Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC k4Jvwc8MrR4tWJnx8wW7M8S S0066-782X2019001201082 10.36660/abc.20190691 Short Editorial Postural Changes and their Influence on Functional Behavior of the Great Arteries 0000-0002-4865-6442 Bortolotto Luiz Aparecido Universidade de São Paulo Hospital das Clínicas Faculdade de Medicina São Paulo SP Brazil Unidade Clínica de Hipertensão do Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP - Brazil Mailing Address: Luiz Aparecido Bortolotto, Universidade de São Paulo Instituto do Coração - Unidade de Hipertensão Av. Dr. Eneas de Carvalho Aguiar, 44. Postal Code 05403-000, São Paulo, SP - Brasil E-mail: hipluiz@incor.usP.br 2 12 2019 12 2019 113 6 1082 1083 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Keywords Aorta/physiopathology Hypertension Hypertrophy,Left Ventricular Blood Flow Pulse Wave Analysis Stending Position Gravitation Aging

The large arteries, especially the aorta, are known to play a major role in the circulation of blood flow both during ventricular ejection and during diastole, thus providing the blood supply required by the organs. Additionally, the damping function exercised by the aorta plays a fundamental role in central hemodynamics, providing adequate ventricular-arterial coupling during the cardiac cycle.1The loss of this function due to increased arterial stiffness plays a role in the development of hypertension and left ventricular hypertrophy and has been associated with the development of atherosclerosis and myocardial ischemia.2 Noninvasive methods for assessing the function of large arteries, such as pulse wave velocity (PWV) measurement, have provided a better understanding of the correlations of arterial stiffness with cardiovascular disease, and have been used as prognostic markers in different populations.3However, due to methodological limitations, all studies have been performed in the supine position, and the impact of postural changes, especially orthostasis, has not been evaluated on these vascular properties. Thus, the study by Elias Neto et al.4 published in this issue, as the first to evaluate the effect of orthostasis on the aortic functional properties in normotensive and hypertensive individuals not treated by the aortic PWV measurement in humans, provides important information to understand the role of these properties in the physiological adaptation of central hemodynamics in relation to the gravity effects. The authors evaluated nearly 100 individuals with no evident cardiovascular disease by measuring carotid-femoral PWV performed in the supine and standing positions after the 70° tilt test and demonstrated a significant and sustained increase in PWV throughout the tilt test, in both young and older individuals. Interestingly, although there was a direct and significant association between baseline and post-orthostasis PWV values and systolic blood pressure (SBP ), SBP remained unaltered or showed a slight decrease during the tilt test and, therefore, the increase in PWV during inclination occurred by other mechanisms of circulatory adaptation, including an increase in peripheral arterial resistance (indirectly suggested by the observed increase in mean BP ) and changes in circulatory dynamics promoted by the gravitational force, which are related to the differential structural and geometric characteristics of the aorta throughout its trajectory. In a study with a smaller number of individuals and another methodology for PWV assessment, the authors also found an increase in PWV with the tilt test and attributed this increase to increased hydrostatic pressure and greater sympathetic activity.5

Due to gravitational effect, blood flow increases in the more distal arterial segments, which have smaller diameter and less elasticity, causing an increase in PWV and also in BP in the infradiaphragmatic territories.6 The consequence of this increase in carotid-femoral PWV would be the early return of the retrograde wave to the heart, increasing pulse pressure at the aortic root, which could contribute to maintaining a more adequate cerebral blood flow with the biped position assumed by humans. It is noteworthy that this same mechanism of early wave reflection in the aortic root is one of the main factors responsible for SBP increase in the elderly, as a consequence of the increase in arterial stiffness observed with aging.7 Evaluating the results of the study by Elias Neto et al., the PWV of young individuals after orthostasis showed values similar to those found in the elderly in the dorsal position, corroborating the role of increased PWV with increased retrograde wave in the individual’s adaptation to the orthostatic position.

