HRV ANIMAL

Anche negli animali le fluttuazioni periodiche negli intervalli RR sono state usate come metodo non invasivo di misurazione del tono autonomico cardiaco. Per esempio, una ridotta HRV è stata correlata con un incremento della mortalità nei pazienti reduci da infarto del miocardio.

Nel 1989, dato che non erano stati ancora valutati gli effetti di perturbazioni fisiologiche, come lo sforzo fisico, sulla variabilità della frequenza cardiaca, Billman e Hoskins intrapresero uno studio misurando la variabilità della frequenza cardiaca attraverso un test da sforzo sub massimale in 36 cani meticci con cicatrici da infarto del miocardio anteriore. I disturbi nel controllo autonomico della funzione cardiovascolare possono contribuire significativamente alla morte cardiaca. Per esempio, è stato dimostrato che l’incremento dell’attività simpatica riduce la stabilità elettrica cardiaca predisponendo il cuore alla fibrillazione atriale, mentre l’attivazione parasimpatica può proteggere dalla formazione dell’aritmia (Corr et al,

1986). La quantificazione della anomalie del controllo vagale sul cuore può essere

utile nell’identificazione dei pazienti a rischio di morte improvvisa, i quali le manifestano soprattutto in occasione di perturbazioni fisiologiche, come lo sforzo fisico.

È stato dimostrato che la variabilità della frequenza cardiaca diminuisce negli stati di grave malattia coronarica, insufficienza cardiaca congestizia (Hinkle et al, 1972;

Airaksinen et al, 1988; Saul et al, 1988) e neuropatia diabetica (Ewing e Clarke, 1982;Pagani et al,1988). Tra il 1987 e il 1988 Kleiger, Martin e colleghi, riportarono

48

dell’intervallo RR, avevano un maggior rischio di mortalità improvvisa (Kleiger et

al, 1987; Bigger et al, 1988; Martin et al, 1987). Infatti, il rischio di mortalità

relativa era pari a 5,3 volte maggiore in pazienti con un intervallo RR con variabilità inferiore ai 50 msec, rispetto a pazienti con variabilità superiore ai 100 msec. Questo ha portato gli autori a concludere che la HRV probabilmente sarebbe correlata con l’incremento dell’attività simpatica e la diminuzione di quella parasimpatica.

Con l’applicazione delle tecniche non invasive di analisi spettrale, è stato possibile differenziare tra gli input simpatici e quelli parasimpatici, e in particolare, le oscillazioni nel periodo cardiaco che corrispondono alla respirazione (>0,15 Hz; picco a 040 Hz) mediate principalmente dal nervo Vago (Askerold et al, 1981;

Pomeranz et al, 1985; Pagani et al, 1986). Porges e colleghi (McCabe et al, 1985; Porges, 1986; Porges et al, 1980; Porges e Boher) svilupparono una tecnica di

analisi temporale la quale valuta l’ampiezza dell’aritmia sinusale respiratoria e permette l’analisi real-time dei dati in brevi intervalli di tempo. Arai e colleghi

(1989) trovarono che i picchi di alta e bassa frequenza della frequenza cardiaca,

diminuiscono in risposta all’esercizio fisico. In un precedente articolo, Billman e colleghi (1985) avevano dimostrato che la risposta emodinamica all’esercizio è decisamente diversa negli animali soggetti a fibrillazione ventricolare rispetto ai cani resistenti alle aritmie maligne, infatti la frequenza cardiaca era elevata nei soggetti sensibili, nonostante il blocco dei recettori b-adrenergici, suggerendo una ridotta attività parasimpatica. Lo scopo di questo studio quindi, fu quello di valutare l’effetto dell’esercizio fisico sul tono vagale negli animali suscettibili di morte cardiaca improvvisa, utilizzando l’analisi nel dominio del tempo.

Negli animali l’analisi della HRV ha trovato largo impiego negli studi sul benessere

(Zebunke et al, 2011) e in situazioni stressanti (Mohr et al, 2002), ma anche come

strumento per valutare l’attività del Sistema Nervoso Autonomo durante le emozioni

(Maros et al, 2008) e l’apprendimento (Uchiyama et al, 2007). Nel cane è stato

utilizzato per scoprire i marcatori clinici di insufficienza cardiaca o altre malattie cardiache (Calvert et al, 1998; Piccirillo et al, 2009; Rasmussen et al, 2012; Oliveira

et al, 2012). La HRV è stata valutata anche in animali da laboratorio come mezzo

49

4.2.1 HRV in stati patologici negli animali

Negli ultimi 10 anni, le variabili della HRV hanno acquisito maggiore importanza per la stratificazione del rischio di morte cardiaca improvvisa (SCD) (Piccirillo et al,

2006) e come marker per la quantificazione dell’insufficienza cardiaca (CHF) (Mortara et al, 1994; Guzzetti et al, 1995). Nell’uomo la diminuzione della LF è

stata associata al rischio di SCD o peggioramento della CHF, e per questo motivo si è pensato di utilizzare l’analisi della HRV anche nei cani con CHF o malattie valvolari, come la myxomatosi della valvola mitrale (Piccirillo et al, 2009;

Rasmussen et al 2012). In particolare Piccirillo e colleghi nel 2009 associarono la

riduzione della LF nei cani con CHF alla diminuzione della risposta del Nodo del Seno alla modulazione autonomica o ad un anormale funzione dei barocettori dovuta all’aumento dell’attività simpatica. Rasmussen e colleghi nel 2012, invece, notarono che la HRV e il tono parasimpatico diminuivano all’aumentare della severità della myxomatosi della valvola mitrale.

