Aerobisen kapasiteetin rajoitukset kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa

Krooninen sydämen vajaatoiminta (CHF) on nykyinen ja kasvava kansanterveysongelma, jonka hoito on kallista (vuotuiset kustannukset ovat noin 1,8 % kansallisen terveydenhuollon budjetista) ja joka liittyy sekä huonoon ennusteeseen (vuotuinen kuolleisuus ~7 %) että potilaaseen. elämänlaatu. CHF on monimutkainen, monitahoinen kliininen oireyhtymä, jolle on ominaista voimakas rasitustoleranssin heikkeneminen. Tämä rasitustoleranssin heikkeneminen rajoittaa kykyä suorittaa jokapäiväisiä toimintoja, kuten kävelyä, ja ennustaa tehokkaasti terveyteen liittyvän elämänlaadun heikkenemistä hengenahdistuksen ja väsymyksen oireiden vuoksi.

Kultastandardi harjoitustoleranssin mitta on aerobinen kapasiteetti (V̇O2peak), joka mitataan syklin tai juoksumattopohjaisen rasitustestin aikana. V̇O2peak on merkittävä sydämeen liittyvien sairaalahoitojen ja kuolleisuusriskin ennustaja, sillä jokainen 1 ml·min-1·kg-1 V̇O2peak-arvossa lisää kaikista syistä johtuvan kuolleisuuden riskiä ~16 %. CHF:ssä; V̇O2peak liittyy kuitenkin huonosti sydämen toimintahäiriön vakavuuteen. Siksi koko kehon V̇O2-huippua rajoittavien mekanismien ymmärtäminen tarjoaisi uusia kohteita hoitoon ja mahdollistaisi tehokkaan resurssien allokoinnin optimoinnin vastaamaan yksittäisten potilaiden tarpeita CHF-oireiden lievittämiseksi, terveyteen liittyvän elämänlaadun parantamiseksi ja ennusteen parantamiseksi.

Juoksumatto- ja pyöräergometriset kardiopulmonaaliset rasitustestit (CPX) ovat kultainen standardi menetelmä koko kehon V̇O2-piikin arvioinnissa. Tällä hetkellä kliinisessä käytännössä käytetyillä tekniikoilla ei kuitenkaan ole erottelevaa kykyä tunnistaa väsymysmekanismeja, jotka ovat viime kädessä vastuussa koko kehon V̇O2-huipun rajoittamisesta. Väsymysmekanismit, jotka rajoittavat koko kehon V̇O2-huippua, voidaan määritellä 'perifeerisiksi' - harjoittavien lihasten generoiman tehon pienenemiseksi johtuen väsymykseen liittyvien aineenvaihduntatuotteiden kerääntymisestä, jotka heikentävät viritys-supistus -kytkentää; tai "keskus" - luurankolihasten aktivaation väheneminen keskushermoston tapahtumien vuoksi, joiden seuraukset lisäävät havaittua vaivaa minkä tahansa harjoitustehtävän suorittamisessa. Pohjimmiltaan, jos perifeerinen väsymys rajoittaa koko kehon V̇O2piikkiä, osallistuja "toisi, mutta harjoittelevat lihakset eivät voi" jatkaa harjoitusta, mutta jos keskusväsymys vallitsee, osallistuja "voisi, mutta ei" jatkaa harjoitusta.

