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The carotid arterial baroreflex is crucial for cardiovascular homeostasis and in particular for blood pressure regulation.1 Changes in blood pressure are sensed by stretch receptors in the carotid sinus; these signals are conveyed through afferent nerves to brain stem nuclei that mediate reciprocal changes in efferent parasympathetic and sympathetic activity (Figure [A]). Reductions in blood pressure elicit a baroreflex-mediated increase in sympathetic activity with concomitant parasympathetic withdrawal.2 Conversely, an increase in blood pressure triggers the opposite response.
경동맥 혈관압 반사는
심혈관 항상성, 특히 혈압 조절에 매우 중요합니다.1
혈압 변화는
경동맥 동맥의 신장 수용체에 의해 감지되며,
이러한 신호는 구심성 신경을 통해
뇌간 핵으로 전달되어 원심성 부교감 및 교감 신경 활동의 상호 변화를 매개합니다(그림 [A]).
혈압이 감소하면 바레오반사에 의해
교감 신경 활동이 증가하고 동시에 부교감 신경 활동이 억제된다.2
반대로 혈압이 상승하면
반대 반응이 유발된다.
See related article, pp 50–56

Figure. Baroreflex-mediated regulation of cardiovascular function. A, The basic component of the baroreflex arc. The afferent pathway includes afferent signals arising from the carotic sinus that respond to stretch (and increase in blood pressure [BP]) with an increase in firing. These fibers sinapse in the nucleus tractus solitarii (NTS), which provides stimulatory input to the nucleus ambiguous (NA) resulting in increased parasympathetic nervous system (PNS) activity. The NTS also provides stimulatory input to the caudal ventrolateral medulla (CVLM), which in turn provides inhibitory input to the rotral ventrolateral medulla (RVLM) resulting in a decrease in the sympathetic nervous system (SNS) activity. The net result is a decrease in heart rate (HR), cardiac output, and vasodilation, restoring BP to resting levels. Opposite reciprocal changes occur if the initial stimuli is a decrease in BP. Higher brain pathways engaged by pain and mental stress provide stimulatory input to the RVLM to increase SNS activity and blood pressure. B, Normal response to the Valsalva maneuver. The increase in intrathoracic pressure results in a reduction in venous return and cardiac output. The decrease in BP induced during strain (phase 2 early, 2e) triggers a baroreflex-mediated decrease in PNS resulting in an increase in HR and an increase in SNS contributing to a partial BP recovery during phase 2 late (2 L). During release, venous return and cardiac output are restored filling a vasoconstricted vasculature resulting in a BP overshoot (phase 4). This triggers a baroreflex-mediated decrease in HR. Baroreflex-mediated changes in heart rate can be assessed by the Valsalva ratio (VR), the fastest heart rate following phase 2 divided by the slowest heart rate following phase 4. C, Valsalva maneuver tracing in a patient with baroreflex failure, demonstrating the absence of baroreflex-mediated changes. D, Exaggerated response to cold pressure test in a patient with baroreflex failure, demonstrating that central and efferent pathways are intact.
그림. 바레오반사에 의한 심혈관 기능 조절.
A, 바레오반사 고리의 기본 구성 요소.
구심성 경로는 경동맥동에서 발생하는 신호를 포함하며,
이 신호는 신장(및 혈압[BP] 상승)에 반응하여 발화 증가를 보입니다.
이 섬유들은 고립핵(NTS)에서 시냅스를 형성하며,
이는 불명확핵(NA)에 자극성 입력을 제공하여
부교감 신경계(PNS) 활동을 증가시킵니다.
nucleus tractus solitarii (NTS)
nucleus ambiguous (NA)
parasympathetic nervous system (PNS)
caudal ventrolateral medulla (CVLM)
rotral ventrolateral medulla (RVLM)
sympathetic nervous system (SNS)
NTS는 또한 후부 복측측뇌간(CVLM)에 자극성 입력을 제공하며,
이는 차례로 전부 복측측뇌간(RVLM)에 억제성 입력을 제공하여
교감신경계(SNS) 활동이 감소하게 합니다.
