HRV E SALUTE: I RIMEDI SECONDO LA SCIENZA.

A cura di: Fabio Migliorini Osteopata D.O.m.R.O.I. Docente e Tutor presso Scuola di Osteopatia OSCE di Bologna.

A cura di: Fabio Migliorini Osteopata D.O.m.R.O.I. Docente e Tutor presso Scuola di Osteopatia OSCE di Bologna. Un tema di cui si parla molto ultimamente è certamente la salute, ma si parla meno di prevenzione, e ancora meno di criteri e relativi metodi che ne permettano una oggettiva valutazione. Uno di questi potrebbe essere la variabilità della frequenza cardiaca (Heart Rate Variability - HRV), un parametro che la scienza ha iniziato a prendere in considerazione negli anni ’70 (Sayers1973) e che ha acquisito sempre più valore come indicatore del livello di salute. In realtà l’osservazione di questo importante parametro ha origini molto più antiche, infatti in un trattato di Medicina Tradizionale Cinese, risalente a circa il 200 d.C., il medico Wang Shuhe (medico cinese che ha scritto il Maijing “The Classics Pulse”, un'opera influente che descrive il polso e la sua importanza nella diagnosi della malattia)citava: “Se il battito cardiaco diventa regolare come il ticchettio del picchio o il gocciolio della pioggia sul tetto, il paziente morirà entro quattro giorni.” Questo perché il cuore non deve essere regolare come un metronomo, anzi, deve funzionare proprio al contrario: ovvero in modo “disordinato”, manifestazione indiretta del buon grado di adattamento agli stimoli interni ed esterni.

La moderna tecnologia permette elaborare i dati del tracciato elettrocardiografico in diversi modi e tecniche di analisi. In generale, l’HRV può essere misurato con diverse metriche, tra loro correlate:

Dominio Temporale

Le principali metriche di analisi basate sul calcolo temporale sono le seguenti:

• RMSSD: Valore quadratico medio delle differenze successive dei battiti cardiaci.
• ln (RMSSD): applicando il logaritmo naturale a RMSSD per distribuire i numeri in un intervallo più semplice da analizzare
• SDNN: deviazione standard degli intervalli normali NN (R-R)
• NN50: il numero di coppie di intervalli normali NN (R-R) successivi che differiscono di oltre 50 ms
• PNN50: la proporzione di NN50 divisa per il numero totale di intervalli normali NN (R-R)

 Dominio di frequenza

Per completezza della trattazione, è possibile misurare l’HRV anche attraverso l’analisi del dominio di frequenza. Essa è una complessa tecnica di analisi che mostra quanto di un segnale si trova all’interno di una o più bande di frequenza (intervalli). Per quanto riguarda la variabilità della frequenza cardiaca, la ricerca ha identificato alcune bande di frequenza che tendono a correlarsi con determinati fenomeni fisiologici, come l’attività del sistema nervoso parasimpatico. Le metriche principali saranno queste:

• High Frequency power (HF): l’attività nella frequenza 0.15 – 0.40Hz range
• Low Frequency power (LF), a frequenze più basse. Si noti che le misurazioni della bassa frequenza richiedono tempi di lettura lunghi, di almeno 2 minuti
• LF/HF Ratio: il rapporto tra le due frequenze

Tali dati rappresentano una valutazione oggettiva dell’abilità di fronteggiare i vari tipi stressor (psico-fisici, emozionali)e le variazioni dell’ambiente esterno (Dong et al. 2018).

Questa capacità di adattamento del cuore avviene grazie al Sistema nervoso Autonomo (SNA), una sorta di “direttore d’orchestra” che regola tutti i processi fisiologici, tanto in condizioni normali quanto patologiche, attraverso l’alternanza di azioni eccitatorie ed inibitorie. 

Il SNA si divide in due grandi unità (fig. 3): il Sistema Nervoso Simpatico, detto anche Ortosimpatico, che si attiva in risposta a situazioni di stress e allarme dell'organismo, provocando una serie di effetti (accelerazione del battito cardiaco, dilatazione dei bronchi, aumento della pressione arteriosa, vasocostrizione periferica, dilatazione pupillare, aumento della sudorazione) e stimolando la produzione di noradrenalina, adrenalina, corticotropina e diversi corticosteroidi. Al contrario, il Sistema Nervoso Parasimpatico  entra in funzione in situazioni di calma, riposo e tranquillità, producendo un rallentamento del ritmo cardiaco, un aumento del tono muscolare bronchiale, dilatazione dei vasi sanguigni, diminuzione della pressione, rallentamento della respirazione, aumento del rilassamento muscolare tramite la produzione di acetilcolina. 

