Superando la tormenta: Rehabilitación vascular pulmonar, cardíaca y cerebral para COVID-19

Objetivo 1: ¿la rehabilitación con ejercicios cardíacos individualizados mejora la recuperación cardiorrespiratoria y cerebrovascular? Está ampliamente aceptado que "el ejercicio es medicina"; una polipíldora y una piedra angular en la prevención y recuperación de enfermedades, incluidas aquellas con patogenicidad similar a la de COVID19 (p. ej., síndrome respiratorio agudo severo, síndrome respiratorio del Medio Oriente y síndrome de dificultad respiratoria aguda). Más concretamente, el ejercicio se considera medicina vascular, capaz de mejorar la vitalidad de las arterias mediante la curación del endotelio. Los aumentos dirigidos, repetidos y episódicos en el flujo sanguíneo y la tensión de cizallamiento arterial durante sesiones individualizadas de ejercicio estimulan mecánicamente el endotelio, desencadenando la producción de óxido nítrico y otras moléculas vasoactivas y antiinflamatorias necesarias para la vasculogénesis y la angiogénesis. Por lo tanto, el ejercicio de curación de la estructura vascular primaria que daña el virus SARS-CoV2 proporciona un beneficio vascular regenerativo significativo para órganos terminales como los pulmones, el corazón y el cerebro. Por ejemplo, se enumeran varios beneficios cardiorrespiratorios fundamentales derivados de la terapia de ejercicios para tratar diversas enfermedades cardiorrespiratorias para resaltar la viabilidad de mejorar la recuperación de COVID19 mediante intervenciones de ejercicio individualizadas: 1) la aptitud aeróbica está relacionada con una disfunción endotelial atenuada en las arterias periféricas después de una infección aguda por H1N1; 2) la restauración de la elasticidad y fuerza pulmonar, así como el aumento de antioxidantes que reducen la inflamación después del entrenamiento físico contribuye a mejorar la capacidad cardiorrespiratoria; y 3) la modulación autonómica mejorada del sistema cardiorrespiratorio mejora la capacidad de ejercicio y la salud en general.

Si bien hay evidencia mínima que demuestra específicamente que la función cerebrovascular se altera después de la infección por COVID19, la evidencia epidemiológica indica que las personas que se recuperan de COVID19 tienen un mayor riesgo de accidente cerebrovascular. Cuanto antes se introduzca la rehabilitación con ejercicios basada en el movimiento para el tratamiento del accidente cerebrovascular, mayor será la mejora en la capacidad de ejercicio, la función vascular periférica y cerebrovascular, en gran parte debido a la atenuación de la inflamación vascular y al aumento de los moduladores neurotróficos. La inactividad física en personas que han sufrido un ictus o tienen un alto riesgo de ictus exacerba aún más la disfunción vascular inflamatoria. El ejercicio estimula directamente el endotelio cerebrovascular, aumentando el flujo sanguíneo y la tensión de cizallamiento intraarterial en las arterias cerebrales. La función cerebrovascular está regulada por un exquisito conjunto sinérgico y redundante de controladores fisiológicos (es decir, presión arterial parcial de dióxido de carbono y oxígeno, presión arterial, modulación autonómica neurogénica y gasto cardíaco). Además de los beneficios cerebrovasculares directos de la terapia con ejercicios, las mejoras cardiorrespiratorias sistémicas que mejoran el intercambio de gases, la presión arterial, los reflejos autónomos y la función cardíaca tendrán importantes beneficios vasculares en el cerebro. Por lo tanto, la investigación propuesta brinda un beneficio significativo para mejorar la capacidad de ejercicio, así como la función cardiorrespiratoria y cerebrovascular durante la recuperación de la infección por COVID19.

La función cardiorrespiratoria se cuantifica utilizando una batería estandarizada de pruebas clínicas para evaluar la función cardiovascular y pulmonar en reposo y durante factores estresantes submáximos y máximos. Por ejemplo, la función cardiovascular en reposo se determina midiendo la frecuencia cardíaca, la función cardíaca del ventrículo izquierdo y derecho, el flujo sanguíneo vascular periférico y las velocidades de onda del pulso. Estas métricas brindan información cuantificable relacionada con la rigidez arterial, la función vascular autonómica y periférica, que son determinantes principales en la regulación de la hemodinámica central (es decir, el gasto cardíaco, la presión arterial y el flujo sanguíneo) y la salud cardiovascular. Se desconoce si la infección por COVID19 afecta la hemodinámica central en reposo. Sin embargo, nuestro grupo de investigación ha observado previamente una disfunción hemodinámica central tras respuestas inflamatorias agudas a diferentes infecciones virales. Las medidas fisiológicas submáximas (dilatación mediada por flujo) y máximas (prueba de ejercicio cardiopulmonar) permiten a los investigadores cuantificar la capacidad de los sistemas cardiorrespiratorios para responder a los factores estresantes observados en la actividad diaria. Después de las intervenciones de rehabilitación, las pruebas cardiopulmonares submáximas y máximas proporcionan la cuantificación necesaria de la efectividad de las intervenciones de ejercicio.

