Skeletmuskelfunktion ved interstitiel lungesygdom

FORMÅL:

Det primære formål med det foreslåede arbejde er at karakterisere skeletmuskelfunktionen hos patienter med interstitiel lungesygdom (ILD), og at bestemme de fysiologiske og sensoriske konsekvenser af nedsat skeletmuskelfunktion ved ILD under træning.

HYPOTESER:

Hypoteserne er tredelte; i) patienter med ILD vil have nedsat skeletmuskelfunktion sammenlignet med raske kontroller, ii) svækkelse af skeletmuskelfunktion disponerer ILD-patienter for træningsinduceret quadriceps muskeltræthed, øger opfattelsen af ​​anstrengelsesdyspnø, samt reducerer træningstolerance, og iii) levering af supplerende ilt under træning dæmper træningsinduceret quadriceps muskeltræthed, dæmper den opfattede intensitet af dyspnø og forbedrer træningstolerance.

OBJEKTIV:

Formålet med den foreslåede undersøgelse er omfattende at undersøge skeletmuskeldysfunktion hos patienter med ILD og karakterisere dens indvirkning på dyspnø og træningstolerance. Derved vil det foreslåede arbejde være det første til en omfattende vurdering af skeletmuskelfunktionen hos patienter med ILD samt fastlægge dens funktionelle konsekvenser. Resultaterne vil give vigtig indsigt i den formodede rolle af skeletmuskeldysfunktion på træningsbegrænsning hos patienter med ILD.

BEGRUNDELSE:

ILD refererer til en forskelligartet gruppe af sygdomme, der deler fælles fysiologiske karakteristika som følge af betændelse og/eller fibrose i lungeparenkymet. ILD har en estimeret prævalens på ca. 67-81 tilfælde pr. 100 000 individer. I betragtning af heterogeniteten af ​​sygdomsundertyper er det imidlertid vanskeligt at bestemme en præcis medianoverlevelse for patienter med ILD; hos patienter med idiopatisk lungefibrose, den mest almindelige ILD-subtype, har en median overlevelse på kun 2-3 år fra diagnosetidspunktet. For patienter med ILD, dyspnø (dvs. åndenød) er det mest almindelige symptom. Dyspnø kan være ekstremt invaliderende, især under fysisk anstrengelse. Den kliniske betydning af dyspnø ved ILD understreges af dens stærke sammenhæng med livskvalitet og dødelighed. Patienter forsøger at minimere dyspnø ved at undgå fysisk aktivitet, hvilket resulterer i dekonditionering og en tilhørende reduktion i funktionsevne. Vigtigheden af ​​at opretholde funktionsevnen fremhæves af, at ILD-patienter med det laveste fysiske aktivitetsniveau har den laveste livskvalitet og den højeste dødelighed. Effektiv behandling af dyspnø og træningsintolerance er derfor af afgørende betydning, når man overvejer behandling af patienter med ILD.

De patofysiologiske mekanismer for dyspnø og træningsintolerance ved ILD er komplekse, multifaktorielle og dårligt forståede. Faktisk er der relativt få undersøgelser, der tilstrækkeligt har undersøgt det mekanistiske grundlag for dyspnø og træningsintolerance hos patienter med ILD. Der er generelt enighed om, at træningsbegrænsning i ILD er relateret til kombinationen af ​​ændret åndedrætsmekanik, svækkelse af gasudveksling og kredsløbsbegrænsning. Det antages dog, at dyspnø og træningsintolerance udelukkende er relateret til den respiratoriske og kredsløbssvækkelse, der er forbundet med patogenesen af ​​ILD. Selvom denne antagelse er rimelig, ignorerer den den potentielt afgørende rolle af skeletmuskeldysfunktion som en kilde til dyspnø og træningsintolerance. Nylige eksperimentelle beviser indikerer, at skeletmuskeldysfunktion bidrager til både dyspnø og træningsintolerance ved KOL.

