Chest. 2004;125:2061-2068.
Мембранный и капиллярный компонент диффузионной способности по окиси углерода при легочном саркоидозе
Christine Lamberto, MD; Hilario Nunes, MD; Philippe Le Toumelin, MD; Florence Duperron, MD; Dominique Valeyre, MD and Christine Clerici, MD, PhD
From the Departments of Physiology, Respiratory Medicine and Anesthesiology, Assistance Publique/Hopitaux de Paris, Hopital Avicenne, Bobigny, France.
Реферат
Введение: диффузионная способность по окиси углерода (DLco) в состоянии покоя является лучшим показателем десатурации при физической нагрузке у пациентов с саркоидозом. Однако, относительный вклад каждого из двух компонентов DLco - альвеолярной мембранной диффузионной способности (Dm) и легочного капиллярного объема крови (Vc) - остается неясным.
Цель исследования: оценить, какой из компонентов является ответственным за уменьшение DLco в состоянии покоя у пациентов с саркоидозом и определить, какой из параметров функции легких в состоянии покоя, включая Dm и Vc, является лучшим показателем нарушения газообменна при физической нарузке, близкой к максимальной.
Дизайн: проспективный анализ пациентов в отделении респираторной медицины.
Пациенты: 24 пациента с легочным саркоидозом были разделены на две группы согласно рентгенографической стадии болезни: группа 1 - стадии 2 и 3 (n = 15); группа 2 - стадия 4 (n = 9). У всех пациентов было проведено исследование функции легких (DLco, фактор переноса, Dm, Vc) в состоянии покоя и при физической нагрузке (два уровня физической нагрузки, соответствующих потреблению кислорода приблизительно от 10 до 15 mL/min/kg).
Результаты: DLco была уменьшена в обоих группах (группа 1, 63 ± 16 %; группа 2, 64 ± 16 % от должного). Dm была сильно уменьшена (группа 1, 58 ± 24 %; группа 2, 51 ± 15 % от должного), принимая во внимание, что Vc был неизменным или немного уменьшенным (группа 1, 81 ± 18 %; группа 2, 85 ± 28 % от должного). Независимо от группы пациентов и уровня физической нагрузки, Dm и DLco были самыми сильными показателями нарушения газообмена (p < 0.001). Фактор переноса был слабо связан и Vc не был связан с нарушениями газообмена при физической нагрузке.
Заключение: наше исследование показало, что уменьшение DLco в состоянии покоя объясняется главным образом уменьшением Dm и что уменьшение Dm и DLco позволяют предсказывать нарушения газообмена при физической нагрузке у пациентов с саркоидозом.
Введение
Пациенты с легочным саркоидозом могут иметь различные комбинации уменьшения объема легкого, уменьшения DLco и нарушения газообмена при физической нагрузке, включая уменьшение PaO2 и увеличение разницы между альвеолярным и артериальным давлением кислорода (P [A-a]O2) (1-8). Сообщалось, что DLco и десатурация артериальной крови при физической нагрузке, были самыми сильными функциональными параметрами, которые коррелируют со степенью и серьезностью саркоидоза (9,10). DLco также коррелирует с нарушениями газообмена при физической нагрузке и является чувствительным индексом уменьшения PaO2 (1-3,11).
Изменение DLco может быть следствием изменений в газообменной области, утолщения барьера и не соответствия процессов вентиляции, перфузии и диффузии в легком. Поскольку легочный капиллярный эндотелий составляет часть газообменной области, уменьшение DLco также может отражать поражение легочных капилляров. Поражение сосудов является обычным при легочном саркоидозе и наблюдается в 42-100 % случаев при гистологической экспертизе (9,12,13). Кроме того, Emirgil с коллегами (14), наблюдали хорошую корреляцию между легочным сосудистым сопротивлением и DLco, что поддерживает вклад поражения сосудов в уменьшении DLco.
При использовании классического метода Roughton-Forster (15), DLco возможно разделить на два компонента: альвеолярую мембранную диффузионную способность (Dm) и легочный капиллярный объем крови (Vc). По нашим данным, только два исследования (16,17) оценили, какой из компонентов DLco изменен при легочном саркоидозе. Однако, до настоящего времени, не была исследована связь между Dm, Vc и газообменом при физической нагрузке у пациентов с саркоидозом. Главными целями исследования были: (1) оценить механизм уменьшения DLco у пациентов с легочным саркоидозом, измеряя два компонента DLco, Dm и Vc; (2), определить, какой из параметров функции легких в состоянии покоя, включая Dm и Vc, является лучшим показателем нарушения газообменна при физической нарузке, близкой к максимальной.