Ecocardiografía cardíaca: la mecánica ventricular izquierda y derecha (volúmenes telediastólico y telesistólico, llenado mitral), así como la hemodinámica central en la cavidad de la aorta y la vena (diámetro aórtico, gasto cardíaco, volumen sistólico, frecuencia cardíaca), se evaluarán en reposo mediante ecocardiografía bidimensional a través de un sistema Hitachi Aloka Alpha 7 (Tokio, Japón). Con sujetos en la posición lateral izquierda, las mediciones se obtendrán utilizando la vista de dos y cuatro cámaras. El interior del ventrículo izquierdo se rastreará manualmente tanto al final de la sístole como al final de la diástole. Los volúmenes se medirán utilizando la regla de Simpson. El volumen sistólico se calculará restando el volumen diastólico final del volumen sistólico final. El gasto cardíaco se calculará como la frecuencia cardíaca multiplicada por el volumen sistólico. Se medirán tres latidos y se usará el promedio en los análisis. La fracción de eyección se calculará a partir de los volúmenes ventriculares y se expresará como un porcentaje del volumen sistólico final a diastólico final. Las velocidades de la válvula mitral se obtendrán de la vista apical de 4 cámaras, mediante la cual se medirán E, A y E/A. También se determinará la pendiente del flujo de entrada. También se realizará Doppler tisular para obtener E' con E/E' calculado. Por último, el seguimiento de manchas se realizará mediante el software de seguimiento de tejidos TOMTEC.

La función cerebrovascular se evalúa tradicionalmente mediante un enfoque unidimensional, cuantificando las respuestas del flujo sanguíneo cerebral (FSC) a una única perturbación que hace hincapié en uno de los principales mecanismos implicados en la regulación del FSC. Los principales mecanismos implicados en la regulación del CBF en reposo y durante el ejercicio son los gases en sangre arterial, la presión arterial, los sistemas autónomos neurogénicos y el metabolismo. Así, los estímulos clínicos se utilizan para provocar una respuesta cerebrovascular alterando las condiciones ambientales, farmacológicas o fisiológicas, que perturban específicamente uno de estos mecanismos primarios. Los enfoques novedosos, desarrollados por nuestro equipo de investigación, avanzan en las evaluaciones CBF unidimensionales tradicionales, al evaluar la vasculatura cerebral utilizando una batería de evaluaciones clínicas, o mediante evaluaciones que evocan perturbaciones fisiológicas específicas y sistémicas que influyen en CBF. Las dos estrategias de evaluación cerebrovascular utilizadas en este protocolo evalúan específicamente la respuesta cerebrovascular a los cambios en el dióxido de carbono, la presión arterial y la actividad neurogénica en reposo, así como durante el ejercicio incremental de todo el cuerpo y el ejercicio agotador de agarre manual. Estas pruebas proporcionarán la cuantificación unidimensional tradicional de la función cerebrovascular, además de proporcionar una cuantificación matizada de la función cerebrovascular integradora. Además, al utilizar estrategias de evaluación que se enfocan de manera similar en los mismos sistemas que las intervenciones de entrenamiento pretenden mejorar (es decir, los sistemas respiratorio, cardiovascular y del músculo esquelético), las pruebas cerebrovasculares previas y posteriores a la intervención proporcionarán un índice de la proporción en que cada sistema contribuye a recuperación fisiológica tras nuestra infección por COVID19.

