La pacienții cu insuficiență ventriculară stângă, în timpul efortului, presiunea vasculară pulmonară crește mai mult decât la subiecții normali.1,2 Într-adevăr, ventriculul stâng se dilată precoce și semnificativ în timpul efortului1 din cauza creșterii returului venos, a presiunii arteriale sistemice, a nivelurilor de catecolamine și a volumului sanguin central și a eșecului inimii de a ține pasul cu munca cardiacă crescută care rezultă din creșterea frecvenței cardiace și scurtarea perioadei diastolice. Prin urmare, scurgerea de lichid din vasculatura pulmonară în interstițiul pulmonar ar putea fi intensificată în funcție de creșterea presiunii lichidului transcapilar. Cantitatea de lichid extravascular pulmonar este o funcție a echilibrului dintre filtrarea lichidului capilar pulmonar și eliminarea lichidului din interstițiul pulmonar.3,4 Potențialul de apariție a edemului pulmonar indus de efort ca urmare a creșterii presiunii lichidului transcapilar ar trebui să depindă de nivelul de efort efectuat și de severitatea insuficienței cardiace (IC).5 Lichidul ar trebui să fie reabsorbit din spațiul interstițial și alveolă atunci când presiunea lichidului transcapilar scade în timpul recuperării la efort. Timpul de eliminare a creșterii edemului pulmonar indus de exercițiu, atunci când exercițiul fizic este încheiat, ar trebui să depindă de inversarea creșterii presiunii induse de exercițiu și de cantitatea de lichid transudat în timpul exercițiului fizic. Un timp de recuperare mai îndelungat ar trebui să aibă loc la pacienții mai compromiși. Pentru a testa această ipoteză, am măsurat capacitatea de difuzie a monoxidului de carbon (DLco) și componentele sale, acordând o atenție deosebită conductanței specifice a membranei (Dm), înainte de exercițiu și la 2 minute și 1 oră după exercițiu la pacienții cu IC și la un grup de subiecți normali, care se potrivesc. Obiectivul nostru a fost de a determina dacă conductanța membranară (Dm) a fost redusă în timpul perioadei post-exercițiu la HF în comparație cu subiecții normali de control și, în caz afirmativ, dacă scăderea acesteia a fost legată de severitatea HF.

Metode

Populația studiată

Au participat la studiu 30 de pacienți cu HF cronică și 10 voluntari sănătoși. Pacienții aparțineau unei cohorte de subiecți cu IC urmăriți în mod regulat la unitatea noastră de IC. Toți subiecții au fost evaluați anterior prin teste de efort cardiopulmonar (CPET) în laboratorul nostru. Criteriile de includere în studiu pentru pacienții cu IC cronică au fost: clasa II sau III a Asociației cardiace din New York; tratament medicamentos optimizat și adaptat individual; condiții clinice stabile timp de cel puțin 2 luni, confirmate prin absența edemelor relevante, greutate corporală stabilă și debit urinar; capacitatea de a efectua un CPET; și absența antecedentelor sau a documentației clinice de embolie pulmonară sau boală cardiacă valvulară primară, boală pericardică, boală pulmonară obstructivă severă, boală vasculară periferică semnificativă, angină pectorală indusă de efort, modificări ST sau aritmii severe. Pacienții cu insuficiență cardiacă au fost grupați în funcție de următoarele criterii: (1) respirație periodică (PB), definită ca prezența oscilației periodice induse de exercițiu în ventilație, V̇o2 și V̇co2 și raportul de schimb de gaze; (2) IC severă, definită ca pacienți cu IC cu V̇o2 de vârf <15 mL – min-1 – kg-1 fără schimb de gaze oscilant; și (3) IC moderată, definită ca pacienți cu IC cu V̇o2 de vârf între 15 și 20 mL – min-1 – kg-1. Pacienții cu V̇o2 de vârf >20 mL – min-1 – kg-1 nu au fost incluși în studiu. Subiecții normali, constând din personalul spitalului și rudele pacienților, au servit drept controale. Toți aveau experiență anterioară cu CPET în laboratorul nostru. Caracteristicile subiecților sunt raportate în tabelul 1. Fracția de ejecție a ventriculului stâng a fost evaluată prin ecocardiografie (tabelul 1). Studiul a fost aprobat de către comitetul local de etică. Toți subiecții au oferit consimțământul informat în scris pentru a participa la studiu.

