Vasodilation contributes to the rapid hyperemia with rhythmic contractions in humans

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Abstract

The hypothesis that the rapid increases in blood flow at the exercise onsetare exclusively due to the mechanical effects of the muscle pump was tested in six volunteersduring dynamic handgrip exercise. While supine, each subject completed a series of eightdifferent exercise tests in which brachial artery blood pressure (BP) was altered by25–30 mmHg (1 mmHg = 133.3 Pa) by positioning the arm above or below the heart. Two different weights, corresponding to 4.9 and 9.7% of maximal voluntary isometriccontraction, were raised and lowered at two different contraction rate schedules (1s:1s and 2s:2swork–rest) each with a 50% duty cycle. Beat-by-beat measures of mean blood velocity (MBV)(pulsed Doppler) were obtained at rest and for 5 min following step increases in work ratewith emphasis on the first 24 s. MBV was increased 50–100% above rest following the firstcontraction in both arm positions (p < 0.05). The increase in MBV from rest was greaterin the below position compared with above, and this effect was observed following the first andsubsequent contractions (p < 0.05). However, the positional effect on the increase inMBV could not be explained entirely by the ∼40% greater BP in this position. Also, the greaterworkload resulted in greater increases in MBV as early as the first contraction, compared withthe light workload (p < 0.05) despite similar reductions in forearm volume followingsingle contractions. MBV was greater with faster contraction rate tests by 8 s of exercise. Itwas concluded that microvascular vasodilation must act in concert with a reduction in venouspressure to increase forearm blood flow within the initial 2–4 s of exercise.

On a vérifié, chez six sujets volontaires durant un exercice depréhension dynamique, l'hypothèse selon laquelle les augmentations rapides de débit sanguinobservées en début d'exercice sont exclusivement dues aux effets mécaniques de la pompemusculaire. Chaque sujet a exécuté une série de huit exercices différents, en position couchée, au cours desquels la pression artérielle (PA) brachiale a été modifiée de 25 à 30 mmHg(1 mmHg = 133.3 Pa) selon que le bas était placé au-dessus ou au-dessous du cœur. Deuxpoids différents, correspondant à 4,9 et 9,7% d'une contraction isométrique volontairemaximale, ont été soulevés et abaissés à deux fréquences de contractions différentes (1s: 1set 2s: 2s travail–repos), chacune ayant un cycle actif de 50%. Des mesures battement parbattement de la vitesse sanguine moyenne (VSM) (Doppler pulsé) ont été obtenues au repos etpendant 5 min après des augmentations échelons de la fréquence de travail, l'accent étantmis sur les 24 premières s. La VSM a augmenté de 50 à 100% au-dessus des valeurs derepos après la première contraction dans les deux positions du bras (p < 0,05).L'augmentation de la VSM par rapport aux valeurs de repos a été plus forte lorsque le brasplacé était au-dessus plutôt qu'au-dessous du cœur, et cet effet a été observé dès lapremière contraction (p < 0,05). Toutefois, l'effet de la position sur l'augmentationde la VSM n'a pu être expliqué seulement par la présence d'une PA de près de 40upérieure dans cette position. De plus, la forte charge de travail a provoqué de plus fortesaugmentations de VSM dès la première contraction comparativement à la charge plus faible(p < 0,05) et ce, malgré des réductions similaires du volume de l'avant-bras après descontractions simples. L'augmentation de la VSM a été plus forte avec une fréquence decontractions plus rapide moins de 8 s après le début de l'exercice. On a conclu que lavasodilatation microvasculaire doit agir simultanément avec une réduction de pression veineusepour augmenter le débit sanguin de l'avant-bras moins de 2 à 4 s après le début d'unexercice.

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