Резюме

  • 1 Институт за упражнения и екологична медицина, Пресвитерианска болница в Далас и Югозападен медицински център на Тексаския университет, Далас, Тексас

Резюме

Обосновка: Въпреки че диспнеята при затлъстяване при натоварване е важен и плодотворен клиничен проблем, основният механизъм остава неясен.

упражнения

Цели: Да се ​​изследва дали диспнеята при натоварване при иначе здрави жени със затлъстяване е свързана с увеличаване на разходите за кислород при дишане или сърдечно-съдово отстраняване.

Методи: Затлъстелите жени със и без диспнея при натоварване са участвали в два независими експеримента (n = 16 и n = 14). Всички участници бяха подложени на тестване на белодробната функция, хидростатично претегляне, рейтинги на усещане за задух по време на колоездене при 60 W и определяне на разходите за дишане на кислород по време на евкапнична доброволна хиперпнея при 40 и 60 L/min. Способността за сърдечно-съдови упражнения, разпределението на мазнините и дихателната механика бяха определени при 14 жени в експеримент 2. Данните бяха анализирани между групи по независими т тест и връзката между променливите се определя чрез регресионен анализ.

Измервания и основни резултати: И в двата експеримента задухът по време на 60 W колоездене беше значително увеличен при над 37% от затлъстелите жени (P 2 = 0,57) и експеримент 2 (r 2 = 0,72). Пиковият капацитет за сърдечносъдови упражнения, разпределението на мазнините и дихателната механика не се различават между групите в експеримент 2.

Заключения: Диспнеята при натоварване е преобладаваща при иначе здрави жени със затлъстяване, което изглежда силно свързано с повишени разходи за дишане с кислород. Капацитетът за упражнения не е намален при жени със затлъстяване с диспнея при натоварване.

Повечето пациенти със затлъстяване с диспнея при натоварване обикновено се считат за декондиционирани. Съществуват обаче предварителни данни, които оспорват тази предпоставка.

Резултатите от това проучване показват, че задухът при упражнения при затлъстели жени изглежда е силно свързан с повишени разходи за дишане на кислород и че върховият капацитет за сърдечно-съдови упражнения не е намален.

Най-добрите варианти за справяне с тази епидемия са да се предотврати развитието на затлъстяване или да се лекува, преди да се развият усложненията на коморбидността (2–5). Въпреки че физическата активност и упражненията са важни компоненти в превенцията и лечението на затлъстяването, много затлъстели възрастни без съпътстващи разстройства не могат да упражняват поради диспнея при натоварване (6, 7). В резултат на това мнозина не участват в редовна физическа активност. Следователно диспнеята при натоварване при възрастни със затлъстяване е не само важен и плодовит клиничен проблем; това също е пречка за предотвратяване и лечение на затлъстяване и съпътстващи съпътстващи заболявания (3).

Повечето пациенти със затлъстяване с диспнея при натоварване обикновено се считат за декондиционирани. Въпреки това, в нашите предишни проучвания при затлъстели доброволци не сме открили, че са декондиционирани (8, 9), което оспорва тази конвенционална мъдрост. Следователно не е ясно дали диспнеята при натоварване при иначе здрави възрастни затлъстели се дължи на промени в дихателната функция, свързани със затлъстяването, или на сърдечно-съдово отстраняване.

Общата цел на това проучване беше да се изследва дали диспнеята при натоварване при иначе здрави жени със затлъстяване е свързана с дихателни ограничения, свързани със затлъстяването, по-специално увеличение на разходите за дишане на кислород (т.е. повишена работа на дишането) или сърдечно-съдово отстраняване.

За да се справим с тази цел, направихме два тясно свързани експеримента. В експеримент 1 изследвахме връзката между прости мерки за телесен състав, белодробна функция, диспнея при усилие по време на колоездене и разходите за дишане на кислород (n = 16). В експеримент 2 изследвахме измерванията в експеримент 1 плюс нови мерки за обмен на газове, капацитет за сърдечно-съдови упражнения, разпределение на мазнините и дихателна механика при нова група пациенти (n = 14). Тези експерименти представляват двуетапен подход за разглеждане на цялостния ни въпрос и резултатите от всеки експеримент се подкрепят един от друг.

