Liečba hyperbarickým kyslíkom pre dlhotrvajúcu koronavírusovú chorobu-19: kazuistika Slovensko

pozadia

Pandémia koronavírusovej choroby 2019 (COVID-19) má za následok rastúcu populáciu jednotlivcov, ktorí po vyliečení z akútnej choroby pociťujú širokú škálu dlhotrvajúcich symptómov, ktoré sa označujú niekoľkými pojmami vrátane „stav po COVID“ a „dlhotrvajúcej COVID." Medzi päť najčastejších symptómov, ktoré sa rozpoznali po COVID, patrí únava (58 %), bolesť hlavy (44 %), kognitívne poruchy (27 %), vypadávanie vlasov (25 %) a dýchavičnosť (24 %) [1]. V patogenéze dlhého COVID hrajú úlohu dva hlavné biologické následky COVID-19. Prvý je stav hyperkoagulability charakterizovaný zvýšeným rizikom oklúzie malých a veľkých ciev [2]. Druhá je nekontrolovaná kontinuálna zápalová odpoveď [3]. Mikroinfarkt a neuroinfammácia sú dôležitými príčinami hypoxie mozgu a môžu byť zodpovedné za chronický neutíchajúci neurokognitívny pokles u pacientov s dlhotrvajúcim COVID [4]. Jednou z možností ako zvrátiť hypoxiu, znížiť neuroinfamáciu a vyvolať neuroplasticitu je hyperbarická oxygenoterapia (HBOT) [5].

V tomto článku uvádzame prvú kazuistiku predtým zdravého atletického jedinca, ktorý trpel dlhotrvajúcim post-COVID syndrómom úspešne liečeným HBOT.

prípad prezentácie

55-ročný predtým zdravý beloch, ktorý trpel pretrvávajúcimi neustupujúcimi príznakmi dlhodobého ochorenia COVID, navštívil našu kliniku na vyhodnotenie. Klinické prejavy zahŕňali problémy s pamäťou, zhoršenie multitaskingových schopností, únavu, nízku energiu, dýchavičnosť a zníženú fyzickú únavu, čo všetko začalo po akútnej infekcii SARS-CoV-2 diagnostikovanej pred 3 mesiacmi. Pôvodne sa u neho 21. januára 2021 vyvinula vysoká horúčka bez bolesti na hrudníku, kašľa alebo dýchavičnosti. 30. januára 2021 ho prijali do nemocnice z dôvodu dehydratácie a diagnostikovali mu COVID-19 reverznou transkripčnou polymerázovou reťazovou reakciou ( RT-PCR). Počas pobytu v nemocnici sa u neho rozvinul akútny respiračný syndróm v dôsledku zápalu pľúc a vyžadoval podpornú liečbu vysokým prietokom kyslíka počas 1 týždňa. Z nemocnice bol prepustený 16. februára 2021. Pri prepustení bol stabilizovaný s normálnym kyslíkom a pri fyzickom vyšetrení neboli zaznamenané žiadne neurologické nedostatky. Okrem toho sa u neho 6 týždňov po diagnostikovaní COVID-19 vyvinula pľúcna embólia a bol liečený rivaroxabanom. Pred infekciou SARS-CoV-2 bol zdravým, vysoko funkčným a vyšportovaným jedincom.

Základné hodnotenie vykonané na našej klinike, 3 mesiace po akútnej infekcii, zahŕňalo zobrazovanie magnetickou rezonanciou mozgu (MRI) s perfúznym a difúznym tenzorovým zobrazením (DTI), počítačové neurokognitívne hodnotenie, test kardiopulmonálnej záťaže (CPET) a testy funkcie pľúc. .

Na začiatku sa pacient sťažoval na dýchavičnosť pri cvičení, ako aj na problémy s pamäťou a multitaskingom, ktoré sa začali po jeho ochorení na COVID-19.

Fyzikálne a neurologické vyšetrenie bolo normálne. Hodnotenie MRI mozgu ukázalo zníženú perfúziu, ktorá korelovala s kognitívnym poklesom, ako je podrobne uvedené nižšie. Bol odporučený na hyperbarickú oxygenoterapiu (HBOT), ktorá zahŕňala 60 sedení, 5 dní v týždni. Každé sedenie zahŕňalo vystavenie 90 minút 100 % kyslíku pri absolútnej atmosfére 2 atmosféry s 5-minútovými prestávkami na vzduch každých 20 minút.

