저산소 상태에서 운동 시 흡입된 산화질소가 최대산소소비량에 미치는 영향 (iNO)

배경

저산소 상태에서 운동하는 동안 최대 산소 섭취량(V̇O2max)에 의해 결정되는 최대 운동 능력은 흡기 산소 장력이 떨어지면서 점진적으로 감소합니다. 일반적으로 V̇O2max의 이러한 감소는 전적으로 동맥 산소 함량의 감소로 인한 것이라고 가정합니다. 그러나 심각한 저산소증 사례에 대한 이전 연구에서는 V̇O2max가 예상보다 크게 감소한 것으로 나타났습니다. 또한, V̇O2max의 저산소증 유발 손상은 흡기 O2 장력 감소로 완전히 설명할 수 없으며 다른 메커니즘이 V̇O2max 감소에 기여하는 것으로 제안됩니다. 이전 연구에서는 감소된 동맥 산소 함량 외에도 폐 가스 교환 장애 및 최고 심박출량 감소가 심각한 저산소증(10.5% 흡기 산소)에서 손상된 V̇O2max의 주요 원인인 것으로 나타났습니다. 가스 교환 장애 및 심박출량 감소의 원인은 현재 불분명하지만 저산소성 폐혈관 수축(HPV)이 매우 심한 운동 중에 폐혈관 저항과 폐동맥압을 증가시킬 수 있다는 가설이 제기되었습니다. HPV 매개 폐혈관 저항 증가는 우심실 활동을 증가시키고 잠재적으로 심장의 펌핑 능력을 손상시켜 박출량 감소와 궁극적으로 심박출량 감소로 이어집니다. HPV는 건강한 사람의 경미한 저산소증(15-18% 흡기 산소)에서도 검출되었습니다. 흡입된 산화질소(iNO)는 선택적 폐혈관 확장제이며 폐혈관 기능 장애(즉, 만성 폐쇄성 폐질환). 또한 iNO는 건강한 개인에게서 HPV를 방출하는 것으로 나타났습니다. iNO가 HPV를 예방할 수 있다면 폐혈관 저항의 증가를 중등도(~13.6%) 완화할 수 있습니다. 흡기 산소) 및 더 심한(~12.1% 흡기 산소) 저산소증 및 저산소 운동 중에 V̇O2max를 개선합니다. 따라서 우리는 iNO가 중등도 및 중증 저산소증에서 운동하는 동안 V̇O2max를 개선할 것이며, 폐동맥 수축기 압력 감소로 인해 박출량 증가 및 최대 심박출량으로 이어질 것이라는 가설을 세웁니다. 또한, 중등도 저산소증에서 V̇O2max의 iNO 매개 변화와 비교할 때 iNO를 사용하는 V̇O2max의 더 큰 개선은 심각한 저산소증 조건에서 관찰될 것입니다. 이는 폐 혈관계가 중등도 및 중증 저산소 상태 모두에서 감소된 V̇O2max의 핵심 기여자라는 결정적인 증거를 제공할 것입니다.

시험 목표

목적: 저산소 상태에서 운동 시 iNO가 최대산소소비량(V̇O2max)에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.

가설: 흡입된 NO는 저산소 운동 중 V̇O2max를 개선하며, 이는 박출량 증가 및 최대 심박출량에 이차적입니다. 중간 정도의 저산소 상태에서 V̇O2max의 iNO 매개 변화와 비교할 때 iNO가 있는 V̇O2max의 더 큰 개선은 더 심각한 저산소 상태에서 관찰될 것입니다.

연구 설계: 무작위 이중 맹검 교차 설계.

연구 프로토콜: 6개의 세션이 다음 순서로 3주 동안 완료됩니다: 1일) 참가자 등록, 병력, 표준 폐 기능(PFT) 및 심폐 운동 검사(CPET) 호흡 정상 산소 상태(21% 흡기 산소). 2-5일) A) 중등도 저산소증(13.6% 흡기 산소), B) 중증 저산소증(12.1% 흡기 산소), C) 40ppm iNO가 있는 중등도 저산소증 및 D) 중증 저산소증 40ppm iNO. 6일) 폐동맥 수축기압을 결정하기 위한 초음파 도플러 측정과 함께 호흡, 정상산소증, 중등도 및 중증 저산소증, 및 iNO를 사용한 중등도 및 중증 저산소증 동안 휴식 및 운동 시험.

저산소증 상태는 14,000-17,000피트의 고도에 있는 것과 비슷합니다. 17,000피트는 유콘(캐나다에서 4번째로 높은 산)의 킹 피크 정상에 서 있는 것과 같습니다.

