EGZERSİZ KISITLANMASINDA FİZYOPATOGENEZ Doç.Dr. Öznur Akkoca Yıldız Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Göğüs Hastalıkları ABD.

Kaslar Akciğerler Kardiyovasküler sistem VT,f SV, HR Enerji QO2,QCO2 VO2 VCO2 Enerji Mitokondri QO2,QCO2 VT,f Dilatasyon Akciğerler Kardiyovasküler sistem Yeniden dolum SV, HR Wasserman K, Principles of exercise testing, 1999

Kaslar Akciğerler KVS Obesite Miyopati Kondüsyonsuzluk VO2 VCO2 Mitokondri Oklüziv Otonomik disfonk. Akciğerler Obstrüktif Restriktif İnfiltratif Göğüs duvarı KVS PPH Tromboembolik KAH KY Anemi Wasserman K, Principles of exercise testing, 1999

Egzersiz kısıtlanması-l Kardiyovasküler nedenler SV azalması HR ‘in normal olmayan cevabı Pulmoner ve sistemik dolaşım bozuklukları Hemodinamik bozukluklar Kana ait faktörler (anemi, COHb)

Egzersiz kısıtlanması-ll Pulmoner nedenler Ventilatuvar (mekanik) Solunum kas disfonksiyonu Gaz değişimi

Egzersiz kısıtlanması-lll Periferik nedenler Nöromüsküler disfonksiyonlar Periferal dolaşım bozuklukları Malnütrisyon İskelet kas oksidatif kapasite azalması

Egzersiz kısıtlanması-lV Diğerleri Kondüsyonsuzluk Motivasyon eksikliği Çevresel faktörler Algısal faktörler

Egzersiz kısıtlanması Sıklıkla multifaktöriyeldir

Egzersiz kısıtlanmasında fizyopatogenez Kronik obstrüktif akciğer hastalığı İntertisyel akciğer hastalıkları Pulmoner vasküler hastalıklar Göğüs duvarı hastalıkları Kronik kalp yetmezliği

KOAH Egzersiz kapasitesinde azalma Nefes darlığı Bacak ağrısı Yorgunluğu 20 KOAH olgusu, 12 kontrol %20 Bacak yorgunluğu ve ağrısı Tüberküloz Toraks, 2001

KOAH Ventilatuvar kısıtlanma Solunum kas güçsüzlüğü İskelet kas disfonksiyonu Gaz değişim bozuklukları Nütrisyonel durum Kardiyak kısıtlanma

KOAH Egzersiz kısıtlanması Nefes darlığı V/P dengesizliği Solunum işi artar Vd/Vt artar PaO2 azalır pH azalır Hava-akım Elastik recoil azalır kısıtlanması Ventilatuvar ihtiyaç artar Ventilatuvar kapasite azalır Egzersiz kısıtlanması Nefes darlığı Wasserman K, Principles of exercise testing, 1999

KOAH Ekspiratuvar hava-akım kısıtlanması Hava hapsi Hiperinflasyon Dinamik hiperinflasyon Geçici ve değişken oranlarda EELV’de artış

KOAH Akım kısıtlanması, ventilasyon DHİ Tidal volüm Frekans DHİ   Ventilasyondaki artış; Tidal volümde artış ile sağlanamaz ve frekansdaki artış yoluyla sağlanır İnspiratuvar akım hızı artılarak inspirasyon zamanı azaltılır EELV artırarak ekspirasyon akım hızı artırılmaya çalışılır

KOAH Orta ve ileri KOAH’ta egzersizde ventilatuvar kısıtlanmayı en iyi gösteren bulgulardan birisi; solunum rezervinin azalmasıdır, öyleki VEmaks /MVV oranı %100’e yaklaşır veya geçer Diğeri ise; Maksimal ekspiratuvar ve inspiratuvar akım volüm eğrisinde egzersiz tidal akım volüm eğrisinin çizdirilmesi ; ekspiratuvar akım kısıtlanması ve DHİ göstermek için kullanılabilir

KOAH Eğriler Egzersiz sırasındaki akım kısıtlanması EELV EILV /TLC İnspiratuvar akım rezervi Solunum stratejileri

