Functional Disorders of the Human Diaphragm
Samenvatting proefschrift Willem Nicolaas (Pim) Welvaart
VU Medisch Centrum, Amsterdam, 14 mei 2013
Promotor Prof. Dr. A. Vonk Noordegraaf
Copromotoren Dr. C.A.C. Ottenheijm, Dr. M.A. Paul
Het diafragma is de belangrijkste ademhalingsspier. Een stoornis in de functie van het diafragma heeft dan ook belangrijke gevolgen voor de ademhaling. De meeste van deze stoornissen, zoals herniaties of paralyse zijn door een operatie te corrigeren, echter het stellen van de juiste diagnose en uitvoeren van de juiste behandeling vergt een grondige kennis van de structuur en functie van het diafragma. Het doel van dit proefschrift was het bestuderen van functionele stoornissen van het menselijk diafragma en tevens de behandeling van patiënten met een functiestoornis van het linker of rechter hemidiafragma, met name eventratie en paralyse.
Om de verschillende stoornissen in de functie van het diafragma te begrijpen, worden de embryologie, anatomie en fysiologie, maar ook de beoordeling van zijn functie en de mogelijkheden voor afbeeldend onderzoek beschreven. In symptomatische patiënten met een unilaterale diafragma afwijking is het reven van het diafragma de behandeling van keuze ter voorkomen van de paradoxale bewegingen tijdens de ademhaling. Na operatief reven van het uitgerekte diafragma kan een wezenlijke en duurzame verbetering worden verwacht. Minimaal invasieve technieken zijn heden ten dagen een goed alternatief voor de klassieke thoracotomie. De minimaal invasieve laparoscopische benadering lijkt op dit moment een veel belovende techniek. Het exacte mechanisme voor verbetering van dyspnoe klachten is nog niet goed verklaard. De longfunctietesten verbeteren na de procedure, maar vaak vallen de spirometrie en de statische longvolumia zowel pre- en postoperatief na diafragma plicatie binnen de normaal waarden.
Onze studie suggereert dat de verhoging van het slagvolume en de daling van de ademhalingsfrequentie de meest logische verklaring is voor de vermindering van symptomen bij patiënten. Het bepalen van het preoperatieve slagvolume bij inspanning zou kunnen helpen om patiënten te selecteren die wel of niet voordeel zouden kunnen hebben van een operatieve behandeling. We beschrijven het laparoscopisch reven van het paralytische, unilaterale diafragma middels een gemodificeerde techniek. Het grote voordeel van deze laparoscopische benadering zijn onder andere de minimale pijnklachten postoperatief en vlot ontslag uit het ziekenhuis. De pre-operatieve klachten van inspannings- en houdingsafhankelijke dyspnoe waren verminderd na de operatie. Deze techniek is de standaardbehandeling voor onze patiënten. Een zeldzame langetermijncomplicatie na pneumonectomie wordt beschreven; shunting door een patent foramen ovale(PFO). Bij de beschreven patiënten was er sprake van compressie van het rechter ventrikel door een hoogstaand rechter diafragma, met als gevolg een uitstroombeperking van het rechter atrium, hetgeen de oorzaak was van een shunt door het PFO, met dyspnoe als resultaat. De dyspnoe bij deze patiënten werd effectief verholpen door het reven van het rechter diafragma. Het naar opzij geduwde hart draait terug op de vaatsteel, waardoor het foramen ovale zich weer kon sluiten. De diafragmafunctie na contractiele inactiviteit van het diafragma tijdens een thoracale operatie werd bestudeerd. Postoperatieve pulmonale complicaties hebben een belangrijke invloed op de morbiditeit van patiënten die bovenbuiks-, thoracale- en hartchirurgie ondergaan. We onderzochten het effect van chirurgie op de functie van het diafragma, tgv contractiele inactiviteit van het diafragma tijdens de operaties.
We concluderen dat zwakte van het diafragma niet een onderdeel was van een gegeneraliseerde spierzwakte aangezien de contractiele werking van de niet-respiratoire musculus latissimus dorsi vezels intact was gebleven na 2 uur opereren. Tevens concluderen we dat na slechts 2 uur thoracale chirurgie evidente en selectieve diafragma spiervezelzwakte wordt gevonden en dat deze selectieve spiervezelzwakte van de diafragmaspier zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van postoperatieve pulmonale complicaties. Om het moleculaire proces dat aan de ontwikkeling van diafragma spiervezelzwakte ten grondslag ligt te ontrafelen, hebben we de veranderingen in het genexpressieprofiel geanalyseerd. De globale verschillen in genexpressie in diafragma biopten werden geanalyseerd middels microarray-analyses. Twee uur thoracale chirurgie resulteert in snelle en grondige veranderingen in expressie van de genen van inflammatoire respons en apoptose in het diafragma. De apoptotische respons was meer uitgesproken in het diafragma ten opzichte van de latissimus dorsi. Deze bevindingen suggereren dat de ontwikkeling van selectieve diafragma spiervezel zwakte in deze patiënten mogelijk gerelateerd is aan een sterke apoptotische respons.
Er geen sluitend bewijs dat diafragma zwakte een direct gevolg is van mechanische inactiviteit. Om het effect te bestuderen van hemidiafragma verlamming op de vezelfunctie en structuur van de diafragmaspier bij mensen, werden biopten genomen bij acht patiënten met paralyse van het diafragma. Ook werden er biopten genomen bij controle patiënten met een goed werkend diafragma. De contractiele werking van gedemembraniseerde spiervezels werden bepaald, evenals de vezelultrastructuur en morfologie. Tenslotte werden de expressie van de E3 ligases en de proteasoom activiteit bepaald ter evaluatie van het ubiquitine-proteasoom-systeem.
We concluderen dat diafragma spiervezel atrofie en zwakte ten gevolge van diafragma paralyse zich traag ontwikkelt en maanden duurt voordat het zich manifesteert. Dit zou erop kunnen wijzen dat het menselijke diafragma bestand is tegen contractiele inactiviteit en dat de aard van deze bescherming in de passieve cyclische rek zou kunnen liggen die toe is te schrijven aan de intermitterende contracties van het normaal functionerende contralaterale hemidiafragma.
