Clinical Physiology of Circulation

ISSN 1814-6910 (Print)
ISSN 2410-9134 (Online)

 

Chief Editor

Leo A. Bockeria, MD, PhD, DSc, Professor, Academician of Russian Academy of Sciences, President of Bakoulev National Medical Research Center for Cardiovascular Surgery


Issue's catalogue ➤ КФК. 2024; 21 (3): 163-272 ➤ Периферическая хеморецепция при хронической сердечной недостаточности: подходы к изучению и клиническое значение

Peripheral chemoreception in chronic heart failure: approaches to study and clinical significance

Authors: Trembach N.V., Trembach I.A., Zabolotskikh I.B.

Company:
Kuban State Medical University, Krasnodar, Russian Federation

E-mail: Сведения доступны для зарегистрированных пользователей.

DOI: https://doi.org/10.24022/1814-6910-2024-21-3-182-200

UDC: 612.285.1:616.12-008.64

Link: Clinical Physiology of Blood Circulaiton. 2024; 21 (3): 182-200

Quote as: Trembach N.V., Trembach I.A., Zabolotskikh I.B. Peripheral chemoreception in chronic heart failure: approaches to study and clinical significance. Clinical Physiology of Circulation. 2024; 21 (3): 182–200 (in Russ.). DOI: 10.24022/1814-6910-2024-21-3-182-200

Keywords:  chemoreflex reflex regulation cardiorespiratory system

Received / Accepted:  26.08.2024 / 23.09.2024

Download
Full text:  

Abstract

Периферическая хеморецепция, осуществляемая каротидными и аортальными хеморецепторами, играет ключевую роль в патогенезе и прогрессировании хронической сердечной недостаточности (ХСН). Эти рецепторы реагируют на изменения парциального давления кислорода и углекислого газа в артериальной крови, инициируя адаптивные кардиореспираторные и вегетативные реакции. У пациентов с ХСН наблюдается повышенная чувствительность периферического хеморефлекса, что приводит к симпатической гиперактивности, ухудшению дыхательной функции и повышенному риску аритмий.

Оценка чувствительности периферического хеморефлекса – важный диагностический инструмент. Основные методы исследования – гипоксический тест, тест с однократным вдыханием гиперкапнической газовой смеси, тест с возвратным дыханием и проба с задержкой дыхания. Гипоксический тест считается «золотым стандартом», так как он специфически и точно измеряет реакцию периферических хеморецепторов на гипоксию.

Повышенная чувствительность хеморефлекса ассоциирована с неблагоприятным прогнозом у пациентов с ХСН, включая повышенный риск смертности, аритмий и повторных госпитализаций. Это делает хеморефлекс перспективной терапевтической мишенью. Возможные интервенции включают применение бета-блокаторов, ингибиторов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, респираторную терапию и даже денервацию каротидных телец.

Таким образом, изучение и модуляция периферической хеморецепции у пациентов с ХСН имеет большое клиническое значение. Ранняя диагностика повышенной чувствительности хеморефлекса и индивидуализированный подход к лечению могут улучшить прогноз и качество жизни пациентов с ХСН.