결과적으로
심박수(HR), 심박출량 감소 및 혈관확장이 일어나
혈압이 휴식 수준으로 회복됩니다.
초기 자극이 혈압(BP) 감소인 경우
반대 방향의 상호 변화가 발생한다.
통증 및 정신적 스트레스에 의해 활성화된 고위 뇌 경로는
RVLM에 자극성 입력을 제공하여
SNS 활동과 혈압을 증가시킨다.
| RVLM과 CVLM은 뇌간의 일부인 연수에 위치한 영역 PAG는 중추신경계에 속하며, RVLM 및 CVLM과 직접적으로 연결되어 혈압 조절에 관여. 이 연결을 통해 PAG는 스트레스 상황에서 혈압을 높이는 신호를 RVLM으로 전달하고, CVLM은 이를 억제하여 혈압을 섬세하게 조절 NTS는 고립핵이라고 불리는 뇌의 영역으로, 혈압을 감지하고 조절하는 데 중요한 역할. CVLM은 NTS로부터 신호를 받아 RVLM의 활동을 억제함으로써 혈압을 낮추는 데 관여 GABA와 글라이신은 억제성 신경전달물질로 작용하여 RVLM의 흥분성을 감소. 이 두 물질은 CVLM에서 분비되어 RVLM을 억제하고, 혈압을 낮추는 역할 CVLM의 GABA 뉴런은 GABA 수용체를 통해 RVLM의 활성을 억제함으로써 혈압을 조절. 혈압이 떨어지면 CVLM의 활성이 감소하여 RVLM 억제가 약해지고, 혈압이 상승하면 CVLM의 활성이 증가하여 RVLM을 억제하고 혈압을 낮춤 |
https://www.mdpi.com/2079-7737/13/3/161
B, 발살바 조작에 대한 정상 반응.
흉강 내 압력 증가로
정맥 환류와 심박출량이 감소한다.
긴장(2상 초기, 2e) 동안 유발된 혈압(BP) 감소는
바레오레플렉스 매개성 교감신경계(PNS) 감소를 촉발하여
심박수(HR) 증가와 교감신경계(SNS) 증가를 초래하며,
이는 2상 후기(2 L) 동안 부분적인 혈압 회복에 기여한다.
이완(릴리스) 동안 정맥환류와 심박출량이 회복되어
수축된 혈관을 채우면서 혈압(BP) 오버슈트(phase 4)를 초래한다.
이는 바레오반사에 의한 심박수 감소를 유발한다.
바레오반사에 의한 심박수 변화는 발살바 비율(VR)로 평가할 수 있으며,
이는 2상 후 가장 빠른 심박수를 4상 후 가장 느린 심박수로 나눈 값이다.
C, 바레오반사 장애 환자의 발살바 기법 추적 기록으로, 바레오반사에 의한 변화가 없음을 보여준다.
D, 바오레플렉스 장애 환자의 냉압 검사 과잉 반응으로, 중추 및 원심성 경로가 정상임을 보여줌.
| The baroreceptor reflex regulates blood pressure through a neural pathway involving the NTS (nucleus tractus solitarius), CVLM (caudal ventrolateral medulla), and RVLM (rostral ventrolateral medulla). Baroreceptors detect blood pressure, sending signals to the NTS, which then activates the CVLM. The CVLM inhibits the RVLM, thereby reducing sympathetic nerve activity and lowering blood pressure. baro수용체 반사는 NTS(고립로핵), CVLM(후측복측뇌간), RVLM(전측복측뇌간)을 포함한 신경 경로를 통해 혈압을 조절한다. 압수용체는 혈압을 감지하여 신호를 NTS로 보내고, NTS는 CVLM을 활성화한다. CVLM은 RVLM을 억제하여 교감신경 활동을 감소시키고 혈압을 낮춘다. |
https://www.nature.com/articles/hr2011208
Injury at any level of the baroreflex arc results in severe abnormalities in cardiovascular control3; however, the clinical presentation markedly diverges depending on the location of the lesion. Damage to efferent autonomic pathways, which can occur at the level of the brain stem or peripheral autonomic fibers, is often caused by synucleinopathies (multiple system atrophy, pure autonomic failure, and Parkinson disease) or autonomic neuropathies (eg, diabetes). The clinical presentation is disabling orthostatic hypotension that is often accompanied by supine hypertension.4
바오레플렉스 아크의 어느 수준에서든
손상이 발생하면 심혈관 조절에 심각한 이상이 초래된다3;
그러나
병변의 위치에 따라
임상 증상은 현저히 달라진다.