Целта на първия експеримент беше следната: (1) за изследване на разпространението и обхвата на задух при иначе здрави жени със затлъстяване по време на упражнения с постоянно натоварване и (2) за измерване на разходите за кислород при дишане при жени със затлъстяване по време на евкапнична доброволна хиперпнея (10). Смятахме за необходимо да разгледаме тези основни въпроси, преди да започнем по-подробни и инвазивни процедури в експеримент 2. Предположихме, че (1) интензивността на задух по време на тренировка ще бъде увеличена при голяма част от иначе здравите затлъстели жени, (2) разходите за дишане на кислород ще бъдат увеличени при затлъстели жени с диспнея при натоварване в сравнение с жени със затлъстяване без диспнея при натоварване, и (3) рейтингът на възприеманото задух (RPB) по време на 60 W постоянно упражнение за колоездене при натоварване ще бъде корелирано с увеличаването на разходите за кислород при дишане при затлъстели жени.

Целта на втория експеримент беше следната: (1) за потвърждаване на резултатите от първото проучване във втора извадка от иначе здрави затлъстели жени; (2) за изследване на вентилационната реакция, газообмена и дихателната механика по време на упражнения с постоянно натоварване при 60 W; (3) за изследване на върховия капацитет за сърдечносъдови упражнения; (4) да изследва механиката на дишането в покой и по време на евкапнична доброволна хиперпнея; и (5) за изследване на връзките между кислородната цена на дишането и телесния състав, особено разпределението на мазнините в гръдната стена при иначе здрави жени със затлъстяване със и без диспнея при натоварване. Ние предположихме, че при иначе здрави жени със затлъстяване с диспнея при натоварване в сравнение с жени със затлъстяване без диспнея при натоварване, (1) капацитетът за сърдечно-съдови упражнения няма да бъде намален; (2) вентилацията, обмяната на газ и дишането по време на упражнения с постоянно натоварване биха били подобни; (3) механиката на дишането по време на евкапнична доброволна хиперпнея би била подобна; и (4), въпреки че цялостният телесен състав би бил подобен, разпределението на мазнините ще бъде различно.

Данните, съдържащи се в това проучване, са публикувани в абстрактна форма (11, 12).

В съответствие с комисията за преглед на Югозападния медицински център на Тексаския университет, всички подробности за експериментите бяха обсъдени с доброволците и беше получено информирано съгласие преди участие. Затлъстелите жени бяха вербувани чрез местни реклами. Доброволците са изследвани въз основа на ИТМ и затлъстяването е потвърдено чрез подводно претегляне (30 ⩽% телесни мазнини ⩽ 52). Никой субект не е имал анамнеза за тютюнопушене, астма, сърдечно-съдови заболявания или мускулно-скелетни аномалии, които биха попречили на максимално физическо натоварване, или е участвал в редовни енергични упражнения през последните 6 месеца. Субекти, които не отговарят на тези насоки, и лица с респираторни симптоми са изключени.

След първоначалния скрининг, участниците се връщаха в лабораторията на два отделни случая: веднъж за тестване с постоянен товар и веднъж за измерване на разходите за дишане на кислород.

Затлъстелите жени са разпределени в една от двете групи според техния RPB (0-10 скала на Борг) по време на минута 6 от упражнения с постоянно натоварване при 60 W. Тези с рейтинг 4 или по-висока са определени като затлъстели жени с задух, а тези с оценка 3 или по-малко са определени като затлъстели жени без задух. Това групиране се основава на предишното ни откритие, че слабите и затлъстели жени имат среден RPB от 2 ± 1 при вентилационен праг по време на допълнителни упражнения (9). От 16 скринирани затлъстели доброволци, осем жени са имали RPB от 3 или по-малко, а осем са имали RPB от 4 или по-висока.