Ключевые слова публикации Для разделения ключевых слов используйте запятую Том журнала 21 Номер(выпуск) журнала * 3 Год выпуска * 2024 Страницы * 182 _ 200 Тип доступа Открытый Закрытый УДК публикации DOI Ссылка на текст публикации https://cfc-journal.com/catalog/detail.php?SECTION_ID=26530&ID=1269629 Если вашу ссылку система не пропускет, сократите ее через сервис clck.ru Язык публикации Русский Тип издания Не определеноНаучная статья (Article)Обзор материалов конференции (Conference Review)Материалы конференций (Conference Paper)Монография (Monograph)Обзорная статья (Review)Заметка (Note)Заметка редактора (Editorial)Книга (глава в книге) (Book, book chaptter)Краткий отчет (Short Survey)Патент (Patent)Письмо (Letter)Иное Разделы рубрикатора ГРНТИ = Не выбрано =00.00.00 Общественные науки в целом02.00.00 Философия03.00.00 История. Исторические науки04.00.00 Социология05.00.00 Демография06.00.00 Экономика. Экономические науки10.00.00 Государство и право. Юридические науки11.00.00 Политика. Политические науки12.00.00 Науковедение13.00.00 Культура. Культурология14.00.00 Народное образование. Педагогика15.00.00 Психология16.00.00 Языкознание17.00.00 Литература. Литературоведение. Устное народное творчество18.00.00 Искусство. Искусствоведение19.00.00 Массовая коммуникация. Журналистика. Средства массовой информации20.00.00 Информатика21.00.00 Религия. Атеизм23.00.00 Комплексное изучение отдельных стран и регионов26.00.00 Комплексные проблемы общественных наук27.00.00 Математика28.00.00 Кибернетика29.00.00 Физика30.00.00 Механика31.00.00 Химия34.00.00 Биология36.00.00 Геодезия. Картография37.00.00 Геофизика38.00.00 Геология39.00.00 География41.00.00 Астрономия43.00.00 Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук44.00.00 Энергетика45.00.00 Электротехника47.00.00 Электроника. Радиотехника49.00.00 Связь50.00.00 Автоматика. Вычислительная техника52.00.00 Горное дело53.00.00 Металлургия55.00.00 Машиностроение58.00.00 Ядерная техника59.00.00 Приборостроение60.00.00 Полиграфия. Репрография. Фотокинотехника61.00.00 Химическая технология. Химическая промышленность62.00.00 Биотехнология64.00.00 Легкая промышленность65.00.00 Пищевая промышленность66.00.00 Лесная и деревообрабатывающая промышленность67.00.00 Строительство. Архитектура68.00.00 Сельское и лесное хозяйство69.00.00 Рыбное хозяйство. Аквакультура70.00.00 Водное хозяйство71.00.00 Внутренняя торговля. Туристско-экскурсионное обслуживание72.00.00 Внешняя торговля73.00.00 Транспорт75.00.00 Жилищно-коммунальное хозяйство. Домоводство. Бытовое обслуживание76.00.00 Медицина и здравоохранение77.00.00 Физическая культура и спорт78.00.00 Военное дело80.00.00 Прочие отрасли экономики81.00.00 Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства82.00.00 Организация и управление83.00.00 Статистика84.00.00 Стандартизация85.00.00 Патентное дело. Изобретательство. Рационализаторство86.00.00 Охрана труда87.00.00 Охрана окружающей среды. Экология человека89.00.00 Космические исследования90.00.00 Метрология Области науки по ОЭСР = Не выбрано =1. Естественные и точные науки2. Техника и технологии3. Медицинские науки и общественное здравоохранение4. Сельскохозяйственные науки5. Социальные науки6. Гуманитарные науки Приоритет СНТР = Не выбрано =Приоритет АПриоритет БПриоритет ВПриоритет ГПриоритет ДПриоритет ЕПриоритет Ж Научная специальность ВАК = Не выбрано =1.1.1. Вещественный, комплексный и функциональный анализ1.1.10. Биомеханика и биоинженерия1.1.2. Дифференциальные уравнения и математическая физика1.1.3. Геометрия и топология1.1.4. Теория вероятностей и математическая статистика1.1.5. Математическая логика, алгебра, теория чисел и дискретная математика1.1.6. Вычислительная математика1.1.7. Теоретическая механика, динамика машин1.1.8. Механика деформируемого твердого тела1.1.9. Механика жидкости, газа и плазмы1.2.1. Искусственный интеллект и машинное обучение1.2.2. Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ1.2.3. Теоретическая информатика, кибернетика1.2.4. Кибербезопасность1.3.1. Физика космоса, астрономия1.3.10. Физика низких температур1.3.11. Физика полупроводников1.3.12. Физика магнитных явлений1.3.13. Электрофизика, электрофизические установки1.3.14. Теплофизика и теоретическая теплотехника1.3.15. Физика атомных ядер и элементарных частиц, физика высоких энергий1.3.16. Атомная и молекулярная физика1.3.17. Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний веществ1.3.18. Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника1.3.19. Лазерная физика1.3.2. Приборы и методы экспериментальной физики1.3.20. Кристаллография, физика кристаллов1.3.21. Медицинская физика1.3.3. Теоретическая физика1.3.4. Радиофизика1.3.5. Физическая электроника1.3.6. Оптика1.3.7. Акустика1.3.8. Физика конденсированного состояния1.3.9. Физика плазмы1.4.1. Неорганическая химия1.4.10. Коллоидная химия1.4.11. Бионеорганическая химия1.4.12. Нефтехимия1.4.13. Радиохимия1.4.14. Кинетика и катализ1.4.15. Химия твёрдого тела1.4.16. Медицинская химия1.4.2. Аналитическая химия1.4.3. Органическая химия1.4.4. Физическая химия1.4.5. Хемоинформатика1.4.6. Электрохимия1.4.7. Высокомолекулярные соединения1.4.8. Химия элементоорганических соединений1.4.9. Биоорганическая химия1.5.1. Радиобиология1.5.10. Вирусология1.5.11. Микробиология1.5.12. Зоология1.5.13. Ихтиология1.5.14. Энтомология1.5.15. Экология1.5.16. Гидробиология1.5.17. Паразитология1.5.18. Микология1.5.19. Почвоведение1.5.2. Биофизика1.5.20. Биологические ресурсы1.5.21. Физиология и биохимия растений1.5.22. Клеточная биология1.5.23. Биология развития, эмбриология1.5.24. Нейробиология1.5.3. Молекулярная биология1.5.4. Биохимия1.5.5. Физиология человека и животных1.5.6. Биотехнология1.5.7. Генетика1.5.8. Математическая биология, биоинформатика1.5.9. Ботаника1.6.1. Общая и региональная геология. Геотектоника и геодинамика1.6.10. Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения1.6.11. Геология, поиски, разведка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений1.6.12. Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов1.6.13. Экономическая, социальная, политическая и рекреационная география1.6.14. Геоморфология и палеогеография1.6.15. Землеустройство, кадастр и мониторинг земель1.6.16. Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия1.6.17. Океанология1.6.18. Науки об атмосфере и климате1.6.19. Аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия1.6.2. Палеонтология и стратиграфия1.6.20. Геоинформатика, картография1.6.21. Геоэкология1.6.22. Геодезия1.6.3. Петрология, вулканология1.6.4. Минералогия, кристаллография. Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых1.6.5. Литология1.6.6. Гидрогеология1.6.7. Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение1.6.8. Гляциология и криология Земли1.6.9. Геофизика2.10.1. Пожарная безопасность2.10.2. Экологическая безопасность2.10.3. Безопасность труда2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения2.1.10. Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства2.1.11. Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия2.1.12. Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности2.1.13. Градостроительство, планировка сельских населённых пунктов2.1.14. Управление жизненным циклом объектов строительства2.1.15. Безопасность объектов строительства2.1.16. Охрана труда в строительстве2.1.2. Основания и фундаменты, подземные сооружения2.1.3. Теплоснабжения, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение2.1.4. Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов2.1.5. Строительные материалы и изделия2.1.6. Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология2.1.7. Технология и организация строительства2.1.8. Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей2.1.9. Строительная механика2.2.1. Вакуумная и плазменная электроника2.2.10. Метрология и метрологическое обеспечение2.2.11. Информационно-измерительные и управляющие системы2.2.12. Приборы, системы и изделия медицинского назначения2.2.13. Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения2.2.14. Антенны, СВЧ-устройства и их технологии2.2.15. Системы, сети и устройства телекоммуникаций2.2.16. Радиолокация и радионавигация2.2.2. Электронная компонентная база микро- и наноэлектроники, квантовых устройств2.2.3. Технология и оборудование для производства материалов и приборов электронной техники2.2.4. Приборы и методы измерения (по видам измерений)2.2.5. Приборы навигации2.2.6. Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы2.2.7. Фотоника2.2.8. Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды2.2.9. Проектирование и технология приборостроения и радиоэлектронной аппаратуры2.3.1. Системный анализ, управление и обработка информации2.3.2. Вычислительные системы и их элементы2.3.3. Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами2.3.4. Управление в организационных системах2.3.5. Математическое и программное обеспечение вычислительных систем, комплексов и компьютерных сетей2.3.6. Методы и системы защиты информации, информационная безопасность2.3.7. Компьютерное моделирование и автоматизация проектирования2.3.8. Информатика и информационные процессы2.4.1. Теоретическая и прикладная электротехника2.4.10. Техносферная безопасность (в энергетике)2.4.11. Светотехника2.4.2. Электротехнические комплексы и системы2.4.3. Электроэнергетика2.4.4. Электротехнология и электрофизика2.4.5. Энергетические системы и комплексы2.4.6. Теоретическая и прикладная теплотехника2.4.7. Турбомашины и поршневые двигатели2.4.8. Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники2.4.9. Ядерные энергетические установки, топливный цикл, радиационная безопасность2.5.1. Инженерная геометрия и компьютерная графика. Цифровая поддержка жизненного цикла изделий2.5.10. Гидравлические машины, вакуумная, компрессорная техника, гидро- и пневмосистемы2.5.11. Наземные транспортно-технологические средства и комплексы2.5.12. Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов2.5.13. Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов2.5.14. Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов2.5.15. Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов2.5.16. Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов2.5.17. Теория корабля и строительная механика2.5.18. Проектирование и конструкция судов2.5.19. Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства2.5.2. Машиноведение2.5.20. Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)2.5.21. Машины, агрегаты и технологические процессы2.5.22. Управление качеством продукции. Стандартизация. Организация производства2.5.3. Трение и износ в машинах2.5.4. Роботы, мехатроника и робототехнические системы2.5.5. Технология и оборудование механической и физико-технической обработки2.5.6. Технология машиностроения2.5.7. Технологии и машины обработки давлением2.5.8. Сварка, родственные процессы и технологии2.5.9. Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды2.6.1. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов2.6.10. Технология органических веществ2.6.11. Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов2.6.12. Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ2.6.13. Процессы и аппараты химических технологий2.6.14. Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов2.6.15. Мембраны и мембранная технология2.6.16. Технология производства изделий текстильной и легкой промышленности2.6.17. Материаловедение2.6.2. Металлургия черных, цветных и редких металлов2.6.3. Литейное производство2.6.4. Обработка металлов давлением2.6.5. Порошковая металлургия и композиционные материалы2.6.6. Нанотехнологии и наноматериалы2.6.7. Технология неорганических веществ2.6.8. Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов2.6.9. Технология электрохимических процессов и защита от коррозии2.7.1. Биотехнологии пищевых продуктов, лекарственных и биологически активных веществ2.8.1. Технология и техника геологоразведочных работ2.8.2. Технология бурения и освоения скважин2.8.3. Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр2.8.4. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений2.8.5. Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ2.8.6. Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика2.8.7. Теоретические основы проектирования горно-технических систем2.8.8. Геотехнология, горные машины2.8.9. Обогащение полезных ископаемых2.9.1. Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте2.9.2. Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог2.9.3. Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация2.9.4. Управление процессами перевозок2.9.5. Эксплуатация автомобильного транспорта2.9.6. Аэронавигация и эксплуатация авиационной техники2.9.7. Эксплуатация водного транспорта, водные пути сообщения и гидрографии2.9.8. Интеллектуальные транспортные системы2.9.9. Логистические транспортные системы3.1.1. Рентгенэндоваскулярная хирургия3.1.10. Нейрохирургия3.1.11. Детская хирургия3.1.12. Анестезиология и реаниматология3.1.13. Урология и андрология3.1.14. Трансплантология и искусственные органы3.1.15. Сердечно-сосудистая хирургия3.1.16. Пластическая хирургия3.1.17. Психиатрия и наркология3.1.18. Внутренние болезни3.1.19. Эндокринология3.1.2. Челюстно-лицевая хирургия3.1.20. Кардиология3.1.21. Педиатрия3.1.22. Инфекционные болезни3.1.23. Дерматовенерология3.1.24. Неврология3.1.25. Лучевая диагностика3.1.26. Фтизиатрия3.1.27. Ревматология3.1.28. Гематология и переливание крови3.1.29. Пульмонология3.1.3. Оториноларингология3.1.30. Гастроэнтерология и диетология3.1.31. Геронтология и гериатрия3.1.32. Нефрология3.1.33. Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия3.1.34. Военно-полевая хирургия3.1.35. Военно-полевая терапия3.1.4. Акушерство и гинекология3.1.5. Офтальмология3.1.6. Онкология, лучевая терапия3.1.7. Стоматология3.1.8. Травматология и ортопедия3.1.9. Хирургия3.2.1. Гигиена3.2.2. Эпидемиология3.2.3. Общественное здоровье и организация здравоохранения, социология и история медицины3.2.4. Медицина труда3.2.5. Медицинская психология3.2.6. Безопасность в чрезвычайных ситуациях3.2.7. Аллергология и иммунология3.3.1. Анатомия человека3.3.2. Патологическая анатомия3.3.3. Патологическая физиология3.3.4. Токсикология3.3.5. Судебная медицина3.3.6. Фармакология, клиническая фармакология3.3.7. Авиационная, космическая и морская медицина3.3.8. Клиническая лабораторная диагностика3.3.9. Медицинская информатика3.4.1. Промышленная фармация и технология получения лекарств3.4.2. Фармацевтическая химия, фармакогнозия3.4.3. Организация фармацевтического дела4.1.1. Общее земледелие и растениеводство4.1.2. Селекция, семеноводство биотехнология растений4.1.3. Агрохимия, агропочвоведение, защита и карантин растений4.1.4. Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры4.1.5. Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика4.1.6. Лесоведение, лесоводство, лесные культуры, агролесомелиорация, озеленение, лесная пирология и таксация4.2.1. Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология4.2.2. Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность4.2.3. Инфекционные болезни и иммунология животных4.2.4. Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства4.2.5. Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных4.2.6. Рыбное хозяйство, аквакультура и промышленное рыболовство4.3.1. Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса4.3.2. Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса4.3.3. Пищевые системы4.3.4. Технологии, машины и оборудование для лесного хозяйства и переработки древесины4.3.5. Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ5.10.1. Теория и история культуры, искусства5.10.2. Музееведение, консервация и реставрация историко-культурных объектов5.10.3. Виды искусства (с указанием конкретного искусства)5.10.4. Библиотековедение, библиографоведение и книговедение5.1.1. Теоретико-исторические правовые науки5.11.1. Теоретическая теология (по исследовательскому направлению: православие, ислам, иудаизм)5.11.2. Историческая теология (по исследовательскому направлению: православие, ислам, иудаизм)5.11.3. Практическая теология (по исследовательскому направлению: православие, ислам, иудаизм)5.1.2. Публично-правовые (государственно-правовые) науки5.12.1. Междисциплинарные исследования когнитивных процессов5.12.2. Междисциплинарные исследования мозга5.12.3. Междисциплинарные исследования языка5.12.4. Когнитивное моделирование5.1.3. Частно-правовые (цивилистические) науки5.1.4. Уголовно-правовые науки5.1.5. Международно-правовые науки5.2.1. Экономическая теория5.2.2. Математические, статистические и инструментальные методы в экономике5.2.3. Региональная и отраслевая экономика5.2.4. Финансы5.2.5. Мировая экономика5.2.6. Менеджмент5.2.7. Государственное5.3.1. Общая психология, психология личности, история психологии5.3.2. Психофизиология5.3.3. Психология труда, инженерная психология, когнитивная эргономика5.3.4. Педагогическая психология, психодиагностика цифровых образовательных сред5.3.5. Социальная психология, политическая и экономическая психология5.3.6. Медицинская психология5.3.7. Возрастная психология5.3.8. Коррекционная психология и дефектология5.3.9. Юридическая психология и психология безопасности5.4.1. Теория, методология и история социологии5.4.2. Экономическая социология5.4.3. Демография5.4.4. Социальная структура, социальные институты и процессы5.4.5. Политическая социология5.4.6. Социология культуры5.4.7. Социология управления5.5.1. История и теория политики5.5.2. Политические институты, процессы, технологии5.5.3. Государственное управление и отраслевые политики5.5.4. Международные отношения5.6.1. Отечественная история5.6.2. Всеобщая история5.6.3. Археология5.6.4. Этнология, антропология и этнография5.6.5. Историография, источниковедение, методы исторического исследования5.6.6. История науки и техники5.6.7. История международных отношений и внешней политики5.6.8. Документалистика, документоведение, архивоведение5.7.1. Онтология и теория познания5.7.2. История философии5.7.3. Эстетика5.7.4. Этика5.7.5. Логика5.7.6. Философия науки и техники5.7.7. Социальная и политическая философия5.7.8. Философская антропология, философия культуры5.7.9. Философия религии и религиоведение5.8.1. Общая педагогика, история педагогики и образования5.8.2. Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)5.8.3. Коррекционная педагогика (сурдопедагогика и тифлопедагогика, олигофренопедагогика и логопедия)5.8.4. Физическая культура и профессиональная физическая подготовка5.8.5. Теория и методика спорта5.8.6. Оздоровительная и адаптивная физическая культура5.8.7. Методология и технология профессионального образования5.9.1. Русская литература и литература народов Российской Федерации5.9.2. Литературы народов мира5.9.3. Теория литературы5.9.4. Фольклористика5.9.5. Русский язык. Языки народов России5.9.6. Языки народов зарубежных стран5.9.7. Классическая, византийская и новогреческая филология5.9.8. Теоретическая, прикладная и сравнительно-сопоставительная лингвистика5.9.9. Медиакоммуникации и журналистика6.0.0. военные Информация о финансировании публикации Финансирующая организация Не указано Поиск организации По названию По ИНН Введите ИНН/название и выберите организацию из списка Проверяйте наличие организации в нашей базе перед созданием! Новая организация Добавить организацию Название публикации на английском языке Peripheral chemoreception in chronic heart failure: approaches to study and clinical significance Аннотация публикации на английском языке

