Hiperbarično zdravljenje s kisikom pri dolgotrajni koronavirusni bolezni-19: poročilo o primeru Slovenija

Ozadje

Pandemija koronavirusne bolezni 2019 (COVID-19) je povzročila naraščajočo populacijo posameznikov, ki po ozdravitvi od akutne bolezni doživljajo širok razpon dolgotrajnih simptomov, ki jih omenja več izrazov, vključno z »stanji po COVID« in »dolgo COVID." Pet najpogostejših simptomov, prepoznanih po COVID-u, je utrujenost (58 %), glavobol (44 %), kognitivne motnje (27 %), izpadanje las (25 %) in dispneja (24 %) [1]. V patogenezi dolgega COVID-a igrata vlogo dve glavni biološki posledici COVID-19. Prvo je stanje hiperkoagulacije, za katero je značilno povečano tveganje zamašitve malih in velikih žil [2]. Drugi je nenadzorovan neprekinjen vnetni odziv [3]. Mikroinfarkti in nevroinfamacije so pomembni vzroki možganske hipoksije in so lahko odgovorni za kronično neprekinjeno nevrokognitivno upadanje pri bolnikih z dolgotrajno boleznijo COVID [4]. Ena od možnosti za odpravo hipoksije, zmanjšanje nevroinfamacije in induciranje nevroplastičnosti je hiperbarična kisikova terapija (HBOT) [5].

V tem članku predstavljamo prvo poročilo o primeru prej zdravega, športnega posameznika, ki je trpel za dolgotrajnim post-COVID sindromom, ki je bil uspešno zdravljen s HBOT.

Predstavitev primera

55-letni prej zdrav moški iz Kavkaza, ki je trpel zaradi vztrajnih in neprekinjenih simptomov dolgotrajnega COVID-a, je obiskal našo kliniko zaradi ocene. Klinična slika je vključevala težave s spominom, poslabšanje večopravilnosti, utrujenost, nizko energijo, zasoplost in zmanjšano fizično moč, kar se je vse začelo po akutni okužbi s SARS-CoV-2, diagnosticiranim 3 mesece pred tem. Prvotno je 21. januarja 2021 dobil visoko telesno temperaturo brez bolečin v prsih, kašlja ali kratke sape. V bolnišnico je bil sprejet zaradi dehidracije 30. januarja 2021 in z verižno reakcijo s polimerazo z reverzno transkripcijo so mu diagnosticirali COVID-19 ( RT-PCR). Med bivanjem v bolnišnici je razvil akutni respiratorni sindrom zaradi pnevmonitisa in potreboval je podporno zdravljenje z visokim pretokom kisika 1 teden. Iz bolnišnice je bil odpuščen 16. februarja 2021. Ob odpustu je bil stabilen z normalnim kisikom in pri fizičnem pregledu niso opazili nevroloških okvar. Poleg tega se je 6 tednov po diagnozi COVID-19 pojavila pljučna embolija in je bil zdravljen z rivaroksabanom. Pred okužbo s SARS-CoV-2 je bil zdrav, zelo funkcionalen in športen posameznik.

Osnovna ocena, opravljena na naši kliniki, 3 mesece po akutni okužbi, je vključevala slikanje možganov z magnetno resonanco (MRI) s perfuzijskim in difuzijskim tenzorskim slikanjem (DTI), računalniško nevrokognitivno oceno, kardiopulmonalni obremenitveni test (CPET) in teste pljučne funkcije .

Na začetku se je pacient pritoževal nad težko dihanjem med vadbo ter težavami s spominom in večopravilnostjo, ki so se začele po njegovi bolezni COVID-19.

Fizični in nevrološki pregled je bil normalen. Ocena MRI možganov je pokazala zmanjšano perfuzijo, ki je bila povezana s kognitivnim upadom, kot je podrobno opisano spodaj. Napoten je bil na hiperbarično kisikovo terapijo (HBOT), ki je vključevala 60 sej, 5 dni na teden. Vsaka seja je vključevala 90-minutno izpostavljenost 100-odstotnemu kisiku pri 2 absolutnih atmosferah s 5-minutnimi prekinitvami zraka vsakih 20 minut.

