The hemodynamic impulse response to a single neural event

This article investigates the relation between stimulus-evoked neural activity and cerebral hemodynamics. Specifically, the hypothesis is tested that hemodynamic responses can be modeled as a linear convolution of experimentally obtained measures of neural activity with a suitable hemodynamic impulse response function. To obtain a range of neural and hemodynamic responses, rat whisker pad was stimulated using brief (less than or equal to2 seconds) electrical stimuli consisting of single pulses (0.3 millisecond, 1.2 mA) combined both at different frequencies and in a paired-pulse design. Hemodynamic responses were measured using concurrent optical imaging spectroscopy and laser Doppler flowmetry, whereas neural responses were assessed through current source density analysis of multielectrode recordings from a single barrel. General linear modeling was used to deconvolve the hemodynamic impulse response to a single "neural event" from the hemodynamic and neural responses to stimulation. The model provided an excellent fit to the empirical data. The implications of these results for modeling schemes and for physiologic systems coupling neural and hemodynamic activity are discussed.

Systemic delivery of adult stem cells improves cardiac function in spontaneously hypertensive rats

Heart regeneration after myocardial infarction (MI) can occur after cell therapy, but the mechanisms, cell types and delivery methods responsible for this improvement are still under investigation. In the present study, we evaluated the impact of systemic delivery of bone marrow cells (BMC) and cultivated mesenchymal stem cells (MSC) on cardiac morphology, function and mortality in spontaneously hypertensive rats (SHR) submitted to coronary occlusion. Female syngeneic adult SHR, submitted or not (control group; C) to MI, were treated with intravenous injection of MSC (MI + MSC) or BMC (MI + BM) from male rats and evaluated after 1, 15 and 30 days by echocardiography. Systolic blood pressure (SBP), functional capacity, histology, mortality rate and polymerase chain reaction for the Y chromosome were also analysed. Myocardial infarction induced a decrease in SBP and BMC, but not MSC, prevented this decrease. An improvement in functional capacity and ejection fraction (38 +/- 4, 39 +/- 3 and 58 +/- 2% for MI, MI + MSC and MI + BM, respectively; P < 0.05), as well as a reduction of the left ventricle infarcted area, were observed in rats from the MI + BM group compared with the other three groups. Treated animals had a significantly reduced lesion tissue score. The mortality rate in the C, MI + BM, MI + MSC and MI groups was 0, 0, 16.7 and 44.4%, respectively (P < 0.05 for the MI + MSC and MI groups compared with the C and MI + BM groups). The results of the present study suggest that systemic administration of BMC can improve left ventricular function, functional capacity and, consequently, reduce mortality in an animal model of MI associated with hypertension. We speculate that the cells transiently home to the myocardium, releasing paracrine factors that recruit host cells to repair the lesion.

Neuromuscular electrical stimulation improves GLUT-4 and morphological characteristics of skeletal muscle in rats with heart failure

Aim: Changes in skeletal muscle morphology and metabolism are associated with limited functional capacity in heart failure, which can be attenuated by neuromuscular electrical stimulation (ES). The purpose of the present study was to analyse the effects of ES upon GLUT-4 protein content, fibre structure and vessel density of the skeletal muscle in a rat model of HF subsequent to myocardial infarction. Methods: Forty-four male Wistar rats were assigned to one of four groups: sham (S), sham submitted to ES (S+ES), heart failure (HF) and heart failure submitted to ES (HF+ES). The rats in the ES groups were submitted to ES of the left leg during 20 days (2.5 kHz, once a day, 30 min, duty cycle 50%- 15 s contraction/15 s rest). After this period, the left tibialis anterior muscle was collected from all the rats for analysis. Results: HF+ES rats showed lower values of lung congestion when compared with HF rats (P = 0.0001). Although muscle weight was lower in HF rats than in the S group, thus indicating hypotrophy, 20 days of ES led to their recovery (P < 0.0001). In both groups submitted to ES, there was an increase in muscle vessel density (P < 0.04). Additionally, heart failure determined a 49% reduction in GLUT-4 protein content (P < 0.03), which was recovered by ES (P < 0.01). Conclusion: In heart failure, ES improves morphological changes and raises GLUT-4 content in skeletal muscle.