Peripheral chemoreception via carotid and aortic chemoreceptors plays a key role in the pathogenesis and progression of chronic heart failure (CHF). These receptors respond to changes in the partial pressure of oxygen and carbon dioxide in arterial blood, initiating adaptive cardiorespiratory and autonomic responses. Patients with CHF have increased sensitivity of the peripheral chemoreflex, which leads to sympathetic hyperactivity, deterioration of respiratory function, and an increased risk of arrhythmia.

Assessment of the sensitivity of the peripheral chemoreflex is an important diagnostic tool. The main research methods are the hypoxic test, the test with a single inhalation of a hypercapnic gas mixture, the test with rebreathing, and the breath-hold test. The hypoxic test is considered the gold standard, as it specifically and accurately measures the response of peripheral chemoreceptors to hypoxia. Increased sensitivity of the chemoreflex is associated with poor prognosis in patients with CHF, including increased risk of mortality, arrhythmias, and rehospitalizations. This makes the chemoreflex a promising therapeutic target. Possible interventions include the use of beta-blockers, renin-angiotensin-aldosterone system inhibitors, respiratory therapy, and even carotid body denervation. Thus, the study and modulation of peripheral chemoreception in patients with CHF is of great clinical importance. Early diagnosis of increased sensitivity of the chemoreflex and an individualized approach to treatment can improve the prognosis and quality of life of patients with CHF.

