Нарушения газообмена при хронической обструктивной болезни легких (стр. 2 из 3)
Еще одной причиной уменьшения РаО2 может быть снижение РАО2 вследствие повышения РАСО2 и РаСО2. Такие изменения наблюдаются при альвеолярной гиповентиляции, хотя при этом возможно некоторое повышение общей вентиляции (рис. 3 и 4) [17].
Механизмы гиперкапнии при ХОБЛ
Повышение РаСО2 происходит обычно после выраженного снижения ОФВ1 (до 1 л и ниже), однако у некоторых больных значения РаСО2 остаются в пределах нормальных значений даже при очень низких показателях ОФВ1. У пациентов с хроническим повышением РаСО2 из–за увеличения концентрации бикарбонатов крови ацидемии не наблюдается, рН обычно – около 7, 40 или даже имеется тенденция к алкалозу, особенно если пациенты принимают диуретики или глюкокортикостероиды. Поэтому значение рН во время обострения ХОБЛ и ОДН может отражать недавнее повышение РаСО2 и являться фактором неблагоприятного прогноза у больных [27].
Величина РаСО2 зависит от метаболических и, главным образом, от респираторных факторов:
РаСО2 = K × VCO2/VE (1 − VD/VT),
где K – коэффициент, VCO2 – продукция углекислоты, VE – минутная вентиляция, VD/VT – отношение «мертвого пространства» к дыхательному объему.
Продукция углекислоты у больных ХОБЛ обычно в пределах нормальных величин или даже уменьшена [28]. Следует учитывать определенные ситуации, в которых повышается VCO2: лихорадка (повышение температуры на каждый градус ведет к повышению VCO2 на 9–14%), судороги, конвульсии, ажитация (основным механизмом повышения VCO2 здесь является усиление мышечной активности), чрезмерное парентеральное питание, особенно с высоким содержанием углеводородов [29].
Минутная вентиляция у больных ХОБЛ обычно не снижена, поэтому основной причиной повышения РаСО2 является увеличение соотношения VD/VT. Физиологическое «мертвое пространство» зависит от массы тела больного, дыхательного объема, конечно–экспираторного объема легких, величины инспираторного потока, локальной вентиляции, выраженности VА/Q дисбаланса, транспорта и диффузии газов. Увеличение альвеолярного «мертвого пространства» наблюдается при снижении перфузии легких, причинами которой могут быть окклюзия легочных сосудов (тромбоэмболия), шок и гиповолемия.
У здоровых людей VD/VT составляет около 0, 3–0, 35, у больных с ХОБЛ в стабильном состоянии это соотношение достигает 0, 6, а у больных с ОДН – до 0, 75–0, 8 [30]. Соотношения между VD/VT и РаСО2 не являются линейными: при неизменном уровне вентиляции и VCO2 увеличение VD/VT на 5% ведет к росту РаСО2 на 2, 5 мм рт. ст. при VD/VT = 0, 3 и на 25, 9 мм рт. ст. при VD/VT = 0, 75 [28].
Механизмы хронической гиперкапнии у больных ХОБЛ изучены недостаточно. Отмечена слабая зависимость между уровнем РаСО2 и выраженностью бронхиальной обструкции, оцениваемой по показателям ОФВ1 и жизненной емкости легких (ЖЕЛ) [31]. Высокая корреляционная связь отмечена между РаСО2 и показателями дыхательного объема (VT) и силы инспираторных мышц [32], т. е. у больных ХОБЛ основными факторами, детерминирующими уровень РаСО2, являются слабость дыхательной мускулатуры и частое поверхностное дыхание. Показатели VT и силы инспираторных мышц в исследовании Gorini и соавт. были способны объяснить до 70% всех вариаций РаСО2 [32]. Кроме того, Begin и Grassino показали, что у больных ХОБЛ с гиперкапнией инспираторная нагрузка на аппарат дыхания больше, чем у больных ХОБЛ с нормокапнией [31].