Pacient začal svoju prvú HBOT 19. apríla 2021 a skončil 15. júla 2021 bez akýchkoľvek významných vedľajších účinkov. Po prvých piatich sedeniach oznámil, že sa mu začalo zlepšovať dýchanie a že ho už po cvičení neboleli svaly. Po 15 sedeniach zaznamenal menšiu únavu a zlepšenie predchádzajúcej nízkej energie. Po 20 sedeniach si všimol, že jeho schopnosť dýchania a cvičenia sa vrátila na úroveň pred infekciou SARS-CoV-2 a vrátil sa na bežecké horské trate. Okrem toho poznamenal, že jeho pamäť a schopnosť multitaskingu sa vrátili na úroveň pred COVID-19.

Základná MRI mozgu pred HBOT ukázala dve malé ložiská zmien signálu v pravej a ľavej parietálnej oblasti naznačujúce skoré ochorenie malých ciev. Okrem toho došlo ku globálnemu poklesu perfúzie mozgu. Ako je podrobne uvedené na Obr. 1 a Tabuľke 1, opätovné vyhodnotenie po HBOT (vykonané 4 týždne po poslednej HBOT, aby sa predišlo akémukoľvek potenciálnemu prechodnému účinku) odhalilo významné zvýšenie perfúzie mozgu. Tabuľky 2 a 3 predstavujú zlepšenia v mikroštruktúre mozgu, ako to dokazuje MRI–DTI.

Pred a po HBOT sa vykonalo neurokognitívne hodnotenie pomocou plnej počítačovej testovacej batérie NeuroTrax na meranie rôznych aspektov funkcie mozgu, ako je pamäť, rýchlosť spracovania informácií, pozornosť a výkonné funkcie. Neurokognitívne testovanie po HBOT ukázalo výrazné zlepšenie globálnej pamäte s najdominantnejším účinkom na neverbálnu pamäť, výkonné funkcie, pozornosť, rýchlosť spracovania informácií, kognitívnu flexibilitu a multitasking. Tabuľka 4 sumarizuje skóre pred a po HBOT v rôznych kognitívnych doménach.

Fyzická kapacita bola hodnotená testom maximálnej kardiopulmonálnej záťaže (CPET) vykonaným na bežiacom páse COSMED s použitím protokolu Boston 5. Tabuľka 5 uvádza fyziologicky hodnotené parametre pred a po HBOT. Ako je podrobne uvedené, po HBOT došlo k 34% zvýšeniu VO2 max z 3083 na 4130 ml za minútu. Úsilná vitálna kapacita (FVC) sa zlepšila o 44 % zo 4.76 na 6.87 l, objem usilovného výdychu (FEV) o 23 % z 3.87 na 4.76 l a meranie maximálneho prietoku (PEF) o 20.2 % z 10.17 na 12.22 l za sekundu .

Po obdržaní úplných informácií na konci hodnotenia po HBOT pacient podpísal informovaný súhlas umožňujúci zverejnenie jeho zdravotných informácií.

Obr. 1Zobrazovanie mozgovej perfúzie magnetickou rezonanciou pred a po hyperbarickej oxygenoterapii. Horný riadok predstavuje perfúziu mozgu 3 mesiace po akútnej infekcii, pred hyperbarickou oxygenoterapiou. Spodný riadok predstavuje perfúzne zobrazenie magnetickou rezonanciou vykonané po dokončení protokolu hyperbarickej oxygenoterapie.

Tabuľka 1Zmeny prietoku krvi v mozgu pred a po hyperbarickej oxygenoterapii

Diskusia a závery

Tu uvádzame prvý prípad pacienta s dlhotrvajúcim COVID s kognitívnymi a kardiorespiračnými príznakmi úspešne liečeného HBOT. Po liečbe preukázal výrazné zlepšenie perfúzie mozgu, mikroštruktúry bielej hmoty mozgu a kognitívnych a kardiopulmonálnych funkcií. Táto kazuistika ukazuje, že HBOT má potenciálne využitie pri liečbe pacientov s dlhotrvajúcim COVID, ktorí trpia neustálym úpadkom kognitívnych a fyzických funkcií.