Pacient je svojo prvo HBOT začel 19. aprila 2021 in končal 15. julija 2021 brez večjih stranskih učinkov. Po prvih petih sejah je poročal, da se je njegovo dihanje začelo izboljševati in da po vadbi ni imel več bolečin v mišicah. Po 15 sejah je opazil manjšo utrujenost in izboljšanje prejšnje nizke energije. Po 20 sejah je opazil, da sta se njegova zmogljivost dihanja in vadbe povrnila na zmogljivost pred okužbo s SARS-CoV-2 in se vrnil k teku po gorskih poteh. Poleg tega je opazil, da sta se njegov spomin in večopravilnost vrnila na raven pred COVID-19.

Izhodiščna magnetna resonanca možganov pred HBOT je pokazala dve majhni žarišči sprememb signala v desnem in levem parietalnem predelu, kar kaže na zgodnjo bolezen malih žil. Poleg tega je prišlo do globalnega zmanjšanja možganske perfuzije. Kot je podrobno prikazano na sliki 1 in tabeli 1, je ponovna ocena po HBOT (opravljena 4 tedne po zadnji HBOT, da bi se izognili kakršnim koli morebitnim vmesnim učinkom) pokazala znatno povečanje možganske perfuzije. Tabeli 2 in 3 predstavljata izboljšave v mikrostrukturi možganov, kot je prikazano z MRI-DTI.

Nevrokognitivna ocena je bila opravljena s polno računalniško testirano baterijo NeuroTrax za merjenje različnih vidikov delovanja možganov, kot so spomin, hitrost obdelave informacij, pozornost in izvršilne funkcije, opravljeno pred in po HBOT. Nevrokognitivno testiranje po HBOT je pokazalo znatno izboljšanje globalnega spomina z najbolj prevladujočim učinkom na neverbalni spomin, izvršilne funkcije, pozornost, hitrost procesiranja informacij, kognitivno fleksibilnost in večopravilnost. Tabela 4 povzema rezultate pred in po HBOT na različnih kognitivnih področjih.

Fizična zmogljivost je bila ocenjena s testom maksimalne kardiopulmonalne obremenitve (CPET), izvedenim na tekalni stezi COSMED po protokolu Boston 5. Tabela 5 predstavlja fiziološke ovrednotene parametre pred in po HBOT. Kot je podrobno opisano, je prišlo do 34-odstotnega povečanja največjega VO2 s 3083 na 4130 ml na minuto po HBOT. Forsirana vitalna kapaciteta (FVC) se je izboljšala za 44 % s 4.76 na 6.87 l, forsirani ekspiratorni volumen (FEV) za 23 % s 3.87 na 4.76 l, merjenje najvišjega toka (PEF) pa za 20.2 % z 10.17 na 12.22 l na sekundo. .

Po prejemu vseh informacij ob koncu ocene po HBOT je pacient podpisal informirano soglasje, ki dovoljuje objavo njegovih zdravstvenih podatkov.

Slika 1Magnetna resonanca možganske perfuzije pred in po hiperbarični kisikovi terapiji. Zgornja vrstica predstavlja možgansko perfuzijo 3 mesece po akutni okužbi, pred hiperbarično kisikovo terapijo. Spodnja vrstica predstavlja perfuzijsko slikanje z magnetno resonanco, opravljeno po končanem protokolu hiperbarične kisikove terapije.

Tabela 1Pretok možganske krvi se spremeni pred in po hiperbarični kisikovi terapiji

Razprava in sklepi

Tukaj poročamo o prvem primeru bolnika z dolgotrajno boleznijo COVID s kognitivnimi in kardiorespiratornimi simptomi, ki je bil uspešno zdravljen s HBOT. Po zdravljenju je pokazal znatne izboljšave možganske perfuzije, možganske mikrostrukture bele snovi ter kognitivne in kardiopulmonalne funkcije. To poročilo o primeru kaže, da se HBOT lahko uporablja za zdravljenje bolnikov z dolgotrajnim COVID-om, ki trpijo zaradi vztrajnega kognitivnega in fizičnega funkcionalnega upada.

