A bal kamrai elégtelenségben szenvedő betegeknél a pulmonális érnyomás terhelés közben kifejezettebben emelkedik, mint a normális alanyoknál.1,2 A bal kamra valóban korán és jelentősen kitágul terhelés közben1 , mivel a vénás visszaáramlás, a szisztémás artériás nyomás, a katekolaminszint és a centrális vértérfogat emelkedik, és a szív nem képes lépést tartani a megnövekedett szívműködéssel, ami a megnövekedett pulzusszám és a megrövidült diasztolés periódus következménye. Ezért a folyadék szivárgása a pulmonális érrendszerből a pulmonális interstitiumba a transzkapilláris folyadéknyomás emelkedésétől függően fokozódhat. A pulmonális extravascularis folyadék mennyisége a pulmonális kapilláris folyadékszűrés és a pulmonális interstitiumból történő folyadékeltávolítás közötti egyensúly függvénye.3,4 A terhelés okozta tüdőödéma kialakulásának lehetősége a transzkapilláris folyadéknyomás emelkedése következtében a végzett terhelés szintjétől és a szívelégtelenség (HF) súlyosságától függ.5 A folyadéknak vissza kell szívódnia az interstitiumból és az alveolusból, amikor a transzkapilláris folyadéknyomás csökken a terhelés utáni regeneráció során. A terhelés okozta tüdőödéma növekedésének eltávolításához szükséges időnek a terhelés befejezésekor a terhelés okozta nyomásemelkedés visszafordulásától és a terhelés során transzsudált folyadék mennyiségétől kell függenie. A veszélyeztetettebb betegeknél hosszabb helyreállítási időnek kell bekövetkeznie. E hipotézis tesztelésére megmértük a szén-monoxid-diffúziós kapacitást (DLco) és annak összetevőit, különös tekintettel a specifikus membránvezetésre (Dm), terhelés előtt, valamint 2 perccel és 1 órával terhelés után HF-betegeknél és normál személyek egy megfelelő csoportjánál. Célunk az volt, hogy meghatározzuk, hogy a membránkonduktancia (Dm) csökken-e az edzés utáni időszakban HF-ben a normál kontrollszemélyekhez képest, és ha igen, akkor a csökkenés összefügg-e a HF súlyosságával.

Módszerek

Vizsgálati populáció

A vizsgálatban 30 krónikus HF-ben szenvedő beteg és 10 egészséges önkéntes vett részt. A betegek a HF-osztályunkon rendszeresen követett HF-betegek kohorszához tartoztak. Minden alanyt korábban kardiopulmonális terheléses teszteléssel (CPET) vizsgáltak laboratóriumunkban. A krónikus HF-betegek vizsgálatba való bekerülési kritériumai a következők voltak: a New York Heart Association II. vagy III. osztálya; optimalizált, egyénre szabott gyógyszeres kezelés; legalább 2 hónapig stabil klinikai állapot, amelyet a releváns ödéma, a stabil testsúly és a vizeletürítés hiánya, a CPET elvégzésére való képesség; valamint a kórelőzményben vagy klinikai dokumentációban nem szerepelt tüdőembólia vagy elsődleges szívbillentyű-betegség, perikardiális betegség, súlyos obstruktív tüdőbetegség, jelentős perifériás érbetegség, terhelés okozta angina, ST-változások vagy súlyos aritmiák. A szívelégtelenségben szenvedő betegeket a következő kritériumok szerint csoportosították: (1) periodikus légzés (PB), amelyet a ventiláció, a V̇o2 és a V̇co2, valamint a gázcsere-arány terhelés-indukált periodikus oszcillációjának jelenléteként definiáltak; (2) súlyos HF, amelyet olyan HF-betegekként definiáltak, akiknél a csúcs V̇o2 <15 ml – min-1 – kg-1, oszcillációs gázcsere nélkül; és (3) mérsékelt HF, amelyet olyan HF-betegekként definiáltak, akiknél a csúcs V̇o2 15 és 20 ml – min-1 – kg-1 között volt. A V̇o2 >20 ml – min-1 – kg-1 csúcsértékkel rendelkező betegek nem vettek részt a vizsgálatban. A kórházi személyzetből és a betegek hozzátartozóiból álló normál alanyok szolgáltak kontrollként. Mindannyian rendelkeztek korábbi CPET-tapasztalattal a laboratóriumunkban. A vizsgálati alanyok jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza. A bal kamrai ejekciós frakciót echokardiográfiával értékelték (1. táblázat). A vizsgálatot a helyi etikai bizottság jóváhagyta. Minden alany írásban beleegyezett a vizsgálatban való részvételbe.

