Trattamento con ossigeno iperbarico per la malattia da coronavirus-19 a lungo termine: un caso clinico Italia

sfondo

La pandemia della malattia da coronavirus 2019 (COVID-19) ha portato a una popolazione crescente di individui che manifestano un’ampia gamma di sintomi di lunga durata dopo il recupero dalla malattia acuta, indicati con diversi termini, tra cui “condizioni post-COVID” e “condizioni a lungo termine”. COVID." I cinque sintomi più comuni riconosciuti post-COVID sono affaticamento (58%), mal di testa (44%), deterioramento cognitivo (27%), perdita di capelli (25%) e dispnea (24%) [1]. Due principali sequele biologiche del COVID-19 svolgono un ruolo nella patogenesi del COVID lungo. Il primo è lo stato di ipercoagulabilità caratterizzato da un aumento del rischio di occlusione dei vasi piccoli e grandi [2]. La seconda è una risposta infiammatoria continua e incontrollata [3]. I microinfarti e la neuroinfiammazione sono importanti cause di ipossia cerebrale e possono essere responsabili del declino neurocognitivo cronico incessante nei pazienti con COVID lungo [4]. Una delle opzioni per invertire l’ipossia, ridurre la neuroinfiammazione e indurre la neuroplasticità è l’ossigenoterapia iperbarica (HBOT) [5].

In questo articolo, presentiamo il primo caso clinico di un individuo atletico, precedentemente sano, che soffriva di sindrome post-COVID di lunga data, trattato con successo con HBOT.

caso presentazione

Un uomo caucasico di 55 anni, precedentemente sano, che soffriva di sintomi persistenti e incessanti di COVID lungo si è presentato alla nostra clinica per una valutazione. La presentazione clinica comprendeva problemi di memoria, peggioramento delle capacità multitasking, affaticamento, bassa energia, mancanza di respiro e ridotta forma fisica, tutti iniziati dopo l'infezione acuta da SARS-CoV-2 diagnosticata 3 mesi prima. Inizialmente ha sviluppato febbre alta senza dolore toracico, tosse o respiro corto il 21 gennaio 2021. È stato ricoverato in ospedale a causa della disidratazione il 30 gennaio 2021 e gli è stato diagnosticato il COVID-19 mediante reazione a catena della polimerasi a trascrizione inversa ( RT-PCR). Durante la degenza ospedaliera, ha sviluppato una sindrome respiratoria acuta dovuta a polmonite e ha richiesto un trattamento di supporto con ossigeno ad alto flusso per 1 settimana. È stato dimesso dall'ospedale il 16 febbraio 2021. Alla dimissione, era stabile con ossigeno normale e all'esame fisico non sono state notate carenze neurologiche. Inoltre, 6 settimane dopo la diagnosi di COVID-19, ha sviluppato un embolo polmonare ed è stato trattato con rivaroxaban. Prima dell’infezione da SARS-CoV-2, era un individuo sano, altamente funzionante e atletico.

La valutazione di base effettuata presso la nostra clinica, 3 mesi dopo l'infezione acuta, comprendeva la risonanza magnetica cerebrale (MRI) con imaging del tensore di perfusione e difusione (DTI), valutazione neurocognitiva computerizzata, test da sforzo cardiopolmonare (CPET) e test di funzionalità polmonare. .

Al basale, il paziente lamentava mancanza di respiro durante l’esercizio fisico, nonché difficoltà di memoria e multitasking iniziate dopo la sua malattia da COVID-19.

L'esame fisico e neurologico era normale. La valutazione della risonanza magnetica cerebrale ha dimostrato una ridotta perfusione correlata al declino cognitivo come dettagliato di seguito. È stato indirizzato all'ossigenoterapia iperbarica (HBOT) che comprendeva 60 sessioni, 5 giorni alla settimana. Ciascuna sessione prevedeva l'esposizione a 90 minuti di ossigeno al 100% a 2 atmosfere assolute con pause d'aria di 5 minuti ogni 20 minuti.

