Ruolo dell'ossigeno nello sviluppo dell'affaticamento nei pazienti con insufficienza respiratoria cronica (Oxyfatigue)

La broncopneumopatia cronica ostruttiva avanzata (BPCO) con insufficienza respiratoria cronica (CRF) e necessità di ossigenoterapia a lungo termine (LTOT) è una condizione con una prognosi infausta che causa sintomi come dispnea e affaticamento che riducono drasticamente la qualità della vita della persona con BPCO. Tipicamente, la fase avanzata della BPCO è caratterizzata da uno schema fluttuante con ricoveri ricorrenti e un circolo vizioso in cui la dispnea aumenta e la tolleranza all'esercizio e l'attività fisica sono ridotte, il che a sua volta porta a depressione, isolamento sociale e bassa qualità della vita e aumentato rischio di morte.

La disfunzione muscolare in questi pazienti contribuisce, insieme all'iperinflazione dinamica, all'aumento della fatica e della dispnea durante l'esercizio, portando alla cessazione precoce dello sforzo e alla diminuzione della capacità aerobica massima. Nei pazienti con CRF, l'aumento dell'ossigenazione arteriosa potrebbe avere un risultato benefico attraverso l'inibizione diretta della stimolazione dei recettori del corpo carotideo riducendo la ventilazione e la frequenza respiratoria.

L'aumento dell'ossigenazione arteriosa potrebbe anche favorire l'aumento dell'ossigenazione muscolare i) riducendo la produzione di lattati durante gli sforzi di iso-lavoro e ii) aumentando la vasodilatazione polmonare e di conseguenza la gittata cardiaca e quindi l'apporto di ossigeno al muscolo in esercizio. È interessante notare che l'aumento dell'ossigenazione muscolare sta probabilmente ritardando l'insorgenza dell'affaticamento del diaframma.

In ambito clinico, gli studi hanno dimostrato che la somministrazione acuta di ossigeno è utile nel ridurre la richiesta ventilatoria del paziente con BPCO riducendo la ventilazione minuto e la frequenza respiratoria e migliorando la tolleranza all'esercizio. Nei pazienti con BPCO con e senza insufficienza respiratoria cronica, la somministrazione acuta di ossigeno sembra migliorare la capacità di resistenza, la massima capacità di esercizio, la dispnea e la ventilazione minuto. Nei pazienti con BPCO moderata/grave non ipossica a riposo e durante l'esercizio, l'allenamento con l'integrazione di ossigeno fornisce maggiori benefici per la tolleranza all'esercizio e il pattern respiratorio. Invece, nei pazienti con normossia a riposo e desaturazione indotta dall'esercizio, la tolleranza all'esercizio valutata con il six-minute walking test migliora progressivamente con l'aggiunta di ossigeno, anche se vi è un'enorme variabilità all'interno dei singoli gruppi.

In questa popolazione l'aggiunta di ossigeno durante l'esercizio comporta effetti marginali legati solo ad un lieve beneficio sulla dispnea. Pertanto, ad oggi, questo regime di trattamento mira solo a pazienti con desaturazione indotta dall'esercizio con dispnea grave associata. Pertanto, c'è poco supporto dalla letteratura nell'offrire l'ossigenoterapia in modo estensivo durante l'allenamento fisico ai pazienti con BPCO. Inoltre, mancano studi solidi che portino a conclusioni certe sull'uso dell'ossigenoterapia con particolare riferimento ai benefici sugli esiti funzionali, sui sintomi e sulla qualità della vita.

Mentre la maggior parte degli studi riguarda pazienti normossici con BPCO a riposo, c'è poca o nessuna letteratura dedicata alla BPCO con IRC e LTOT. A nostra conoscenza, mancano studi fisiologici che indaghino la risposta (vasodilatazione, affaticamento neuromuscolare e ossigenazione muscolare) dell'applicazione di diversi dosaggi di ossigenoterapia in pazienti con BPCO associata a IRC e LTOT.

Queste informazioni permetterebbero di descrivere meglio l'origine dell'intolleranza allo sforzo e di guidare il clinico sul dosaggio di ossigenoterapia più appropriato per ottenere la migliore risposta fisiologica all'esercizio.

PROTOCOLLO In questo studio verrà valutata la fatica neuromuscolare a tre diverse concentrazioni di FiO2.

Lo studio si svolgerà nell'arco di 5 giorni Giorno 1: familiarizzazione Giorno 2: verrà eseguito il test di esaurimento (Tlim) delle contrazioni isometriche submassimali al 30% MVC con un ciclo ripetuto di 3" ON e 3" OFF Giorno 3,4 e 5 pre e le valutazioni neuromuscolari post-fatica saranno eseguite a diverse FiO2. Il protocollo di fatica comporterà l'esecuzione di contrazioni isometriche submassimali intervallate per una durata pari all'80% del Tlim. Ogni condizione è stata valutata dopo la stabilizzazione di almeno 10 minuti.