Tüdődiffúzió

Minden vizsgálati személyt standard tüdőfunkciós vizsgálatokkal értékeltek, amelyek közé tartozott az egy légzéssel és állandó kilégzési áramlással (Sensor Medics 2200) mért DLco.6 A diffúzió alkomponenseit, a kapilláris térfogatot (Vc) és a Dm-t szintén a Roughton és Forster-módszer alkalmazásával mérték.7 Ebből a célból az alanyok 0,3% CH4 és 0,3% CO tartalmú gázkeveréket lélegeztek be, 3 különböző, 20%, 40%, illetve 60%-os oxigénfrakcióval, nitrogénnel kiegyensúlyozva.

CPET Ramp Protocol

Ciklus ergométeren (Ergo 800S Sensor Medics) végeztek CPET-et, amelyben a munkasebességet 3 perc pihenő és 3 perc terhelés nélküli kerékpározás után rámpaszerűen növelték. A kilégzési O2-t, CO2-t és a ventilációt (V̇e) légzésről légzésre mértük. Egy 12 elvezetéses EKG-t is rögzítettünk, amelyből a szívfrekvenciát kaptuk (V-Max, Sensor Medics). A betegeket erősen ösztönöztük a maximális teszt elvégzésére, de ők határozták meg, hogy mikor jelentkeznek olyan súlyos tünetek, hogy abba kell hagyni a kerékpározást. A teszt végén megkérték a pácienst, hogy jelölje meg azt a fő tünetet, amely a terhelés abbahagyásához vezetett. Konkrétan a mellkasi fájdalomra, a fáradtságra és a nehézlégzésre kérdeztünk rá. A tesztelés során a munkasebesség növelésének mértékét a páciens klinikai állapota és a korábbi tesztek eredményei alapján határoztuk meg. A cél az volt, hogy a csúcsterhelést ≈10 perc alatt érjük el. Ha a vizsgálat időtartama >12 vagy <8 perc volt, a vizsgálatot a következő napon megismételtük, a munkasebesség növelésének szükség szerinti módosításával. A csúcsterhelést az elért legmagasabb V̇o2 értéknek tekintették. Az anaerob küszöbértéket a V-slope analízissel mértük a V̇co2 és a V̇o2 egyenletes skálán történő ábrázolásából.8 Az anaerob küszöbértéket a ventilációs ekvivalens (a V̇e/V̇o2 növekedése állandó V̇e/V̇co2 mellett) és az end-tidális nyomás (az end-tidális Po2 növekedése állandó end-tidális Pco2 mellett) segítségével igazoltuk. A V̇o2/munkasebesség összefüggést a teljes terhelés alatt, a rámpaidőszak alatt értékeltük, miután az első 45 másodpercben a munkasebesség növekedését kiszűrtük, hogy figyelembe vegyük a V̇o2-nek a munkasebesség növekedésére adott válasz időállandóját.9 A V̇e kontra V̇co2 meredekséget a V̇e és a V̇co2 közötti lineáris kapcsolat meredekségeként számítottuk ki a terhelt terhelés kezdetétől az izokapnikus pufferelési időszak végéig. Két szakértő egymástól függetlenül leolvasta az egyes teszteket, és az eredményeket átlagolták.

CPET Constant Work-Rate Protocol

Egy állandó munkasebességű CPET-et is végeztünk. Az állandó munkasebességű CPET munkasebességet úgy választottuk ki, hogy a következő képlet szerint a V̇o2 körülbelül a csúcsterhelés és az anaerob küszöb között félúton legyen:

ahol WRc az állandó munkasebesség-teszt munkasebessége, PeakWR a csúcsterhelés munkasebessége-0,75×ramp munkasebesség/perc, ATWR az anaerob küszöb munkasebessége-0,75×ramp munkasebesség/perc, és 0,75 a V̇o2 átlagos számított időállandója percben, a munkasebesség növekedésére adott válaszként.9 A betegeket arra kérték, hogy 10 percig végezzék el az állandó munkasebesség tesztet.