뇌간 수준 또는 말초 자율 신경 섬유에서 발생할 수 있는
원심성 자율 신경 경로의 손상은 종종
시누클레노병증(다계통 위축증, 순수 자율 신경 장애, 파킨슨병) 또는
자율 신경병증(예: 당뇨병)에 의해 유발됩니다.
임상 증상은
누운 자세 고혈압을 동반하는 경우가 많은 장애를 유발하는 기립성 저혈압입니다.4
The work by Lamotte et al5 published in this issue focuses on lesions of the afferent limb of the baroreflex arc. Afferent baroreflex failure can result from surgical damage to the carotid sinus usually from bilateral removal of carotid body paragangliomas6 or from congenital abnormalities in the development of sensory afferents in familial dysautonomia,7 but the majority of cases result from the combined trauma produced by surgical neck dissection and radiation injury following head and neck cancer treatment.8 Because afferent baroreflex input is lost, changes in blood pressure no longer modulate efferent sympathetic outflow, but brain stem centers, where sympathetic activity originates, and efferent pathways are preserved. Furthermore, pathways from higher brain centers that mediate mental stress responses are intact and can induce exaggerated sympathetic activation and hypertensive episodes.
본호에 게재된 Lamotte 등의 연구5는
혈압반사 회로의 구심성 병변에 초점을 맞추고 있다.
감각성 바레오레플렉스 장애는
일반적으로 양측 경동맥체 부신경종 제거술6 시 경동맥동 손상이나
가족성 자율신경실조증에서 감각성 아피렌트 발달의 선천적 이상으로 발생할 수 있으나,7
대부분의 사례는 두경부암 치료 후 시행되는 경부 절제술과 방사선 손상이
복합적으로 유발하는 외상으로 인해 발생한다. 8
구심성 혈압반사 입력이 상실됨에 따라 혈압 변화는
더 이상 원심성 교감신경 유출을 조절하지 못하지만,
교감신경 활동이 시작되는 뇌간 중추와 원심성 경로는 보존됩니다.
또한 정신적 스트레스 반응을 매개하는
고위 뇌중추의 경로는
온전하여 과도한 교감신경 활성화와 고혈압 발작을 유발할 수 있습니다.
The classic presentation of afferent baroreflex failure is that of labile hypertension, with episodes of severe hypertension that can be closely followed by periods of symptomatic hypotension. Patients often have hypertensive crises that can be triggered by mental stress and are accompanied by tachycardia, headaches, and facial flushing. Orthostatic hypotension can be present. These extreme and unpredictable fluctuations of blood pressure make afferent baroreflex failure arguably the most challenging form of hypertension to manage. The prevalence of afferent baroreflex failure is not known. Decreased baroreflex gain is common in essential hypertension, but complete afferent baroreflex failure, based on published case series, is likely rare. It is noteworthy that the prevalence of hypertension in patients with neck cancer is 60% at the time of diagnosis and increases to 80% after 5 years.9 It is not known, however, whether baroreflex impairment contributes to this finding.
구심성 혈압반사 장애의 전형적인 증상은
불안정성 고혈압으로,
심한 고혈압 발작이 증상이 있는 저혈압 기간과 밀접하게 이어질 수 있다.
환자들은
종종 정신적 스트레스에 의해 유발될 수 있는 고혈압 위기를 경험하며,
이는 빈맥, 두통, 안면 홍조를 동반한다.
기립성 저혈압이
동반될 수 있다.
