Funkce kosterního svalstva u intersticiálního plicního onemocnění

ÚČEL:

Primárním účelem navrhované práce je charakterizovat funkci kosterního svalstva u pacientů s intersticiálním plicním onemocněním (ILD) a určit fyziologické a senzorické důsledky zhoršené funkce kosterního svalstva u ILD při zátěži.

HYPOTÉZY:

Hypotézy jsou trojí; i) pacienti s ILD budou mít poškozenou funkci kosterního svalstva ve srovnání se zdravými kontrolami, ii) poruchy funkce kosterního svalstva predisponují pacienty s ILD k únavě čtyřhlavého svalu stehenního způsobené námahou, zvýší vnímání námahové dušnosti a také sníží toleranci cvičení a iii) dodávka doplňkového kyslíku během cvičení zmírňuje námahou způsobenou únavu čtyřhlavého svalu, zmírňuje vnímanou intenzitu dušnosti a zlepšuje toleranci cvičení.

OBJEKTIVNÍ:

Cílem navrhované studie je komplexně prozkoumat dysfunkci kosterního svalstva u pacientů s intersticiální plicní chorobou a charakterizovat její vliv na dušnost a toleranci zátěže. Navrhovaná práce přitom jako první komplexně zhodnotí funkci kosterního svalstva u pacientů s intersticiální plicní chorobou a určí její funkční důsledky. Výsledky poskytnou důležitý pohled na domnělou roli dysfunkce kosterního svalstva na omezení zátěže u pacienta s intersticiální plicní chorobou.

ODŮVODNĚNÍ:

ILD označuje různorodou skupinu onemocnění, která sdílejí společné fyziologické charakteristiky vyplývající ze zánětu a/nebo fibrózy plicního parenchymu. ILD má odhadovanou prevalenci přibližně 67–81 případů na 100 000 jedinců. Vzhledem k heterogenitě podtypů onemocnění je však obtížné určit přesný medián přežití pacientů s intersticiální plicní chorobou; u pacientů s idiopatickou plicní fibrózou, nejběžnějším podtypem intersticiálních plicních onemocnění, je medián přežití pouze 2–3 roky od okamžiku diagnózy. U pacientů s intersticiální plicní nemocí dušnost (tj. dušnost) je nejčastějším příznakem. Dušnost může být extrémně vysilující, zvláště při fyzické námaze. Klinický význam dušnosti u intersticiálních plicních onemocnění podtrhuje její silná korelace s kvalitou života a mortalitou. Pacienti se snaží minimalizovat dušnost tím, že se vyhýbají fyzické aktivitě, což vede k dekondici a souvisejícímu snížení funkční kapacity. Důležitost zachování funkční kapacity podtrhuje skutečnost, že pacienti s ILD s nejnižší úrovní fyzické aktivity mají nejnižší kvalitu života a nejvyšší mortalitu. Účinná léčba dušnosti a intolerance zátěže má proto zásadní význam při zvažování léčby pacientů s intersticiální plicní chorobou.

Patofyziologické mechanismy dušnosti a intolerance zátěže u intersticiálních plicních onemocnění jsou složité, multifaktoriální a málo pochopené. Skutečně, relativně málo studií, které adekvátně zkoumaly mechanický základ dušnosti a intolerance zátěže u pacientů s intersticiální plicní chorobou. Všeobecně se souhlasí s tím, že omezení zátěže u intersticiálních plicních onemocnění souvisí s kombinací změněné mechaniky dýchání, poruchy výměny plynů a omezení krevního oběhu. Předpokládá se však, že dušnost a intolerance zátěže souvisejí výhradně s poruchou dýchání a krevního oběhu související s patogenezí intersticiálních plicních onemocnění. I když je tento předpoklad rozumný, ignoruje potenciálně zásadní roli dysfunkce kosterního svalstva jako zdroje dušnosti a nesnášenlivosti cvičení. Nedávné experimentální důkazy ukazují, že dysfunkce kosterního svalstva přispívá jak k dušnosti, tak k nesnášenlivosti zátěže u CHOPN.

