ERJ：与COPD相关的严重肺动脉高压低氧血症的机制

研究背景及目的：

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是肺动脉高压（PH）的常见并发症，尤其是在其严重形式中预后较差。因此，目前的指南将严重PH的患者与中度PH的患者区分开来。COPD并发严重PH的患者通常比中度PH的患者表现出更严重的低氧血症，尽管他们的气流阻塞较轻。目前尚不清楚导致这些患者严重低氧血症的机制。本研究旨在通过利用多重惰性气体消除技术（MIGET）评估通气-灌注（VA/Q）关系，分析与COPD相关的严重PH患者低氧血症的决定因素。

研究方法：

研究在实验室中对88名COPD患者进行了回顾性分析，同时评估了肺血流动力学和MIGET测定的VA/Q分布。患者被分为以下组别：无PH（平均肺动脉压力mPAP≤20 mmHg或肺血管阻力PVR≤2 Wood单位）；中度PH（mPAP>20 mmHg，PVR为2.1-5.0 Wood单位，肺动脉嵌顿压PAWP≤15 mmHg）；和严重PH（mPAP>20 mmHg，PVR>5 Wood单位，PAWP≤15 mmHg）。在51名患者的亚组中，通过呼吸100%氧气重复进行了测量，以评估抑制低氧肺血管收缩（HPV）的效应。

研究结果：

各组的年龄和性别分布相似。重度PH患者的气流阻塞程度比中度或无PH患者低（图1a），一氧化碳弥散能力也较低，分别为29，44 和46 ％预测值；重度，中度和无PH）。重度PH患者的动脉血氧分压（PaO2）显著低于其他组，并且混合静脉氧分压（PvO2）也较低（图1a）。他们的VA/Q关系受损最为严重，具有最高的DISP R-E*和LogSD Q值，并且存在较高比例的分流（图1a）。LogSD V、高VA/Q单位或死腔没有观察到差异。PaO2完全可以通过VA/Q失配的严重程度来解释，Pr-Ms PaO2没有差异。

在吸入100％氧气时，重度PH组的mPAP和PVR下降幅度更大（图1c）。重度PH患者的PaO2增加幅度显著较小（348 vs 498 和 505 mmHg；重度PH、中度PH和无PH组，分别为中位数值）。没有PH和中度PH组的VA/Q关系恶化（LogSD Q增加），但重度PH组未出现这种情况（图1c）。所有组的分流量保持不变。

研究结论：

研究表明，在患有重度PH的COPD患者中，气体交换严重受损是由严重的VA/Q不匹配导致的，其中血液主要流向具有低VA/Q比例和分流的区域，PvO2较低，而HPV对VA/Q匹配的贡献较差。这个特点与通常在COPD患者中观察到的情况不同，研究在没有或中度PH的患者中得到了证实。由于重度PH组的气流限制较轻，进一步恶化的VA/Q关系可能是由于肺血管的变化所致。

事实上，肺血管重构与COPD中VA/Q不匹配的严重程度相关，而重度PH组中观察到的一些特征（非常低的VA/Q和分流区域）与特发性肺动脉高压的表现相符。研究推测，在患有重度PH的COPD患者中，肺血管异常加剧了小气道和肺实质的变化，进一步增加了由气流阻塞引起的VA/Q失衡。值得注意的是，重度PH患者存在显著的分流量，其起源尚不明确，因为他们没有明显的肺泡占位或塌陷区域。潜在的解释包括：房间隔未闭，尽管大多数重度PH患者已通过造影超声心动图排除了这种可能性；周围血管床的丧失，可能会将血液转移到通气不良的单位，进一步降低它们的VA/Q比例；或者在肺动脉和支气管血管之间存在吻合支，绕过肺毛细血管，类似于PAH中所描述的情况。

研究使用MIGET算法比较了患有重度PH和没有PH的患者中决定PaO2的因素的定量贡献（图1d）。主要因素解释了PaO2差异的54%，即PvO2降低；剩下的46%由更大的VA/Q不匹配和分流解释，这也决定了对降低的PvO2产生抵消效应的能力降低（图1e）。这个分析突显了PvO2在调节PH患者的PaO2中的重要作用，PvO2由心输出量决定。

在没有或中度PH的患者中，100%氧气导致通气-血流关系（LogSD Q）明显恶化，但在重度PH的患者中没有恶化，相反，重度PH患者的mPAP和PVR显著降低。这表明在重度PH的COPD中，HPV并未对维持通气-血流平衡产生实质性贡献。重度PH中可能存在更严重的内皮功能障碍，可能降低了调节灌注至肺泡通气的匹配能力。在COPD合并重度PH的患者中，当通过氧气释放HPV时，通气-血流关系未恶化，这可能暗示肺血管扩张剂对该群体的气体交换没有不良影响。事实上，在COPD合并重度PH的患者中，对肺血管扩张剂进行的对照试验并未报告氧合恶化的情况。

参考文献：

Piccari L, Blanco I, Torralba Y, Arismendi E, Gistau C, Ramírez A, Gimeno-Santos E, Roca J, Burgos F, Rodríguez-Roisín R, Barberà JA. Mechanisms of hypoxaemia in severe pulmonary hypertension associated with COPD. Eur Respir J. 2023 Jul 6:2300463. doi: 10.1183/13993003.00463-2023. Epub ahead of print. PMID: 37414421.