Centrale en perifere inspannings-gerelateerde factoren onafhankelijk geassocieerd met HFpEF
Pulmonale capillaire wiggedruk (PCWP), BMI en slagvolume waren onafhankelijk geassocieerd met HFpEF, in vergelijking met gezonde individuen die zich met dezelfde werklast inspanden.
Central and Peripheral Determinants of Exercise Capacity in Heart Failure Patients With Preserved Ejection FractionLiteratuur - Wolsk E, Kaye D, Komtebedde J et al. - JACC Heart Failure 2019; DOI: 10.1016/j.jchf.2019.01.006
Introductie en methoden
De onderliggende mechanismen van verminderde inspanningscapaciteit in patiënten met hartfalen en behouden ejectiefractie (HFpEF) blijven onbekend [1]. Studies hebben centrale factoren (bijv. hartslag [HR], slagvolume [SV], vullingsdrukken) en perifere factoren (bijv. zuurstofgebruik door skeletspier, BMI, nierfunctie) geïdentificeerd die betrokken zijn bij inspanningsintolerantie in HFpEF. In slechts enkele studies werden echter gouden standaard invasieve metingen gebruikt om de relatie tussen symptomen en aerobe capaciteit direct te beoordelen [2-4]. Bovendien includeerde geen van de studies een controlegroep die zich met gematchte werklast inspande op het piekniveau van HFpEF patiënten.
Deze cohortstudie onderzocht daarom welke hemodynamische variabelen (centrale en perifere factoren) onafhankelijk geassocieerd waren met HFpEF (n=108) bij maximale inspanningscapaciteit, in vergelijking met gezonde controles (n=42) die zich met dezelfde werklast inspanden om hemodynamische verschillen te onderzoeken die specifiek zijn voor het HFpEF fenotype, in plaats van toe te schrijven zijn aan de behaalde werklast bij maximale inspanning. Bovendien werd een aanvullende analyse uitgevoerd, waarbij gebruik werd gemaakt van veranderingen ten opzichte van de werklast die tijdens maximale inspanning voor beide groepen werd uitgevoerd.
Data werden verkregen van drie van de grootste prospectieve trials met patiënten met HFpEF (REDUCE LAP-HF en REDUCE LAP-HF I [5,6]) en gezonde deelnemers (HemReX [7]) ≥40 jaar (inclusie 2013-2016). De hemodynamische reactie werd gemeten gedurende inspanning op een ergometer in liggende positie met behulp van rechtszijdige hartkatheterisatie. Weerstand van de ergometer werd elke 3 tot 4 minuten verhoogd met stappen van ofwel 20 W (patiënten met HFpEF) of 25 W (controles) totdat maximale inspanning werd bereikt. In HFpEF patiënten was maximale inspanning gedefinieerd als wanneer zij niet in staat waren om 60 trappen/min te halen op de ergometer bij een bepaalde werklast, en in controles als 4 min van inspanning op een ergometer in liggende positie met lactaatopbouw en objectieve tekenen van heftige inspanning bij een werklast die overeenkwam met 75% van het maximale zuurstofgebruik.
De volgende hemodynamische data werden gemeten: centrale veneuze druk (CVP), gemiddelde druk van de longslagader (mPAP), pulmonale capillaire wiggedruk (PCWP), cardiale output met behulp van thermodilutietechniek (CO), niet-invasieve systolische bloeddruk (SBP), niet-invasieve diastolische bloeddruk (DBP), niet-invasieve perifere zuurstofsaturatie (SaO2), en HR. Bovendien werd een monster genomen van gemengde veneuze zuurstof uit de longslagader. Andere hemodynamische parameters werden afgeleid van deze gemeten variabelen.
Belangrijkste resultaten
Veranderingen in centrale en perifere inspanningsfactoren bij gematchte werklast
- Maximale werklast behaald door patiënten met HFpEF (n=107) was 43±18 W, in vergelijking met een gematchte gemiddelde werklast van 45±22 W in gezonde individuen (n=72; data verkregen bij verschillende werklasten van één gezond individu konden vaker dan één keer geïncludeerd worden in de gematchte werklastanalyse) (P-verschil=0.41).