However, it is still necessary to recognize the role of this adaptive circulatory phenomenon to the orthostatic position in the development of cardiovascular pathologies, such as arterial hypertension and atherosclerosis. One could speculate, for instance, whether an exacerbated response of this adaptive mechanism, with an exaggerated increase in PWV due to orthostasis, could participate in the mechanism of arterial hypertension in some situations, such as isolated spurious systolic hypertension of young individuals, partially explained by the increase in the pulse wave amplification phenomenon between the aorta and the brachial artery.8

Recently, some studies have evaluated the influence of gravity on arterial stiffness and the role of these changes in orthostatic adaptation to the absence of gravity.9,10 In one of these studies, the authors demonstrated that astronauts who showed more tolerance to orthostatism after a prolonged period in space showed an increase in arterial stiffness manifested by increased pulse velocity, while intolerant individuals showed increased arterial distensibility.9 These data reinforce the participation of increased PWV in the process of adaptation to gravity.

As mentioned by the authors, the study has some limitations, making some hypotheses just speculative ones, such as the participation of greater sympathetic activity in this process, since it has not been directly evaluated. Another limitation not mentioned by the authors, but which may show differences in result interpretation, is the predominance of males in the studied population. It is well known that women have higher measures of arterial stiffness, especially earlier reflection waves, probably associated with smaller aortic diameter.11 These changes could interfere with the response of PWV to orthostasis in different genders, as seen in a small study with astronauts who remained 6 months without gravity, with women showing greater degrees of carotid stiffness than men after returning to the effect of gravity.10

Nevertheless, these findings provide important parameters for discussing the participation of large-vessel buffering properties in physiological adaptations to postural changes, which may provide new therapeutic strategies for clinical conditions where these adaptations are inadequate.

Short Editorial related to the article: Influences on the Functional Behavior of Great Arteries during Orthostasis

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As grandes artérias, sobretudo a aorta, tem reconhecidamente um grande papel na condução do fluxo sanguíneo tanto durante a ejeção ventricular quanto durante a diástole, permitindo suprir a demanda exigida pelos órgãos. Além disso, a função de amortecimento exercida pela aorta tem papel fundamental na hermodinâmica central, proporcionando um acoplamento ventrículo-arterial adequado durante o ciclo cardíaco.1 A perda desta função por aumento da rigidez arterial tem participação no desenvolvimento de hipertensão arterial e hipertrofia ventricular esquerda, e tem sido associada ao desenvolvimento de aterosclerose e isquemia miocárdica.2 Métodos não invasivos de avaliação da função de grandes artérias, como a medida da velocidade de onda de pulso (VOP ), tem permitido o melhor entendimento das correlações da rigidez arterial com as doenças cardiovasculares, e têm sido usados como marcadores prognósticos em diferentes populações.3 No entanto, por limitações metodológicas, todos os estudos têm sido realizados na posição supina, e não se avaliou o impacto das mudanças de postura, sobretudo da ortostase, sobre estas propriedades vasculares. Assim, o estudo de Elias Neto et al.,4 publicado nesta edição, por ser o primeiro a avaliar o efeito da ortostase sobre as propriedades funcionais da aorta em indivíduos normotensos e hipertensos não tratados pela medida da VOP aórtica em humanos, traz importantes informações para o entendimento do papel destas propriedades na adaptação fisiológica da hemodinâmica central frente às ações da gravidade. Os autores avaliaram quase 100 indivíduos sem doenças cardiovasculares evidentes pela medida da VOP carótido-femural realizada na posição supina e na posição ortostática após o teste de inclinação a 70(o), e demonstraram um aumento significativo e sustentado da VOP durante todo o teste de inclinação, tanto em indivíduos jovens quanto em indivíduos mais idosos. Um dado interessante é que, embora houvesse uma relação direta e significativa entre os valores de VOP basais e após ortostase com a pressão arterial sistólica (PAS), a PAS manteve-se inalterada ou teve um ligeiro decréscimo durante a inclinação, e portanto o aumento da VOP durante a inclinação ocorreu por outros mecanismos de adaptação circulatória, incluindo um aumento da resistência arterial periférica (sugerido indiretamente pelo aumento da PA média observada) e de alterações da dinâmica circulatória promovidas pela força gravitacional, que estão relacionadas às características estruturais e geométricas diferenciais da aorta durante todo seu trajeto. Em um estudo com número menor de indivíduos e outra metodologia para avaliação da VOP , os autores também evidenciaram aumento da VOP com inclinação, e atribuíram este aumento à uma elevação da pressão hidrostática e maior atividade simpática.5

