Вплив ожиріння на хронічні респіраторні захворювання: патофізіологія та терапевтичні стратегії

Анотація

Малорухливий спосіб життя та збільшення забруднення навколишнього середовища, спричинені індустріалізацією, створюють основні проблеми для профілактики ожиріння та хронічних респіраторних захворювань, таких як хронічна обструктивна хвороба легень (ХОЗЛ), астма, обструктивне апное сну та синдром гіповентиляції ожиріння. Ожиріння стало важливим фактором ризику цих респіраторних захворювань, і в багатьох випадках втрата ваги пов'язана з важливим симптоматичним поліпшенням. Більше того, ожиріння може впливати на розвиток та прояв цих захворювань. У цій статті ми розглядаємо сучасне розуміння впливу ожиріння на хронічні респіраторні захворювання та клінічне лікування ожиріння одночасно з астмою, ХОЗЛ, обструктивним апное сну або синдромом гіповентиляції ожиріння.

Понад мільярд людей у всьому світі страждають від надмірної ваги або ожиріння з індексом маси тіла (ІМТ) 25 кг/м 2 або більше.1 Ожиріння є основною причиною захворюваності; наприклад, у США у 2000 р. він спричинив приблизно 400 000 смертей та склав близько 7% витрат на охорону здоров'я.2 Ожиріння, особливо абдомінальне ожиріння, є важливим фактором ризику серцево-судинних захворювань, діабету 2 типу, ревматоїдного артриту та рак.3 Зв'язок між ожирінням та хронічними респіраторними захворюваннями також все більше визнається.

Також збільшується кількість пацієнтів із хронічним респіраторним захворюванням, таким як хронічна обструктивна хвороба легень (ХОЗЛ), астмою або обструктивним апное сну. Тому лікарі регулярно ставляться під загрозу через ожиріння одночасно з хронічними респіраторними захворюваннями. За певних умов ожиріння може бути причинно пов’язане з порушенням дихання, як при обструктивному апное сну та синдромі гіповентиляції ожиріння. Ожиріння також часто зустрічається у зв'язку з ХОЗЛ та астмою, хоча природа цієї асоціації не з'ясована до кінця.

Визначення ожиріння

У класифікації маси тіла ІМТ, індекс ваги до зросту (кг/м 2), загалом визнаний найбільш корисним показником ризику для здоров'я серед людей, які мають надмірну або недостатню вагу (Таблиця 1). визнав, що ІМТ не надає інформації про розподіл жиру в організмі. Ризики для здоров’я, пов’язані з ожирінням, включаючи його вплив на дихальну функцію, пов’язані не тільки з величиною ожиріння, але і з наявністю черевного жиру. у поєднанні з ІМТ для подальшого уточнення оцінки рівня серцево-судинного ризику, пов'язаного з ожирінням (табл. 1). 5, 9 Рекомендоване використання та обмеження цієї системи класифікації маси тіла переглянуто на веб-сайті www.hc-sc.gc.ca/ hpfb-dgpsa/onpp-bppn/cg_bwc_introduction_e.html.

Вплив ожиріння на дихальну функцію

Накопичення жирової тканини погіршує вентиляційну функцію у дорослих7, 10 та дітей.11 Збільшення ІМТ, як правило, пов'язане зі зменшенням обсягу форсованого видиху за одну секунду (ОФВ1), форсованої життєвої ємності (ФВК), 7, 10 загальної ємності легенів, функціональної залишкової ємності і резервний об’єм видиху. 12 Обмеження грудної клітки, пов’язане з ожирінням, як правило, м’яке і пов’язане з механічним впливом жиру на діафрагму та грудну стінку: ускладнення екскурсії діафрагми та зниження грудної клітини. Клінічно значущий рестриктивний малюнок (загальна ємність легенів, 14 Однак обмежувальний розлад все ще може бути віднесений до ожиріння, коли співвідношення ваги до зросту менше 0,9 кг/см. Це зазвичай відбувається за наявності центрального відкладення жиру, яке позначається співвідношенням попереку та стегна 0,95 або більше. 7, 15 Коли ожиріння менше масивного, обмежувальний дефект не слід приписувати накопиченню жиру до тих пір, поки інші причини обмежувальних порушень, такі як інтерстиціальна хвороба легенів або нервово-м'язова хвороба, були виключені.

