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Erschienen in: Hormones 3/2022

01.09.2022 | Original Article

Photoplethysmography (PPG)-determined heart rate variability (HRV) and extracellular water (ECW) in the evaluation of chronic stress and inflammation

verfasst von: George P. Chrousos, Nektaria Papadopoulou-Marketou, Flora Bacopoulou, Mariantonietta Lucafò, Andrea Gallotta, Dario Boschiero

Erschienen in: Hormones | Ausgabe 3/2022

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Abstract

Background

Heart rate variability (HRV) is the physiological variation in the time interval between consecutive heartbeats. Extracellular water (ECW) is the aqueous compartment surrounding cells and has been used as an inflammation index. Medically unexplained symptoms (MUS) refer to persistent psychosomatic bodily complaints, and their presence may be employed as a clinical index of chronic stress and inflammation, useful in distinguishing suffering patients from healthy subjects.

Aim

To evaluate the clinical performance of SDNN (standard deviation of intracardiac beat time interval of normal sinus beats) and RMSSD (square root of the mean squared differences of successive NN intervals) as indices of HRV, and their correlation with ECW and MUS.

Patients and methods

A large multicenter retrospective study was conducted in 37 Italian medical practices in Caucasian men and women aged 20 to 70 years. SDNN and RMSSD were measured with the PPG Stress Flow® device (BioTekna, Italy), while ECW was determined with the BIA-ACC® device (BioTekna, Italy). All subjects filled in a MUS® questionnaire with 19 “nonspecific” symptom questions. The study sample was stratified by decade of age into five groups.

Results

Data from 9246 subjects comprising 3127 males and 6119 females, with a median age of 47 years, were analyzed. HRV index SDNN and RMSSD distributions in the entire sample and in each of the five age groups were significantly greater in subjects with a limited number of MUS (0–5) than in subjects with six or more symptoms, while both distributions correlated negatively with ECW.

