Thiago Thomaz Mafort

Laboratorul de fiziologie a respirației, Departamentul de medicină pulmonară, Spitalul Universitar Pedro Ernesto, Universitatea de Stat din Rio de Janeiro, Bulevardul 28 de Setembro, 77, Vila Isabel, 20551-030 Rio de Janeiro Brazilia

Rogério Rufino

Laboratorul de fiziologie a respirației, Departamentul de medicină pulmonară, Spitalul Universitar Pedro Ernesto, Universitatea de Stat din Rio de Janeiro, Bulevardul 28 de Setembro, 77, Vila Isabel, 20551-030 Rio de Janeiro Brazilia

Program postuniversitar în științe medicale, Universitatea de Stat din Rio de Janeiro, Av. Prof. Manoel de Abreu, 444, Villa Isabel, 20550-170 Rio de Janeiro Brazilia

Cláudia Henrique Costa

Laboratorul de fiziologie a respirației, Departamentul de medicină pulmonară, Spitalul Universitar Pedro Ernesto, Universitatea de Stat din Rio de Janeiro, Bulevardul 28 de Setembro, 77, Vila Isabel, 20551-030 Rio de Janeiro Brazilia

Program postuniversitar în științe medicale, Universitatea de Stat din Rio de Janeiro, Av. Prof. Manoel de Abreu, 444, Villa Isabel, 20550-170 Rio de Janeiro Brazilia

Agnaldo José Lopes

Laboratorul de fiziologie a respirației, Departamentul de medicină pulmonară, Spitalul Universitar Pedro Ernesto, Universitatea de Stat din Rio de Janeiro, Bulevardul 28 de Setembro, 77, Vila Isabel, 20551-030 Rio de Janeiro Brazilia

Program postuniversitar în științe medicale, Universitatea de Stat din Rio de Janeiro, Av. Prof. Manoel de Abreu, 444, Villa Isabel, 20550-170 Rio de Janeiro Brazilia

Abstract

fundal

În ultimele decenii, prevalența obezității a crescut dramatic și a devenit cea mai frecventă boală metabolică la nivel mondial, ducând la o epidemie globală [1]. Etiologia obezității este complexă și multifactorială și rezultă din interacțiunea genelor cu mediul, stilul de viață și factorii emoționali. Stilul de viață modern este un factor de risc puternic pentru obezitate. Scăderea nivelului de activitate fizică și aportul caloric crescut sunt factori importanți de mediu care contribuie la obezitate [2, 3].

Numărul tot mai mare de persoane supraponderale și obeze este o problemă gravă de sănătate publică care are implicații pentru societate și sistemele de sănătate la scară globală. Consecințele economice ale obezității și bolilor asociate nu se limitează la costuri medicale ridicate, ci includ și costuri indirecte sau sociale, cum ar fi reducerea calității vieții, probleme de adaptare socială, pierderea productivității, dizabilități asociate pensionării anticipate și deces [4].

Mai multe complicații sistemice sunt asociate cu obezitatea, dintre care unele conduc la afectarea severă a organelor și țesuturilor. Aceste complicații implică modificări mecanice cauzate de acumularea de țesut adipos și de numeroasele citokine produse de adipocite [5]. Efectele obezității asupra sistemului respirator au fost din ce în ce mai studiate. Acumularea de grăsime în organism determină modificări ale fiziologiei respiratorii, cu consecința afectării diferiților parametri ai funcției pulmonare. Diferite tipare de distribuție a grăsimii corporale afectează diferențial și negativ funcția sistemului respirator [6].

Revizuire

Complicații sistemice legate de obezitate

Deși relația dintre obezitate și disfuncția pulmonară devine din ce în ce mai clară, există încă multe controverse cu privire la faptul dacă apare la alte populații. Bolile complexe precum astmul, apneea obstructivă în somn (OSA) și boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC) sunt boli multifactoriale care implică interacțiuni între factorii de mediu, genetici și comportamentali [7]. Obezitatea este asociată cu diferite boli și este un factor important de risc cardiovascular. Starea supraponderală promovează modificări metabolice și structurale care cresc susceptibilitatea la diferite boli, inclusiv boli cardiovasculare, tulburări metabolice, boli renale și biliare și anumite tipuri de cancer [7].

Persoanele obeze prezintă o stare proinflamatorie persistentă care duce la rezistență la insulină, disfuncție endotelială, hipertensiune arterială sistemică (SAH) și dislipidemie. Acești factori culminează cu diabetul zaharat de tip 2 (T2DM) și promovează aterogeneza, care la rândul său crește riscul de boli coronariene, accident vascular cerebral și insuficiență cardiacă [8, 9].