Il paziente ha iniziato il suo primo HBOT il 19 aprile 2021 e lo ha concluso il 15 luglio 2021 senza alcun effetto collaterale significativo. Dopo le prime cinque sedute, ha riferito che la sua respirazione aveva iniziato a migliorare e che non aveva più dolori muscolari dopo l'esercizio. Dopo 15 sessioni, ha notato una minore stanchezza e un miglioramento del suo precedente basso livello di energia. Dopo 20 sessioni, ha notato che la sua capacità respiratoria e di esercizio fisico erano tornate ai livelli pre-infezione da SARS-CoV-2, tornando a correre sui sentieri di montagna. Inoltre, ha notato che la sua memoria e la sua capacità di multitasking sono tornate ai livelli pre-COVID-19.

La risonanza magnetica cerebrale di base, prima dell'HBOT, ha mostrato due piccoli focolai di alterazioni del segnale nelle regioni parietali destra e sinistra, indicative di una malattia precoce dei piccoli vasi. Inoltre, si è verificata una diminuzione globale della perfusione cerebrale. Come dettagliato nella Fig. 1 e nella Tabella 1, la rivalutazione dopo l'HBOT (effettuata 4 settimane dopo l'ultimo HBOT per evitare qualsiasi potenziale effetto intermedio) ha rivelato un aumento significativo della perfusione cerebrale. Le tabelle 2 e 3 presentano i miglioramenti nella microstruttura cerebrale come dimostrato dalla MRI-DTI.

La valutazione neurocognitiva è stata effettuata utilizzando la batteria di test completamente computerizzata NeuroTrax per misurare diversi aspetti della funzione cerebrale, come la memoria, la velocità di elaborazione delle informazioni, l'attenzione e la funzione esecutiva, prima e dopo l'HBOT. I test neurocognitivi post-HBOT hanno mostrato un miglioramento significativo nella memoria globale con l’effetto più dominante sulla memoria non verbale, sulle funzioni esecutive, sull’attenzione, sulla velocità di processione delle informazioni, sulla flessibilità cognitiva e sul multitasking. La tabella 4 riassume i punteggi pre e post-HBOT nei diversi domini cognitivi.

La capacità fisica è stata valutata mediante test da sforzo cardiopolmonare massimale (CPET) condotto su un tapis roulant COSMED utilizzando il protocollo Boston 5. La tabella 5 presenta i parametri fisiologici valutati pre e post-HBOT. Come dettagliato, si è verificato un aumento del 34% nel VO2 max da 3083 a 4130 ml al minuto dopo l'HBOT. La capacità vitale forzata (FVC) è migliorata del 44% da 4.76 a 6.87 L, il volume espiratorio forzato (FEV) del 23% da 3.87 a 4.76 L e la misurazione del flusso di picco (PEF) del 20.2% da 10.17 a 12.22 L al secondo .

Dopo aver ricevuto informazioni complete al termine della valutazione post-HBOT, il paziente ha firmato un consenso informato che consente la pubblicazione delle sue informazioni mediche.

Fig. 1Risonanza magnetica per perfusione cerebrale prima e dopo l'ossigenoterapia iperbarica. La riga superiore rappresenta la perfusione cerebrale 3 mesi dopo l'infezione acuta, prima dell'ossigenoterapia iperbarica. La riga inferiore rappresenta la risonanza magnetica perfusione eseguita dopo aver completato il protocollo di ossigenoterapia iperbarica.

Tabella 1Cambiamenti del flusso sanguigno cerebrale prima e dopo l'ossigenoterapia iperbarica

Discussione e conclusioni

Qui riportiamo il primo caso di un paziente con COVID lungo con sintomi cognitivi e cardiorespiratori trattati con successo da HBOT. Dopo il trattamento, ha mostrato miglioramenti significativi nella perfusione cerebrale, nella microstruttura della sostanza bianca del cervello e nella funzione cognitiva e cardiopolmonare. Questo caso clinico mostra che l’HBOT ha un potenziale utilizzo per il trattamento di pazienti con COVID lungo che soffrono di declino funzionale cognitivo e fisico incessante.