이러한 극단적이고 예측 불가능한 혈압 변동으로 인해
구심성 혈압반사 장애는 관리하기 가장 어려운 고혈압 형태라고 할 수 있다.
구심성 혈압반사 장애의 유병률은
알려져 있지 않다.
본태성 고혈압에서 혈압반사 이득 감소는 흔하나,
발표된 사례 시리즈에 근거할 때
완전한 구심성 혈압반사 장애는 드물 것으로 추정된다.
주목할 점은 경부암 환자의 고혈압 유병률이 진단 시
60%이며 5년 후 80%로 증가한다는 것이다.9
그러나
혈압반사 장애가 이러한 결과에 기여하는지는 알려져 있지 않다.
Diagnostic criteria for afferent baroreflex failure have not been defined, but we would argue that the diagnosis requires documentation of both baroreflex failure and intact efferent responses to central sympathetic stimuli. Absence of sympathetic and cardiovagal modulation normally induced by blood pressure changes is evidence of baroreflex failure, whereas exaggerated pressor responses to pain, exercise, or mental stress indicates that sympathetic efferents are intact. This can be demonstrated with direct measurements of sympathetic nerve traffic with microneurography, showing lack of reciprocal changes in response to pressor (eg, phenylephrine) or depressor (eg, nitroprusside) stimuli. However, this technique is only available in research settings10 and is not essential to the diagnosis. Alternatively, the absence of baroreflex function can be assessed by continuous blood pressure and heart rate monitoring during the Valsalva maneuver, using noninvasive techniques, which are increasingly available in the clinical setting (Figure [B]). Afferent baroreflex failure is characterized by lack of cardiovagal-mediated increase in heart rate normally induced by the decrease in blood pressure during strain (phase 2) and absence of sympathetically mediated blood pressure recovery at the end of strain (phase 2 late; Figure [C]). The integrity of efferent pathways can be assessed by measuring pressor responses to pain induced by placing the hand in ice water (cold pressor test; Figure [D]) or to standardized mental stress challenges, such as the Stroop color and word test. Exaggerated pressor responses to these stimuli differentiate baroreflex failure caused by deafferenation from efferent autonomic failure.
구심성 바오레플렉스 장애의 진단 기준은 정립되지 않았으나,
본 연구에서는 바오레플렉스 장애와 중추 교감 자극에 대한 원심성 반응의 양상이
모두 확인되어야 진단이 가능하다고 주장한다.
혈압 변화에 의해 정상적으로 유발되는 교감 및 심장-미주 신경 조절의 부재는
바오레플렉스 장애의 증거이며,
통증, 운동 또는 정신적 스트레스에 대한 과도한 혈압 상승 반응은
교감 원심성 신경이 정상적으로 기능함을 시사한다.
이는 미세신경조작술을 통한 교감신경 활동의 직접 측정으로 입증될 수 있으며,
이 경우 혈압 상승제(예: 페닐에프린) 또는 혈압 강하제(예: 니트로프루시드) 자극에 대한
상호 변화가 없음을 보여줍니다.
그러나 이 기술은 연구 환경에서만 이용 가능하며10
진단에 필수적이지 않습니다.
대안으로,
바소반사 기능 부재는
발살바 조작 중 지속적인 혈압 및 심박수 모니터링을 통해 비침습적 기법으로 평가할 수 있으며,
이러한 기법은 임상 현장에서 점차 이용 가능해지고 있다(그림 [B]).
구심성 혈관압 반사 기능 장애는
긴장 단계(2단계) 동안 혈압 강하로 정상적으로 유발되는 심박수의 심장미주신경 매개 증가가 결여되고,
긴장 종료 시(2단계 후기; 그림 [C) 교감신경 매개 혈압 회복이 없는 것으로 특징지어진다.
Afferent baroreflex failure
원심성 경로의 무결성은
손을 얼음물에 넣어서 유발하는 통증(냉압자극 검사; 그림 [D])이나 스트룹 색상-단어 검사 같은
표준화된 정신적 스트레스 자극에 대한 혈압 상승 반응을 측정하여 평가할 수 있다.