Ressuscitação hipertônica com salina/dextran em pacientes sépticos graves estáveis : um estudo randomizado

Objetivo: estudar os efeitos hemodinâmicos da solução salina hipertônica/dextran, comparada com solução salina normal, em pacientes com sepse grave. Modelo: ensaio clínico randomizado, prospectivo, duplo-cego, controlado. Local: Unidade de Terapia Intensiva de um hospital universitário. Pacientes: 29 pacientes com sepse grave, admitidos na UTI com pressão de oclusão da artéria pulmonar (POAP) menor que 12 mmHg. Intervenções: os pacientes foram randomizados para receber 250 ml da solução salina normal [NaCl 0,9%] (Grupo SS, n=16) ou solução salina hipertônica [NaCl 7,5%]/dextran 70 8% ( Grupo SSH, n=13). Medidas e resultados: para cada grupo foram coletadas medidas hemodinâmicas, gasometrias (arterial e venosa), lactato e sódio séricos nos tempos 0, 30 minutos, 60 minutos, 120 minutos e 180 minutos. Durante o período do estudo não foi permitida qualquer alteração na infusão tanto de fluidos quanto das drogas vasopressoras. A POAP foi maior no grupo SSH, com a diferença sendo maior em 30 minutos (10,7±3,2 mmHg vs. 6,8±3,2 mmHg) e 60 minutos (10,3±3 mmHg vs. 7,4±2,9 mmHg); p<0,05. O índice cardíaco aumentou apenas no grupo SSH, sendo que as diferenças foram maiores em 30 minutos (6,5±4,7 l min-1 m-2 vs. 3,8±3,4 l min-1 m-2), em 60 minutos (4,9±4,5 l min-1 m-2 vs. 3,7±3,3 l min-1 m-2) e em 120 minutos (5,0±4,3 l min-1 m-2 vs. 4,1±3,4 l min-1 m-2); p<0,05. O índice sistólico seguiu o mesmo padrão e foi maior em 30 minutos (53,6[39,2-62,8] ml m-2 vs. 35,6[31,2-49,2] ml m-2) e em 60 minutos (46,8[39,7-56,6] ml m-2 vs. 33,9[32,2-47,7] ml m-2); p<0,05. A resistência vascular sistêmica diminuiu no grupo SSH e foi menor nos tempos 30 minutos (824±277 dyne s-1 cm-5 m-2 vs. 1139±245 dyne s-1 cm-5 m-2), em 60 minutos (921±256 dyne s-1 cm-5 m-2 vs. 1246±308 dyne s-1 cm-5 m-2) e em 120 minutos (925±226 dyne s-1 cm-5 m-2 vs. 1269±494 dyne s-1 cm-5 m-2); p<0,05. O sódio sérico aumentou no grupo SSH e foi maior do que o grupo SS em 30 minutos (145±3 mEq l-1 vs. 137±7 mEq l-1), em 60 minutos (143±4 mEq l-1 vs. 136±77 mEq l-1), em 120 minutos (142±5 mEq l-1vs. 136±7 mEq l-1) e em 180 minutos (142±5 mEq l-1 vs. 136±87 mEq l-1); p<0,05. Conclusão: Solução salina hipertônica/dextran pode melhorar a performance cardiovascular na ressuscitação de pacientes com sepse grave. Os efeitos hemodinâmicos parecem estar relacionados tanto ao efeito no volume quanto a melhora da função cardíaca. A SSH/dextran podem ajudar a restaurar rapidamente a estabilidade hemodinâmica em pacientes sépticos, hipovolêmicos, sem apresentar efeitos indesejáveis significativos.

Associação entre a ingestão de macronutrientes e a obesidade abdominal com a doença arterial coronária

Introdução: A incidência da doença arterial coronária é uma das principais causas de morbidade e motalidade em diversos países e o estudo dos fatores de risco têm grande importância na prevenção e no tratamento dessa enfermidade. Entre outros fatores, a obesidade e a obesidade abdominal têm sido associadas com a maior incidência de DAC. A ingestão diária de nutrientes também pode estar relacionada com essa doença, porém, uma vez que a alimentação é complexa e contém diversos nutrientes, ainda não foi possível elucidar o impacto da alimentação no risco de desenvolver a doença arterial coronária. Objetivo: Avaliar a relação entre o consumo alimentar diário, a presença de obesidade abdominal e achados angiográficos de obstrução arterial em pacientes portadores de cardiopatia isquêmica, submetidos a cateterismo cardíaco. Métodos: Foi realizado um estudo transversal, com 284 pacientes submetidos a cateterismo cardíaco, da unidade de hemodinâmica de um hospital universitário. Foi avaliada a RCQ, o IMC, a ingestão alimentar diária através de um inquérito nutricional, a análise bioquímica do sangue e a avaliação do laudo do cateterismo cardíaco. Resultados: Dos pacientes avaliados, 172 indivíduos (60,6%) apresentavam alterações em uma ou mais artérias coronárias. A ingestão média diária de calorias foi de 2450,56 Kcal/dia. O consumo de proteínas foi em média 1,66 g/Kg/dia, de carboidratos foi de 3,83 g/Kg/dia e de lipídeos foi de 1,21 g/Kg/dia. A idade, o sexo masculino, os níveis séricos de triglicerídeos, o consumo de álcool e a glicemia em jejum foram estatisticamente significativos na análise multivariada. Conclusão: Nos pacientes avaliados, o consumo diário de calorias encontra-se adequado, porém a ingestão de proteínas, carboidratos e lipídeos estão inadequados. Em relação aos fatores de risco para DAC, as mulheres apresentaram maior associação para desenvolver a síndrome metabólica do que os homens.

