Introducere Doar o treime dintre pacienții obezi dezvoltă insuficiență ventilatorie cronică. Acest studiu transversal a evaluat mai mulți factori potențial asociați cu insuficiența ventilatorie cronică.

corelații

Materiale/pacienți și metode Participanții au avut un indice de masă corporală (IMC)> 30 kg/m 2, cu sau fără insuficiență ventilatorie cronică (presiune parțială arterială trează a dioxidului de carbon> 6 kPa sau exces de bază (BE) ≥2 mmoli/L). Factorii investigați au fost grupați pe domenii: (1) măsurile obezității, (2) funcția pulmonară, (3) forța musculară respiratorie și non-respiratorie, (4) derivații studiului somnului, (5) răspunsurile hipoxice și hipercapnice și (6) unele măsuri hormonale, nutriționale și inflamatorii.

Rezultate 71 de participanți obezi (52% bărbați) au fost studiați pe parcursul a 27 de luni, 52 (SD 9) ani și IMC 47 (interval 32-74) kg/m 2. Cele mai bune corelații univariate ale BE din fiecare domeniu au fost: (1) măsurarea absorptiometriei cu raze X cu energie duală a grăsimii viscerale (r = + 0,50, p = 0,001); (2) volumul expirator forțat în decubit dorsal în 1 s (r = -0,40, p = 0,001); (3) presiunea maximă a sniff (r = -0,28, p = 0,02); (4) media saturației de oxigen arterial peste noapte (r = -0,50, p

Statistici de pe Altmetric.com

Mesaje cheie

Rămâne neclar de ce doar unii pacienți obezi dezvoltă sindromul de hipoventilație.

În cel mai mare studiu transversal realizat până în prezent, explorând o gamă largă de factori potențiali care provoacă sindromul de hipoventilație a obezității, am constatat că obezitatea intra-abdominală și un răspuns slab la hipoxie par a fi factorii dominanți asociați cu hipoventilația, oferind astfel perspective asupra fiziopatologiei acestei afecțiuni.

Cele mai bune corelații independente sunt grăsimea viscerală și răspunsul ventilator hipoxic?

Introducere

Pacienții cu insuficiență ventilatorie cronică legată de obezitate au morbiditate, mortalitate și utilizare mai mare a asistenței medicale, comparativ cu participanții obezi eucapnici.1 Caracteristicile clinice ale obezității (indicele de masă corporală, IMC> 30 kg/m 2) și hipercapnie diurnă (presiune parțială arterială) ) de dioxid de carbon, PaCO2> 6 kPa), în absența oricărei alte cauze discernibile, definește sindromul de hipoventilație a obezității (OHS), în timp ce unele includ și prezența respirației tulburate de somn (SDB) în definiție. dintre pacienții cu obezitate dezvoltă insuficiență ventilatorie cronică3, iar motivele pentru aceasta sunt slab înțelese. Am măsurat prospectiv o gamă largă de factori care pot avea impact asupra insuficienței ventilatorii într-un studiu transversal al participanților obezi, cu și fără insuficiență ventilatorie cronică, pentru a clasifica posibilii factori cheie respiratori și non-respiratori asociați cu prezența insuficiență ventilatorie.

Metode

Proiectarea și setarea studiului

Acesta a fost un studiu deschis, transversal al participanților obezi, cu sau fără insuficiență ventilatorie cronică, efectuat între iunie 2011 și septembrie 2013 în Oxford Sleep Unit, Churchill Hospital, Marea Britanie. Un articol anterior, bazat pe acest grup de pacienți, care demonstrează că un exces de bază crescută izolat (BE) face parte din spectrul OHS, a fost deja publicat.4 Alte detalii despre metode pot fi găsite în datele suplimentare online. Studiul a fost aprobat de Comitetul de etică al cercetării de la Oxford (Oxfordshire REC B 11/H0605/9) și pre-înregistrat (identificator ClinicalTrials.gov: NCT01380418).

Participanți

Un eșantion aleatoriu de participanți obezi (IMC> 30 kg/m 2) cu sau fără insuficiență ventilatorie cronică au fost recrutați după trimiterea la clinica de somn și ventilație sau în timpul evaluării pentru o posibilă intervenție chirurgicală bariatrică. Participanții au fost excluși dacă: în prezent, pe medicamente care pot stimula/deprima respirația, diuretice sau teofilină; a avut boală pulmonară obstructivă (volumul expirator forțat în 1 s) (FEV1)/raportul capacității vitale forțate (FVC), 7

Funcția pulmonară

Funcția pulmonară a fost măsurată așezată și în decubit dorsal: raport FEV1, FVC, FEV1/FVC, capacitate vitală relaxată și volum de rezervă expirator.