Mai multe studii au arătat o corelație directă între obezitate și OSA. Cu toate acestea, fiziopatologia exactă a OSA la pacienții obezi rămâne slab înțeleasă [10]. Mecanismele implicate includ o creștere a circumferinței gâtului, precum și acțiunea directă a țesutului adipos asupra căilor respiratorii printr-o scădere a diametrului luminal al căilor respiratorii și o creștere a probabilității colapsului căilor respiratorii [11, 12].

Astmul este, de asemenea, corelat cu obezitatea. Persoanele obeze cu astm sunt mai susceptibile de a avea complicații și boli dificil de controlat, iar persoanele cu un indice de masă corporală (IMC) mai mare au un risc mai mare de a dezvolta astm. Mecanismele implicate în această asociere includ creșterea hiperreaptivității bronșice (BHR), declinul respirator funcțional cu scăderea volumului și fluxului respirator, inflamația sistemică cronică declanșată de niveluri crescute de citokine și chemokine inflamatorii și factori derivați din adipocite, inclusiv leptină, adiponectină și plasminogen. .inhibitor activator [13, 14]. Mai mulți alți factori par să contribuie la creșterea riscului de astm la persoanele obeze, inclusiv modificări ale funcției respiratorii, toleranță scăzută la efort și predispoziție la reflux gastroesofagian [15, 16].

obezității

Anomalii ale funcției pulmonare rezultate din obezitate

Volumul pulmonar

Evaluarea volumului pulmonar static indică în primul rând o reducere a volumului de rezervă expirator (VRE), a capacității reziduale funcționale (FRC) și a capacității pulmonare totale (TLC). Reducerile FRC și ERV sunt detectabile chiar și la o creștere modestă a greutății. Acest lucru rezultă dintr-o schimbare a echilibrului presiunilor inflaționiste și deflaționiste asupra plămânului datorită încărcării masei a țesutului adipos din jurul cutiei toracice și a abdomenului [49]. Presiunea intraabdominală crescută poate fi transmisă în piept. Acest lucru reduce dramatic FRC și ERV și necesită pacienți să respire într-o parte mai puțin eficientă a curbei de presiune-volum, ceea ce, la rândul său, mărește activitatea respirației [46].

Jones și Nzekwu [52] au raportat că scăderile ERV, FRC și TLC par să prezinte o corelație exponențială cu creșterea IMC și sunt direct corelate cu efectele mecanice produse de depunerea grăsimii în piept și abdomen. Conform acestui studiu, obezitatea scade conformitatea sistemului respirator și creează constrângeri mecanice asupra mușchilor responsabili de respirație. În plus, Mafort și colab. [53] au folosit spirometrie și pletismografie a întregului corp pentru a evalua 30 de pacienți care erau supraponderali sau obezi și au arătat că modificarea primară a volumului pulmonar la acești pacienți a fost reducerea ERV. Potrivit acestor autori, depunerea grăsimii în regiunea toracico-abdominală este una dintre principalele cauze ale reducerii observate a ERV. Este de remarcat faptul că reducerile marcate ale ERV pot duce la anomalii în distribuția ventilației, cu închiderea căilor respiratorii în zonele dependente ale plămânului și inegalități în raportul ventilație-perfuzie [49].

Funcția căilor respiratorii

În ciuda asocierii cu IMC crescut, funcția căilor respiratorii măsurată prin spirometrie este puțin afectată de obezitate, cu excepția persoanelor cu obezitate morbidă [45]. Cu toate acestea, utilizarea spirometriei pentru a evalua funcția pulmonară la subiecții obezi morbid a evidențiat o reducere proporțională a capacității vitale forțate (FVC) și a volumului expirator forțat într-o secundă (FEV1), sugerând apariția unei boli pulmonare restrictive [54, 55]. Reducerea FEV1 și FVC pare a fi direct asociată cu gradul de obezitate la subiecții obezi morbid cu restricții mai severe. Cu toate acestea, obezitatea are un efect direct redus asupra calibrului căilor respiratorii. Raportul FEV1/FVC este în general bine conservat sau crescut chiar și la persoanele cu obezitate morbidă, indicând faptul că FEV1 și FVC sunt afectate în același ritm [56]. Este puțin probabil ca o reducere a fluxurilor expiratorii la un individ obez să indice obstrucția bronșică, cu excepția cazului în care măsurătorile fluxului au fost normalizate pentru reducerea VCF [49].

