Statische Lungenüberblähung und sympathische Nervenaktivität-assoziierte Steifheit der großen Arterie bei COPD-Patienten

COPD ist ein globales Gesundheitsproblem, von dem mehr als 65 Millionen Menschen weltweit betroffen sind. Allein in den USA überstiegen die geschätzten medizinischen Kosten, die COPD zugeschrieben werden, im Jahr 2010 30 Milliarden US-Dollar. Ein hoher Prozentsatz dieser Gesundheitskosten wird der Behandlung von Begleiterkrankungen im Zusammenhang mit COPD zugeschrieben, wie z. B. CVD. Obwohl CVD in erster Linie eine Lungenerkrankung ist, ist sie für bis zu 50 % aller Todesfälle bei Personen mit COPD verantwortlich. Ein wahrscheinlicher Mechanismus, der zu dem erhöhten CVD-Risiko beiträgt, das bei Personen mit COPD beobachtet wird, ist eine große zentrale Arterie (d. h. Halsschlagader und Aorta) Steifheit. Eine erhöhte Steifigkeit der großen Arterie ist ein robuster Prädiktor für kardiovaskuläre Ereignisse und Mortalität bei Erwachsenen. Insbesondere die Halsschlagader-femorale Pulswellengeschwindigkeit (CFPWV), die Referenzstandardmessung der Aortensteifigkeit, ist ein robuster, unabhängiger Prädiktor für koronare Herzereignisse, und die Halsschlagadersteifigkeit, ausgedrückt als β-Steifigkeitsindex, ist stark mit einem Schlaganfall assoziiert. Sowohl CFPWV als auch die Carotis-β-Steifigkeit sind bei Personen mit COPD im Vergleich zu gleichaltrigen Kontrollpersonen deutlich größer, was darauf hindeutet, dass diese Mechanismen zumindest teilweise zu dem hohen CVD-Risiko in dieser Gruppe beitragen können. Derzeit besteht jedoch eine Wissenslücke hinsichtlich der Mechanismen, die zu einer erhöhten Steifheit der großen Arterien bei Personen mit COPD führen, teilweise weil die Beurteilung der Steifheit der großen Arterien bei Personen mit COPD auf den Vergleich der Steifheit der Aorta und der Halsschlagader bei allen COPD-Patienten mit nicht -COPD-Kontrollen, ohne zwischen charakteristischen COPD-Phänotypen zu differenzieren. Als Ergebnis dieses allzu vereinfachenden Ansatzes hat es sich als schwierig erwiesen, die Mechanismen zu identifizieren, die für die beschleunigte Steifheit der großen Arterien bei COPD-Patienten verantwortlich sind, da unterschiedliche Mechanismen zur Steifheit der großen Arterien bei den verschiedenen Phänotypen der COPD beitragen können. Die beiden wichtigsten, mittels Computertomographie (CT) quantifizierbaren Phänotypen, in die Personen mit COPD unterteilt werden können, sind Emphysem- und Atemwegs-vorherrschende Phänotypen. COPD-Patienten mit einem Phänotyp, bei dem die Atemwege vorherrschend sind, zeigen charakteristische Anzeichen einer Erkrankung der kleinen Atemwege, einschließlich erhöhter Wanddicke der Atemwege, verstärkter Entzündung der Atemwege und einer größeren Konzentration von Schleimexsudaten in den kleinen leitenden Atemwegen. Diese strukturelle Umgestaltung führt dazu, dass eine größere Luftmenge in den Atemwegen mit Restvolumen eingeschlossen wird, und erhöht das Ruhevolumen der Lunge, was zu einer statischen Lungenüberblähung führt. COPD-Patienten mit einem Phänotyp, bei dem die Atemwege vorherrschen, haben wenig oder kein Emphysem und machen bis zu 60 % aller Patienten mit leichter bis mittelschwerer COPD (d. h. Globale Initiative für COPD; GOLD-Stadium 1-2) und bis zu 25 % aller Patienten mit schwerer bis sehr schwerer COPD (GOLD 3-4). Obwohl sich Patienten mit überwiegender Atemwegserkrankung typischerweise in einem früheren Stadium der COPD-Progression befinden, haben sie ein größeres CVD-Risiko als COPD-Patienten mit überwiegendem Emphysem, die die Mehrheit der Patienten mit schwerer bis sehr schwerer (GOLD 3-4) COPD ausmachen. Die Mechanismen, die für das erhöhte kardiovaskuläre Risiko verantwortlich sind, das bei Patienten mit überwiegendem Atemweg nachgewiesen wurde, bleiben jedoch unklar. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass eine statische Hyperinflation der Lunge stark mit Halsschlagader- und Aortensteifheit verbunden ist. Diese Daten deuten darauf hin, dass die statische Lungenüberblähung ein Mechanismus sein könnte, der zum höheren CVD-Risiko bei COPD-Phänotypen beiträgt, bei denen die Atemwege vorherrschen, teilweise aufgrund seiner Auswirkungen auf die Steifheit der großen Arterien. Die Therapie mit Bronchodilatatoren reduziert die statische Lungenüberblähung und verbessert die respiratorischen Symptome bei Personen mit COPD, die Auswirkungen der Therapie mit Bronchodilatatoren auf das CVD-Risiko bleiben jedoch unklar. Die Kombinationstherapie mit langwirksamen Muskarinantagonisten und langwirksamen Beta2-Agonisten-Bronchodilatatoren (LAMA/LABA) reduziert Lufteinschlüsse und statische Lungenüberblähung in einem größeren Ausmaß als jede Monotherapie allein. Diese Beweise deuten darauf hin, dass ein LAMA/LABA-Kombinations-Bronchodilatator aufgrund seiner überlegenen Wirkung auf die Lungenentleerung im Vergleich zu beiden Medikamenten allein die größten Veränderungen bei der Steifheit der großen Arterien hervorruft.

Die sympathische Nervenaktivität (SNA) ist bei COPD-Patienten im Vergleich zu Kontrollen erhöht und ist ein unabhängiger Prädiktor für Morbidität und Mortalität in dieser Gruppe. Die Mechanismen, die der Hyperaktivierung von SNA bei COPD zugrunde liegen, bleiben jedoch unvollständig verstanden. Bei gesunden Personen ist eine durch Valsalva-Manöver induzierte akute statische Lungenüberblähung mit einem anhaltenden Anstieg des intrathorakalen Drucks und einer anschließenden Abnahme des zentralvenösen Volumens verbunden. Diese Abnahme des zentralvenösen Volumens entlastet wiederum die kardiopulmonalen Barorezeptoren und führt zu einer anhaltenden sympathischen Aktivierung. Wichtig ist, dass bei Personen mit COPD der positive Druck in der überblähten Lunge am Ende der Exspiration durch das Lungen-Air-Trapping den intrathorakalen Druck erhöht, den venösen Rückfluss verringert und die ventrikuläre Füllung verringert, wodurch theoretisch die kardiopulmonalen Barorezeptoren entlastet werden. Die Auswirkungen einer statischen Lungenüberblähung auf die SNA und die Steifheit der großen Arterien bei COPD-Patienten sind jedoch noch unbekannt. Daher wird diese neuartige Studie wichtige Informationen zu den zugrunde liegenden Mechanismen liefern, die möglicherweise zu dem erhöhten CVD-Risiko beitragen, das bei Personen mit COPD nachgewiesen wurde.