Tanulmány felépítése

1. nap

Minden alanyon gondos klinikai vizsgálat, a nyugalmi tüdőfunkció értékelése és a DLco-mérések betanítása történt. Ezt követően minden alanyon CPET-et végeztek rámpás protokollal, hogy a betegeket a HF súlyossága szerint csoportosítsák, és adatokat kapjanak a 2. napon alkalmazandó állandó munkasebesség protokollhoz szükséges munkasebesség kiszámításához.

2. nap

A betegek 10 perces CPET állandó munkasebesség protokollt végeztek. A DLco, Dm és Vc értékeket az állandó munkasebességű CPET előtt a kerékpár-ergométeren ülve, valamint 2-8 perccel (a továbbiakban: 2 perc vagy “korai”) és 1 órával később mértük. Ha a 3 Fio2-teszt DLco-mérései nem feleltek meg az 1/DLco és a Fio2 közötti elméleti 3 pontos lineáris elemzésnek, a méréseket megismételtük.

Statisztikai elemzés

A közölt adatok átlag±SEM. A csoporton belüli és a csoportok közötti különbségeket ANOVA-val értékeltük, amelyet adott esetben párosítatlan vagy párosított t-próba követett. A nullától való eltéréseket különbséganalízissel értékeltük.

Eredmények

Két beteg hagyta abba a gyakorlatot nehézlégzés miatt, míg az összes többi ok a fáradtság miatt volt (a vizsgálatból kizártuk a gyakorlat okozta mellkasi fájdalomban szenvedő betegeket). A CPET rámpás protokoll eredményeit a 2. táblázat tartalmazza. A HF súlyossága a PB betegeknél volt a legnagyobb, és a mérsékelt HF betegeknél a legkisebb. A V̇o2 csúcsérték, az anaerob küszöbértéknél mért V̇o2 és az elért maximális munkasebesség a PB betegeknél volt a legalacsonyabb, és a kevésbé súlyos HF esetén fokozatosan emelkedett a normális értékekig (2. táblázat). A terhelhetőség növekedése a PB-betegektől a súlyos HF-betegeken át a mérsékelt HF-betegekig és végül a normál alanyokig jelentős volt.10-13

A ΔV̇o2/Δmunkasebesség összefüggés szintén fokozatosan nőtt a PB-betegek legalacsonyabb értékeitől a normál alanyok 9,9 ml – min-1 – W-1-es normál értékeihez. Így a PB-betegeknél volt a legnagyobb az O2-felhasználás csökkenése, és ez a deficit kisebb lett a kevésbé súlyos HF esetén.9

A V̇e és a V̇co2 közötti meredekség, amely a HF erős prognosztikai mutatója, függetlenül a V̇o2 csúcsértékétől,14,15 szignifikánsan emelkedett a PB-betegekben, emelkedett, de kisebb mértékben a súlyos HF-betegekben, és normális volt a mérsékelt HF-betegekben és a normál alanyokban (2. táblázat). Az állandó munkasebességű gyakorlatok munkaszáma annál alacsonyabb volt, minél nagyobb volt a betegség súlyossága (3. táblázat).

Az állandó munkasebességű CPET a programozás szerint 7 beteg kivételével (2 PB-beteg, 3 súlyos HF-beteg és 2 közepes HF-beteg) minden betegnél 10 percig tartott; ezeknél a betegeknél az állandó CPET legalább 8 percig tartott. Az állandó munkasebességű terhelés végén elért V̇o2 (3. táblázat) megközelítőleg megegyezett a rámpa protokollban mért V̇o2 csúcsértékkel (2. táblázat).