이러한 자극에 대한 과도한 혈압 상승 반응은
감각신경절단으로 인한 혈압반사 장애와 원심성 자율신경 장애를 구분한다.
These simple tests, which are easily performed in individuals with a wide range of clinical conditions, can be a challenge to perform in patients with suspected afferent baroreflex failure. Typically, these patients are on multiple antihypertensive medications, which can be difficult to discontinue safely for testing. Some patients have a tracheostomy that makes it demanding to perform the Valsalva maneuver. Others have arrhythmias, which render impossible the interpretation of heart rate changes. Also, mental stress and cold pressor tests may be difficult to perform if the baseline blood pressure is already dangerously elevated.
다양한 임상 상태의 개인에게 쉽게 시행할 수 있는 이러한 간단한 검사들은,
감각성 혈관반사 장애가 의심되는 환자들에게는 수행하기 어려울 수 있다.
일반적으로 이러한 환자들은
여러 항고혈압제를 복용 중이며,
검사를 위해 안전하게 중단하기 어려울 수 있다.
일부 환자는 기관절개술을 받아 발살바 조작을 수행하기가 까다롭다.
다른 환자들은 부정맥이 있어 심박수 변화를 해석하는 것이 불가능하다.
또한, 기저 혈압이 이미 위험할 정도로 상승한 경우
정신적 스트레스 검사나 냉압 검사를 시행하기 어려울 수 있습니다.
The report by Lamotte et al exemplifies the difficulties in establishing a clinical diagnosis in these patients. The authors assembled a large retrospective cohort of 90 patients referred for autonomic evaluation for possible radiation-induced afferent baroreflex failure. Only patients in whom the final diagnosis of probable afferent baroreflex failure was made by an autonomic specialist were included in the final analysis. Ambulatory blood pressure monitoring revealed systolic blood pressures ranging from 80 to 184 mm Hg during the course of 24 hours, highlighting how difficult it is to manage these patients. Antihypertensive medications were not discontinued before autonomic testing, and tests proving integrity of sympathetic efferents were not performed; hence the diagnosis was solely based upon the clinical picture and the response to the Valsalva maneuver.
In this regard, the Valsalva ratio as measured by the highest heart rate associated with the blood pressure decrease induced by strain (phase 2), divided by the lowest heart rate associated with the increase in blood pressure during release (phase 4; Figure [B]), was normal in 13% of their patients. The authors argue that heart rate changes may seem to be intact because patients had an exaggerated depressor response during phase 2, but they also exhibited an attenuated pressor response during phase 4. Vagal baroreflex sensitivity, the slope between RR interval and blood pressure changes in early phase 2 of the Valsalva maneuver, could not be assessed in 15% of patients. In the remainder, vagal baroreflex sensitivity was within normative values in 42% of patients, which is difficult to reconcile with the diagnosis baroreflex failure. Likely, the severity of baroreflex impairment was variable in this patient cohort, with some having definitive afferent baroreflex failure, while others may have labile hypertension exacerbated by treatment-induced baroreflex impairment. Of note, orthostatic hypotension was present in the majority of patients; however, the severity of orthostatic hypotension only weakly correlated with the degree of baroreflex impairment. The finding suggests that the other, potentially treatable factors, such as volume depletion or side effect of medications, contributed to orthostatic hypotension.
Comparing patients with and without definitive deafferentation may have provided additional information. Nonetheless, this study advances our understanding of the autonomic abnormalities present in patients following neck radiation and highlights the need to establish clear diagnostic criteria to define afferent baroreflex failure. Being able to make a definite diagnosis will be important in refining the phenotypic characteristics of the disease, its natural course, and response to treatment. Current limitations in establishing a definite diagnosis, however, should not preclude us from a pragmatic approach to the management of these patients. Few centers routinely perform autonomic testing, and even if available, results may not be interpretable in some patients. Patients not meeting criteria of afferent baroreflex failure, but having a similar clinical presentation, could have a similar underlying hyperadrenergic condition. A therapeutic trial with long acting central sympatholytics, as has been proposed in afferent baroreflex failjure,11 may be warranted in those patients.