Пациенты
24 пациента с гистологически подтвержденным легочным саркоидозом, были проспективно оценены в отделении физиологии в период февраль 1999 - июнь 2000 г. Все пациенты имели легочные инфильтраты на рентгенограмме легких. Пациенты были разделены на две группы: группа 1 (n = 15) включала пациентов с рентгенографическими стадиями 2 и 3 (пациенты без легочного фиброза) и группа 2 (n = 9) включала пациентов с рентгенографической стадией 4 (легочный фиброз). Пациенты были исключены из исследования, если они имели другую респираторную болезнь, сердечно-сосудистую болезнь, кардиосаркоидоз, поражение мышц, если они принимали бета-адренергические средства или имели противопоказания для проведения тестов. Мы не включили в исследование пациентов с рентгенографической стадией 1, потому что они обычно не имеют десатурации при физической нагрузке. Все пациенты дали письменное информированное согласие.
В исследование были включены 11 мужчин и 13 женщин, средний возраст 44 ± 12 лет. 15 из 24 пациентов имели по крайней мере одно внелегочное поражение. 18 пациентов не курили, 5 курили в прошлом и 1 пациент в группе 1 курил во время проведения исследования. Во время проведения исследования, 10 пациентов получали оральные кортикостероиды (4 из 15 пациентов и 6 из 9 пациентов, соответственно, для групп 1 и 2). Группы пациентов были подобны по всем параметрам, кроме возраста (40 ± 11 лет против 51 ± 10 лет, соответственно, для групп 1 и 2; p < 0.05).
Результаты
Функция легких
DLco была серьезно уменьшена в обоих группах (63 ± 17 % от должного в группе 1, p < 0.05; 64 ± 16 % от должного в группе 2, p < 0.05). Фактическое значение FEV1/VC было меньше в группе 2 чем в группе 1, но когда отношение FEV1/VC было выражено в процентах от должного, различия не было. Так как FEV1/VC уменьшается с возрастом, это вероятно отражает различия в возрасте между двумя группами. Анализ двух компонентов DLco показал, что уменьшение DLco главным образом происходило из-за уменьшения Dm (58 ± 24 % от должного в группе 1, p < 0.05; 51 ± 15 % от должного в группе 2, p < 0.05) принимая во внимание, что велична Vc была неизменной в группе 2 или умеренно уменьшенной в группе 1. Величина PaO2 была нормальной, с небольшим увеличением P [A-a]O2. Имелось небольшое увеличение P(a-ET)CO2, но отношение VD/VT было нормальным. Ни один из параметров в состоянии покоя значительно не различался между группами (кроме фактического значеия FEV1/VC).
Тесты при физической нагрузке
Снижение PaO2 наблюдалось как функция интенсивности физической нагрузки с большим увеличенеим P [A-a]O2. P(a-ET)CO2 и VD/VT были увеличены. Для двух режимов нагрузки (10 mL/min/kg и 15 mL/min/kg O2), параметры газообмена занчительно не различались между группами.
Связь между функцией легкого в состоянии покоя и газообменом при физической нагрузке в полной группе пациентов
Так как не имелось существенных различий по легочной функции и параметрам газообмена между двумя группами, линейный регрессинный анализ был выполненен в полной группе пациентов. Самая сильная связь между параметрами легочной функции и PaO2 и P [A-a]O2 при физической нагрузке, была обнаружена с Dm и DLco (p < 0.001). Dm и DLco также коррелировали с VD/VT при физической нагрузке. Связь с фактором переноса была гораздо более слабой, чем с DLco или Dm. Ни Vc ни поток экспирации не были связаны с параметрами газообмена при физической нагрузке.
Мультивариантный анализ был выполнен, чтобы определить лучший функциональный показатель в состоянии покоя для ненормальностей газообмена при физической нагрузке. Самыми сильными показателями уменьшения PaO2 и P [A-a]O2 при физической нагрузке были Dm и DLco (p < 0.001).
Обсуждение
В нашем исследовании впервые был проведен всесторонний анализ связи между двумя компонентами DLco - Dm и Vc и газообменом при физической нагрузке у пациентов с легочным саркоидозом. Мы показали, что уменьшение Dm является главным объяснением уменьшения DLco в состоянии покоя и что этот параметр в состоянии покоя является лучшим показателем нарушения газообмена при физической нагрузке.