L’HRV integra importanti funzioni dell’organismo e può essere utilizzato come indice associato a stress, capacità di adattamento e stato di salute.

In pratica l’HRV è una misura dell’influenza del sistema nervoso autonomo (SNA) sul nodo seno-atriale, vero e proprio pacemaker naturale del cuore, posizionato sul tetto dell’atrio destro. L’analisi di questo parametro può essere effettuata mediante l'utilizzo di un qualsiasi strumento o software per il biofeedback, che fornirebbe informazioni vitali sull’attività del riflesso colinergico, cioè la risposta anti-infiammatoria endogena dell’organismo: un meccanismo chiave del nostro corpo che ci protegge dall’insorgenza di patologie (Jared et al. 2011). 

Cosa provoca un peggioramento dell’HRV?

NB: l’HRV è massimo nei neonati, normalmente è alto nelle persone giovani; inizia a diminuire all’incirca dalla fine del 4° decennio di vita e normalmente è basso nelle persone anziane.

Certi fattori come: la sedentarietà ma anche l’overtraning, uno stile di vita disordinato, l’accumulo di stress, relazioni tossiche, l’abuso di alcool ed altre sostanze, impediscono il corretto funzionamento del riflesso colinergico e determinano bassi valori di HRV a cui corrispondono:

• Scarsa capacità di recupero dopo uno sforzo fisico.
• Difficoltà nelle situazioni ad elevato stress emotivo.
• Aumentata glicemia a digiuno.
• Aumento del cortisolo urinario notturno (attivazione asse ipotalamo-ipofisi-surrene).
• Aumento delle citochine pro-infiammatorie.

Le “Medicine” per migliorare l’HRV.

Vediamo ora quello che dice la ricerca a riguardo, ovvero quali metodi siano più idonei per incrementarne i valori. Metodologie che, ovviamente, vanno integrate tra loro in un’ottica di miglioramento generale dello stile di vita. 

• Meditazione: sono numerose gli studi che testimoniano i vantaggi della meditazione per la nostra salute, questo perché una miglior presa di coscienza e il controllo della respirazione diaframmatica sono in grado d’influenzare positivamente diversi parametri fisiologici (Cysarz D, Büssing A 2005) (Lee et al. 2002). 
• Riposo e Sonno notturno: è stato ampiamente dimostrato che una miglior qualità del sonno soggettiva e oggettiva è correlata ad un controllo vagale cardiaco elevato, parametro associato ad alti valori di HRV ( Werner et al. 2015). 
• Attività fisica: uno stile di vita attivo, che si basa su una routine di allenamento costante, è uno fattori fondamentali per la salute. Numerosi studi testimoniano la relazione fra attività fisica ed incremento di HRV (Routledge et al. 2010; Carter et al. 2003; Sloan et al. 2007).
• Musica classica: secondo una ricerca l’ascolto di Mozart e la sua “sonata K 448’’ hanno incrementato in modo significativo il tono parasimpatico in bambini soggetti a epilessia. Anche se abbiamo solo questa evidenza siamo certi che lo stesso risultato si otterrebbe anche con altre melodie e canti (Lung-Chang Lin et al.2013). 
• Termogenesi indotta dall’esposizione al freddo: l’esposizione graduale e controllata al freddo aumenta l’attività del sistema parasimpatico migliorando l’equilibrio del sistema del SNA (Tiina et al 2008). Quindi, in assenza di controindicazioni mediche, non facciamoci spaventare da docce e bagni freddi, se affrontati in modo graduale possono essere un alleato prezioso. Altri studi hanno dimostrato l’efficacia della crioterapia nel ridurre drasticamente e migliorare i marker di infiammazione del corpo, sia negli atleti (Lombardi et al. 2017) che in soggetti con patologie infiammatorie (Lange et al. 2008).
• Agopuntura: il trattamento del punto extra 1 mediante agopuntura riduce significativamente l’entropia spettrale della HRV in entrambi i sessi, mentre influenza il rapporto LF/HF solo nelle donne (Arai et al. 2011; Litscher et al. 2012).
• Osteopatia: i trattamenti manipolativi osteopatici (OMT) fungono da modulatori del SNA, favorendo il sistema parasimpatico, quello che prevale nei processi di guarigione e recupero, a discapito dell’ortosimpatico che, se iper attivo, sprecherebbe energie e risorse essenziali al recupero dell’omeostasi (Ruffini et al. 2015). Alcuni studi, che sarebbero da approfondire nella metodologia, comprovano l'efficacia dell'OMT come trattamento preventivo e/o complementare per l'ipertensione e sui meccanismi sottostanti al SNA (Cerritelli et al. 2011) (Curi et al. 2018). Altri studi testimoniano la potenziale utilità dell'OMT come strategia preventiva e/o complementare in contesti clinici e non clinici associati allo stress (Fornari et al. 2017) e ai disturbi d’ansia generalizzati (Dixon et al. 2020). Sappiamo inoltre l’importanza che riveste l’equilibrio tra attività simpatica e vagale in ambito sportivo professionistico, ricerche hanno dimostrato l’efficacia dell’OMT su questi parametri (Carnevali et al. 2020), dimostrandosi un potenziale aiuto per la performance (Brolinson et al. 2012) e nei casi di overtraining (Wójcik et al. 2019). 
• Biofeedback respiratorio: questa tecnica permette di migliorare l’HRV con l’esecuzione di atti respiratori ritmici con tempi precisi di inspirazione ed espirazione (es.5/2/5 ovvero 5” di inspirazione, 2” di apnea e 5” di espirazione, per 5 minuti). Vari studi (Giardino et al. 2004; Lehrer, et al. 2014) hanno dimostrato un miglioramento dell’HRV ed una diminuzione dell’ansia con questo tipo di pratiche. Interessante notare l’affinità del biofeedback respiratorio con i canti o preghiere delle varie religioni…