L’ipossia gioca un ruolo importante nella fisiopatologia del COVID lungo. L'ipossia sistemica potrebbe derivare da un'insufficienza polmonare e l'ipossia correlata agli organi può svilupparsi a causa del danno vascolare. Funzione polmonare persistente

Tabella 2L'anisotropia frazionaria dell'imaging con risonanza magnetica e imaging del tensore di diffusione cambia prima e dopo l'ossigenoterapia iperbarica

L'anisotropia frazionaria (FA) è una misura utilizzata per valutare l'integrità, la direzionalità e l'ordine delle fibre della sostanza bianca. Un valore più alto di FA indica una migliore organizzazione della fibra. Imaging del tensore di diffusione DTI

Tabella 3La risonanza magnetica: l'imaging del tensore di diffusione indica cambiamenti di diffusività prima e dopo l'ossigenoterapia iperbarica

La diffusività media (MD) è una misura utilizzata per valutare la densità delle fibre della sostanza bianca. Un valore inferiore di MD indica una densità maggiore. Imaging del tensore di diffusione DTI.

Tabella 4Punteggi cognitivi prima e dopo l'ossigenoterapia iperbarica

Tabella 5Parametri fisiologici prima e dopo l'ossigenoterapia iperbarica

VO2max tasso massimo di ossigeno consumato durante l'esercizio, ml/min millilitri al minuto, VO2max/kg tasso massimo di ossigeno consumato durante l'esercizio per chilogrammo, ml/min/Kg millilitri al minuto per chilogrammo, equivalente metabolico MET dell'attività, bpm battiti cardiaci al minuto , tasso VO2/HR di ossigeno consumato per frequenza cardiaca, capacità vitale forzata FVC, L litri, volume espiratorio forzato FEV1, misurazione del flusso di picco del PEF, L/s litri al secondo.

è stata osservata una compromissione nei pazienti che necessitavano di ossigeno supplementare durante l’infezione acuta da SARS-CoV-2 anche 6 e 12 mesi dopo l’infezione acuta [6]. Poiché la funzionalità cerebrale e la capacità rigenerativa sono sensibili a qualsiasi calo dell’apporto di ossigeno [7], i deficit cognitivi a lungo termine sono correlati alla quantità di ossigeno necessaria per superare le difficoltà respiratorie [1]. Per quanto riguarda l’ischemia correlata agli organi, COVID-19 ha indotto danno endoteliale e ipercoagulazione, che aumenta il rischio di disfunzione vascolare responsabile dell’elevata prevalenza di infarto miocardico, ictus ischemico ed embolia polmonare [8]. Nel caso presentato, il paziente ha richiesto un trattamento di supporto con ossigeno ad alto flusso per 1 settimana durante la malattia acuta, il che significa che aveva sofferto di ipossia sistemica con il conseguente rischio di deterioramento cognitivo a lungo termine dovuto al danno cerebrale anossico. Inoltre, 6 settimane dopo l'infezione acuta, ha sviluppato un embolo polmonare, rappresentativo della disfunzione endoteliale con ulteriore esposizione all'ipossia sistemica. Inoltre, come dimostrato dalla risonanza magnetica della perfusione cerebrale, presentava difetti di perfusione correlati al sistema microvascolare correlati al suo declino neurocognitivo.

L'HBOT prevede l'inalazione di ossigeno al 100% a pressioni superiori a 1 atmosfera assoluta (ATA), aumentando così la quantità di ossigeno disciolto nei tessuti corporei. Anche se molti degli effetti benefici dell’HBOT possono essere spiegati dal miglioramento dell’ossigenazione dei tessuti, è ormai noto che l’azione combinata dell’iperossia e della pressione iperbarica attiva sia i geni sensibili all’ossigeno che quelli sensibili alla pressione, con conseguente induzione di processi rigenerativi. processi tra cui la proliferazione e la mobilizzazione delle cellule staminali con fattori anti-apoptotici e anti-infiammatori, l'angiogenesi e la neurogenesi [9-12]. L'HBOT può indurre neuroplasticità e migliorare la funzione cognitiva anche anni dopo l'insulto acuto [13]. Nel caso presentato di COVID lungo, l’HBOT ha migliorato il flusso sanguigno cerebrale verso le regioni cerebrali malperfuse (indicativo di angiogenesi cerebrale) e ha migliorato l’integrità della microstruttura cerebrale (indicativo di neurogenesi). La correlazione tra i miglioramenti significativi dimostrati nell'imaging cerebrale e i miglioramenti neurocognitivi indica che la maggior parte degli effetti benefici dell'HBOT sono infatti legati alla sua capacità di indurre neuroplasticità delle regioni disfunzionali del cervello.