- Van baseline tot maximale inspanning werden veranderingen in HR (+29±19 slagen/min vs. +29±16 slagen/min, P=0.94), CO (+3,1±1.9 L/min vs. +5.4±2.0 L/min, P<0.0001), cardiale index (+1.5±0.9 L/min/m² vs. +2.9±1.1 L/min/m², P<0.0001), SV (+8±21 mL vs. +35±20 mL, P<0.0001; SV [geïndexeerd] (+4±10 mL/m² vs. +19±10 mL/m², P<0.0001), arterioveneuze zuurstof verschil (Ca-VO₂) (+3.7±2.5 mL/dL vs. +4.9±1.5 mL/dL, P=0.0004), en SVR (-367±365 dyne x s/cm5 vs. -716±234 dyne x s/cm5, P<0.0001) gezien in HFpEF patiënten vs. gezonde individuen bij gematchte werklast.
Variabelen geassocieerd met HFpEF gedurende inspanning bij gematchte werklast
- Na multivariabele analyse waren een kleiner SV (-0.04, 95%CI: -0.06 tot -0.01, P=0.001) en een hogere PCWP (coëfficiënt 0.4, 95%CI: 0.2-0.6, P<0.0001) significant geassocieerd met HFpEF bij gematchte werklast.
- Wanneer BMI en leeftijd werden toegevoegd aan het basismodel voor hemodynamische variabelen, was BMI de enige additionele onafhankelijke variabele die significant geassocieerd was met HFpEF. Deze variabele verhoogde de r²-waarde van het model van 0.66 tot 0.90.
- Bijdrage van PCWP, SV en BMI aan HFpEF was respectievelijk 47%, 12% en 31%.
Vergelijking van centrale en perifere inspanningsfactoren gecorrigeerd voor werklast
- Gemiddelde maximale behaalde werklast van patiënten met HFpEF was 45±13 W vs. 137±35 W (P<0.0001) in gezonde individuen.
- Behalve voor gemiddelde arteriële druk, waren alle onderzochte variabelen significant verschillend tussen gezonde individuen en HFpEF patiënten bij maximale inspanning.
- In een multivariabele analyse werd een onafhankelijke associatie gevonden tussen PCWP en HFpEF na correctie voor werklast (coëfficiënt: 28.0, 95%CI: 10.1-45.8, P=0.002). Deze factor verklaarde 87% van de variabiliteit (P<0.0001). Nadat BMI en leeftijd waren toegevoegd aan het model, was BMI een extra variabele die geassocieerd was met HFpEF (coefficient:0.52, 95%CI:0.02-1.03, P=0.04).
Conclusie
In deze cohortstudie waren drie belangrijke factoren (PCWP, BMI en SV) onafhankelijk geassocieerd met HFpEF, in vergelijking met gezonde individuen gedurende liggende inspanning bij gematchte werklast. In totaal bepaalden deze factoren 90% van het verschil in inspanningscapaciteit tussen patiënten met HFpEF en gezonde controles, met PCWP als grootste bijdrager. Deze data suggereren dat behandelingen die een hoge linkszijdige hartvullingsdruk verlagen tijdens inspanning mogelijk inspanningscapaciteit en prognose verbeteren in patiënten met HFpEF.
Referenties
1. Ponikowski P, Voors AA, Anker SD, et al. 2016 ESC guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: the Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure of the European Society of Cardiology (ESC) developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur Heart J 2016;37:2129–200.
2. Reddy YNV, Olson TP, Obokata M, Melenovsky V, Borlaug BA. Hemodynamic correlates and diagnostic role of cardiopulmonary exercise testing in heart failure with preserved ejection fraction. J Am Coll Cardiol HF 2018.
3. Obokata M, Olson TP, Reddy YNV, Melenovsky V, Kane GC, Borlaug BA. Haemodynamics, dyspnoea, and pulmonary reserve in heart failure with preserved ejection fraction. Eur Heart J 2018;39: 2810–21.
4. Dhakal BP, Malhotra R, Murphy RM, et al. Mechanisms of exercise intolerance in heart failure with preserved ejection fraction: the role of abnormal peripheral oxygen extraction. Circ Heart Fail 2015;8:286–94.
5. Hasenfuß G, Hayward C, Burkhoff D, et al. A transcatheter intracardiac shunt device for heart failure with preserved ejection fraction (REDUCE LAP-HF): a multicentre, open-label, single-arm, phase 1 trial. Lancet 2016;387:1298–304.
6. Feldman T, Mauri L, Kahwash R, et al. A transcatheter interatrial shunt device for the treatment of heart failure with preserved ejection fraction (REDUCE LAP-HF I): a phase 2, randomized, sham-controlled trial. Circulation 2018;137: 364–75.
7. Wolsk E, Bakkestrøm R, Thomsen JH, et al. The influence of age on hemodynamic parameters during rest and exercise in healthy individuals. J Am Coll Cardiol HF 2017;5:337–46.