Význam hodnocení ventilační efektivity VE/VCO₂ slope u pacientů se srdečním selháním

Súhrn

Srdeční selhání (SS) je doprovázeno celou řadou symptomů, které výrazně snižují kvalitu života, typicky se jedná o dušnost, únavu a zátěžovou intoleranci. K objektivizaci stavu pacienta je ale třeba mít k dispozici efektivní hodnoticí prostředky. Jedním z nich je spiroergometrický zátěžový test se svými funkčními parametry. Nejvíce využívaným parametrem je za posledních 25 let bezesporu vrcholová spotřeba kyslíku (VO_2peak), který má však řadu limitací. Nejen v zahraničí, ale i v České republice se proto dostává do popření zájmu kardiologů hodnocení efektivity ventilace pomocí strmosti křivky lineární závislosti minutové ventilace a výdeje oxidu uhličitého (VE/VCO₂ slope). Dosud publikované studie jednoznačně prokázaly, že VE/VCO₂ slope je silnějším prediktorem rehospitalizací a mortality u pacientů se SS než VO_2peak díky absenci zásadních limitací. Tento stručný přehledový článek má za cíl upozornit na významný přínos tohoto parametru u pacientů se SS. VE/VCO₂ slope by měl být zařazen mezi standardní kritéria při indikacích u srdečních transplantací, ale také k hodnocení závažnosti a prognózy těchto nemocných.

Klíčová slova:
mortalita – prognóza – srdeční selhání – ventilační efektivita – VE/VCO₂ slope

Úvod

Svalová únava, dušnost, snížená tolerance zátěže jsou obyčejně problémy, s nimiž se setkává většina pacientů se srdečním selháním (SS). I přes obrovské pokroky v léčbě (nebo právě v souvislosti s nimi) za poslední dekádu je tento klinický syndrom spojen nejen s vysokým počtem rehospitalizací, ale také s mortalitou [1]. Vzhledem k neustále rostoucí incidenci SS je nezbytné hledat nové, efektivnější způsoby jak hodnocení závažnosti stavu pacienta, tak i jeho prognózy. Dřívější studie využívaly pro tyto účely hodnocení vrcholové spotřeby kyslíku (VO_2peak). Dodnes se jedná o nejvíce využívaný parametr při zátěžovém testování či zvažování srdeční transplantace. VO_2peak má však celou řadu limitací, proto zahraniční studie za poslední desetiletí přesouvají svoji pozornost spíše na hodnocení ventilační efektivity pomocí poměru minutové ventilace a produkce oxidu uhličitého (VE/VCO₂) při zátěžovém spiroergometrickém vyšetření [2]. VE/VCO₂ slope (strmost vzestupu přímky závislosti minutové ventilace a výdeje oxidu uhličitého) se ukazuje jako silnější prediktor rehospitalizací a mortality u populace pacientů se SS nežli VO_2peak. Vztah VE (minutový objem – ventilace) a VCO₂ (výdej oxidu uhličitého) je u většiny pacientů se SS zvýšený, má tedy výraznou klinickou výpovědní hodnotu [3].