È stato dimostrato che l'HBOT ha effetti benefici sulla funzione mitocondriale, un elemento cruciale della funzione muscolare adeguata [12]. L’HBOT può anche aumentare il numero di cellule satellite in proliferazione e differenziazione, nonché il numero di fibre muscolari rigenerate e promuovere la forza muscolare [14]. È stato dimostrato che il nuovo protocollo HBOT ripetuto intermittente ha il potenziale di migliorare la funzione polmonare rispetto al picco di flusso espiratorio (PEF) e alla capacità vitale forzata (FVC) [15]. Nel paziente presentato, la capacità prestazionale del sistema cardiopolmonare è stata valutata utilizzando il test da sforzo cardiopolmonare (CPET) e test di funzionalità polmonare. L'HBOT ha indotto un miglioramento significativo del 34% nella capacità massima di consumo di ossigeno, un miglioramento del 34.4% nei MET massimi e un aumento del 16.9% nella soglia lattica. Per quanto riguarda la funzione polmonare, la FVC è migliorata del 44.3% e il PEF del 20.2%. Questi miglioramenti misurabili erano correlati alla capacità del paziente di riacquistare le sue precedenti prestazioni atletiche elevate.

In questo caso segnalato, l’HBOT è stato avviato più di 3 mesi dopo l’infezione acuta da SARS-CoV-2. Anche se i sintomi sono persistiti fino all’inizio dell’HBOT e un miglioramento significativo è iniziato solo dopo l’inizio dell’HBOT, è possibile che almeno una parte del miglioramento clinico avrebbe potuto verificarsi senza l’HBOT. Tuttavia, il miglioramento significativo e improvviso con recupero completo dopo la natura cronica dei sintomi, la nostra comprensione degli effetti fisiologici dell'HBOT e le misurazioni oggettive effettuate su questo paziente supportano la relazione tra il trattamento e i miglioramenti osservati. Poiché questo è solo un caso clinico, sono necessari ulteriori studi clinici prospettici per acquisire una migliore comprensione dei potenziali effetti benefici dell’HBOOT per i pazienti con COVID da lungo tempo.

In sintesi, questo articolo rappresenta il primo caso clinico che mostra che il COVID lungo può essere trattato con HBOT. L’effetto benefico dell’HBOT getta ulteriore luce sulla fisiopatologia di questa sindrome. Poiché si tratta di un singolo caso clinico, sono necessari ulteriori studi prospettici di controllo randomizzato per l’uso dell’ossigenoterapia iperbarica nel trattamento del COVID lungo.

Abbreviazioni

HBOT: ossigenoterapia iperbarica; MRI: risonanza magnetica; DTI: imaging del tensore di diffusione; VO2 max: tasso massimo di ossigeno consumato durante l'esercizio; CPET: test da sforzo cardiopolmonare; FC: frequenza cardiaca; Bpm: battiti cardiaci al minuto; FVC: Capacità vitale forzata; FEV1: volume espiratorio forzato; PEF: Misurazione del flusso di picco.

Ringraziamenti

Non applicabile.

Contributi degli autori

AMB, ES, SE e SK hanno analizzato e interpretato i dati del paziente relativi a MRI, perfusione e DTI. AMB e SE hanno analizzato e interpretato i dati del paziente relativi ai test di funzionalità cardiopolmonare e polmonare. Tutti gli autori hanno letto e approvato il manoscritto finale.

Contributi degli autori

AMB, ES, SE e SK hanno analizzato e interpretato i dati del paziente relativi a MRI, perfusione e DTI. AMB e SE hanno analizzato e interpretato i dati del paziente relativi ai test di funzionalità cardiopolmonare e polmonare. Tutti gli autori hanno letto e approvato il manoscritto finale.

