Is de bloedstroom door IPAVA en PFO gerelateerd aan adem inhouden en door duiken veroorzaakte pulmonale hypertensie?

Pulmonale arteriële hypertensie (verhoogde longbloeddruk) is een multifactoriële ziekte zonder genezing. Onderzoek naar reversibele vormen van pulmonale hypertensie die wordt veroorzaakt onder extreme omstandigheden, zoals langdurig de adem inhouden en/of persluchtduiken, kan helpen om beter te begrijpen waarom sommige mensen deze verwoestende ziekte krijgen en andere niet.

De pulmonale arteriële druk is doorgaans erg laag bij gezonde mensen. Lage zuurstofniveaus (hypoxie) veroorzaken een vernauwing van de longbloedvaten, wat resulteert in kleinere diameters, maar de longbloedstroom blijft constant of neemt toe. Een constante stroom met kleinere vatdiameters zorgt ervoor dat de pulmonale arteriële druk toeneemt, maar deze zal weer normaal worden zodra de normale zuurstofniveaus zijn hersteld. Bovendien is er een associatie met patent foramen ovale (PFO, klein gaatje tussen de boezems in het hart) en overmatige pulmonale arteriële druk bij zuurstofarme omstandigheden. De redenen voor de verergerde toename van de pulmonale arteriële druk bij deze proefpersonen met een PFO (PFO+) zijn echter onbekend, maar kunnen te wijten zijn aan een overdreven vernauwingsreactie op een laag zuurstofgehalte.

Tijdens het inhouden van de adem neemt de zuurstof in de longen af ​​en bij elite apneuduikers daalt het tot zeer lage niveaus. Vergeleken met proefpersonen zonder PFO (PFO-), kan de zuurstof bij die PFO+-proefpersonen zelfs nog lager dalen omdat zuurstofarm bloed door het kleine gaatje gaat om zich te mengen met zuurstofrijk bloed, waardoor het niveau waarop zuurstof in het bloed afneemt, wordt verergerd. Het gebruik van een apneumodel van longhypoxie is dus een benadering om een ​​door hypoxie veroorzaakte toename van de pulmonale arteriële druk te onderzoeken - een methode die kritisch afhankelijk is van het vermogen van de elite apneuduiker om zijn adem gedurende een aanzienlijke tijd in te houden.

Intrapulmonale arterioveneuze anastomosen (IPAVA) zijn vaten in de longen die de haarvaten omzeilen. De onderzoeksgroep heeft de mogelijke rol van deze unieke vaten in fysiologische en pathofysiologische omstandigheden onderzocht. De onderzoekers hebben ontdekt dat IPAVA-bloedstroom optreedt wanneer gezonde proefpersonen gas met een laag zuurstofgehalte inademen. De onderzoekers hebben ook ontdekt dat de IPAVA-bloedstroom omgekeerd evenredig is met de pulmonale arteriële druk. In het bijzonder hebben personen met hoge pulmonale arteriële druk een lage IPAVA-bloedstroom en vice versa.

De rechterventrikel van het hart pompt het bloed door de longslagader naar de longen. In rust verricht het rechterhart een minimale hoeveelheid werk omdat de druk in de longbloedvaten laag is. Wanneer de pulmonale arteriële druk toeneemt, moet het werk van de rechterkant van het hart aanzienlijk toenemen om het bloed door de longen te laten pompen. Hoge pulmonale arteriële druk zal dus het werk van het rechterhart vergroten en kan leiden tot disfunctie van het rechterhart, waardoor de hoeveelheid bloed die het hart kan rondpompen wordt beperkt. Als de druk hoog genoeg is om de hoeveelheid bloed die door de longen stroomt te beperken, kan dit worden gedetecteerd door een vermindering van de pulmonale bloedstroom en/of veranderingen in de functie van het hart tijdens contractie (systole) en relaxatie (diastole). Dienovereenkomstig kan een interventie die de pulmonale arteriële druk vermindert tijdens het inhouden van de adem een ​​gunstig effect hebben op de rechterhartfunctie.