В исследовании Haluszka и соавт. у больных ХОБЛ была выявлена значительная корреляционная взаимосвязь между уровнем РаСО2 и уровнем «внутреннего» положительного давления в конце выдоха (intrinsic positive end–expiratory pressure или PEEPi) (r = 0, 6) [33]. Так как PEEPi является инспираторной пороговой нагрузкой (threshold load), которая увеличивает эластическую работу дыхания, то данная взаимосвязь между РаСО2 и PEEPi подтверждает положение о роли инспираторной нагрузки в генезе гиперкапнии у больных ХОБЛ. Согласно теории Begin и Grassino, хроническая альвеолярная гиповентиляция у больных является мудрой стратегией организма, направленной на борьбу с высокой механической нагрузкой на аппарат дыхания [34].
Исследования, в которых изучалась роль активности дыхательного центра в механизме развития гиперкапнии при ХОБЛ, не показали взаимосвязи между РаСО2 и показателями респираторного драйва (индекс Р0.1), кроме того, респираторный ответ на СО2 у больных с гиперкапнией и нормокапнией достоверно не различался [35, 36]. В исследовании Topeli и соавт. больные ХОБЛ с повышенными и нормальными уровнями РаСО2 различались между собой по индексу произвольной активации диафрагмы (94, 5±0, 7% против 88, 5±1, 9% соответственно) и вариабельности данного индекса (3, 4±0, 3% против 6, 1±0, 9% соответственно) [36]. То есть больные ХОБЛ с гиперкапнией во время максимального произвольного усилия достигали почти полной активации их диафрагмы. Примечательно, что в данном исследовании была выявлена сильная корреляция (r2=0, 69) между максимальным индексом произвольной активации диафрагмы и индексом инспираторной нагрузки на аппарат дыхания. Это позволяет предположить, что для гиперкапнического больного ХОБЛ более полная активация диафрагмы является протективной реакцией организма в ответ на высокую инспираторную нагрузку [36].
У ряда больных ХОБЛ повышение РаСО2 наблюдается только во время физической нагрузки, даже в тех случаях, когда в покое гиперкапнии нет [38, 39]. В данной ситуации в основе нагрузочной гиперкапнии лежит не снижение минутной вентиляции, не повышение продукции СО2, а увеличение соотношения «мертвого пространства» к дыхательному объему (VD/VT). В исследовании O’Donnell и соавт. повышение РаСО2 во время нагрузки хорошо коррелировало с повышением конечно–экспираторного легочного объема [37], т.е. ограничение нарастания VT, связанное с динамической легочной гиперинфляцией, приводит к относительно малому VT для данного уровня нагрузки, а следовательно, к повышению VD/VT и РаСО2.
Большое влияние на РаСО2 оказывает масса тела, причем отмечена связь как с повышением веса [31], что отражает дополнительную нагрузку массы на аппарат дыхания, так и со снижением веса [32], что связано с отрицательным влиянием недостаточного питания на силу дыхательной мускулатуры [39]. Другими факторами, предрасполагающими к стабильной гиперкапнии, являются избыточное потребление алкоголя, конституционный храп (без синдрома апноэ сна) и малые размеры верхних дыхательных путей [40].
Заключение
Объяснение механизмов гипоксемии и гиперкапнии помогает улучшить эффективность терапии ХДН у больных ХОБЛ. Бронходилататоры и противовоспалительные препараты могут улучшить соотношения VА/Q вследствие уменьшения бронхиальной обструкции и динамической гиперинфляции легких. Уменьшение нагрузки на аппарат дыхания путем снижения резистентности дыхательных путей или проведения респираторной поддержки оказывает существенный благоприятный эффект на газообмен.
Списоклитературы
1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD). Global strategy for diagnosis, management, and prevention of chronic obstructive pulmonary disease. NHLBI/WHO workshop report. Last updated 2011. www.goldcopd.org.
2. Celli B.R., MacNee W. ATS/ERS Task Force. Standards for the diagnosis and treatment of patients with COPD: a summary of the ATS/ERS position paper // Eur Respir J. 2004. Vol. 23. Р. 932–946.
3. Barnes P.J. Chronic obstructive pulmonary disease: a growing but neglected global epidemic // PLoS Med. 2007. Vol. 4. Р. 112.