Стандартни мерки за височина и тегло бяха направени при първоначален скрининг на субектите. Размерите на тялото (височина и тегло) и обиколката (гръден кош, талия и ханш) са направени, за да се характеризират разликите (ако има такива) в общия размер на тялото и общото разпределение на мазнините (съотношението тегло-височина и съотношението талия-ханш) сред субектите. Хидростатичното претегляне, с измерване на остатъчния обем по време на претегляне, беше извършено за определяне на процента телесна мазнина, чиста телесна маса и обща телесна мастна маса.

Всички субекти са имали стандартна спирометрия, белодробен обем и разсейващи капацитети за определяне (модел 6200 или V62W телесен плетизмограф; SensorMedics, Yorba Linda, CA). Изследването на белодробната функция се извършва съгласно насоките на Американското торакално общество (13). Прогнозираните стойности за спирометрия, обеми на белите дробове и дифузионен капацитет се основават на нормите на Knudson и колеги (14, 15), Goldman и Becklake (16) и Burrows и колеги (17), съответно.

Всички квалифицирани участници бяха запознати с упражненията на велоергометъра, получиха подробни писмени инструкции относно оценката на интензивността на задух по време на тренировка и бяха инструктирани да избягват упражнения, храна и кофеин поне 2 часа преди тестване на упражненията.

Тестването започна с субектите, седнали на велоергометъра, докато бяха направени изходни измервания. След 3 минути измервания на изходното ниво, пациентите извършиха 6-минутен тест за колоездене с постоянно натоварване при 60 W на електронно спирачен велоергометър, за да оценят интензивността на задух (т.е. RPB), изпитвана от пациентите по време на натоварване. Скорост на упражнение от 60 W е избрана въз основа на резултатите от предварително проучване върху затлъстели жени, които са получили праг на вентилация при приблизително 60 W (9). RPB се измерва на всеки 2 минути от теста и за анализ се използва последната записана стойност. Накратко, интензивността на задух беше оценена с помощта на модифицирана скала на Borg 0–10 с вербални изрази на тежестта, закрепени към конкретни числа (18). Преди тестване на участниците бяха предоставени последователни и конкретни инструкции за оценка на задуха в писмена форма. Резултатите от Borg RPB са доказани като надеждни и валидни (18).

По време на теста за упражнение бяха измерени и следните променливи: сърдечна честота (HR), кръвно налягане, рейтинг на възприемано усилие (RPE) (6-20 скала на Борг), P co 2 (P et CO2) в края на прилива (P et CO2) TE capnograph; Criticare Systems, Waukesha, WI); и пулсова оксиметрия (SaO2%) според изискванията за безопасност на участниците по време на всеки стандартизиран тест за упражнения. Кръвното налягане се наблюдава с помощта на автоматизирана система (модел 4240; Suntech, Raleigh, NC).

Разходите за кислород за дишане се определят от 6-минутни измервания на o 2 и e в покой и по време на доброволна евкапнична хиперпнея при 40 и 60 L/минута. Субектите дишаха от 1000-литров инспираторен резервоар, съдържащ съответно 4 или 5% CO2 (21% O2 и баланс N2), за да поддържат евкапния (19). Честотата на дишане на всяко ниво е зададена с метроном съответно 30 или 35 удара в минута. Е беше извикано за субекта, който беше наясно с целта за вентилация (т.е. 40 или 60 L/min). Ако вентилацията им е била твърде висока или твърде ниска, тогава пациентът е бил помолен да поеме по-малък или по-голям дъх. Разходите за дишане на кислород се оценяват чрез изчисляване на наклона на връзката o 2 (ml/min) спрямо e (L/min) в покой и доброволната евкапнична хиперпнея при 40 и 60 L/минута (Фигура 1). Интензивността на задух по време на доброволна хиперпнея се определя от RPB през последната минута на всеки сегмент от теста. HR, кръвно налягане, P et CO2, P-2 в края на приливите и пулсова оксиметрия (SaO2%) са наблюдавани по време на теста за безопасност на участниците.

