ICU-acquired weakness의 발병 기전

ICU-acquired weakness(중환자실 획득 쇠약)의 pathophysiologic mechanism은 다인성(multifactorial)에 기인한다. Critical ilness polyneuropathy는 dysfunctional microcirculation에 의해서 neuronal injury와 axonal degeneration이 발생한다고 추측되는데, 이 환자군에서 endotheial-cell activation을 나타내는 peripheral-nerve vascular endothelium의 E-selectin expression을 보인다는 연구가 그 근거이다. 위 소견은 sepsis model에서 설명하는 microvascular leak과 microvascular environment의 변화에서도 나타난다.

 

Hyperglycemia(고혈당증)는 neural mitochondrial dysfunction을 유발함으로써 위의 병태생리학적 변화를 더욱 악화시킨다. Aggressive glucose control이 ciritical illness polyneuropathy와 myopathy의 위험을 줄여주고 mechanical ventilation의 기간을 줄여준다는 연구 결과들이 있다. 하지만 aggressive glucose control과 관련된 부작용들이 증가할 수 있기 때문에 단지 cricitical illness polyneuropathy를 줄이기 위한 목적으로 권고하지는 않는다.

 

Rich 등은 sodium channel의 inactivation이 critical illness-related neuropathy, myopathy의 원인이라고 제시하였는데, critical illness myophaty의 동물 실험에서 fast sodium channel의 변화로 인해 muscle fibers의 inexcitability가 발생했다고 보고하였다. 또한 septic shock 환자에서는 QRS amplitude 감소와 QRS duration 증가 소견이 보였다고 발표하였는데, septic shock에서 회복한 환자에서는 EKG 소견이 정상으로 돌아왔다. Channelopathy를 보여주는 이와 같은 결과들은 severe sepsis와 ICU-acquired weakness와의 강한 연관성을 보여주는 흥미로운 연구다.

Rich MM et al. Crucial role of sodium channel fast inactivation in muscle fibre inexcitability in a rat model of critical illness myopathy. J Physiol 2003;547: 555-66. 27.

 

 

중환자들의 여러 문제들에 영향을 받는 것 중 하나가 peripheral nervous system이다. Skeletal-muscle wasting과 관련된 catabolic state는 중환자에서 흔하며 또한 매우 빠르게 나타나는데, 특히 sepsis에서 그렇다. Critical illness로 생존한 환자들과 비교해서 사망한 환자에서 skeletal muscle의 mitochondrial dysfunciton이 더 크게 나타났다. Systemic inflammation과 oxidative stress가 감소된 muscle strengh와 연관이 있다.

 

동물 실험에서 폭넓게 연구된 full mechanical ventilation에 의한 diaphragm wasting은 인간을 대상으로 한 연구에서도 나타난다. Mechanical ventilation에 의해 diaphragm에서는 uniquitin-proteasome system activity 증가, myosin heavy chain의 감소, atrophic protein kinase B-forkhead bos subgroup O(AKT-FOXO) signaling의 감소 소견을 보인다.

Levine S et al. Increased proteolysis, myosin depletion, and atrophic AKT-FOXO signaling in human diaphragm disuse. Am J Respir Crit Care Med 2011;183:483-90.

 

Levine 등은 인간에서 complete diaphragmatic inactivity 후 적어도 18시간 안에 diaphragm myofibers의 atrophy가 나타났다고 보고하였다(figure 2).

 

 

Jaber 등은 mechanical ventilation 시작 수 시간 후에 중환자의 diaphragmatic strength가 감소하였는데, 이 현상은 6일 동안 측정하는 동안 계속 진행하는 것으로 보고하였다. Muscle inactivity는 muscle protein breakdown과 proteolysis의 ubiquitin-proteosome pathway로 이어지는 protease activation에 대한 강력한 stimulus로 작용한다. 중환자에서 흔한 extremities의 immobility는 기저 질환과 더불어서 bed rest 처방 및 sedative-related immobility와 연관된다. Bed rest와 관련된 severe neuromuscular deconditioning 등의 문제점들은 수 십 년 동안 지적되어 왔다.

 

Figure 3는 ICU-acquired weakness의 pathophysiological mechanism을 보여준다.

 

Figure 3. Pathophysiological Mechanisms of ICU-Acquired Weakness.

 

Reference

Johan P. Kress et al. ICU-Acquired Weakness and Recovery from Critical Illness. N Engl J Med 2014;370:1626-35.

 

https://blueorbit.tistory.com/121

Early mobilization and ambulation in the ICU

 

https://blueorbit.tistory.com/120

ICU-acquired weakness 위험 인자 및 영향

 

https://blueorbit.tistory.com/122

중환자 재활치료의 시행과 모니터링