Limitace VO_2peak

Určování prognózy pomocí VO_2peak je u pacientů se SS zatíženo řadou limitací. SS se stává v rozvinutých zemích obrovským medicínským problémem, v podstatě jediným řešením tohoto onemocnění je transplantace srdce. VO_2peak je jedním z mnoha faktorů, které jsou rozhodující pro případnou indikaci pacienta k srdeční transplantaci [4]. Dle studie Mancini et al [5] je hodnota < 14 ml . min^-1 . kg^-1 spojována s velmi špatnou prognózou. Bohužel tato studie byla prováděna již v roce 1991, kdy ještě nebyla zavedena standardně léčba betablokátory, jako je tomu nyní. Vlivem této pokročilé farmakoterapie dochází k podceňování hodnot VO_2peak, a tudíž ke zkreslení její prognostické interpretace. VO_2peak se u pacienta užívajícího betablokátory často rozchází s jeho skutečnou délkou přežití [4]. Další zcela zásadní limitací je nutnost dosažení dostatečného metabolického vytížení při zátěžovém testu (RER_peak ≥ 1,10), což může být ovlivněno především motivací a subjektivním úsilím pacienta, předčasným ukončením zátěžového testu lékařem [6], ale také rozdílným metabolickým stavem kosterního svalstva. K určení konkrétní hodnoty prvního ventilačního prahu (VT1) při spiroergometrickém zátěžovém testu plně postačuje RER_peak ≥ 1,0, avšak k využití VO_2peak, jako prognostického ukazatele je zcela nezbytná výše zmíněná hodnota RER_peak ≥ 1,10. Stav kosterního svalstva je pro dosažení výpovědních prognostických hodnot VO_2peak zcela zásadní. Různá míra trénovanosti společně s odlišnou histologickou stavbou svalstva (různý poměr jednotlivých typů vláken, počet mitochondrií, míra oxidačního metabolizmu a aerobní kapacita svalů) pacientů v premorbidním či morbidním stadiu se odráží na stavu periferního metabolizmu, který zásadním způsobem ovlivňuje celkovou aerobní kapacitu organizmu. Z celkové spotřeby kyslíku připadá průměrně 70 % na pracující svalstvo. Z výše uvedeného můžeme dedukovat odlišnou aerobní kapacitu kosterního svalstva s rozdílnou efektivitou utilizace kyslíku přímo v kosterní svalové tkáni [7]. Nemůžeme také opomenout závislost VO_2peak na nekardiálních faktorech (pohlaví, věk, obezita, anémie, plicní choroby, genetika) a nepovažovat tak zjištěné hodnoty VO_2peak za dogmatické. V praxi tedy využíváme referenční hodnoty VO_2peak reflektující výše uvedené nekardiální faktory. Díky proměnlivosti VO_2peak je poměrně náročné také určit hranici, pod kterou riziko vzniku náhlých srdečních příhod vzrůstá [6].

Proč právě VE/VCO₂ slope?

Za poslední dekádu se dostává do popředí zájmu hodnocení efektivity ventilace poměrem minutového dechového objemu (VE) k produkci oxidu uhličitého (VCO₂). Tyto parametry jsou spolu úzce propojeny. Do dosažení VT2 (druhý ventilační práh) rostou oba parametry téměř lineárně. Nad úrovní VT2 dochází ke strmému nárůstu produkce CO₂ jako výsledek kompenzace metabolické acidózy. Parametr VE/VCO₂ slope si zachovává svůj prognostický význam v celé řadě klinických stavů (nízká ejekční frakce, léčba betablokátory), a to i v případě, že při zátěžovém testu nedojde k maximálnímu metabolickému vytížení. Jeho výpovědní hodnota je oproti VO_2peak signifikantní i při submaximálním úsilí pacienta (RER – poměr respirační výměny < 1,10), protože hodnota VE/VCO₂ slope zůstává stejná prakticky po celou dobu trvání zátěžového testu (graf) [8].

Principem měření VE/VCO₂ slope je sledování abnormální ventilační neefektivnosti, tzn. narušené hemodynamiky, nefunkční kontroly ventilace s abnormální reflexní aktivitou kardiorespirační kontroly, nesouladu perfuze/ventilace, zvýšení mrtvého prostoru, zvýšení sympatikotonie, zvýšení aktivity ergoreflexu. Determinanty abnormální ventilační odpovědi nejsou doposud plně objasněny. Jedna z teorií vidí příčinu ve zvětšení mrtvého prostoru a v již zmíněném nepoměru ventilace/perfuze, k čemuž dochází během alveolární hypoperfuze během zátěže. Také byla prokázána korelace zvýšené hodnoty VE/VCO₂ slope se sníženým srdečním výdejem, se zvýšenou aktivací periferního ergoreflexu společně s abnormálními změnami v kosterním svalstvu (svalová hypotéza) [4,9,10]. Ke snižování hodnot VE/VCO₂ slope naopak přispívá pravidelná pohybová aktivita vedená např. formou řízené kardiovaskulární rehabilitace [6].

