Hemodynamic and autonomic patterns during sleep in essential hypotension

Over the past decade, a large body of knowledge has been gathered with regard to the nocturnal hemodynamic pattern, as well as the comorbidity with sleep disturbances, in several cardiovascular diseases, such as hypertension. Nevertheless, surprisingly few attention has been paid to the hypotensives states. In particular, there is paucity of studies addressing sleep in essential hypotension. Essential hypotension represents a form of chronic low blood pressure that is not due to medical or orthostatic conditions. Unlike the other forms of hypotension and although sufferers endorse a variety of subjective distressing symptoms included sleep complaints, essential hypotension remains a poorly addressed topic. Considering in particular its pathogenesis, an autonomic dysfunction in terms of a sympathetic hypoactivation has been postulated as underlying this condition. The present dissertation aims at providing a comprehensive picture of the hemodynamic and autonomic pattern during sleep as well as the sleep pattern in essential hypotension in comparison to normotensive state. The aim of the Experiment 1 was to survey the overnight profile of cardiovascular activity during a night of sleep in essential hypotensives by means of a wide range of measures derived from blood pressure monitoring, impedance cardiography and heart rate variability. In addition, in order to clarify the postulated autonomic imbalance in hypotensives, we sought to examine the nocturnal cardiac autonomic regulation by assessing the involvement of both neurovegetative divisions. Hypotensives displayed diminished cardiovascular output over the sleep period in comparison to normotensives, which was likely driven by the finding of both sympathetic hypoactivation and vagal hyperactivity in essential hypotension. Afterwards, the focus has been turned on the sleep structure. The purpose of the Experiment II was twofold. Firstly, we aimed at evaluating the sleep quality and quantity in this condition in depth, by describing the sleep parameters through polysomnographic recording. Secondly, we studied the cardiovascular and autonomic patterns as a function of the sleep stage to assess whether hypotensives have a different regulation across sleep stages compared with normotensives. Comparisons over the sleep parameters failed to identify any group differences in sleep pattern, whereas lower blood pressure and myocardial contractility associated with a decreased sympathovagal balance in hypotensives across sleep stages corroborated the nighttime cardiovascular hypoactivation and autonomic dysregulation illustrated in the Experiment I. Lastly, since arousals from sleep are associated with transient elevations in cardiovascular activity, the analysis of changes in heart rate elicited by arousals from sleep was carried out in the Experiment III to assess the cardiovascular reactivity in essential hypotension. Hypotensive individuals exhibited a larger heart rate response over the early post arousal beats compared to normotensives, whilst groups did not differ in terms of neither the number nor the duration of arousals experienced during sleep. Given that the cardiac arousal response is primarily mediated by the parasympathetic division, this finding suggests a greater vagal withdrawal in hypotensive subjects than in normotensives, providing further support to the hypothesized parasympathetic hyperactivity in essential hypotension. To summarize, our findings of sympathetic withdrawal matched with vagal hyperactivity underlying the nocturnal cardiovascular activity confirm and extend the hypothesis of autonomic imbalance in essential hypotension, showing that both neurovegetative branches functions are altered in this condition. Nevertheless, since no group differences were detected with regard to the objective sleep parameters, the sleep quality and quantity appear to be preserved in this disorder.