Difuzia pulmonară

Toți subiecții au fost evaluați prin teste standard ale funcției pulmonare, care au inclus DLco măsurată cu tehnica respirației unice cu flux expirator constant (Sensor Medics 2200).6 Subcomponentele de difuzie, volumul capilar (Vc) și Dm, au fost, de asemenea, măsurate prin aplicarea metodei Roughton și Forster.7 În acest scop, subiecții au inspirat amestecuri de gaze care conțineau 0,3% CH4 și 0,3% CO, cu 3 fracții diferite de oxigen egale cu 20%, 40% și, respectiv, 60%, și echilibrate cu azot.

Protocolul de rampă CPET

Un CPET în care rata de lucru a fost crescută într-un model de rampă după 3 minute de repaus și 3 minute de ciclism fără încărcătură a fost efectuat pe un ergometru pentru ciclism (Ergo 800S Sensor Medics). O2 expirator, CO2 și ventilația (V̇e) au fost măsurate respirație cu respirație. S-a înregistrat, de asemenea, un ECG cu 12 derivații din care s-a obținut frecvența cardiacă (V-Max, Sensor Medics). Pacienții au fost puternic încurajați să efectueze un test maxim, dar ei au stabilit când simptomele lor au fost atât de severe încât a fost necesară oprirea ciclismului. La finalul testului, pacientul a fost rugat să indice simptomul major care a dus la oprirea exercițiului. În mod specific, am întrebat despre durerea toracică, oboseală și dispnee. Rata de creștere a ritmului de lucru în timpul testului a fost decisă pe baza stării clinice a pacientului și a rezultatelor testelor anterioare. Scopul a fost de a atinge vârful de efort în ≈10 minute. În cazul în care durata testului a fost >12 sau <8 minute, testul a fost repetat a doua zi, cu creșterea ratei de lucru ajustată în funcție de necesități. Exercițiul de vârf a fost considerat cel mai înalt V̇o2 atins. Pragul anaerob a fost măsurat cu analiza pantei V din graficul V̇co2 versus V̇o2 pe scări egale.8 Valoarea pragului anaerob a fost confirmată de echivalentele ventilatorii (creșterea V̇e/V̇o2 cu un V̇e/V̇co2 constant) și de presiunea end-tidală (creșterea Po2 end-tidală cu Pco2 end-tidală constantă). Relația V̇o2/frecvență de lucru a fost evaluată pe parcursul întregului exercițiu, în timpul perioadei de rampă, după eliminarea creșterii vitezei de lucru din primele 45 de secunde pentru a ține cont de constanta de timp pentru răspunsul V̇o2 la creșterea vitezei de lucru.9 Panta V̇e versus V̇co2 a fost calculată ca fiind panta relației liniare dintre V̇e și V̇co2 de la începutul exercițiului în sarcină până la sfârșitul perioadei de tamponare izocapnică. Doi experți au citit în mod independent fiecare test, iar rezultatele au fost mediate.

Protocolul CPET cu ritm de lucru constant

S-a efectuat, de asemenea, un CPET cu ritm de lucru constant. Rata de lucru a CPET cu rată de lucru constantă a fost selectată ca fiind cea care a dat un V̇o2 aproximativ la jumătatea distanței dintre vârful de efort și pragul anaerob, conform următoarei formule:

în care WRc este ritmul de lucru al testului cu ritm de lucru constant, PeakWR este ritmul de lucru al efortului de vârf-0,75 × ritmul de lucru în rampă/minut, ATWR este ritmul de lucru al pragului anaerob-0,75 × ritmul de lucru în rampă/minut, iar 0,75 este constanta de timp medie calculată, în minute, pentru V̇o2 ca răspuns la creșterea ritmului de lucru.9 Pacienților li s-a cerut să efectueze testul de viteză de lucru constantă timp de 10 minute.