References

  1. Ortega-Sáenz P., Lopez-Barneo J. Physiology of the carotid body: from molecules to disease. Annu. Rev. Physiol. 2020; 82: 127–149. DOI: 10.1146/annurev-physiol-020518-114427
  2. Fitzgerald R.S. The carotid body: terrestrial mammals’ most important peripheral neuroreceptor? J. Neurol. Neurophysiol. 2016; 7: 1000407. DOI: 10.4172/2155-9562.1000407
  3. Prabhakar N.R., Peng Y.J., Nanduri J. Recent advances in understanding the physiology of hypoxic sensing by the carotid body. F1000Res. 2018; 7: F1000 Faculty Rev-1900. DOI: 10.12688/f1000research.16247
  4. Del Rio R. The carotid body and its relevance in pathophysiology. Exp Physiol. 2015; 100 (2): 121–123. DOI: 10.1113/expphysiol.2014.079350
  5. Narkiewicz K., Ratcliffe L.E.K., Hart E.C., Briant L.J.B., Chrostowska M., Wolf J. et al. Unilateral carotid body resection in resistant hypertension: a safety and feasibility trial. JACC Basic Transl. Sci. 2016; 1 (5): 313–324. DOI: 10.1016/j.jacbts.2016.06.004
  6. Marcus N.J., Del Rio R., Schultz E.P., Xia X.-H., Schultz H.D. Carotid body denervation improves autonomic and cardiac function and attenuates disordered breathing in congestive heart failure. J. Physiol. 2014; 592 (2): 391–408. DOI: 10.1113/jphysiol.2013.266221
  7. Schultz H.D., Marcus N.J., Del Rio R. Mechanisms of carotid body chemoreflex dysfunction during heart failure. Exp. Physiol. 2015; 100 (2): 124–129. DOI: 10.1113/expphysiol.2014.079517
  8. Toledo C., Andrade D.C., Lucero C., Schultz H.D., Marcus N., Retamal M. et al. Contribution of peripheral and central chemoreceptors to sympatho-excitation in heart failure. J. Physiol. 2017; 595 (1): 43–51. DOI: 10.1113/JP272075
  9. Trembach N., Zabolotskikh I. Evaluation of breath-holding test in assessment of peripheral chemoreflex sensitivity in patients with chronic heart failure. Open Respir. Med. J. 2017; 11: 67–74. DOI: 10.2174/1874306401711010067
  10. Giannoni A., Mirizzi G., Aimo A., Emdin M., Passino C. Peripheral reflex feedbacks in chronic heart failure: is it time for a direct treatment? World J. Cardiol. 2015; 7 (12): 824–828. DOI: 10.4330/wjc.v7.i12.824
  11. Keir D.A., Duffin J., Floras, J.S. Measuring peripheral chemoreflex hypersensitivity in heart failure. Front. Physiol. 2020; 11: 595486. DOI: 10.3389/fphys.2020.595486
  12. Kataoka Y., Sales A.R.K., Rodrigues A.G., Goes-Santos B.R., Azevedo L.F., Groehs R.V. et al. Abnormal neurovascular control during central and peripheral chemoreceptors stimulation in heart failure patients with preserved ejection fraction. Clin. Auton. Res. 2024; 34 (3): 363–374. DOI: 10.1007/s10286-024-01041-4
  13. Tubek S., Niewinski P., Paleczny B., Langner-Hetmanczuk A., Banasiak W., Ponikowski P. Acute hyperoxia reveals tonic influence of peripheral chemoreceptors on systemic vascular resistance in heart failure patients. Sci. Rep. 2021; 11 (1): 20823. DOI: 10.1038/s41598-021-99159-2
  14. Collins S.É., Phillips D.B., McMurtry M.S., Bryan T.L., Paterson D.I., Wong E. et al. The effect of carotid chemoreceptor inhibition on exercise tolerance in chronic heart failure. Front. Physiol. 2020; 11: 195. DOI: 10.3389/fphys.2020.00195
  15. Kulej-Lyko K., Niewinski P., Tubek S., Krawczyk M., Kosmala W., Ponikowski P. Inhibition of peripheral chemoreceptors improves ventilatory efficiency during exercise in heart failure with preserved ejection fraction – a role of tonic activity and acute reflex response. Front. Physiol. 2022; 13: 911636. DOI: 10.3389/fphys.2022.911636
  16. Giannoni A., Gentile F., Buoncristiani F., Borrelli C., Sciarrone P., Spiesshoefer J. et al. Chemoreflex and baroreflex sensitivity hold a strong prognostic value in chronic heart failure. JACC Heart Fail. 2022; 10 (9): 662–676. DOI: 10.1016/j.jchf.2022.02.006
  17. Giannoni A., Emdin M., Poletti R., Bramanti F., Prontera C., Piepoli M., Passino C. Clinical significance of chemosensitivity in chronic heart failure: influence on neurohormonal derangement, Cheyne-Stokes respiration and arrhythmias. Clin. Sci. (Lond). 2008; 114 (7): 489–497. DOI: 10.1042/CS20070292
  18. Chua T.P., Clark A.L., Amadi A.A., Coats A.J. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 1996; 27 (3): 650–657. DOI: 10.1016/0735-1097(95)00523-4
  19. Di Vanna A., Braga A.M., Laterza M.C., Ueno L.M., Rondon M.U., Barretto A.C. et al. Blunted muscle vasodilatation during chemoreceptor stimulation in patients with heart failure. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007; 293 (1): H846–52. DOI: 10.1152/ajpheart.00156.2007
  20. Niewinski P. Pathophysiology and potential clinical applications for testing of peripheral chemosensitivity in heart failure. Curr. Heart Fail. Rep. 2014; 11 (2): 126–133. DOI: 10.1007/s11897-014-0188-6
  21. Callegaro C.C., Martinez D., Ribeiro P.A., Brod M., Ribeiro J.P. Augmented peripheral chemoreflex in patients with heart failure and inspiratory muscle weakness. Respir. Physiol. Neurobiol. 2010; 171 (1): 31–35. DOI: 10.1016/j.resp.2010.01.009
  22. Despas F., Detis N., Dumonteil N., Labrunee M., Bellon B., Franchitto N. et al. Excessive sympathetic activation in heart failure with chronic renal failure: role of chemoreflex activation. J. Hypertens. 2009; 27 (9): 1849–1854. DOI: 10.1097/HJH.0b013e32832e8d0f
  23. Ponikowski P., Chua T.P., Piepoli M., Ondusova D., Webb-Peploe K., Harrington D. et al. Augmented peripheral chemosensitivity as a potential input to baroreflex impairment and autonomic imbalance in chronic heart failure. Circulation. 1997; 96 (8): 2586–2594. DOI: 10.1161/01.cir.96.8.2586
  24. Ponikowski P., Chua T.P., Anker S.D., Francis D.P., Doehner W., Banasiak W. et al. Peripheral chemorecep-tor hypersensitivity: an ominous sign in patients with chronic heart failure. Circulation. 2001; 104 (5): 544–549. DOI: 10.1161/hc3101.093699
  25. Chua T.P., Ponikowski P., Webb-Peploe K., Harrington D., Anker S.D., Piepoli M., Coats A.J. Clinical characteristics of chronic heart failure patients with an augmented peripheral chemoreflex. Eur. Heart J. 1997; 18 (3): 480–486. DOI: 10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a015269
  26. Hennersdorf M.G., Hillebrand S., Perings C., Strauer B.E. Chemoreflexsensitivity in chronic heart failure patients. Eur. J. Heart Fail. 2001; 3 (6): 679–684. DOI: 10.1016/s1388-9842(01)00189-1
  27. Edgell H., McMurtry M.S., Haykowsky M.J., Paterson I., Ezekowitz J.A., Dyck J.R., Stickland M.K. Peripheral chemoreceptor control of cardiovascular function at rest and during exercise in heart failure patients. J. Appl. Physiol. (1985). 2015; 118 (7): 839–848. DOI: 10.1152/japplphysiol.00898.2014
  28. Chua T.P., Coats A.J. The reproducibility and comparability of tests of the peripheral chemoreflex: comparing the transient hypoxic ventilatory drive test and the single-breath carbon dioxide response test in healthy subjects. Eur. J. Clin. Invest. 1995; 25 (12): 887–892. DOI: 10.1111/j.1365-2362.1995.tb01962.x
  29. Ponikowski P., Chua T.P., Piepoli M., Amadi A.A., Harrington D., Webb-Peploe K. et al. Chemoreceptor dependence of very low frequency rhythms in advanced chronic heart failure. Am. J. Physiol. 1997; 272 (1 Pt 2): H438–47. DOI: 10.1152/ajpheart.1997.272.1.H438
  30. McСlean P., Phillipson E., Martinez D., Zamel N. Single breath of CO2 as a clinical test of the peripheral chemoreflex. J. Appl. Physiol. 1988; 64 (1): 84–89. DOI: 10.1152/JAPPL.1988.64.1.84
  31. Mirizzi G., Giannoni A., Ripoli A., Iudice G., Bramanti F., Emdin M., Passino C. Prediction of the chemoreflex gain by common clinical variables in heart failure. PloS One. 2016; 11 (4): e0153510. DOI: 10.1371/journal.pone.0153510
  32. Duffin J. Measuring the respiratory chemoreflexes in humans. Respir. Physiol. Neurobiol. 2011; 177: 71–79. DOI: 10.1016/j.resp.2011.04.009
  33. Boulet L., Jamieson A., Day T.A. The effects of prior hyperventilation duration on central chemoreflex responses using the “Duffin” hyperoxic rebreathing test (1092.16). The FASEB Journal. 2014; 28. DOI: 10.1096/FASEBJ.28.1_SUPPLEMENT.1092.16
  34. Dahan A., Nieuwenhuijs D., Teppema L. Plasticity of central chemoreceptors: effect of bilateral carotid body resection on central CO2 sensitivity. PLoS Med. 2007; 4 (7): e239. DOI: 10.1371/journal.pmed.0040239
  35. Narkiewicz K., Pesek C.A., van de Borne P.J., Kato M., Somers V.K. Enhanced sympathetic and ventilatory responses to central chemoreflex activation in heart failure. Circulation. 1999; 100 (3): 262–267. DOI: 10.1161/01.cir.100.3.262
  36. Sun S.Y., Wang W., Zucker I.H., Schultz H.D. Enhanced peripheral chemoreflex function in conscious rabbits with pacing-induced heart failure. J. Appl. Physiol. (1985). 1999; 86 (4): 1264–1272. DOI: 10.1152/jappl.1999.86.4.1264
  37. Ciarka A., Cuylits N., Vachiery J.L., Lamotte M., Degaute J.P., Naeije R., van de Borne P. Increased peripheral chemoreceptors sensitivity and exercise ventilation in heart transplant recipients. Circulation. 2006; 113 (2): 252–257. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.560649
  38. Parkes M.J. Breath-holding and its breakpoint. Exp. Physiol. 2006; 91 (1): 1–15. DOI: 10.1113/expphysiol.2005.031625
  39. Заболотских И.Б., Баутин А.Е., Григорьев Е.В., Грицан А.И., Лебединский К.М., Потиевская В.И. и др. Периоперационное ведение пациентов с артериальной гипертензией. Методические рекомендации Общероссийской общественной организации «Федерация анестезиологов и реаниматологов». Вестник интенсивной терапии имени А.И. Салтанова. 2024; 3: 7–26. DOI: 10.21320/1818-474X-2024-3-7-26