Avaliação hemodinâmica e metabólica da cetamina e cetamina S(+) após a reposição volêmica com hidroxietilamido 130/0,4 e solução salina hipertônica 7,5%

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Hemodinâmica de diferentes frações inspiradas de oxigênio em cães submetidos à infusão contínua de propofol sob ventilação espontânea

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effects of isoflurane on echocardiographic parameters in healthy dogs

Obejective To study the echocardiographic effects of isoflurane at an end-tidal concentration approximating 1.0 times the minimum alveolar concentration (MAC) in healthy unpremedicated dogs.Study design Prospective experimental trial.Animals Sixteen mature mongrel dogs of either sex weighing 11.06 +/- 2.72 kg.Methods After performing a baseline echocardiogram in the awake animal, anesthesia was induced with increasing inspired concentrations of isoflurane via a face mask until tracheal intubation was possible. Following intubation, the end-tidal concentration was decreased to 1.4% for the rest of the anesthetic period. Serial echocardiograms were recorded at 25, 40, and 55 minutes after the end-tidal concentration was reached.Results No changes were observed in heart rate. However, significant decreases were seen in left ventricular end-diastolic diameter (Mean maximal change: 13.8%), interventricular septal thickness during systole (15.2%), interventricular septal thickening fraction (72.2%), left ventricular free wall thickening fraction (63.5%), ejection fraction (39.9%), and fractional shortening (46.7%). In addition, peak flow velocities across mitral, pulmonic, and aortic valves were significantly lower than baseline values. Decreases were also observed in end-diastolic left ventricular volume index (approximately 32.1% from the awake value), stroke index (58.2%), and cardiac index (55.3%) when compared with awake measurements.Conclusions Our results indicate that 1 x MAC isoflurane caused significant myocardial depression in healthy dogs. These changes in myocardial function need to be considered carefully when isoflurane is to be used in dogs with poor cardiovascular reserve.

Early hemodynamic and renal effects of hemorrhagic shock resuscitation with lactated Ringer's solution, hydroxyethyl starch, and hypertonic saline with or without 6% dextran-70

Background. Considering the renal effects of fluid resuscitation in hemorrhaged patients, the choice of fluid has been a source of controversy. In a model of hemorrhagic shock, we studied the early hemodynamic and renal effects of fluid resuscitation with lactated Ringer's (LR), 6% hydroxyethyl starch (HES), and 7.5% hypertonic saline (HS) with or without 6% dextran-70 (HSD).Materials and methods. Forty-eight dogs were anesthetized and submitted to splenectomy. An estimated 40% blood volume was removed to maintain mean arterial pressure (MAP) at 40 mm Hg for 30 min. The dogs were divided into four groups: LR, in a 3:1 ratio to removed blood volume; HS, 6 mL kg(-1); HSD, 6 mL kg(-1); and HES in a 1:1 ratio to removed blood volume. Hemodynamics and renal function were studied during shock and 5, 60, and 120 min after fluid replacement.Results. Shock treatment increased MAP similarly in all groups. At 5 min, cardiac filling pressures and cardiac performance indexes were higher for LR and HES but, after 120 min, there were no differences among groups. Renal blood flow and glomerular filtration rate (GFR) were higher in LR at 60 min but GFR returned to baseline values in all groups at 120 min. Diuresis was higher for LR at 5 min and for LR and HES at 60 min. There were no differences among groups in renal variables 120 min after treatment.Conclusions. Despite the immediate differences in hemodynamic responses, the low-volume resuscitation fluids, HS and HSD, are equally effective to LR and HES in restoring renal performance 120 min after hemorrhagic shock treatment. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Efeitos da efedrina sobre as funções cardiovascular e renal de cães sob anestesia com pentobarbital sódico