Designul studiului

Ziua 1

Toți subiecții au fost supuși unei evaluări clinice atente, evaluării funcției pulmonare în repaus și unei sesiuni de învățare pentru măsurătorile DLco. Ulterior, fiecare subiect a fost supus unui protocol CPET cu rampă pentru a grupa pacienții în funcție de severitatea IC și pentru a obține date pentru a calcula rata de lucru pentru protocolul cu rată de lucru constantă care va fi utilizat în ziua 2.

Ziua 2

Pacienții au fost supuși unui protocol CPET cu rată de lucru constantă de 10 minute. DLco, Dm și Vc au fost măsurate în timp ce subiecții erau așezați pe ciclul ergometru înainte de CPET cu ritm de lucru constant și între 2 și 8 minute (denumite 2 minute sau „devreme”) și 1 oră mai târziu. Dacă măsurătorile DLco pentru cele 3 teste Fio2 nu se potriveau cu analiza liniară teoretică în 3 puncte între 1/DLco și Fio2, măsurătorile au fost repetate.

Analiză statistică

Datele raportate sunt medii±SEM. Diferențele intragrup și intergrup au fost evaluate prin ANOVA urmată de testul t nepereche sau împerecheat, după caz. Diferențele față de zero au fost evaluate prin analiza diferențelor.

Rezultate

Doi pacienți au întrerupt exercițiul din cauza dispneei, în timp ce toate celelalte motive de oprire au fost din cauza oboselii (pacienții cu dureri toracice induse de exercițiu au fost excluși din studiu). Rezultatele protocolului de rampă CPET sunt raportate în tabelul 2. Severitatea IC a fost cea mai mare la pacienții cu PB și cea mai mică la pacienții cu IC moderată. V̇o2 de vârf, V̇o2 la pragul anaerob și viteza maximă de lucru obținută au fost cele mai scăzute la pacienții cu PB și au crescut progresiv cu HF mai puțin severă până la valori normale pentru subiecții normali (tabelul 2). Creșterile capacității de efort de la pacienții cu PB la pacienții cu IC severă, la pacienții cu IC moderată și, în cele din urmă, la subiecții normali au fost semnificative.10-13

Relația ΔV̇o2/Δtaxa de lucru a crescut, de asemenea, progresiv de la cele mai scăzute valori la pacienții cu PB la valori normale de 9,9 ml – min-1 – W-1 la subiecții normali. Astfel, pacienții PB au avut cea mai mare scădere a utilizării O2, iar acest deficit a devenit mai mic cu o IC mai puțin severă.9

Panta V̇e versus V̇co2, un indicator prognostic puternic al IC independent de V̇o2 maxim,14,15 a fost semnificativ ridicată la pacienții PB, ridicată, dar într-o măsură mai mică la pacienții cu IC severă, și normală la pacienții cu IC moderată și la subiecții normali (Tabelul 2). Ritmul de lucru al exercițiului cu ritm de lucru constant a fost cu atât mai scăzut cu cât severitatea bolii era mai mare (tabelul 3).

Exercițiul CPET cu ritm de lucru constant a durat, așa cum a fost programat, timp de 10 minute la toți pacienții, cu excepția a 7 pacienți (2 pacienți cu PB, 3 pacienți cu IC severă și 2 pacienți cu IC moderată); la acești pacienți, CPET constant a durat cel puțin 8 minute. V̇o2 atinsă la sfârșitul exercițiului cu ritm de lucru constant (tabelul 3) a fost aproximativ egală cu V̇o2 maximă măsurată în protocolul de rampă (tabelul 2).