  40. Daly W.J., Bondurant S. Effects of oxygen breathing on the heart rate, blood pressure, and cardiac index of normal men – resting, with reactive hyperemia, and after atropine. J. Clin. Invest. 1962; 41 (1): 126–132. DOI: 10.1172/JCI104454
  41. Ponikowski P., Francis D.P., Piepoli M.F., Davies L.C., Chua T.P., Davos C.H. et al. Enhanced ventilatory response to exercise in patients with chronic heart failure and preserved exercise tolerance: marker of abnormal cardiorespiratory reflex control and predictor of poor prognosis. Circulation. 2001; 103 (7): 967–972. DOI: 10.1161/01.cir.103.7.967
  42. Haque W.A., Boehmer J., Clemson B.S., Leuenberger U.A., Silber D.H., Sinoway L.I. Hemodynamic effects of supplemental oxygen administration in congestive heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 1996; 27 (2): 353–357. DOI: 10.1016/0735-1097(95)00474-2
  43. Bascom D.A., Clement I.D., Dorrington K.L., Robbins P.A. Effects of dopamine and domperidone on ventilation during isocapnic hypoxia in humans. Respir. Physiol. 1991; 85 (3): 319–328. DOI: 10.1016/0034-5687(91)90071-p
  44. van de Borne P., Oren R., Somers V.K. Dopamine depresses minute ventilation in patients with heart failure. Circulation. 1998; 98 (2): 12 6–131. DOI: 10.1161/01.cir.98.2.126
  45. Giannoni A., Emdin M., Bramanti F., Iudice G., Francis D.P., Barsotti A. et al. Combined increased chemosensitivity to hypoxia and hypercapnia as a prognosticator in heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 2009; 53 (21): 1975–1980. DOI: 10.1016/j.jacc.2009.02.030
  46. Niewinski P. Carotid body modulation in systolic heart failure from the clinical perspective. J. Physiol. 2017; 595 (1): 53–61. DOI: 10.1113/JP271692
  47. Basting T.M., Burke P.G., Kanbar R., Viar K.E., Stornetta D.S., Stornetta R.L., Guyenet P.G. Hypoxia silences retrotrapezoid nucleus respiratory chemoreceptors via alkalosis. J. Neurosci. 2015; 35 (2): 527–543. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2923-14.2015
  48. Floras J.S., Ponikowski P. The sympathetic/parasympathetic imbalance in heart failure with reduced ejection fraction. Eur. Heart J. 2015; 36 (30): 1974–1982. DOI: 10.1093/eurheartj/ehv087
  49. Kious K.W., Philipose A., Smith L.J., Kemble J.P., Twohey S.C.E., Savage K. et al. Peripheral chemoreflex modulation of renal hemodynamics and renal tissue PO2 in chronic heart failure with reduced ejection fraction. Front. Physiol. 2022; 13: 955538. DOI: 10.3389/fphys.2022.955538
  50. Marcus N.J., Pugge C., Mediratta J., Schiller A.M., Del Rio R., Zucker I.H., Schultz H.D. Exercise training attenuates chemoreflex-mediated reductions of renal blood flow in heart failure. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2015; 309: H259–H266. DOI: 10.1152/ajpheart.00268.2015
  51. Zannad F., Rossignol P. Cardiorenal syndrome revisited. Circulation. 2018; 138 (9): 929–944. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.028814
  52. Costanzo M.R. The cardiorenal syndrome in heart failure. Cardiol. Clin. 2022; 40 (2): 219–235. DOI: 10.1016/j.ccl.2021.12.010
  53. Li Y.-L., Xia X.-H., Zheng H., Gao L., Li Y.-F., Liu D. et al. Angiotensin II enhances carotid body chemoreflex control of sympathetic outflow in chronic heart failure rabbits. Cardiovasc. Res. 2006; 71 (1): 129–138. DOI: 10.1016/j.cardiores.2006.03.017
  54. Cundrle I. Jr, Johnson B.D., Rea R.F., Scott C.G., Somers V.K., Olson L.J. Modulation of ventilatory reflex control by cardiac resynchronization therapy. J. Card. Fail. 2015; 21 (5): 367–373. DOI: 10.1016/j.cardfail.2014.12.013
  55. Mezzani A., Pistono M., Agostoni P., Giordano A., Gnemmi M., Imparato A. et al. Exercise gas exchange in continuous-flow left ventricular assist device recipients. PLoS One. 2018; 13 (6): e0187112. DOI: 10.1371/journal.pone.0187112
  56. Apostolo A., Paolillo S., Contini M., Vignati C., Tarzia V., Campodonico J. et al. Comprehensive effects of left ventricular assist device speed changes on alveolar gas exchange, sleep ventilatory pattern, and exercise performance. J. Heart Lung. Transplant. 2018; 37 (11): 1361–1371. DOI: 10.1016/j.healun.2018.07.005
  57. Imadojemu V.A., Mawji Z., Kunselman A., Gray K.S., Hogeman C.S., Leuenberger U.A. Sympathetic chemoreflex responses in obstructive sleep apnea and effects of continuous positive airway pressure therapy. Chest. 2007; 131 (5): 1406–1413. DOI: 10.1378/chest.06-2580.
  58. Spicuzza L., Bernardi L., Balsamo R., Ciancio N., Polosa R, Di Maria G. Effect of treatment with nasal continuous positive airway pressure on ventilatory response to hypoxia and hypercapnia in patients with sleep apnea syndrome. Chest. 2006; 130: 774–779. DOI: 10.1378/chest.130.3.774
  59. Fontana M., Emdin M., Giannoni A., Iudice G., Baruah R., Passino C. Effect of acetazolamide on chemosensitivity, Cheyne-Stokes respiration, and response to effort in patients with heart failure. Am. J. Cardiol. 2011; 107 (11): 1675–1680. DOI: 10.1016/j.amjcard.2011.01.060
  60. Lorenzi-Filho G., Rankin F., Bies I., Douglas Bradley T. Effects of inhaled carbon dioxide and oxygen on cheyne-stokes respiration in patients with heart failure. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1999; 159 (5 Pt 1): 1490–1498. DOI: 10.1164/ajrccm.159.5.9810040.
  61. Giannoni A., Baruah R., Willson K., Mebrate Y., Mayet J., Emdin M. et al. Real-time dynamic carbon dioxide administration: a novel treatment strategy for stabilization of periodic breathing with potential application to central sleep apnea. J. Am. Coll. Cardiol. 2010; 56 (22): 1832–1837. DOI: 10.1016/j.jacc.2010.05.053
  62. Del Rio R., Marcus N.J., Schultz H.D. Carotid chemoreceptor ablation improves survival in heart failure: rescuing autonomic control of cardiorespiratory function. J. Am. Coll. Cardiol. 2013; 62 (25): 2422–2430. DOI: 10.1016/j.jacc.2013.07.079
  63. Tubek S., Niewinski P., Reczuch K., Janczak D., Rucinski A., Paleczny B. et al. Effects of selective carotid body stimulation with adenosine in conscious humans. J. Physiol. 2016; 594 (21): 6225–6240. DOI: 10.1113/JP272109
  64. Javaheri S., Parker T.J., Wexler L., Liming J.D., Lindower P., Roselle G.A. Effect of Theophylline on sleep-disordered breathing in heart failure. N. Engl. J. Med. 1996; 335 (8): 562–567. DOI: 10.1056/NEJM 199608223350805
  65. Javaheri S., Guerra L. Lung function, hypoxic and hypercapnic ventilatory responses, and respiratory muscle strength in normal subjects taking oral theophylline. Thorax. 1990; 45 (10): 743–747.
  66. Yamauchi M., Dostal J., Kimura H., Strohl K.P. Effects of buspirone on posthypoxic ventilatory behavior in the C57BL/6J and A/J mouse strains. J. Appl. Physiol. 2008; 105 (2): 518–526. DOI: 10.1152/japplphysiol.00069.2008.
  67. Taylor N.C., Li A., Nattie E.E. Medullary serotonergic neurones modulate the ventilatory response to hypercapnia, but not hypoxia in conscious rats. J. Physiol. 2005; 566 (Pt 2): 543–557. DOI: 10.1113/jphysiol.2005.083873
  68. Zeitler E.P., Abraham W.T. Novel devices in heart failure: BAT, atrial shunts, and phrenic nerve stimulation. JACC Heart Fail. 2020; 8 (4): 251–264. DOI: 10.1016/j.jchf.2019.11.006
  69. Heusser K., Thöne A., Lipp A., Menne J., Beige J., Reuter H. et al. Efficacy of electrical baroreflex activation is independent of peripheral chemoreceptor modulation. Hypertension. 2020; 75 (1): 257–264. DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.119.13925
  70. Victor R.G. Carotid baroreflex activation therapy for resistant hypertension. Nat. Rev. Cardiol. 2015; 12 (8): 451–463. DOI: 10.1038/nrcardio.2015.96
  71. Zile M.R., Lindenfeld J., Weaver F.A., Zannad F., Galle E., Rogers T., Abraham W.T. Baroreflex activation therapy in patients with heart failure with reduced ejection fraction. J. Am. Coll. Cardiol. 2020; 76. DOI: 10.1016/j.jacc.2020.05.015
  72. Dell’Oro R., Gronda E., Seravalle G., Costantino G., Alberti L., Baronio B. et al. Restoration of normal sympathetic neural function in heart failure following baroreflex activation therapy: final 43-month study report. J. Hypertens. 2017; 35: 2532–2536. DOI: 10.1097/HJH.0000000000001498
  73. Трембач Н.В. Влияние чувствительности периферического хеморефлекса на частоту критических инцидентов в течение сочетанной анестезии. Кубанский научный медицинский вестник. 2018; 25 (3): 113–118. DOI: 10.25207/1608-6228-2018-25-3-113-118
  74. Trembach N.V. The influence of peripheral chemoreflex sensitivity on the critical incidents rate during combined anesthesia. Kuban Scientific Medical Bulletin. 2018; 25 (3): 113–118 (in Russ.). DOI: 10.25207/1608-6228-2018-25-3-113-118
  75. Числова А.П., Юрлов И.А. Влияние хронической гипоксемии и высокой концентрации гемоглобина на развитие осложнений в раннем послеоперационном периоде у больных с врожденными пороками сердца цианотического типа после операций с искусственным кровообращением. Клиническая физиология кровообращения. 2017; 14 (4): 220–225. DOI: 10.24022/1814-6910-2017-14-4-220-225
****
  1. Ortega-Sáenz P., Lopez-Barneo J. Physiology of the carotid body: from molecules to disease. Annu. Rev. Physiol. 2020; 82: 127–149. DOI: 10.1146/annurev-physiol-020518-114427
