Lungorna och hjärtat är oåterkalleligen kopplade till varandra när det gäller syre- och koldioxidtransport. Funktionsnedsättning i lungorna påverkar ofta hjärtfunktionen och funktionsnedsättning i hjärtat påverkar ofta lungfunktionen. Hos patienter med kronisk kongestiv hjärtsvikt (CHF) är ansträngningsdyspné ett vanligt symtom, och ventilationsansträngningen ökar vid en given ansträngningsbelastning trots normala arteriella blodgaser. I detta nummer av Circulation rapporteras att den ökade ansträngningsventilationen vid hjärtsvikt innehåller prognostisk information som sträcker sig längre än den som tillhandahålls av maximalt syreupptag (V̇o2max), vänster kammares ejektionsfraktion eller NYHA-funktionsklassificering.1 Deras data tyder på att den branthet med vilken ventilationen ökar i förhållande till CO2-produktionen under inkrementell ansträngning, antingen ensamt eller i kombination med V̇o2max, vänster kammares ejektionsfraktion och NYHA-klassificering, kan vara ett känsligt verktyg för att förutsäga händelselös överlevnad hos patienter med hjärtsvikt. Ett sådant verktyg kan vara viktigt för att utvärdera behovet av hjärttransplantation eller för att följa effekten av terapeutiska åtgärder; det kan utvärderas vid submaximala arbetsbelastningar och är lättare att mäta än V̇o2max.

Den höga ventilationen (V̇e) med avseende på CO2-produktion (V̇co2) vid CHF är ingen ny observation,23456 men dess potentiella användbarhet som ett prognostiskt verktyg för att utvärdera svårighetsgraden av CHF är relativt ny. Kanske ännu viktigare är dock vad studierna av Kleber et al,1 som använder detta verktyg, säger oss om försämrat gasutbyte vid CHF och dess förhållande till försämrat gasutbyte vid lungsjukdom.

Då den höga nivån av ventilatorisk drivkraft vid hjärtsvikt kan förutsäga överlevnad, måste den innehålla viktig information om hur vänsterkammardysfunktion påverkar antingen lungan eller den ventilatoriska kontrollen. Det första vi behöver undersöka är därför vilken grundläggande information som finns i lutningen på förhållandet mellan ventilation (V̇e) och koldioxidproduktion (V̇co2). Den modifierade alveolära ekvationen7 beskriver kortfattat bestämningsfaktorerna för hur brant V̇e stiger i förhållande till V̇co2:

Sambandet mellan V̇e och V̇co2 enligt ekvation 1 är linjärt inom ett brett område, och dess lutning bestäms av endast 2 faktorer: (1) beteendet hos den arteriella CO2-spänningen under träning och (2) Vd/Vt-förhållandet. Om Paco2 drivs ned av en hög ventilationsdrift från perifera kemoreceptorer eller av ergoreceptorer i skelettmuskulaturen kommer lutningen på V̇e/V̇co2-sambandet att öka, eller om Vd/Vt är hög kommer V̇e/V̇co2-lutningen att öka. Ökad kemoreceptorförstärkning ses ofta vid svår CHF,8 t.ex. hos patienter med Cheyne-Stokes-andning, men ökad kemoreceptorförstärkning i sig kommer inte att driva Paco2 nedåt om inte den börvärde kring vilken Paco2 kontrolleras är nedtryckt eller om inte hypoxisk drivkraft eller ergoreceptordrivkraft är hög. De flesta studier tyder på att blodgaserna är normala hos patienter med hjärtinfarkt4 och att Paco2 antingen förblir oförändrat eller minskar måttligt från vila till toppträning, på samma sätt som hos normala kontroller. Det finns två potentiella källor till ett högt Vd/Vt-förhållande: (1) en låg tidalvolym (Vt) i förhållande till ett normalt anatomiskt dödutrymme eller (2) ett onormalt högt fysiologiskt dödutrymme. Patienter med hjärtinfarkt har ofta en minskad tidalvolym vid kraftig ansträngning, vilket skulle öka Vd/Vt-förhållandet; det har dock uppskattats att endast ≈33 % av den ökade dödrumsventilationen vid hjärtinfarkt kan förklaras av en låg Vt25 .

Aktuell information tyder på att den viktigaste källan till en onormalt brant V̇e/V̇co2-luttning vid CHF är ökad ojämnhet i förhållandet ventilation-perfusion (V̇/Q̇), vilket orsakar ineffektivt gasutbyte. Ett ord av försiktighet är dock fortfarande nödvändigt. Ovanstående slutsats bygger på indirekta bevis. Inga direkta jämförelser har gjorts av Paco2 och dödrumsventilation hos CHF-patienter med och utan hög V̇e/V̇co2-sluttning under träning. Sådana jämförelser behövs.

