Title Utjecaj ronjenja s komprimiranim plinskim smjesama na vaskularnu funkciju i humoralne biljege integriteta endotela i središnjeg živčanog sustava Title (english) Effect of scuba diving on vascular function and humoral markers of endothelial and central nervous system integrity Author Nada Bilopavlović Mentor Jasna Marinović Ljubković (mentor)Committee member Tihana Žanić Grubišić (predsjednik povjerenstva)Committee member Nada Vrkić (član povjerenstva)Committee member Boris Starčević (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2017, Croatia Scientific / art field, BIOMEDICINE AND HEALTHCARE Universal decimal classificationUDC ) 615 - Pharmacology. Therapeutics. Toxicology Abstract Uvod: Ronjenje s komprimiranim plinovima je često praćeno stvaranjem plinskih mjehurića u krvi i hiperoksijom, što se smatra mogućim
uzrocima endotelne disfunkcije nakon ronjenja. Endotelna disfunkcija se povezuje s asimptomatskim kardiovaskularnim i neurološkim
promjenama nakon ronjenja s komprimiranim plinovima.
Cilj ove disertacije je istražiti fiziološke i biokemijske promjene vaskularne i endotelne funkcije, te ispitati ima li znakova narušenog
integriteta SŽS-a nakon ronjenja s komprimiranim plinskim smjesama. Pritom su testirane sljedeće hipoteze: asimptomatski zaroni s
komprimiranim zrakom će uzrokovati promjene biokemijskih parametara endotelne funkcije i oksidacijskog stresa; asimptomatski zaroni će
imati različiti utjecaj na vaskularnu funkciju s obzirom na vrstu korištene plinske smjese za disanje; asimptomatski zaroni će u prisutnosti
arterijalizacije plinskih mjehurića uzrokovati porast koncentracije humoralnih biljega oštećenja endotela i središnjeg živčanog sustava.
Metode i ispitanici: Istraživanje je obuhvatilo tri studije. U prvoj studiji na 15 ispitanika istražene su promjene sljedećih parametara nakon
ronjenja s komprimiranim zrakom: vWf-a, PAI-1-a, hsCRP-a kao pokazatelja endotelne funkcije, te adenozina, TBARS i FRAP kao
pokazatelja oksidacijskog statusa uz istovremeno praćenje stupnja stvaranja mjehurića. U drugoj studiji na 10 ispitanika uspoređivan je
utjecaj ronjenja sa zrakom i ronjenja s nitrox-om na vaskularnu funkciju ispitivanjem promjena pokazatelja arterijske elastičnosti: brzine
pulsnog vala i augmentacijskog indeksa; pokazatelja endotelne funkcije mjerenjem protokom posredovane dilatacije (FMD); te koncentracije
nitrita u plazmi. Usporedba je uključivala i stupanj stvaranja mjehurića nakon zarona. U trećoj studiji na 16 ispitanika istraženo je dovodi li
arterijalizacija mjehurića do promjene koncentracije endotelina-1, S100-B i NSE u krvi odnosno do pojave znakova narušenog integriteta
endotela i središnjeg živčanog sustava.
Rezultati: Ronjenje je uzrokovalo značajno stvaranje plinskih mjehurića u sve tri studije. Arterijalizacije su zabilježene u sve tri studije i bile
su praćene visokim stupnjem stvaranja mjehurića. Značajno veći stupanj stvaranja mjehurića i češće arterijalizacije uslijedili su nakon
ronjenja sa zrakom u odnosu na nitrox. Indikatori arterijske elastičnosti pokazali su oprečne promjene nakon ronjenja s obje plinske smjese.
Brzina pulsnog vala je porasla sugerirajući porast krutosti arterija, dok se augmentacijski indeks smanjio nakon ronjenja. Ronjenje s nitroxom
pokazuje veći učinak na protokom posredovanu dilataciju u odnosu na ronjenje sa zrakom upućujući na veći utjecaj hiperoksije na
endotelnu funkciju od plinskih mjehurića. Ronjenje sa zrakom u prvoj studiji nije polučilo promjenu oksidacijskog statusa izuzev blagog
porasta antioksidacijskog kapaciteta nakon ronjenja. Mjerenje endotelnih parametara nije otkrilo promjene izuzev PAI-1 u prvoj studiji koji
pokazuje pad aktivnosti nakon ronjenja. Promjenu humoralnih biljega oštećenja SŽS-a u vidu porasta nakon ronjenja otkriva samo S-100B,
ali bez dokaza o oštećenju integriteta SŽS-a budući se sličan porast očitovao i nakon kontrolnog zarona bez stvaranja plinskih mjehurića i
arterijalizacije.
