Tratamentul cu oxigen hiperbaric pentru boala cu coronavirus lungă-19: un raport de caz România

Context

Pandemia bolii coronavirus din 2019 (COVID-19) a dus la o populație în creștere de indivizi care experimentează o gamă largă de simptome de lungă durată după recuperarea după boala acută, la care se face referire prin mai mulți termeni, inclusiv „condiții post-COVID” și „prelungite”. COVID." Cele mai frecvente cinci simptome recunoscute post-COVID sunt oboseala (58%), durerea de cap (44%), afectarea cognitivă (27%), căderea părului (25%) și dispneea (24%) [1]. Două sechele biologice principale ale COVID-19 joacă roluri în patogeneza COVID-ului lung. Prima este starea de hipercoagulabilitate caracterizată prin risc crescut de ocluzie a vaselor mici și mari [2]. A doua este un răspuns infamator continuu necontrolat [3]. Microinfarctele și neuroinfamația sunt cauze importante ale hipoxiei cerebrale și pot fi responsabile pentru declinul neurocognitiv cronic neîncetat la pacienții cu COVID prelungit [4]. Una dintre opțiunile de a inversa hipoxia, de a reduce neuroinfamația și de a induce neuroplasticitatea este terapia cu oxigen hiperbaric (HBOT) [5].

În acest articol, prezentăm primul raport de caz al unei persoane anterior sănătoase, atletice, care a suferit de sindrom post-COVID de lungă durată tratată cu succes cu HBOT.

Prezentarea cazului

Un bărbat caucazian, în vârstă de 55 de ani, anterior sănătos, care suferă de simptome persistente și neîncetate ale COVID îndelungat, a mers la clinica noastră pentru evaluare. Prezentarea clinică a inclus probleme de memorie, înrăutățirea abilităților multitasking, oboseală, energie scăzută, dificultăți de respirație și slăbire fizică redusă, toate care au început după infecția acută cu SARS-CoV-2 diagnosticată cu 3 luni înainte. Inițial, a făcut febră de grad înalt, fără durere în piept, tuse sau dificultăți de respirație, la 21 ianuarie 2021. A fost internat la spital din cauza deshidratării la 30 ianuarie 2021 și a fost diagnosticat cu COVID-19 prin reacție în lanț a polimerazei de transcripție inversă ( RT-PCR). În timpul spitalizării, a dezvoltat sindrom respirator acut din cauza pneumonitei și a necesitat tratament de susținere cu oxigen intens timp de 1 săptămână. A fost externat din spital pe 16 februarie 2021. La externare, era stabil cu oxigen normal și nu au fost observate deficiențe neurologice la examenul fizic. În plus, la 6 săptămâni după ce a fost diagnosticat cu COVID-19, a dezvoltat o embolă pulmonară și a fost tratat cu rivaroxaban. Înainte de infectarea cu SARS-CoV-2, el a fost un individ sănătos, funcțional și atletic.

Evaluarea inițială făcută la clinica noastră, la 3 luni după infecția acută, a inclus imagistica prin rezonanță magnetică cerebrală (RMN) cu imagistica tensorală de perfuzie și difuzie (DTI), evaluare neurocognitivă computerizată, test de efort cardiopulmonar (CPET) și teste funcționale pulmonare. .

La momentul inițial, pacientul s-a plâns de dificultăți de respirație în timpul exercițiilor fizice, precum și de dificultăți de memorie și multitasking, care au început după boala lui COVID-19.

Examenul fizic și neurologic a fost normal. Evaluarea RMN a creierului a demonstrat o perfuzie redusă care s-a corelat cu declinul cognitiv, așa cum este detaliat mai jos. A fost trimis la terapie cu oxigen hiperbaric (HBOT) care a inclus 60 de ședințe, 5 zile pe săptămână. Fiecare sesiune a inclus expunerea la 90 de minute de oxigen 100% la 2 atmosfere absolute cu pauze de aer de 5 minute la fiecare 20 de minute.

