Evaluation of the relationship between the parameters of peripheral skeletal and respiratory muscles in patients with chronic obstructive pulmonary disease

Full Text

ДИ – доверительный интервал

ДП – дыхательные пути

ИАТМ – индекс аппендикулярной тощей массы

КТ – компьютерная томография

М – среднее значение

Ме – медиана

ОФВ₁ – объем форсированного выдоха за 1-ю секунду

ОШ – отношение шансов

ППС – площадь поперечного сечения

ХОБЛ – хроническая обструктивная болезнь легких

CAT (COPD Assessment Test) – тест для оценки выраженности симптомов ХОБЛ

EWGSOP2 – Европейская рабочая группа по саркопении у людей старшей возрастной категории

mMRC (Modified Medical Research Consil) – шкала одышки

PE_max – максимальное экспираторное давление в полости рта

PI_max – максимальное инспираторное давление в полости рта

SD – стандартное отклонение

SPPB – тест Short Physical Performance Battery

Введение

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) относится к группе социально значимых заболеваний. В последние годы большое внимание уделяется системным проявлениям ХОБЛ, одним из которых является поражение скелетной мускулатуры. В процессе течения болезни происходит ремоделирование респираторных и периферических скелетных мышц, проявляющееся как количественными (снижение массы), так и функциональными изменениями скелетной мускулатуры [1].

Термин «саркопения» отражает процесс ремоделирования скелетных мышц. По определению Европейской рабочей группы по саркопении у людей старшей возрастной категории (EWGSOP2) саркопения – это прогрессирующее генерализованное заболевание скелетной мускулатуры, связанное с высоким риском неблагоприятных исходов [2]. Согласно данным, представленным в официальном документе EWGSOP2, основным критерием диагностики саркопении и предиктором плохого прогноза является низкая сила мышц – наиболее важный показатель симптомокомплекса мышечной дисфункции. Диагноз саркопении подтверждается при уменьшении количества или качества мышц. Низкая физическая работоспособность свидетельствует о тяжелой степени саркопении [2]. В современной трактовке выделяют первичную саркопению (связанную с возрастом 65 лет и старше) и вторичную саркопению (обусловленную иными причинами кроме старения) [2]. Вторичная саркопения развивается на фоне различных патологических состояний и заболеваний, например при тяжелой бронхолегочной патологии.

Диагностический алгоритм, изложенный в документе EWGSOP2, применим не только для исследования первичной саркопении, но и для оценки вторичной саркопении, в том числе у больных ХОБЛ. Однако в рекомендациях EWGSOP2 акцент делается на изучение параметров периферической скелетной мускулатуры, а именно мышц конечностей, другие группы мышц, в частности дыхательная мускулатура, не анализируются. Проведенный информационный поиск показал ограниченность данных о корреляции патологических изменений респираторных и периферических скелетных мышц при ХОБЛ. Это обусловило проведение исследования, основной целью которого явилось определение взаимосвязи между параметрами периферической (мышцы конечностей) и дыхательной мускулатуры у больных ХОБЛ. В задачи исследования входило также определение частоты поражения мышц, корреляции с тяжестью течения заболевания.

Материалы и методы

Дизайн исследования: обзорное одномоментное поперечное исследование.

Критерии включения: пациенты с доказанной ХОБЛ вне обострения.

Критерии исключения:

• отказ пациента от исследования;
• острая тяжелая сопутствующая патология;
• наличие злокачественных опухолей в последние 5 лет;
• злоупотребление алкоголем;
• психические заболевания.

В исследование вошли 127 пациентов с ХОБЛ вне обострения (98 мужчин/29 женщин, средний возраст 67,6±8,2 года). Диагноз ХОБЛ установлен в соответствии с критериями Глобальной инициативы по хронической обструктивной болезни легких [1]. Полный клинический осмотр обязательно включал измерение роста и массы тела с последующей оценкой индекса массы тела. Выраженность симптомов ХОБЛ оценивалась при помощи опросников и шкал: Modified Medical Research Council (mMRC), COPD Assesment Test (CAT).