Низький коефіцієнт ОФВ1/FVC (, 16, хоча в цьому контексті повідомляється про свідчення захворювань малих дихальних шляхів.12. Дифузійна здатність може бути збільшена при ожирінні, 13 але це не універсальна знахідка. 14 Нарешті, сила дихальних м’язів може бути порушена при ожирінні, на що вказує знижений максимальний тиск на вдиху у пацієнтів із ожирінням порівняно з контрольними суб’єктами з нормальною масою тіла. 17, 18 Слабкість дихальних м’язів при ожирінні пояснюється неефективністю м’язів, наслідком зниження відповідності грудної стінки або зменшення операційних обсягів легенів або обидва. 17, 18 Не дивно, що фізичні навантаження часто погіршуються у пацієнтів із ожирінням. Хоча кардіореспіраторна підготовленість, оцінена за максимальним споживанням кисню, як правило, зберігається у пацієнтів із ожирінням, функціональний стан під час фізичних вправ, таких як ходьба, знижується через більшу метаболічну вартість носіння зайва вага тіла. 19

Існує чіткий зв'язок між задишкою та ожирінням.16 Ожиріння збільшує роботу дихання через зменшення відповідності стінок грудної клітки18, 20 та сили дихальних м'язів.17, 18 Це створює дисбаланс між потребою в дихальних м'язах та їх потужністю генерувати напругу, 18 яка призводить до сприйняття підвищеного дихального зусилля.21 Крім того, задишка у пацієнтів із ожирінням може розкрити інші супутні захворювання, такі як захворювання дихальних шляхів та серця. Серед цих захворювань на особливу увагу заслуговує астма. Пацієнти з ожирінням часто повідомляють про задишку та хрипи, тому їм часто призначають терапію астми без об'єктивного діагностичного підтвердження за допомогою тестування легеневої функції.16 Точний діагноз важливий, оскільки задишка, пов'язана з іншими механізмами або захворюваннями, може вимагати іншої терапевтичної стратегії. Таким чином, діагноз астми або ХОЗЛ не повинен базуватися виключно на симптомах, а повинен включати спірометричне підтвердження.

ХОЗЛ та астма

В даний час ХОЗЛ є четвертою провідною причиною смерті у світі, і в найближчі десятиліття очікується подальше збільшення її поширеності та пов'язаних із цим показників смертності. 22 ХОЗЛ - це прогресуючий розлад, який охоплює хронічний бронхіт та емфізему та характеризується обмеженням потоку повітря що не є повністю оборотним. Це також пов'язано з аномальною запальною реакцією легенів на шкідливі частинки або гази, серед яких куріння сигарет є найважливішим. 22 ХОЗЛ, особливо у формі емфіземи, зазвичай асоціюється із втратою ваги та втратою м'язів; ці явища, як правило, трапляються при запущеному захворюванні і пов'язані зі збільшенням смертності. 23, 24 Фактори, що відповідають за втрату ваги та втрату м'язів при емфіземі, в даний час досліджуються. Серед запропонованих - стан системного запалення низького ступеня, окислювальний стрес, негативний енергетичний баланс та гіпоксемія.

Астма, хронічне запальне розлад дихальних шляхів, асоціюється з оборотною обструкцією дихальних шляхів і підвищеною реакцією дихальних шляхів на різноманітні подразники. Однак тривала астма може також призвести до обмеження потоку повітря, яке не є повністю оборотним.36 Наявність атопії, більша оборотність обмеження повітряного потоку після вдихання β2-агоністів та історія куріння допомагають диференціювати астму від ХОЗЛ.

Доведено, що ожиріння було епідеміологічно пов’язане з респіраторними симптомами у 1980-х рр. 37 Хоча зафіксовано паралельне збільшення поширеності ожиріння та астми у західних країнах, залишається визначити, чи є ця асоціація причиною чи випадковою.38 Хоча ожиріння може просто бути маркером нещодавно прийнятих звичок способу життя, також пов'язаних з астмою, можна запропонувати кілька конкретних механізмів їх асоціації, 39 і зараз визнано, що між ними може існувати причинно-наслідковий зв'язок.40 - 42 Особливо пов'язана зв'язок між астмою та ожирінням викликає занепокоєння у дітей.43 Епідемія ожиріння може призвести до збільшення кількості молодих людей з важкою формою астми, оскільки ожиріння є предиктором постійної астми після статевого дозрівання44 та гіршого контролю за астмою.45

Суперечливі результати щодо характеру зв'язку між ожирінням та астмою можуть бути пов'язані з різними схемами дослідження46 та неправильною класифікацією хрипів чи астми. Наприклад, Шахтер та його колеги повідомляють про зв'язок між ожирінням та клінічним діагнозом астми, тоді як такого відношення між ожирінням та підвищеною реакцією дихальних шляхів не виявлено.47 Сприйняття задишки часто посилюється при ожирінні, і діагноз астми може бути помилковим зроблені в цьому налаштуванні. 16

За наявності ожиріння механічні властивості дихальної системи глибоко модифікуються. Зменшене припливне розширення легенів порушує сили розширення, що підтримують прохідність дихальних шляхів, і може призвести до більшої скорочувальної реакції гладких м'язів дихальних шляхів.11, 48 Це потенційно може спричинити підвищену реакцію дихальних шляхів. Підтвердженням цього твердження є наш нещодавній звіт про придушення захисного ефекту глибокого вдиху на закриття дихальних шляхів у неастматичних пацієнтів із ожирінням.49