En voksende mængde litteratur understøtter forestillingen om, at skeletmuskeldysfunktion er almindelig ved ILD. Mens de præcise mekanismer forbliver uklare, er adskillige veletablerede skeletmuskeldysfunktionsfremmende faktorer til stede hos mange ILD-patienter, herunder: kronisk hypoxæmi, oxidativ stress, lunge- og systemisk inflammation, fysisk dekonditionering, fejlernæring og kortikosteroidbrug. Disse faktorer kan virke individuelt eller synergistisk for at forringe skeletmuskelfunktionen ved at forårsage muskelatrofi, mitokondriel dysfunktion, en reduktion i type I muskelfiberandel og stigninger i intramuskulært fedt. Så vidt vi ved, er der begrænsede billeddannelsesdata for skeletmuskelmorfologi i ILD, og ​​vurderinger af skeletmuskulaturens oxidative kapacitet og kontraktile funktion er ikke blevet opnået samtidig. Hvis den er til stede, reducerer skeletmuskeldysfunktion sandsynligvis den oxidative kapacitet af bevægelsesmuskulaturen, hvilket fører til for tidlig træthed, øget dyspnø og nedsat træningstolerance. Vigtigst af alt er der ingen data om de fysiologiske virkninger af skeletmuskulaturtræthed og dysfunktion på dyspnø og træningskapacitet, og heller ikke om målrettede behandlingsmuligheder såsom tilførsel af ilt (O2) kan dæmpe muskeltræthed.

Derfor er formålene med den foreslåede forskning tredelt: i) at karakterisere skeletmuskelfunktion hos patienter med ILD sammenlignet med raske kontroller, ii) at bestemme indflydelsen af ​​skeletmuskeldysfunktion på dyspnø, træthed og træningsintolerance hos patienter med ILD sammenlignet til sunde kontroller, og iii) for at bestemme, om forbedring af træningstolerance ved hjælp af supplerende ilt lindrer træningsfremkaldt skeletmuskeltræthed hos ILD-patienter.

FORSKNINGSDESIGN:

Eksperimentelle hypoteser testet ved hjælp af kombination af forskningsdesign. For at teste hypoteserne i) og ii), vil efterforskerne bruge et tværsnitsdesign. For at teste hypotese iii) vil efterforskerne bruge et enkeltblindt placebokontrolleret studiedesign.

METODER Deltagerne vil rapportere til laboratoriet ved fire separate lejligheder adskilt med minimum 48 timer, og hvert besøg vil vare ~2-3 timer.

Besøg 1:

Deltagerne vil gennemføre sygehistoriescreening, udfylde en række spørgeskemaer vedrørende kronisk aktivitetsrelateret dyspnø, livskvalitet og fysisk aktivitet. Deltagerne vil derefter få målt deres højde og vægt og udføre lungefunktionstest. Endelig vil deltagerne udføre en symptombegrænset inkrementel cyklustræningstest. Detaljerede fysiologiske og sensoriske målinger vil blive opnået umiddelbart før og under den inkrementelle cyklustræningstest.

Besøg 1 vil have til formål at karakterisere deltagerens lungefunktion og træningskapacitet.

Besøg 2:

Deltagerne vil gennemgå en magnetisk resonansscanning for at vurdere volumen og fedtprocenten af ​​deres quadriceps-muskler. De vil derefter udføre en række tests med det formål at evaluere deres quadriceps-muskelfunktion, herunder: i) vurdering af maksimal frivillig quadriceps-muskelstyrke og ii ) den ikke-invasive vurdering af den oxidative kapacitet af deres quadriceps-muskel ved hjælp af nær-infrarød spektroskopi.

Data fra besøg 2 vil blive brugt til at adressere hypotese 1 ved at karakterisere deltagerens quadriceps muskelfunktion.

Besøg 3:

Deltagerne vil udføre en træningstest med konstant belastning til udmattelse, mens de trækker vejret fra den omgivende luft (dvs. 20,93 % ilt). Arbejdsbelastningen vil blive sat til 75 % af den højeste arbejdshastighed, der er opnået under den trinvise træningstest udført under besøg 1.

Data fra besøg 3 og 4 vil blive brugt til at adressere hypotese 2 ved at karakterisere effekten af ​​træning på skeletmuskeltræthed hos patienter med ILD og raske kontroller.

Besøg 4:

Deltagerne udfører en træningstest med konstant belastning, mens de trækker vejret med supplerende ilt (dvs. 60 % ilt). Arbejdsbelastningen vil blive sat til 75 % af den højeste arbejdshastighed, der er opnået under den inkrementelle træningstest udført under besøg 1, og testen vil blive afsluttet, når deltagerne når det samme tidspunkt, som de opnåede under træningstesten med konstant belastning på dag 3.

Data fra besøg 4 vil blive brugt til at adressere hypotese 3 ved at bestemme, om supplerende ilt kan bruges til at lindre træningsinduceret skeletmuskeltræthed hos patienter med ILD og raske kontroller.