Спирометрию проводили по стандартной методике в соответствии с рекомендациями Американского торакального общества и Европейского респираторного общества 2005 г. Для исследования использовались только лучшие значения функции внешнего дыхания при стабильном состоянии пациента. Для оценки силы дыхательных мышц применялся аппарат JAEGER с опцией бодиплетизмографии MasterScreen Body и модулем определения силы дыхательной мускулатуры PI_max (максимальный вдох – максимальное инспираторное давление в полости рта) и PE_max (максимальный выдох – максимальное экспираторное давление в полости рта). Больным необходимо было в положении сидя выполнить принудительный максимальный вдох для определения PI_max и выдох с последующей оценкой PЕ_max при закрытом мундштуке. Маневр PI_max проводился от уровня остаточного объема легких (после полного выдоха), маневр PЕ_max – от уровня общей емкости легких (после полного вдоха). Для предотвращения утечки воздуха использовался носовой зажим. Таким образом, выполнялось не менее 5 дыхательных маневров. Нормативы максимальных инспираторных и экспираторных давлений в полости рта представлены в табл. 1. Значения PI_max и PЕ_max менее референсных нормальных значений, рассчитанных индивидуально для мужчин и женщин разных возрастных групп, свидетельствовали о дисфункции дыхательных мышц (ДДМ).

Таблица 1. Расчет нормальных показателей максимальных инспираторных и экспираторных давлений в полости рта для мужчин и женщин разных возрастных групп [3, 4]

С целью диагностики саркопении по алгоритму EWGSOP2 у больных ХОБЛ оценивались основные параметры периферической скелетной мускулатуры: сила, масса и работоспособность.

Мышечная сила рук измерялась с помощью кистевого динамометра. Пациенту было необходимо держать рукоятку прибора в одной руке, согнутой в локте под прямым углом, и сжимать динамометр с максимальным изометрическим усилием в течение приблизительно 5 с. Проводилось 3 попытки, выбиралось лучшее значение. Показатели менее 27 кг для мужчин и менее 16 кг для женщин считались сниженными. Сила мышц нижних конечностей (а именно квадрицепса) анализировалась с помощью теста «встать со стула», при котором измерялось и оценивалось время, в течение которого пациент переходит из положения сидя в положение стоя и обратно – всего 5 раз, при этом не помогая себе руками. Если выполнение данного упражнения длилось более 15 с или больной не мог подняться со стула без помощи рук, сила четырехглавых мышц бедра считалась сниженной.

Для измерения мышечной массы больным проводилась двуэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия по программе «Все тело». Рассчитывали индекс аппендикулярной тощей массы (ИАТМ), т.е. отношение суммарной тощей массы верхних и нижних конечностей (кг) к росту (м²). Саркопения подтверждалась при показателях ИАТМ≤7,0 кг/м² у мужчин и ИАТМ≤6,0 кг/м² у женщин.

Физическую работоспособность и функцию мышц оценивали по скорости походки, с помощью теста SPPB (Short Physical Performance Battery) и теста «встань и иди». При невыполнении пациентом хотя бы одного из этих функциональных тестов его физическая работоспособность считалась сниженной. Скорость походки измеряли при прохождении больным дистанции 4 м в максимальном темпе, показатель 0,8 м/с и ниже свидетельствовал о тяжелой саркопении. SPPB – это комплексный тест, включающий измерение скорости походки, проверку на баланс, выполнение теста «встать со стула». Максимальное число баллов равно 12, оценка 8 баллов и ниже свидетельствовала о плохой работоспособности. Для выполнения теста «встань и иди» пациенты должны были встать со стула, пройти 3 м, затем вернуться и сесть обратно. Время выполнения данного теста 20 с и более являлось показателем снижения физической работоспособности.

Площадь поперечного сечения (ППС) дыхательных мышц определялась при оценке компьютерной томографии (КТ) органов грудной клетки согласно методу D. Rozenberg и соавт. [5]. Программа для просмотра и анализа медицинских изображений стандарта DICOM Vidar Dicom Viewer, версия 3, позволяла оценить ППС респираторных мышц. Определялся срез на уровне бифуркации трахеи, затем мы очерчивали границы каждой интересующей нас респираторной мышцы (грудные, межреберные, параспинальные, передние зубчатые, широчайшие мышцы спины) и автоматически получали их площадь в мм².

Статистическую обработку данных проводили при помощи пакета прикладных программ IBM SPSS Statistics 23 (США). Данные анализировались на соответствие распределения значений изучаемого признака закону нормального распределения и представлены как среднее значение (М) ± стандартное отклонение (SD) или медиана (Ме) [25; 75-й квартили (Q₁; Q₃)]. Для оценки различий категориальных переменных в подгруппах использовался c² или точный метод Фишера. Мерой риска являлось отношение шансов (ОШ), 95% доверительный интервал (ДИ), вычисляемое с помощью таблиц сопряженности. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты

Характеристика пациентов представлена в табл. 2. Большинство больных ХОБЛ были мужчины в возрасте старше 65 лет (минимальный возраст 43 года, максимальный – 87 лет), которые имели длительный стаж табакокурения и тяжелую обструкцию дыхательных путей (ДП).

