Plămânii și inima sunt iremediabil legați în funcțiile lor de transport de oxigen și CO2. Afectarea funcțională a plămânilor afectează adesea funcția cardiacă, iar afectarea funcțională a inimii afectează adesea funcția pulmonară. La pacienții cu insuficiență cardiacă congestivă cronică (ICC), dispneea de efort este un simptom comun, iar efortul ventilator este crescut la o anumită sarcină de efort, în ciuda gazelor arteriale normale. În acest număr al revistei Circulation, se raportează că ventilația crescută la efort în ICC conține informații prognostice care se extind dincolo de cele furnizate de absorbția maximă de oxigen (V̇o2max), fracția de ejecție ventriculară stângă sau clasificarea funcțională NYHA.1 Datele lor indică faptul că abruptul cu care crește ventilația în raport cu producția de CO2 în timpul exercițiului incremental, fie singur, fie în combinație cu V̇o2max, fracția de ejecție ventriculară stângă și clasificarea NYHA, poate fi un instrument sensibil pentru a prezice supraviețuirea fără evenimente a pacienților cu ICC. Un astfel de instrument poate fi important pentru evaluarea necesității de transplant cardiac sau pentru urmărirea eficacității măsurilor terapeutice; acesta poate fi evaluat la sarcini de lucru submaximale și este mai ușor de măsurat decât V̇o2max.

Ventilația ridicată (V̇e) în raport cu producția de CO2 (V̇co2) în ICC nu este o observație nouă,23456 , dar utilitatea sa potențială ca instrument de prognostic pentru a evalua severitatea ICC este relativ nouă. Cu toate acestea, poate chiar mai important este ceea ce ne spun studiile lui Kleber et al,1 care utilizează acest instrument, despre alterarea schimbului de gaze în ICC și despre relația sa cu alterarea schimbului de gaze în afecțiunile pulmonare.

Pentru că nivelul ridicat al conducerii ventilatorii în insuficiența cardiacă poate prezice supraviețuirea, acesta trebuie să conțină informații importante despre modul în care disfuncția ventriculară stângă afectează fie plămânul, fie controlul ventilator. Primul lucru pe care trebuie să îl examinăm, deci, este ce informații de bază conține panta relației dintre ventilație (V̇e) și producția de CO2 (V̇co2). Ecuația alveolară modificată7 descrie în mod concis factorii determinanți ai pantei cu care crește V̇e în raport cu V̇co2:

Relația dintre V̇e și V̇co2 prin ecuația 1 este liniară pe o gamă largă, iar panta acesteia este determinată de doar 2 factori: (1) comportamentul tensiunii arteriale de CO2 în timpul efortului și (2) raportul Vd/Vt. Dacă Paco2 este condus în jos de un impuls ventilator ridicat de la chemoreceptorii periferici sau de către ergoreceptorii din mușchii scheletici, panta relației V̇e/V̇co2 va crește, sau dacă Vd/Vt este ridicat, panta V̇e/V̇co2 va crește. Creșterea câștigului chemoreceptorilor este adesea observată în ICC severă,8 de exemplu, la pacienții cu respirație Cheyne-Stokes, dar creșterea câștigului chemoreceptorilor nu va conduce singură la scăderea Paco2 decât dacă punctul de referință în jurul căruia este controlat Paco2 este deprimat sau dacă impulsul hipoxic sau impulsul ergoreceptorilor este ridicat. Majoritatea studiilor sugerează că gazele din sânge sunt normale la pacienții cu ICC4 și că Paco2 fie rămâne același, fie scade modest de la repaus până la vârful efortului, la fel ca la controalele normale. Există 2 surse potențiale pentru un raport Vd/Vt ridicat: (1) un volum tidal (Vt) scăzut în raport cu un spațiu mort anatomic normal sau (2) un spațiu mort fiziologic anormal de ridicat. Pacienții cu ICC au adesea un volum curent redus la exerciții grele, ceea ce ar crește raportul Vd/Vt; cu toate acestea, s-a estimat că doar ≈33% din ventilația crescută a spațiului mort în ICC poate fi explicată de un Vt scăzut.25

Informațiile actuale sugerează că sursa majoră pentru o pantă anormal de abruptă a V̇e/V̇co2 în ICC este o neuniformitate crescută a rapoartelor ventilație-perfuzie (V̇/Q̇), cauzând un schimb gazos ineficient. Cu toate acestea, un cuvânt de precauție este încă necesar. Concluzia de mai sus se bazează pe dovezi indirecte. Nu au fost efectuate comparații directe ale Paco2 și ale ventilației spațiului mort la pacienții cu ICC cu și fără o pantă V̇e/V̇co2 ridicată în timpul exercițiilor fizice. Astfel de comparații sunt necesare.

