Cardiorespiratory coupling in cetaceans; a physiological strategy to improve gas exchange?

Fecha de publicación: Fecha Ahead of Print:

Autores de IIS La Fe

Participantes ajenos a IIS La Fe

  • Miedler S
  • Ferrero Fernandez D
  • Muñoz Caballero P
  • Arenarez J
  • Rocho-Levine J
  • Robeck T
  • Blawas A

Grupos

Abstract

In the current study we used transthoracic echocardiography to measure stroke volume (SV), heart rate ( f H ) and cardiac output (CO) in adult bottlenose dolphins ( Tursiops truncatus ), a male beluga whale calf [ Delphinapterus leucas , body mass ( M b ) range: 151-175 kg] and an adult female false killer whale ( Pseudorca crassidens , estimated M b : 500-550 kg) housed in managed care. We also recorded continuous electrocardiogram (ECG) in the beluga whale, bottlenose dolphin, false killer whale, killer whale ( Orcinus orca ) and pilot whale ( Globicephala macrorhynchus ) to evaluate cardiorespiratory coupling while breathing spontaneously under voluntary control. The results show that cetaceans have a strong respiratory sinus arrythmia (RSA), during which both f H and SV vary within the interbreath interval, making average values dependent on the breathing frequency ( f R ). The RSA-corrected f H was lower for all cetaceans compared with that of similarly sized terrestrial mammals breathing continuously. As compared with terrestrial mammals, the RSA-corrected SV and CO were either lower or the same for the dolphin and false killer whale, while both were elevated in the beluga whale. When plotting f R against f H for an inactive mammal, cetaceans had a greater cardiac response to changes in f R as compared with terrestrial mammals. We propose that these data indicate an important coupling between respiration and cardiac function that enhances gas exchange, and that this RSA is important to maximize gas exchange during surface intervals, similar to that reported in the elephant seal.

Datos de la publicación

ISSN/ISSNe:
0022-0949, 1477-9145

JOURNAL OF EXPERIMENTAL BIOLOGY  COMPANY BIOLOGISTS LTD

Tipo:
Article
Páginas:
-
PubMed:
32680902
Factor de Impacto:
1,367 SCImago
Cuartil:
Q1 SCImago

Citas Recibidas en Web of Science: 8

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Keywords

  • Aortic flow, Cardiac ultrasound, Cetaceans, Dive response, Diving physiology, Ejection fraction, Marine mammals, Respiratory sinus arrythmia

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