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Com a perspectiva criada por algumas pesquisas de ações diferenciadas da efedrina sobre a função renal, dependendo da dose utilizada, e considerando-se as controvérsias ainda existentes a respeito dos seus efeitos sobre a função renal, esta pesquisa experimental tem como objetivo verificar se doses diferentes de efedrina determinam efeitos hemodinâmicos e renais diferenciados. MÉTODO: em 32 cães anestesiados com pentobarbital sódico (PS), submetidos a preparação cirúrgica, cateterismo, monitorização, expansão do volume do fluido extracelular e respiração controlada, foi estudada a hemodinâmica cardiovascular e renal e a função renal. Os cães foram distribuídos aleatoriamente em quatro grupos: G controle (n = 8), com os cães permanecendo apenas sob o efeito do PS, G ef. 2 µg (n = 8), G ef. 10 µg (n = 8) e G ef. 100 µg (n = 8), com os cães recebendo efedrina nas doses respectivas de 2, 10 e 100 µg.kg-1.min-1. Os atributos cardiovasculares e renais foram estudados em 5 momentos: controle (M1 e M2), durante a infusão de efedrina (M3 e M4) e após a suspensão da infusão de efedrina (M5). RESULTADOS: Não houve diferença significante entre os grupos em relação aos atributos estudados. em G ef. 2 µg houve aumento significante de freqüência cardíaca, fluxo sangüíneo aórtico, débito urinário e excreção fracionária de sódio. em G ef. 10 µg houve aumento apenas da freqüência cardíaca e fração de filtração, enquanto em G ef. 100 µg ocorreu aumento de freqüência cardíaca, pressão arterial média, pressão venosa central, fluxo sangüíneo aórtico e hematócrito; por outro lado, ocorreu diminuição dos fluxos plasmático e sangüíneo renais e aumento da resistência vascular renal. CONCLUSÕES: A efedrina, dependendo da dose utilizada, apresenta ações hemodinâmicas e renais diferenciadas.

Efeitos da clonidina nas respostas cardiovasculares ao pinçamento aórtico infra-renal: estudo experimental no cão

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: O pinçamento aórtico infra-renal pode determinar alterações cardiovasculares. A clonidina, um alfa2-agonista, determina bradicardia e diminuição da pressão arterial. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos da clonidina sobre a função cardiovascular, em cães submetidos a pinçamento aórtico infra-renal. MÉTODO: O estudo aleatório foi realizado em 16 cães, distribuídos em dois grupos: G Controle - sem a utilização de clonidina e G Clon - clonidina, na dose inicial de 5 µg.kg-1, por via venosa, imediatamente antes do pinçamento aórtico infra-renal, seguido de 2 µg.min-1.m² até o final do estudo. em todos os animais foi realizada ligadura infra-renal da aorta, por 45 minutos. Os atributos hemodinâmicos foram estudados nos momentos C (controle), após 10 (Ao10) e 25 (Ao25) minutos do pinçamento aórtico, e após 10 (DAo10) e 25 (DAo25) minutos do despinçamento aórtico. RESULTADOS: Durante o pinçamento aórtico, houve diferença significante entre os grupos, em relação à freqüência cardíaca, pressão arterial média e índice cardíaco (G Controle > G Clon). Após o despinçamento aórtico houve diferença significante entre os grupos, em relação à freqüência cardíaca (G Controle > G Clon) e pressões do átrio direito e da artéria pulmonar ocluída (G Clon > G Controle). Durante o pinçamento aórtico, houve nos dois grupos, aumento significante das pressões de átrio direito e artéria pulmonar ocluída, dos índices sistólico e do trabalho sistólico do ventrículo esquerdo, e diminuição do índice de resistência vascular pulmonar. No grupo controle houve aumento significante das pressões arterial média e da artéria pulmonar, e dos índices cardíaco e do trabalho sistólico do ventrículo direito. No grupo clonidina, houve diminuição significante da freqüência cardíaca. Após o despinçamento aórtico, houve nos dois grupos: diminuição significante da freqüência cardíaca e pressão arterial média, enquanto os valores das pressões do átrio direito e índice sistólico continuaram elevados. No grupo controle, os valores do índice de trabalho sistólico do ventrículo direito continuaram elevados enquanto os valores do índice cardíaco retornaram a valores próximos aos do controle. No grupo clonidina, os valores das pressões do átrio direito e da artéria pulmonar ocluída, e o índice sistólico, continuaram significantemente elevados. CONCLUSÕES: No cão, nas condições experimentais empregadas, a administração venosa contínua de clonidina atenua as respostas cardiovasculares decorrentes do pinçamento aórtico infra-renal.