Жирова тканина виробляє безліч медіаторів запалення, що свідчить про імунологічний зв’язок між ожирінням та астмою.50, 51 Ця гіпотеза обґрунтована наявністю підвищених концентрацій С-реактивного білка, фактора некрозу пухлини-α та інтерлейкіну-6 у сироватці з ожирінням. Підвищена секреція лептину при ожирінні може бути конкретно залучена до розвитку астми шляхом модуляції запалення дихальних шляхів.52 Навпаки, зменшення секреції адипонектину, протизапального цитокіну, є ще одним потенційним зв'язком між ожирінням та астмою.53

Взаємодія між ІМТ та астмою сильніша у жінок, ніж у чоловіків, і тому припускають, що підвищений рівень жіночих статевих гормонів може відігравати роль у збільшенні поширеності астми серед жінок із ожирінням.41, 54 Естрогени можуть модулювати імунну відповідь та збільшують ризик астми.42 Ці висновки особливо актуальні при ожирінні, де посилена ароматизація тестостерону до естрогенів жировою тканиною та зниження рівня зв’язуючого статевого гормону глобуліну може призвести до більшої доступності естрогенних тканин.42 Однак взаємодія між естрогенами та Запалення дихальних шляхів при астмі ще потрібно повністю вивчити.

Генетичні фактори також можуть зіграти свою роль у співвідношенні ожиріння та астми. Гени ожиріння можуть впливати на сприйнятливість пацієнта до астми кількома способами: кілька генів-кандидатів пов'язані як з астмою, так і з ожирінням; гени ожиріння-кандидати згруповані в безпосередній близькості до хромосомних областей, які були пов'язані з астмою; і кандидати-гени ожиріння можуть кодувати білкові продукти, такі як медіатори запалення, які можуть брати безпосередню участь у патогенезі астми.42 Ця тема також вимагає подальшого вивчення.

Оцінка ХОЗЛ та астми при ожирінні

Обструктивне апное сну

Поширеність обструктивного апное сну серед загальної популяції дуже мінлива і становить від 25% до 58% серед чоловіків та від 10% до 37% серед жінок, залежно від етнічної приналежності та географічного району, що вивчається. 59 Обструктивне апное сну характеризується періодичними обструкція верхніх дихальних шляхів через нестабільність мускулатури глотки для підтримання прохідності верхніх дихальних шляхів при наявності змін у формі та діаметрі дихальних шляхів60. Це призводить до падіння вмісту артеріального кисню, підвищення рівня вуглекислого газу та посилення вдиху, що призводить до різкі пробудження, коли людина намагається дихати.61 Результатом є глибоко порушений сон.

Ожиріння є загальновизнаним фактором ризику обструктивного апное сну. Посилене відкладення жирової тканини в глотковій області та зменшення операційних обсягів легенів при ожирінні діють разом, щоб зменшити калібр верхніх дихальних шляхів, змінити конфігурацію дихальних шляхів і збільшити їх згортання; Таким чином, дихальні шляхи схильні до повторного закриття під час сну.62 Близько 70% людей з обструктивним апное сну страждають ожирінням, і навпаки, поширеність розладу серед людей, що страждають ожирінням, становить приблизно 40% .63 Дійсно, майже всі чоловіки із ожирінням класу III також мають обструктивне апное сну.64 Обструктивне апное сну пов’язане із надмірною смертністю від нещасних випадків, пов’язаних із денною сонливістю, та високою частотою серцево-судинних розладів, про які повідомляється при цьому стані. 65 - 68 Тому обструктивне апное сну є одним із наслідків, що загрожують життю ожиріння.

Оцінка обструктивного апное сну при ожирінні

Терапевтичні наслідки ожиріння

Втрата ваги покращує симптоми обструктивного апное уві сні75 і зменшує порушення дихання під час сну.76 Продемонстрували, що втрата ваги покращує симптоми, вимірювані індексом апное-гіпопное (66,5 [стандартне відхилення (SD) 28,7] до 50,3 [SD 38,4] на годину, p, 82 мають обмежену застосовність у контексті ожиріння. На сьогоднішній день баріатрична хірургія є єдиним остаточним методом лікування ожиріння класу III. Вона помітно покращує симптоми обструктивного апное сну, і CPAP зазвичай можна припинити після значної втрати ваги.57 CPAP повинен бути частиною передопераційної підготовки цих пацієнтів не лише для початку лікування розладу сну до значної втрати ваги, але й для мінімізації виникнення післяопераційних серцево-легеневих ускладнень.83

Синдром гіповентиляції ожиріння

Гіперкапнічна дихальна недостатність та cor pulmonale часто спостерігаються при ожирінні. За відсутності інших відомих причин дихальної недостатності, цей синдром, який вперше був описаний 50 років тому, 84 зараз називають синдромом гіповентиляції ожиріння.85 Дихальна недостатність, важка гіпоксемія, гіперкапнія та легенева гіпертензія є найпоширенішими симптомами синдрому.85, 86 У більшості пацієнтів із синдромом гіповентиляції ожиріння також спостерігається обструктивне апное сну, 85 але те, що деякі пацієнти мають синдром гіповентиляції ожиріння, але не обструктивне апное сну, свідчить про те, що ожиріння саме по собі може призвести до хронічної гіповентиляції. Діагностичні критерії синдрому наведені у графі 1.