American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine

Absztrakt

1 Gyakorlási és Környezetgyógyászati Intézet, Dallas Presbiteri Kórháza és a Texasi Egyetem Délnyugati Orvosi Központja, Dallas, Texas

Absztrakt

Indoklás: Bár az elhízás során fellépő terhelési nehézlégzés fontos és termékeny klinikai probléma, a mögöttes mechanizmus továbbra sem tisztázott.

Célkitűzések: Annak megvizsgálása, hogy az egyébként egészséges, elhízott nőknél fellépő dyspnoe összefüggött-e a légzés oxigénköltségének növekedésével vagy a kardiovaszkuláris dekondícióval.

Mód: Az elhízott nők, akiknek nehézlégzésük van, és akiknek nincs terhelésük, két független kísérletben vettek részt (n = 16 és n = 14). Valamennyi résztvevő tüdőfunkciós teszten, hidrosztatikus mérésen, 60 percen át tartó kerékpározás során észlelt légszomj értékelésén és 40 és 60 l/perc sebességű eukapnikus önkéntes hyperpnoe esetén a légzés oxigénköltségének meghatározásán esett át. A 2. kísérletben 14 nőnél határozták meg a szív- és érrendszeri edzőképességet, a zsíreloszlást és a légzési mechanikát. t tesztet, és a változók közötti kapcsolatot regresszióanalízissel határoztuk meg.

Mérések és főbb eredmények: Mindkét kísérlet során a 60 W-os kerékpározás során a légszomj jelentősen megnőtt az elhízott nők több mint 37% -ánál (P 2 = 0,57) és a 2. kísérletet (r 2 = 0,72). A 2. kísérletben a kardiovaszkuláris testmozgás maximális kapacitása, a zsíreloszlás és a légzési mechanika nem különbözött a csoportok között.

Következtetések: Az egyébként egészséges, elhízott nőknél a terhelési nehézlégzés elterjedt, ami úgy tűnik, hogy erősen összefügg a légzés megnövekedett oxigénköltségével. A testedzési képesség nem csökken az elhízott nőknél, akiknek nehézlégzésük van a terhelés során.

A legtöbb elhízott, nehézlégzéssel járó pácienst általában dekoncentráltnak tekintik. Vannak azonban előzetes adatok, amelyek vitatják ezt a feltevést.

E tanulmány eredményei azt mutatják, hogy az elhízott nők testmozgás közbeni légszomja erőteljesen összefügg a légzés megnövekedett oxigénköltségével, és hogy a kardiovaszkuláris testmozgás csúcskapacitása nem csökken.

A járvány kezelésének legjobb lehetőségei az elhízás kialakulásának megelőzése vagy kezelése, mielőtt a komorbiditási szövődmények kialakulnának (2–5). Bár a testmozgás és a testmozgás fontos eleme az elhízás megelőzésének és kezelésének, sok elhízott, együttélő rendellenességgel nem rendelkező felnőtt nem képes edzeni az erőkifejtés miatt fellépő nehézlégzés miatt (6, 7). Ennek eredményeként sokan nem vesznek részt rendszeres testmozgásban. Ezért az elhízott felnőtteknél fellépő nehézlégzés nemcsak fontos és termékeny klinikai probléma; akadályozza az elhízás és az együtt járó társbetegségek megelőzését és kezelését is (3).

A legtöbb elhízott, nehézlégzéssel küzdő beteget általában dekoncentráltnak tekintik. Az elhízott önkénteseken végzett korábbi tanulmányaink során azonban nem találtuk őket dekoncentráltaknak (8, 9), ami megkérdőjelezi ezt a hagyományos bölcsességet. Ezért nem világos, hogy az egyébként egészséges, elhízott felnőtteknél fellépő nehézlégzés az elhízással összefüggő légzési funkcióbeli változásoknak vagy a kardiovaszkuláris dekondicionálásnak köszönhető-e.

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy megvizsgálja, hogy az egyébként egészséges, elhízott nőknél fellépő nehézlégzés összefügg-e az elhízással összefüggő légzési korlátozásokkal, konkrétan a légzés oxigénköltségének növekedésével (vagyis a légzés megnövekedett munkájával) vagy a kardiovaszkuláris dekondícióval.

E célkitűzés megvalósítása érdekében két szorosan kapcsolódó kísérletet hajtottunk végre. Az 1. kísérletben megvizsgáltuk a testösszetétel egyszerű mértékének, a tüdőfunkciónak, a kerékpározás során kifejtett nehézlégzésnek és a légzés oxigénköltségének (n = 16) kapcsolatát. A 2. kísérletben az 1. kísérletben végzett méréseket, valamint a gázcsere, a szív- és érrendszeri edzőképesség, a zsíreloszlás és a légzési mechanika új méréseit vizsgáltuk egy új alanycsoportban (n = 14). Ezek a kísérletek kétlépcsős megközelítést jelentenek általános kérdésünk megválaszolásához, és az egyes kísérletek eredményei támogatják egymást.

