MATEMATICKÁ ANALÝZA REGULACE KREVNÍHO OBĚHU
Mgr. Jana SVAČINOVÁ Brno 2015
Školitel:
Prof. MUDr. Nataša Honzíková, CSc.
Oponent:
Prof. MUDr. Jaroslav Veselý, CSc. Ústav fyziologie a patofyziologie LF OsU v Ostravě
V Ostravě, 31. 8. 2015
1
Uchazečka předložila k obhajobě dizertační práci nazvanou „Matematická analýza regulace krevního oběhu“. Dizertace má 102 stran, 10 tabulek, 23 obrázků. Seznam literatury obsahuje 152 odkazů domácích a zahraničních autorů. Doktorská dizertační práce Mgr. Jany Svačinové je standardně rozčleněna do jednotlivých kapitol, po nichž následuje soupis použité literatury, seznamy zkratek, obrázků, tabulek, vlastních odborných publikací a souhrn poznatků dizertační práce. Abstrakt práce je ještě před členěním do kapitol uveden v češtině i angličtině. Uměřený úvod do řešené problematiky je sepsán s velkým přehledem a je patrno, že autorka mohla navázat na předchozí zkušenosti a zázemí vlastního, danou problematikou se zabývajícího pracoviště. a) Zvolené téma dizertační práce, které se týká fyziologie regulace kardiovaskulárních odpovědí, je vysoce aktuální z hlediska potřeby poznat fyziologické a patofyziologické děje v těle v jejich souvztažnosti. Využívá skutečnosti, že proměnlivé reakce kardiovaskulárního systému vypovídají o funkcích autonomního nervového systému. Ve zvolené problematice stále zůstává řada otevřených otázek. b) Cíle dizertační práce jsou přehledně sestaveny a výstižně definovány v návaznosti na přehled dosud neřešených výzkumných námětů vzpomenutých v úvodní části dizertace. Zahrnují následující okruhy otázek: 1. Matematickou analýzu závislostí indexu citlivosti baroreceptorového reflexu BRS počítaného z hodnot srdečních intervalů SI a zároveň indexu citlivosti baroreceptorového reflexu označovaného jako BRSf a počítaného z hodnot srdeční frekvence SF ve vztahu k délce srdečních intervalů SI. 2. Analýzu variability SI a SF a) vyvolané změnami systolického arteriálního tlaku STK a zprostředkované baroreflexem (zpětnovazebně, feed-back, nelineárním přenosem ve směru účinnosti baroreflexu, v baroreflexním směru) a zároveň b) variability SI a SF promítané do STK (dopředně, feed-forward, mimo baroreceptorový reflex – nelineární mechanické interakce promítané do kontrakcí myokardu a vyvolané prostřednictvím odtoku krve do vén a Starlingova mechanismu) u jedinců mezi 11 – 23 roky života. 3. Studium reprodukovatelnosti změn citlivosti baroreceptorového reflexu u mladých diabetiků. c) K zodpovězení předložených otázek a cílů uchazečka zvolila moderní a adekvátní metodické a statistické postupy. Ze způsobu řešení vytyčených úkolů a z kritické interpretace získaných dat a nálezů je naprosto zřejmé, že pronikla do řešené problematiky a prokázala jak smysl pro systematickou práci tak potřebnou interpretační invenci. Je 2
namístě zmínit, že předpokladem dosažení plánovaných cílů studie zřejmě byly nejen odborné a osobní kvality uchazečky, ale i dlouholeté a úspěšné zaměření mateřského pracoviště na problematiku kardiovaskulárního systému. d) Z předloženého spektra dosažených výsledků dizertační práce vyjímám z mého pohledu tyto nejzajímavější poznatky a zjištění: Indexy BRS a BRSf jsou oba závislé na délce SI, ale při prodlužování SI s věkem ve fyziologické oblasti mezi 500 ms a 1000 ms se oba indexy mohou pohybovat navzájem protichůdně. Podrobnější matematický rozbor a následné experimentální ověření této závislosti na souboru 335 probandů ve věkové kategorii mezi 11 a 23 roky života po zavedení kauzálních indexů BRS a BRSf zbavených svých nebaroreceptorových komponent ukázaly, že podrobná znalost vztahu mezi oběma indexy a SI má velký význam pro vyhodnocování a správnou interpretaci výsledků studií změn citlivosti baroreceptorového reflexu. Studie ukázala, že v průběhu dospívání a vyzrávání autonomního systému klesá míra, v jaké se změny STK přenášejí baroreflexním mechanismem do změn SI. Mezi 11 – 23 roky věku rostly délky SI a spolu s nimi rostl index BRS, zatímco hodnoty kauzálního BRS se neměnily. Zároveň klesal jak index BRSf, tak i kauzální BRSf. Významné změny ve vztahu mezi STK a SI, případně SF, probíhaly do 16 let sledovaných věku jedinců. Variabilita SI se ve významné míře promítá do změn hodnot STK. Novým přístupem, který využil tříminutové záznamy a soustředil se na analýzu kauzální složky vzájemného vztahu SI a STK, se podařilo