Jeden z dalších možných mechanizmů, jež se pokouší vysvětlit zvýšení hodnoty VE/VCO₂ slope, je nesoulad ventilace/perfuze (dostatečná ventilace a slabá perfuze). Tento stav je doprovázen zvýšenou metabolickou aktivitou myokardu pravé komory (PK) vlivem zvýšeného odporu v plicních cévách. Myokardiální oxidační metabolizmus levé komory (LK) je u těchto pacientů také značně narušen. Teorie vysvětluje zvýšenou hodnotu VE/VCO₂ slope právě pomocí zvýšené metabolické aktivity v PK. Do popředí zájmu se u pacientů se SS tedy dostává úzký vztah mezi oxidačním metabolizmem LK a PK a jejich interakce se zátěžovou tolerancí [11].

Za normální hodnotu VE/VCO₂ slope považujeme 20–30, přičemž hodnotu 34 definuje řada studií jako hraniční pro predikci špatné prognózy. U populace pacientů se SS již existují klasifikační systémy, jež napomáhají přesnějšímu určení rizika rehospitalizací a mortality [12]. Arena et al [13] na pacientech se SS jednoznačně demonstroval, že hodnota parametru VE/VCO₂ slope > 34 je spojena s vyšším rizikem náhlé srdeční příhody (pacienti s hodnotou > 45 mají až 7krát vyšší riziko úmrtí oproti pacientům s hodnotou normální) a také se vznikem metabolické acidózy v průběhu submaximální intenzity zátěže. Naopak, hodnota parametru VE/VCO₂ slope ≤ 29,9 je spojena s příznivější prognózou bez ohledu na hodnotu VO₂. K podobnému závěru dospěla také studie autorů Jankowska et al [14]. Jednou z mála nevýhod parametru VE/VCO₂ slope je jeho možné zvýšení při hyperventilačních stavech před zahájením spiroergometrického testování (strach, úzkost). Na základě Receiver Operating characteristic (ROC) byly vypracovány Ventilatory Classes (VC), které spočívají v rozdělení hodnot VE/VCO₂ slope do 4 tříd (tab), jež se u těchto pacientů ukázaly jako excelentní prediktory prognózy [13]. Pro ujasnění je nezbytné uvést rozdíl mezi parametry VE/VCO₂ a VE/VCO₂ slope. Hodnota VE/VCO₂ udává klasický poměr mezi VE a VCO₂, jedná se tedy o bezrozměrnou veličinu. Parametr VE/VCO₂ slope je však charakterizován směrnicí korelační křivky, přičemž strmější křivka představuje zvýšené tlaky v plicním oběhu a zvýšenou ventilaci mrtvého prostoru, což jsou známky ventilační neefektivity. Záleží tedy na schopnostech lékaře, aby ke správnému určení VE/VCO₂ slope z grafu použil pouze lineární část křivky, než dojde při dosažení VT2 k jejímu zlomu [15].

Pro pacienty, kterým byla zjištěna hodnota VO_2peak v rozmezí 10–18 ml . min^-1 . kg^-1, slouží VE/VCO₂ slope jako dokreslující senzitivnější ukazatel např. zavedení resynchronizační terapie, transplantace či stanovení prognózy. S přihlédnutím k nekardiálním limitacím VO_2peak jsou pacienti se srdečním selháním s VO_2peak > 18 ml . min^-1 . kg^-1 považováni za pacienty s poměrně dobrou prognózou. Nicméně pokud je taková hodnota VO_2peak spojena s VE/VCO₂ slope > 34, můžeme předpokládat mnohem závažnější prognózu s výrazně vyšší aktivací ergoreflexu [4,16].

Kromě parametru VE/VCO₂ slope stojí jistě za zmínku jako další významný prediktor morbidity a mortality u populace pacientů se SS, tzv. Exercise Oscilatory Ventilation (EOV). Oscilující ventilace je definována jako cyklické výkyvy VE v klidu, jež přetrvávají i během zátěže. Může tak dojít k nesprávné interpretaci parametru VE/VCO₂ slope. Pacienti s přítomností EOV spolehlivě vykazují sníženou ejekční frakci levé komory srdeční (EF LK), vyšší klasifikaci New York Heart Association (NYHA) a strmější průběh křivky VE/VCO₂ slope [17].