Hypoxia hrá dôležitú úlohu v patofyziológii dlhého COVID. Systémová hypoxia môže byť výsledkom poškodenia pľúc a hypoxia súvisiaca s orgánmi sa môže vyvinúť v dôsledku poškodenia ciev. Pretrvávajúca funkcia pľúc

Tabuľka 2Zobrazovanie magnetickou rezonanciou – difúzne zobrazovanie tenzorov, zmeny frakčnej anizotropie pred a po hyperbarickej oxygenoterapii

Frakčná anizotropia (FA) je miera používaná na hodnotenie integrity vlákna bielej hmoty, smerovosti a poriadku. Vyššia hodnota FA indikuje lepšiu organizáciu vlákien. Zobrazovanie tenzorov difúzie DTI

Tabuľka 3Zobrazovanie magnetickou rezonanciou – zobrazenie difúzneho tenzora priemerné zmeny difúzie pred a po hyperbarickej oxygenoterapii

Stredná difuzivita (MD) je miera používaná na vyhodnotenie hustoty vlákien bielej hmoty. Nižšia hodnota MD znamená vyššiu hustotu. Zobrazovanie tenzorov difúzie DTI.

Tabuľka 4Kognitívne skóre pred a po hyperbarickej oxygenoterapii

Tabuľka 5Fyziologické parametre pred a po hyperbarickej oxygenoterapii

VO2max maximálna rýchlosť kyslíka spotrebovaného počas cvičenia, ml/min mililiter za minútu, VO2max/kg maximálna rýchlosť kyslíka spotrebovaného počas cvičenia na kilogram, ml/min/kg mililitrov za minútu na kilogram, MET metabolický ekvivalent úlohy, bpm tep srdca za minútu , VO2/HR rýchlosť spotrebovaného kyslíka na srdcovú frekvenciu, FVC vynútená vitálna kapacita, L litrov, FEV1 objem usilovného výdychu, maximálne meranie PEF, l/s litrov za sekundu.

poškodenie bolo pozorované u pacientov, ktorí potrebovali doplnkový kyslík počas akútnej infekcie SARS-CoV-2 aj 6 a 12 mesiacov po akútnej infekcii [6]. Keďže funkčnosť a regeneračná kapacita mozgu je citlivá na akýkoľvek pokles prísunu kyslíka [7], dlhodobé kognitívne deficity korelujú s množstvom kyslíka potrebného na prekonanie dýchacích ťažkostí [1]. Čo sa týka orgánovej ischémie, COVID-19 indukoval poškodenie endotelu a hyperkoaguláciu, čo zvyšuje riziko vaskulárnej dysfunkcie zodpovednej za vysoký výskyt infarktu myokardu, ischemických mozgových príhod a pľúcnej embólie [8]. V prezentovanom prípade pacient potreboval podpornú liečbu vysokoprietokovým kyslíkom počas 1 týždňa počas akútneho ochorenia, čo znamená, že trpel systémovou hypoxiou s následným rizikom dlhodobej kognitívnej poruchy v dôsledku anoxického poškodenia mozgu. Navyše, 6 týždňov po akútnej infekcii sa u neho vyvinula pľúcna embólia, ktorá predstavuje endoteliálnu dysfunkciu s dodatočnou expozíciou systémovej hypoxii. Okrem toho, ako preukázala MRI perfúzie mozgu, mal mikrovaskulárne perfúzne defekty, ktoré korelovali s jeho neurokognitívnym poklesom.

HBOT zahŕňa inhaláciu 100 % kyslíka pri tlaku presahujúcom 1 absolútnu atmosféru (ATA), čím sa zvyšuje množstvo kyslíka rozpusteného v telesných tkanivách. Aj keď mnohé z priaznivých účinkov HBOT možno vysvetliť zlepšením okysličovania tkanív, dnes sa už chápe, že kombinované pôsobenie hyperoxie a hyperbarického tlaku spúšťa gény citlivé na kyslík aj tlak, čo vedie k indukcii regenerácie. procesy zahŕňajúce proliferáciu a mobilizáciu kmeňových buniek s antiapoptickými a protizápalovými faktormi, angiogenézu a neurogenézu [9–12]. HBOT môže vyvolať neuroplasticitu a zlepšiť kognitívne funkcie aj roky po akútnom inzulte [13]. V prezentovanom prípade dlhého COVID zlepšila HBOT cerebrálny prietok krvi do oblastí mozgu s nesprávnou perfúziou (svedčiace o mozgovej angiogenéze) a zlepšila integritu mozgovej mikroštruktúry (svedčiace o neurogenéze). Korelácia medzi významnými zlepšeniami preukázanými pri zobrazovaní mozgu a neurokognitívnymi zlepšeniami naznačuje, že väčšina priaznivých účinkov HBOT skutočne súvisí s jej schopnosťou vyvolať neuroplasticitu dysfunkčných oblastí mozgu.