Care ar putea fi sursa unei neuniformități crescute a rapoartelor V̇/Q̇ pulmonare în ICC și de ce ar oferi informații prognostice care nu sunt furnizate de V̇o2max? Volumele pulmonare și funcția ventilatorie la pacienții cu ICC studiați de Kleber et al1 au fost relativ normale, iar saturația oxigenului în sângele arterial la exercițiile de vârf a fost normală, așa cum se întâmplă în general în ICC în absența unei boli pulmonare coexistente. Acest model al unui raport Vd/Vt ridicat cu gaze sanguine arteriale normale sugerează că neuniformitatea rapoartelor V̇/Q̇ în plămân este mai probabil cauzată de neuniformitatea crescută a perfuziei decât a ventilației. Atunci când capacitatea ventilatorie rămâne normală, schimbul ineficient de gaze cauzat de distribuția anormală a perfuziei poate fi, de obicei, bine compensat în timpul efortului prin creșterea ventilației suficient de mult pentru a menține un Paco2 normal și o saturație normală a O2 în sângele arterial. Acest lucru nu este valabil în cazul bolii pulmonare obstructive cronice severe, în care nu numai că ventilația și perfuzia nu sunt bine adaptate, dar, de asemenea, creșterile compensatorii ale ventilației sunt restricționate de rezistența ridicată la fluxul de aer; în timpul exercițiului, Paco2 crește și saturația O2 din sângele arterial scade. La pacienții cu ICC studiați de Kleber et al1 cu pante V̇e/V̇co2 ridicate, capacitatea pulmonară totală (TLC), capacitatea vitală (VC) și capacitatea de difuzie pulmonară (Dlco) medie au fost semnificativ mai mici decât la pacienții cu o pantă V̇e/V̇co2 normală, însă saturația arterială de O2 a rămas normală la vârful efortului. Dlco este de obicei redusă în ICC severă9101112 și se corelează semnificativ cu V̇o2max. O reducere modestă a Dlco poate reflecta o reducere mai severă a capacității de difuzie a membranei adevărate (Dmco), deoarece Dmco scăzută în ICC poate fi contrabalansată de un volum sanguin capilar pulmonar ridicat (Vc). La pacienții cu ICC severă (clasa III NYHA) studiați de Puri et al,9 Dmco a fost de 35% din control, în timp ce Dlco a fost redusă doar la 55% din control din cauza unui Vc ridicat (144% din control). Dmco scăzută implică faptul că capacitatea de difuzie a oxigenului (Dlo2) este redusă în mod corespunzător, ceea ce, la rândul său, va reduce rata de oxigenare a sângelui care perfuzează plămânii și, dacă debitul cardiac este suficient de ridicat, va determina scăderea saturației în oxigen a sângelui care părăsește plămânii în timpul efortului. Unele dintre aceste modificări ale capacității de difuzie și ale ventilației spațiului mort sunt reversibile cu ajutorul inhibitorilor ACE și al diureticelor, reflectând edemul pulmonar interstițial subclinic.513 Cu toate acestea, persistența unei Dlco scăzute după transplantul cardiac14 implică modificări structurale suplimentare la nivelul microvasculaturii, ceea ce este confirmat de studiile morfologice. Arterele musculare și arteriolele prezintă hipertrofie medială și fibroză intimă și adventițială, cu îngustarea lumenurilor vasculare.15 Proteinele matriciale sunt crescute în pereții alveolari, iar membranele bazale capilare sunt îngroșate1617 ; aceste modificări încep probabil foarte devreme ca răspuns la o creștere cronică a tensiunii arteriale capilare pulmonare, indiferent de cauză.18

În fața unui raport Vd/Vt anormal de ridicat și a unei reduceri semnificative a Dlo2 la pacienții cu ICC severă, de ce transportul maxim de oxigen nu este limitat parțial de alterarea schimbului gazos asociat cu o creștere a Paco2 și o scădere a saturației arteriale de O2 în timpul efortului, așa cum se întâmplă de obicei în bolile pulmonare cu anomalii similare? Există 2 motive: (1) Capacitatea ventilatorie maximă este bine menținută în ICC și poate compensa Vd/Vt ridicat, aducând Paco2 la niveluri normale la vârful efortului și menținând o tensiune alveolară de oxigen normală sau ridicată. (2) Debitul cardiac maxim (Q̇max) în ICC este redus mai mult decât este Dlo2; prin urmare, raportul Dlo2/Q̇ nu scade niciodată suficient de mult în timpul efortului pentru a provoca o scădere a saturației în O2 a sângelui care părăsește plămânul.7

Debitul cardiac maxim scăzut și afectarea extracției periferice de O2 sunt cele care afectează în primul rând transportul de oxigen în ICC,419 nu schimbul de gaze pulmonare; gazele din sângele arterial rămân normale. Cu toate acestea, eficiența redusă a schimbului de gaze în ICC reflectată de relația abruptă dintre V̇e și V̇co2 este probabil o sursă majoră a dispneei de efort cu gaze arteriale normale.

