Funkcja mięśni szkieletowych w śródmiąższowej chorobie płuc

ZAMIAR:

Podstawowym celem proponowanej pracy jest scharakteryzowanie funkcji mięśni szkieletowych u pacjentów ze śródmiąższową chorobą płuc (ILD) oraz określenie fizjologicznych i czuciowych konsekwencji upośledzenia funkcji mięśni szkieletowych w ILD podczas wysiłku fizycznego.

HIPOTEZY:

Hipotezy są trojakie; i) pacjenci z ILD będą mieli upośledzoną funkcję mięśni szkieletowych w porównaniu ze zdrową grupą kontrolną, ii) upośledzenie funkcji mięśni szkieletowych predysponuje pacjentów z ILD do zmęczenia mięśnia czworogłowego uda wywołanego wysiłkiem fizycznym, zwiększa odczuwanie duszności wysiłkowej, a także zmniejsza tolerancję wysiłku, oraz iii) dostarczanie dodatkowego tlenu podczas ćwiczeń łagodzi wywołane wysiłkiem zmęczenie mięśnia czworogłowego uda, łagodzi odczuwaną intensywność duszności i poprawia tolerancję wysiłku.

CEL:

Celem proponowanego badania jest kompleksowe zbadanie dysfunkcji mięśni szkieletowych u pacjentów z śródmiąższową chorobą płuc oraz scharakteryzowanie jej wpływu na duszność i tolerancję wysiłku. W ten sposób proponowana praca będzie pierwszą, która kompleksowo oceni funkcję mięśni szkieletowych u pacjentów z śródmiąższową chorobą płuc, a także określi jej funkcjonalne konsekwencje. Wyniki dostarczą ważnego wglądu w domniemaną rolę dysfunkcji mięśni szkieletowych w ograniczaniu wysiłku u pacjentów z ILD.

UZASADNIENIE:

ILD odnosi się do różnorodnej grupy chorób, które mają wspólne cechy fizjologiczne wynikające ze stanu zapalnego i/lub zwłóknienia miąższu płuc. Szacuje się, że ILD występuje z częstością około 67-81 przypadków na 100 000 osób. Jednak biorąc pod uwagę heterogenność podtypów choroby, trudno jest określić dokładną medianę przeżycia pacjentów z ILD; u pacjentów z idiopatycznym włóknieniem płuc, najczęstszym podtypem ILD, mediana przeżycia wynosi zaledwie 2-3 lata od momentu rozpoznania. U pacjentów z ILD duszność (tj. duszność) jest najczęstszym objawem. Duszność może być bardzo wyniszczająca, szczególnie podczas wysiłku fizycznego. Kliniczne znaczenie duszności w ILD podkreśla jej silna korelacja z jakością życia i śmiertelnością. Pacjenci starają się zminimalizować duszność, unikając aktywności fizycznej, co prowadzi do osłabienia i związanego z tym zmniejszenia wydolności funkcjonalnej. Znaczenie utrzymania sprawności funkcjonalnej podkreśla fakt, że pacjenci z ILD o najniższym poziomie aktywności fizycznej mają najniższą jakość życia i najwyższą śmiertelność. Skuteczne leczenie duszności i nietolerancji wysiłku ma zatem kluczowe znaczenie przy rozważaniu postępowania z pacjentami z ILD.

Patofizjologiczne mechanizmy duszności i nietolerancji wysiłku w ILD są złożone, wieloczynnikowe i słabo poznane. Rzeczywiście, stosunkowo niewiele badań odpowiednio zbadało mechanistyczne podstawy duszności i nietolerancji wysiłku u pacjentów z ILD. Ogólnie przyjmuje się, że ograniczenie wysiłku fizycznego w ILD jest związane z kombinacją zmienionej mechaniki oddychania, upośledzenia wymiany gazowej i ograniczenia krążenia. Przyjmuje się jednak, że duszność i nietolerancja wysiłku są związane wyłącznie z zaburzeniami oddychania i krążenia związanymi z patogenezą ILD. Chociaż to założenie jest rozsądne, ignoruje potencjalnie kluczową rolę dysfunkcji mięśni szkieletowych jako źródła duszności i nietolerancji wysiłku. Ostatnie dowody eksperymentalne wskazują, że dysfunkcja mięśni szkieletowych przyczynia się zarówno do duszności, jak i nietolerancji wysiłku w POChP.

