Published May 9, 2019 | Version v1
Publication Open

The Role of the Autonomic Nervous System on Cardiac Rhythm during the Evolution of Diabetes Mellitus Using Heart Rate Variability as a Biomarker

Creators

  • 1. Universidad Nacional Autónoma de México
  • 2. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
  • 3. Universidad de Puebla

Description

Heart rate variability (HRV) is highly influenced by the Autonomic Nervous System (ANS). Several illnesses have been associated with changes in the ANS, thus altering the pattern of HRV. However, the variability of the heart rhythm is originated within the Sinus Atrial Node (SAN) which has its own variability. Still, although both oscillators produce HRV, the influence of the SAN on HRV has not yet been exhaustively studied. On the other hand, the complications of diabetes mellitus (DM), for instance, nephropathy, retinopathy, and neuropathy, increase cardiovascular morbidity and mortality. Traditionally, these complications are diagnosed only when the patient is already suffering from the negative symptoms these complications implicate. Consequently, it is of paramount importance to develop new techniques for early diagnosis prior to any deterioration on healthy patients. HRV has been proved to be a valuable, noninvasive clinical evidence for evaluating diseases and even for describing aging and behavior. In this study, several ECGs were recorded and their RR and PP intervals were analyzed to detect the interpotential interval (ii) of the SAN. Additionally, HRV reduction was quantified to identify alterations in the nervous system within the nodal tissue via measuring the SD1/SD2 ratio in a Poincaré plot. With 15 years of DM development, the data showed an age-dependent increase in HRV due to the axon retraction of ANS neurons from its effectors. In addition, these alterations modify the heart rhythm-producing fatal arrhythmias. Therefore, it is possible to avoid the consequences of DM identifying alterations in SAN previous to its symptomatic appearance. This could be used as an early diagnosis indicator.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتأثر تقلب معدل ضربات القلب (HRV) بشكل كبير بالجهاز العصبي المستقل (ANS). ارتبطت العديد من الأمراض بالتغيرات في ANS، مما أدى إلى تغيير نمط فيروس الورم الحليمي البشري. ومع ذلك، فإن تباين إيقاع القلب ينشأ داخل العقدة الأذينية الجيبية (SAN) التي لها تباينها الخاص. ومع ذلك، على الرغم من أن كلا المؤشرين ينتجان HRV، إلا أن تأثير SAN على HRV لم تتم دراسته بشكل شامل بعد. من ناحية أخرى، فإن مضاعفات مرض السكري (DM)، على سبيل المثال، اعتلال الكلى واعتلال الشبكية والاعتلال العصبي، تزيد من اعتلال القلب والأوعية الدموية والوفيات. تقليديا، يتم تشخيص هذه المضاعفات فقط عندما يكون المريض يعاني بالفعل من الأعراض السلبية التي تنطوي عليها هذه المضاعفات. وبالتالي، من الأهمية بمكان تطوير تقنيات جديدة للتشخيص المبكر قبل أي تدهور على المرضى الأصحاء. ثبت أن فيروس الورم الحليمي البشري دليل سريري قيم وغير جراحي لتقييم الأمراض وحتى لوصف الشيخوخة والسلوك. في هذه الدراسة، تم تسجيل العديد من مخططات كهربية القلب وتم تحليل فواصل RR و PP للكشف عن الفاصل الزمني بين الجهد (2) لـ SAN. بالإضافة إلى ذلك، تم قياس انخفاض معدل ضربات القلب لتحديد التغيرات في الجهاز العصبي داخل النسيج العقدي عن طريق قياس نسبة SD1/SD2 في مخطط بوانكاريه. مع 15 عامًا من تطور مرض السكري، أظهرت البيانات زيادة تعتمد على العمر في فيروس الورم الحليمي البشري بسبب تراجع المحور العصبي للخلايا العصبية من مستجيباته. بالإضافة إلى ذلك، تعمل هذه التغييرات على تعديل ضربات القلب المنتجة لاضطرابات النظم القاتلة. لذلك، من الممكن تجنب عواقب تحديد مرض السكري للتغييرات في شبكة منطقة التخزين قبل ظهور الأعراض. يمكن استخدام هذا كمؤشر للتشخيص المبكر.

Translated Description (French)

La variabilité de la fréquence cardiaque (VRC) est fortement influencée par le système nerveux autonome (SNA). Plusieurs maladies ont été associées à des changements dans le SNA, modifiant ainsi le schéma de la VRC. Cependant, la variabilité du rythme cardiaque provient du nœud auriculaire sinusal (SAN) qui a sa propre variabilité. Pourtant, bien que les deux oscillateurs produisent une VRC, l'influence du SAN sur la VRC n'a pas encore été étudiée de manière exhaustive. D'autre part, les complications du diabète sucré (DM), par exemple la néphropathie, la rétinopathie et la neuropathie, augmentent la morbidité et la mortalité cardiovasculaires. Traditionnellement, ces complications ne sont diagnostiquées que lorsque le patient souffre déjà des symptômes négatifs que ces complications impliquent. Par conséquent, il est d'une importance primordiale de développer de nouvelles techniques de diagnostic précoce avant toute détérioration chez les patients en bonne santé. Le HRV s'est avéré être une preuve clinique précieuse et non invasive pour évaluer les maladies et même pour décrire le vieillissement et le comportement. Dans cette étude, plusieurs ECG ont été enregistrés et leurs intervalles RR et PP ont été analysés pour détecter l'intervalle interpotentiel (ii) du SAN. De plus, la réduction du VRC a été quantifiée pour identifier les altérations du système nerveux dans le tissu ganglionnaire en mesurant le rapport SD1/SD2 dans un diagramme de Poincaré. Avec 15 ans de développement de la DM, les données ont montré une augmentation dépendante de l'âge de la HRV due à la rétraction axonale des neurones ANS de ses effecteurs. De plus, ces altérations modifient les arythmies fatales génératrices de rythme cardiaque. Par conséquent, il est possible d'éviter les conséquences de l'identification par DM des altérations de la SAN avant son apparition symptomatique. Cela pourrait être utilisé comme indicateur de diagnostic précoce.