I giorni saranno eseguiti in uno studio randomizzato.

Le tre condizioni variano in base alla FiO2 come segue:

A) CONDIZIONE ARIA AMBIENTE: il paziente respirerà aria ambiente attraverso la maschera Venturi (Vmask FiO2 21%) e sarà considerata una "condizione fittizia" B) CONDIZIONE FiO2 30%: il soggetto respirerà attraverso una maschera Venturi con una FiO2 di 30 %.

C) CONDIZIONE FiO2 60%: il soggetto respirerà attraverso una maschera Venturi con una FiO2 del 60%.

MISURE All'inizio del protocollo (T0), misure antropometriche (BMI), comorbidità misurate con scala CIRS, fatica anamnestica valutata con la Fatigue Severity Scale (FSS), dispnea anamnestica con dispnea alla scala Barthel, Quality of life by CAT e punteggi MRF , valore dell'emogasanalisi in aria, funzione polmonare mediante spirometria globale

1. Valutazione della fatica neuromuscolare centrale e periferica secondo il protocollo di twitch interpolato. I soggetti saranno seduti in posizione eretta con supporto per la schiena. L'anca e il ginocchio saranno flessi a 90° e la forza sarà misurata da un trasduttore di forza.

   Valutazione della forza isometrica: Contrazione Volontaria Massima (MVC). Valutazione elettromiografica: le onde M saranno registrate dal vasto laterale. Valutazione della forza a riposo elettricamente stimolata (Qtpot) e della massima attivazione volontaria (MVA). La stimolazione elettrica utilizzata sarà costituita da singoli impulsi ad onda quadra della durata di 0.1 ms, erogati da uno stimolatore a corrente costante (DS7AH, Digitimer). L'intensità dello stimolo utilizzato sarà definita come segue: la corrente verrà progressivamente aumentata da 0 mA fino al valore oltre il quale non ci sarà ulteriore aumento dell'ampiezza dell'onda M. Lo stimolo utilizzato per lo studio sarà fissato al 125% dell'intensità richiesta per produrre una risposta massima dell'onda M. Qtpot verrà misurato 5 secondi dopo le misurazioni MCV. Il MVA sarà calcolato durante il MVC elettricamente stimolato: una singola contrazione sovrapposta al MVC sarà confrontata con la forza prodotta durante Qtpot. Il protocollo prevede la ripetizione di 2 misurazioni di MVC e Qtpot prima e dopo il compito faticoso.

2. Misurazione della saturazione dell'ossigeno pulsato (SatO2), del valore della paCO2 transcutanea (tcCO2), dell'affaticamento BORG e della dispnea.
3. Valutazione della funzione mitocondriale in vivo attraverso il metodo Near InfraRed Spectroscopy (NIRS) applicando una sonda non invasiva sul vasto laterale. Il test della capacità ossidativa muscolare misurerà la concentrazione relativa di deossiemoglobina e ossiemoglobina nei tessuti. L'emoglobina totale (THb = HHb + HbO2) e la differenza di Hb (Hbdiff = HbO2 - HHb) saranno ottenute come misure derivate.
4. Valutazione dell'affaticamento dei muscoli respiratori accessori dello sternocleidomastoideo mediante EMG
5. La valutazione della funzione vascolare sarà effettuata con ecografia Doppler a livello dell'arteria femorale comune, in condizioni basali e durante l'applicazione della tecnica Single Passive Leg Movement (sPLM). Il test sPLM verrà eseguito sull'arteria femorale comune destra e le misurazioni verranno effettuate utilizzando un sistema ecografico Doppler (Logiq V4-GE, Milwaukee, WI, USA). Il protocollo sPLM consisterà in 60 secondi di raccolta dei dati di base a riposo, seguiti da un'estensione passiva di flessione della gamba di 1 secondo. La gamba verrà quindi mantenuta completamente estesa per i restanti 60 s dopo il movimento. Per ogni soggetto sono stati raccolti il ​​diametro arterioso a riposo, il flusso sanguigno a riposo, le relative variazioni (Dpeak) da riposo, il flusso sanguigno di picco e l'Area Sotto la Curva (AUC) del flusso sanguigno femorale durante la valutazione . I valori di picco del flusso sanguigno, le variazioni relative dal riposo e l'AUC dopo il movimento della gamba saranno calcolati secondo per secondo