Dexmedetomidine Alters the Cardiovascular Response During Infra-Renal Aortic Cross-Clamping in Sevoflurane-Anesthetized Dogs

Some properties of the volatile anesthetics, such as vasodilatation and myocardial depression, combined with the sympathetic inhibition that alpha 2-agonists can produce may determine hemodynamic alterations during aortic, surgery. The interaction between dexmedetomidine (DEX), an alpha 2-agonist, and sevoflurane during aortic surgery is unknown. We studied the effects of DEX on hemodynamics and systemic oxygenation during aortic cross-clamping (Aox) and unclamping (UAox) in sevoflurane-anesthetized dogs Twenty dogs were. anesthetized with sevoflurane and were randomly assigned to two groups prior to Aox and UAox: control, n = 10, received saline infusion only, and DEX (1 mu g.kg(-1) load followed by 1 mu g.kg(-1).h(-1) infusion), n = 10. Hemodynamic and oxygenation variables were measured at baseline, after saline or DEX loading dose, 20 and 40 min after Aox, and 20 and 40 min after UAox. After DEX administration, heart rate, cardiac index l and systemic oxygen transport index (131021) were lower than in control group. Aox increased mean arterial pressure (MAP) and systemic vascular resistance index (SVRI) in both groups, but the effects were greater with DEX. Cl, heart rate, and DO(2)I were lower, while central venous pressure (CVP) and pulmonary artery occlusion pressure were higher in DEX compared to control. After UAox, MAP, CVP and SVRI were maintained higher in DEX in relation to control. We conclude that in sevoflurane-anesthetized dogs DEX alters the cardiovascular response during aortic surgery.

Gastric mucosal perfusion in dogs: Effects of halogenated anesthetics and of hemorrhage

The gastrointestinal tract is one of the first organs affected by hypoperfusion during hemorrhagic shock. The hemodynamics and oxygen transport variables during hemorrhagic shock and resuscitation can be affected by the anesthetics used. In a model of pressure-guided hemorrhagic shock in dogs, we studied the effects of three halogenated anesthetics - halothane, sevoflurane, and isoflurane - at equipotent concentrations on gastric oxygenation. Thirty dogs were anesthetized with 1.0 minimum alveolar anesthetic concentration (MAC) of either halothane, sevoflurane, or isoflurane. A gastric tonometer was placed in the stomach to determine mucosal gastric CO2 (PgCO(2)) and for the calculation of gastric-arterial PCO2 gradient (PCO2 gap). The dogs were splenectomized and hemorrhaged to hold mean arterial pressure at 40-50 mm Hg over 45 min and then resuscitated with the shed blood volume. Hemodynamics, systemic oxygenation, and PCO2 gap were measured at baseline, after 45 min of hemorrhage, and at 15 and 60 min after blood resuscitation. Hemorrhage induced reductions of mean arterial pressure and cardiac index, while systemic oxygen extraction increased (p < .05), without significant differences among groups (p > .05). Halothane group showed significant lower PCO2 gap values than the other groups (p < .05). After 60 min of shed blood replacement, all groups restored hemodynamics, systemic oxygenation, and PCO2 gap to the prehemorrhage levels (p > .05), without significant differences among groups (p > .05). We conclude that halothane is superior to preserve the gastric mucosal perfusion in comparison to isoflurane and sevoflurane, in dogs submitted to pressure-guided hemorrhagic shock at equipotent doses of halogenated anesthetics.

Efeitos do pneumoperitônio sobre a hemodinâmica e função renais de cães ventilados com volume e pressão controlados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Clampe de Ganz no tratamento de urgência em lesões do anel pélvico

OBJETIVO: Avaliar a eficiência do clampe de Ganz na estabilização e redução dos deslocamentos da pelve, quando utilizado no tratamento de urgência, além de aquilatar eventuais dificuldades e facilidades do método. MÉTODOS: O clampe de Ganz foi utilizado no tratamento de urgência em 31 pacientes com graves lesões do anel pélvico (Tile C) associadas a importante instabilidade hemodinâmica. RESULTADO: Entre os pacientes, 27 (87,1%) apresentaram evolução favorável, com estabilização, redução dos deslocamentos e compressão da região posterior do anel, além de estabilização hemodinâmica, e quatro (12,9%) evoluíram para óbito. CONCLUSÃO: O clampe de Ganz mostrou-se eficiente ferramenta no tratamento de urgência das lesões do anel pélvico, por ser de concepção simples, de rápida colocação, não impedir ou dificultar procedimentos no abdome e, principalmente, por permitir a estabilização da pelve, redução dos deslocamentos e compressão na região posterior do anel, local onde ocorrem os maiores sangramentos, reduzindo-os ou eliminando-os.