Fermo restando quanto sopra, precisiamo che il monitoraggio della HRV dovrebbe essere utilizzato come feedback senza perdere di vista le nostre sensazioni e i segnali che ci invia il nostro corpo. Questo semplice parametro segnala l’accumulo di stress causato da diverse fonti, che, se di breve durata come un allenamento, possono anche essere positive; inoltre aiuta a compiere delle scelte con l’obiettivo di raggiungere e mantenere uno stato di benessere globale che si basa sull’equilibrio tra lavoro, relazioni, riposo e tempo libero. 

Bibliografia

Arai YC, Ushida T, Matsubara T, Shimo K, Ito H, Sato Y, Wakao Y, Komatsu T. The Influence of Acupressure at Extra 1 Acupuncture Point on the Spectral Entropy of the EEG and the LF/HF Ratio of Heart Rate Variability.Evid Based Complement Alternat Med. 2011; 2011:503698.

Brolinson P. G., Smolka M., Rogers M., Sukpraprut S., Goforth M. W., Tilley G., et al.. Precompetition manipulative treatment and performance among Virginia Tech athletes during 2 consecutive football seasons: a preliminary, retrospective report. J. Am. Osteopath. Assoc. 2012; 112 607–615.

Carnevali L, Lombardi L, Fornari M, Sgoifo A. Exploring the Effects of Osteopathic Manipulative Treatment on Autonomic Function Through the Lens of Heart Rate Variability. Front Neurosci. 2020;14:579365.

Cerritelli F, Carinci F, Pizzolorusso G, Turi P., Renzetti C., Pizzolorusso F., et al.. Osteopathic manipulation as a complementary treatment for the prevention of cardiac complications: 12-Months follow-up of intima media and blood pressure on a cohort affected by hypertension. J. Bodyw. Mov. Ther. 2011; 15 68–74. 10.1016/j.jbmt.2010.03.005.

Curi ACC, Maior Alves AS, Silva JG. Cardiac autonomic response after cranial technique of the fourth ventricle (cv4) compression in systemic hypertensive subjects. J. Bodyw. Mov. Ther. 2018; 22 666–672. 10.1016/j.jbmt.2017.11.013.

Cysarz D, Büssing A. Cardiorespiratory synchronization during Zen meditation. Eur J Appl Physiol 2005; 95, 88-95.

Dixon L, Fotinos K, Sherifi E, Lokuge S, Fine A, Furtado M, et al. Effect of osteopathic manipulative therapy on generalized anxiety disorder. J. Am. Osteopath. Assoc. 2020; 120 133–143. 10.7556/jaoa.2020.026.