  2. Fitzgerald R.S. The carotid body: terrestrial mammals’ most important peripheral neuroreceptor? J. Neurol. Neurophysiol. 2016; 7: 1000407. DOI: 10.4172/2155-9562.1000407
  3. Prabhakar N.R., Peng Y.J., Nanduri J. Recent advances in understanding the physiology of hypoxic sensing by the carotid body. F1000Res. 2018; 7: F1000 Faculty Rev-1900. DOI: 10.12688/f1000research.16247
  4. Del Rio R. The carotid body and its relevance in pathophysiology. Exp Physiol. 2015; 100 (2): 121–123. DOI: 10.1113/expphysiol.2014.079350
  5. Narkiewicz K., Ratcliffe L.E.K., Hart E.C., Briant L.J.B., Chrostowska M., Wolf J. et al. Unilateral carotid body resection in resistant hypertension: a safety and feasibility trial. JACC Basic Transl. Sci. 2016; 1 (5): 313–324. DOI: 10.1016/j.jacbts.2016.06.004
  6. Marcus N.J., Del Rio R., Schultz E.P., Xia X.-H., Schultz H.D. Carotid body denervation improves autonomic and cardiac function and attenuates disordered breathing in congestive heart failure. J. Physiol. 2014; 592 (2): 391–408. DOI: 10.1113/jphysiol.2013.266221
  7. Schultz H.D., Marcus N.J., Del Rio R. Mechanisms of carotid body chemoreflex dysfunction during heart failure. Exp. Physiol. 2015; 100 (2): 124–129. DOI: 10.1113/expphysiol.2014.079517
  8. Toledo C., Andrade D.C., Lucero C., Schultz H.D., Marcus N., Retamal M. et al. Contribution of peripheral and central chemoreceptors to sympatho-excitation in heart failure. J. Physiol. 2017; 595 (1): 43–51. DOI: 10.1113/JP272075
  9. Trembach N., Zabolotskikh I. Evaluation of breath-holding test in assessment of peripheral chemoreflex sensitivity in patients with chronic heart failure. Open Respir. Med. J. 2017; 11: 67–74. DOI: 10.2174/1874306401711010067
  10. Giannoni A., Mirizzi G., Aimo A., Emdin M., Passino C. Peripheral reflex feedbacks in chronic heart failure: is it time for a direct treatment? World J. Cardiol. 2015; 7 (12): 824–828. DOI: 10.4330/wjc.v7.i12.824
  11. Keir D.A., Duffin J., Floras, J.S. Measuring peripheral chemoreflex hypersensitivity in heart failure. Front. Physiol. 2020; 11: 595486. DOI: 10.3389/fphys.2020.595486
  12. Kataoka Y., Sales A.R.K., Rodrigues A.G., Goes-Santos B.R., Azevedo L.F., Groehs R.V. et al. Abnormal neurovascular control during central and peripheral chemoreceptors stimulation in heart failure patients with preserved ejection fraction. Clin. Auton. Res. 2024; 34 (3): 363–374. DOI: 10.1007/s10286-024-01041-4
  13. Tubek S., Niewinski P., Paleczny B., Langner-Hetmanczuk A., Banasiak W., Ponikowski P. Acute hyperoxia reveals tonic influence of peripheral chemoreceptors on systemic vascular resistance in heart failure patients. Sci. Rep. 2021; 11 (1): 20823. DOI: 10.1038/s41598-021-99159-2
  14. Collins S.É., Phillips D.B., McMurtry M.S., Bryan T.L., Paterson D.I., Wong E. et al. The effect of carotid chemoreceptor inhibition on exercise tolerance in chronic heart failure. Front. Physiol. 2020; 11: 195. DOI: 10.3389/fphys.2020.00195
  15. Kulej-Lyko K., Niewinski P., Tubek S., Krawczyk M., Kosmala W., Ponikowski P. Inhibition of peripheral chemoreceptors improves ventilatory efficiency during exercise in heart failure with preserved ejection fraction – a role of tonic activity and acute reflex response. Front. Physiol. 2022; 13: 911636. DOI: 10.3389/fphys.2022.911636
  16. Giannoni A., Gentile F., Buoncristiani F., Borrelli C., Sciarrone P., Spiesshoefer J. et al. Chemoreflex and baroreflex sensitivity hold a strong prognostic value in chronic heart failure. JACC Heart Fail. 2022; 10 (9): 662–676. DOI: 10.1016/j.jchf.2022.02.006
  17. Giannoni A., Emdin M., Poletti R., Bramanti F., Prontera C., Piepoli M., Passino C. Clinical significance of chemosensitivity in chronic heart failure: influence on neurohormonal derangement, Cheyne-Stokes respiration and arrhythmias. Clin. Sci. (Lond). 2008; 114 (7): 489–497. DOI: 10.1042/CS20070292
  18. Chua T.P., Clark A.L., Amadi A.A., Coats A.J. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 1996; 27 (3): 650–657. DOI: 10.1016/0735-1097(95)00523-4
  19. Di Vanna A., Braga A.M., Laterza M.C., Ueno L.M., Rondon M.U., Barretto A.C. et al. Blunted muscle vasodilatation during chemoreceptor stimulation in patients with heart failure. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007; 293 (1): H846–52. DOI: 10.1152/ajpheart.00156.2007
  20. Niewinski P. Pathophysiology and potential clinical applications for testing of peripheral chemosensitivity in heart failure. Curr. Heart Fail. Rep. 2014; 11 (2): 126–133. DOI: 10.1007/s11897-014-0188-6
  21. Callegaro C.C., Martinez D., Ribeiro P.A., Brod M., Ribeiro J.P. Augmented peripheral chemoreflex in patients with heart failure and inspiratory muscle weakness. Respir. Physiol. Neurobiol. 2010; 171 (1): 31–35. DOI: 10.1016/j.resp.2010.01.009
  22. Despas F., Detis N., Dumonteil N., Labrunee M., Bellon B., Franchitto N. et al. Excessive sympathetic activation in heart failure with chronic renal failure: role of chemoreflex activation. J. Hypertens. 2009; 27 (9): 1849–1854. DOI: 10.1097/HJH.0b013e32832e8d0f
  23. Ponikowski P., Chua T.P., Piepoli M., Ondusova D., Webb-Peploe K., Harrington D. et al. Augmented peripheral chemosensitivity as a potential input to baroreflex impairment and autonomic imbalance in chronic heart failure. Circulation. 1997; 96 (8): 2586–2594. DOI: 10.1161/01.cir.96.8.2586
  24. Ponikowski P., Chua T.P., Anker S.D., Francis D.P., Doehner W., Banasiak W. et al. Peripheral chemorecep-tor hypersensitivity: an ominous sign in patients with chronic heart failure. Circulation. 2001; 104 (5): 544–549. DOI: 10.1161/hc3101.093699
  25. Chua T.P., Ponikowski P., Webb-Peploe K., Harrington D., Anker S.D., Piepoli M., Coats A.J. Clinical characteristics of chronic heart failure patients with an augmented peripheral chemoreflex. Eur. Heart J. 1997; 18 (3): 480–486. DOI: 10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a015269
  26. Hennersdorf M.G., Hillebrand S., Perings C., Strauer B.E. Chemoreflexsensitivity in chronic heart failure patients. Eur. J. Heart Fail. 2001; 3 (6): 679–684. DOI: 10.1016/s1388-9842(01)00189-1
  27. Edgell H., McMurtry M.S., Haykowsky M.J., Paterson I., Ezekowitz J.A., Dyck J.R., Stickland M.K. Peripheral chemoreceptor control of cardiovascular function at rest and during exercise in heart failure patients. J. Appl. Physiol. (1985). 2015; 118 (7): 839–848. DOI: 10.1152/japplphysiol.00898.2014
  28. Chua T.P., Coats A.J. The reproducibility and comparability of tests of the peripheral chemoreflex: comparing the transient hypoxic ventilatory drive test and the single-breath carbon dioxide response test in healthy subjects. Eur. J. Clin. Invest. 1995; 25 (12): 887–892. DOI: 10.1111/j.1365-2362.1995.tb01962.x
  29. Ponikowski P., Chua T.P., Piepoli M., Amadi A.A., Harrington D., Webb-Peploe K. et al. Chemoreceptor dependence of very low frequency rhythms in advanced chronic heart failure. Am. J. Physiol. 1997; 272 (1 Pt 2): H438–47. DOI: 10.1152/ajpheart.1997.272.1.H438
  30. McСlean P., Phillipson E., Martinez D., Zamel N. Single breath of CO2 as a clinical test of the peripheral chemoreflex. J. Appl. Physiol. 1988; 64 (1): 84–89. DOI: 10.1152/JAPPL.1988.64.1.84
  31. Mirizzi G., Giannoni A., Ripoli A., Iudice G., Bramanti F., Emdin M., Passino C. Prediction of the chemoreflex gain by common clinical variables in heart failure. PloS One. 2016; 11 (4): e0153510. DOI: 10.1371/journal.pone.0153510
  32. Duffin J. Measuring the respiratory chemoreflexes in humans. Respir. Physiol. Neurobiol. 2011; 177: 71–79. DOI: 10.1016/j.resp.2011.04.009
  33. Boulet L., Jamieson A., Day T.A. The effects of prior hyperventilation duration on central chemoreflex responses using the “Duffin” hyperoxic rebreathing test (1092.16). The FASEB Journal. 2014; 28. DOI: 10.1096/FASEBJ.28.1_SUPPLEMENT.1092.16
  34. Dahan A., Nieuwenhuijs D., Teppema L. Plasticity of central chemoreceptors: effect of bilateral carotid body resection on central CO2 sensitivity. PLoS Med. 2007; 4 (7): e239. DOI: 10.1371/journal.pmed.0040239
  35. Narkiewicz K., Pesek C.A., van de Borne P.J., Kato M., Somers V.K. Enhanced sympathetic and ventilatory responses to central chemoreflex activation in heart failure. Circulation. 1999; 100 (3): 262–267. DOI: 10.1161/01.cir.100.3.262
  36. Sun S.Y., Wang W., Zucker I.H., Schultz H.D. Enhanced peripheral chemoreflex function in conscious rabbits with pacing-induced heart failure. J. Appl. Physiol. (1985). 1999; 86 (4): 1264–1272. DOI: 10.1152/jappl.1999.86.4.1264
  37. Ciarka A., Cuylits N., Vachiery J.L., Lamotte M., Degaute J.P., Naeije R., van de Borne P. Increased peripheral chemoreceptors sensitivity and exercise ventilation in heart transplant recipients. Circulation. 2006; 113 (2): 252–257. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.560649
  38. Parkes M.J. Breath-holding and its breakpoint. Exp. Physiol. 2006; 91 (1): 1–15. DOI: 10.1113/expphysiol.2005.031625
  39. Zabolotskikh I.B., Bautin A.E., Grigoryev E.V., Gritsan A.I., Lebedinskii K.M., Potievskaya V.I. et al. Perioperative management of patients with hypertension. Guidelines of the All-Russian Public Organization Federation of Anesthesiologists and Reanimatologists. Annals of Critical Care. 2024; 3: 7–26 (in Russ.). DOI: 10.21320/1818-474X-2024-3-7-26