Az első kísérlet célja a következő volt: (1) a légszomj előfordulásának és tartományának vizsgálatára az egyébként egészséges, elhízott nőknél állandó terhelés alatt, és (2) az elhízott nők légzésének oxigénköltségének mérésére az eukapnikus önkéntes hyperpnea során (10). Szükségesnek tartottuk ezeket az alapvető kérdéseket megvizsgálni, mielőtt részletesebb és invazívabb eljárásokat indítanánk a 2. kísérletben. Feltételeztük, hogy (1) a testmozgás során fellépő légszomj intenzitása az egyébként egészséges, elhízott nők nagy részében nőne, (2) megnövekedne a légzés oxigénköltsége az elhízott, terhelési nehézlégzésben szenvedő nőknél, összehasonlítva az elhízott nőkkel, akiknek nincs légzési nehézségük, és3) az észlelt légszomj (RPB) értékelése 60 W állandó terheléses kerékpáros edzés során összefüggésben lenne az elhízott nők légzés oxigénköltségének növekedésével.

A második kísérlet célja a következő volt: (1) az első vizsgálat eredményeinek megerősítésére az egyébként egészséges elhízott nők második mintájában; (2) a légzési reakció, a gázcsere és a légzési mechanika vizsgálata az állandó terheléses edzésen 60 W-nál; (3) a kardiovaszkuláris testmozgás csúcskapacitásának vizsgálata; (4) a légzési mechanika vizsgálata nyugalmi állapotban és az eukapnikus önkéntes hyperpnea alatt; és (5.), hogy megvizsgáljuk a légzés oxigénköltsége és a testösszetétel közötti összefüggéseket, különös tekintettel a mellkasfal zsíreloszlására egyébként egészséges, elhízott nőknél, akiknek nehézlégzésük van vagy nem. Feltételeztük, hogy az egyébként egészséges, elhízott, terhelési nehézlégzésben szenvedő nőknél az elhízott, az erőlködési nehézlégzés nélkül szenvedő nőkhöz képest (1) nem csökken a szív- és érrendszeri edzőképesség; (2) a szellőzés, a gázcsere és a légzési mechanika az állandó terhelés során hasonló lenne; (3) az eukapnici önkéntes hyperpnea során a légzési mechanika hasonló lenne; és (4), bár a teljes testösszetétel hasonló lenne, a zsíreloszlás eltérő lenne.

A tanulmányban szereplő adatokat absztrakt formában tették közzé (11, 12).

A Texasi Egyetem Délnyugati Orvosi Központjának áttekintő bizottságának megfelelően a kísérletek minden részletét megbeszélték az önkéntesekkel, és a részvétel előtt tájékozott beleegyezést kaptak. Az elhízott nőket helyi hirdetések útján toborozták. Az önkénteseket a BMI alapján szűrjük, és az elhízást víz alatti méréssel igazoltuk (30 ⩽% testzsír ⩽ 52). Egyik alanynál sem volt olyan dohányzás, asztma, kardiovaszkuláris betegség vagy mozgásszervi rendellenesség, amely kizárta volna a maximális testmozgást, vagy az elmúlt 6 hónapban rendszeres erőteljes testmozgásban vett részt. Azokat az alanyokat, akik nem felelnek meg ezeknek az irányelveknek, és a légzési tünetekkel küzdő személyeket kizárták.

Az első szűrés után a résztvevők két alkalommal tértek vissza a laboratóriumba: egyszer állandó terheléses tesztelésre, egyszer pedig a légzés oxigénköltségének mérésére.

Az elhízott nőket az RPB (0–10 Borg-skála) alapján a két csoport egyikébe sorolták a 60 W-os állandó terheléses edzés 6. percében. A 4 vagy annál magasabb besorolásúakat légszomjjal rendelkező elhízott nőknek nevezték ki. 3 vagy annál alacsonyabb besorolással légszomj nélkül elhízott nőknek nevezték ki. Ez a csoportosítás azon korábbi megállapításunkon alapult, hogy a karcsú és elhízott nők átlagos RPB értéke 2 ± 1 a ventilációs küszöbnél az inkrementális gyakorlat során (9). A 16 átvizsgálott elhízott önkéntes közül nyolc nő RPB-értéke 3 vagy annál alacsonyabb volt, nyolc pedig RPB-értéke 4 vagy annál magasabb.

