De risico’s verbonden aan hoge concentratie zuurstoftherapie bij acute exacerbaties van chronische obstructieve longziekte (COPD) werden meer dan 50 jaar geleden gerapporteerd. Sindsdien is aangetoond dat zuurstoftherapie met hoge concentraties een verhoging van de PaCO2 kan veroorzaken bij zowel stabiele COPD als exacerbaties van COPD, en dat bij sommige patiënten het effect zowel snel als uitgesproken kan zijn met een verhoging van de PaCO2 van >20 mmHg binnen 60 minuten. De klinische betekenis van dit effect blijkt uit de recente gerandomiseerde gecontroleerde trial (RCT) die aantoonde dat bij acute exacerbaties van COPD zuurstoftherapie met hoge concentratie in de pre-hospitale setting de mortaliteit aanzienlijk verhoogt in vergelijking met een getitreerd regime om arteriële zuurstofsaturaties tussen 88% en 92% te bereiken. Bij patiënten met bevestigde COPD die volgens protocol zuurstoftherapie kregen toegediend, was de PaCO2 34 mmHg hoger in de groep met zuurstoftherapie met hoge concentratie (tabel 1).

De belangrijkste mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de toename van PaCO2 bij zuurstoftherapie met hoge concentratie zijn een vermindering van de respiratoire aandrijving en een verslechtering van de ventilatie-perfusiemismatch als gevolg van het vrijkomen van hypoxische pulmonale vasoconstrictie. Ventilatie-perfusiemismatch is ook een predominante gasuitwisselingsafwijking bij andere acute respiratoire aandoeningen zoals astma en pneumonie, waarbij de mate van mismatch verergert met de toediening van zuurstof. Bijgevolg zou men verwachten dat zuurstoftherapie met hoge concentraties een verhoging van de PaCO2 zou veroorzaken bij ernstige astma en pneumonie, vergelijkbaar met de toediening ervan bij acute exacerbaties van COPD.

Nu heeft een reeks RCT’s aangetoond dat zuurstofbehandeling met hoge concentraties leidt tot een aanzienlijke verhoging van de PaCO2 of transcutane kooldioxydespanning (PtCO2) bij patiënten die zich presenteren met ernstige exacerbaties van astma. De klinische betekenis van dit fysiologische effect wordt gesuggereerd door de waarneming dat 10% van de patiënten die werden gerandomiseerd voor zuurstofbehandeling met hoge concentraties, na 60 minuten behandeling een stijging van de PtCO2 van ≥10 mmHg en een PtCO2 ≥45 mmHg hadden, terwijl geen enkele patiënt die een getitreerde zuurstofbehandeling kreeg om de arteriële zuurstofsaturatie tussen 93 en 95% te houden, deze reactie had (figuur 1). In een soortgelijke RCT bleek zuurstoftherapie met hoge concentraties ook de PtCO2 te verhogen bij patiënten met community-acquired pneumonie in vergelijking met het getitreerde zuurstofregime waarbij zowel hypoxie als hyperoxie werd vermeden. De drie- en zesvoudige relatieve risico’s van een verhoging van de PtCO2 met respectievelijk ten minste 4 en ten minste 8 mmHg suggereren dat dit effect zowel fysiologisch als klinisch van belang kan zijn (tabel 2).

De transcutane partiële kooldioxideniveaus (PtCO 2 ) bij aanvang en na 60 minuten zuurstof met hoge concentratie (open cirkels) of getitreerd (gevulde cirkels) bij patiënten die zich met een ernstige exacerbatie van astma op de Spoedeisende Hulp melden. Overgenomen van referentie.

Chronische ademhalingsinsufficiëntie kan ook optreden bij andere chronische ademhalingsaandoeningen, zoals het obesitashypoventilatiesyndroom, Men zou dus kunnen verwachten dat zuurstoftherapie met hoge concentraties in deze toestand CO2-retentie zou kunnen veroorzaken, vergelijkbaar met stabiele COPD. Dit fysiologische effect is onlangs aangetoond in een gerandomiseerd placebo-gecontroleerd onderzoek met 100% zuurstof en kamerlucht bij patiënten met obesitas-hypoventilatiesyndroom en hypercapnie op de basislijn (figuur2). Het belangrijkste mechanisme dat verantwoordelijk was voor de verergering van de hypercapnie bij het ademen van 100% zuurstof was een verlaging van de minuutventilatie, wat leidde tot alveolaire hypoventilatie. De klinische betekenis van dit fysiologische effect werd gesuggereerd door de noodzaak om het onderzoek te beëindigen bij één op acht van de onderzochte patiënten, als gevolg van een stijging van de PtCO2 ≥10 mmHg binnen 20 minuten na ontvangst van 100% zuurstoftherapie.

De verandering in PtCO 2 (mmHg) ten opzichte van de uitgangswaarde na het inademen van 100% zuurstof of kamerlucht bij proefpersonen met obesitashypoventilatiesyndroom. De verticale lijnen zijn het gemiddelde (centrale horizontale lijn) ±1 SD voor 20 min PtCO2 min uitgangswaarde. Overgenomen van reference.

Hieruit blijkt dat het potentieel van zuurstoftherapie met hoge concentratie om de PaCO2 te verhogen niet beperkt is tot stabiele en acute exacerbaties van COPD, maar ook tot andere acute respiratoire aandoeningen met abnormale gasuitwisseling zoals astma en pneumonie, en chronische respiratoire aandoeningen met hypercapnie zoals het obesitashypoventilatiesyndroom. Dit bewijsmateriaal vormt de basis van consensusrichtlijnen die aanbevelen dat zuurstoftherapie bij COPD en andere respiratoire aandoeningen wordt getitreerd, om ervoor te zorgen dat de maximale voordelen van zuurstoftherapie worden bereikt en tegelijkertijd de kans op schade door hyperoxie wordt beperkt.