Vad kan vara källan till en ökad ojämnhet i pulmonella V̇/Q̇-förhållanden vid CHF och varför skulle det ge prognostisk information som inte ges av V̇o2max? Lungvolymer och ventilationsfunktion hos de CHF-patienter som Kleber et al1 studerade var relativt normala, och den arteriella syremättnaden i blodet vid toppträning var normal, vilket i allmänhet är fallet vid CHF i avsaknad av samtidig lungsjukdom. Detta mönster med ett högt Vd/Vt-förhållande med normala arteriella blodgaser tyder på att ojämnheten i V̇/Q̇-förhållandet i lungan mer sannolikt orsakas av ökad ojämnhet i perfusionen än i ventilationen. När ventilationskapaciteten förblir normal kan ineffektivt gasutbyte som orsakas av onormal perfusionsfördelning vanligtvis kompenseras väl under träning genom att öka ventilationen tillräckligt mycket för att bibehålla en normal Paco2 och normal O2-mättnad i det arteriella blodet. Detta gäller inte vid allvarlig kronisk obstruktiv lungsjukdom, där inte bara ventilationen och perfusionen är dåligt anpassade, utan där även kompensatoriska ökningar av ventilationen begränsas av det höga luftflödesmotståndet; under träning stiger Paco2 och O2-mättnaden i artärblodet sjunker. Hos de CHF-patienter som Kleber et al1 studerade med höga V̇e/V̇co2-lutningar var den genomsnittliga totala lungkapaciteten (TLC), vitalkapaciteten (VC) och lungornas diffusionskapacitet (Dlco) betydligt lägre än hos patienter med normal V̇e/V̇co2-lutning, men den arteriella O2-mättnaden förblev ändå normal vid toppträning. Dlco är vanligtvis nedsatt vid svår CHF9101112 och korrelerar signifikant med V̇o2max. En blygsam minskning av Dlco kan återspegla en allvarligare minskning av den sanna membranens diffusionskapacitet (Dmco), eftersom den låga Dmco vid CHF kan uppvägas av en hög pulmonell kapillär blodvolym (Vc). Hos patienter med svår CHF (NYHA-klass III) som studerades av Puri et al9 var Dmco 35 % av kontrollen, medan Dlco endast reducerades till 55 % av kontrollen på grund av en hög Vc (144 % av kontrollen). Den låga Dmco innebär att syrgasdiffusionskapaciteten (Dlo2) minskar i motsvarande grad, vilket i sin tur minskar syresättningshastigheten hos det blod som perfunderar lungorna och, om hjärtminutvolymen är tillräckligt hög, leder till att syrgasmättnaden hos det blod som lämnar lungorna sjunker under träning. En del av dessa förändringar i diffusionskapaciteten och dödrumsventilationen är reversibla med ACE-hämmare och diuretika, vilket återspeglar subkliniskt interstitiellt lungödem.513 Persisterande låg Dlco efter hjärttransplantation14 innebär dock ytterligare strukturella förändringar i mikrovaskulaturen, vilket bekräftas av morfologiska studier. Muskelartärer och arterioler uppvisar medial hypertrofi och intimal och adventiell fibros med förträngda kärllumen.15 Matrisproteiner ökar i alveolära väggar och kapillära basalmembran är förtjockade1617 ; dessa förändringar börjar troligen mycket tidigt som svar på en kronisk ökning av det pulmonella kapillära blodtrycket, oavsett orsak.18

Med tanke på ett onormalt högt Vd/Vt-förhållande och en betydande minskning av Dlo2 hos patienter med allvarlig hjärtinfarkt, varför begränsas inte den maximala syretransporten delvis av försämrat gasutbyte i samband med en ökning av Paco2 och ett fall i arteriell O2-mättnad under ansträngning, vilket vanligen inträffar vid lungsjukdom med liknande abnormiteter? Det finns två anledningar: (1) Den maximala ventilationskapaciteten är väl bibehållen vid CHF och kan kompensera för den höga Vd/Vt, vilket gör att Paco2 sjunker till normala nivåer vid toppträning och bibehåller en normal eller hög alveolär syrgasspänning. (2) Maximal hjärtminutvolym (Q̇max) vid CHF minskar mer än Dlo2; därför sjunker kvoten Dlo2/Q̇ aldrig tillräckligt lågt under träning för att orsaka ett fall av O2-mättnad i blodet som lämnar lungan.7

Det är den låga maximala hjärtminutvolymen och den försämrade perifera O2-utvinningen som i första hand försämrar syretransporten vid CHF,419 inte det pulmonella gasutbytet; arteriella blodgaser är fortfarande normala. Den minskade effektiviteten i gasutbytet vid CHF som återspeglas av det branta förhållandet mellan V̇e och V̇co2 är dock troligen en viktig källa till ansträngningsdyspné med normala arteriella blodgaser.

