Связан ли кровоток через IPAVA и PFO с легочной гипертензией, вызванной задержкой дыхания и погружением с аквалангом?

Легочная артериальная гипертензия (повышенное давление в легких) является многофакторным заболеванием, не поддающимся лечению. Изучение обратимых форм легочной гипертензии, вызванных экстремальными условиями, такими как длительная задержка дыхания и/или подводное плавание с аквалангом, может помочь лучше понять, почему у одних людей развивается это разрушительное заболевание, а у других нет.

Легочное артериальное давление обычно очень низкое у здоровых людей. Низкий уровень кислорода (гипоксия) вызывает сужение легочных кровеносных сосудов, что приводит к уменьшению диаметра, но легочный кровоток остается постоянным или увеличивается. Наличие постоянного потока с сосудами меньшего диаметра вызывает повышение давления в легочной артерии, но оно вернется к норме после восстановления нормального уровня кислорода. Более того, существует связь с открытым овальным окном (PFO, маленькое отверстие между предсердиями в сердце) и избыточным давлением в легочной артерии в условиях низкого содержания кислорода. Однако причины усиленного повышения легочного артериального давления у этих субъектов с PFO (PFO +) неизвестны, но могут быть связаны с преувеличенной констриктивной реакцией на низкий уровень кислорода.

Во время задержки дыхания содержание кислорода в легких уменьшается, а у элитных дайверов с задержкой дыхания оно снижается до очень низкого уровня. По сравнению с субъектами без PFO (PFO-) уровень кислорода может упасть еще ниже у субъектов с PFO +, потому что деоксигенированная кровь проходит через маленькое отверстие и смешивается с насыщенной кислородом кровью, усугубляя уровень, до которого снижается кислород в крови. Таким образом, использование модели гипоксии легких с задержкой дыхания является одним из подходов к изучению вызванного гипоксией повышения давления в легочной артерии - метод, критически зависящий от способности элитного дайвера с задержкой дыхания задерживать дыхание на значительное время.

Внутрилегочные артериовенозные анастомозы (IPAVA) представляют собой сосуды в легких, которые обходят капилляры. Группа исследователей исследовала возможную роль этих уникальных сосудов в физиологических и патофизиологических условиях. Исследователи обнаружили, что кровоток IPAVA возникает, когда здоровые люди вдыхают газ с низким содержанием кислорода. Исследователи также обнаружили, что кровоток IPAVA обратно пропорционален легочному артериальному давлению. В частности, люди с высоким давлением в легочной артерии имеют низкий кровоток IPAVA и наоборот.

Правый желудочек сердца перекачивает кровь через легочную артерию в легкие. В состоянии покоя правое сердце выполняет минимальную работу, потому что давление в легочных сосудах низкое. Когда давление в легочной артерии увеличивается, работа правых отделов сердца должна существенно возрастать, чтобы кровь продолжала прокачиваться через легкие. Таким образом, высокое давление в легочной артерии увеличивает работу правых отделов сердца и может привести к дисфункции правых отделов сердца, тем самым ограничивая объем крови, который может перекачивать сердце. Если давление достаточно высокое, чтобы ограничить количество крови, протекающей через легкие, это можно обнаружить по уменьшению легочного кровотока и/или изменениям функции сердца во время сокращения (систолы) и расслабления (диастолы). Соответственно, вмешательство, снижающее давление в легочной артерии во время задержки дыхания, может оказать благотворное влияние на функцию правых отделов сердца.