Az állandó munkasebességű terhelésből való korai (2-8 perc) és késői (1 óra) regeneráció során a DLco nem változott jelentősen. A normál alanyoknál a DLco röviddel a terhelés után megnövekedett (2. ábra). A Dm minden HF alanyban csökkent közvetlenül a terhelés után, ellentétben a normál alanyokkal (3. ábra). A csökkenés a PB betegeknél volt a legmarkánsabb. Egy órán belül a Dm csak a PB betegeknél maradt alacsony (3. ábra). A Vc minden csoportban nőtt közvetlenül a terhelés után, a mérsékelt HF-betegeknél nagyobb mértékben (4. ábra). Egy órával a terhelés után a Vc csak a PB betegeknél maradt emelkedett (4. ábra). Közvetlenül a terhelés után a Dm/Vc minden HF-csoportban csökkent, de a normál betegeknél nem változott (5. ábra). A csökkenés a PB betegeknél volt a legnagyobb (P<0,02 a közepes és súlyos HF betegekhez képest). A Dm/Vc a regeneráció után 1 órával is csökkent maradt, csak a PB betegeknél (5. ábra).

Diszkusszió

A terhelés által kiváltott tüdőödéma fiziológiai bizonyítékai, amelyeket a diffúziós kapacitás membránkomponensének változásaként értékelnek, jelen vannak a HF alanyokban és nagyobb mértékben a PB-ben szenvedő HF betegeknél. Úgy tűnik, hogy a tüdőödéma folyadékának teljes reabszorpciójához több mint 1 órára van szükség ahhoz, hogy a Dm és a Dm/Vc visszatérjen az edzés előtti szintre a PB-ben szenvedő HF-betegeknél, akik edzésen vesznek részt. A normális egyéneknél nem alakul ki a Dm vagy a Dm/Vc edzés utáni csökkenése.

A HF-betegeket a V̇o2 csúcsérték vagy az edzés okozta PB jelenléte szerint csoportosítottuk. Az utóbbi csoportban súlyosabb volt a HF, amire több eredmény is utal, többek között (1) magasabb New York Heart Association osztály, (2) alacsonyabb nyugalmi DLco és Dm, (3) alacsonyabb csúcs V̇o2 és V̇o2 az anaerob küszöbértéknél, (4) alacsonyabb elért munkasebesség, (5) alacsonyabb ΔV̇o2/Δmunkasebesség kapcsolat, és (6) magasabb V̇e versus V̇co2 meredekség. Bár a New York Heart Association osztályozása hosszú évek óta a klinikai orvoslásban leggyakrabban használt HF-osztályozás,16 a HF-prognózis más fiziológiai mérőszámait is összefüggésbe hozták a terhelhetőséggel, beleértve a csúcs V̇o2-t, a V̇o2-t az anaerob küszöbértéknél, az elért munkasebesség,10-13 ΔV̇o2/Δmunkasebesség viszony (a perifériás izmok oxigénellátásának hatékonyságát jelző mutató), és végül a V̇e és a V̇co2 meredeksége a terhelés nélküli kerékpározástól a ventilációs kompenzációs pontig, ami a ventiláció hatékonyságának mutatója.14-17 Úgy tűnik, hogy a DLco, különösen a Dm komponens terheléssel történő változása, a HF súlyosságának és prognózisának előrejelzői között szerepelhet.17-21

A tüdőödéma kiváltása érdekében minden alanyt arra kértünk, hogy végezzenek egy nagy munkasebességű, állandó CPET-et, amelynek időtartama 10 perc volt. A választott munkasebesség valóban az anaerob küszöb és a csúcsterhelés között volt. Majdnem minden alany 10 percet végzett ezen a szinten. A V̇o2 hasonló volt a rámpa-protokollos CPET-vel mért csúcs V̇o2-hez.