Pela ação gravitacional o fluxo sanguíneo aumenta nos segmentos arteriais mais distais que possuem raios menores e menor elasticidade, ocasionando aumento da VOP e também da PA nos territórios infradiafragmáticos.6 A consequência deste aumento na VOP carótido-femural seria a precocidade do retorno da onda retrógrada ao coração, aumentando a pressão de pulso na raiz da aorta, o que poderia contribuir para manter um fluxo sanguíneo cerebral mais adequado com a posição bípede assumida pelos humanos. É interessante observar que este mesmo mecanismo de precocidade da onda refletida na raiz de aorta é um dos principais responsáveis pelo aumento da PAS do indivíduo idoso, em consequência do aumento da rigidez arterial observado com o envelhecimento.7 Avaliando os resultados do estudo de Elias Neto et al., a VOP dos indivíduos jovens após ortostase teve valores semelhantes aos encontrados nos idosos em posição dorsal, corroborando o papel da VOP aumentada com aumento da onda retrógrada na adaptação do indivíduo à posição ortostática.

Entretanto, ainda é preciso reconhecer qual o papel deste fenômeno adaptativo circulatório à posição ortostática no desenvolvimento de patologias cardiovasculares como a hipertensão arterial e aterosclerose. Poderíamos especular, por exemplo, se uma resposta exacerbada deste mecanismo adaptativo, com aumento exagerado da VOP pela ortostase, poderia participar do mecanismo de hipertensão arterial em algumas situações como a hipertensão sistólica espúria isolada do jovem, explicada parcialmente pelo aumento do fenômeno de amplificação da onda de pulso entre a aorta e a artéria braquial.8

Recentemente, alguns estudos têm avaliado a influência da gravidade na rigidez arterial e o papel destas alterações na adaptação ortostática à ausência da gravidade.(9.10) Em um destes estudos, os autores demonstraram que astronautas que foram mais tolerantes ao ortostatismo após um periodo prolongado no espaço apresentaram aumento da rigidez arterial manifestado por aumento da velocidade de pulso, enquanto os intolerantes apresentaram aumento da distensibilidade arterial.9 Esse dado reforça a participação do aumento da VOP no processo de adaptação à gravidade.

Como os autores mencionam, o estudo tem algumas limitações, tornando algumas hipóteses apenas especulativas, como a participação da maior atividade simpática neste processo, visto ela não ter sido diretamente avaliada. Outra limitação não mencionada pelos autores, mas que pode mostrar diferenças na interpretação dos resultados, é a maior predominância do sexo masculino entre a população estudada. É bem reconhecido que as mulheres apresentam maiores medidas de rigidez arterial, sobretudo maior precocidade das ondas de reflexão, provavelmente associadas a menor diâmetro da aorta.11 Estas alterações poderiam interferir na resposta da VOP à ortostase nos diferentes sexos, como foi visto em um pequeno estudo com astronautas que permaneceram 6 meses sem gravidade, e as mulheres tiveram maiores alterações da rigidez de carótida do que os homens após retornarem ao efeito da gravidade.10

Apesar disso, os achados fornecem parâmetros importantes para discutir a participação das propriedades de amortecimento dos grandes vasos em adaptações fisiológicas às mudanças posturais, o que pode proporcionar novas estratégias terapêuticas para condições clínicas onde estas adaptações são inadequadas.

Minieditorial referente ao artigo: Gravidade Influencia o Comportamento Funcional das Grandes Artérias Durante a Ortostase