Nuorilla terveillä osallistujilla, kun käytetään uutta laboratoriossamme kehitettyä CPX-protokollaa, joka voittaa perinteisten CPX-testien rajoitukset ja mahdollistaa käsityksen harjoituksen sietokykyä rajoittavista mekanismeista, näyttää siltä, ​​että ääreis- ja keskusväsymysmekanismit ovat monimutkaisia ​​koordinaatioita siten, että CPX-testi V̇O2peakissa on sama kuin jalkojen suurin pyöräilyteho. Siten jalkojen kyvyssä tuottaa pyöräilyvoimaa V̇O2-huipulla ei ole varaa, ja samanlaiset havainnot terveellä iäkkäällä väestöllä. CHF:ssä oletetaan usein, että sydämen heikentynyt toiminta, joka vähentää kykyä kuljettaa ja hyödyntää O2:ta, pahentaa perifeerisen väsymyksen kehittymistä, jolloin vallitsevat mekanismit, jotka rajoittavat V̇O2-huippua ja rasitustoleranssia, rajoittaen kykyä suorittaa päivittäisiä päivän toimintaa. Alkuperäinen sydäntapahtuma levittää kuitenkin monenlaisia ​​systeemisiä vaikutuksia, jotka vaarantavat harjoituksen taloudellisuuden, luustolihasten rakenteen ja toiminnan sekä lisäävät minkä tahansa harjoitustehtävän hengitystarvetta. Siksi CHF:ssä on mahdollista, että nämä vaikutukset vahvistavat harjoituksen havaittua rasitusta, korostavat keskusväsymyksen kehittymistä ja hajottavat keski- ja perifeeristen väsymysmekanismien normaalin koordinaation V̇O2-huipussa. Siten CHF:ssä osallistujat voivat saavuttaa V̇O2-huipun ennen kuin perifeerinen väsymys on kehittynyt siinä määrin, että tämä rajoittaa kykyä suorittaa harjoittelua, ja harjoittavien jalkalihasten fysiologisessa kapasiteetissa on suuri varaus. CHF-potilaalle tämä harjoittavien jalkalihasten kapasiteetin reservi ("voimareservi") johtaisi kliinisesti merkittäviin V̇O2-huippujen nousuun (minimillisesti kliinisesti tärkeä ero 1 ml·min-1·kg-1), Tämän odotetaan parantavan terveyteen liittyvää elämänlaatua.

Keskusväsymys ei kuitenkaan välttämättä ole ensisijainen rajoitus kaikilla CHF-potilailla. Ne, joilla sairaus on vakavampi, diagnoosin kesto on pidempi tai joilla on tiettyjä samanaikaisia ​​​​sairauksia (esim. tyypin 2 diabeteksella), jotka vaikuttavat luustolihaksiin, voi olla liiallinen ja ylivoimainen perifeerinen väsymysrajoitus, joka eliminoi tehoreservin V̇O2-huipussa. Näille potilaille V̇O2peak-arvon nostaminen riippuisi fysiologisen kapasiteetin lisääntymisestä interventioiden, kuten kuntoutusohjelmien, avulla.

On mahdollista, että akuutti opioidihoito voi parantaa keskusväsymyksen kehittymistä, mikä lisää V̇O2peak-arvoa ja rasitustoleranssia niillä CHF-potilailla, joilla V̇O2peak-arvoa rajoittaa liioiteltu keskusväsymysvaste harjoitteluun. Akuutti opioidihoito (dihydrokodeiini) annoksella 1 mg·kg-1 ruumiinpainoa vähentää hengästyneisyyttä, lisää V̇O2piikkiä ja rasitustoleranssia. Vaikka opioidihoidolla ei odotetakaan olevan vaikutusta perifeeriseen väsymykseen, keskushermostoon kohdistuvat vaikutukset voivat vähentää harjoitustehtävän koettua rasitusta ja keskusväsymyksen kehittymistä. Siten opioidihoito CHF:ssä voi antaa osallistujille mahdollisuuden "saatavan" suuremman osan harjoituskapasiteetistaan ​​(luurankolihas) ja saada aikaan kliinisesti merkittäviä lisäyksiä V̇O2-huipussa ja rasitustoleranssissa. Tämä antaisi ensimmäisen todisteen siitä, että keskusväsymys voidaan kohdistaa valikoivasti CHF:iin V̇O2piikin lisäämiseksi ja harjoituksen sietokyvyn parantamiseksi. Sitä vastoin CHF-potilailla, joilla ei ole tehoreserviä V̇O2peak-opioidihoidolla, ei odoteta olevan juurikaan vaikutusta.

Tässä tutkimuksessa käytetään uutta CPX-testiämme, joka sisältää välittömän arvioinnin maksimaalisesta isokineettisestä kiertoteosta V̇O2-huipussa, jotta selvitetään mekanismeja, jotka rajoittavat V̇O2-huippua CHF:ssä, ja verrataan näitä vasteita ikäsovitettuihin kontrolleihin.