Enfrentando a tempestade: Reabilitação vascular pulmonar, cardíaca e cerebral para COVID-19

Objetivo 1 - A reabilitação com exercícios cardíacos individualizados melhora a recuperação cardiorrespiratória e cerebrovascular? É amplamente aceito que "exercício é remédio"; uma polipílula e uma pedra angular na prevenção e recuperação de doenças, incluindo aquelas com patogenicidade semelhante ao COVID19 (por exemplo, síndrome respiratória aguda grave, síndrome respiratória do Oriente Médio e síndrome do desconforto respiratório agudo). Mais especificamente, o exercício é considerado uma medicina vascular, capaz de melhorar a vitalidade das artérias por meio da cicatrização do endotélio. Aumentos direcionados, repetidos e episódicos no fluxo sanguíneo e no estresse de cisalhamento arterial durante sessões individualizadas de exercício estimulam mecanicamente o endotélio, desencadeando a produção de óxido nítrico e outras moléculas vasoativas e anti-inflamatórias necessárias para vasculogênese e angiogênese. Portanto, o exercício de cura da estrutura vascular primária que o vírus SARS-CoV2 danifica fornece benefício vascular regenerativo significativo para órgãos terminais como pulmões, coração e cérebro. Por exemplo, vários benefícios cardiorrespiratórios básicos derivados da terapia de exercícios para tratar várias doenças cardiorrespiratórias são listados para destacar a viabilidade de melhorar a recuperação do COVID19 usando intervenções de exercícios individualizados: 1) o condicionamento aeróbico está relacionado à disfunção endotelial atenuada nas artérias periféricas após infecção aguda por H1N1; 2) a restauração da elasticidade e força pulmonar, assim como o aumento de antioxidantes que reduzem a inflamação após o treinamento físico contribui para melhorar a capacidade cardiorrespiratória; e 3) melhor modulação autonômica do sistema cardiorrespiratório melhora a capacidade de exercício e a saúde geral.

Embora haja evidências mínimas que demonstrem especificamente que a função cerebrovascular é alterada após a infecção por COVID19, as evidências epidemiológicas indicam que os indivíduos que se recuperam do COVID19 têm um risco maior de AVC. Quanto mais cedo a reabilitação com exercícios baseados em movimento for introduzida para o tratamento do AVC, maior será a melhora na capacidade de exercício, na função vascular periférica e cerebrovascular, principalmente por causa da inflamação vascular atenuada e aumento dos moduladores neurotróficos. A inatividade física em indivíduos que sofreram um acidente vascular cerebral ou estão em alto risco de acidente vascular cerebral exacerba ainda mais a disfunção vascular inflamatória. O exercício estimula diretamente o endotélio cerebrovascular, aumentando o fluxo sanguíneo e o estresse de cisalhamento intra-arterial nas artérias cerebrais. A função cerebrovascular é regulada por um requintado conjunto sinérgico e redundante de controladores fisiológicos (isto é, pressão arterial parcial de dióxido de carbono e oxigênio, pressão arterial, modulação autonômica neurogênica e débito cardíaco). Além dos benefícios cerebrovasculares diretos da terapia de exercícios, as melhorias cardiorrespiratórias sistêmicas que aumentam a troca gasosa, a pressão sanguínea, os reflexos autonômicos e a função cardíaca terão importantes benefícios vasculares no cérebro. Portanto, a pesquisa proposta oferece benefícios significativos para melhorar a capacidade de exercício, bem como a função cardiorrespiratória e cerebrovascular durante a recuperação da infecção por COVID19.