Disponibilità di dati e materiali

Tutti i dati generati o analizzati durante questo studio sono inclusi in questo articolo pubblicato.

Dichiarazioni

Approvazione etica e consenso alla partecipazione

Non applicabile.

Consenso per la pubblicazione

Il paziente ha ottenuto il consenso informato scritto per la pubblicazione di questo rapporto sul caso e di eventuali immagini di accompagnamento. Una copia del consenso scritto è disponibile per la revisione da parte del redattore capo di questa rivista.

Interessi conflittuali

AMB, ZW, SK, MG e UQ lavorano per le cliniche AVIV. ES lavora per AVIV Scientifc LTD. SE è cofondatore e azionista di AVIV Scientifc LTD.

Ricevuto: 11 ottobre 2021 Accettato: 21 gennaio 2022, Pubblicato online: 15 febbraio 2022

Testimonianze

Lopez-Leon S, et al. Più di 50 effetti a lungo termine di COVID-19: una revisione sistematica e una meta-analisi. Sci Rep. 2021;11(1):16144.

LeviM, et al. Anomalie della coagulazione e trombosi in pazienti con COVID-19. Lancetta Ematolo. 2020;7(6):e438–40.

MahmudpourM, et al. Tempesta di citochine COVID-19: la rabbia dell’infammazione. Citochina. 2020;133: 155151.

LiB, et al. Interazioni cervello-immunità nella lesione cerebrale ipossico-ischemica perinatale. Prog Neurobiolo. 2017;159:50–68.

ShapiraR, et al. L'ossigenoterapia iperbarica migliora la fisiopatologia del modello murino 3xTg-AD attenuando la neuroinfiammazione. Invecchiamento dei neurobioli. 2018;62:105–19.

HuangL, et al. Risultati a 1 anno nei sopravvissuti ospedalieri con COVID-19: uno studio di coorte longitudinale. Lancetta. 2021;398(10302):747–58.

HadannyA, Efrati S. Oxygen: un fattore limitante per il recupero del cervello. Cura critica. 2015;19:307.

KatsoularisI, et al. Rischio di infarto miocardico acuto e ictus ischemico a seguito di COVID-19 in Svezia: una serie di casi autocontrollati e uno studio di coorte abbinato. Lancetta. 2021;398(10300):599–607.

Pena-VillalobosI, et al. L'ossigeno iperbarico aumenta la proliferazione delle cellule staminali, l'angiogenesi e la capacità di guarigione delle ferite delle WJ-MSC nei topi diabetici. Fisioterapia anteriore. 2018;9:995.

CabigasBP, et al. Cardioprotezione indotta da iperossia e iperbarica: ruolo dell'ossido nitrico sintasi 3. Cardiovasc Res. 2006;72(1):143–51.

Gregorevic P, Lynch GS, Williams DA. L'ossigeno iperbarico modula l'attività degli enzimi antiossidanti nei muscoli scheletrici del ratto. Eur J Appl Physiol. 2001;86(1):24–7.

ZhouZ, et al. Protezione della funzione mitocondriale e miglioramento del recupero cognitivo nei ratti trattati con ossigeno iperbarico in seguito a lesione laterale da percussione del fluido. J Neurochirurgia. 2007;106(4):687–94.

HadannyA, et al. L'ossigenoterapia iperbarica migliora le funzioni neurocognitive dei pazienti post-ictus: un'analisi retrospettiva. Restor Neurol Neurosci. 2020;38(1):93–107.

HorieM, et al. Miglioramento della differenziazione delle cellule satellite e del recupero funzionale nel muscolo scheletrico ferito mediante trattamento con ossigeno iperbarico. J Appl Physiol. 2014;116(2):149–55.

HadannyA, et al. Effetti dell'ossigenoterapia iperbarica sulle funzioni polmonari: uno studio prospettico di coorte. BMC Pulm Med. 2019;19(1):148.

Nota dell'editore

Springer Nature rimane neutrale per quanto riguarda le rivendicazioni giurisdizionali nelle mappe pubblicate e nelle affiliazioni istituzionali.