Ukázalo sa, že HBOT má priaznivé účinky na mitochondriálnu funkciu, kľúčový prvok vhodnej svalovej funkcie [12]. HBOT môže tiež zvýšiť počet proliferujúcich a diferencujúcich satelitných buniek, ako aj počet regenerovaných svalových vlákien a podporiť svalovú silu [14]. Ukázalo sa, že nový intermitentný opakovaný protokol HBOT má potenciál zlepšiť pľúcne funkcie s ohľadom na maximálny výdychový prúd (PEF) a silovú vitálnu kapacitu (FVC) [15]. U prezentovaného pacienta bola hodnotená výkonová kapacita kardiopulmonálneho systému pomocou kardiopulmonálneho záťažového testu (CPET) a testov funkcie pľúc. HBOT vyvolala výrazné zlepšenie o 34 % v maximálnej kapacite spotreby kyslíka, zlepšenie o 34.4 % v maximálnom MET a zvýšenie o 16.9 % v mliečnom prahu. Pokiaľ ide o funkciu pľúc, FVC sa zlepšila o 44.3 % a PEF o 20.2 %. Tieto merateľné zlepšenia korelovali so schopnosťou pacienta znovu získať predchádzajúci vysoký športový výkon.

V tomto hlásenom prípade bola HBOT zahájená viac ako 3 mesiace po akútnej infekcii SARS-CoV-2. Aj keď symptómy pretrvávali až do začatia HBOT a výrazné zlepšenie sa začalo až po začatí HBOT, je možné, že aspoň niektoré klinické zlepšenie mohlo nastať aj bez HBOT. Náhle výrazné zlepšenie s úplným zotavením po chronickej povahe symptómov, naše chápanie fyziologických účinkov HBOT a objektívne merania vykonané u tohto pacienta však podporujú vzťah medzi liečbou a pozorovanými zlepšeniami. Keďže ide len o kazuistiku, na lepšie pochopenie potenciálnych priaznivých účinkov HBOOT pre pacientov s dlhotrvajúcim COVID sú potrebné ďalšie prospektívne klinické štúdie.

Stručne povedané, tento článok predstavuje prvú kazuistiku, ktorá ukazuje, že dlhotrvajúci COVID možno liečiť pomocou HBOT. Priaznivý účinok HBOT vrhá ďalšie svetlo na patofyziológiu tohto syndrómu. Keďže ide o jedinú kazuistiku, sú potrebné ďalšie prospektívne randomizované kontrolné štúdie na použitie hyperbarickej oxygenoterapie pri liečbe dlhého COVID.

Skratky

HBOT: Hyperbarická oxygenoterapia; MRI: Zobrazovanie magnetickou rezonanciou; DTI: Zobrazovanie difúzneho tenzora; VO2 max: Maximálna rýchlosť kyslíka spotrebovaného počas cvičenia; CPET: kardiopulmonálny záťažový test; HR: srdcová frekvencia; Bpm: tep srdca za minútu; FVC: nútená vitálna kapacita; FEV1: Objem núteného výdychu; PEF: Peak Fow meranie.

Poďakovanie

Nepoužiteľné.

Príspevky autorov

AMB, ES, SE a SK analyzovali a interpretovali údaje pacienta týkajúce sa MRI, perfúzie a DTI. AMB a SE analyzovali a interpretovali údaje o pacientoch týkajúce sa kardiopulmonálnych a pľúcnych funkčných testov. Všetci autori prečítali a schválili konečný rukopis.

Príspevky autorov

AMB, ES, SE a SK analyzovali a interpretovali údaje pacienta týkajúce sa MRI, perfúzie a DTI. AMB a SE analyzovali a interpretovali údaje o pacientoch týkajúce sa kardiopulmonálnych a pľúcnych funkčných testov. Všetci autori prečítali a schválili konečný rukopis.