A função cardiorrespiratória é quantificada usando uma bateria padronizada de testes clínicos para avaliar a função cardiovascular e pulmonar em repouso e durante estressores submáximos e máximos. Por exemplo, a função cardiovascular em repouso é determinada medindo a frequência cardíaca, a função cardíaca ventricular esquerda e direita, o fluxo sanguíneo vascular periférico e as velocidades das ondas de pulso. Essas métricas fornecem informações quantificáveis ​​relativas à rigidez arterial, função vascular autônoma e periférica, que são determinantes primários na regulação da hemodinâmica central (ou seja, débito cardíaco, pressão arterial e fluxo sanguíneo) e saúde cardiovascular. Não se sabe se a infecção por COVID19 afeta a hemodinâmica central em repouso. No entanto, nosso grupo de pesquisa já observou disfunção hemodinâmica central após respostas inflamatórias agudas a diferentes infecções virais. Medidas fisiológicas submáximas (dilatação mediada por fluxo) e máximas (teste de exercício cardiopulmonar) permitem que os pesquisadores quantifiquem a capacidade do sistema cardiorrespiratório de responder aos estressores observados na atividade diária. Após as intervenções de reabilitação, o teste cardiopulmonar máximo e submáximo fornece a quantificação necessária da eficácia das intervenções de exercício.

Ecocardiografia Cardíaca: Mecânica ventricular esquerda e direita (volumes diastólico final e sistólico final, enchimento mitral), bem como hemodinâmica central na aorta e veia cava (diâmetro aórtico, débito cardíaco, volume sistólico, frequência cardíaca), serão avaliados em repouso com ecocardiografia bidimensional em sistema Hitachi Aloka Alpha 7 (Tóquio, Japão). Com os indivíduos em decúbito lateral esquerdo, as medidas serão obtidas usando a visão de duas e quatro câmaras. O interior do ventrículo esquerdo será rastreado manualmente durante a sístole final e a diástole final. Os volumes serão medidos usando a regra de Simpson. O volume sistólico será calculado subtraindo o volume diastólico final do volume sistólico final. O débito cardíaco será calculado como FC multiplicado pelo volume de ejeção. Três batimentos serão medidos e a média será usada nas análises. A fração de ejeção será calculada a partir dos volumes ventriculares e expressa como uma porcentagem do volume sistólico final para o volume diastólico final. As velocidades da válvula mitral serão obtidas a partir da visão apical de 4 câmaras, onde E, A e E/A serão medidos. A inclinação do influxo também será determinada. Doppler tecidual também será realizado para obter E' com E/E' calculado. Por fim, o rastreamento de manchas será realizado usando o software de rastreamento de tecido TOMTEC.

A função cerebrovascular é tradicionalmente avaliada usando uma abordagem unidimensional, quantificando as respostas do fluxo sanguíneo cerebral (CBF) a uma única perturbação que enfatiza um dos principais mecanismos envolvidos na regulação do CBF. Os principais mecanismos envolvidos na regulação do FSC em repouso e durante o exercício são gases arteriais, pressão arterial, sistemas autonômicos neurogênicos e metabolismo. Assim, estímulos clínicos são usados ​​para provocar uma resposta cerebrovascular por meio da alteração de condições ambientais, farmacológicas ou fisiológicas que perturbem especificamente um desses mecanismos primários. Novas abordagens, desenvolvidas por nossa equipe de pesquisa, avançam nas avaliações unidimensionais tradicionais do CBF, testando a vasculatura cerebral usando uma bateria de avaliações clínicas ou por meio de avaliações que evocam perturbações fisiológicas específicas e sistêmicas que influenciam o CBF. As duas estratégias de avaliação cerebrovascular utilizadas neste protocolo avaliam especificamente a resposta cerebrovascular a mudanças no dióxido de carbono, pressão arterial e atividade neurogênica em repouso, bem como durante exercícios incrementais de corpo inteiro e exercícios de preensão palmar fatigantes. Esses testes fornecerão a quantificação unidimensional tradicional da função cerebrovascular, bem como a quantificação matizada da função cerebrovascular integrativa. Além disso, utilizando estratégias de avaliação que visam de maneira semelhante os mesmos sistemas que as intervenções de treinamento visam melhorar (ou seja, sistemas respiratório, cardiovascular e músculo esquelético), os testes cerebrovasculares pré e pós-intervenção fornecerão um índice da proporção que cada sistema contribui para recuperação fisiológica após nossa infecção por COVID19.