Pacientul și-a început primul HBOT pe 19 aprilie 2021 și a terminat pe 15 iulie 2021 fără efecte secundare semnificative. După primele cinci ședințe, a raportat că respirația lui a început să se îmbunătățească și că nu mai are dureri musculare după exercițiu. După 15 ședințe, a observat mai puțină oboseală și o îmbunătățire a energiei scăzute anterioare. După 20 de ședințe, el a observat că capacitatea de respirație și de exercițiu a revenit la capacitatea sa înainte de infectarea cu SARS-CoV-2, revenind la traseele de alergare de munte. În plus, el a remarcat că memoria și capacitatea sa de multitasking au revenit la nivelurile de dinainte de COVID-19.

RMN-ul de bază al creierului, înainte de HBOT, a arătat două focare mici de modificări ale semnalului în regiunile parietale drepte și stângi care sugerează boala timpurie a vaselor mici. În plus, a existat o scădere globală a perfuziei creierului. După cum este detaliat în Fig. 1 și Tabelul 1, reevaluarea după HBOT (efectuată la 4 săptămâni după ultimul HBOT pentru a evita orice efect intermediar potențial) a evidențiat o creștere semnificativă a perfuziei creierului. Tabelele 2 și 3 prezintă îmbunătățirile microstructurii creierului, așa cum sunt demonstrate de RMN-DTI.

Evaluarea neurocognitivă a fost efectuată folosind bateria de testare computerizată completă NeuroTrax pentru a măsura diferite aspecte ale funcției creierului, cum ar fi memoria, viteza de procesare a informațiilor, atenția și funcția executivă, înainte și după HBOT. Testarea neurocognitivă post-HBOT a arătat o îmbunătățire semnificativă a memoriei globale, efectul cel mai dominant fiind asupra memoriei nonverbale, funcțiilor executive, atenției, vitezei de procesare a informațiilor, flexibilității cognitive și multitasking. Tabelul 4 rezumă scorurile pre și post-HBOT în diferitele domenii cognitive.

Capacitatea fizică a fost evaluată prin testul de efort cardiopulmonar maxim (CPET) efectuat pe o bandă de alergare COSMED utilizând protocolul Boston 5. Tabelul 5 prezintă parametrii evaluați fiziologic pre- și post-HBOT. După cum a fost detaliat, a existat o creștere cu 34% a VO2 max de la 3083 la 4130 ml pe minut după HBOT. Capacitatea vitală forțată (FVC) s-a îmbunătățit cu 44% de la 4.76 la 6.87 L, volumul expirator forțat (FEV) cu 23% de la 3.87 la 4.76 L și măsurarea debitului maxim (PEF) cu 20.2% de la 10.17 la 12.22 L pe secundă .

După ce a primit informații complete la sfârșitul evaluării sale post-HBOT, pacientul a semnat un consimțământ informat care permite publicarea informațiilor sale medicale.

Fig. 1Imagistica prin rezonanță magnetică de perfuzie cerebrală înainte și după terapia cu oxigen hiperbar. Rândul superior reprezintă perfuzia cerebrală la 3 luni după infecția acută, înainte de oxigenoterapie hiperbară. Rândul inferior reprezintă imagistica prin rezonanță magnetică de perfuzie realizată după finalizarea protocolului de oxigenoterapie hiperbară.

Tabelul 1Fluxul sanguin cerebral se modifică înainte și după terapia cu oxigen hiperbaric

discutii si concluzii

Aici, raportăm primul caz al unui pacient cu COVID prelungit cu simptome cognitive și cardiorespiratorii tratat cu succes prin HBOT. După tratament, el a arătat îmbunătățiri semnificative în perfuzia creierului, microstructura creierului substanței albe și funcția cognitivă și cardiopulmonară. Acest raport de caz arată că HBOT are o potențială utilizare pentru tratamentul pacienților cu COVID prelungit care suferă de declin neîncetat cognitiv și funcțional fizic.