Nel 1995 Goldstein et al trovarono che in conigli con shock indotto dall’endotossiemia da E. coli vi era una diminuzione delle componenti LF e HF della HRV, mentre le catecolamine plasmatiche erano inalterate. Questo poteva essere dovuto alla ipotensione durante lo shock provocata dalla diminuzione della regolazione cardiaca del sistema nervoso simpatico e parasimpatico, quindi gli autori supposero che una concomitante diminuzione della LF e della pressione sanguigna poteva essere un buon marker di shock imminente.

Nel 2009 Fairchild et al usarono un modello di endotossiemia per testare l’ipotesi di un ruolo delle citochine in una anomala HRV durante la sepsi. Una significativa diminuzione della HRV si verificava in tutti i topini ai quali erano state somministrate alte dosi di endotossine e nei quali coincideva un aumento delle citochine nel sangue. Perciò gli autori suggerirono che l’analisi del profilo delle citochine in corrispondenza con anomalie della frequenza cardiaca nei neonati umani potrebbe essere utile per identificare precocemente uno stato di sepsi (Fairchild et al,

50

4.2.2 HRV e il comportamento negli animali

Le emozioni giocano un ruolo importante nel benessere psicologico degli animali

(Duncan, 2005) ma la natura degli stati emozionali rende difficile una loro

valutazione obiettiva (Rushen, 1996). La HRV si è rivelata una misura oggettiva utile degli stati comportamentali associati a stimolazione simpatica in varie specie

(Vincent e Leahy, 1997) tra cui ratti (Ashida, 1972), pecore (Baldock et al, 1988),

polli (Candland et al, 1969), maiali (Dantzer e Baldwin, 1974), conigli (Eisermann,

1992), lupi (Fox e Andrews, 1973), e scimmie (Weisbard e Graham, 1971).

Sono stati effettuati molti studi sui ratti per identificare i meccanismi alla base dello stress sociale o negli stati di dolore (Sgoifo et al, 1997; Sgoifo et al 1998; Charlet et

al, 2011). In particolare, Sgoifo e colleghi nel 1997 hanno studiato la risposta allo

stress sociale, dovuto all’introduzione del soggetto in esame nella gabbia di un ratto aggressivo, e alla contenzione in un tubo di plexiglas. Gli autori evidenziarono un aumento maggiore dell’attività simpatica durante lo stress sociale rispetto alla contenzione. Inoltre circa il 70% delle aritmie si è verificato nei momenti immediatamente successivi alla lotta (prima situazione) in associazione ad una frequenza cardiaca maggiore e una HRV ridotta (Sgoifo et al, 1997; Sgoifo et al

1998).

Charlet et al (2011), invece, hanno analizzato l’attivazione autonomica in risposta a diversi tipi di dolore, come l’infiammazione, dolore meccanico, termico (caldo o freddo). Trovarono significative variazioni della HRV durante le varie stimolazioni dolorifiche, suggerendo che parametri elevati della HRV potrebbero essere utilizzati come marker di espressione del dolore.

Mohr et al (2002) hanno effettuato uno studio interessante sulla HRV nei bovini e nei vitelli sottoposti a varie forme di stress, in particolare, in vitelli esposti a fattori esterni (temperatura ambientale e fastidiosi insetti) o interni (diarrea), e nelle bovine nel periodo della lattazione. Si è constatato che lo stress interno provoca una diminuzione della HRV più marcata rispetto alle bovine in lattazione, mentre non è stata trovata alcuna differenza tra le bovine in lattazione e quelle in asciutta.

Nel 2007 Uchyama et al hanno esaminato i cambiamenti nel Sistema nervoso Autonomo nelle scimmie Rhesus durante l’apprendimento in base alla HRV. Durante

51

l’attività di apprendimento, nel quale gli animali ricevevano un premio in caso di una corretta risposta allo stimolo, si è riscontrato un aumento del rapporto LF/HF sia in caso di esercizio facile che difficile, mentre la HF tendeva ad essere più elevata nei compiti più difficili. Questi risultati suggeriscono che il Sistema Nervoso Parasimpatico può giocare un ruolo importante nell’attività di apprendimento sia negli esseri umani che negli animali.

Maros et al (2008) esaminarono l’attività cardiaca dei cani mentre erano concentrati a fissare il giocattolo preferito e durante la separazione dal proprietario. Gli autori hanno trovato un aumento significativo della HRV nella fase di concentrazione sul gioco, mentre durante la separazione dal proprietario non sono state registrate variazioni né della frequenza cardiaca né della HRV, ma se un estraneo accarezzava i cani vi era un percepibile aumento della frequenza cardiaca.