Din acest motiv, insuficiența cardiacă ventriculară stângă are efecte importante asupra funcției pulmonare, la fel cum boala pulmonară are efecte importante asupra funcției cardiovasculare. Aplicarea unei măsurători care cuantifică eficiența schimbului de gaze în timpul efortului ca indice al severității ICC și al speranței de viață în ICC subliniază legătura funcțională importantă dintre inimă și plămâni. Măsurarea utilizată este simplă și poate fi aplicată chiar și la niveluri scăzute de exerciții fizice. Cu toate acestea, trebuie subliniat faptul că măsurarea, adică panta relației dintre V̇e și V̇co2 în timpul efortului, este nespecifică și este frecvent anormal de abruptă în bolile pulmonare primare, precum și în ICC, deși de obicei este asociată cu gaze anormale în sângele arterial în bolile pulmonare. Prin urmare, măsurarea utilizată de Kleber et al1 trebuie interpretată în context. Pentru a sublinia acest lucru, în tabel este prezentată o comparație a determinanților primari ai schimbului de gaze afectat în ICC, boala pulmonară obstructivă cronică și boala pulmonară interstițială cu blocaj alveolar capilar20.

În tabel, săgețile, îndreptate fie în sus, fie în jos, indică schimbarea de direcție a determinanților principali la fiecare etapă a transportului de oxigen pentru fiecare afecțiune. Tabelul este suprasimplificat, dar este util din punct de vedere conceptual. În ICC, afectarea primară a transportului de oxigen este impusă de un debit cardiac maxim redus (Q̇max), indicată de o săgeată boldată îndreptată în jos. La pacienții cu boală pulmonară obstructivă cronică, afectarea primară a transportului de oxigen este impusă de o ventilație maximă redusă (V̇emax) cu schimburi gazoase ineficiente, iar la pacienții cu boală pulmonară interstițială cu blocaj alveolar capilar, afectarea primară este impusă de un Dlo2 redus. În toate aceste afecțiuni, potrivirea inegală V̇/Q̇ crește raportul Vd/Vt și afectează eficiența excreției de CO2 din plămân; dacă ventilația poate fi crescută suficient de mult în timpul unui exercițiu în creștere pentru a împiedica creșterea Paco2, panta V̇e/V̇co2 va fi mai abruptă decât în mod normal în bolile pulmonare, precum și în ICC, așa cum indică termenul între paranteze din ecuația 1. În boala pulmonară obstructivă cronică severă, Paco2 va crește pe măsură ce crește sarcina de efort, iar panta V̇e/V̇co2 poate deveni scăzută chiar dacă Vd/Vt este ridicată.19 Boala pulmonară coexistentă poate modifica în mod semnificativ modelul așteptat al schimbului de gaze în ICC. Astfel, trebuie avertizat că, dacă un pacient cu ICC are o boală pulmonară coexistentă semnificativă, aplicarea pantei V̇e/V̇co2 pentru a prezice supraviețuirea, așa cum au propus Kleber et al,1 devine invalidă.

În concluzie, datele disponibile sugerează că ICC cronică induce modificări structurale, precum și edem pulmonar interstițial în plămâni, care afectează eficiența schimbului de gaze; amploarea acestor modificări reflectă severitatea ICC și, probabil, durata acesteia. Din punct de vedere fiziologic, aceste modificări structurale se manifestă printr-un raport crescut între spațiul mort și volumul curent (Vd/Vt), ceea ce determină o ventilație anormal de ridicată în timpul efortului. De asemenea, ele se manifestă de obicei printr-o reducere a capacității de difuzie a plămânilor (Dlco), care variază în funcție de severitatea ICC. Deși magnitudinea acestor modificări fiziologice ale funcției pulmonare poate reflecta gravitatea ICC și poate fi un predictor important al supraviețuirii, ineficiența schimbului de gaze nu este cauza principală a capacității de efort diminuate. Transportul maxim redus de oxigen în ICC este cauzat de un debit cardiac maxim scăzut și, probabil, de o extracție periferică de oxigen afectată; Paco2 arterial și saturația arterială de O2 la vârful efortului rămân normale. Chiar dacă gazele din sângele arterial rămân normale, schimbul ineficient de gaze poate fi o sursă majoră de hiperpnee și dispnee la efort. Modelul schimbului gazos anormal în timpul efortului în ICC diferă în mod clar de cel din boala pulmonară primară; problemele de interpretare apar atunci când ICC și boala pulmonară primară coexistă.

Opinile exprimate în acest editorial nu sunt neapărat cele ale editorilor sau ale American Heart Association.

Notele de subsol

.