Hipoxia joacă un rol important în fiziopatologia COVID lung. Hipoxia sistemică ar putea rezulta din afectarea plămânilor, iar hipoxia legată de organe se poate dezvolta din cauza leziunilor vasculare. Funcția pulmonară persistentă

Tabelul 2Imagistica prin rezonanță magnetică – imagistica tensorului de difuzie modificări anizotropiei fracționale înainte și după terapia cu oxigen hiperbară

Anizotropia fracționară (FA) este o măsură utilizată pentru a evalua integritatea fibrelor substanței albe, direcționalitatea și ordinea. O valoare mai mare a FA indică o mai bună organizare a fibrelor. Imagistica tensorului de difuzie DTI

Tabelul 3Imagistica prin rezonanță magnetică – imagistica tensorului de difuzie înseamnă modificări de difuzivitate înainte și după terapia cu oxigen hiperbară

Difuzivitate medie (MD) este o măsură utilizată pentru a evalua densitatea fibrelor substanței albe. O valoare mai mică a MD indică o densitate mai mare. Imagistica tensorului de difuzie DTI.

Tabelul 4Scoruri cognitive înainte și după terapia cu oxigen hiperbaric

Tabelul 5Parametri fiziologici înainte și după oxigenoterapie hiperbară

VO2max rata maximă de oxigen consumată în timpul efortului, ml/min mililitru pe minut, VO2max/kg rata maximă de oxigen consumată în timpul exercițiului pe kilogram, ml/min/Kg mililitri pe minut pe kilogram, MET echivalentul metabolic al sarcinii, bpm bătăi ale inimii pe minut , rata VO2/HR a oxigenului consumat pe ritm cardiac, capacitatea vitală forțată FVC, L litri, volumul expirator forțat FEV1, măsurarea debitului maxim PEF, L/s litri pe secundă.

afectarea a fost observată la pacienții care au avut nevoie de oxigen suplimentar în timpul infecției acute cu SARS-CoV-2 chiar și la 6 și 12 luni după infecția acută [6]. Deoarece funcționalitatea creierului și capacitatea de regenerare sunt sensibile la orice scădere a aportului de oxigen [7], deficiențele cognitive pe termen lung se corelează cu cantitatea de oxigen necesară pentru a depăși dificultățile respiratorii [1]. În ceea ce privește ischemia legată de organe, COVID-19 a indus leziuni endoteliale și hipercoagulare, ceea ce crește riscul de disfuncție vasculară responsabilă de prevalența ridicată a infarctului miocardic, a accidentelor vasculare cerebrale ischemice și a emboliei pulmonare [8]. În cazul prezentat, pacientul a avut nevoie de tratament de susținere cu oxigen intens timp de 1 săptămână în timpul bolii acute, ceea ce înseamnă că a suferit de hipoxie sistemică cu riscul acesteia de afectare cognitivă pe termen lung din cauza leziunii cerebrale anoxice. Mai mult, la 6 săptămâni de la infecția acută, a dezvoltat o embolă pulmonară, reprezentativă pentru disfuncția endotelială cu expunere suplimentară la hipoxie sistemică. În plus, așa cum a demonstrat prin RMN-ul cu perfuzie cerebrală, el avea defecte de perfuzie legate de microvasculare care s-au corelat cu declinul său neurocognitiv.

HBOT implică inhalarea de oxigen 100% la presiuni care depășesc 1 atmosferă absolută (ATA), crescând astfel cantitatea de oxigen dizolvată în țesuturile corpului. Chiar dacă multe dintre efectele benefice ale HBOT pot fi explicate prin îmbunătățirea oxigenării țesuturilor, acum se înțelege că acțiunea combinată a hiperoxiei și a presiunii hiperbare declanșează atât gene sensibile la oxigen, cât și gene sensibile la presiune, ducând la inducerea de regenerare. procese inclusiv proliferarea și mobilizarea celulelor stem cu factori anti-apoptotici și anti-infamatori, angiogeneză și neurogeneza [9-12]. HBOT poate induce neuroplasticitatea și îmbunătățește funcția cognitivă chiar și la ani de la insulta acută [13]. În cazul prezentat de COVID lung, HBOT a îmbunătățit fluxul sanguin cerebral către regiunile cerebrale malperfuzate (indicativ al angiogenezei creierului) și a îmbunătățit integritatea microstructurii creierului (indicativ de neurogeneză). Corelația dintre îmbunătățirile semnificative demonstrate la imagistica creierului și îmbunătățirile neurocognitive indică faptul că cele mai multe dintre efectele benefice ale HBOT sunt într-adevăr legate de capacitatea sa de a induce neuroplasticitatea regiunilor disfuncționale ale creierului.

