mâna subiectului în apa cu gheață și lăsați-o acolo timp de 2 min. Dacă frigul devine prea dureros, subiectul poate retrage mâna în orice moment.

7. Determinați BP și HR la fiecare 30 s timp de 2 min. Notă: multe dintre testele clinice de presiune la rece utilizează doar 1 min de imersie. Dacă subiecții constată că mâna devine prea dureroasă pentru un test de 2 minute, scurtați testul la 1 minut. Experimentul se poate face și cu piciorul în loc de mână.

8. Scoateți mâna subiectului din apa cu gheață.

9. Măsurați imediat BPs sistolice și diastolice și numărați rata pulsului la intervale de 30-s până când BP și pulsul au revenit la normal.

10. Calculați BPs sistolic și diastolic normal mediu din datele obținute înainte de imersie. Scădeți presiunile medii de preimmersiune din cele mai mari citiri obținute în timpul sau după imersiune.

XV modificarea BP oferă un indice de labilitate sau reactivitate a BP.

subiecții din grupul xxx9 a căror tensiune arterială sistolică crește cu 25 mmHg sau cu mai mult mmHg sau a căror tensiune arterială diastolică crește cu 20 mmHg sau cu mai mult mmHg sunt considerați hiperreactivi (25).

metoda de monitorizare continuă

probabil cel mai dificil aspect tehnic al acestui experiment este necesitatea de a efectua măsurători seriale rapide ale BP. Dacă elevii folosesc un sistem computerizat de achiziție a datelor cu un traductor sfigmomanometru, poate fi posibilă monitorizarea modificărilor BP cu citiri continue, așa cum este descris mai jos.

1. Manșeta sfigmomanometrului nu trebuie să se scurgă. Pentru a testa acest lucru, umflați manșeta la o presiune sub BP sistolic al subiectului și strângeți șurubul. Urmăriți urmărirea pe ecranul computerului pentru a vă asigura că BP rămâne constantă. Dezumflați manșeta.

2. Folosind măsurători de la subiectul dvs. în repaus, calculați BP medie după cum urmează: BP medie = BP diastolică + 1/3 presiune puls, unde presiunea pulsului = BP sistolică − BP diastolică.

3. Când experimentul este gata să înceapă, puneți manșeta pe subiect și umflați-o la 5 mmHg sub valoarea medie a BP a subiectului. Țineți Constanta BP la această valoare strângând șurubul de pe becul de cauciuc.

începeți înregistrarea. Ar trebui să observați impulsuri mici de presiune pe urmă, pe măsură ce fiecare undă de presiune trece sub manșetă. Creșteți sensibilitatea axei y, dacă este necesar. Urmărirea înregistrării vă va permite să vedeți modificări ale tensiunii arteriale sistolice, precum și variații ale liniei de bază a înregistrării.

considerații de siguranță

persoanele cu oricare dintre următoarele condiții nu ar trebui să servească drept subiect:

1. Tulburări ale CV

2. Tulburări neurologice

3. Fumători

4. Cofeină ingerată recent

elevilor ar trebui să li se spună cu tărie că, dacă apa rece devine prea dureroasă, ar trebui să îndepărteze imediat mâna și să nu aștepte până la sfârșitul perioadei de testare.

avertizați elevii despre lăsarea manșetei umflate prea mult timp. Dacă subiectul se plânge de durere în braț, dezumflați imediat manșeta.

depanarea

potențialele probleme și soluții pentru această activitate sunt prezentate în tabelul 2.

rezultate

rezultatele așteptate

BP și HR arteriale ar trebui să crească în timpul imersiei mâinii în apă rece și apoi să revină la normal după îndepărtarea mâinii (Fig. 1).

evaluarea muncii studenților

elevii ar trebui să-și prezinte datele sub formă de grafice. Ele pot complot sistolice și diastolice BP valori și apoi calcula și complot medie BP. Acestea pot include date HR pe o axă separată pe aceeași bucată de hârtie milimetrică.

este adesea util ca elevii să-și pună în comun datele și să-și facă graficele folosind date de clasă compilate, deoarece acest lucru le oferă posibilitatea de a observa variabilitatea inerentă unei populații de oameni. Dacă clasa include statistici, cereți elevilor să facă atât teste T ale elevului pereche, cât și nepereche pe date pentru a arăta cum un test t asociat poate arăta semnificație într-o populație variabilă care poate sau nu să prezinte diferențe semnificative înainte-după atunci când este analizat cu un test t nepereche.

