Einschränkungen der aeroben Kapazität bei chronischer Herzinsuffizienz

Chronische Herzinsuffizienz (CHF) ist ein aktuelles und wachsendes Problem der öffentlichen Gesundheit, dessen Behandlung teuer ist (die jährlichen Kosten machen etwa 1,8 % des Budgets des Nationalen Gesundheitsdienstes aus) und sowohl mit einer schlechten Prognose (jährliche Mortalität ~ 7 %) als auch mit einem schlechten Patienten verbunden ist Lebensqualität. CHF ist ein komplexes, facettenreiches klinisches Syndrom, das durch eine tiefgreifende Verringerung der Belastungstoleranz gekennzeichnet ist. Diese Verringerung der Belastungstoleranz schränkt die Fähigkeit zur Durchführung alltäglicher Aktivitäten wie Gehen ein und sagt effektiv eine Verschlechterung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität aufgrund von Symptomen wie Atemnot und Müdigkeit voraus.

Das Goldstandardmaß für die Belastungstoleranz ist die aerobe Kapazität (V̇O2peak), die während eines auf dem Fahrrad oder Laufband basierenden Belastungstests bewertet wird. V̇O2peak ist ein signifikanter Prädiktor für kardiale Krankenhausaufenthalte und das Mortalitätsrisiko, wobei jede Verringerung von V̇O2peak um 1 ml·min-1·kg-1 das Gesamtmortalitätsrisiko um ~16 % erhöht. In CHF; V̇O2peak steht jedoch in geringem Zusammenhang mit der Schwere der Herzfunktionsstörung. Daher würde das Verständnis der Mechanismen, die den Ganzkörper-V̇O2peak begrenzen, neue Ziele für die Therapie bieten und eine effektive Optimierung der Ressourcenallokation ermöglichen, um den Bedürfnissen einzelner Patienten gerecht zu werden, um CHF-Symptome zu lindern, die gesundheitsbezogene Lebensqualität zu erhöhen und die Prognose zu verbessern.

Laufband- und Fahrradergometrie-Kardiopulmonalübungstests (CPX) sind die Goldstandardmethode zur Beurteilung des Ganzkörper-V̇O2peak. Die derzeit in der klinischen Praxis verwendeten Techniken verfügen jedoch nicht über die diskriminierende Fähigkeit, die Ermüdungsmechanismen zu identifizieren, die letztendlich für die Begrenzung der Ganzkörper-V̇O2-Spitze verantwortlich sind. Die Ermüdungsmechanismen, die den Ganzkörper-V̇O2peak begrenzen, können als „peripher“ definiert werden – eine Verringerung der Kraft, die die trainierenden Muskeln aufgrund der Ansammlung von ermüdungsbedingten Metaboliten erzeugen können, die die Erregungs-Kontraktions-Kopplung beeinträchtigen; oder „zentral“ – eine Verringerung der Skelettmuskelaktivierung aufgrund von Ereignissen innerhalb des Zentralnervensystems, deren Folgen die wahrgenommene Anstrengung bei der Durchführung einer Übungsaufgabe erhöhen. Im Wesentlichen, wenn die periphere Ermüdung den Ganzkörper-V̇O2peak begrenzt, „würde der Teilnehmer die Übung fortsetzen, aber die trainierenden Muskeln können nicht“, aber wenn die zentrale Ermüdung vorherrscht, „könnte, aber will“ der Teilnehmer die Übung nicht fortsetzen.