  40. Daly W.J., Bondurant S. Effects of oxygen breathing on the heart rate, blood pressure, and cardiac index of normal men – resting, with reactive hyperemia, and after atropine. J. Clin. Invest. 1962; 41 (1): 126–132. DOI: 10.1172/JCI104454
  41. Ponikowski P., Francis D.P., Piepoli M.F., Davies L.C., Chua T.P., Davos C.H. et al. Enhanced ventilatory response to exercise in patients with chronic heart failure and preserved exercise tolerance: marker of abnormal cardiorespiratory reflex control and predictor of poor prognosis. Circulation. 2001; 103 (7): 967–972. DOI: 10.1161/01.cir.103.7.967
  42. Haque W.A., Boehmer J., Clemson B.S., Leuenberger U.A., Silber D.H., Sinoway L.I. Hemodynamic effects of supplemental oxygen administration in congestive heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 1996; 27 (2): 353–357. DOI: 10.1016/0735-1097(95)00474-2
  43. Bascom D.A., Clement I.D., Dorrington K.L., Robbins P.A. Effects of dopamine and domperidone on ventilation during isocapnic hypoxia in humans. Respir. Physiol. 1991; 85 (3): 319–328. DOI: 10.1016/0034-5687(91)90071-p
  44. van de Borne P., Oren R., Somers V.K. Dopamine depresses minute ventilation in patients with heart failure. Circulation. 1998; 98 (2): 12 6–131. DOI: 10.1161/01.cir.98.2.126
  45. Giannoni A., Emdin M., Bramanti F., Iudice G., Francis D.P., Barsotti A. et al. Combined increased chemosensitivity to hypoxia and hypercapnia as a prognosticator in heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 2009; 53 (21): 1975–1980. DOI: 10.1016/j.jacc.2009.02.030
  46. Niewinski P. Carotid body modulation in systolic heart failure from the clinical perspective. J. Physiol. 2017; 595 (1): 53–61. DOI: 10.1113/JP271692
  47. Basting T.M., Burke P.G., Kanbar R., Viar K.E., Stornetta D.S., Stornetta R.L., Guyenet P.G. Hypoxia silences retrotrapezoid nucleus respiratory chemoreceptors via alkalosis. J. Neurosci. 2015; 35 (2): 527–543. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2923-14.2015
  48. Floras J.S., Ponikowski P. The sympathetic/parasympathetic imbalance in heart failure with reduced ejection fraction. Eur. Heart J. 2015; 36 (30): 1974–1982. DOI: 10.1093/eurheartj/ehv087
  49. Kious K.W., Philipose A., Smith L.J., Kemble J.P., Twohey S.C.E., Savage K. et al. Peripheral chemoreflex modulation of renal hemodynamics and renal tissue PO2 in chronic heart failure with reduced ejection fraction. Front. Physiol. 2022; 13: 955538. DOI: 10.3389/fphys.2022.955538
  50. Marcus N.J., Pugge C., Mediratta J., Schiller A.M., Del Rio R., Zucker I.H., Schultz H.D. Exercise training attenuates chemoreflex-mediated reductions of renal blood flow in heart failure. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2015; 309: H259–H266. DOI: 10.1152/ajpheart.00268.2015
  51. Zannad F., Rossignol P. Cardiorenal syndrome revisited. Circulation. 2018; 138 (9): 929–944. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.028814
  52. Costanzo M.R. The cardiorenal syndrome in heart failure. Cardiol. Clin. 2022; 40 (2): 219–235. DOI: 10.1016/j.ccl.2021.12.010
  53. Li Y.-L., Xia X.-H., Zheng H., Gao L., Li Y.-F., Liu D. et al. Angiotensin II enhances carotid body chemoreflex control of sympathetic outflow in chronic heart failure rabbits. Cardiovasc. Res. 2006; 71 (1): 129–138. DOI: 10.1016/j.cardiores.2006.03.017
  54. Cundrle I. Jr, Johnson B.D., Rea R.F., Scott C.G., Somers V.K., Olson L.J. Modulation of ventilatory reflex control by cardiac resynchronization therapy. J. Card. Fail. 2015; 21 (5): 367–373. DOI: 10.1016/j.cardfail.2014.12.013
  55. Mezzani A., Pistono M., Agostoni P., Giordano A., Gnemmi M., Imparato A. et al. Exercise gas exchange in continuous-flow left ventricular assist device recipients. PLoS One. 2018; 13 (6): e0187112. DOI: 10.1371/journal.pone.0187112
  56. Apostolo A., Paolillo S., Contini M., Vignati C., Tarzia V., Campodonico J. et al. Comprehensive effects of left ventricular assist device speed changes on alveolar gas exchange, sleep ventilatory pattern, and exercise performance. J. Heart Lung. Transplant. 2018; 37 (11): 1361–1371. DOI: 10.1016/j.healun.2018.07.005
  57. Imadojemu V.A., Mawji Z., Kunselman A., Gray K.S., Hogeman C.S., Leuenberger U.A. Sympathetic chemoreflex responses in obstructive sleep apnea and effects of continuous positive airway pressure therapy. Chest. 2007; 131 (5): 1406–1413. DOI: 10.1378/chest.06-2580.
  58. Spicuzza L., Bernardi L., Balsamo R., Ciancio N., Polosa R, Di Maria G. Effect of treatment with nasal continuous positive airway pressure on ventilatory response to hypoxia and hypercapnia in patients with sleep apnea syndrome. Chest. 2006; 130: 774–779. DOI: 10.1378/chest.130.3.774
  59. Fontana M., Emdin M., Giannoni A., Iudice G., Baruah R., Passino C. Effect of acetazolamide on chemosensitivity, Cheyne-Stokes respiration, and response to effort in patients with heart failure. Am. J. Cardiol. 2011; 107 (11): 1675–1680. DOI: 10.1016/j.amjcard.2011.01.060
  60. Lorenzi-Filho G., Rankin F., Bies I., Douglas Bradley T. Effects of inhaled carbon dioxide and oxygen on cheyne-stokes respiration in patients with heart failure. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1999; 159 (5 Pt 1): 1490–1498. DOI: 10.1164/ajrccm.159.5.9810040.
  61. Giannoni A., Baruah R., Willson K., Mebrate Y., Mayet J., Emdin M. et al. Real-time dynamic carbon dioxide administration: a novel treatment strategy for stabilization of periodic breathing with potential application to central sleep apnea. J. Am. Coll. Cardiol. 2010; 56 (22): 1832–1837. DOI: 10.1016/j.jacc.2010.05.053
  62. Del Rio R., Marcus N.J., Schultz H.D. Carotid chemoreceptor ablation improves survival in heart failure: rescuing autonomic control of cardiorespiratory function. J. Am. Coll. Cardiol. 2013; 62 (25): 2422–2430. DOI: 10.1016/j.jacc.2013.07.079
  63. Tubek S., Niewinski P., Reczuch K., Janczak D., Rucinski A., Paleczny B. et al. Effects of selective carotid body stimulation with adenosine in conscious humans. J. Physiol. 2016; 594 (21): 6225–6240. DOI: 10.1113/JP272109
  64. Javaheri S., Parker T.J., Wexler L., Liming J.D., Lindower P., Roselle G.A. Effect of Theophylline on sleep-disordered breathing in heart failure. N. Engl. J. Med. 1996; 335 (8): 562–567. DOI: 10.1056/NEJM 199608223350805
  65. Javaheri S., Guerra L. Lung function, hypoxic and hypercapnic ventilatory responses, and respiratory muscle strength in normal subjects taking oral theophylline. Thorax. 1990; 45 (10): 743–747.
  66. Yamauchi M., Dostal J., Kimura H., Strohl K.P. Effects of buspirone on posthypoxic ventilatory behavior in the C57BL/6J and A/J mouse strains. J. Appl. Physiol. 2008; 105 (2): 518–526. DOI: 10.1152/japplphysiol.00069.2008.
  67. Taylor N.C., Li A., Nattie E.E. Medullary serotonergic neurones modulate the ventilatory response to hypercapnia, but not hypoxia in conscious rats. J. Physiol. 2005; 566 (Pt 2): 543–557. DOI: 10.1113/jphysiol.2005.083873
  68. Zeitler E.P., Abraham W.T. Novel devices in heart failure: BAT, atrial shunts, and phrenic nerve stimulation. JACC Heart Fail. 2020; 8 (4): 251–264. DOI: 10.1016/j.jchf.2019.11.006
  69. Heusser K., Thöne A., Lipp A., Menne J., Beige J., Reuter H. et al. Efficacy of electrical baroreflex activation is independent of peripheral chemoreceptor modulation. Hypertension. 2020; 75 (1): 257–264. DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.119.13925
  70. Victor R.G. Carotid baroreflex activation therapy for resistant hypertension. Nat. Rev. Cardiol. 2015; 12 (8): 451–463. DOI: 10.1038/nrcardio.2015.96
  71. Zile M.R., Lindenfeld J., Weaver F.A., Zannad F., Galle E., Rogers T., Abraham W.T. Baroreflex activation therapy in patients with heart failure with reduced ejection fraction. J. Am. Coll. Cardiol. 2020; 76. DOI: 10.1016/j.jacc.2020.05.015
  72. Dell’Oro R., Gronda E., Seravalle G., Costantino G., Alberti L., Baronio B. et al. Restoration of normal sympathetic neural function in heart failure following baroreflex activation therapy: final 43-month study report. J. Hypertens. 2017; 35: 2532–2536. DOI: 10.1097/HJH.0000000000001498
  73. Трембач Н.В. Влияние чувствительности периферического хеморефлекса на частоту критических инцидентов в течение сочетанной анестезии. Кубанский научный медицинский вестник. 2018; 25 (3): 113–118. DOI: 10.25207/1608-6228-2018-25-3-113-118
  74. Trembach N.V. The influence of peripheral chemoreflex sensitivity on the critical incidents rate during combined anesthesia. Kuban Scientific Medical Bulletin. 2018; 25 (3): 113–118 (in Russ.). DOI: 10.25207/1608-6228-2018-25-3-113-118
  75. Chislova A.P., Yurlov I.A. Influence of chronic hypoxemia and high concentration of hemoglobin on the development of complications in the early postoperative period in patients with cyanotic congenital heart diseases operated with cardiopulmonary bypass. Clinical Physiology of Circulation. 2017; 14 (4): 220–225 (in Russ.). DOI: 10.24022/1814-6910-2017-14-4-220-225

About Authors

  • Nikita V. Trembach, Dr. Med. Sci., Associate Professor of the Department of Anesthesiology, Intensive Care and Transfusiology; ORCID
  • Ilya A. Trembach, Assistant of the Department of Anesthesiology, Intensive Care and Transfusiology; ORCID
  • Igor B. Zabolotskikh, Dr. Med. Sci., Professor, Head of the Department of Anesthesiology, Intensive Care and Transfusiology; ORCID

 If you found mistakes, select text and press Alt+A