Putere musculara

Forța musculară respiratorie a fost evaluată așezată din presiuni (cm H2O) la nivelul gurii: presiunea inspiratorie maximă (MIP) după expirarea maximă la volumul rezidual, presiunea expiratorie maximă după inspirația maximă, la capacitatea pulmonară totală (MicroRPM, CareFusion, Basingstoke, UK); și inspirați presiunile inspiratorii nazale la capacitatea funcțională reziduală, în timpul a cinci sniffs maxime, într-o manieră standardizată așa cum s-a descris anterior.8 A fost, de asemenea, evaluată forța musculară non-respiratorie.

Măsuri legate de somn

SDB a fost evaluat dintr-un studiu de somn poligrafic respirator într-o noapte, în spital (sistem de monitorizare Win-Visi; Stowood Scientific Instruments, Oxford, Marea Britanie).

Răspunsurile fanilor

Răspunsurile ventilatorii în două puncte au fost măsurate la hipoxie (15% O2, poikilocapnic) și hipercapnie (5% CO2, echilibru O2).

Măsuri hormonale, nutriționale și inflamatorii

Au fost măsurate mai multe variabile hormonale, nutriționale și inflamatorii, potențial legate de slăbiciunea musculară și dieta slabă: glucoză și insulină de post, hemoglobină glicată, vitamina D, peptidă natriuretică a creierului, studii privind fierul, vitamina B12, folat, acizi grași, hormon stimulator tiroidian, leptina, adiponectina și proteina C reactivă. Probele de sânge de post au fost luate dimineața în urma studiului de somn peste noapte.

Informații suplimentare despre unele dintre metode sunt conținute în datele suplimentare online.

metode statistice

Analizele datelor au fost efectuate folosind SPSS (V.22, IBM Corporation Ltd, SUA). Datele au fost testate pentru normalitate și prezentate ca medie și SD, cu excepția cazului în care se indică altfel. Analiza statistică pentru corelații potențiali ai insuficienței ventilatorii a fost un proces în două etape. În primul rând, în cadrul fiecărui domeniu mecanicist, analiza Pearson a fost utilizată pentru a găsi măsurile care s-au corelat cel mai mult cu gradul de insuficiență ventilatorie (folosind atât CO2 arterial, cât și BE). Apoi, cei mai buni reprezentanți independenți ai fiecărui domeniu mecanicist, cel mai probabil să fie cauzali, mai degrabă decât să reflecte pur și simplu gradul de insuficiență ventilatorie, au fost introduși într-o analiză finală de regresie multiplă pas cu pas pentru a identifica clasamentul general al corelaților independenți ai insuficienței ventilatorii. Toate datele au fost colectate de la toți pacienții, în afară de forța musculară cvadriceps, care a fost efectuată doar pe ultimii 40 de pacienți din cauza disponibilității tardive a echipamentului. Măsurarea țesutului adipos visceral de către DXA a fost disponibilă numai de la participanții cu un IMC ≤40, deoarece algoritmul nu a fost verificat dincolo de acest nivel de obezitate.

Rezultate

Au fost studiați șaptezeci și unu de participanți obezi (52% bărbați). Patruzeci și unu de participanți obezi au fost îndrumați de la serviciul bariatric (60% femei; IMC 48,1) și 30 de participanți de la clinica de somn și ventilație (55% bărbați; IMC 45,3). Tabelul 1 prezintă datele gazelor arteriale din sânge.

Gazele arteriale din sânge și echilibrul acid - bazic

Analize de domeniu individuale

Măsuri ale obezității și distribuția acesteia

Tabelul 2 arată corelațiile mai puternice dintre insuficiența ventilatorie cronică (BE și PaCO2) și vârstă, precum și măsurile obezității și distribuția acesteia. IMC s-a corelat slab cu insuficiența ventilatorie cronică definită fie de PaCO2, fie de BE (r = + 0,21, p = NS; r = + 0,20, respectiv p = NS). Cea mai puternică corelație a fost cu măsurătorile DXA ale grăsimii viscerale (BE, r = + 0,50; p = 0,001), deși acestea au fost disponibile numai de la cei 43 de participanți cu un IMC ≤40 kg/m 2. Circumferința gâtului și măsura impedanței au fost corelate semnificativ fie cu PaCO2, fie cu BE (r = -0,28, p = 0,02, r = -0,27, p = 0,03, respectiv), deși relațiile au fost mai slabe. Nu au existat alte corelații între măsurile obezității și insuficiența ventilatorie cronică.