KOAH Hafif egzersiz sırasında, ekspiratuvar akım kısıtlanması ; EELV artar...... DHİ Pik egzersiz sırasında, tüm ekspiryum ve inspiryum akım kısıtlanması nedeniyle ...inspiratuvar eğri üst üste örtüşür IRV azalır; EILV , TLC ye yaklaşır (EILV/TLC>%90)

Johnson BD, Chest 1999;116:488

KOAH Bazı KOAH hastalarında Egzersiz sırasındaki ekspiratuvar akım hızı istirahatteki akım hızını geçer Hafif, orta, ileri olgularda Torasik gaz kompresyonu Havayolu kompresyonu (derin inspr.) Akciğerlerden eşit dağılım göstermeyen hava atılımı

KOAH EELV artışı ile IC ve IRV azalmaktadır, DHİ gösteren iyi parametredir IC’nin; akım kısıtlanması olan olgularda egzersiz toleransıyla oldukça iyi korele olduğu Diaz, Eur Respir J 2000

KOAH DHİ DHİ Ekspiratuvar hava-akım kısıtlanması Maksimal inspiratuvar akım kısıtlanması Ti/Ttot oranı VE FEV1/FVC ile koreledir DHİ İnspiratuvar kas uzunluğunu azaltır İnspiratuvar kas enduransını azaltır Solunum işini artırır Oksijen tüketimini artırır

KOAH Solunum kasları Egzersiz sırasında nefes alma için gerekli basınç ile yüksek akciğer volümlerindeki güç rezervi arasındaki ilişki bu hastalarda egzersiz kapasitesini kısıtlayan önemli faktörlerden biridir

KOAH Diyafragma; Hem yapısal hem de fonksiyonel değişimler Mekanik değişmeler (pozisyonel ve fonksiyonel) Kas kitlesinde atrofik ve ultrastürüktürel değişiklikleri Solunum kas güçsüzlüğü ve yorgunluğu Dispnenin algılanmasıyla solunum kas gücü arasında belirgin bir ilişki vardır

KOAH Egzersiz sırasında; DHİ İnspiratuvar rezistansda artma, Akciğer ve göğüs duvar kompliansında azalma Ventilasyonda artma nedeniyle inspiratuvar kas basıncı artar Yüksek akciğer volümlerinde (hiperinflasyonda) yüksek frekansda, yüksek hızda ve artmış miktarlarda nefes alıp vermek de inspiratuvar kaslara ek bir yüke neden olur

KOAH İskelet kasları Kas kitlesinde azalma (ortalama kayıp %30) Kapillerinde azalma Fibril tiplerinde değişim (tip l liflerde azalma,tip llb liflerde artma) Kas gücünde ve enduransında azalma (quadriceps kasındaki ortalama güç kaybı %30 oranında) Mitakondri enzim aktivitesinde azalma, oksidatif kapasitede azalma ve anormal metabolik regülasyon gelişir Kas inflamasyonu Miyopati

KOAH Egzersizde; hücre içi düşük pH, ATP ve fosfokreatinin inorganik fosfata oranında azalma, laktik asitte artma, bu olgularda ; bozulmuş oksidatif kapasite ve erken anaerobik metabolizma gelişimini gösterir

KOAH Gaz değişimi PO2 artabilir, azalabilir veya normal kalır Orta-ileri KOAH ise azalır; mikst venöz kandaki oksijenin azalması, V/P oranı azalması, şantlar, hipoventilasyon, diffüzyon defektidir PCO2 artabilir veya stabil kalır Vd/Vt oranındaki artış Metabolik asidozise karşı körleşmiş bir VE cevabı

KOAH Hipoksemi Oksijen transportu ve kullanımında sorun kaslara oksijen sunumunda azalma, egzersiz performansını etkiler. egzersizde kardiak fonksiyonların bozulmasına da neden olabilir Oksijen transportu ve kullanımında sorun 1)oksijenin eritrositlerden mitakondriye diffüzyonunda bozulma 2)egzersiz sırasında oksijenin kas fibrillerine heterojen dağılımı 3)hücresel düzeyde oksidatif metabolizmada ataletin olması 4)kas aerobik enzimlerinde azalma ve aerobik kapasitede azalma olması

KOAH Nütrisyonel durum %25’inde malnütrisyon vardır; hipermetabolik durum azalmış kalori alımı sitokinlere bağlı gelişen sistemik inflam. cevap Nütrisyonel durum direkt olarak kas aerobik kapasitesine ve egzersiz toleransına etkilidir.