Objetivo 2 - A combinação de reabilitação de músculos inspiratórios e exercícios cardíacos fornece benefícios aditivos de recuperação cardiorrespiratória e cerebrovascular de COVID19? Disfunção pulmonar e pneumonia são as preocupações predominantes da infecção por COVID19. Enquanto febre, tosse, fadiga, mialgia e dispneia são os sintomas mais comuns em indivíduos infectados pelo vírus COVID19. Para muitas pessoas infectadas pelo COVID19, sobreviver ao vírus é apenas uma parte do problema. Um relatório recente identificou que pacientes com COVID19 considerados recuperados e, portanto, liberados do hospital, apresentam uma difusão pulmonar anormal persistente; uma investigação retrospectiva revelou que a difusão pulmonar após a infecção por COVID19 pode permanecer anormal por 30 dias após a alta. O comprometimento pulmonar prolongado é atribuído principalmente à atrofia muscular respiratória e à disfunção do diafragma induzida pelo ventilador na infecção grave por COVID19. No entanto, um episódio prolongado de tosse, fadiga e dispneia associado à infecção leve por COVID-19 também pode desencadear disfunção pulmonar e prejudicar a força muscular respiratória. A disfunção pulmonar causada pela baixa força muscular inspiratória aumenta o trabalho respiratório, a atividade nervosa simpática muscular e a fadiga associada à atividade física. O trabalho muscular inspiratório fatigante reduz o exercício e a capacidade física, enquanto o aumento da atividade nervosa simpática muscular reduz o fluxo sanguíneo para os membros ativos e aumenta a fadiga. Consequentemente, deficiências persistentes na função pulmonar após a infecção por COVID19, independentemente da gravidade, reduzem a capacidade de exercício, as capacidades físicas, a qualidade de vida e a provável função cardiovascular e cerebrovascular.

O treinamento muscular inspiratório, que efetivamente envolve rotinas de respiração padronizadas organizadas de forma semelhante a programas de treinamento de exercícios, tem se mostrado eficaz na redução da fadiga, mialgia e dispnéia em outras doenças respiratórias crônicas. A melhora na função cardiorrespiratória após o TMI é principalmente o resultado de músculos inspiratórios fortalecidos. A elevação da força muscular inspiratória reduz o trabalho respiratório durante a atividade física e o custo metabólico associado à respiração tanto em repouso quanto durante a atividade física. Os músculos esqueléticos geralmente competem pelo suprimento de sangue durante o exercício, especialmente quando o trabalho respiratório é aumentado; Considerando as propriedades vasogênicas e angiogênicas derivadas do aumento do fluxo sanguíneo cardiovascular, o treinamento IMT em conjunto com o treinamento físico fornece uma estratégia inovadora para facilitar uma recuperação aprimorada do COVID19. Nenhum estudo até o momento investigou o impacto do treinamento e exercício IMT na função cerebrovascular. No entanto, melhorias na função cardiorrespiratória associadas à melhora da função muscular respiratória também devem aumentar sinergicamente a regulação cerebrovascular.

Para resumir, o IPL é especializado na utilização de exercícios para melhorar a função dos sistemas cardiorrespiratório e cerebrovascular em modelos clínicos de doenças crônicas. Por exemplo, membros do IPL demonstraram anteriormente que a resposta cerebrovascular ao exercício depende do dióxido de carbono, da pressão sanguínea arterial e do estresse de cisalhamento arterial na saúde e na doença. Além disso, a reabilitação com exercícios cardíacos individualizados aumenta o FSC (~10%), restabelecendo o FSC normal em populações com insuficiência cardíaca. Da mesma forma, o IPL coletou dados relacionados à pesquisa proposta, em que o treinamento físico melhora a hemodinâmica vascular e a modulação autonômica em populações que vivem com doença inflamatória (diabetes); além de melhorar a pressão arterial. Os especialistas em pesquisa cardiorrespiratória do IPL também demonstraram que o treinamento muscular melhora a tolerância ao exercício e a dispneia em pacientes obesos com risco aumentado de complicações da infecção por COVID. Coletivamente, os pesquisadores do IPL pretendem utilizar essas técnicas e abordagens para determinar estratégias ideais para melhorar a recuperação do COVID19 no coração, cérebro e pulmões.