PMC

Zowel centrale als lokale factoren spelen een belangrijke rol bij de regulatie van de doorbloeding van de skeletspieren tijdens inspanning. Er wordt aangenomen dat de skeletspierpomp van cruciaal belang is voor de coördinatie van de lokale en systemische bloedstroomreacties tijdens de inspanning (Rowell, 1993). Tijdens de concentrische fase van de spiercontractie vindt er expulsie en centrale mobilisatie van perifeer veneus bloed plaats, waardoor de veneuze terugkeer wordt vergemakkelijkt en het slagvolume (SV) en het hartdebiet toenemen . Er is inderdaad aangetoond dat één enkele spiercontractie doeltreffend is voor het legen van de veneuze vaten en het verbeteren van de centrale translocatie van meer dan 40% van het intramusculaire bloedvolume (Stewart et al. 2004). Door het potentieel te verbeteren om dat van actieve spiervasodilatatie te evenaren, kan de door de spierpomp geïnduceerde verplaatsing van bloed centraal indirect een hogere inspanningshyperaemie bevorderen.

Daarnaast wordt verondersteld dat de skeletspierpomp de lokale bloedstroom in de actieve spier direct verbetert. Het begin van inspanningshyperemie is snel en kan binnen 1 s na een enkele contractie aanzienlijk verhoogd zijn. De skeletspierpomp kan betrokken zijn bij het snel optreden van hyperemie door de drukgradiënt over het spiervaatbed te verhogen (via verlaagde veneuze druk) na spierontspanning (Sheriff et al. 1993). Er wordt ook verondersteld dat het een mechanische vervorming van de vaatwand veroorzaakt tijdens het verlengen en verkorten van de spieren die een verwijding van intramusculaire slagaders en arteriolen kan teweegbrengen. Zowel menselijke als dierlijke studies ondersteunen een onafhankelijke mechanisch gedreven vaatverwijdende route tijdens het begin van inspanningshyperemie.

In een recente studie in The Journal of Physiology, evalueerden González-Alonso et al. (2008) de rol van de skeletspierpomp en vaatverwijding op de cardiovasculaire functie tijdens inspanning bij mensen. Het primaire doel van de studie was om de invloed van vasodilatatie in de benen en de mechanische bijdragen van de spieren aan de hyperemie van de skeletspieren en de cardiovasculaire functie tijdens inspanning te verdelen. Om dit doel te bereiken, brachten González-Alonso et al. incrementele doses ATP in de femorale arterie en maten centrale cardiovasculaire reacties, specifiek centrale veneuze druk (CVP), SV en . Bovendien werden de been- en systemische hemodynamica gemeten tijdens incrementele knie-extensoroefeningen met één been. González-Alonso en collega’s toonden aan dat infusie van ATP in de femorale slagader overeenstemde met de toename in en de bloedstroom in het been (LBF) die werd waargenomen tijdens incrementele knie-extensoroefeningen zonder de CVP of het spiermetabolisme te wijzigen. Deze bevindingen suggereren dat skeletspier vaatverwijding de oorzaak is van de toename van tijdens inspanning. Interessant is dat de toename in met graded ATP infusies geassocieerd was met progressieve verhogingen van de hartslag (HR) en SV, terwijl dezelfde toename in waargenomen tijdens de inspanning volledig werd gedreven door een curvilineaire toename in HR boven 30% van het piekvermogen.

González-Alonso en collega’s onderzochten vervolgens systematisch de bijdrage van de skeletspierpomp en mechanische vervorming op lokale en systemische inspanningshyperemie. Meer specifiek vergeleken zij de lokale en systemische responsen tijdens passieve en actieve knie-extensor oefening, cyclische dijcompressies alleen of in combinatie met passieve en vrijwillige oefening en afzonderlijke femorale veneuze en arteriële ATP infusie. Passieve knie-extensoroefeningen resulteerden in kleine toenames in de beenmusculatuur en systemische perfusie. Bovendien verhoogde het superponeren van bovenbeencompressies tijdens de oefening de LBF bij passieve oefening, maar niet bij vrijwillige oefening. Geen van de passieve oefencondities (met en zonder dijcompressies) veranderde , de gemiddelde slagaderlijke druk (MAP) of het zuurstofverbruik in de benen.