Conclusion

SDNN and RMSSD and ECW were predictors of MUS and were successfully used to objectively evaluate chronic stress and inflammation.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Acharya UR, Joseph KP, Kannathal N, Lim CM, Suri JS (2006) Heart rate variability: a review. Med Biol Eng Comput 44:1031–1051CrossRef Acharya UR, Joseph KP, Kannathal N, Lim CM, Suri JS (2006) Heart rate variability: a review. Med Biol Eng Comput 44:1031–1051CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Saul JP, Albrecht P, Berger RD, Cohen RJ (1987) Analysis of long term heart rate variability: methods, 1/f scaling and implication. In: Computers in Cardiology. Publ by IEEE, pp 419–422 Saul JP, Albrecht P, Berger RD, Cohen RJ (1987) Analysis of long term heart rate variability: methods, 1/f scaling and implication. In: Computers in Cardiology. Publ by IEEE, pp 419–422
3.
Zurück zum Zitat Malik M, John Camm A, Thomas Bigger J, Breithardt G, Cerutti S, Cohen RJ, Coumel P, Fallen EL, Kennedy HL, Kleiger RE, Lombardi F, Malliani A, Moss AJ, Rottman JN, Schmidt G, Schwartz PJ, Singer DH (1996) Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Circulation 93:1043–1065. https://doi.org/10.1161/01.cir.93.5.1043CrossRef Malik M, John Camm A, Thomas Bigger J, Breithardt G, Cerutti S, Cohen RJ, Coumel P, Fallen EL, Kennedy HL, Kleiger RE, Lombardi F, Malliani A, Moss AJ, Rottman JN, Schmidt G, Schwartz PJ, Singer DH (1996) Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Circulation 93:1043–1065. https://​doi.​org/​10.​1161/​01.​cir.​93.​5.​1043CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Henningsen P, Zipfel S, Herzog W (2007) Management of functional somatic syndromes. Lancet 369:946–955CrossRef Henningsen P, Zipfel S, Herzog W (2007) Management of functional somatic syndromes. Lancet 369:946–955CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Isaac ML, Paauw DS (2014) Medically unexplained symptoms. Med Clin North Am 98:663–672CrossRef Isaac ML, Paauw DS (2014) Medically unexplained symptoms. Med Clin North Am 98:663–672CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Stefanaki C, Pervanidou P, Boschiero D, Chrousos GP (2018) Chronic stress and body composition disorders: implications for health and disease. Hormones 17:33–43CrossRef Stefanaki C, Pervanidou P, Boschiero D, Chrousos GP (2018) Chronic stress and body composition disorders: implications for health and disease. Hormones 17:33–43CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Straub RH, Ehrenstein B, Günther F, Rauch L, Trendafilova N, Boschiero D, Grifka J, Fleck M (2017) Increased extracellular water measured by bioimpedance and by increased serum levels of atrial natriuretic peptide in RA patients—signs of volume overload. Clin Rheumatol 36:1041–1051. https://doi.org/10.1007/s10067-016-3286-xCrossRefPubMed Straub RH, Ehrenstein B, Günther F, Rauch L, Trendafilova N, Boschiero D, Grifka J, Fleck M (2017) Increased extracellular water measured by bioimpedance and by increased serum levels of atrial natriuretic peptide in RA patients—signs of volume overload. Clin Rheumatol 36:1041–1051. https://​doi.​org/​10.​1007/​s10067-016-3286-xCrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat Laborde S, Mosley E, Thayer JF (2017) Heart rate variability and cardiac vagal tone in psychophysiological research - recommendations for experiment planning, data analysis, and data reporting. Front Psychol 8 Laborde S, Mosley E, Thayer JF (2017) Heart rate variability and cardiac vagal tone in psychophysiological research - recommendations for experiment planning, data analysis, and data reporting. Front Psychol 8
19.
Zurück zum Zitat Castaldo R, Melillo P, Bracale U, Caserta M, Triassi M, Pecchia L (2015) Acute mental stress assessment via short term HRV analysis in healthy adults: a systematic review with meta-analysis. Biomed Signal Process Control 18:370–377CrossRef Castaldo R, Melillo P, Bracale U, Caserta M, Triassi M, Pecchia L (2015) Acute mental stress assessment via short term HRV analysis in healthy adults: a systematic review with meta-analysis. Biomed Signal Process Control 18:370–377CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Chambers MJ, Cleveland SW, Kleiner B, Tukey AP (2018) Comparing data distributions. In: Graphical methods for data analysis. Chapman and Hall/CRC, In, pp 47–74CrossRef Chambers MJ, Cleveland SW, Kleiner B, Tukey AP (2018) Comparing data distributions. In: Graphical methods for data analysis. Chapman and Hall/CRC, In, pp 47–74CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Jéquier E, Constant F (2010) Water as an essential nutrient: the physiological basis of hydration. Eur J Clin Nutr 64:115–123CrossRef Jéquier E, Constant F (2010) Water as an essential nutrient: the physiological basis of hydration. Eur J Clin Nutr 64:115–123CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Popkin BM, D’Anci KE, Rosenberg IH (2010) Water, hydration, and health. Nutr Rev 68:439–458CrossRef Popkin BM, D’Anci KE, Rosenberg IH (2010) Water, hydration, and health. Nutr Rev 68:439–458CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Wong LL, Verbalis JG (2002) Systemic diseases associated with disorders of water homeostasis. Endocrinol Metab Clin N Am 31:121–140CrossRef Wong LL, Verbalis JG (2002) Systemic diseases associated with disorders of water homeostasis. Endocrinol Metab Clin N Am 31:121–140CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Adler SM, Verbalis JG (2006) Disorders of body water homeostasis in critical illness. Endocrinol Metab Clin N Am 35:873–894CrossRef Adler SM, Verbalis JG (2006) Disorders of body water homeostasis in critical illness. Endocrinol Metab Clin N Am 35:873–894CrossRef
Metadaten
Titel
Photoplethysmography (PPG)-determined heart rate variability (HRV) and extracellular water (ECW) in the evaluation of chronic stress and inflammation
verfasst von
George P. Chrousos
Nektaria Papadopoulou-Marketou
Flora Bacopoulou
Mariantonietta Lucafò
Andrea Gallotta
Dario Boschiero
Publikationsdatum
01.09.2022
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Hormones / Ausgabe 3/2022
Print ISSN: 1109-3099
Elektronische ISSN: 2520-8721
DOI
https://doi.org/10.1007/s42000-021-00341-y

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