Indici de vârstă și obezitate

Funcția pulmonară

Tabelul suplimentar online S1 arată corelațiile mai puternice dintre insuficiența ventilatorie și măsurile funcției pulmonare. FEV1 în decubit dorsal a avut cea mai puternică corelație cu BE (r = -0.40, p, 10. Au existat doar alte două corelații semnificative: BNP și transferrin. Fierul în ser este transportat în principal de transferrin.11 Toate nivelurile cu excepția unui BNP (102 ng/mL ) au fost sub pragul obișnuit pentru a defini insuficiența cardiacă (100 ng/L).

Analiza regresiei în toate domeniile respiratorii și non-respiratorii

Partea superioară a tabelului 3 prezintă cele mai puternice corelații independente semnificative din fiecare dintre domeniile respiratorii și non-respiratorii individuale care ar putea fi cauzale. Partea inferioară a tabelului 3 arată rezultatul analizei de regresie a tuturor acestor șase factori. Singurii doi factori semnificativi asociați cu insuficiența ventilatorie cronică au fost măsurarea DXA a grăsimii intra-abdominale (viscerale) și răspunsul ventilator poikilocapnic la respirația de 15% oxigen. Nivelurile de vitamina D au fost următoarele cele mai semnificative, dar au atins doar un nivel semnificativ de 0,19. Toți ceilalți factori nu au fost semnificativi în modelul final.

Analiza de regresie liniară utilizând cele mai bune corelații independente ale BE din fiecare domeniu

Discuţie

În acest studiu prospectiv, generator de ipoteze, observațional, transversal al unui grup de indivizi obezi, am confirmat că IMC singur este un corelat relativ slab al insuficienței ventilatorii. Vârsta nu a fost, de asemenea, un corelat semnificativ, ceea ce înseamnă că nu este pur și simplu că este nevoie de timp pentru ca un anumit nivel de obezitate să provoace eșecul ventilator. Există o serie de corelații puternice în fiecare dintre domeniile biologice, sugerând că eșecul ventilator în obezitate este probabil să fie multifactorial. Cu toate acestea, principalele corelații independente au fost prezența grăsimii intra-abdominale la scanarea DXA și o reducere a răspunsului ventilator la 15% oxigen.

S-ar putea argumenta că, datorită formei curbei de disociere a hemoglobinei, a răspunsului ventilator și a scăderii absolute a SaO2, în timpul respirației cu 15% O2 ar fi de așteptat să fie mai mare dacă inițial mai hipoxic și, prin urmare, deja în partea mai abruptă a curbei. Acest lucru ar fi adevărat într-o oarecare măsură pentru scăderea absolută a SaO2 în timpul respirației cu oxigen de 15%. Cu toate acestea, deși se acceptă faptul că răspunsul fiziologic la hipoxie este dependent de numeroși factori, răspunsul ventilator la hipoxie s-a dovedit a fi redus liniar atunci când este reprezentat grafic împotriva SaO2, deci panta răspunsului ventilator la hipoxie (ΔV/Δ% SaO2 ) nu ar trebui să depindă de unde începe pe curba de disociere.12 Mai mult, modificarea ventilației minute în timpul testului de provocare cu O2 de 15% a fost, de asemenea, corelată cu BE, ceea ce nu ar fi de așteptat dacă răspunsul ventilator redus a fost pur și simplu rezultatul poziția inițială pe curba de disociere.

Alte studii au arătat, de asemenea, că pacienții cu OHS au un răspuns ventilator redus la hipoxie; 13, 14 eșecul de a menține ventilația în fața hipoventilației nocturne este o cauză plauzibilă care contribuie la dezvoltarea hipoventilației diurne. Hipoventilația extra nocturnă14 observată la acești indivizi obezi este probabil provocată de un alt factor, răspunsul ventilator hipoxic redus jucând un rol permisiv. Îndepărtarea corpurilor carotide la oameni și animale reduce volumul hipoxic și duce la o dezvoltare treptată a insuficienței ventilatorii cronice.15 Perioadele repetate de hipoventilație extranocturnă vor duce la retenție de bicarbonat renal care poate să nu fie complet eliminată în timpul orelor de veghe, ducând la o creștere treptată peste timp, cu ventilația trezită care suprimă alcaloza. Aceasta a fost explicația avansată de Berger și colab, 16 și modelată de Norman și colab

Alternativ, hipoxia cronică a OHS poate să fi afectat răspunsul ventilator la hipoxemie. Există dovezi inconsistente pentru o reducere a impulsului ventilator până la hipoxie după, de exemplu, expunerea pe termen lung la altitudine în zonele joase.18-21 Cu toate acestea, chiar dacă tocirea dobândită este explicația la pacienții noștri, aceasta ar implica totuși restaurarea impulsului ventilator trebuie considerat ca o țintă terapeutică.