Objetivo 2: ¿La combinación de la rehabilitación de los músculos inspiratorios y el ejercicio cardíaco proporciona beneficios adicionales para la recuperación cardiorrespiratoria y cerebrovascular de la COVID19? La disfunción pulmonar y la neumonía son las preocupaciones predominantes de la infección por COVID19. Mientras que la fiebre, tos, fatiga, mialgia y disnea son los síntomas más comunes en las personas infectadas por el virus COVID19. Para muchas personas infectadas por COVID19, sobrevivir al virus es solo una parte del problema. Un informe reciente identificó que los pacientes con COVID19 que se consideraban recuperados y, por lo tanto, dados de alta del hospital tienen una difusión pulmonar anormal persistente; una investigación retrospectiva reveló que la difusión pulmonar después de la infección por COVID19 puede permanecer anormal durante 30 días después del alta. La insuficiencia pulmonar prolongada se atribuye principalmente a la atrofia de los músculos respiratorios y a la disfunción del diafragma inducida por el ventilador en la infección grave por COVID19. Sin embargo, un episodio prolongado de tos, fatiga y disnea asociado con una infección leve por COVID19 también puede desencadenar una disfunción pulmonar y afectar la fuerza de los músculos respiratorios. La disfunción pulmonar causada por una fuerza muscular inspiratoria deficiente aumenta el trabajo respiratorio, la actividad de los nervios simpáticos de los músculos y la fatiga asociada con la actividad física. El trabajo fatigante de los músculos inspiratorios reduce el ejercicio y la capacidad física, mientras que el aumento de la actividad de los nervios simpáticos musculares reduce el flujo sanguíneo a las extremidades activas y aumenta la fatiga. En consecuencia, las deficiencias persistentes en la función pulmonar después de la infección por COVID19, independientemente de la gravedad, reducen la capacidad de ejercicio, las capacidades físicas, la calidad de vida y probablemente la función cardiovascular y cerebrovascular.

El entrenamiento de los músculos inspiratorios, que implica rutinas de respiración estandarizadas organizadas de manera similar a los programas de entrenamiento físico, ha demostrado su eficacia para reducir la fatiga, la mialgia y la disnea en otras enfermedades respiratorias crónicas. La mejora en la función cardiorrespiratoria después de IMT es principalmente el resultado del fortalecimiento de los músculos inspiratorios. Elevar la fuerza de los músculos inspiratorios reduce el trabajo respiratorio durante la actividad física y el costo metabólico asociado con la respiración tanto en reposo como durante la actividad física. Los músculos esqueléticos a menudo compiten por el suministro de sangre durante el ejercicio, especialmente cuando se intensifica el trabajo respiratorio, por lo tanto, la función muscular inspiratoria mejorada con IMT junto con el entrenamiento físico probablemente proporcione un estímulo de flujo sanguíneo hiperaditivo en toda la vasculatura en comparación con el entrenamiento físico solo. Teniendo en cuenta las propiedades vasogénicas y angiogénicas derivadas del aumento del flujo sanguíneo cardiovascular, el entrenamiento IMT junto con el entrenamiento físico proporciona una estrategia innovadora para facilitar una mejor recuperación de COVID19. Ningún estudio hasta la fecha ha investigado el impacto del entrenamiento y el ejercicio IMT en la función cerebrovascular. Sin embargo, las mejoras en la función cardiorrespiratoria asociadas con una mejor función de los músculos respiratorios también deberían mejorar sinérgicamente la regulación cerebrovascular.

En resumen, el IPL se especializa en utilizar el ejercicio para mejorar la función de los sistemas cardiorrespiratorio y cerebrovascular en modelos clínicos de enfermedades crónicas. Por ejemplo, los miembros del IPL han demostrado previamente que la respuesta cerebrovascular al ejercicio depende del dióxido de carbono, la presión sanguínea arterial y el esfuerzo cortante arterial en la salud y la enfermedad. Además, la rehabilitación con ejercicios cardíacos individualizados aumenta el FSC (~10 %), restableciendo el FSC normal, en poblaciones con insuficiencia cardíaca. De manera similar, el IPL ha recopilado datos relacionados con la investigación propuesta, en el sentido de que el entrenamiento físico mejora la hemodinámica vascular y la modulación autonómica en poblaciones que viven con enfermedades inflamatorias (diabetes); así como mejora la presión arterial. Los especialistas en investigación cardiorrespiratoria del IPL también han demostrado que el entrenamiento muscular mejora la tolerancia al ejercicio y la disnea en pacientes obesos con mayor riesgo de complicaciones por la infección por COVID. Colectivamente, los investigadores del IPL tienen como objetivo utilizar estas técnicas y enfoques para determinar las estrategias óptimas para mejorar la recuperación de COVID19 en el corazón, el cerebro y los pulmones.