В совокупности исследователи ожидают, что во время элитного погружения на задержке дыхания, когда уровень кислорода снижается, давление в легочной артерии будет увеличиваться по мере снижения уровня кислорода в легких, а снижение уровня кислорода может быть даже ниже у субъектов с PFO+. Кроме того, по мере снижения уровня кислорода в крови кровоток IPAVA будет увеличиваться у некоторых субъектов с PFO, тем самым поддерживая низкое давление в легочной артерии у этих людей. И наоборот, ожидается, что субъекты с PFO + и субъекты с PFO- с низким уровнем кровотока IPAVA будут иметь самое высокое легочное давление. Правда это или нет, неизвестно. Таким образом, цель № 1 будет заключаться в количественном определении давления в легочной артерии и функции правых отделов сердца и изучении их связи с кровотоком PFO и IPAVA у элитных дайверов с задержкой дыхания при дыхании концентрациями кислорода и углекислого газа, которые имитируют гипоксию, вызванную задержкой дыхания [ПРИМЕЧАНИЕ: это невозможно визуализировать сердце во время задержки дыхания, потому что полностью раздутое легкое препятствует ультразвуковому обзору сердца]. Задача № 2 будет использовать силденафил, препарат, который увеличивает биодоступность оксида азота для расширения кровеносных сосудов легких, для снижения давления в легочной артерии при вдыхании концентрации кислорода и углекислого газа, которые имитируют гипоксию, вызванную задержкой дыхания. Исследователи будут количественно оценивать влияние силденафила на легочное артериальное давление и функцию правых отделов сердца и определят, изменяет ли он взаимосвязь с IPAVA и кровотоком PFO. Как упоминалось выше, поскольку у пациентов с ПФО+ может наблюдаться выраженная сосудосуживающая реакция легких на гипоксию, силденафил может быть либо менее эффективным, либо неэффективным в снижении легочного артериального давления у этих пациентов. Задача № 3 — сравнить данные исследования элитных дайверов с задержкой дыхания с данными, полученными у участников с одинаковым возрастом, полом и PFO, которые не имеют большого опыта погружений с задержкой дыхания. Для этого контрольные субъекты пройдут те же процедуры, что и в задачах № 1 и 2 выше. Эти исследования также позволят исследователям определить, существуют ли различия в реакции легочных сосудов на гипоксию между теми, у кого есть опыт погружений на задержке дыхания, и у тех, у кого нет такого опыта.

В дополнение к изменениям в сердце и легких, которые происходят у дайверов с задержкой дыхания, описанным выше, также известно, что давление в легочной артерии увеличивается после подводного плавания с аквалангом, но возвращается к норме в течение нескольких часов. Механизмы, ответственные за повышение давления в легочной артерии, неизвестны, но не зависят от гипоксии. Таким образом, исследование взаимосвязи между повышением давления в легочной артерии, вызванным IPAVA, PFO и подводным плаванием с аквалангом, предлагает дополнительные возможности для понимания предрасположенности к легочной артериальной гипертензии. Хотя неизвестно, почему давление в легочной артерии повышается при нырянии с аквалангом, известно, что легочная гипертензия может способствовать дисфункции правых отделов сердца и отеку легких (накоплению воды в легких), которые могут возникать у людей, занимающихся плаванием и/или нырянием с аквалангом. Профилактика повышения давления в легочной артерии во время и/или после погружения может помочь предотвратить чрезмерную дисфункцию правых отделов сердца и отек легких. Таким образом, Задача № 4 будет количественно определять давление в легочной артерии и функцию правых отделов сердца и исследовать их взаимосвязь с PFO и кровотоком IPAVA до и после погружения с аквалангом. Цель № 5 — количественно оценить влияние силденафила (после погружения) на легочное артериальное давление и функцию правых отделов сердца, а также определить, изменяет ли он взаимосвязь с IPAVA и кровотоком PFO до и после погружения с аквалангом.

Таким образом, исследователи предлагают изучить элитных хорватских дайверов с задержкой дыхания и аквалангистов. Исследователи будут количественно оценивать легочную гипертензию, вызванную задержкой дыхания и подводным плаванием с аквалангом, и функцию правых отделов сердца, чтобы исследовать взаимосвязь между PFO и кровотоком IPAVA. Исследователи будут использовать плацебо-контролируемое вмешательство (силденафил) для снижения легочного артериального давления у этих субъектов, чтобы изучить влияние изменения давления (или отсутствия изменения) на отношения, определенные выше.