S-a demonstrat că HBOT are efecte benefice asupra funcției mitocondriale, un element crucial al funcției musculare adecvate [12]. HBOT poate crește, de asemenea, numărul de celule satelit în proliferare și diferențiere, precum și numărul de fibre musculare regenerate și poate promova forța musculară [14]. Sa demonstrat că noul protocol HBOT repetat intermitent are potențialul de a îmbunătăți funcția pulmonară în ceea ce privește debitul expirator maxim (PEF) și capacitatea vitală de forță (FVC) [15]. La pacientul prezentat, capacitatea de performanță a sistemului cardio-pulmonar a fost evaluată utilizând testul de efort cardiopulmonar (CPET) și testele funcției pulmonare. HBOT a indus o îmbunătățire semnificativă de 34% a capacității maxime de consum de oxigen, o îmbunătățire de 34.4% a MET maxime și o creștere de 16.9% a pragului lactic. În ceea ce privește funcția pulmonară, FVC a fost îmbunătățită cu 44.3%, iar PEF cu 20.2%. Aceste îmbunătățiri măsurabile s-au corelat cu capacitatea pacientului de a-și recâștiga performanța atletică anterioară.

În acest caz raportat, HBOT a fost inițiată la mai mult de 3 luni după infecția acută cu SARS-CoV-2. Chiar dacă simptomele au persistat până la inițierea HBOT și ameliorarea semnificativă a început numai după inițierea HBOT, este posibil ca cel puțin o parte din îmbunătățirea clinică să fi avut loc fără HBOT. Cu toate acestea, îmbunătățirea bruscă semnificativă cu recuperarea completă după natura cronică a simptomelor, înțelegerea noastră a efectelor fiziologice ale HBOT și măsurătorile obiective efectuate pe acest pacient susțin relația dintre tratament și îmbunătățirile observate. Deoarece acesta este doar un raport de caz, sunt necesare studii clinice prospective suplimentare pentru a obține o mai bună înțelegere a potențialelor efecte benefice ale HBOOT pentru pacienții cu COVID de lungă durată.

În rezumat, acest articol reprezintă primul raport de caz care arată că COVID-ul de lungă durată poate fi tratat cu HBOT. Efectul benefic al HBOT aruncă o lumină suplimentară asupra fiziopatologiei acestui sindrom. Deoarece acesta este un raport de caz unic, sunt necesare studii de control randomizate prospective suplimentare pentru utilizarea terapiei cu oxigen hiperbaric în tratarea COVID prelungit.

Abrevieri

HBOT: Oxigenoterapia hiperbară; RMN: imagistica prin rezonanță magnetică; DTI: Imagistica cu tensori de difuzie; VO2 max: Rata maximă de oxigen consumată în timpul efortului; CPET: Test de efort cardiopulmonar; HR: ritm cardiac; Bpm: bătăi ale inimii pe minut; FVC: Capacitate vitală forțată; VEMS: volumul expirator forțat; PEF: Măsurarea debitului maxim.

Mulţumiri

Nu se aplică.

Contribuțiile autorilor

AMB, ES, SE și SK au analizat și interpretat datele pacientului cu privire la RMN, perfuzie și DTI. AMB și SE au analizat și interpretat datele pacientului privind testele funcționale cardiopulmonare și pulmonare. Toți autorii au citit și au aprobat manuscrisul final.

Contribuțiile autorilor

AMB, ES, SE și SK au analizat și interpretat datele pacientului cu privire la RMN, perfuzie și DTI. AMB și SE au analizat și interpretat datele pacientului privind testele funcționale cardiopulmonare și pulmonare. Toți autorii au citit și au aprobat manuscrisul final.