Alles bij elkaar genomen, verwachten de onderzoekers dat tijdens een elite apneuduik, waarbij het zuurstofniveau afneemt, de pulmonale arteriële druk zal toenemen naarmate het zuurstofniveau in de longen afneemt, en de afname van zuurstof kan zelfs nog lager zijn bij PFO+-proefpersonen. Bovendien, naarmate het zuurstofgehalte in het bloed daalt, zal de IPAVA-bloedstroom bij sommige PFO-patiënten toenemen, waardoor de pulmonale arteriële druk bij die personen laag blijft. Omgekeerd zouden PFO+-proefpersonen en die PFO-proefpersonen met een lage IPAVA-bloedstroom naar verwachting de hoogste pulmonale druk hebben. Of dit waar is, is niet bekend. Daarom zal Doelstelling #1 de pulmonale arteriële druk en de rechterhartfunctie kwantificeren en hun relaties met PFO en IPAVA-bloedstroom onderzoeken bij elite apneuduikers terwijl ze zuurstof- en kooldioxideconcentraties inademen die hypoxie nabootsen door het inhouden van de adem. is het niet mogelijk om het hart in beeld te brengen tijdens het inhouden van de adem, omdat de volledig opgeblazen long het ultrasone beeld van het hart belemmert]. Doelstelling #2 zal sildenafil gebruiken, een medicijn dat de biologische beschikbaarheid van stikstofmonoxide verhoogt om longbloedvaten te verwijden, om de pulmonale arteriële druk te verlagen terwijl concentraties van zuurstof en koolstofdioxide worden ingeademd die door het inhouden van de adem veroorzaakte hypoxie nabootsen. Onderzoekers zullen het effect van sildenafil op de pulmonale arteriële druk en de rechterhartfunctie kwantificeren en bepalen of het de relatie met IPAVA en PFO-bloedstroom verandert. Zoals hierboven vermeld, kan sildenafil minder effectief of ineffectief zijn bij het verlagen van de pulmonale arteriële druk bij deze patiënten, omdat die PFO+-patiënten een overdreven pulmonale vasoconstrictieve respons op hypoxie kunnen hebben. Doelstelling #3 zal de onderzoeksgegevens van de elite apneuduiker vergelijken met gegevens verkregen van leeftijd, geslacht en PFO-gematchte proefpersonen die geen uitgebreide ervaring hebben met apneuduiken. Om dit te doen, ondergaan controlepersonen dezelfde procedures in Doelstellingen #1 & 2 hierboven. Deze onderzoeken zullen onderzoekers ook in staat stellen vast te stellen of er verschillen zijn in pulmonale vasculaire reacties op hypoxie tussen mensen met en zonder ervaring met apneuduiken.

Naast de hart- en longveranderingen die optreden bij duikers die de adem inhouden zoals hierboven beschreven, is het ook bekend dat de pulmonale arteriële druk toeneemt na persluchtduiken, maar binnen een paar uur weer normaal wordt. De mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de toename van de pulmonale arteriële druk zijn onbekend, maar zijn onafhankelijk van hypoxie. Het onderzoeken van de relatie tussen door IPAVA, PFO en duiken geïnduceerde verhogingen van de pulmonale arteriële druk biedt dus een extra mogelijkheid om de gevoeligheid voor pulmonale arteriële hypertensie te begrijpen. Hoewel het niet bekend is waarom de pulmonale arteriële druk toeneemt bij diepzeeduiken, is het bekend dat pulmonale hypertensie kan bijdragen aan disfunctie van het rechter hart en longoedeem (ophoping van longvocht) dat kan optreden bij personen die zwemmen en/of diepzeeduiken. Preventie van verhoogde pulmonale arteriële druk tijdens en/of na een duik kan helpen om overmatige disfunctie van het rechterhart en longoedeem te voorkomen. Doelstelling nr. 4 kwantificeert dus de pulmonale arteriële druk en de rechterhartfunctie en onderzoekt hun relatie met PFO en IPAVA-bloedstroom, pre- en post-scuba-duiken. Doelstelling #5 kwantificeert het effect van sildenafil (postduik) op de pulmonale arteriële druk en de rechterhartfunctie en bepaalt of het de relatie met IPAVA- en PFO-bloedstroom verandert, pre- en post-scuba-duiken.

Samenvattend stellen de onderzoekers voor om elite Kroatische apneu- en SCUBA-duikers te bestuderen. Onderzoekers zullen door adem ingehouden hypoxie en door duiken geïnduceerde pulmonale hypertensie en rechterhartfunctie kwantificeren om de relaties tussen PFO en IPAVA-bloedstroom te onderzoeken. Onderzoekers zullen een placebogecontroleerde interventie (sildenafil) gebruiken om de pulmonale arteriële druk bij deze proefpersonen te verlagen om de impact van de verandering in druk (of afwezigheid van verandering) op de hierboven bepaalde relaties te onderzoeken.