Фигура 1. Изчисление на разходите за дишане на кислород за един представителен субект със и без диспнея при натоварване. Стойностите са средни ± SD (експеримент 1).

Разликите между групите се определят от независим т тест. Връзките между променливите бяха определени с коефициенти на корелация на Пиърсън. A P стойност по-малка от 0,05 се счита за значима.

След първоначалния скрининг, участниците се връщаха в лабораторията на три отделни случая: веднъж за упражнение, веднъж за измерване на кислородните разходи за дишане и веднъж за измерване на разпределението на мазнините, което беше определено чрез ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) в Роджърс Център в ЮТ Югозапад (вижте подробности по-долу).

Както в експеримент 1, затлъстелите жени бяха разпределени в една от двете групи въз основа на техния RPB (0-10 скала на Борг) по време на минута 6 от упражнения при 60 W. Тези с RPB от 4 или по-висока бяха определени затлъстели жени с задух. За да се очертаят по-добре разликите между двете групи, жените с оценка 3 бяха изключени от по-нататъшно проучване в експеримент 2, а тези с RPB от 2 или по-малко бяха определени като затлъстели жени без задух. От 19 проверени доброволци, седем жени със затлъстяване са имали RPB от 2 или по-ниско, а седем (37%) са имали RPB от 4 или по-високо.

Тестовете за телесен състав и белодробна функция бяха извършени, както е описано в експеримент 1.

Интензивността на RPB е взета през последната минута на упражнение с постоянно натоварване, което се извършва, както е описано в експеримент 1. За разлика от експеримент 1, в експеримент 2, газовият обмен и простата дихателна механика са измерени, за да характеризират разликите между субектите (ако има такива) ) при вентилация, дихателен режим, модели на приливния обем и обема на белите дробове в покой и по време на тренировка. Обемът на белия дроб в края на издишването (EELV) се изчислява от измерване на инспираторния капацитет (IC) и TLC, измерен в телесния плетизмограф (EELV = TLC - IC) и се отчита като процент от TLC ([EELV/TLC] × 100) (20 ).

След теста за субмаксимално физическо натоварване, сърдечно-съдовата тренировъчна способност беше определена чрез степенувана ергометрия на цикъла до изчерпване и доказана от пиковия HR, пиковата скорост на работа и пика o 2. По време на двата теста за физическо натоварване, ние наблюдавахме ЕКГ (модел CS 100; Schiller, Baar, Швейцария) HR, кръвно налягане, RPB, RPE, белодробен газообмен (e, o 2 и co 2), P et CO2 и пулсова оксиметрия (SaO2%), както се изисква за безопасността на участниците с всеки стандартизиран тест за кардиопулмонално упражнение.

Използвани са множество ЯМР сканирания през гръдния кош и корема, за да се оцени подкожната мастна тъкан в гръдния кош (т.е. гръдния кош), коремната мазнина (която е разделена на предната подкожна коремна мазнина и висцералната мазнина), задната подкожна мазнина и периферната мастна тъкан (общата телесна мазнина минус гръдна, задна и коремна мазнина).

Данните за ЯМР са получени с помощта на магнит за цялото тяло. По време на изследването се поддържа легнало положение с ръце над главата. За оценка на мазнините в горната част на торса (гръдния кош) бяха получени три аксиални изображения през горната част на гръдния кош (един през стерналния прорез, един през мечовидния процес и един по средата между тези две). За оценка на мазнините в коремната област на торса бяха получени девет аксиални изгледа през корема и таза (по един през прешлен Т12, по един на всяко лумбално ниво и един през прешлен S1). Изображенията са анализирани ръчно с Озирис (версия 4.18; Университетска болница в Женева, Женева, Швейцария), където мастната тъкан е лесно идентифицирана (29, 30). Тези процедури са описани по-рано (31–34) и данните са подобни на тези, получени чрез сравними техники за ЯМР (29, 35, 36).