Open Access

Christina Sakkas

• In vergangenen Studien wurde gezeigt, dass die körperliche Leistungsfähigkeit stark von der diastolischen Funktion beeinflusst wird. Es wurde postuliert, dass eine sich unter Belastung verschlechternde diastolische Füllung zu einer Beeinträchtigung des Schlagvolumens führt und auf diese Weise die körperliche Belastbarkeit einschränkt. Der Sauerstoffpuls als Indikator des Schlagvolumens bietet eine einfache Möglichkeit das Verhalten des Schlagvolumens unter Belastung zu untersuchen. Es sollte festgestellt werden, von welchen Faktoren die Kinetik des Sauerstoffpulses unter Belastung bei Patienten mit arterieller Hypertonie und diastolischer Dysfunktion bestimmt wird. Eine Spiroergometrie wurde bei 102 Patienten zwischen 25 und 75 Jahren sowie bei 15 jungen gesunden Probanden durchgeführt. Um gleiche Testzeiten bei unterschiedlichem Trainingszustand zu ermöglichen, wurden unterschiedliche Rampenprotokolle ausgewählt. Die Berechnung der Steigung des Sauerstoffpulses erfolgte korrigiert um die individuelle Leistung und das fettfreie Körpergewicht für die ersten und letzten zwei Minuten der Belastung (O2P*Start, O2P*Ende). Zusätzlich wurden bei jedem Teilnehmer eine Echokardiographie sowie Blut- und Urinuntersuchungen durchgeführt. Echokardiographisch zeigten die Patienten gegenüber den Probanden Zeichen der linksventrikulären Hypertrophie sowie der diastolischen Dysfunktion. Die Gruppen unterschieden sich nicht hinsichtlich des Erreichens der alters- und geschlechtsabhängigen Sollwerte für die maximale Sauerstoffaufnahme und den maximalen Sauerstoffpuls. Die Probanden erreichten signifikant höhere Laktatkonzentrationen und einen höheren respiratorischen Quotienten. O2P*Ende unterschied sich nicht. Entsprechend O2P*Ende wurden die Patienten in Tertile eingeteilt. Die auf diese Weise entstandenen Gruppen unterschieden sich bezüglich der Basisparameter nur hinsichtlich des HbA1c und der Ruheherzfrequenz. In der Spiroergometrie erreichte das Tertil mit dem geringsten O2P*Ende einen höheren respiratorischen Quotienten, eine höhere maximale Laktatkonzentration und einen größeren Anstieg der Herzfrequenz. In allen Tertilen wurden gleiche Werte für die maximale Sauerstoffaufnahme, die Testdauer und die erreichte Leistung erzielt. Die multivariate Analyse ergab RQmax und HFincr als einzige unabhängige Prädiktoren für ein niedriges O2P*Ende. Es bestand eine starke inverse Korrelation zwischen HFincr und dem HbA1c sowie der Einnahme von Betablockern und dem chronologischen Alter. O2P*Ende unterschied sich nicht zwischen Patienten und Probanden und erreichte in beiden Gruppen ein Plateau. Damit ist die Plateaubildung des Schlagvolumens bei Belastung ein physiologischer Prozess, der unabhängig von Alter und Trainingszustand ist. Bei Patienten mit arterieller Hypertonie wird die Steigung des Sauerstoffpulses bei maximaler Belastung vom Anstieg der Herzfrequenz und des RQ bestimmt und ist nicht zur Beurteilung der Eigenschaften der Diastole geeignet. Physiologischerweise erreicht der Sauerstoffpuls bei maximaler Belastung ein Plateau, das Schlagvolumen wird nicht weiter gesteigert. Eine chronotrope Inkompetenz infolge Alter, Betablockereinnahme oder autonomer Dysfunktion führt zu einem Ausbleiben der physiologischen Plateaubildung und mutmaßlich zu einer Belastungsintoleranz mit Abbruch noch vor Erreichen einer metabolischen Ausbelastung. In Anbetracht der außerordentlichen prognostischen Bedeutung einer chronotropen Inkompetenz ist es denkbar, dass eine anhaltende Steigerung des Sauerstoffpulses bei maximaler Belastung selbst auf ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko hinweist. Die enge Korrelation des Anstiegs der Herzfrequenz mit dem HbA1c obwohl dieser im Mittel nicht pathologisch erhöht war, lässt darauf schließen, dass bereits leichte Störungen der Glukosetoleranz zu Schädigungen des autonomen Nervensystems des Herzens führen.
• Diastolic dysfunction has been reported to be an important independent determinant of exercise capacity. Impaired relaxation is thought to restrict exercise-induced stroke volume augmentation and therefore consequently leading to exercise intolerance. As the oxygen pulse (O2P = oxygen uptake / heart rate) can be considered as a surrogate parameter for left ventricular stroke volume, its slope (O2P*) may reflect stroke volume response to increasing levels of exercise. The aim of this study was to assess, whether O2P* could be useful in unmasking diastolic dysfunction in hypertensive subjects and whether there are any other parameters affecting O2P*. We used cardiopulmonary exercise testing (CPET) in 102 patients with controlled essential hypertension (38 women, age 25 - 75 years, EF > 50%) and calculated O2P* during the first and terminal two minutes of CPET (O2P*start, O2P*end), corrected for lean body weight and for workload increase. Left ventricular diastolic function was assessed by echocardiography, including tissue Doppler imaging. Serum analyses were obtained from routine laboratory assessments. 14 healthy volunteers (age 22 - 42 years) served as control group. Interventricular septum thickness, posterior wall and left ventricular mass index were significantly higher in the hypertensive subjects. There was no difference in achieving predicted maximum oxygen uptake and predicted maximum oxygen pulse between patients and volunteers. Lactate increase and respiratory exchange ratio were significantly higher in volunteers. Surprisingly, there was no difference in O2P*end. Patients were divided into 3 tertiles according to O2P*end. Among all baseline parameters including use of antihypertensive medication, echocardiographic and pulmonary function test data, only serum levels of HbA1c and heart rate at rest differed between the groups. Surprisingly, there were no differences between groups with regard to levels of maximal workload, test duration or parameters of predicted maximal exertion. In contrast, respiratory exchange ratio, lactate increase and heart rate increase were significantly higher in patients with low compared to medium or high O2P*end. Multivariate analysis revealed a higher RERpeak and HRincr as the only independent predictors for low O2P*end. There was a robust inverse relationship between HbA1c levels and HRincr. The slope of the oxygen pulse curve during maximal exercise (O2P*end) in patients with essential hypertension was mainly determined by heart rate response and is not useful for unmasking diastolic dysfunction under exercise. Stroke volume plateaus in hypertensive subjects with preserved systolic function and healthy subjects. A high O2P*end is associated with reduced metabolic stress and with a blunted heart rate response, which in turn could reflect cardiac autonomic dysfunction by disturbed glucose metabolism. While endurance athletes display an increasing stroke volume at maximal workload as a sign of improved diastolic filling, this was not the case in patients with arterial hypertension. In contrast, a high O2P*end should be recognized as the disability to achieve maximal exhaustion, mainly triggered by a blunted heart rate response during exercise.