A magasság és a súly mérését az alanyok első szűrésén végeztük. A testméretet (magasság és súly) és a kerületi méréseket (mellkas, derék és csípő) elvégeztük az általános testméret és az általános zsíreloszlás (súly/magasság arány és derék/csípő arány) (ha van ilyen) különbségek jellemzésére. az alanyok között. A hidrosztatikus mérést a mérés alatti maradék térfogat mérésével végeztük a testzsír százalékának, a sovány testtömeg és az összes testzsír tömegének meghatározására.

Valamennyi beteg standard spirometriával, tüdőtérfogattal és diffúziós kapacitás-meghatározással rendelkezett (6200-as vagy V62W-os test pletizmograf; SensorMedics, Yorba Linda, Kalifornia). A tüdőfunkciót az American Thoracic Society irányelvei szerint (13) hajtották végre. A spirometria, a tüdőmennyiség és a diffúz kapacitás előrejelzett értékei Knudson és munkatársai (14, 15), Goldman és Becklake (16), illetve Burrows és munkatársai (17) normáin alapultak.

Minden szakképzett résztvevőt megismertettek a kerékpár-ergométeren végzett gyakorlással, részletes írásos utasításokat kaptak a légszomj intenzitásának értékeléséről a testmozgás során, és utasítást kaptak arra, hogy legalább 2 órán keresztül kerüljék a testmozgást, az ételt és a koffeint.

A tesztelés azzal kezdődött, hogy az alanyok a kerékergométeren ültek, miközben az alapszintű méréseket elvégezték. 3 perces kiindulási mérések után az alanyok 6 perces állandó terhelésű, 60 W-os kerékpáros tesztet hajtottak végre egy elektronikusan fékezett ciklus ergométeren, hogy felmérjék az alanyok által a terhelés során tapasztalt légszomj (azaz RPB) intenzitását. Az edzés munkarátáját 60 W-ra választották egy olyan elhízott nőkön végzett előzetes vizsgálat eredményei alapján, akik körülbelül 60 W-os légzési küszöböt értek el (9). Az RPB-t a teszt 2 percében mértük, és az utolsó rögzített értéket használtuk az elemzéshez. Röviden, a légszomj intenzitását egy módosított Borg 0–10 skála alapján értékeltük, a súlyosság szóbeli megnyilvánulásaival meghatározott számokhoz rögzítve (18). A tesztelés előtt írásos szkript formájában konzisztens és konkrét utasításokat kaptak a légszomj minősítésére. A Borg RPB eredményei megbízhatónak és érvényesnek bizonyultak (18).

A testmozgás során a következő változókat is mértük: pulzusszám (HR), vérnyomás, az észlelt erőfeszítések értékelése (RPE) (6–20 Borg-skála), vég-árapály P co 2 (P et CO2), (Poet TE capnograph; Criticare Systems, Waukesha, WI); és a pulzus-oximetria (SaO2%), ahogyan azt a résztvevők biztonsága megkívánja bármilyen szabványos testgyakorlati teszt során. A vérnyomást egy automatizált rendszer alkalmazásával követtük nyomon (4240-es modell; Suntech, Raleigh, NC).

A légzés oxigénköltségét az o 2 és e 6 perces nyugalmi állapotú méréseiből és önkéntes eukapnici hyperpnoe során 40 és 60 l/perc sebességgel határoztuk meg. Az alanyok 1000 liter belégzési tartályból lélegeztek, amelyek 4, illetve 5% CO2-ot (21% O2 és N2 egyensúly) tartalmaztak az eukapnia fenntartása érdekében (19). A légzési gyakoriságot minden szinten metronommal állítottuk be 30, illetve 35 ütés/perc sebességgel. Az e-t hívták ki az alany számára, aki tisztában volt a szellőztetési céllal (azaz 40 vagy 60 L/perc). Ha a szellőzésük túl magas vagy túl alacsony volt, akkor az alanynak felkérték, hogy lélegezzen be kisebbet vagy nagyobbat. A légzés oxigénköltségét úgy értékeltük, hogy kiszámítottuk az o 2 (ml/perc) és az e (L/perc) viszony meredekségét nyugalmi állapotban és az önkéntes eukapnikus hiperlégzést 40 és 60 L/perc sebességgel (1. ábra). Az önkéntes hyperpnea alatti légszomj intenzitását az RPB határozta meg a teszt egyes szakaszainak utolsó percében. A résztvevők biztonsága érdekében a teszt során a HR-t, a vérnyomást, a P et CO2-t, az apály végi P o 2-t és a pulzus-oximetriát (SaO2%) figyeltük.