Translated Description (Spanish)

La variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) está muy influenciada por el Sistema Nervioso Autónomo (SNA). Varias enfermedades se han asociado con cambios en el SNA, alterando así el patrón de la VFC. Sin embargo, la variabilidad del ritmo cardíaco se origina dentro del nodo auricular sinusal (SAN), que tiene su propia variabilidad. Aún así, aunque ambos osciladores producen VFC, la influencia del SAN en la VFC aún no se ha estudiado exhaustivamente. Por otro lado, las complicaciones de la diabetes mellitus (DM), por ejemplo, nefropatía, retinopatía y neuropatía, aumentan la morbilidad y mortalidad cardiovascular. Tradicionalmente, estas complicaciones se diagnostican solo cuando el paciente ya sufre los síntomas negativos que implican estas complicaciones. En consecuencia, es de suma importancia desarrollar nuevas técnicas para el diagnóstico precoz previo a cualquier deterioro en pacientes sanos. Se ha demostrado que la VFC es una evidencia clínica valiosa y no invasiva para evaluar enfermedades e incluso para describir el envejecimiento y el comportamiento. En este estudio se registraron varios ECG y se analizaron sus intervalos RR y PP para detectar el intervalo interpotencial (ii) del SAN. Además, se cuantificó la reducción de la VFC para identificar alteraciones en el sistema nervioso dentro del tejido ganglionar mediante la medición de la relación SD1/SD2 en un gráfico de Poincaré. Con 15 años de desarrollo de DM, los datos mostraron un aumento dependiente de la edad en la VFC debido a la retracción axonal de las neuronas ANS de sus efectores. Además, estas alteraciones modifican el ritmo cardíaco produciendo arritmias fatales. Por lo tanto, es posible evitar las consecuencias de que la DM identifique alteraciones en el SAN previas a su aparición sintomática. Esto podría utilizarse como un indicador de diagnóstico precoz.

Files

5157024.pdf.pdf

Files (16.2 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:400c1f5e04fe2d92cecb71c747b184e9
16.2 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دور الجهاز العصبي المستقل في إيقاع القلب أثناء تطور مرض السكري باستخدام تقلب معدل ضربات القلب كمؤشر حيوي
Translated title (French)
Le rôle du système nerveux autonome sur le rythme cardiaque au cours de l'évolution du diabète sucré en utilisant la variabilité de la fréquence cardiaque comme biomarqueur
Translated title (Spanish)
El papel del sistema nervioso autónomo en el ritmo cardíaco durante la evolución de la diabetes mellitus utilizando la variabilidad de la frecuencia cardíaca como biomarcador

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2944644897
DOI
10.1155/2019/5157024

Is supplement to
https://openalex.org/W4386224683 (Other)
https://openalex.org/W4360974335 (Other)
https://openalex.org/W4214500667 (Other)
https://openalex.org/W3120791867 (Other)
https://openalex.org/W2962747114 (Other)
https://openalex.org/W2501692008 (Other)
https://openalex.org/W2338113542 (Other)
https://openalex.org/W2164927649 (Other)
https://openalex.org/W1847525600 (Other)
https://openalex.org/W1548647706 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Mexico

References

  • https://openalex.org/W1509012337
  • https://openalex.org/W1771974095
  • https://openalex.org/W2007951875
  • https://openalex.org/W2009787667
  • https://openalex.org/W2026699230
  • https://openalex.org/W2039240461
  • https://openalex.org/W2086367530
  • https://openalex.org/W2091993766
  • https://openalex.org/W2104600471
  • https://openalex.org/W2119887007
  • https://openalex.org/W2133589238
  • https://openalex.org/W2158881923
  • https://openalex.org/W2192260820
  • https://openalex.org/W2266956688
  • https://openalex.org/W2295416986
  • https://openalex.org/W2326355642
  • https://openalex.org/W2333511676
  • https://openalex.org/W2341089386
  • https://openalex.org/W2383759838
  • https://openalex.org/W2442517566
  • https://openalex.org/W2535492942
  • https://openalex.org/W2592545469
  • https://openalex.org/W2606536757
  • https://openalex.org/W2761859075
  • https://openalex.org/W2783924275
  • https://openalex.org/W2799677023
  • https://openalex.org/W2897826217