Disponibilitatea datelor și a materialelor

Toate datele generate sau analizate în timpul acestui studiu sunt incluse în acest articol publicat.

declaraţii

Aprobarea eticii și consimțământul de a participa

Nu se aplică.

Consimțământ pentru publicare

A fost obținut consimțământul informat scris de la pacient pentru publicarea acestui raport de caz și a oricăror imagini însoțitoare. O copie a consimțământului scris este disponibilă pentru revizuire de către editorul-șef al acestei reviste.

Interese concurente

AMB, ZW, SK, MG și UQ lucrează pentru clinicile AVIV. ES lucrează pentru AVIV Scientifc LTD. SE este cofondator și acționar la AVIV Scientifc LTD.

Primit: 11 octombrie 2021 Acceptat: 21 ianuarie 2022, Publicat online: 15 februarie 2022

Referinte

Lopez-Leon S, și colab. Peste 50 de efecte pe termen lung ale COVID-19: o revizuire sistematică și meta-analiză. Sci Rep. 2021;11(1):16144.

LeviM și colab. Anomalii de coagulare și tromboză la pacienții cu COVID-19. Lancet Haematol. 2020;7(6):e438–40.

MahmudpourM, și colab. Furtuna de citokine COVID-19: furia infamației. Citokină. 2020;133:155151.

LiB, şi colab. Interacțiuni creier-imun în leziunea cerebrală hipoxic-ischemică perinatală. Prog Neurobiol. 2017;159:50–68.

ShapiraR, et al. Terapia cu oxigen hiperbaric ameliorează patofiziologia modelului de șoarece 3xTg-AD prin atenuarea neuroinfamației. Neurobiol Îmbătrânire. 2018;62:105–19.

HuangL, și colab. Rezultate pe 1 an la supraviețuitorii spitalului cu COVID-19: un studiu de cohortă longitudinal. Lancet. 2021;398(10302):747–58.

HadannyA, Efrati S. Oxigenul—un factor limitator pentru recuperarea creierului. Crit Care. 2015;19:307.

KatsoularisI, et al. Riscul de infarct miocardic acut și accident vascular cerebral ischemic în urma COVID-19 în Suedia: o serie de cazuri autocontrolate și un studiu de cohortă potrivit. Lancet. 2021;398(10300):599–607.

Pena-VillalobosI, et al. Oxigenul hiperbaric crește proliferarea celulelor stem, angiogeneza și capacitatea de vindecare a rănilor a WJ-MSC la șoarecii diabetici. Front Physiol. 2018;9:995.

CabigasBP și colab. Cardioprotecția hiperoxică și hiperbarică: rolul oxidului nitric sintetazei 3. Cardiovasc Res. 2006;72(1):143–51.

GregorevicP, Lynch GS, Williams DA. Oxigenul hiperbaric modulează activitatea enzimelor antioxidante în mușchii scheletici de șobolan. Eur J Appl Physiol. 2001;86(1):24–7.

ZhouZ, și colab. Protecția funcției mitocondriale și îmbunătățirea recuperării cognitive la șobolanii tratați cu oxigen hiperbaric după leziuni laterale de percuție fluidă. J Neurochirurgie. 2007;106(4):687–94.

HadannyA, și colab. Terapia cu oxigen hiperbaric îmbunătățește funcțiile neurocognitive ale pacienților post-accident vascular cerebral - o analiză retrospectivă. Restaurarea Neurol Neurosci. 2020;38(1):93–107.

HorieM, et al. Îmbunătățirea diferențierii celulelor satelit și a recuperării funcționale în mușchiul scheletic lezat prin tratamentul cu oxigen hiperbaric. J Appl Physiol. 2014;116(2):149–55.

HadannyA, și colab. Efectele terapiei cu oxigen hiperbaric asupra funcțiilor pulmonare: un studiu de cohortă prospectiv. BMC Pulm Med. 2019;19(1):148.

Nota editorului

Springer Nature rămâne neutră în ceea ce privește pretențiile jurisdicționale în hărțile publicate și aflițiile instituționale.