Dong SY, Lee M, Park H, Youn I. Stress Resilience Measurement With Heart-Rate Variability During Mental And Physical Stress. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2018 Jul;2018:5290-5293.

Fornari M, Carnevali L, Sgoifo A. Single osteopathic manipulative therapy session dampens acute autonomic and neuroendocrine responses to mental stress in healthy male participants. J. Am. Osteopath. Assoc. 2017; 117 559–567. 

Giardino ND, Chan L, Borson S. Combined heart rate variability and pulse oximetry biofeedback for chronic obstructive pulmonary disease: preliminary findings. Appl Psychophysiol Biofeedback. 2004 Jun;29(2):121-33. 

James B.Carter, Eric W.Banister & Andrew P.Blaber. Effect of Endurance Exercise on Autonomic Control of Heart Rate. Sports Med 2003; 33: 33–46

Jared M. Huston and Kevin J. Tracey. The Pulse of Inflammation: Heart Rate Variability, the Cholinergic Anti-Inflammatory Pathway, and Implications for Therapy. J Intern Med. 2011 Jan; 269(1): 45–53.

Lee MS, Huh HJ, Kim BG, Ryu H, Lee HS, Kim JM and Chung HT. Effects of Qi-training on heart rate variability. American Journal Chinese Medicine 2002; 30, 463-470.

Lehrer P M, Gevirtz R. Heart rate variability biofeedback: how and why does it work?. Frontiers in psychology, 2014; 5, 756.

Litscher G, Cheng G, Wang L, Cheng W, Su H, Niu Q, Zou T, Wang Y, Feng X, Gaischek I, Sheng Z, Kuang H. Biomedical Teleacupuncture between China and Austria Using Heart Rate Variability-Part 2: Patients with Depression.Evid Based Complement Alternat Med. 2012; 2012():145904.

Lombardi G, Ziemann E, Banfi G. Whole-Body Cryotherapy in Athletes: From Therapy to Stimulation. An Updated Review of the Literature. Frontiers in Physiology 2017 doi: 10.3389/fphys.2017.00258.

Lung-Chang Lin, Ching-Tai Chiang, Mei-Wen Lee et al. Parasympathetic activation is involved in reducing epileptiform discharges when listening to Mozart music. Clinical Neurophysiology, 2013 Aug;124(8):1528-35..

Małgorzata Wójcik, Inga Dziembowska, Paweł Izdebski, Ewa Żekanowska.  Pilot randomized single-blind clinical trial, craniosacral therapy vs control on physiological reaction to math task in male athletes. International Journal of Osteopathic Medicine, 2019; Vol. 32; 7-12.

Phyllis K.Steina, Yachuan Pu.  Sleep Medicine Reviews. 2011; doi.org/10.1016/j.smrv.2011.02.005

Richard P Sloan et al. Aerobic exercise attenuates inducible TNF production in humans. J Appl Physiol 2007;103(3):1007-11. 

Routledge FS, Campbell TS, McFetridge-Durdle JA, Bacon SL. Improvements in heart rate variability with exercise therapy. Can J Cardiol. 2010; 26(6): 303–312.

Ruffini N, D'Alessandro G, Mariani N, Pollastrelli A, Lucia Cardinali, Francesco Cerritelli.Variations of high frequency parameter of heart rate variability following osteopathic manipulative treatment in healthy subjects compared to control group and sham therapy: randomized controlled trial. Front Neurosci. 2015; 9: 272. 

Sayers BM. Analysis of heart rate variability. Ergonomics. 1973 Jan;16(1):17-32.

Mäkinen TM, Mäntysaari M, Pääkkönen T, Jokelainen J, Palinkas LA, Hassi J, Leppäluoto J, Tahvanainen K, Rintamäki H. Autonomic nervous function during whole-body cold exposure before and after cold acclimation. Aviat Space Environ Med. 2008 Sep;79(9):875-82. 

Lange U, Uhlemann C, Müller-Ladner U. Serial whole-body cryotherapy in the criostream for inflammatory rheumatic diseases. A pilot study. Med Klin (Munich) 2008 Jun 15;103(6):383-8. 

Wang Shuhe. https://www.britannica.com/biography/Wang-Shuhe. 

Werner GG, Ford BQ, Mauss IB, Schabus M, Blechert J, Wilhelm FH. High cardiac vagal control is related to better subjective and objective sleep quality, Biological Psychology, Volume 2005; 106, 2015 .