Svalová hypotéza u srdečního selhání

SS výrazně snižuje kvalitu života, dochází ke snížení transportu kyslíku do periferního kosterního svalstva. Svalová hypotéza je diskutována především v posledních 20 letech a popisuje původ symptomů a reflexních abnormit v kosterním svalstvu. Snížení EF LK způsobuje celou řadu abnormit, které snižují aerobní kapacitu periferního svalstva. Jedná se především o přeměnu vláken z pomalých (typ I) na rychlá (typ II), zvýšení glykolytického metabolizmu, snížení počtu kapilár a mitochondrií. Dochází tedy k postupnému úbytku aktivní svalové hmoty, histologickým změnám a snížení oxidačního metabolizmu. Předmětem zájmu svalové teorie je otázka, zda k aktivaci sympatiku dochází primárně pří snížení kontraktility myokardu, nebo až sekundárně zvýšením aktivity periferního ergoreflexu. Projevem je nedostatečné využití kyslíku k aerobní fosforylaci, tvorbě laktátu, jehož kompenzací dochází k abnormní oběhové a ventilační odpovědi. Tyto změny korelují se zvýšenou aktivací ergoreflexu a zvýšením parametru VE/VCO₂ slope. Vhodně nastavenou pohybovou aktivitou dochází k redukci abnormit v kosterním svalstvu, a tím pádem ke snížení VE/VCO₂ slope. Vyšší aktivaci ergoreflexu pacient subjektivně vnímá jako svalovou únavu a dyspnoi. Objektivně můžeme pozorovat převahu sympatikotonie se všemi doprovodnými následky. Za tradiční pohled považujeme poruchu srdce jako pumpy, což spouští celou řadu patofyziologických dějů, při nichž dochází k adaptabilním změnám prakticky ve všech orgánových systémech. V krátkodobém horizontu je tato situace nutná k udržení krevního tlaku a k prokrvení životně důležitých orgánů. Z dlouhodobého hlediska je to však situace značně škodlivá, způsobuje trvalou vazokonstrikci, spouští zánětlivé reakce, ale především způsobuje trvalé strukturální změny na vnitřních orgánech (plíce, ledviny, myokard i kosterní svalstvo). Můžeme také usuzovat, že zvýšená aktivita sympatiku je způsobena až sekundárně časným nástupem metabolické acidózy s vyčerpáním vysokoenergetických zdrojů, zejména v kosterním svalstvu. V kosterním svalstvu se nacházejí receptory citlivé na metabolické změny, které až následně aktivují sympatikus. Právě sympatikotonie je zodpovědná za progresi syndromu SS [9,10].

Závěr

VE/VCO₂ slope umožňuje silné, reprodukovatelné a prog­nostické hodnocení pacientů se SS a není přitom závislý na terapii betablokátory ani submaximální zátěži. Hlavním smyslem VE/VCO₂ slope tedy je zhodnotit, jak efektivně pacient ventiluje při vyšší zátěži, tedy kolik litrů musí člověk proventilovat, aby vydýchal 1 litr CO₂. Bylo by proto vhodné zařazovat VE/VCO₂ slope společně s VO_2peak jako standardní součást diagnostiky jednak při zvažování transplantace, ale také při hodnocení efektu pravidelné pohybové aktivity na prognózu pacientů se SS.

Projekt je podpořen projektem MZ ČR koncepčního rozvoje výzkumné organizace 65269705. Podpořeno projektem č.LQ1605 z Národního program udržitelnosti II a FNUSA-ICRC (CZ.1.05/1.1.00/02.0123).

Mgr. Filip Dosbaba

dosbaba.filip@fnbrno.cz

Rehabilitační oddělení FN Brno, pracoviště Bohunice

www.fnbrno.cz

Doručeno do redakce 3. 11. 2016

Přijato po recenzi 8. 12. 2016