Korkean happipitoisuuden happihoitoon liittyvistä riskeistä kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden akuuteissa pahenemisvaiheissa raportoitiin yli 50 vuotta sitten. Sittemmin on osoitettu, että suurikonsentraattinen happihoito voi aiheuttaa PaCO2:n nousua sekä vakaassa COPD:ssä että COPD:n pahenemisvaiheissa ja että joillakin potilailla vaikutus voi olla sekä nopea että merkittävä, sillä PaCO2:n nousu voi olla >20 mmHg 60 minuutissa. Tämän vaikutuksen kliininen merkitys käy ilmi hiljattain tehdystä satunnaistetusta kontrolloidusta tutkimuksesta, jossa osoitettiin, että COPD:n akuuteissa pahenemisvaiheissa suurikonsentraattinen happihoito sairaalahoitoa edeltävässä tilanteessa lisää merkittävästi kuolleisuutta verrattuna titrattuun hoitoon, jolla saavutetaan 88-92 prosentin valtimohappisaturaatio. Potilailla, joilla oli todettu keuhkoahtaumatauti ja jotka saivat happihoitoa protokollan mukaisesti, PaCO2 oli 34 mmHg korkeampi korkean happipitoisuuden happihoitoryhmässä (taulukko 1).

Tärkeimmät mekanismit, jotka ovat vastuussa PaCO2:n kohoamisesta korkean konsentraation happihoidossa, ovat hengitysvoiman väheneminen ja ventilaatio/perfuusio-epäsuhteen paheneminen, joka johtuu hypoksisen keuhkoverisuonten verisuonten supistumisen vapautumisesta. Ventilaatio-perfuusio-epätasapaino on vallitseva kaasujenvaihdon poikkeavuus myös muissa akuuteissa hengitystiesairauksissa, kuten astmassa ja keuhkokuumeessa, ja epätasapainon aste pahenee happea annettaessa. Tämän vuoksi olisi odotettavissa, että korkean happipitoisuuden happihoito aiheuttaisi PaCO2:n nousua vaikeassa astmassa ja keuhkokuumeessa samalla tavoin kuin sen antaminen keuhkoahtaumataudin akuuteissa pahenemisvaiheissa.

Viime aikoina sarja RCT-tutkimuksia on osoittanut, että korkean happipitoisuuden happihoito johtaa merkittävään PaCO2:n tai transkutaanisen hiilidioksidiylijännityksen nousuun potilailla, joilla on vaikeita pahenemisvaiheita sairastava astma. Tämän fysiologisen vaikutuksen kliiniseen merkitykseen viittaa havainto, että 10 prosentilla potilaista, joille satunnaistettiin korkean happipitoisuuden happihoito, PtCO2 nousi ≥10 mmHg ja PtCO2 ≥45 mmHg 60 minuutin hoidon jälkeen, kun taas yhdelläkään potilaalla, jotka saivat titrattua happihoitoa pitääkseen valtimoveren happisaturaatiot välillä 93-95 %, ei ollut tällaista vastetta (kuva 1). Samankaltaisessa RCT-tutkimuksessa osoitettiin myös, että korkean happipitoisuuden happihoito nosti PtCO2-arvoa potilailla, joilla oli yleisperäinen keuhkokuume, kun sitä verrattiin titrattuun happihoitoon, jolla vältettiin sekä hypoksiaa että hyperoksiaa. Vähintään 4 mmHg:n ja vähintään 8 mmHg:n PtCO2-arvon nousun kolminkertainen ja kuusinkertainen suhteellinen riski viittaa siihen, että tällä vaikutuksella voi olla sekä fysiologista että kliinistä merkitystä (taulukko 2).

Hiilidioksidin transkutaanisen osapaineen (PtCO 2 ) pitoisuudet lähtötilanteessa ja 60 minuutin suurikonsentraatiohapen (avoimet ympyrät) tai titratun hapen (täytetyt ympyrät) annostelun jälkeen hätätilanteessa olevilla potilailla, jotka tulivat päivystyspoliklinikalle vaikean astman pahenemisvaiheen vuoksi. Jäljennetty viitteestä.

Kroonista hengitysvajaatoimintaa voi esiintyä myös muissa kroonisissa hengitysvajaushäiriöissä, kuten lihavuuden hyperventilaatio-oireyhtymässä, joten voisi olettaa, että korkean konsentraation happihoito voisi aiheuttaa CO2-retentiota tässä tilassa, samoin kuin vakaassa COPD:ssä. Tämä fysiologinen vaikutus on äskettäin osoitettu satunnaistetussa lumekontrolloidussa tutkimuksessa, jossa 100-prosenttista happea ja huoneilmaa käytettiin potilailla, joilla oli lihavuushypoventilaatio-oireyhtymä ja lähtötilanteen hyperkapnia (kuva2). Tärkein mekanismi, joka aiheutti hyperkapnian pahenemisen 100-prosenttista happea hengitettäessä, oli minuuttiventilaation väheneminen, joka johti alveolaariseen hypoventilaatioon. Tämän fysiologisen vaikutuksen kliiniseen merkitykseen viittasi vaatimus keskeyttää tutkimus joka kahdeksannella tutkituista potilaista, koska PtCO2-arvo nousi ≥10 mmHg 20 minuutin kuluessa 100-prosenttisen happihoidon saamisesta.

PtCO 2 :n muutos (mmHg) lähtötasosta 100-prosenttisen hapen tai huoneilman hengittämisen jälkeen henkilöillä, joilla oli lihavuushypoventilaatio-oireyhtymä. Pystysuorat viivat ovat keskiarvo (keskimmäinen vaakasuora viiva) ±1 SD 20 minuutin PtCO2 miinus lähtötaso. Jäljennetty viitteestä.

Siten on näyttöä siitä, että korkean happipitoisuuden happihoidon potentiaali PaCO2:n nostamiseksi ei rajoitu vain keuhkoahtaumataudin vakaisiin ja akuutteihin pahenemisvaiheisiin, vaan myös muihin akuutteihin hengityselinten häiriöihin, joihin liittyy epänormaali kaasujenvaihto, kuten astmaan ja keuhkokuumeeseen, sekä kroonisiin hengityselinten tiloihin, joihin liittyy hyperkapniaa, kuten liikalihavuuden hypoventilaatio-oireyhtymään. Tämä näyttö muodostaa perustan konsensusohjeille, joissa suositellaan happihoidon titrausta keuhkoahtaumataudissa ja muissa hengityselinsairauksissa, jotta varmistetaan happihoidon maksimaalisten hyötyjen saavuttaminen ja samalla vähennetään hyperoksiasta mahdollisesti aiheutuvia haittoja.