Zaključak: Ovim istraživanjem je pokazano da asimptomatski zaroni sa zrakom ne uzrokuju promjene biokemijskih pokazatelja endotelnog
oštećenja unatoč prisutnosti plinskih mjehurića u krvi, te da je potaknuta antioksidacijska obrana mogući mehanizam zaštite od endotelne
disfunkcije. Značajniji negativni učinak nitrox-a na endotel u odnosu na zrak, unatoč manjem stvaranju plinskih mjehurića i njihovoj rjeđoj
arterijalizaciji, upućuje na endotelno oštećenje uzrokovano hiperoksijom i na potrebu za dodatnim istraživanjima mehanizama endotelnih
promjena.
Abstract (english) Background: Diving with compressed gases (SCUBA diving) is often associated with occurence of gas bubbles in the blood and hyperoxia,
which are possible causes of endothelial dysfunction after diving. Endothelial dysfunction is associated with asymptomatic cardiovascular
and neurological changes caused by SCUBA diving.
The aim of this study is to explore the physiological and biochemical changes of vascular and endothelial function, as well as to examine the
signs of impaired CNS integrity after diving with compressed gas mixtures. The following hypotheses were tested: asymptomatic dives with
compressed air will change the biochemical parameters of endothelial function and oxidative stress after dive; asymptomatic dives will have
different effects on vascular function considering different types of breathing gases; and, finally, asymptomatic dives will cause increased
levels of humoral markers of endothelial damage and CNS integrity due to arterializations of gas bubbles.
Methods: Three studies were performed. The first study including 15 participants examined changes of vWf, PAI-1 and hsCRP which
served as indicators of endothelial function, as well as adenosine, TBARS and FRAP as indicators of oxidative state while the bubble grades
were also monitored after dives with compressed air. In the second study that included 10 divers, the effects of diving with air and nitrox on
vascular function were compared by examining the indicators of arterial elasticity: pulse wave velocity and augmentation index; indicators
of endothelial function through assessment of flow-mediated dilation (FMD) and nitrite concentrations in plasma; and assessment of bubble
production. Third study which included 16 subjects examined whether bubble arterializations lead to increase in blood levels of endothelin-
1, S-100B and NSE, which would suggest an impaired endothelium and CNS integrity.
Results: Diving resulted in significant production of bubbles in all three studies. Arterializations were recorded in all three studies and were
accompanied by high bubble grade. Diving with air in the first study did not change the oxidative status with the exception of a slight
increase in antioxidant capacity after diving. Assessment of endothelial parameters did not reveal any changes, except PAI-1, activity of
which declined after diving . Air dives resulted in significantly greater degree of bubble formation as compared to nitrox and with more
frequent arterializations. The indicators of arterial stiffness showed opposite changes after diving with both gas mixtures: pulse wave velocity
has increased, suggesting an increase in arterial stiffness, while the augmentation index decreased after each dive. Diving with nitrox resulted
in significantly more decreased flow-mediated dilation as compared to diving with air, thus indicating a greater effect of hyperoxia on the
endothelial function versus gas bubbles. Measurement of humoral markers of CNS integrity revealed an increase in blood levels of S100-B,
but without evidence of impaired CNS integrity due to similar increases after a control dive (without significant bubble fomation and
arterializations).
Conclusions: It was found that asymptomatic dives with air do not affect levels of biochemical indicators of endothelial function despite
significant degree of gas bubbles in the blood. The triggered antioxidant defense could be the potential mechanism of protection against
endothelial dysfunction. Significantly greater negative effect on endothelial function of nitrox as compared to air diving, that occurred
despite lower bubble grade and less frequent arterializations, suggests hyperoxia-induced damage and points to necessity of further
investigations on the mechanisms of endothelial changes after asymptomatic dives.
Keywords
plinski mjehurići
hiperoksija
endotelna disfunkcija
oštećenje SŽS-a
Keywords (english)
gas bubbles
hyperoxia
endothelial dysfunction
CNS integrity
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:163:619091 Study programme Title: Pharmacy and biochemistry Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Repository Repository of Faculty of Pharmacy and Biochemistry University of Zagreb Created on 2017-09-21 15:05:29
