Gas Exchange and Ventilatory Efficiency During Exercise in Pulmonary Vascular Diseases / Intercambio de gases y eficiencia de ventilación durante el ejercicio en enfermedades vasculares pulmonares

ABSTRACT

BACKGROUND AND OBJECTIVE: Ventilatory inefficiency (high V′E/V′CO2) and resting hypocapnia are common in pulmonary vascular disease and are associated with poor prognosis. Low resting PaCO2 suggests increased chemosensitivity or an altered PaCO2 set-point. We aimed to determine the relationships between exercise gas exchange variables reflecting the PaCO2 set-point, exercise capacity, hemodynamics and V′E/V′CO2. METHODS: Pulmonary arterial hypertension (n=34), chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH, n = 19) and pulmonary veno-occlusive disease (PVOD, n = 6) patients underwent rest and peak exercise arterial blood gas measurements during cardiopulmonary exercise testing. Patients were grouped according to resting PaCO2 hypocapnic (PaCO2 ≤ 34 mmHg) or normocapnic (PaCO2 35-45 mmHg). The PaCO2 set-point was estimated by the maximal value of end-tidal PCO2 (maximal PETCO2) between the anaerobic threshold and respiratory compensation point. Results The hypocapnic group (n=39) had lower resting cardiac index (3.1 ± 0.8 vs. 3.7 ± 0.7L/min/m2, p < 0.01), lower peak V′O2 (15.8 ± 3.5 vs. 20.7 ± 4.3 mL/kg/min, p < 0.01), and higher V′E/V′CO2 slope (60.6 ± 17.6 vs. 38.2 ± 8.0, p < 0.01). At peak exercise, hypocapic patients had lower PaO2, higher VD/VT and higher P(a-ET)CO2. Maximal PETCO2 (r = 0.59) and VD/VT (r = -0.59) were more related to cardiac index than PaO2 or PaCO2 at rest or peak exercise. Maximal PETCO2 was the strongest correlate of V′E/V′CO2 slope (r = -0.86), peak V′O2 (r = 0.64) and peak work rate (r = 0.49). CONCLUSIONS: Resting hypocapnia is associated with worse cardiac function, more ventilatory inefficiency and reduced exercise capacity. This could be explained by elevated chemosensitivity and lower PaCO2 set-point. Maximal PETCO2 may be a useful non-invasive marker of PaCO2 setpoint and disease severity even with submaximal effort

RESUMEN

CONTEXTO GENERAL Y OBJETIVO: La ineficiencia ventilatoria (V'E/V'CO2 alta) y la hipocapnia en reposo son comunes en la enfermedad vascular pulmonar y se asocian con un mal pronóstico. La PaCO2 baja en reposo sugiere una mayor quimiosensibilidad o una alteración en el ajuste fisiológico de la PaCO2. Nuestro objetivo fue determinar las relaciones entre las variables de intercambio de gases que reflejan el ajuste de la PaCO2 durante el ejercicio, la capacidad de ejercicio, la hemodinámica y la V'E/V'CO2. MÉTODOS: Se realizaron mediciones de gases en sangre arterial durante las pruebas de ejercicio cardiopulmonar a pacientes con hipertensión arterial pulmonar (n = 34), hipertensión pulmonar tromboembólica crónica (HPTEC, n = 19) y enfermedad venooclusiva pulmonar (EVOP, n = 6). Los pacientes se agruparon de acuerdo con su PaCO2 en reposo hipocapnia (PaCO2 ≤ 34 mmHg) o normocapnia (PaCO2 35-45 mmHg). El ajuste de la PaCO2 se estimó mediante el valor máximo de PCO2 exhalado (PETCO2 máximo) entre el umbral anaeróbico y el punto de compensación respiratoria. RESULTADOS: El grupo hipocápnico (n = 39) tenía un índice cardíaco en reposo más bajo (3,1 ± 0,8 vs. 3,7 ± 0,7L/min/m2, p < 0,01), un pico de V'O2 más bajo (15,8 ± 3,5 vs 20,7 ± 4,3 mL/kg/min, p < 0,01), y mayor pendiente de V'E/V'CO2 (60,6 ± 17,6 vs. 38,2 ± 8,0, p < 0,01). En el punto de ejercicio máximo, los pacientes hipocápnicos tenían una PaO2 más baja, un VD/VT más alto y una P(a-ET) CO2 más alta. La PETCO2 máxima (r = 0,59) y la VD/VT (r = -0,59) estaban más relacionadas con el índice cardíaco que la PaO2 o la PaCO2 en reposo o en el punto de máximo esfuerzo. La PETCO2 máxima fue la que mayor correlación tuvo con la pendiente V'E/V'CO2 (r = -0,86), la V'O2 máxima (r = 0.64) y la tasa de esfuerzo máximo (r = 0,49). CONCLUSIONES: La hipocapnia en reposo se asocia a una peor función cardíaca, una mayor ineficiencia ventilatoria y una capacidad disminuída de ejercicio. Esto podría explicarse por una quimiosensibilidad elevada y un ajuste fisiológico más bajo de la PaCO2. La PETCO2 máxima puede ser un marcador no invasivo útil del ajuste de PaCO2 y la gravedad de la enfermedad incluso con un esfuerzo submáximo