Därmed har vänsterkammarhjärtsvikt viktiga effekter på lungfunktionen, på samma sätt som lungsjukdom har viktiga effekter på den kardiovaskulära funktionen. Tillämpningen av en mätning som kvantifierar gasutbytets effektivitet under ansträngning som ett index för allvarlighetsgraden av hjärtinfarkt och förväntad livslängd vid hjärtinfarkt understryker den viktiga funktionella kopplingen mellan hjärta och lungor. Den mätning som används är enkel och kan tillämpas även vid låga träningsnivåer. Det måste dock betonas att mätningen, dvs. lutningen på förhållandet mellan V̇e och V̇co2 under ansträngning, är ospecifik och ofta onormalt brant vid primär lungsjukdom såväl som vid CHF, även om den vanligen är förknippad med onormala arteriella blodgaser vid lungsjukdom. Därför måste den mätning som Kleber et al1 använde tolkas i sitt sammanhang. För att understryka detta visas i tabellen en jämförelse av de primära bestämningsfaktorerna för försämrat gasutbyte vid CHF, kronisk obstruktiv lungsjukdom och interstitiell lungsjukdom med alveolär kapillärblock20.

I tabellen anger pilarna, som pekar antingen uppåt eller nedåt, riktningsförändringen för de viktigaste bestämningsfaktorerna vid varje steg i syretransporten för varje tillstånd. Tabellen är överdrivet förenklad men är konceptuellt användbar. Vid hjärtinfarkt påförs den primära försämringen av syretransporten av en minskad maximal hjärtminutvolym (Q̇max), vilket indikeras av en fetstild pil som pekar nedåt. Hos patienter med kronisk obstruktiv lungsjukdom orsakas den primära försämringen av syretransporten av en minskad maximal ventilation (V̇emax) med ineffektivt gasutbyte, och hos patienter med interstitiell lungsjukdom med alveolär kapillärblockering orsakas den primära försämringen av en minskad Dlo2. I alla dessa sjukdomar ökar en ojämn V̇/Q̇-matchning Vd/Vt-förhållandet och försämrar effektiviteten av koldioxidutsöndringen från lungan; om ventilationen kan ökas tillräckligt mycket under ökande ansträngning för att förhindra att Paco2 stiger, kommer V̇e/V̇co2-sluttningen att vara brantare än normalt vid lungsjukdom såväl som vid hjärtinfarkt, vilket indikeras av den inom parentes placerade termen i ekvation 1. Vid allvarlig kronisk obstruktiv lungsjukdom kommer Paco2 att öka när ansträngningsbelastningen ökar, och V̇e/V̇co2-sluttningen kan bli låg även om Vd/Vt är hög.19 Samtidig lungsjukdom kan avsevärt förändra det förväntade mönstret för gasutbyte vid hjärtinfarkt. Därför måste man varna för att om en patient med CHF har betydande samexisterande lungsjukdom blir tillämpningen av V̇e/V̇co2-sluttningen för att förutsäga överlevnaden, som Kleber et al föreslagit,1 ogiltig.

Sammanfattningsvis tyder tillgängliga data på att kronisk CHF inducerar strukturella förändringar samt interstitiellt lungödem i lungorna, vilket försämrar gasutbytets effektivitet; omfattningen av dessa förändringar återspeglar CHF:s allvarlighetsgrad och troligen även dess varaktighet. Fysiologiskt manifesteras dessa strukturella förändringar genom ett ökat förhållande mellan dödutrymme och tidalvolym (Vd/Vt), vilket orsakar en onormalt hög ventilation under träning. De visar sig också vanligtvis genom en minskning av lungans diffusionskapacitet (Dlco), som varierar med CHF:s svårighetsgrad. Även om omfattningen av dessa fysiologiska förändringar i lungfunktionen kan återspegla svårighetsgraden av hjärtinfarkt och vara en viktig prediktor för överlevnad, är ineffektivitet i gasutbytet inte den primära orsaken till nedsatt träningskapacitet. Minskad maximal syretransport vid CHF orsakas av en låg maximal hjärtminutvolym och kanske försämrad perifer syreutvinning; arteriell Paco2 och arteriell O2-mättnad vid toppträning förblir normala. Även om de arteriella blodgaserna förblir normala kan ineffektivt gasutbyte vara en viktig källa till ansträngningsrelaterad hyperpné och dyspné. Mönstret av onormalt gasutbyte under ansträngning vid hjärtinfarkt skiljer sig tydligt från mönstret vid primär lungsjukdom; tolkningsproblem uppstår när hjärtinfarkt och primär lungsjukdom förekommer samtidigt.

De åsikter som uttrycks i denna ledare är inte nödvändigtvis redaktörernas eller American Heart Associations åsikter.

Fotnoter

.