Cerebral Hemodynamics During Exercise and Recovery in Heart Transplant Recipients

BackgroundThe aims of this work were (1) to compare cerebral oxygenation-perfusion (COP), central hemodynamics, and peak oxygen uptake (V˙o2peak) in heart transplant recipients (HTRs) vs age-matched healthy controls (AMHCs) during exercise and recovery and (2) to study the relationships between COP, central hemodynamics, and V˙o2peak in HTRs and AMHCs.MethodsTwenty-six HTRs (3 women) and 27 AMHCs (5 women) were recruited. Maximal cardiopulmonary function (gas exchange analysis), cardiac hemodynamics (impedance cardiography), and left frontal COP (near-infrared spectroscopy) were measured continuously during and after a maximal ergocycle (Ergoline 800S, Bitz, Germany) test.ResultsCompared with AMHCs, HTRs had lower V˙o2peak, maximal cardiac index (CImax), and maximal ventilatory variables (P < 0.05). COP was lower during exercise (oxyhemoglobin [ΔO2Hb], 50% and 75% of V˙O2peak, total hemoglobin [ΔtHb], 100% of V˙O2peak; P < 0.05), and recovery in HTRs (ΔO2Hb, minutes 2-5; ΔtHb, minutes 1-5; P < 0.05) compared with AMHCs. End-tidal pressure of CO2 was lower during exercise compared with that in AMHCs (P < 0.0001). In HTRs, CImax was positively correlated with exercise cerebral hemodynamics (R = 0.54-0.60; P < 0.01).ConclusionsIn HTRs, COP was reduced during exercise and recovery compared with that in AMHCs, potentially because of a combination of blunted cerebral vasodilation by CO2, cerebrovascular dysfunction, reduced cardiac function, and medication. The impaired V˙O2peak observed in HTRs was mainly caused by reduced maximal ventilation and CI. In HTRs, COP is impaired and is correlated with cardiac function, potentially impacting cognitive function. Therefore, we need to study which interventions (eg, exercise training) are most effective for improving or normalizing (or both) COP during and after exercise in HTRs.

RésuméIntroductionLes objectifs du présent travail étaient de : 1) comparer la perfusion et l’oxygénation cérébrale (POC), l’hémodynamie centrale et le prélèvement d'oxygène au pic (Vo2 pic) chez les receveurs de transplantation cardiaque (RTC) vs les témoins en santé appariés selon l’âge (TSAA) durant l’effort et à la récupération; 2) étudier les relations entre la POC, l’hémodynamie centrale et la Vo2 pic chez les RTC et les TSAA.MéthodesVingt-six RTC (dont 3 femmes) et 27 TSAA (dont 5 femmes) étaient recrutés. La capacité cardiorespiratoire maximale (analyse des échanges gazeux), l’hémodynamie cardiaque (bioimpédance cardiaque) et la POC frontale gauche (spectroscopie proche de l'infrarouge) étaient continuellement mesurées pendant et après une épreuve d’effort maximal sur ergocycle (Ergoline 800-S, Bitz, Allemagne).RésultatsComparativement aux TSAA, les RTC avaient un Vo2 pic, un index cardiaque maximal (ICmax) et des variables ventilatoires maximales (P < 0,05) plus faibles. La POC était plus basse au cours de l’effort (oxyhémoglobine [ΔO2Hb], 50 % et 75 % de la V˙o2 maximale, hémoglobine totale [ΔtHb], 100 % de la V˙o2 pic; P < 0,05) et de la récupération chez les RTC (ΔO2Hb, minutes 2-5; ΔtHb, minutes 1-5; P < 0,05) comparativement aux TSAA. La pression télé-expiratoire en CO2 était plus faible au cours de l’effort comparativement à celle des TSAA (P < 0,0001). Chez les RTC, l’ICmax était positivement corrélé avec l’hémodynamie cérébrale à l’effort (R = 0,54-0,60; P < 0,01).ConclusionsChez les RTC, la POC était plus basse que celle des TSAA au cours de l’effort et de la récupération, possiblement en raison de la combinaison de la vasodilatation cérébrale par le CO2 réduite, du dysfonctionnement cérébrovasculaire, de la diminution du fonctionnement cardiaque et de la médication. La détérioration de la V˙o2 pic observée chez les RTC était principalement causée par la diminution de la ventilation et de l’IC maximaux. Chez les RTC, la POC est détériorée et corrélée avec le fonctionnement cardiaque, et pourrait avoir des répercussions sur la fonction cognitive. Par conséquent, nous avons besoin d’étudier quelles interventions (p. ex. l’entraînement à l’effort) sont plus efficaces pour améliorer ou normaliser (ou les deux) la POC pendant et après l’effort chez les RTC.