Hipoksija ima pomembno vlogo v patofiziologiji dolgega COVID-a. Sistemska hipoksija je lahko posledica okvare pljuč, hipoksija, povezana z organi, pa se lahko razvije zaradi poškodbe žil. Vztrajno delovanje pljuč

Tabela 2Spremembe frakcijske anizotropije slikanja z magnetno resonanco – difuzijskega tenzorskega slikanja pred in po hiperbarični terapiji s kisikom

Frakcijska anizotropija (FA) je merilo, ki se uporablja za oceno celovitosti vlaken bele snovi, usmerjenosti in reda. Višja vrednost FA kaže na boljšo organizacijo fberja. DTI difuzijsko tenzorsko slikanje

Tabela 3Slikanje z magnetno resonanco – difuzijsko tenzorsko slikanje pomeni spremembe difuzivnosti pred in po hiperbarični kisikovi terapiji

Srednja difuzivnost (MD) je merilo, ki se uporablja za oceno gostote vlaken bele snovi. Nižja vrednost MD pomeni večjo gostoto. DTI difuzijsko tenzorsko slikanje.

Tabela 4Kognitivni rezultati pred in po hiperbarični kisikovi terapiji

Tabela 5Fiziološki parametri pred in po hiperbarični kisikovi terapiji

VO2max največja hitrost porabljenega kisika med vadbo, ml/min mililiter na minuto, VO2max/kg največja hitrost porabljenega kisika med vadbo na kilogram, ml/min/Kg mililitrov na minuto na kilogram, MET presnovni ekvivalent naloge, bpm srčni utripi na minuto , stopnja VO2/HR porabljenega kisika na srčni utrip, FVC forsirana vitalna kapaciteta, L litri, FEV1 forsirani ekspiratorni volumen, PEF meritev največjega toka, L/s litrov na sekundo.

okvaro so opazili pri bolnikih, ki so med akutno okužbo s SARS-CoV-2 potrebovali dodaten kisik, tudi 6 in 12 mesecev po akutni okužbi [6]. Ker je delovanje in regenerativna sposobnost možganov občutljiva na vsak upad oskrbe s kisikom [7], so dolgoročne kognitivne pomanjkljivosti povezane s količino kisika, ki je potrebna za premagovanje dihalnih težav [1]. Kar zadeva ishemijo, povezano z organi, je COVID-19 povzročil poškodbo endotelija in hiperkoagulacijo, kar poveča tveganje za vaskularno disfunkcijo, ki je odgovorna za visoko razširjenost miokardnega infarkta, ishemične kapi in pljučne embolije [8]. V predstavljenem primeru je bolnik med akutno boleznijo potreboval podporno zdravljenje z visokim pretokom kisika 1 teden, kar pomeni, da je trpel zaradi sistemske hipoksije s posledičnim tveganjem za dolgotrajno kognitivno okvaro zaradi anoksične poškodbe možganov. Poleg tega je 6 tednov po akutni okužbi razvil pljučno embolijo, ki predstavlja endotelijsko disfunkcijo z dodatno izpostavljenostjo sistemski hipoksiji. Poleg tega je imel, kot je pokazal MRI perfuzije možganov, motnje perfuzije, povezane z mikrovaskularjem, ki so bile povezane z njegovim nevrokognitivnim upadom.

HBOT vključuje vdihavanje 100 % kisika pri tlakih, ki presegajo 1 absolutno atmosfero (ATA), s čimer se poveča količina kisika, raztopljenega v telesnih tkivih. Čeprav je veliko koristnih učinkov HBOT mogoče pojasniti z izboljšanjem oksigenacije tkiv, je zdaj znano, da kombinirano delovanje hiperoksije in hiperbaričnega tlaka sproži gene, občutljive na kisik in pritisk, kar ima za posledico indukcijo regenerativnega procesi, vključno s proliferacijo in mobilizacijo matičnih celic z antiapoptotičnimi in protivnetnimi dejavniki, angiogenezo in nevrogenezo [9–12]. HBOT lahko povzroči nevroplastičnost in izboljša kognitivno funkcijo celo leta po akutni inzult [13]. V predstavljenem primeru dolgega COVID-a je HBOT izboljšal cerebralni pretok krvi v nepravilno perfuzirane predele možganov (kar kaže na možgansko angiogenezo) in izboljša celovitost možganske mikrostrukture (kaže na nevrogenezo). Korelacija med pomembnimi izboljšavami, prikazanimi na slikanju možganov, in nevrokognitivnimi izboljšavami kaže, da je večina koristnih učinkov HBOT dejansko povezana z njeno sposobnostjo induciranja nevroplastičnosti disfunkcionalnih regij možganov.