KOAH Kardiyak kısıtlanma KOAH’a bağlı egzersiz kısıtlanmasında kardiyak faktörlerin etkisi minimaldir(öz. ileri KOAH’da) İntratorasik basınç değişiklikleri ve inspiryumda azalan plevral basınç nedeniyle RV afterloadında artma ve RV distansiyonu görülür. Egzersiz sırasında PVR’da gelişen artış nedeniyle sağ ventrikül fonksiyonu olumsuz etkilenir

İAH Ventilatuvar kısıtlanma Kardiovasküler yetersizlikler Solunum kas güçsüzlüğü Gaz değişim bozuklukları

Havayolu-alveolar destrüksiyonu Kapiller destrüksiyon Pulmoner fibrozis Havayolu-alveolar destrüksiyonu Kapiller destrüksiyon Elastik recoil  Vd/Vt  Hipoksemi PVR  Solunum işi  Sol vent. doluşu  Vent. fonk.  Vent. ihtiyaç  CO ihtiyacı  Kardiak fonk.  Ventilatuvar yetersizlik Sirkülatuvar yetersizlik Egzersiz kısıtlanması Wasserman K, Principles of exercise testing, 1999

İAH Artmış ölü boşluk ventilasyonu Uygunsuz ventilasyon (eşit dağılım göstermeyen) Mekanoreseptörlerin stimülasyonu Artmış santral dürtü Hipoksemi ve erken başlayan laktik sidozis Bağlı olarak artan ventilatuvar ihtiyaca sekonder olarak egzersiz intoleransı gelişmektedir Egzersizde ventilatuvar kısıtlanmayı en iyi gösteren solunum rezervindeki azalmadır

İAH Mekanik kısıtlanma nedeniyle TV artırılamaz, solunum paterni değişir; Egzersiz sırasındaki ventilasyon artışı solunum hızındaki artışla sağlanır (50 /dk yı geçer) Artan elastik recoil ve mekanoreseptörler hızlı ve yüzeyel solunuma neden olur. EELV ise genellikle fazla değişmez veya minimal değişir. İleri dereceli olgularda ise TV, IC’ye yaklaşır (>%80)

Johnson BD, Chest 1999;116:488

İAH İAH ‘nda egzersiz kısıtlanmasında ventilatuvar kısıtlanmanın etkisinin daha az olduğu, sirkülatuvar mekanizmaların daha etkili olan fizyopatolojik değişikliklerdir

İAH Pulmoner kapiller yatakta destrüksiyon , altta yatan akciğer hastalığının şiddeti ile orantılıdır. Egzersizde PO2’de belirgin azalma; V/P dengesizliği mikst venöz PO2’de azalma diffüzyon defekti egzersiz sırasında restrikte kapiller sahadan geçen eritrositlerin geçiş zamanındaki kısalma Aynı zamanda alveoloarteriyel oksijen gradyenti de artar.

Havayolu-alveolar destrüksiyonu Kapiller destrüksiyon Pulmoner fibrozis Havayolu-alveolar destrüksiyonu Kapiller destrüksiyon Elastik recoil  Vd/Vt  Hipoksemi PVR  Solunum işi  Sol vent. doluşu  Vent. fonk.  Vent. ihtiyaç  CO ihtiyacı  Kardiak fonk.  Ventilatuvar yetersizlik Sirkülatuvar yetersizlik Egzersiz kısıtlanması Wasserman K, Principles of exercise testing, 1999

İAH İAH’nda sirkulatuvar komponenti gösteren bulgular ∆HR/∆VO2> 50, Oksijen pulse azalır Pulmoner vaskuler defekt ve/veya sağ kalp disfonksiyonu ve/veya iskelet kas disfonksiyonuna bağlı olarak aneorobik eşikte azalma izlenir Sistemik oksijen transportundaki bozulma sonucu bu olgularda laktik asidozis artar Oksijen tüketimi / iş yükü oranı ise azalır

İAH Solunum kas fonksiyonu: Artan elastik recoil , genişleyemeyen akciğerlere bağlı olarak solunum kas gücünün azaldığı buna bağlı egzersiz toleransının azalabileceği bildirilmektedir