Таблица 2. Характеристика больных

Снижение силы мышц конечностей, оцененной при помощи динамометрии или теста «встать со стула», наблюдалось у 80 (62,9%) больных ХОБЛ. Функциональные показатели периферических скелетных мышц, такие как тест «встать со стула», скорость походки, SPPB коррелировали с объемом форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ₁), данными по опросникам mMRC и CAT, индексом табакокурения, количеством обострений заболевания за последние 12 мес, в том числе требующих госпитализации (табл. 3).

Таблица 3. Взаимосвязь между функциональными параметрами периферических скелетных мышц и основными клиническими данными пациентов c ХОБЛ

Применив диагностический алгоритм EWGSOP2, мы выявили саркопению у 55 (43,3%) пациентов с ХОБЛ, у 43 из них саркопения была тяжелой. Заболевание чаще отмечалось у пациентов с эмфизематозным, чем с бронхитическим фенотипом ХОБЛ [ОШ 2,8 (95% ДИ 1,1–6,8); р=0,03)]. Саркопения наблюдалась при любой степени тяжести обструкции ДП. Однако вероятность саркопении была выше у больных с тяжелой и крайне тяжелой обструкцией ДП, чем у лиц с легкой и среднетяжелой обструкцией [ОШ 4,4 (95% ДИ 1,7–11,4); р=0,001)].

ДДМ диагностирована у 84 (66,1%) пациентов с ХОБЛ. Как и изменения периферических скелетных мышц, которые оценены с помощью алгоритма EWGSOP2, ДДМ наблюдалась у больных ХОБЛ с обструкцией ДП различной степени тяжести и чаще встречалась у больных с тяжелой и крайне тяжелой обструкцией, чем у лиц с более высокими показателями ОФВ₁ [ОШ 9,0 (95% ДИ 3,9–20,7); р<0,01]. ДДМ определена у 68,6% больных с тяжелой обструкцией и всех пациентов (100%) с крайне тяжелой обструкцией ДП. Вероятность ее выявления возрастала более чем в 6 раз в группах С и D по сравнению с группами А и B [ОШ 6,6 (95% ДИ 2,9–15,0); p<0,0001]. Частота ДДМ, как и саркопении, была выше среди пациентов с эмфизематозным фенотипом ХОБЛ, чем у больных с бронхитическим фенотипом [ОШ 3,9 (95% ДИ 1,6–9,7); р=0,01)]. Параметры силы респираторных мышц (PI_max, PЕ_max) коррелировали с теми же основными клиническими данными ХОБЛ, что и функциональные показатели периферической скелетной мускулатуры (табл. 4).

Получена значимая взаимосвязь между функциональными и количественными параметрами периферической и дыхательной мускулатуры у больных ХОБЛ. Наблюдалась корреляция между показателями силы и функции периферических и респираторных мышц (р<0,01). Основные взаимосвязи представлены в табл. 5. ППС всех групп респираторных мышц, оцененная по КТ органов грудной клетки, коррелировала с массой периферической скелетной мускулатуры (ИАТМ). Взаимосвязь площади дыхательных мышц и массы периферической скелетной мускулатуры представлена в табл. 6.

Таблица 4. Взаимосвязь между параметрами силы респираторных мышц и основными клиническими данными пациентов с ХОБЛ

Таблица 5. Корреляция между показателями силы и функции периферических и респираторных мышц

Таблица 6. Корреляция между ИАТМ и площадью респираторных мышц

Обсуждение

Интерес к изучению системных проявлений ХОБЛ растет с каждым годом и оправдан доказанным влиянием патологических изменений в различных органах и тканях, в том числе периферических скелетных мышцах, на прогноз больных. Гипоксия, хроническое системное воспаление, окислительный стресс, преобладание катаболических процессов над анаболическими, прием системных глюкокортикоидов, дефицит витамина D, гормональные нарушения и другие способствуют изменению метаболизма, развитию атрофии и дисфункции скелетных мышц, что, в свою очередь, приводит к снижению толерантности к физической нагрузке и прогрессированию дыхательных расстройств [6].

По некоторым данным, изменения функции и массы мышц конечностей ассоциированы с плохим прогнозом у больных ХОБЛ, в том числе с частыми обострениями, госпитализациями, летальным исходом [7, 8]. Это обусловливает необходимость тщательного анализа скелетных мышц при ХОБЛ. Нарушения функции мышц конечностей, а также изменения их качественного и количественного состава могут быть легко определены с помощью алгоритма диагностики саркопении, разработанного EWGSOP2.