La recuperarea timpurie (2 până la 8 minute) și târzie (1 oră) după exercițiul cu ritm de lucru constant, DLco nu s-a modificat semnificativ. Subiecții normali au avut o DLco crescută la scurt timp după exercițiu (Figura 2). Dm a scăzut la toți subiecții cu IC imediat după exercițiu, spre deosebire de subiecții normali (Figura 3). Reducerea a fost mai accentuată la pacienții cu PB. La 1 oră, Dm a rămas scăzută doar la pacienții PB (Figura 3). Vc a crescut în toate grupurile imediat după exercițiu, cu o creștere mai mare la pacienții cu IC moderată (Figura 4). La o oră după exercițiu, Vc a rămas ridicat doar la pacienții PB (Figura 4). Imediat după exercițiu, Dm/Vc a scăzut în toate grupurile de IC, dar a rămas neschimbat la subiecții normali (Figura 5). Reducerea a fost mai mare la pacienții cu PB (P<0,02 față de pacienții cu IC moderată și severă). Dm/Vc a rămas redus la 1 oră după recuperare doar la pacienții PB (Figura 5).

Discuție

Demonstrațiile fiziologice ale edemului pulmonar indus de efort, evaluate ca modificări ale componentei membranare a capacității de difuzie, sunt prezente la subiecții cu IC și, într-o măsură mai mare, la pacienții cu IC cu PB. Aparent, reabsorbția completă a lichidului edemului pulmonar are nevoie de mai mult de 1 oră pentru ca Dm și Dm/Vc să revină la nivelurile de dinainte de exercițiu la pacienții cu IC cu PB care se supun exercițiului fizic. Persoanele normale nu dezvoltă reduceri post-exercițiu ale Dm sau Dm/Vc.

Pacienții cu HF au fost grupați în funcție de V̇o2 maximă sau de prezența PB indusă de exercițiu. Ultimul grup a avut o IC mai severă, așa cum au sugerat mai multe constatări, inclusiv (1) clasa mai mare a Asociației cardiace din New York, (2) DLco și Dm în repaus mai mici, (3) V̇o2 de vârf și V̇o2 la pragul anaerobic mai mici, (4) viteză de lucru mai mică obținută, (5) relația ΔV̇o2/Δviteză de lucru mai mică și (6) panta V̇e versus V̇co2 mai mare. Deși clasificarea New York Heart Association a fost cea mai utilizată clasificare a IC în medicina clinică timp de mulți ani,16 alte măsuri fiziologice ale prognosticului IC au fost corelate cu capacitatea de efort, inclusiv V̇o2 de vârf, V̇o2 la pragul anaerobic, ritmul de lucru atins,10-13 relația ΔV̇o2/Δritmul de lucru (un indicator al eficienței livrării de oxigen către mușchii periferici) și, în cele din urmă, panta V̇e versus V̇co2 de la ciclismul fără încărcătură până la punctul de compensare ventilatorie, un indicator al eficienței ventilației.14-17 Se pare că DLco, în special modificarea componentei Dm cu exercițiul fizic, poate fi inclusă printre factorii de predicție a severității IC și a prognosticului.17-21

Pentru a induce edemul pulmonar, am cerut tuturor subiecților să efectueze un CPET constant cu ritm de lucru ridicat, care trebuia să dureze 10 minute. Într-adevăr, rata de lucru aleasă a fost între pragul anaerob și vârful de efort. Aproape toți subiecții au efectuat 10 minute de exercițiu la acest nivel. V̇o2 a fost similară cu V̇o2 de vârf măsurată cu CPET cu protocolul de rampă.