Rostoucí množství literatury podporuje názor, že dysfunkce kosterního svalstva je u intersticiálních plicních onemocnění běžná. Zatímco přesné mechanismy zůstávají nejasné, u mnoha pacientů s ILD je přítomno několik dobře zavedených faktorů podporujících dysfunkci kosterního svalstva, včetně: chronické hypoxémie, oxidačního stresu, plicního a systémového zánětu, fyzické dekondice, podvýživy a užívání kortikosteroidů. Tyto faktory mohou působit jednotlivě nebo synergicky k narušení funkce kosterního svalstva tím, že způsobují svalovou atrofii, mitochondriální dysfunkci, snížení podílu svalových vláken typu I a zvýšení intramuskulárního tuku. Pokud je nám známo, existují omezené zobrazovací údaje o morfologii kosterního svalstva u intersticiálních plicních onemocnění a hodnocení oxidační kapacity kosterního svalstva a kontraktilní funkce nebylo současně získáno. Pokud je přítomna, dysfunkce kosterního svalstva pravděpodobně snižuje oxidační kapacitu pohybového svalstva, což vede k předčasné únavě, zvýšené dušnosti a snížené toleranci zátěže. Nejdůležitější je, že neexistují žádné údaje o fyziologických účincích únavy a dysfunkce kosterního svalstva na dušnost a zátěžovou kapacitu, ani o tom, zda cílené léčebné možnosti, jako je doplňková dodávka kyslíku (O2), mohou únavu svalů zmírnit.

Cíle navrhovaného výzkumu jsou tedy trojí: i) charakterizovat funkci kosterního svalstva u pacientů s ILD ve srovnání se zdravými kontrolami, ii) určit vliv dysfunkce kosterního svalstva na dušnost, únavu a intoleranci zátěže u pacientů s ILD ve srovnání zdravým kontrolám a iii) určit, zda zlepšení tolerance cvičení pomocí doplňkového kyslíku zmírňuje únavu kosterního svalstva vyvolanou cvičením u pacientů s ILD.

DESIGN VÝZKUMU:

Experimentální hypotézy testovány pomocí kombinace výzkumných návrhů. K testování hypotéz i) a ii) výzkumníci použijí návrh průřezu. K testování hypotézy iii) výzkumníci použijí jednoduše zaslepený, placebem kontrolovaný design studie.

METODY Účastníci se budou hlásit do laboratoře ve čtyřech různých příležitostech oddělených minimálně 48 hodinami a každá návštěva bude trvat ~2-3 hodiny.

Návštěva 1:

Účastníci dokončí screening anamnézy, vyplní sérii dotazníků týkajících se chronické dušnosti související s aktivitou, kvality života a fyzické aktivity. Účastníci si poté nechají změřit výšku a váhu a provedou vyšetření plicních funkcí. Nakonec účastníci provedou příznakově omezený inkrementální cyklický zátěžový test. Podrobná fyziologická a senzorická měření budou získána bezprostředně před a během zátěžového testu přírůstkového cyklu.

Návštěva 1 bude určena k charakterizaci plicních funkcí a cvičební kapacity účastníka.

Návštěva 2:

Účastníci podstoupí vyšetření magnetickou rezonancí, aby se zhodnotil objem a procento tuku jejich čtyřhlavého svalu stehenního. Poté provedou sérii testů zaměřených na vyhodnocení jejich funkce čtyřhlavého svalu, včetně: i) posouzení maximální dobrovolné síly čtyřhlavého svalu a ii ) neinvazivní hodnocení oxidační kapacity jejich čtyřhlavého svalu pomocí blízké infračervené spektroskopie.

Data z návštěvy 2 budou použita k řešení hypotézy 1 charakterizací funkce čtyřhlavého svalu stehenního.

Návštěvy 3:

Účastníci provedou cvičební test s konstantní zátěží do vyčerpání při dýchání okolního vzduchu (tj. 20,93 % kyslíku). Pracovní zátěž bude nastavena na 75 % nejvyšší pracovní rychlosti dosažené během přírůstkového zátěžového testu provedeného během návštěvy 1.

Údaje z návštěv 3 a 4 budou použity k řešení hypotézy 2 charakterizací účinku cvičení na únavu kosterního svalstva u pacientů s intersticiální plicní chorobou a zdravých kontrol.

Návštěva 4:

Účastníci provedou zátěžový test s konstantní zátěží při dýchání doplňkového kyslíku (tj. 60% kyslíku). Pracovní zátěž bude nastavena na 75 % nejvyšší pracovní rychlosti dosažené během přírůstkového zátěžového testu provedeného během návštěvy 1 a test bude ukončen, jakmile účastníci dosáhnou stejného času, který dosáhli při zátěžovém testu s konstantní zátěží v den 3.

Údaje z návštěvy 4 budou použity k řešení hypotézy 3 stanovením, zda lze použít doplňkový kyslík ke zmírnění únavy kosterního svalstva vyvolaného cvičením u pacientů s intersticiální plicní nemocí a zdravých kontrol.