În cele din urmă, s-ar putea ca răspunsul hipoxic tocit la pacienții noștri să se fi datorat pur și simplu încărcării mecanice de grăsime, deși credem că acest lucru este puțin probabil din trei motive: cei cu eucapnie, dar cu o retenție izolată de bicarbonat, au reușit să-și readucă PaCO2 la normal în timpul zilei, totuși au prezentat un răspuns ventilator hipoxic redus, 4 au existat pacienți în secțiunea noastră transversală cu volume pulmonare normale și forță musculară care au prezentat răspuns hipoxic redus, dar răspunsuri hipercapnice normale; și a existat o corelație foarte mică între răspunsurile hipoxice și hipercapnice (r = 0,08, p = 0,53), la care s-ar fi așteptat dacă ar fi afectate în mod dominant de supraîncărcarea pompei.

Obezitatea abdominală preferențială este o cauză plauzibilă care contribuie la dezvoltarea treptată a hipercapniei diurne. Un studiu transversal bazat pe populație, care a inclus aproape 122.000 de participanți, a arătat că obezitatea abdominală este cel mai puternic corelat al funcției pulmonare afectate21 și lucrările timpurii din acest domeniu au identificat un volum de rezervă expiratorie redus ca un posibil provocator al hipoventilației legate de obezitate., 23 utilizând o gamă largă de variabile ale grăsimii corporale (inclusiv DXA pentru a determina efectul distribuției grăsimii asupra volumelor pulmonare), au constatat la adulții sănătoși că volumele pulmonare erau doar vag asociate cu IMC. Variabilele derivate atât din măsurătorile DXA cât și din cele non-DXA, care reflectă grăsimea superioară a corpului, au avut corelații negative semnificative cu capacitatea reziduală funcțională și volumul de rezervă expirator la bărbați și femei.

Descoperirile noastre, deși în intervalul IMC 30-40, sugerează că mai multe grăsimi, de fapt în interiorul cavității abdominale, pot fi deosebit de importante. În special la culcare, greutatea grăsimii abdominale va restricționa coborârea diafragmei; acest lucru va restrânge și căile respiratorii mici, cu o creștere a rezistenței la fluxul de aer și a presiunii expiratorii finale pozitive intrinseci.24 Diafragma poate fi chiar întinsă excesiv, reducând eficiența contracției fibrelor musculare.25 Acest efect al unei presiuni intraabdominale crescute asupra ventilației este bine recunoscut; 26, 27 la indivizii cu alte patologii care cresc presiunea intraabdominală (observată în special la pacienții acut bolnavi aflați în terapie intensivă), obezitatea suplimentară este un factor de risc suplimentar semnificativ pentru insuficiența ventilatorie.28 Este posibil ca grăsimea intraabdominală să fie mai semnificativă decât grăsimea peretelui abdominal subcutanat la jenarea diafragmei atunci când expansiunea compartimentului abdominal este limitată și, astfel, eficient sub presiune. Cu toate acestea, sunt necesare mai multe date la niveluri mai ridicate de obezitate peste un IMC de 40.

O observație interesantă în setul nostru de date a fost că circumferința gâtului a fost un corelator mai bun al grăsimii viscerale DXA (r = + 0,66, p 40, deoarece algoritmii relevanți nu au fost verificați dincolo de acest nivel de obezitate.33 Astfel, este posibil ca acest relația ar putea să nu continue să fie adevărată pentru valorile IMC peste 40. Cu toate acestea, este încurajator faptul că relația a existat, chiar și în intervalul relativ restrâns al valorilor IMC (30-40).

Munca noastră sugerează că inversarea acumulării treptate de bicarbonat poate fi o strategie alternativă în gestionarea hipoventilației obezității. Acest lucru nu a fost considerat sigur în majoritatea celorlalte exemple de insuficiență ventilatorie hipercapnică, în care pompa respiratorie eșuează sau este copleșită, cum ar fi boala neuromusculară sau boala pulmonară obstructivă cronică severă, atunci când creșterea impulsului ventilator este probabil ineficientă și potențial periculoasă. Astfel, s-ar părea rezonabil să se efectueze un studiu controlat randomizat al acetazolamidei sau echivalentului la pacienții cu hipoventilație a obezității, care nu sunt în decompensare acută, în ciuda faptului că acest lucru nu este recomandat în prezent.34 Există deja mici studii necontrolate ale acetazolamidei în ceea ce privește obezitatea. la pulsiunea hipercapnică și hipoxia nocturnă care sugerează ameliorarea la pacienții cu apnee centrală de somn.35

Mulțumiri

Multe mulțumiri și aprecieri lui Richard Madgewick pentru ajutorul acordat cu măsurarea funcției pulmonare și a măsurătorilor de ventilație și Debby Nichols și Barbara Winter pentru ajutorul lor cu măsurătorile somnului din studiu.