Er blodgennemstrømning gennem IPAVA og PFO relateret til vejrtræknings- og dykning-induceret pulmonal hypertension?

Pulmonal arteriel hypertension (forhøjet lungeblodtryk) er en multifaktoriel sygdom uden helbredelse. Undersøgelse af reversible former for pulmonal hypertension induceret under ekstreme forhold, såsom langvarig vejrtrækning og/eller SCUBA-dykning, kan hjælpe til bedre at forstå, hvorfor nogle individer udvikler denne ødelæggende sygdom, og andre ikke gør.

Pulmonalt arterielt tryk er typisk meget lavt hos raske mennesker. Lavt iltniveau (hypoxi) forårsager en sammentrækning af lungeblodkarrene, hvilket resulterer i mindre diametre, men lungeblodstrømmen forbliver konstant eller øges. At have konstant flow med mindre kardiametre får det pulmonale arterielle tryk til at stige, men det vil vende tilbage til det normale, når det normale iltniveau er genoprettet. Desuden er der en sammenhæng med patent foramen ovale (PFO, lille hul mellem forkamrene i hjertet) og for høje pulmonale arterielle tryk ved lav ilttilstand. Årsagerne til den forværrede stigning i pulmonalt arterielt tryk hos disse forsøgspersoner med en PFO (PFO+) kendes dog ikke, men kan skyldes en overdrevet forsnævring af iltfattigt.

Under et åndedræt falder ilten i lungen, og hos elite dykkere falder det til meget lave niveauer. Sammenlignet med forsøgspersoner uden en PFO (PFO-), kan ilten falde endnu lavere hos disse PFO+-personer, fordi iltfattigt blod rejser gennem det lille hul for at blandes med iltet blod, hvilket forværrer det niveau, hvortil blodilten falder. Således er brugen af ​​en åndedrætsmodel for lungehypoksi én tilgang til at undersøge en hypoxi-induceret stigning i pulmonalt arterielt tryk - en metode, der er kritisk afhængig af elitedykkerens evne til at holde vejret i betydelige varigheder.

Intrapulmonære arteriovenøse anastomoser (IPAVA) er kar i lungen, som omgår kapillærer. Forskergruppen har undersøgt de mulige roller, som disse unikke kar kan have i fysiologiske og patofysiologiske tilstande. Efterforskerne har fundet ud af, at IPAVA-blodstrømmen opstår, når raske forsøgspersoner trækker vejret med lav iltgas. Efterforskerne har også fundet ud af, at IPAVA-blodstrømmen er omvendt relateret til pulmonalt arterielt tryk. Specifikt har personer med højt pulmonalt arterielt tryk lavt IPAVA-blodflow og omvendt.

Hjertets højre ventrikel pumper blod gennem lungearterien til lungerne. Under hvilende forhold udfører højre hjerte et minimalt arbejde, fordi trykket i lungeblodkarrene er lavt. Når det pulmonale arterielle tryk stiger, skal arbejdet i højre side af hjertet øges væsentligt for at holde blodet pumpe gennem lungen. Således vil høje pulmonale arterielle tryk øge det højre hjertes arbejde og kan føre til højre hjertedysfunktion og derved begrænse mængden af ​​blod, som hjertet kan pumpe. Hvis trykket er højt nok til at begrænse mængden af ​​blod, der strømmer gennem lungen, kan dette påvises ved en reduktion i pulmonal blodgennemstrømning og/eller ændringer i hjertets funktion under sammentrækning (systole) og afslapning (diastole). Følgelig kan en intervention, der reducerer pulmonale arterielle tryk under et vejrtrækningsstop, have en gavnlig effekt på højre hjertefunktion.

