肺血管構造とDLCOは、COPDの重症度や肺気腫の重症度とは無関係に、V̇O2peakと独立して関連
健康な人とCOPD患者の両方において、$${D_{L CO}}$$は$${\dot{V}O_{2 peak}}$$と正の相関があるが、COPDでは、肺血管の構造変化と$${D_{L CO}}$$の低下が組み合わさることで、$${\dot{V}O_{2 peak}}$$の値が大幅に低下し、運動能力が低下する。
健康な喫煙者とCOPD患者では、肺血管容積と$${\dot{V}O_{2 peak}}$$の関係に違いが見られます。CanCOLD研究のデータを用いた研究によると、 閉塞性換気障害のない非喫煙者、喫煙歴のある者、COPD患者を対象に、肺血管容積と1秒量、肺気腫、体型の影響を調整した運動能力との関連を調べた結果、肺血管容積は、非喫煙者と喫煙歴のある者では$${\dot{V}O_{2 peak}}$$と関連していましたが、COPD患者ではこの関連性が弱くなっていることがわかりました。
具体的には、肺血管容積が1mL増加するごとに、非喫煙者と喫煙歴のある者では$${\dot{V}O_{2 peak}}$$が0.005～0.008L/min増加しましたが、COPD患者では0.002～0.003L/minの増加にとどまりました。
この研究では、COPD患者における肺血管容積と$${\dot{V}O_{2 peak}}$$の関連性の違いは、肺血管リモデリング、すなわち肺血管の狭窄や閉塞が進行していることが原因である可能性を示唆しています。 肺血管リモデリングは、肺への血流を減少させ、運動中の酸素供給を制限するため、運動能力の低下につながると考えられています。
COPDにおける運動制限は、従来、呼吸器系の要因に起因すると考えられてきましたが、近年、酸素供給系全体、すなわち換気、ガス交換、酸素運搬、代謝の変化も$${\dot{V}O_{2 peak}}$$に有意な影響を及ぼすことが明らかになってきています。
Collins, Sophie É., Miranda Kirby, Benjamin M. Smith, Wan Tan, Jean Bourbeau, Stephanie Thompson, Sean van Diepen, ほか. 「Pulmonary vascular structure and function are related to exercise capacity in health and COPD」. CHEST. 参照 2024年10月3日. https://doi.org/10.1016/j.chest.2024.09.027.
背景
一般的に、有酸素運動トレーニングが肺の構造や機能を変化させないとされているが、いくつかの研究では、肺血管の構造や機能が運動能力（$${\dot{V}O_{2 peak}}$$）と関連することが示唆されている。
研究課題
肺血管と$${\dot{V}O_{2 peak}}$$の間に横断的な関連が存在するかどうかを調査した。我々は、コンピュータ断層撮影（CT）による血管容積が大きい者や、一酸化炭素肺拡散能（$${D_{L CO}}$$）が高い者が、気流制限に関わらず$${\dot{V}O_{2 peak}}$$が高いであろうと仮説を立てた。
研究デザインと方法
CanCOLD研究に参加した対象者は以下の3つのグループに分類された：スパイロメトリーが正常な非喫煙者（n=263）、スパイロメトリーが正常な喫煙経験者（n=407）、およびスパイロメトリーにおいて気流制限を認めた慢性閉塞性肺疾患（COPD）患者（n=334）。肺血管構造の指標として、CTスキャンから得られた全血管容積（TVV）、断面積が5 mm²以下の血管容積（BV5）、および5-10 mm²の血管容積（BV5-10）を用いた。肺微小血管機能の指標として$${D_{L CO}}$$を用い、$${\dot{V}O_{2 peak}}$$は漸増的心肺運動負荷試験によって評価された。
結果
一般線形回帰モデルにより、FEV1、肺気腫の重症度、体型を制御した後でも、$${D_{L CO}}$$、TVV、BV5およびBV5-10が$${\dot{V}O_{2 peak}}$$と独立して関連することが示された。COPDとTVV、BV5およびBV5-10の間に相互作用効果が認められ、COPDでは肺血管容積と$${\dot{V}O_{2 peak}}$$の関連が弱いことが示唆された。
解釈
気流制限や肺気腫の重症度に関わらず、肺血管構造および$${D_{L CO}}$$が$${\dot{V}O_{2 peak}}$$と独立して関連することを示しており、これらの関連がCOPDに限定されないことを示唆している。
COPD患者におけるDLCOと$${\dot{V}O_{2 peak}}$$の関係
肺拡散能（$${D_{L CO}}$$）は、COPD患者においても$${\dot{V}O_{2 peak}}$$と関連しています。 これは、閉塞性換気障害のない非喫煙者、喫煙歴のある者、COPD患者を対象に、肺血管容積、$${D_{L CO}}$$と$${\dot{V}O_{2 peak}}$$の関連を調べたCanCOLD研究のデータを用いた研究で示されています。
この研究では、$${D_{L CO}}$$は、気流制限、肺気腫、体型の重症度に関係なく、COPD患者と健常者において$${\dot{V}O_{2 peak}}$$と同様に関連していることが明らかになりました。 具体的には、DLCOが1 mL/min/mmHg増加するごとに、$${\dot{V}O_{2 peak}}$$は0.04 L/min増加しました。
興味深いことに、COPDと安静時$${D_{L CO}}$$の間に有意な交互作用は認められませんでした。これは、肺拡散能が健常者とCOPD患者において$${\dot{V}O_{2 peak}}$$と同様に関連していることを示唆しています。
この研究は、COPD患者における運動耐容能の重要な因子として、肺血管が関与している可能性を示唆しています。