Cardiac stroke volume and its contribution to the circulation: Interaction of mechanical and nervous factors affecting the heart

Når du puster, påvirkes hjertet av både nervøse og mekaniske faktorer. Mitt prosjekt har som hovedfokus å se på samspillet mellom mekaniske og nervøse påvirkninger av hjertets slagvolum. I prosjektet har jeg utviklet og publisert en ny metode for å måle s lagvolum fra hjertets høyre og venstre side samtidig. Det har gjort at jeg har kunnet undersøke hvordan forandringer i hjertets fylning påvirker slagvolumet og hvordan høyre hjertehalvdel virker sammen med venstre hjertehalvdel. Artikkel der denne metoden ble beskrevet vant Carl Ludwig-pris for beste artikkel av en ung forsker i Acta Physiologica i 2012. I den ene studien har jeg målt slagvolum samtidig fra høyre og venstre side av hjertet hos friske ved ikke-blodig metode under overtrykksventilasjon. D ette har jeg sammenholdt med slagvolum målinger under normal pusting. I en annen studie har vi undersøkt hjertets slagvolum og dets variasjoner ved et simulert blodtap hos friske forsøkspersoner. I klinikken brukes variasjon i slagvolum som et mål på lavt blod/væskevolum i kroppen. Vi har sammenliknet tre metoder for ikke-blodig måling av slagvolum. En tredje studie kombinerer simulert blødning og overtrykksventilasjon. Alle studiene er under analyse eller innsendt, og forløpige resultater er presentert p å internasjonale konferaner. Jeg tilbrakte ett år ved Universitetet i Bristol, Storbritannia, i professor Marianne Thoresens gruppe. Der jeg lærte mange nye teknikker og fikk delta i den første studien som ga edelgassen Xenon til nyfødte som har fått for lite oksygen under fødsel (asfyksi). Den studien viste at det er gjennomførbart å gi Xenon til syke nyfødte og videre randomiserte kliniske studier er startet. Nyfødte med asfyksi skader blir i dag behandlet med nedkjøling til kroppstemperatur 33,5°C i t re døgn. Vi forsøker å finne behandlinger som kan forhindre død og livsvarige handikapp hos denne gruppen og vi vil finne målemetoder for å forutsi hvem som blir friske og hvem som får alvorlige skader. Hos syke nyfødte har jeg undersøkt hvordan en markør for hjernesirkulasjonen ikke lenger kan brukes til å forutsi langsiktig skade under nedkjølingsbehandling.

Cardiac output is one of the most important factors determining the circulatory state in both healthy subjects and patients. Cardiac output is determined by heart rate and stroke volume. Heart rate changes in healthy humans and patients are well character ised, while more knowledge is needed about stroke volume changes in humans. This project will investigate the contribution of cardiac stroke volume to the circulation in healthy humans. Stroke volume may be altered by at least four mechanisms: 1) a chang e in venous return, 2) a change in contractility, 3) adjustment of filling time due to a change in heart rate, and 4) a change in the afterload effect. These four mechanisms interact, the first two generally tending to counteract the latter two, and their combined effects determine whether stroke volume changes contribute to or counteract changes in cardiac output. The main objective of the project is to investigate how mechanical (1 and 4) and neural (2 and 3) factors interact and affect cardiac stroke volume in healthy humans. We hypothesise that in general, neural regulation counteracts potentially unfavourable mechanical factors, and that the complex interactions between respiration and circulation are optimised in healthy subjects. This project will study A) the interaction between the right and left sides of the heart, and B) the interaction between the afterload effect and the arterial baroreflex. Integrated human cardiovascular physiology provides insight into the circulation which is of intrins ic value and can be translated into advances in pathology and patient care. The results will benefit patients suffering from cardiovascular disease and those with compromised circulation. Malfunctioning of control mechanisms in the human circulation may l ead to diseases. Knowledge of the cardiovascular control mechanisms in healthy humans is applicable to most patient groups, and advances in our understanding of such mechanisms will improve clinical practice.