Dostupnosť údajov a materiálov

Všetky údaje generované alebo analyzované počas tejto štúdie sú zahrnuté v tomto publikovanom článku.

vyhlásenie

Etický súhlas a súhlas s účasťou

Nepoužiteľné.

Súhlas na uverejnenie

Na zverejnenie tejto kazuistiky a akýchkoľvek sprievodných obrázkov bol od pacienta získaný písomný informovaný súhlas. Kópia písomného súhlasu je k dispozícii na posúdenie šéfredaktorovi tohto časopisu.

Konkurenčné záujmy

AMB, ZW, SK, MG a UQ pracujú pre kliniky AVIV. ES pracuje pre AVIV Scientifc LTD. SE je spoluzakladateľom a akcionárom AVIV Scientifc LTD.

Prijaté: 11. októbra 2021 Prijaté: 21. januára 2022, Zverejnené online: 15. februára 2022

Referencie

Lopez-Leon S, a kol. Viac ako 50 dlhodobých účinkov COVID-19: systematický prehľad a metaanalýza. Sci Rep. 2021; 11 (1): 16144.

LeviM a kol. Abnormality koagulácie a trombóza u pacientov s COVID-19. Lancet Haematol. 2020;7(6):e438–40.

MahmudpourM, a kol. Cytokínová búrka COVID-19: hnev hanobenia. Cytokín. 2020;133: 155151.

LiB a kol. Mozogovo-imunitné interakcie pri perinatálnom hypoxicko-ischemickom poškodení mozgu. Prog Neurobiol. 2017;159:50–68.

ShapiraR a kol. Hyperbarická oxygenoterapia zlepšuje patofyziológiu myšacieho modelu 3xTg-AD tým, že zmierňuje neuroinfammáciu. Neurobiolové starnutie. 2018;62:105–19.

HuangL a kol. 1-ročné výsledky u pacientov, ktorí prežili nemocnicu s COVID-19: longitudinálna kohortová štúdia. Lancet. 2021;398(10302):747–58.

HadannyA, Efrati S. Kyslík — limitujúci faktor pre obnovu mozgu. Crit Care. 2015;19:307.

KatsoularisI, a kol. Riziko akútneho infarktu myokardu a ischemickej cievnej mozgovej príhody po COVID-19 vo Švédsku: samokontrolovaná séria prípadov a zhodná kohortová štúdia. Lancet. 2021;398(10300):599–607.

Pena-Villalobosl, a kol. Hyperbarický kyslík zvyšuje proliferáciu kmeňových buniek, angiogenézu a schopnosť hojenia rán WJ-MSC u diabetických myší. Predný Physiol. 2018;9:995.

CabigasBP a kol. Hyperoxická a hyperbarická kardioprotekcia: úloha syntázy oxidu dusnatého 3. Cardiovasc Res. 2006;72(1):143–51.

GregorevicP, Lynch GS, Williams DA. Hyperbarický kyslík moduluje aktivitu antioxidačných enzýmov v kostrových svaloch potkanov. Eur J Appl Physiol. 2001;86(1):24–7.

ZhouZ a kol. Ochrana mitochondriálnej funkcie a zlepšenie kognitívnej obnovy u potkanov liečených hyperbarickým kyslíkom po laterálnom poranení perkusie. J Neurosurg. 2007;106(4):687–94.

HadannyA, a kol. Hyperbarická oxygenoterapia zlepšuje neurokognitívne funkcie pacientov po mŕtvici – retrospektívna analýza. Restor Neurol Neurosci. 2020;38(1):93–107.

HorieM, a kol. Zlepšenie diferenciácie satelitných buniek a funkčné zotavenie v poranenom kostrovom svale hyperbarickou kyslíkovou liečbou. J Appl Physiol. 2014;116(2):149–55.

HadannyA, a kol. Účinky hyperbarickej oxygenoterapie na pľúcne funkcie: prospektívna kohortová štúdia. BMC Pulm Med. 2019;19(1):148.

Poznámka vydavateľa

Springer Nature zostáva neutrálny, pokiaľ ide o jurisdikčné nároky v publikovaných mapách a inštitucionálnych afiliáciách.