4. Buist A.S., McBurnie M.A., Vollmer W.M. et al. International variation in the prevalence of COPD (the BOLD Study): a population–based prevalence study // Lancet. 2007. Vol. 370. Р. 741–50.
5. Mannino D.M., Homa D.M., Akinbami L.J. et al. Chronic obstructive pulmonary disease surveillance – United States, 1971–2000 // MMWR Surveill Summ. 2002. Vol. 51. Р. 1–16.
6. Murray C.J., Lopez A.D. Alternative projections of mortality and disability by cause 1990–2020: Global Burden of Disease Study // Lancet. 1997. Vol. 349. Р1498–1504.
7. Seneff M.G., Wagner D.P., Wagner R.P. et al. Hospital and 1–year survival of patients admitted to intensive care units with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease // JAMA. 1995. Vol. 274. Р. 1852–1857.
8. Garcia–Aymerich J., Farrero E., Felez M.A., Izquierdo J., Marrades R.M., Anto J.M. Risk factors of readmission to hospital for a COPD exacerbation: a prospective study // Thorax. 2003. Vol. 58. Р. 100–105.
9. Waterhouse J.C., Fishwick D., Anderson J.A., Claverley P.M.A., Burge P.S. What caused death in the inhaled steroids in obstructive lung disease in Europe (ISOLDE) study? // Eur Respir J. 1999. Vol. 14. Suppl. 30. 387 s.
10. Martinez F.J., Foster G., Curtis J.L. et al. Predictors of mortality in patients with emphysema and severe airflow obstruction // Am J Respir Crit Care Med. 2006. Vol. 173. Р. 1326–1334.
11. West J.B. Pulmonary Pathophysiology – The Essentials, 7th ed. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins, 2007. Р. 1–224.
12. Wagner P.D., Saltzman H.A., West J.B. Measurement of continuous distributions of ventilation perfusion ratios: theory // J AppI Physiol. 1974. Vol. 36. Р. 588–599.
13. Wagner P.D., Naumann P.F., Laravuso R.B. Simultaneous measurement of eight foreign gases in blood by gas chromatography // Appl Physiol. 1974. Vol. 36.Р. 600–605.
14. Wagner P.D., Dantzker D.R., Dueck R., Clausen J.L., West J.B. Ventilation–perfusion inequality in chronic obstructive pulmonary disease // J Clin Invest. 1977. Vol. 59. Р. 203–216.
15. West J.B. State of the art: Ventilation–perfusion relationships // Am Rev Respir Dis. 1977. Vol. 116. Р. 919–943.
16. Rodriguez–Roisin R., Wagner P.D. Clinical relevance of ventilation–perfusion inequality determined by inert gas elimination // Eur Respir J. 1989. Vol. 3. Р. 469–482.
17. Guénard H., Castaign Y., Mélot C., Naeije R. Gas exchange during acute respiratory failure in patients with chronic obstructive pulmonary disease. In: Derenne J.P., Whitelaw W.A., Smilowski T.S. eds. Acute Respiratory Failure in Chronic Obstructive Pulmonary Disease. New York, Marcel Dekker, 1996. P. 227–266.
18. Bignon J., Pariente R., Brouet G. Frequences autopsiques des thromboembolies pulmonaires au stade des broncho–pneumopathies obstructives // Bull Physiopath Resp. 1970. Vol. 6. Р. 405–424.
19. Изаксон Э. О патолого–анатомических измененiях легочных сосудов при эмфизематозном процессе в легких: Диссертацiя на степень доктора медицины. СПб., 1870.
20. Makita H., Nasuhara Y., Nagai K. et al. Characterisation of phenotypes based on severity of emphysema in chronic obstructive pulmonary disease // Thorax. 2007. Vol. 62. Р. 932–937.
21. Hales C.A., Ahluwalia B., Kazemi H. Strength of pulmonary vascular response to regional alveolar hypoxia // J Appl Physiol. 1975. Vol. 38. Р. 1083–1087.
22. Marthan R., Castaing Y., Manier G., Guenard H. Gas exchange alteration in patient with chronic obstructive lung disease // Chest. 1985. Vol. 87. Р. 470–475.