University of Oulu

Cardiovascular responses to cold exposure in untreated hypertension

Saved in:
Author: Hintsala, Heidi1,2,3,4
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Medicine
3Center for Environmental and Respiratory Health Research (CERH)
4Medical Research Center Oulu
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.3 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526219783
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2018
Publish Date: 2018-08-13
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium F101 of the Faculty of Biochemistry and Molecular Medicine (Aapistie 7), on 23 August 2018, at 12 noon
Tutor: Docent Tiina M. Ikäheimo
Professor Jouni J. K. Jaakkola
Reviewer: Professor W. Larry Kenney
Associate Professor Pietro Amedeo Modesti
Opponent: Professor Hein A. M. Daanen
Description:

Abstract

Cold weather associates with higher cardiovascular morbidity and mortality in various climates. It is also known that exposure to a cold environment instantly activates sympathetic nervous system and elevates blood pressure (BP) in healthy individuals. Hypertension can increase sympathetic reactivity and arterial stiffness, and could therefore exaggerate these cold-related changes. We implemented an experimental study to assess cardiovascular responses to habitual type of cold exposure among subjects with untreated hypertension.

We selected a random sample of middle-aged men in the city of Oulu, Finland. The recruitment included home BP measurements. 51 untreated hypertensive men and 32 men without hypertension (controls) underwent 15 minutes whole-body cold exposure (temperature -10°C, wind speed 3m/s, winter clothing, standing). Brachial, central aortic, and continuous BP, as well as electrocardiography (ECG) were measured before (15 min), during (15 min), and after (20 min) the exposure. Skin temperature and thermal sensations were also assessed.

The employed exposure increased central and brachial systolic (ca. 25 mmHg) and diastolic (ca. 10 mmHg) BP in both test groups. One fourth of men with mild to moderate hypertension had systolic BP exceeding 200 mmHg while exposed to cold. Small heart rate (HR) reduction was not enough to compensate for the elevated BP, and cardiac workload increased during cold exposure. Cardiac repolarization showed modest arrhythmogenic changes and frequency of ventricular ectopic beats increased slightly in cold conditions. Cold exposure also increased cardiac vagal baroreflex sensitivity in both test groups, whereas an estimate of vascular sympathetic activity increased only among controls. We also found an elevated systolic home BP variability to associate with higher cardiac workload and BP responses to cold.

Moderate cold air exposure substantially increased BP but also activated cardiac vagal regulation among untreated hypertensive and non-hypertensive men. The BP level reached in cold conditions was considerably high in those with hypertension, and especially in those with both hypertension and higher home BP variability. These results are important to health care professionals who treat hypertensive patients. The importance of year-round BP control and proper protection from cold should not be underestimated.

see all

Tiivistelmä

Kylmään säähän liittyvä verenkiertoelimistön sairauksien paheneminen on havaittu eri ilmastoissa. Tiedetään myös, että terveillä henkilöillä sympaattisen hermoston aktiivisuus ja verenpaine nousevat kylmässä ympäristössä. Kohonnut verenpaine eli hypertensio voi lisätä sympaattista reaktiivisuutta ja valtimojäykkyyttä sekä siten voimistaa verenkiertoelimistön kylmävasteita. Kokeellinen tutkimuksemme arvioi sydämen ja verisuoniston vasteita tavanomaiseen kylmäaltistukseen hoitamatonta hypertensiota sairastavilla henkilöillä.

Tutkittavat olivat Oulun väestöstä satunnaisesti valittuja keski-ikäisiä miehiä, joilta määritettiin verenpaine kotimittauksilla. 51 hoitamatonta hypertensionta sairastavaa miestä ja 32 miestä, joilla ei ollut hypertensiota (verrokit), altistettiin 15 minuutin ajan kylmälle (lämpötila -10 °C, tuuli 3 m/s, talvivaatteet, seisten). Verenpainetta mitattiin olkavarresta, epäsuorasti sydämestä ja jatkuvana signaalina ennen altistusta (15 min), sen aikana (15 min) ja jälkeen (20 min). Samalla seurattiin sydämen sähköistä toimintaa, iholämpötiloja ja lämpötuntemuksia.

Kylmäaltistus kohotti sekä sydämen että olkavarren ylä- (noin 25 mmHg) ja alapainetta (noin 10 mmHg) molemmissa tutkimusryhmissä. Neljäsosalla lievää tai kohtalaista hypertensiota sairastavista miehistä yläpaine kohosi yli 200 mmHg tasolle. Sykkeen lasku ei riittänyt tasapainottamaan kohonnutta verenpainetta ja sydämen työmäärä nousi. Sydämen rytmihäiriöherkkyys ja vastaavasti kammiolisälyöntien esiintymistiheys olivat myös hieman koholla altistuksen aikana. Kylmäaltistus kasvatti sydämen vagaalista barorefleksiherkkyyttä molemmissa ryhmissä. Verisuonten sympaattinen verenpainevaihtelu kasvoi vain verrokeilla. Sydämen työmäärä ja verenpaine kohosivat kylmässä enemmän heillä, joiden verenpaineen vaihtelu kotona oli korkeampi.

Tavanomaista talvipäivää vastaava kylmäaltistus kohotti verenpainetta voimakkaasti, mutta myös aktivoi sydämen suojaavaa säätelyä sekä hoitamatonta hypertensiota sairastavilla että verrokeilla. Kylmässä saavutettu verenpainetaso oli merkittävä heillä, joilla oli hypertensio, ja erityisesti heillä, joilla oli sekä hypertensio että suurempi kotiverenpainevaihtelu. Tämä tutkimustieto on tärkeää hypertensiopotilaille sekä heitä hoitaville terveydenhuollon ammattilaisille. Tulokset korostavat ympärivuotisen verenpainekontrollin ja kylmältä suojautumisen tärkeyttä.

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-1978-3
ISBN Print: 978-952-62-1977-6
Issue: 1474
Subjects:
EKG
Copyright information: © University of Oulu, 2018. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.