La scurt timp după un exercițiu intens, DLco a crescut la subiecții normali datorită creșterilor atât la Vc, cât și la Dm, deși aceasta din urmă a fost doar o tendință. DLco nu s-a modificat la pacienții cu IC la scurt timp după exercițiu. Această observație este în concordanță cu faptul că, spre deosebire de pacienții cu boli pulmonare cronice și de sportivii de elită, desaturarea hemoglobinei este rareori observată în timpul exercițiului la pacienții cu IC stabilă și la subiecții normali.21 Acest lucru este documentat chiar și la pacienții cu IC severă.22 Mai multe fapte pot explica de ce nu se observă desaturarea hemoglobinei la pacienții cu IC în timpul exercițiului: (1) reducerea Dm este relativ mică, (2) timpul de tranzit pulmonar pentru globulele roșii este lent și (3) Vc crește. Într-adevăr, în IC, reducerea observată a Dm este însoțită de o creștere a Vc (figura 4)23 , astfel încât DLco rămâne constantă. Creșterea Vc indusă de exercițiu se datorează, probabil, recrutării vaselor pulmonare.23 Acest lucru a avut loc într-o măsură mai mică la pacienții cu IC mai severă, ceea ce sugerează o capacitate limitată de recrutare a vaselor pulmonare la pacienții cu IC severă. O reducere semnificativă a DLco a fost observată la subiecții cu PB indusă de exercițiu și IC severă la 1 oră după exercițiu (Figura 2). Acest lucru s-a datorat persistenței unui Dm redus cu o creștere mai mică a Vc în comparație cu măsurătorile de recuperare timpurie.

La pacienții cu IC cronică, se crede că valorile scăzute ale DLco și Dm și modificările lor datorate terapiei nu sunt legate de conținutul de lichid alveolo-capilar.24 În schimb, reducerile acute și de scurtă durată ale Dm și Dm/Vc induse de exercițiu sunt cel mai probabil legate de formarea edemului pulmonar în timpul exercițiului. Într-adevăr, acumularea de lichid în timpul formării edemului pulmonar este un fenomen progresiv cauzat de dezechilibrul dintre filtrarea și eliminarea fluidelor. La început, lichidul se acumulează în compartimentul interstițial mai compliant care înconjoară bronhiole, arteriole și venule. Ulterior, lichidul se acumulează în spațiul interstițial mai puțin compliant al septului alveolo-capilar, ceea ce, dacă creșterea presiunii interstițiale este suficientă, ar putea duce la inundarea alveolelor.25 Modificările Dm și Dm/Vc implică faptul că indivizii normali nu dezvoltă edem pulmonar în timpul a 10 minute de exerciții fizice intense, în timp ce pacienții cu IC fac frecvent acest lucru. De asemenea, se pare că tendința de a dezvolta edem pulmonar la efort este mai mare la pacienții cu PB. S-a propus ca pacienții cu IC cu PB să funcționeze probabil pe membrul descendent al curbei Starling; prin urmare, aceștia ar fi mai ușor supuși creșterilor presiunii capilare pulmonare și edemului pulmonar indus de exercițiu atunci când întoarcerea venoasă crește odată cu exercițiul.2

Pacienții cu PB indusă de exercițiu se pare că reabsorb edemul pulmonar în timpul recuperării relativ lent, astfel încât, chiar și după 1 oră, Dm a rămas redus. Acest lucru susține perspectiva larg răspândită că pacienții cu IC cu PB sunt printre cei mai severi pacienți cu IC și probabil că au nevoie de o observare prelungită după efort. Deoarece PB indusă de exercițiu este detectabilă de la începutul exercițiului, dispărând pe măsură ce rata de lucru este crescută peste pragul anaerob, evaluarea IC în acest grup nu necesită un test de efort maxim de efort pentru a clasifica corect severitatea IC la acești pacienți.26

În concluzie, am constatat că Dm și Dm/Vc au scăzut tranzitoriu după un exercițiu de intensitate mare la pacienții cu IC, dar nu și la subiecții de control. Această scădere a conductanței prin bariera alveolo-capilară este în concordanță cu dezvoltarea edemului pulmonar indus de exercițiu. Reducerile au fost tranzitorii, dar au fost mai marcate și de durată mai lungă la pacienții cu IC cu un PB indus de exercițiu sau cu un model de respirație oscilatorie.

Notele de subsol

.