Lamotte 등의 보고서는 이러한 환자에서 임상적 진단을 확립하는 데 따르는 어려움을 잘 보여준다. 저자들은 방사선 유발성 감각성 혈관반사 장애 가능성에 대한 자율신경계 평가를 위해 의뢰된 90명의 대규모 후향적 코호트를 구성했다. 최종 분석에는 자율신경계 전문의가 감각성 혈관반사 장애 가능성으로 최종 진단을 내린 환자들만 포함되었다. 24시간 동안의 외래 혈압 모니터링 결과 수축기 혈압이 80~184 mmHg 범위를 보였으며, 이는 이들 환자 관리의 어려움을 부각시켰다. 자율신경 검사 전 항고혈압제 투여를 중단하지 않았고, 교감신경 원심성 신경의 무결성을 입증하는 검사는 시행되지 않았다. 따라서 진단은 임상 소견과 발살바 기법에 대한 반응만을 근거로 이루어졌다.
이와 관련하여, 긴장(2단계)에 의한 혈압 강하와 연관된 최고 심박수를 이완(4단계) 중 혈압 상승과 연관된 최저 심박수로 나눈 발살바 비율(그림 [B)은 환자군의 13%에서 정상 범위에 속했다. 저자들은 환자들이 2단계에서 과도한 혈압 강하 반응을 보였지만 4단계에서는 혈압 상승 반응이 약화되어 심박수 변화가 정상적으로 보일 수 있다고 주장한다. 발살바 조작 초기 2단계에서 RR 간격과 혈압 변화 사이의 기울기인 미주신경성 혈관반사 민감도는 환자의 15%에서 평가할 수 없었다. 나머지 환자군에서는 42%에서 미주신경성 혈관반사 민감도가 정상 범위에 속했는데, 이는 혈관반사 기능 부전 진단과 조화시키기 어렵다. 이 환자 집단에서 혈관반사 장애의 중증도는 다양했을 가능성이 있으며, 일부는 명백한 구심성 혈관반사 기능 부전을 보인 반면, 다른 일부는 치료로 인한 혈관반사 장애가 악화된 불안정성 고혈압을 가질 수 있었다. 주목할 점은 대부분의 환자에서 기립성 저혈압이 관찰되었으나, 기립성 저혈압의 중증도는 바레오반사 장애 정도와 약한 상관관계만을 보였다. 이 결과는 체액 부족이나 약물 부작용과 같은 치료 가능한 다른 요인들이 기립성 저혈압에 기여했음을 시사한다.
확실한 탈신경화 유무에 따른 환자군 비교가 추가 정보를 제공했을 수 있다. 그럼에도 본 연구는 경부 방사선 치료 후 환자에게 나타나는 자율신경 이상에 대한 이해를 진전시켰으며, 구심성 혈압반사 장애를 정의하기 위한 명확한 진단 기준 수립의 필요성을 강조한다. 확실한 진단을 내릴 수 있다면 이 질환의 표현형 특성, 자연 경과 및 치료 반응을 정교화하는 데 중요할 것이다. 그러나 확실한 진단 확립의 현재 한계가 이러한 환자 관리에 대한 실용적 접근을 배제해서는 안 된다. 자율신경 검사를 일상적으로 시행하는 기관은 드물며, 설령 검사가 가능하더라도 일부 환자에서는 결과를 해석하기 어려울 수 있다. 구심성 혈관압 반사 기능 부전 기준을 충족하지 않지만 유사한 임상 양상을 보이는 환자들은 유사한 기저의 과도한 교감신경 활성 상태를 가질 수 있다. 구심성 혈관압 반사 기능 부전에서 제안된 바와 같이,11 해당 환자들에게는 장시간 작용형 중추 교감신경 억제제를 이용한 치료 시험이 필요할 수 있다.
References
1.
Robertson D, Goldberg MR, Hollister AS, Wade D, Robertson RM. Baroreceptor dysfunction in man. Am J Med. 1984;76:A49–A58
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