İAH IPF ‘de egzersiz sırasında görülen desatürasyon, sarkoidozdan ve skleroderma ve kriptojenik fibrozan alveolitten daha belirgindir Sarkoidozisde diğerlerinden farklı olarak, miyokardın tutulmasına bağlı olarak uygunsuz kardiovasküler yanıt görülebilmektedir Tutuluma bağlı olarak, solunum ve iskelet kas güçsüzlüğü egzersiz kısıtlanmasında önemli İnspiratuvar ve ekspiratuvar solunum kas güçlerinde ve quadriceps kas kuvveti belirgin azalma göstermişler, egzersiz kapasitesi ile ilişkili bulmuşlardır Spruit, Thorax 2005;60:32

İAH Sarkoidozisde egzersiz intoleransı; Radyolojik evre ile ilişkili egzersiz kapasitesinde azalma ; evre l’de SFT normal olduğu egz. kapasitesinin azaldığını Özellikle O2 pulse ve VO2/WR gibi sirkülatuvar parametrelerin belirgin azaldığı; Ayrıca kalp hızının azaldığı ve kalp hızı rezervinin arttığını, böylece uygunsuz kalp hızı cevabının egzersiz intoleransında etkili faktörler Ventilatuvar kısıtlanmanın özellikle ileri evre olgularda daha etkili (Medicina Clinica, 2005)

PVH Ventilatuvar kısıtlanma gözlenmez. Kardiovasküler yetmezlik ön plandadır altta yatan vasküler patoloji, vasküler tutulumun genişliği, hastalık progresyonunun süreci, sağ kalbin fonksiyonel durumu (uygun CO sağlanımı) gibi

PVH PVH’da ventile olan alveollerde perfüzyon azlığı; V/P oranı artar Egzersiz sırasında; (hipoksemi, erken gelişen anaerobik eşik) ventilasyon belirgin artar Vd/Vt oranıda artar.

PVH Kan akımın ve dolayısıyla oksijen sağlanımının azalmasına bağlı olarak ATP’nin aerobik rejenerasyonu bozulur Anaerobik metabolizma devreye girer, erken metabolik asidozis gelişir Kas kontraksiyonunda bozulma gelişir ve egzersizde yorgunluk ve dispneye neden olur

Egzersiz kısıtlanması PPH PVR Pulmoner kapiller yatak V/P dengesizliği Kan akımı(O2) R L şant Vd/Vt PO2 pH Laktat Aşırı CO2 ATP Ventilatuvar ihtiyaç Kas kontraksiyonu Dispne Yorgunluk, Dispne Egzersiz kısıtlanması Sun XG, Circulation 2001;104:429

GÖĞÜS DUVARI HASTALIKLARI Ventilatuvar kısıtlanma ; Egzersiz sırasında göğüs duvarı genişleyemediğinden TV artıramaz Solunum rezervi azalır. Normal olmayan göğüs kafesi mekaniği nedeniyle maksimal egzersiz performansı engellenir Aynı zamanda solunum kas güçsüzlüğü de egzersiz kısıtlanmasına yol açar

KKY Egzersiz intoleransı: 1-Uygunsuz oksijen sunumu kalp hızı cevabındaki değişkenlikler, sistolik ve diasyolik disfonksiyon, periferik dolaşıma kan akımı dağılımındaki eşitsizlikler 2-Normal olmayan pulmoner vasküler ve ventilatuvar cevap 3-İskelet kas patolojileri (oksijen kullanımı ve kas metabolizması)

KKY Ventilasyon belirgin artar: Erken gelişen metabolik asidozise, azalan CO bağlı V/P dengesizliğine, interstisyel pulmoner ödeme, havayolu rezistansındaki artışa, göğüs duvarı ve akciğerdeki mekanoreseptörlerin uyarılımı Solunum rezervi normaldir veya artar

KKY Havayolu rezistansındaki artışa bağlı olarak KKY’li hastalar da ekspiratuvar akım kısıtlanması gelişir RV seviyelerine yakın solunum havayolarına dinamik kompresyonu artırır, dispne semptomuna yol açar.

Johnson BD, Chest 1999;116:488

KKY KKY’de solunumsal bu patolojilerin egzersiz intoleransına değişken etkilerinin olmasına rağmen, egzersiz kısıtlanmasında yeri yoktur Chauhan, Chest 2000;118:53

Egzersiz kısıtlanması Genellikle multifaktöriyeldir