COPD−心不全overlap 呼吸困難・運動不耐のメカニズム：過剰換気

 「高 V̇E/V̇CO2状態」は、換気効率が悪い状態で、COPD重症度のにとって鍵となる運動病態生理であるがこのばらつきが広範と言う認識が広まってきた。COPD-心不全では以下のごとき結論が示された

１）換気刺激の高まりは以下説明のためのインスツルメントである、即ち、運動による換気非効率性は、P_aCO₂低下患者が、（肺胞）過換気 による生理学的死腔にさらに打ち勝つため生じている
２）過剰換気は、動脈血酸素化には役立つが、動的過膨脹のつけがある状態で、早期にメカニカルな制限が換気にかかり、より呼吸困難が増強し、運動能力低下する

COPD−心不全overlap患者の運動中V̇ E/V̇ CO2高値メカニズムについての検討

Excess Ventilation in COPD-heart Failure Overlap: Implications for Dyspnea and Exercise Intolerance
Alcides Rocha ,et al.
AJRCCM in press.
https://doi.org/10.1164/rccm.201704-0675OC       PubMed: 28665692
Received: April 04, 2017 Accepted: June 29, 2017 Published Online: June 30, 2017
http://www.atsjournals.org/doi/abs/10.1164/rccm.201704-0675OC

【背景】運動による代謝亢進に応じて換気応答増加すること(high ventilation (⩒E)-carbon dioxide output (⩒CO2) relationship　高換気-炭酸ガスアウトプット相関)はCOPD−心不全併発患者では多発する所見
この  high ⩒E-⩒CO2 下支えするメカニズム、肺容量、呼吸困難・運動耐用のoperatingへのインパクトを特定し明確にする目的

【研究方法】22名喫煙既往、COPDと心不全合併被検者、左室駆出率(LVEF)減少、十分な治療最適化後、毛細管(c)血液ガス採取を伴う漸増サイクル運動試験

【結果】選択メトリック (increased ⩒ E-⩒CO2 slope, ⩒E/⩒CO2 nadir or end-exercise ⩒E/⩒CO2)に関わらず、換気応答不応性はPcCO2と密に相関(r values from -0.80 to -0.84; p<0 .001="" p=""> ＜　0.001 )

<0 .001="" p="">(open non-hypocapnic , closed hypocapnic)
<0 .001="" p="">
10名の患者では 運動PcCO2 ≤35 mmHg (hypocapnia)維持。これらの患者は非hypocapnic患者より、特に有効換気乏しい　 (p<0 .05="" p=""> ＜ 0.05 )

<0 .001="" p=""><0 .05="" p="">スパイロメトリ・安静時肺容量、LVEFの群間差はないのだが、hypocapnic患者では安静時PaCO2低値・LVEF低値である　 (p<0 .01="" p=""> ＜　0.01 )
<0 .001="" p=""><0 .05="" p=""><0 .01="" p="">このグループの換気応答過剰性は、労作性PcO2高値と関連
<0 .001="" p=""><0 .05="" p=""><0 .01="" p="">
しかし、hypocapnic群ではメカニカルな吸気constarint悪化あり、一定負荷率に対する呼吸困難度高く、カウンターパートに比べて運動耐容能悪化をもたらす (p ＜ 0.05)

<0 .001="" p=""><0 .05="" p=""><0 .01="" p=""><0 .05="" p="">
【結論】COPD/心不全 overlapの場合、"wasted" ventilation増加を克服するために必要とされるべく、換気応答を促進するような神経drvieが高くなる。そうすると、hypocapniaが進み、運動換気応答悪化をもたらす。
過剰な換気は、動脈酸素化は改善するが、クリティカルなメカニカルなconstraintを早期に迎え、耐用不能な呼吸困難をもたらす。
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<0 .001="" p=""><0 .05="" p=""><0 .01="" p=""><0 .05="" p="">序文から

<0 .001="" p=""><0 .05="" p=""><0 .01="" p=""><0 .05="" p=""> COPD-心不全 overlapにおいて、代謝亢進に伴う換気応答増加、すなわち、分時換気/CO2排出 ⩒E/⩒CO2 増加、換気効率悪化を示すことが知られている。FEV1、LVEF同程度の患者においてもこの換気高率はばらつきがあり、構造的・機能的要素がこの変動をもたらすと考えられるが、未だ不明であった。

COPD単独を想定した場合、死腔量の増加の影響を克服するに十分なメカニカル・換気予備能は十分な患者では分時換気/CO2排出 ⩒E/⩒CO2 増加と気腫重症度は相関する。換気応答増加に伴いgas trapping増加し、動的過膨脹、吸気constraintをもたらし、一回換気量(VT)減少となる。運動による生理学死腔率VD/VT増加は、肺血管の局所的過膨脹に基づくcompressive effectや換気不全悪化による一回換気低下により予測されるほどは減少しない。換気ドライブ増加及びneuromechanical dissociation増大の結果、分時換気/CO2排出 ⩒E/⩒CO2 増加患者では呼吸困難度、運動耐容能悪化を示す。疾患進展すれば、換気constraint増悪し、CO2セットポイント増加(hypercapnia)をもたらし、分時換気/CO2排出 ⩒E/⩒CO2減少する。
一方、心不全単独病態では、死腔率VD/VT増加による分時換気/CO2排出 ⩒E/⩒CO2増加、hypocapniaとなるほどの換気drive増加を示し、そのばらつきが高度となる。

COPD-心不全患者で換気効率悪い場合は、V̇ E/V̇ CO2低下のcounterpartに比べ、死腔率VD/VT増加、PaCO低下のさらなる有害性組み合わせとなるのではないかと仮説