întrebări pentru raportul de laborator

Întrebarea 1.

care a fost mai mare: efectul frigului asupra tensiunii arteriale sistolice sau asupra tensiunii arteriale diastolice? Ce ar putea explica acest lucru?

răspunde.

literatura prezice că efectul este mai mare asupra tensiunii arteriale sistolice. Inervația simpatică va crește contractilitatea cardiacă, care influențează BP sistolic.

întrebarea 2.

schimbările în HR sunt mediate de sistemul nervos autonom? Dacă da, care ramură?

întrebarea 3.

reflexul baroreceptorului funcționează în timpul testului presor rece? Folosiți dovezi pentru a vă susține răspunsul.

răspunde.

nu, reflexul baroreceptorului nu funcționează. Dacă ar fi fost, creșterea BP ar duce la o scădere reflexă a HR.

întrebarea 4.

care sunt mecanismele fiziologice prin care funcționează testul presorului rece? Faceți o hartă detaliată a procesului începând cu stimulul mâinii în apă rece și terminând cu creșterea BP.

cerere Aplicații

când testul este efectuat așa cum este scris în instrucțiuni, această activitate este un laborator “carte de bucate”. Pentru a crește nivelul de anchetă, profesorul poate permite elevilor să decidă ce parte a corpului să expună la frig (a se vedea nota de mai jos), ce temperatură a apei să folosească și cât timp să expună partea corpului la frig. Elevii pot fi, de asemenea, întrebați cum să controleze acest test pentru a exclude posibilitatea ca presiunea apei pe piele să declanșeze răspunsul (răspuns: repetați testul cu temperatura corpului sau cu apă mai caldă).

pentru un nivel și mai ridicat de anchetă, elevii sunt rugați să învețe singuri despre testul presorului rece și să proiecteze un experiment pentru a-l testa. Pentru a face acest lucru, ei trebuie să caute literatura folosind PubMed (www.pubmed.com) și citiți articole publicate despre testul presorului rece. Literatura este suficient de explicită cu privire la Protocolul conform căruia experimentele concepute de studenți ar trebui să fie foarte apropiate de protocolul descris mai sus.

elevii pot folosi testul presorului rece pentru a explora în continuare aspecte ale efectelor asupra mediului asupra BP și HR. întrebările pe care elevii le-ar putea pune și testa includ următoarele:

• care este temperatura de prag care declanșează răspunsul presorului rece?

• temperatura pragului variază de la o persoană la alta?

• variază în funcție de sex, grup rasial/etnic, greutate, vârstă etc.?

• diferitele populații variază în intensitatea răspunsului?

• există alți factori de stres care afectează BP care ar putea fi utilizați pentru explorare?

Notă: Dacă se aplică frig pe față, în special în regiunea nazală, stimulul poate declanșa un reflex de scufundare, care este indicat de o scădere a HR (bradicardie) și o creștere mică sau deloc a BP. Un experiment de anchetă ar putea fi acela de a determina elevii dacă răspunsul CV la frig variază în funcție de ce parte a corpului este expusă stimulului rece.

resurse suplimentare

pentru informații suplimentare despre acest subiect, consultați Refs. 2-7, 9, 11-13, 17-20, 22, și 26.

granturi

această lucrare a fost dezvoltată cu sprijinul Fundației Naționale de științe Grant DUE-041064.

dezvăluiri

niciun conflict de interese, financiar sau de altă natură, nu este declarat de autor(I).

contribuții autor