Bei jungen gesunden Teilnehmern, die ein neuartiges CPX-Protokoll verwenden, das in unserem Labor entwickelt wurde, das die Einschränkungen traditioneller CPX-Tests überwindet und einen Einblick in die Mechanismen ermöglicht, die die Belastungstoleranz einschränken, scheint es, dass es eine komplizierte Koordination von peripheren und zentralen Ermüdungsmechanismen gibt, so dass die Beendigung von Der CPX-Test bei V̇O2peak fällt mit der maximalen Radfahrleistung der Beine zusammen. Daher gibt es keine Reserve in der Fähigkeit der Beine, Radfahrleistung bei V̇O2peak zu erzeugen, mit ähnlichen Ergebnissen bei einer gesunden älteren Bevölkerung. Bei CHF wird oft angenommen, dass die beeinträchtigte Herzfunktion, die die Fähigkeit zum Transport und zur Nutzung von O2 verringert, die Entwicklung einer peripheren Erschöpfung verstärkt, wodurch die vorherrschenden Mechanismen, die die V̇O2-Spitze und die Belastungstoleranz begrenzen, die Fähigkeit einschränken, den Tag zu vollenden Tagesaktivitäten. Das anfängliche kardiale Ereignis propagiert jedoch ein breites Spektrum systemischer Wirkungen, die die Trainingsökonomie, die Skelettmuskelstruktur und -funktion beeinträchtigen und die Beatmungsanforderungen jeder Trainingsaufgabe erhöhen. Daher ist es bei CHF möglich, dass diese Effekte die wahrgenommene Anstrengung der Übung verstärken, die Entwicklung zentraler Ermüdung akzentuieren und die normale Koordination zentraler und peripherer Ermüdungsmechanismen bei V̇O2peak dissoziieren. Daher können die Teilnehmer bei CHF den V̇O2peak erreichen, bevor sich eine periphere Ermüdung in einem Ausmaß entwickelt hat, dass dies die Fähigkeit zur Durchführung von Übungen einschränkt, mit einer großen Reserve in der physiologischen Kapazität der trainierenden Beinmuskulatur. Für den CHF-Patienten würde der Zugriff auf diese Reserve in der Kapazität der trainierenden Beinmuskulatur („Leistungsreserve“) zu klinisch bedeutsamen Erhöhungen des V̇O2peak führen (klinisch bedeutsamer minimaler Unterschied 1 ml·min-1·kg-1), dadurch wird eine Steigerung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität erwartet.

Die zentrale Ermüdung ist jedoch möglicherweise nicht die primäre Einschränkung bei allen CHF-Patienten. Bei schwererem Krankheitsverlauf, längerer Diagnosedauer oder spezifischen Komorbiditäten (z. Typ-2-Diabetes), die die Skelettmuskulatur beeinflussen, können eine übermäßige und vorrangige Begrenzung der peripheren Ermüdung aufweisen, die das Vorhandensein einer Leistungsreserve bei V̇O2peak eliminiert. Für diese Patienten wäre eine Erhöhung des V̇O2peak von einer Erhöhung der physiologischen Kapazität durch Interventionen wie Bewegungsrehabilitationsprogramme abhängig.

Bei CHF-Patienten, bei denen V̇O2peak durch eine übertriebene zentrale Ermüdungsreaktion auf körperliche Betätigung begrenzt ist, ist es möglich, dass eine akute Opioidbehandlung die Entwicklung zentraler Ermüdung verbessern und V̇O2peak und Belastungstoleranz erhöhen kann. Akute Opioidbehandlung (Dihydrocodein) in einer Dosis von 1 mg·kg-1 Körpergewicht reduziert die Wahrnehmung von Atemnot, erhöht V̇O2peak und Belastungstoleranz. Obwohl nicht zu erwarten ist, dass die Behandlung mit Opioiden eine Wirkung auf die periphere Erschöpfung hat, können Wirkungen auf das Zentralnervensystem die wahrgenommene Anstrengung der Übungsaufgabe und die Entwicklung einer zentralen Erschöpfung verringern. Daher kann die Opioidbehandlung bei CHF den Teilnehmern ermöglichen, auf einen größeren Anteil ihrer körperlichen (Skelettmuskel-)Kapazität zuzugreifen und klinisch bedeutsame Erhöhungen des V̇O2peak und der körperlichen Belastbarkeit hervorzurufen. Dies würde den ersten Beweis dafür liefern, dass die zentrale Ermüdung bei CHF selektiv angegangen werden kann, um den V̇O2peak zu erhöhen und die Belastungstoleranz zu verbessern. Umgekehrt wäre bei CHF-Teilnehmern, bei denen bei der V̇O2peak-Opioidbehandlung keine Leistungsreserve vorhanden ist, eine geringe Wirkung zu erwarten.

Diese Studie wird unseren neuartigen CPX-Test verwenden, der eine sofortige Bewertung der maximalen isokinetischen Radfahrleistung bei V̇O2peak beinhaltet, um die Mechanismen aufzuklären, die den V̇O2peak in CHF begrenzen, und diese Reaktionen mit altersangepassten Kontrollen vergleichen.