Dokazano je, da HBOT ugodno vpliva na delovanje mitohondrijev, ki je ključni element ustreznega delovanja mišic [12]. HBOT lahko poveča tudi število proliferirajočih in diferencirajočih satelitskih celic ter število regeneriranih mišičnih vlaken in spodbuja mišično moč [14]. Dokazano je bilo, da lahko novi intermitentni ponavljajoči se HBOT protokol izboljša pljučno funkcijo glede na najvišji izdih (PEF) in vitalno kapaciteto (FVC) [15]. Pri predstavljenem bolniku smo zmogljivost kardiopulmonalnega sistema ovrednotili s kardiopulmonalnim obremenitvenim testom (CPET) in s testi pljučne funkcije. HBOT je povzročil znatno izboljšanje maksimalne zmogljivosti porabe kisika za 34 %, izboljšanje maksimalnih MET za 34.4 % in povečanje mlečnega praga za 16.9 %. Kar zadeva pljučno funkcijo, se je FVC izboljšala za 44.3 %, PEF pa za 20.2 %. Te merljive izboljšave so bile v korelaciji z bolnikovo sposobnostjo, da ponovno pridobi svojo prejšnjo visoko atletsko zmogljivost.

V tem poročanem primeru je bila HBOT uvedena več kot 3 mesece po akutni okužbi s SARS-CoV-2. Čeprav so simptomi vztrajali do uvedbe HBOT in se je občutno izboljšanje začelo šele po uvedbi HBOT, je možno, da bi se vsaj del kliničnega izboljšanja pojavil brez HBOT. Vendar pa nenadno znatno izboljšanje s popolnim okrevanjem po kronični naravi simptomov, naše razumevanje fizioloških učinkov HBOT in objektivne meritve, opravljene na tem bolniku, podpirajo povezavo med zdravljenjem in opaženimi izboljšavami. Ker je to samo poročilo o primeru, so potrebna nadaljnja prospektivna klinična preskušanja, da bi pridobili boljše razumevanje morebitnih koristnih učinkov HBOOT za bolnike z dolgotrajnim COVID-om.

Če povzamemo, ta članek predstavlja prvo poročilo o primeru, ki kaže, da je mogoče dolgotrajni COVID zdraviti s HBOT. Blagodejni učinek HBOT dodatno osvetljuje patofiziologijo tega sindroma. Ker gre za poročilo o enem primeru, so potrebne nadaljnje prospektivne randomizirane kontrolne študije za uporabo hiperbarične kisikove terapije pri zdravljenju dolgotrajnega COVID-a.

Okrajšave

HBOT: Hiperbarična kisikova terapija; MRI: slikanje z magnetno resonanco; DTI: difuzijsko tenzorsko slikanje; VO2 max: največja stopnja porabljenega kisika med vadbo; CPET: Kardiopulmonalni obremenitveni test; HR: srčni utrip; Bpm: Srčni utripi na minuto; FVC: prisilna vitalna kapaciteta; FEV1: forsirani ekspiracijski volumen; PEF: Merjenje najvišjega toka.

Priznanja

Se ne uporablja.

Prispevki avtorjev

AMB, ES, SE in SK so analizirali in interpretirali podatke bolnikov glede MRI, perfuzije in DTI. AMB in SE sta analizirala in interpretirala podatke o bolnikih v zvezi s testi kardiopulmonalne in pljučne funkcije. Vsi avtorji so prebrali in potrdili končni rokopis.

Prispevki avtorjev

AMB, ES, SE in SK so analizirali in interpretirali podatke bolnikov glede MRI, perfuzije in DTI. AMB in SE sta analizirala in interpretirala podatke o bolnikih v zvezi s testi kardiopulmonalne in pljučne funkcije. Vsi avtorji so prebrali in potrdili končni rokopis.