De belangrijkste nieuwe bevindingen van González-Alonso et al. De belangrijkste nieuwe bevindingen van González-Alonso et al. zijn dat (a) arteriële ATP infusie in het been overeenkomt met de toename in cardiac output waargenomen tijdens een-benige knie extensor oefening bij dezelfde LBF, zonder inducerend veranderingen in CVP, en (b) passieve knie extensor oefening en mechanische compressies op de dij veroorzaakt been bloedstroom minimaal te verhogen. Uit deze bevindingen concludeerden González-Alonso en collega’s dat de spierpomp niet verplicht is voor het in stand houden van de veneuze terugstroom, CVP, SV en of het in stand houden van de spierdoorbloeding tijdens eenbenige lichaamsbeweging bij de mens.

Tot voor kort werd aangenomen dat de spierpomp een fundamentele rol speelt bij het in stand houden van de veneuze terugstroom, het einddiastolische volume en de SV tijdens rechtopstaande lichaamsbeweging bij de mens (Rowell, 1993). González-Alonso et al. zijn de eersten die aangeven dat tijdens lokale vasodilatatie bij mensen LBF, SV en toenamen tot het niveau dat werd waargenomen tijdens inspanning, wat suggereert dat veneuze terugkeer kan worden verhoogd door vasodilatatie alleen. Daarom is de spierpomp misschien niet zo verplicht tijdens inspanning als eerder werd gedacht (Rowell, 1993).

De toename in tijdens inspanning en ATP-geïnduceerde vaatverwijding aangetoond door González-Alonso en collega’s werden echter aangedreven door verschillende mechanismen. Tijdens de inspanning werd het grootste deel van de toename in aangedreven door de HR, omdat de SV rond 30% van het piekvermogen lag. Omgekeerd, tijdens ATP infusie werd het grootste deel van de toename in aangedreven door verhogingen in SV. González-Alonso et al. suggereren dat de SV werd afgestompt tijdens de inspanning als gevolg van tachycardie; echter, bij een vergelijkbare hartfrequentie tijdens ATP infusie was de SV ∼20 ml hoger in vergelijking met de inspanning. Het is dus mogelijk dat de hartslag het slagvolume tijdens de inspanning niet beperkte en geassocieerd kan worden met de toename in afterload die optreedt tijdens de inspanning. Bovendien bleven CVP en MAP onveranderd tijdens de ATP infusie, terwijl MAP gedurende de gehele inspanning steeg en CVP verhoogd was aan het einde van de inspanning. Daarom suggereren González-Alonso en collega’s dat vasodilatatie alleen de SV en kan verhogen zonder de CVP te verhogen. Een verhoogde CVP bevordert het vullen van de rechteratrium door de drukgradiënt tussen de rechteratrium en de centrale venen te verhogen. Bijgevolg moet de SV verhoogd zijn via verschillende andere mechanismen zoals een vermindering van de afterload of sympathetisch gemedieerde verhogingen van de cardiale contractiliteit. Er was echter geen bewijs van veranderingen in afterload of cardiale sympathische activiteit tijdens ATP infusie. De toename in SV tijdens ATP infusie moet daarom nog opgehelderd worden. Het is mogelijk dat verschillen in SV tussen de condities kunnen worden verklaard door de validiteit van de model flow methode om SV in verschillende hemodynamische condities te schatten.

Daarnaast moet het effect van veranderingen in intrathoracale druk tijdens inspanning op de hartfunctie en de veneuze terugkeer worden overwogen. In dit verband kunnen veranderingen in de intrathoracale druk tijdens de inspanning de rechterventrikelvulling wijzigen, zodat de spierpomp van fundamenteel belang kan zijn om bloed uit de perifere venen bij grotere intrathoracale druk in de thorax te forceren, hetgeen niet gebeurt tijdens ATP-infusie alleen. Het feit blijft echter dat in rust de lokale vasodilatatie alleen lijkt toe te nemen tot die welke tijdens inspanning wordt aangetoond.

