運動中の肺拡散と毛細血管の血液量に対するドーパミンの影響

1. 研究目的

   この研究の主な目的は、運動中の肺毛細血管の血液量、拡散、および肺動脈圧、心拍出量、および肺血管抵抗の血行動態変数に対するドーパミン注入およびドーパミン 2 受容体遮断の効果を調べることです。 第二に、この研究では、運動耐性に対するドーパミン注入とドーパミン 2 受容体遮断の効果を調べます。

2. バックグラウンド

   運動に必要な酸素需要の増加に対応するには、肺拡散能 (DLCO) を増加させて、動脈酸素化の低下と運動の早期終了を回避する必要があります。 運動中の DLCO の増強は、肺毛細血管の動員と拡張を通じて肺毛細血管の血液量 (Vc) を拡大し、膜容量 (Dm) を拡散することによって達成され、拡散のための表面積を効果的に増加させます。 肺毛細血管の動員と拡張は、肺血管抵抗 (PVR) を減少させ、運動による肺動脈圧 (PAP) の上昇を制限しながら、肺血流 (Q) を増加させます。

   健康面では、薬理学的介入は運動中の PAP に影響を与えるとは考えられていません。 ただし、肺血管拡張薬であるドーパミンは、運動中の PAP の調節に役立つ可能性があります。 具体的には、メトクロプラミド (肺ドーパミン 2 受容体アンタゴニスト) が最大 Q 値と運動耐性を低下させるため、ドーパミンは正常な心血管運動反応にとって重要であると考えられます (1)。 これらの結果は、ドーパミンが肺平滑筋の調節を介して運動中に Vc を調節し、その後 PVR、PAP、Q、および運動耐性に影響を与える可能性があることを示唆しています。 ただし、ドーパミンが DLCO、Vc、Q、および運動耐性をどのように調節するかは不明です。

   目的: この研究の目的は、DLCO、Vc、PAP、PVR、Q、および運動耐性に対するドーパミン アゴニストおよびドーパミン 2 受容体アンタゴニストの効果を調べることです。

   仮説: ドーパミンが Vc を増加させ、PVR の減少とそれに対応する PAP の減少につながるという仮説が立てられています。 この応答により、コントロールと比較して、DLCO、Q、および運動耐性が向上します。 逆に、メトクロプラミド (ドーパミン 2 受容体拮抗薬) は、Vc の増加と PVR の減少を弱め、PAP の増加につながります。 この状態では、DLCO、Q、および運動耐性が低下します。

3. メソッド

研究の概要: この研究では、健康な被験者が安静時と 2 つの作業負荷 (以前に決定された VO2peak の 60% および 85%) で、静脈内ドーパミン (2µg/kg/分)、ドーパミン受容体遮断（経口メトクロプラミド20mg）、またはプラセボ（ランダム化された順序）。 データは、2 ～ 3 週間にわたって 5 日間にわたって収集されます。 1 日目: 肺機能と疲労度に応じた運動テスト。 2 ～ 4 日目: 静脈内ドーパミン、ドーパミン受容体遮断、またはプラセボのいずれかを使用した安静時および運動時の Vc 測定 (順序は無作為化)。 短い休息の後、VO2peak の 85% での疲労までの時間の試験を実施して、運動耐性を特徴付けます。 5 日目: 安静時および運動中の心臓超音波による PAP の評価 (静脈内ドーパミン、ドーパミン受容体遮断、またはプラセボ (順序はランダム化))

肺機能および心肺運動試験：被験者は、有酸素運動能力（VO2peak）を特徴付けるための随意疲労に対する段階的な運動試験と、肺機能パラメータを特徴付けるための標準的な肺機能試験を受けます。

運動中の DLCO および Vc 測定: DLCO および Vc は、VO2peak の 60% および 85% での安静時およびサイクリング運動中に、多重酸素圧 DLCO 息止め法 (2) を使用して測定されます。 異なる 3 日間にわたって、参加者は次の各条件に無作為に割り付けられます: 1) ドーパミン (2 μg/kg/分の静脈内投与) およびプラセボ錠剤、2) メトクロプラミド (20 mg 経口) および静脈内生理食塩水、または 3) 静脈内生理食塩水そしてプラセボ錠剤。 各作業負荷の間、被験者は DLCO 息止め操作を 6 秒間実行し、異なる酸素圧 (0.21、0.40、0.60; 作業負荷と酸素圧はランダム化) で運動中に 3 回繰り返され、Vc と Dm の計算が可能になります。 COが蓄積しないように、試験は数日間にわたって行われます。 DLCO はヘモグロビンに対して補正されますが、これらのテストの実行にはかなりの経験があります。

肺動脈収縮期圧 (PASP)、PVR、および Q: ドップラー心エコー検査 (PASP) は、すべてのドーパミン条件における PAP の非侵襲的推定として使用されます。 PASP は、安静時と運動中に評価されます。この方法は、以前の調査で私たちのグループや他の人によって成功裏に使用されています (3,4)。 合計 PVR は、任意のワークロードで PASP を Q で割ることによって評価されます。 Q は、Physioflow® Impedance Cardiography (Manatec® Biomedical) を使用して評価されます。 直接 Fick 法と比較すると、インピーダンスカージオグラフィーは、安静時および運動中の Q を正確に決定します。

ヘモグロビン: DLCO はヘモグロビン濃度で補正されるため、安静時および運動中に指を刺して少量の血液サンプルを採取し、ハンドヘルド ヘモグロビン測定装置 (HemoCue 201+、HemoCue AB、Angelholm、スウェーデン）。