Razpoložljivost podatkov in gradiva

Vsi podatki, pridobljeni ali analizirani med to študijo, so vključeni v ta objavljeni članek.

Izjave

Etična odobritev in soglasje za sodelovanje

Se ne uporablja.

Soglasje za objavo

Za objavo tega poročila o primeru in vseh priloženih slik je bilo od bolnika pridobljeno pisno informirano soglasje. Kopija pisnega soglasja je na voljo za pregled glavnemu uredniku te revije.

Konkurenčni interesi

AMB, ZW, SK, MG in UQ delajo za klinike AVIV. ES dela za AVIV Scientifc LTD. SE je soustanovitelj in delničar podjetja AVIV Scientifc LTD.

Prejeto: 11. oktober 2021 Sprejeto: 21. januar 2022, objavljeno na spletu: 15. februar 2022

Reference

Lopez-Leon S, et al. Več kot 50 dolgoročnih učinkov COVID-19: sistematični pregled in metaanaliza. Sci Rep. 2021;11(1):16144.

LeviM, et al. Motnje koagulacije in tromboza pri bolnikih s COVID-19. Lancet Haematol. 2020;7(6):e438–40.

MahmudpourM, et al. Citokinska nevihta COVID-19: jeza razžalitve. Citokin. 2020;133: 155151.

LiB, et al. Možgansko-imunske interakcije pri perinatalni hipoksično-ishemični poškodbi možganov. Prog Neurobiol. 2017; 159: 50–68.

ShapiraR, et al. Hiperbarična kisikova terapija izboljša patofiziologijo mišjega modela 3xTg-AD z zmanjšanjem nevroinfamacije. Nevrobiološko staranje. 2018; 62: 105–19.

HuangL, et al. Enoletni izidi pri preživelih v bolnišnicah s COVID-1: longitudinalna kohortna študija. Lanceta. 19; 2021 (398): 10302–747.

HadannyA, Efrati S. Kisik - omejevalni dejavnik za okrevanje možganov. Crit Care. 2015; 19: 307.

Katsoularis, et al. Tveganje za akutni miokardni infarkt in ishemično možgansko kap po COVID-19 na Švedskem: samonadzorovana serija primerov in usklajena kohortna študija. Lanceta. 2021; 398 (10300): 599–607.

Pena-VillalobosI, et al. Hiperbarični kisik poveča proliferacijo matičnih celic, angiogenezo in sposobnost celjenja ran WJ-MSC pri diabetičnih miših. Front Physiol. 2018; 9: 995.

CabigasBP, et al. Hiperoksična in hiperbarična inducirana kardioprotekcija: vloga sintaze dušikovega oksida 3. Cardiovasc Res. 2006;72(1):143–51.

GregorevicP, Lynch GS, Williams DA. Hiperbarični kisik modulira aktivnost antioksidativnih encimov v skeletnih mišicah podgan. Eur J Appl Physiol. 2001; 86 (1): 24–7.

ZhouZ, et al. Zaščita mitohondrijske funkcije in izboljšanje kognitivnega okrevanja pri podganah, zdravljenih s hiperbaričnim kisikom po lateralni fuidni udarni poškodbi. J Neurosurg. 2007; 106 (4): 687–94.

HadannyA, et al. Hiperbarična kisikova terapija izboljša nevrokognitivne funkcije bolnikov po možganski kapi - retrospektivna analiza. Restor Neurol Neurosci. 2020;38(1):93–107.

HorieM, et al. Izboljšanje diferenciacije satelitskih celic in funkcionalnega okrevanja v poškodovanih skeletnih mišicah s hiperbaričnim zdravljenjem s kisikom. J Appl Physiol. 2014; 116 (2): 149–55.

HadannyA, et al. Učinki hiperbarične terapije s kisikom na pljučne funkcije: prospektivna kohortna študija. BMC Pulm Med. 2019; 19 (1): 148.

Opomba založnika

Springer Nature ostaja nevtralen glede jurisdikcijskih zahtevkov v objavljenih zemljevidih ​​in institucionalnih povezav.