Tilsammen forventer forskerne, at under et elite-holde vejrtrækningsdyk, hvor niveauet af ilt falder, vil pulmonale arterielle tryk stige, efterhånden som lungeiltniveauet falder, og reduktionen i ilt kan være endnu lavere hos PFO+-personer. Ydermere, efterhånden som blodets iltniveauer falder, vil IPAVA-blodgennemstrømningen stige hos nogle PFO-personer og derved holde det pulmonale arterielle tryk lavt hos disse individer. Omvendt vil PFO+-personer og de PFO-personer med lave niveauer af IPAVA-blodgennemstrømning forventes at have det største pulmonale tryk. Hvorvidt dette er sandt, vides ikke. Derfor vil mål nr. 1 kvantificere pulmonalt arterielt tryk og højre hjertefunktion og undersøge deres forhold til PFO og IPAVA blodgennemstrømning hos elite dykkere, der holder vejret, mens de trækker vejret koncentrationer af ilt og kuldioxid, der efterligner vejrtrækningsinduceret hypoxi [BEMÆRK: det er ikke muligt at afbilde hjertet under et vejrtrækningsstop, fordi den fuldt oppustede lunge hindrer ultralydsudsigten af ​​hjertet]. Mål nr. 2 vil bruge sildenafil, et lægemiddel, der øger nitrogenoxids biotilgængelighed til at udvide lungeblodkarrene, til at reducere pulmonalt arterielt tryk, mens det indånder koncentrationer af ilt og kuldioxid, der efterligner vejrtrækningsinduceret hypoxi. Efterforskere vil kvantificere effekten af ​​sildenafil på pulmonalt arterielt tryk og højre hjertefunktion og vil afgøre, om det ændrer forholdet til IPAVA og PFO blodgennemstrømning. Som nævnt ovenfor, fordi disse PFO+-personer kan have et overdrevet pulmonal vasokonstriktor-respons på hypoxi, kan sildenafil enten være mindre effektivt eller ineffektivt til at reducere det pulmonale arterielle tryk hos disse individer. Mål nr. 3 vil sammenligne data fra elite-åndedyk-dykkerundersøgelsen med data opnået i alder, køn og PFO-matchede forsøgspersoner, som ikke har stor erfaring med dykning med vejrtrækning. For at gøre dette vil kontrolpersoner gennemgå de samme procedurer i mål #1 og 2 ovenfor. Disse undersøgelser vil også gøre det muligt for efterforskere at afgøre, om der er forskelle i pulmonale vaskulære reaktioner på hypoxi mellem dem med og uden dykkererfaring.

Ud over de hjerte- og lungeændringer, der forekommer hos dykkere, der holder vejret, som er skitseret ovenfor, er det også kendt, at det pulmonale arterielle tryk stiger efter SCUBA-dykning, men vender tilbage til det normale inden for få timer. De mekanismer, der er ansvarlige for stigningen i pulmonalt arterielt tryk, er ukendte, men er uafhængige af hypoxi. Undersøgelse af forholdet mellem IPAVA, PFO og SCUBA-dykning-inducerede stigninger i pulmonært arterielt tryk giver således en yderligere mulighed for at forstå modtageligheden for pulmonal arteriel hypertension. Selvom det er ukendt, hvorfor det pulmonale arterielle tryk stiger med SCUBA-dykning, er det kendt, at pulmonal hypertension kan bidrage til højre hjertedysfunktion og lungeødem (lungevandakkumulering), som kan forekomme hos forsøgspersoner, der svømmer og/eller dykker. Forebyggelse af øget pulmonalt arterielt tryk under og/eller efter et dyk kan hjælpe med at forhindre overdreven dysfunktion af højre hjerte og lungeødem. Således vil mål #4 kvantificere pulmonalt arterielt tryk og højre hjertefunktion og undersøge deres forhold til PFO og IPAVA blodgennemstrømning, før og efter SCUBA dykning. Mål #5 vil kvantificere effekten af ​​sildenafil (efter dyk) på pulmonalt arterielt tryk og højre hjertefunktion og vil afgøre, om det ændrer forholdet til IPAVA og PFO blodgennemstrømning, før og efter SCUBA dykning.

Sammenfattende foreslår efterforskerne at studere elite kroatiske dykkere, der holder vejret og dykkere. Efterforskere vil kvantificere åndedræts-hypoxi- og SCUBA-dykning-induceret pulmonal hypertension og højre hjertefunktion for at undersøge sammenhængen mellem PFO og IPAVA blodgennemstrømning. Efterforskere vil bruge en placebo-kontrolleret intervention (sildenafil) til at reducere pulmonalt arterielt tryk hos disse forsøgspersoner for at undersøge virkningen af ​​ændringen i tryk (eller fraværet af ændring) på forholdet bestemt ovenfor.