Дисфункция респираторных мышц является одной из основных причин дыхательной недостаточности [9]. Сила мышц вдоха и выдоха отражается давлением, развивающимся в грудной клетке при дыхании. Наиболее простым методом для оценки силы дыхательных мышц служит измерение максимальных статичных давлений на уровне рта, которые пациент создает при закрытых ДП во время максимального вдоха (PI_max) и максимального выдоха (PE_max) [10]. Достоинствами тестов для оценки давлений в полости рта являются их относительная простота, хорошая переносимость больными, возможность проведения исследований во всех возрастных группах, а также наличие принятых нормативов [3, 4].

По данным проведенного исследования снижение силы – основной показатель дисфункции периферических скелетных мышц – наблюдалось у 80 (62,9%) больных ХОБЛ. Дисфункция респираторных мышц диагностирована у 84 (66,1%) пациентов с ХОБЛ. И в том и в другом случае функциональные мышечные показатели коррелировали с основными клинико-функциональными параметрами заболевания (тяжесть обструкции, выраженность симптомов, количество обострений, эмфизематозный фенотип ХОБЛ), что согласуется с данными ранее опубликованных исследований о взаимно усугубляющем влиянии патологических процессов в легких и скелетных мышцах [6].

Снижение массы периферических скелетных мышц, подтверждающее диагноз саркопении, выявлено у 43,3% больных ХОБЛ. Нами установлено, что как саркопения, так и ДДМ развиваются чаще при эмфизематозном фенотипе ХОБЛ, чем при бронхитическом, а также у больных с тяжелой и крайне тяжелой обструкцией ДП, что, вероятно, связано с преобладанием симптомов одышки, гиподинамией, частым развитием дыхательной недостаточности у данной группы пациентов.

По аналогии исследования периферической скелетной мускулатуры мы анализировали не только функцию респираторных мышц, но и их количество. Для этого проводилось измерение площади дыхательных мышц с помощью КТ, которая считается «золотым стандартом» для измерения мышц [11]. Так, по некоторым данным, ППС, взятая из одного осевого среза КТ брюшной полости, отражает показатели общей скелетной массы тела [12], а низкая ППС грудных мышц у пациентов с ХОБЛ связана с тяжестью основного заболевания [13] и неблагоприятным прогнозом у таких больных [14]. Четких критериев пороговых значений для ППС респираторных мышц в настоящее время нет, поэтому оценить, насколько выражены количественные изменения дыхательной мускулатуры у больных ХОБЛ, мы не могли. Однако мы оценили взаимосвязь параметров ППС респираторных мышц и массы периферических скелетных мышц (ИАТМ). По нашим данным отмечалась значимая ассоциация площади всех групп дыхательных мышц и их суммы с массой периферических скелетных мышц у больных ХОБЛ.

Таким образом, саркопения, описывающая прежде всего дисфункцию периферических скелетных мышц, а также изменения их массы, действительно носит генерализованный характер при ХОБЛ и затрагивает не только периферическую скелетную мускулатуру, но и респираторные мышцы. Это является результатом сложного сочетания функциональных, метаболических и анатомических изменений, ведущих к неоптимальной работе мышц. Атрофия, изменение типа мышечных волокон и их метаболизма, ремоделирование дыхательной мускулатуры способствуют генерализованному патологическому процессу в скелетных мышцах и напрямую зависят от тяжести течения ХОБЛ. Более глубокое понимание патофизиологии и клинической значимости взаимного патологического влияния респираторных и периферических скелетных мышц при ХОБЛ может стать ключом к изучению системных проявлений ХОБЛ и поиску новых мишеней для таргетной терапии и реабилитации данной группы больных.

Заключение

Саркопения является распространенной патологией при ХОБЛ и связана с тяжестью течения основного заболевания. Патологический процесс затрагивает не только периферическую скелетную мускулатуру, но и дыхательные мышцы. Установлена четкая взаимосвязь между параметрами периферической (мышцы конечностей) и дыхательной мускулатуры у больных ХОБЛ. Так, сила респираторных мышц достоверно коррелирует с силой и функцией периферической скелетной мускулатуры, а площадь всех групп респираторных мышц значимо взаимосвязана с массой периферических скелетных мышц.

About the authors

A. K. Suleymanova

Author for correspondence.
Email: angelina.suleymanova91@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2387-0370

аспирант и ассистент каф. госпитальной терапии педиатрического фак-та.

I. A. Baranova

Email: angelina.suleymanova91@gmail.com

д.м.н., проф., проф. каф. госпитальной терапии педиатрического фак-та

References

Supplementary files