prokázat, že u pacientů s DM 1. typu se významně snižuje BRS zároveň se zkrácením SI. Z literatury je známo, že náhodné simultánní vnější interference, nezahrnuté v matematickém modelování jako proměnné, mají tendenci se projevovat v modelech jako perturbace z jednoho zdroje šumu. Náhodné nesimultánní poruchy ovlivňující proměnné a explicitně nezahrnuté v modelu se naproti tomu mohou jevit jako arteficiální vazby mezi proměnnými. Autorka na to správně upozorňuje na příkladu možného ovlivnění závěrů plynoucích z příliš mechanického anebo dokonce formálního použití parametru SI. Vcelku její nálezy zdůrazňují, že správná interpretace výsledků analýz vyžaduje nutnost hlubokého vhledu jak do fyziologické reality, tak do sféry matematického modelování. e) Předloženou dizertační práci hodnotím vzhledem k její velmi dobré úrovni zpracování kladně. Má význam pro další rozvoj vědeckého bádání ve zvolené problematice, pro 3
vypracovávání pokročilejších diagnostických metod a případně i pro navrhování konstrukci podpůrných přístrojů kardiovaskulárních funkcí. Práce se vyznačuje sevřenou formou a velmi dobrou formální úrovní s minimálním výskytem překlepů a některých jiných prohřešků formálního charakteru (např. disfunkce na str. 91, opakovaný nešvar psaní a/nebo, nedůsledné psaní % s významem „procent“ vs. „procentní“ apod.). Text je doplněn instruktivními obrázky, výsledky jednotlivých částí studie jsou přehledně podpořeny tabelárně, přehled literatury je možno považovat za reprezentativní. f) V rámci úplnosti pohledu si dovoluji předložit následující dotazy a připomínky: Při úpravách a přečíslování kapitol došlo k posunu číslování (po kapitole 4 následuje kapitola 7). Jde o ryze formální vadu. Přestože srdeční interval byl v práci určován z tlakové křivky, možná by bylo srozumitelnější jiné označení namísto SI, jež evokuje rutinní zkratku pro srdeční index. Tato zkratka ovšem není závazná, opět jde o ryze formální připomínku. Z literatury je známo, že odpovědi kardiovaskulárního systému na signály parasympatiku jsou téměř okamžité. Mají mnohem kratší latenci než odpovědi na signály sympatiku (typicky několik s). Podle klasických literárních údajů ze 70. – 90. let minulého století se při spektrální analýze variací srdeční frekvence a krevního tlaku promítá parasympatická větev regulací a respirační aktivita do vysokofrekvenční domény variací (HF, 0,15-0,4 Hz; pravděpodobně jde hlavně o aktivitu respiračních center; přitom ovšem existuje nelineární závislost mezi dechovým objemem a frekvencí respirace na jedné straně a respirační sinusovou arytmií na straně druhé). Nízkofrekvenční komponenta (LF; 0,05 – 0,15 Hz) je spojována s funkcí baroreceptorů, a tedy parasympatickou i sympatickou aktivitou působící jak na srdce, na níž se podílejí obě tyto autonomní složky (zásobení sinoatriálního uzlu, vodivého systému, svaloviny síní a komor a koronárních cév), tak na cévy (s vazomotorickou aktivitou). Na testování variací parasympatické a sympatické složky jsou založeny i komerční testovací přístupy k hodnocení fyzického stavu (např. poměr LF/HF – sympato-vagová rovnováha po změnách polohy). Věří se, že v pásmu nad 0,1 Hz by abnormality variability srdeční frekvence mohly ukazovat spíše na dysfunkci parasympatiku (vyšší frekvenční pás), zatímco variabilita krevního tlaku by mohla odrážet spíše stav sympatiku (nižší frekvenční pásy). Lze stručně komentovat tyto klasické představy a interpretace z dnešního hlediska?
4
Součástí prezentace dizertační práce před komisí by mělo být vymezení podílu autorky na experimentech a zpracování výsledků a také na publikacích, v nichž je spoluautorkou, pokud to explicitně neuvedla už v dizertační práci. g) V souhrnu se dizertační práce Mgr. Jany Svačinové zabývá aktuální a závažnou otázkou citlivosti baroreceptorového reflexu v rámci regulace kardiovaskulárních funkcí za normálních a vybraných klinických podmínek. Autorka si vytyčila jednoznačné cíle, výztižně zformulovala závěry a doporučení vyplývající pro další výzkum ve sledovaném směru. Prokázala velmi dobrou znalost zkoumané problematiky, tvůrčí schopnosti a předpoklady k vědecké práci. Práce více než naplňuje kritéria standardně kladená na dizertační práce v oboru Fyziologie a patologické fyziologie. Doporučuji proto dizertační práci Mgr. Janě Svačinové k obhajobě.
Prof. MUDr. J. Veselý, CSc.
5
6