Изменение DLco при саркоидозе может быть следствием изменений в газообменной области, утолщения барьера и не соответствия процессов вентиляции, перфузии и диффузии в легком. Оценка двух компонентов DLco - Dm и Vc, может быть полезной для понимания основных механизмов его изменения. В нашем исследовании, DLco в состонии покоя, была нарушена в двух группах пациентов без (рентгенографическая стадия 2-3) или с легочным фиброзом (рентгенографическая стадия 4). Мы показали, что в обеих группах, уменьшение Dm является главным детерминантом уменьшения DLco, принимая во внимание, что изменения Vc имеют минорное значение.
До настоящего времени, только два исследования оценили мембранный и капиллярный компонент DLco при саркоидозе. В ранних стадиях саркоидоза без легочной инфильтрации (рентгенографическая стадия 0 и 1), Dujic с коллегами (17) сообщили об увеличении Dm, в то время как величена Vc была нормальной. Saumon с коллегами (16) показали, что уменьшение DLco при легочном саркоидозе было главным образом связано с уменьшением Dm с умеренным уменьшенеим Vc у пациентов с фиброзом. Умеренное уменьшение Vc является особенно интригующим в связи с двумя известными особенностями легочного саркоидоза: (1) поражение сосудов происходит у 42 - 100 % пациентов (9,12,13); (2) Emirgil с коллегами (14) обнаружили хорошую корреляцию между легочным сосудистым сопротивлением и DLco. Однако, величина Vc состоянии покоя не может быть чувствительным индикатором поражения сосудов легкого, из-за вариабельности сердечного выброса и ''рекрутирования'' капилляров в состоянии покоя, особенно при саркоидозе, где распределение легочных повреждений является гетерогенным. Фактически, недавний обзор Hsia (25) показал, что при нескольких легочных болезнях происходит ''рекрутирование'' капилляров в состоянии покоя, что приводит к отклонению кровотока из поврежденных регионов в незатронутые болезнью зоны (25). Наши результаты поддерживают существования этого компенсационного механизма. Во-первых, ''рекрутирование'' сосудов в состоянии покоя может объяснять, почему Vc имеет меньшее влияние на DLco, чем Dm. Во-вторых, то, что отношение VD/VT является более патологическим при физической нагрузке, чем в состоянии покоя, согласуется с перераспределением потока в состоянии покоя.
Как известно, DLco в состоянии покаоя, является хорошим показателем патологиии газообмена при физической нагрузке при легочном саркоидозе (1-4). Karetsky и McDonough (3) показали, что DLco < 55 % имела высокую чувствительность (85 %) и специфичность (91 %) для предсказания уменьшения PaO2 при физической нагрузке. Risk (1) показал, что пациенты с саркоидозом, которые имели DLco < 50 % также имели уменьшение PaO2 при физической нагрузке. Наши результаты указывают, что независимо от группы пациентов, только пациенты с DLco < 65 % или Dm < 60 % имели существенное увеличение P [A-a]O2 даже при умеренной физической нагрузке и что DLco и Dm связаны с уменьшенеим PaO2 и увеличением P [A-a]O2 при физической нагрузке. Связь Dm с этими параметрами при физической нагрузке более сильная, чем для DLco. Dm - единственный независимый показатель уменьшения PaO2 в состоянии покоя и увеличения P [A-a]O2 при физической нагрузке. Кроме того, Vc не был сильно связан с ненормальностями газообмена при физической нагрузке. Серьезность десатурации при физической нагрузке, как известно, зависит от степени поражения легкого и может лучше отражаться Dm, чем DLco или Vc, вследствие явления ''рекрутирования'' капилляров или вариабельности сердечного выброса в состоянии покоя. В этом исследовании мы не оценивали легочное артериальное давление и сердечный выброс, поэтому эти параметры нуждаются в дальнейшей оценке. Предыдущие исследования продемонстрировали, что DLco не может увеличиваться при физической нагрузке, но измерение двух компонентов DLco позволит более точно понять механизмы нарушения газообмена при саркоидозе (5).
В нашем исследовании, физиологические особенности двух групп пациентов с или без легочного фиброза в состоянии покоя не различались Это может быть вызвано двумя причинами: во-первых, группа пациентов без фиброза вероятно имела более серьезную болезнь, чем ожидалось после оценки легочной функции (1,2,3,7), вероятно это связано с тем, что наше респираторное отделение является специализированным центром по лечению саркоидоза; во-вторых, серьезность саркоидоза очень вариабельна в различных группах пациентов. Изменения DLco и Dm при физической нагрузке было подобным в двух группах пациентов. Поэтому, возможно, ни Dm или DLco в состоянии покоя ни десатурация при физической нагрузке, не позволяют различить воспалительные и фиброзные изменения при легочном саркоидозе, как ранее было показано в отношении DLco при фиброзирующем альвеолите (26,27).