1.ábra. A légzés oxigénköltségének kiszámítása egy reprezentatív alany számára, terhelési nehézlégzéssel és anélkül. Az értékek átlag ± SD (1. kísérlet).

A csoportok közötti különbségeket egy független határozta meg t teszt. A változók közötti kapcsolatokat Pearson-korrelációs együtthatókkal határoztuk meg. A P 0,05 alatti értéket tekintettünk szignifikánsnak.

A kezdeti szűrés után a résztvevők három alkalommal tértek vissza a laboratóriumba: egyszer testmozgás tesztelésére, egyszer a légzés oxigénköltségének mérésére, valamint a zsíreloszlás mérésére, amelyet mágneses rezonancia képalkotással (MRI) határoztak meg. az UT délnyugati részén található Rogers Központban (lát részletek).

Az 1. kísérlethez hasonlóan az elhízott nőket az RPB (0–10 Borg-skála) alapján a két csoport egyikébe osztották be a 60. percen végzett testgyakorlás 6. percében. Azokat, akiknek az RPB értéke 4 vagy annál magasabb, légzési nehézséggel rendelkező elhízott nőknek nevezték ki. A két csoport közötti különbségek jobb megkülönböztetése érdekében a 3-as besorolású nőket kizárták a további vizsgálatokból a 2. kísérletben, és azokat, akiknek RPB-értéke 2 vagy kevesebb volt, elhízott nőknek nevezték ki légszomj nélkül. A vizsgált 19 önkéntes közül hét elhízott nő RPB értéke 2 vagy alacsonyabb volt, hét (37%) RPB értéke pedig 4 vagy annál magasabb.

A testösszetétel és a tüdőfunkciós vizsgálatokat az 1. kísérletben leírtak szerint végeztük.

Az RPB intenzitását az állandó terhelés utolsó percében vettük fel, amelyet az 1. kísérletben leírtak szerint hajtottunk végre. Az 1. kísérlettől eltérően a 2. kísérletben gázcserét és egyszerű légzési mechanikát mértek az alanyok közötti különbségek jellemzésére (ha vannak ilyenek). ) a szellőzésben, a légzési mintában, az árapály-áramlás – térfogat mintákban és a tüdő térfogatában nyugalmi állapotban és edzés közben. A végső kilégzési tüdőtérfogatot (EELV) a belégzési kapacitás (IC) és a TLC mérése alapján becsültük meg a test pletizmografáján (EELV = TLC - IC), és a TLC százalékában ([EELV/TLC] × 100) jelentettük (20). ).

A szubmaximális testvizsgálat után a szív- és érrendszeri edzőképességet fokozatos ciklusergometriával meghatároztuk a kimerültségig, és ezt a HR csúcs, a csúcs munkaráta és a csúcs o 2. bizonyította. Mindkét testmozgás teszt során monitoroztuk az EKG-t (CS 100 modell; Schiller, Baar modell), Svájc) HR, vérnyomás, RPB, RPE, tüdőgázcsere (e, o 2 és co 2), P et CO2 és pulzus oximetria (SaO2%), amint az a résztvevők biztonságához szükséges bármilyen szabványos kardiopulmonáris testvizsgálattal.

A mellkason és a hason végzett többszörös MR-felvételekkel megbecsültük a szubkután mellkasi zsírt (azaz a borda ketrecét), a hasi zsírt (amelyet elülső szubkután hasi zsírra és zsigeri zsírra osztottak), a hátsó bőr alatti zsírra és a perifériás zsírra (a teljes testzsír mínusz mellkas, hátsó és hasi zsír).

Az MRI-adatokat egy egész test mágnesével nyertük. A vizsgálat alatt a feje fölött fekvő karokkal fekvő fekvő helyzetben maradt. A felső törzs (mellkas) zsírértékének meghatározásához három axiális képet készítettünk a felső borda ketrecén keresztül (egyet a szegycsont bevágásán, egyet a xiphoid folyamaton keresztül, egyet pedig a kettő között félúton). A törzs hasi régiójában található zsír értékeléséhez kilenc axiális képet kaptunk a hason és a medencén keresztül (egyet a T12 csigolyán, egyet az ágyéki szinten és egyet az S1 csigolyán keresztül). A képeket manuálisan elemezték az Osiris-sel (4.18-as verzió; Genfi Egyetemi Kórház, Genf, Svájc), ahol a zsírszövet könnyen azonosítható volt (29, 30). Ezeket az eljárásokat korábban leírták (31–34), és az adatok hasonlóak voltak az összehasonlítható MRI technikákkal előállított adatokhoz (29, 35, 36).