A partire dallo scorso decennio, è stata ampiamente approfondita la conoscenza relativa all’andamento dei parametri cardiovascolari durante la notte, così come la comorbidità con disturbi del sonno, in numerose patologie cardiovascolari quale l’ipertensione arteriosa. Tuttavia, sorprendentemente limitata attenzione è stata prestata agli stati ipotensivi. In particolare, scarseggiano gli studi volti ad esaminare il sonno nell’ipotensione essenziale. L’ipotensione essenziale rappresenta una forma cronica di bassa pressione sanguigna non conseguente a condizioni mediche o ortostatiche. A differenza delle altre forme di ipotensione e nonostante i soggetti che ne soffrono lamentino una varietà di sintomi soggettivi inclusi difficoltà nel sonno, l’ipotensione essenziale rimane un tema insufficientemente indagato. Considerando in particolare la patogenesi, una disfunzione autonoma in termini di ipoattivazione simpatica è stata ipotizzata alla base di tale condizione. La presente tesi si propone di fornire una descrizione esaustiva dell’andamento emodinamico e autonomo durante il sonno e del pattern ipnico nell’ipotensione essenziale in confronto con lo stato normotensivo. L’obiettivo dell’Esperimento I era quello di indagare il profilo notturno dell’attività cardiovascolare durante una notte di sonno in ipotési essenziali mediante l’impiego di un ampio spettro di misure derivate dal monitoraggio pressorio, dalla cardiografia ad impedenza e dall’analisi della variabilità della frequenza cardiaca. Inoltre, al fine di chiarire l’ipotesi di sbilancio autonomo avanzata circa la patogenesi dell’ipotensione essenziale, abbiamo esaminato la regolazione cardiaca autonoma notturna valutando il ruolo di entrambe le divisioni neurovegetative. Gli ipotési, confrontati con normotesi, hanno mostrato una ridotta attività cardiovascolare lungo il periodo di sonno, verosimilmente mediata dalle ipoattivazione simpatica e iperattivazione vagale riscontrate nell’ipotensione essenziale. Il focus è stato quindi rivolto alla struttura del sonno. L’Esperimento II presentava un duplice scopo. In primo luogo, ci siamo proposti di esaminare approfonditamente la qualità e quantità di sonno nella condizione ipotensiva, attraverso la descrizione dei parametri sonno derivati dalla registrazione polisonnografica. In secondo luogo, abbiamo studiato i pattern cardiovascolare e autonomo in funzione dello stadio di sonno al fine di valutare se gli ipotési, confrontati con normotesi, mostrassero una differente regolazione fisiologica lungo tali stadi. I confronti effettuati circa i parametri sonno non hanno rilevato alcuna differenza di gruppo nel pattern ipnico, mentre i risultati di ridotte pressione sanguigna e contrattilità miocardica, unitamente ad un diminuito bilancio simpatovagale esibiti dagli ipotési lungo gli stadi di sonno hanno fornito supporto ai dati di ipoattivazione cardiovascolare notturna e disregolazione autonoma precedentemente illustrate nell’Esperimento I. Infine, dal momento che gli arousal notturni sono associati a transitori incrementi nei parametri cardiovascolari, nell’Esperimento III è stata condotta l’analisi delle variazioni di frequenza cardiaca elicitate dagli arousal notturni per indagare la reattività cardiovascolare nell’ipotensione essenziale. I soggetti ipotési hanno esibito una più marcata risposta cardiaca rispetto ai normotesi a livello dei battiti cardiaci immediatamente successivi all’insorgenza dell’arousal, mentre non si sono riscontrate differenze di gruppo relativamente né al numero né alla durata media degli arousal esperiti durante il sonno. Poiché la risposta cardiaca agli arousal è prevalentemente modulata dalla divisione parasimpatica, questo risultato suggerisce un maggiore ritiro vagale negli ipotési in confronto con i normotesi, avvalorando così ulteriormente l’ipotesi di iperattività vagale sottesa all’ipotensione essenziale. In conclusione, i risultati da noi riportati indicanti un ritiro simpatico congiuntamente ad un’iperattività vagale alla base dell’attività cardiovascolare notturna sostengono ed ampliano l’ipotesi di sbilancio autonomo postulata nell’ipotensione essenziale, suggerendo come entrambe le branche neurovegetative evidenzino alterazioni funzionali in tale condizione. Tuttavia, dal momento che non si sono rilevate differenze di gruppo circa i parametri sonno oggettivi, la qualità e quantità di sonno appaiono preservate in questo disturbo.