Röviddel a nagy terhelés után a DLco a normál alanyoknál a Vc és a Dm növekedésének köszönhetően nőtt, bár ez utóbbi csak tendenciaszerű volt. A DLco nem változott a HF-betegeknél röviddel a terhelés után. Ez a megfigyelés összhangban van azzal a ténnyel, hogy a krónikus tüdőbetegségben szenvedő betegekkel és az élsportolókkal ellentétben stabil HF-betegeknél és normál alanyoknál ritkán figyelhető meg terhelés közben a hemoglobin deszaturációja.21 Ezt még súlyos HF-betegeknél is dokumentálták.22 Több tény magyarázhatja, hogy miért nem figyelhető meg terhelés közben a hemoglobin deszaturációja HF-betegeknél: (1) a Dm csökkenése viszonylag kicsi, (2) a vörösvértestek pulmonális tranzitideje lassú, és (3) a Vc megnő. Valóban, HF-ben a Dm megfigyelt csökkenését a Vc növekedése kíséri (4. ábra)23 , így a DLco állandó marad. A Vc terhelés által kiváltott növekedése feltehetően a tüdőerek rekrutációjának köszönhető.23 Ez a súlyosabb HF-ben szenvedő betegeknél kisebb mértékben következett be, ami arra utal, hogy a súlyos HF-ben szenvedő betegeknél korlátozott a tüdőerek rekrutációs képessége. A DLco szignifikáns csökkenését figyelték meg a terhelés által kiváltott PB-ben és súlyos HF-ben szenvedő alanyoknál 1 órával a terhelés után (2. ábra). Ennek oka a csökkent Dm tartós fennmaradása volt, kisebb Vc-növekedéssel a korai regenerációs méréshez képest.

Krónikus HF-betegeknél a DLco és a Dm alacsony értékei és a terápia hatására bekövetkező változásai feltehetően nem az alveoláris-kapilláris folyadéktartalommal állnak összefüggésben.24 Ezzel szemben a terhelés okozta akut, rövid ideig tartó Dm és Dm/Vc csökkenések valószínűleg a terhelés során kialakuló tüdőödémával állnak összefüggésben. A tüdőödéma kialakulása során a folyadék felhalmozódása ugyanis progresszív jelenség, amelyet a folyadékszűrés és -eltávolítás közötti egyensúlyhiány okoz. Kezdetben a folyadék a bronchiolákat, arteriolákat és venulákat körülvevő, engedékenyebb interstitialis kompartmentben halmozódik fel. Később a folyadék az alveoláris-kapilláris szeptum kevésbé engedékeny intersticiális terében halmozódik fel, ami, ha az intersticiális nyomásnövekedés elegendő, alveoláris elárasztáshoz vezethet.25 A Dm és a Dm/Vc változásai arra utalnak, hogy normális egyéneknél nem alakul ki tüdőödéma 10 perces nehéz terhelés során, míg HF-betegeknél ez gyakran előfordul. Úgy tűnik továbbá, hogy a tüdőödéma kialakulásának hajlama terhelés hatására nagyobb a PB-ben szenvedő betegeknél. Azt javasolták, hogy a PB-ben szenvedő HF-betegek valószínűleg a Starling-görbe leszálló ágán működnek; ezért könnyebben ki vannak téve a pulmonális kapilláris nyomás emelkedésének és a terhelés által kiváltott tüdőödémának, amikor a vénás visszatérés a terheléssel megnő.2

A terhelés által kiváltott PB-ben szenvedő betegek nyilvánvalóan viszonylag lassan szívják vissza a tüdőödémát a regeneráció során, így a Dm még 1 óra elteltével is csökkent. Ez alátámasztja azt a széles körben elterjedt nézetet, hogy a PB-ben szenvedő HF-betegek a legsúlyosabb HF-betegek közé tartoznak, és valószínűleg hosszabb megfigyelést igényelnek a terhelés után. Mivel a terhelés által kiváltott PB a terhelés kezdetétől kimutatható, és eltűnik, amint a munkasebesség az anaerob küszöbérték fölé emelkedik, a HF értékeléséhez ebben a csoportban nincs szükség maximális terheléses terheléses vizsgálatra ahhoz, hogy megfelelően besoroljuk a HF súlyosságát ezeknél a betegeknél.26

Végeredményben azt találtuk, hogy a Dm és a Dm/Vc átmenetileg csökkent a nagy intenzitású terhelés után a HF-betegekben, de a kontrollszemélyekben nem. Az alveoláris-kapilláris gáton keresztüli vezetőképességnek ez a csökkenése összhangban van a terhelés által kiváltott tüdőödéma kialakulásával. A csökkenés átmeneti volt, de a legmarkánsabb és legtartósabb a terhelés által kiváltott PB vagy oszcillációs légzési mintázatú HF-betegeknél volt.

Lábjegyzetek

.