Het is opmerkelijk dat bij LBF groter dan 7 l min-1, de vasculaire geleiding van het been groter was tijdens lokale ATP infusie dan tijdens inspanning. Dit suggereert dat een grotere hoeveelheid vasodilatatie nodig was om dezelfde bloedstroom te produceren tijdens ATP infusie. Tijdens de inspanning was er een verhoging van het MAP, wat hielp bij het voldoen aan de stromingsbehoefte van de actieve spier. Bijgevolg was er tijdens de inspanning minder vasodilatatie nodig om dezelfde bloedstroom in het been te produceren, vergeleken met de ATP-infusieconditie. Een gebrek aan vasoconstrictie in het been tijdens ATP infusie kan ook een verklaring zijn voor de grotere geleiding in vergelijking met tijdens inspanning. Het is mogelijk dat circulerend ATP een centrale rol speelt in de controle van de spierdoorbloeding door vaatverwijding te veroorzaken en α-adrenerge vasoconstrictie op te heffen. Inderdaad, infusie van ATP in het rustende been heeft aangetoond de effecten van verhoogde sympatische vasoconstrictor activiteit via tyramine infusie volledig te onderdrukken (Rosenmeier et al. 2004). Het mechanisme waarmee ATP de toename van de vasoconstrictortonus opheft, blijft tot op heden onzeker. Een andere mogelijke verklaring voor het verschil in vasculaire geleiding in de benen tussen de inspanning en de ATP-infusie is de hoeveelheid weefsel die bij elke conditie wordt uitgezet. Bij inspanning is de dilatatie beperkt tot de actieve spieren, terwijl tijdens ATP-infusie de dilatatie kan optreden in het grootste deel van het been.

Ondanks een diepgaande bespreking en verklaring van de bevindingen van deze studie, blijft de belangrijkste vraag: wat veroorzaakt de toename in en specifiek SV tijdens ATP-geïnduceerde vaatverwijding? De grote toename in SV alleen al suggereert dat de veneuze terugvoer wordt verhoogd tijdens lokale vasodilatatie en verhoogde LBF. González-Alonso en collega’s wijzen erop dat dit niet kan worden gemedieerd via een herverdeling van bloed naar de centrale circulatie, aangezien (a) de bloedstroom in het controlebeen en de vasculaire geleiding onveranderd bleven bij arteriële ATP-infusie, (b) de bloedstroom in het niet-geïnfuseerde en niet-geïnfuseerde lichaamsweefsel hetzelfde is bij getrapte ATP-infusie en inspanning, en (c) de vasculaire geleiding in het niet-geïnfuseerde en niet-geïnfuseerde weefsel onveranderd bleef bij toenemende ATP-infusiesnelheden. Hoewel de auteurs welsprekend aangeven welke mechanismen de voorspanning en dus de SV niet zouden kunnen hebben verhoogd, geven zij geen inzicht in welke mechanismen zouden kunnen hebben bijgedragen aan verhogingen in SV.

Concluderend, González en collega’s zijn de eersten die aantonen dat ATP geïnduceerde vaatverwijding alleen kan toenemen tot het niveau dat wordt waargenomen bij één-benige knie extensor oefening. De auteurs suggereren daarom dat de spierpomp mogelijk geen fundamentele rol speelt in het verhogen van de veneuze return, preload en tijdens inspanning. Aangezien de studie gebruik maakte van een eenbenig oefenmodel, kunnen de getrokken conclusies de rol van de spierpomp tijdens rechtopstaande lichaamsoefeningen onderschatten. Bovendien blijven de mechanismen waardoor lokale vaatverwijding vergroot onbekend. Toekomstige studies moeten gericht zijn op veranderingen in de hartvulling en veneuze druk tijdens ATP-geïnduceerde vasodilatatie.