Rosnąca literatura potwierdza pogląd, że dysfunkcja mięśni szkieletowych jest powszechna w ILD. Chociaż dokładne mechanizmy pozostają niejasne, u wielu pacjentów z ILD występuje kilka dobrze znanych czynników sprzyjających dysfunkcji mięśni szkieletowych, w tym: przewlekła hipoksemia, stres oksydacyjny, zapalenie płuc i ogólnoustrojowe, osłabienie fizyczne, niedożywienie i stosowanie kortykosteroidów. Czynniki te mogą działać pojedynczo lub synergistycznie, upośledzając funkcję mięśni szkieletowych, powodując zanik mięśni, dysfunkcję mitochondriów, zmniejszenie udziału włókien mięśniowych typu I i zwiększenie ilości tłuszczu śródmięśniowego. Według naszej wiedzy istnieją ograniczone dane obrazowe dotyczące morfologii mięśni szkieletowych w ILD, a oceny zdolności oksydacyjnej mięśni szkieletowych i funkcji skurczowej nie zostały uzyskane jednocześnie. Dysfunkcja mięśni szkieletowych, jeśli występuje, prawdopodobnie zmniejsza zdolność oksydacyjną mięśni lokomotorycznych, prowadząc do przedwczesnego zmęczenia, zwiększonej duszności i zmniejszonej tolerancji wysiłku. Co najważniejsze, nie ma danych na temat fizjologicznego wpływu zmęczenia i dysfunkcji mięśni szkieletowych na duszność i wydolność wysiłkową ani na to, czy ukierunkowane opcje leczenia, takie jak dodatkowe dostarczanie tlenu (O2), mogą złagodzić zmęczenie mięśni.

W związku z tym cele proponowanych badań są trojakie: i) scharakteryzowanie funkcji mięśni szkieletowych u pacjentów z ILD w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej, ii) określenie wpływu dysfunkcji mięśni szkieletowych na duszność, zmęczenie i nietolerancję wysiłku u pacjentów z ILD w porównaniu zdrowym kontrolom i iii) w celu ustalenia, czy poprawa tolerancji wysiłku przy użyciu dodatkowego tlenu łagodzi wywołane wysiłkiem zmęczenie mięśni szkieletowych u pacjentów z ILD.

PROJEKT BADAWCZY:

Hipotezy eksperymentalne testowane przy użyciu kombinacji projektów badawczych. Aby przetestować hipotezy i) i ii), badacze użyją projektu przekrojowego. Aby przetestować hipotezę iii), badacze wykorzystają projekt badania kontrolowanego placebo z pojedynczą ślepą próbą.

METODY Uczestnicy zgłaszają się do laboratorium cztery razy, w odstępie minimum 48 godzin, a każda wizyta trwa ~2-3 godziny.

Wizyta 1:

Uczestnicy przejdą wywiad przesiewowy, wypełnią szereg kwestionariuszy dotyczących przewlekłej duszności wysiłkowej, jakości życia i aktywności fizycznej. Następnie uczestnicy będą mieli mierzony wzrost i wagę oraz wykonają badanie funkcji płuc. Na koniec uczestnicy wykonają test wysiłkowy w cyklu przyrostowym z ograniczonym objawem. Szczegółowe pomiary fizjologiczne i sensoryczne będą wykonywane bezpośrednio przed iw trakcie testu wysiłkowego w cyklu przyrostowym.

Wizyta 1 będzie miała na celu scharakteryzowanie czynności płuc i wydolności wysiłkowej uczestnika.

Wizyta 2:

Uczestnicy zostaną poddani badaniu metodą rezonansu magnetycznego w celu oceny objętości i procentowej zawartości tłuszczu w mięśniach czworogłowych uda. Następnie wykonają serię testów mających na celu ocenę funkcji mięśnia czworogłowego uda, w tym: i) ocenę maksymalnej dobrowolnej siły mięśnia czworogłowego uda oraz ii ) nieinwazyjną ocenę zdolności oksydacyjnej mięśnia czworogłowego uda przy użyciu spektroskopii w bliskiej podczerwieni.

Dane z wizyty 2 zostaną wykorzystane do zbadania hipotezy 1 poprzez scharakteryzowanie funkcji mięśnia czworogłowego uda uczestnika.

Wizyty 3:

Uczestnicy wykonają test wysiłkowy ze stałym obciążeniem do wyczerpania, oddychając powietrzem otoczenia (tj. 20,93% tlenu). Obciążenie pracą zostanie ustawione na poziomie 75% najwyższego tempa pracy osiągniętego podczas przyrostowej próby wysiłkowej przeprowadzonej podczas wizyty 1.

Dane z wizyt 3 i 4 zostaną wykorzystane do odpowiedzi na hipotezę 2 poprzez scharakteryzowanie wpływu ćwiczeń na zmęczenie mięśni szkieletowych u pacjentów z ILD i zdrowych osób z grupy kontrolnej.

Wizyta 4:

Uczestnicy wykonają test wysiłkowy ze stałym obciążeniem podczas oddychania dodatkowym tlenem (tj. 60% tlenu). Obciążenie pracą zostanie ustawione na 75% najwyższego tempa pracy osiągniętego podczas przyrostowego testu wysiłkowego przeprowadzonego podczas wizyty 1, a test zostanie zakończony, gdy uczestnicy osiągną taki sam czas, jaki osiągnęli podczas testu wysiłkowego ze stałym obciążeniem w dniu 3.

Dane z wizyty 4 zostaną wykorzystane do odpowiedzi na hipotezę 3 poprzez określenie, czy można zastosować dodatkowy tlen w celu złagodzenia zmęczenia mięśni szkieletowych wywołanego wysiłkiem fizycznym u pacjentów z ILD i zdrowych osób z grupy kontrolnej.