Reflex syncope : an integrative physiological approach

Síncope, a forma mais comum de perda temporária de consciência é responsável por até 5% das idas aos serviços de emergência e até 3% dos internamentos hospitalares. É um problema médico frequente, com múltiplos gatilhos, incapacitante, potencialmente perigoso e desafiante em termos diagnósticos e terapêuticos. Assim, é necessária uma anamnese detalhada para primeiro estabelecer a natureza da perda de consciência, mas, após o diagnóstico, as medidas terapêuticas existentes são pouco eficazes. Embora a fisiopatologia da síncope vasovagal ainda não tenha sido completamente esclarecida, alguns mecanismos subjacentes foram já desvendados. Em última análise, a síncope depende de uma falha transitória na perfusão cerebral pelo que qualquer factor que afecte a circulação sanguínea cerebral pode determinar a ocorrência de síncope. Assim, o objectivo do presente estudo é caracterizar o impacto hemodinâmico e autonómico nos mecanismos subjacentes à síncope reflexa, para melhorar o diagnóstico, o prognóstico e a qualidade de vida dos doentes e dos seus cuidadores. Para isso, desenhámos e implementámos novas ferramentas matemáticas e computacionais que permitem uma avaliação autonómica e hemodinâmica integrada, de forma a aprofundar a compreensão do seu envolvimento nos mecanismos de síncope reflexa. Além disso, refinando a precisão do diagnóstico, a sensibilidade e a especificidade do teste de mesa de inclinação (“tilt test”), estabelecemos uma ferramenta preditiva do episódio iminente de síncope. Isso permitiu-nos estabelecer alternativas de tratamento eficazes e personalizadas para os doentes refractários às opções convencionais, sob a forma de um programa de treino de ortostatismo (“tilt training”), contribuindo para o aumento da sua qualidade de vida e para a redução dos custos directos e indirectos da sua assistência médica. Assim, num estudo verdadeiramente multidisciplinar envolvendo doentes com síncope reflexa refractária à terapêutica, conseguimos demonstrar uma assincronia funcional das respostas reflexas autonómicas e hemodinâmicas, expressas por um desajuste temporal entre o débito cardíaco e as adaptações de resistência total periférica, uma resposta baroreflexa atrasada e um desequilíbrio incremental do tónus autonómico que, em conjunto, poderão resultar de uma disfunção do sistema nervoso autónomo que se traduz por uma reserva simpática diminuída. Igualmente, desenhámos, testámos e implementámos uma plataforma computacional e respectivo software associado - a plataforma FisioSinal –incluindo novas formas, mais dinâmicas, de avaliação integrada autonómica e hemodinâmica, que levaram ao desenvolvimento de algoritmos preditivos para a estratificação de doentes com síncope. Além disso, na aplicação dessas ferramentas, comprovámos a eficácia de um tratamento não invasivo, não disruptivo e integrado, focado na neuromodulação das variáveis autonómicas e cardiovasculares envolvidas nos mecanismos de síncope. Esta terapêutica complementar levou a um aumento substancial da qualidade de vida dos doentes e à abolição dos eventos sincopais na grande maioria dos doentes envolvidos. Em conclusão, o nosso trabalho contribuiu para preencher a lacuna entre a melhor informação científica disponível e sua aplicação na prática clínica, sustentando-se nos três pilares da medicina translacional: investigação básica, clínica e comunidade.Syncope, the most common form of transient loss of consciousness, accounts for up to 5% of emergency room visits and up to 3% of hospital admissions. It is a frequent medical problem with multiple triggers, potentially dangerous, incapacitating, and challenging to diagnose. Therefore, a detailed clinical history is needed first to establish the nature of the loss of consciousness. However, after diagnosis, the therapeutic measures available are still very poor. Although the exact pathophysiology of vasovagal syncope remains to be clarified, some underlying mechanisms have been unveiled, dependent not only on the cause of syncope but also on age and various other factors that affect clinical presentation. Ultimately, syncope depends on a failure of the circulation to perfuse the brain, so any factor affecting blood circulation may determine syncope occurrence. Thus, the purpose of the present study is to understand the impact of the hemodynamic and autonomic functions on reflex syncope mechanisms to improve patients diagnose, prognosis and general quality of life. Bearing that in mind, we designed and implemented new mathematical and computational tools for autonomic and hemodynamic evaluation, in order to deepen the understanding of their involvement in reflex syncope mechanisms. Furthermore, by refining the diagnostic accuracy, sensitivity and specificity of the head-up tilt-table test, we established a predictive tool for the impending syncopal episode. This allowed us to establish effective and personalised treatment alternatives to patient’s refractory to conventional options, contributing to their increase in the quality of life and a reduction of health care and associated costs. In accordance, in a truly multidisciplinary study involving reflex syncope patients, we were able to show an elemental functional asynchrony of hemodynamic and autonomic reflex responses, expressed through a temporal mismatch between cardiac output and total peripheral resistance adaptations, a deferred baroreflex response and an unbalanced, but incremental, autonomic tone, all contributing to autonomic dysfunction, translated into a decreased sympathetic reserve. Through the design, testing and implementation of a computational platform and the associated software - FisioSinal platform -, we developed novel and dynamic ways of autonomic and hemodynamic evaluation, whose data lead to the development of predictive algorithms for syncope patients’risk stratification. Furthermore, through the application of these tools, we showed the effectiveness of a non-invasive, non-disruptive and integrated treatment, focusing on neuromodulation of the autonomic and cardiovascular variables involved in the syncope mechanisms, leading to a substantial increase of quality of life and the abolishment of syncopal events in a vast majority of the enrolled patients. In conclusion, our work contributed to fill the gap between the best available scientific information and its application in the clinical practice by tackling the three pillars of translational medicine: bench-side, bedside and community