1일차에 참가자는 정보에 입각한 동의 절차를 완료하고 병력 설문지를 작성하고 신체 활동 준비 설문지를 사용하여 운동을 선별합니다. 이들은 같은 날 폐기능 검사와 심폐기능 검사를 받게 된다. 참가자들은 이 시험일에 실험실에서 약 3시간을 보낼 것입니다.

2, 3, 4, 5일에 참가자는 A) 중등도 저산소증(13.6% 흡기 산소), B) 중증 저산소증(12.1% 흡기 산소), C) 중등도 저산소증 40ppm iNO, D) 중증 저산소증 40ppm iNO 및 혈류/심장 박출량 및 호기된 가스를 평가하고 표준 심폐 운동 테스트에서 탈진까지의 시간을 결정합니다. 2일 전에 조건 순서는 두 번째 산소 농도 조건이 시작되기 전에 하나의 산소 농도(12.1 또는 13.6%)의 두 CPET가 완료되도록 블록 무작위화됩니다.

2일차에 참가자는 반듯하게 누워 5분 동안 휴식을 취합니다. 안정시 혈압은 수동 청진을 사용하여 결정됩니다. 휴식기 심박출량은 비침습성 임피던스 심전도 검사와 맥박 산소측정기로 추정된 산소 포화도를 사용하여 평가됩니다. 만료된 가스 분석에서 환기를 측정합니다. 이러한 측정에 따라 피험자는 네 가지 실험 조건 중 하나를 호흡하기 시작합니다(위 참조). 5분의 세척 기간 후에 환기, 심박출량 및 산소 포화도 기록이 반복됩니다. 그런 다음 참가자는 정상 산소 상태의 공기를 계속 마시면서 표준 심폐 운동 테스트를 수행합니다. 참가자들은 이 시험일에 실험실에서 약 3시간을 보낼 것입니다.

3일, 4일 및 5일은 참가자가 다른 실험 조건을 호흡한다는 점을 제외하고는 2일과 동일합니다.

6일째에 피험자는 앙와위로 누워서 5분 동안 휴식을 취하여 앙와위 기준선 측정을 얻습니다. 다음 참가자는 똑바로 앉고 기준선 측정이 기록됩니다. 그들의 휴식 전신 혈압은 수동 청진을 사용하여 결정되며 폐동맥 수축기 동맥압은 심장 초음파 영상으로 결정됩니다. 휴식기 심박출량은 비침습성 임피던스 심전도를 사용하여 평가됩니다. 휴식 측정은 iNO(무작위 순서)로 호흡하는 동안 호흡, 정상 산소 상태, 중등도 및 중증 저산소증, 중등도 및 중증 저산소증을 완료합니다. 그런 다음 참가자는 고정된 강도로 가벼운 운동의 짧은 시합을 완료하고 모든 측정은 정상 산소 상태, 중등도 및 중증 저산소증, 중등도 및 중증 저산소증을 iNO(무작위 순서)로 호흡하면서 반복됩니다. 연구 참가자는 총 ~25분(조건당 5분) 동안 가벼운 강도로 운동합니다. 휴식 및 운동 측정 모두 조건을 전환할 때 10분의 휴약 시간이 주어집니다.

참가자 기간: 각 방문에는 약 3시간이 소요됩니다. 각 참가자의 총 시간은 약 18시간입니다.

간섭

흡입된 산화질소 개입: 흡입된 NO는 선택적 폐 혈관 확장제이며 환기가 잘 되는 폐 영역(즉, 혈관 긴장도가 높은 상태에서 환기-관류 일치를 개선합니다. 흡입된 NO는 이전에 전신 혈압에 영향을 미치지 않으면서 폐 질환 환자의 운동 중 폐동맥 압력을 낮추는 것으로 나타났습니다. 정맥 주사 혈관확장제(예: 프로스타사이클린) 전신 혈관 확장, 심한 동맥 저혈압 및 실신을 피하기 위해 19-20. 이전 작업과 일치하여 흡입된 NO의 표준 40ppm 용량은 비재호흡 회로를 사용하여 관리됩니다.

통계 분석 및 해석 위약(정상 산소 상태)과 비교할 때 1) 중등도 및 중증 저산소증, 2) 운동 중 iNO가 있는 중등도 및 중증 저산소증으로 V̇O2max의 변화를 평가하기 위해 1원 반복 측정 ANOVA를 사용할 것입니다. 주효과가 발견되면 Tukey 사후 t-검정을 완료하여 차이를 찾습니다. iNO가 V̇O2max를 개선한다면 이는 폐 혈관 저항의 저산소성 매개 증가가 중등도 및 중증 저산소 운동 중 심박출량 장애의 주요 원인임을 시사합니다.