Pletismografia întregului corp, oscilometria de impuls sau tehnica oscilației forțate (FOT) pot fi, de asemenea, utilizate pentru a evalua proprietățile mecanice ale căilor respiratorii la indivizii obezi, mai exact prin măsurarea rezistenței căilor respiratorii (Raw) [57]. Având în vedere că Raw este foarte dependent de volumul pulmonar și, prin urmare, este afectat de orice reducere a FRC, Raw este crescut la persoanele obeze. În schimb, rezistența specifică a căilor respiratorii, care este corectată pentru volumul pulmonar, se încadrează în intervalul normal la astfel de indivizi. Cu toate acestea, unele studii au sugerat că creșterea Raw nu se explică complet prin reducerea volumului pulmonar, deoarece diferențele dintre indivizii obezi și cei neobezi pot persista după corectarea Raw pentru volumul pulmonar [57, 58]. Nu se cunoaște cauza creșterii materiei prime; o posibilitate este că structura căilor respiratorii poate fi remodelată prin expunerea la adipokine proinflamatorii sau prin depunerea lipidelor [49].

Forța musculară respiratorie

Funcția mușchilor respiratori poate fi afectată odată cu creșterea obezității, posibil datorită încărcării impuse diafragmei. Disfuncția observată a mușchilor respiratori poate fi parțial explicată prin rezistența crescută impusă de prezența excesului de țesut gras pe piept și abdomen, care provoacă dezavantaje mecanice acestor mușchi [59].

Forța musculară respiratorie poate fi evaluată prin măsurarea presiunii inspiratorii maxime (MIP) și a presiunii expiratorii maxime (MEP). La persoanele obeze, atât MIP, cât și europarlamentarul pot fi reduse. Afectarea mușchilor respiratori este multifactorială; deși unele studii indică faptul că diafragma prezintă o activitate electromiografică mai mare la indivizii obezi decât la indivizii cu greutate normală, apar și contracții musculare ineficiente și oboseală prematură [50, 60, 61], indicând faptul că reducerea MIP și MEP se poate datora distensiei a mușchilor diafragmatici, a efortului respirator crescut și a biomecanicii musculare ineficiente cauzate de depunerea grăsimilor în regiunile toracice și abdominale. Mai mult, atunci când este în poziție culcat, greutatea abdomenului la persoanele obeze determină ascensiunea diafragmei în piept, rezultând închiderea căilor respiratorii mici la baza plămânului și generând astfel o presiune intrinsecă pozitivă expiratorie final în activitatea ventilatorie crescută și în consecință a afectării musculare [60, 61].

Distribuția ventilației și schimbul de gaze

Majoritatea persoanelor obeze prezintă o presiune parțială arterială a oxigenului (PaO2) în intervalul normal. Cu toate acestea, printre subiecții obezi morbid, gradientul de oxigen alveolar-arterial [P (A-a) O2] este ușor lărgit din cauza prezenței unor zone de atelectazie și a unei mal distribuții a ventilației, care poate provoca un dezechilibru major de ventilație-perfuzie. La acești indivizi, părțile inferioare ale plămânilor sunt relativ slab ventilate și perfuzate, posibil datorită închiderii căilor respiratorii mici, în timp ce regiunile superioare ale plămânilor prezintă o ventilație sporită [45, 62].

La evaluarea capacității de difuzie pulmonară cu monoxid de carbon (DLco), trebuie remarcat faptul că perfuzia țesutului pulmonar este un factor determinant, deoarece majoritatea zonelor perfuzate au concentrații mai mari de celule roșii din sânge și, prin urmare, difuzie mai mare a acestui gaz decât zonele neperfuzate. Acest factor este important atunci când se evaluează difuzia gazelor la indivizii obezi. Depunerea grăsimii în regiunea toracică duce la o vascularizație mai mare în această zonă. Acest lucru explică, cel puțin parțial, creșterea DLco observată la populația obeză [63]. Într-un studiu recent, autorii au observat DLco crescut la 23,3% dintre indivizii obezi, iar DLco crescut a fost cel mai frecvent la persoanele cu cea mai mare acumulare de grăsimi în regiunea toracică (rs = 0,42; p 2 după adoptarea unei diete cu restricții calorice. Babb și colab. Au arătat că chiar și reduceri modeste ale greutății, adică o scădere a IMC de la 35 la 33 kg/m2, induc o creștere a volumului pulmonar expirator final în timpul exercițiului submaximal [108]. Pierderea în greutate determină, de asemenea, modificări ale altor parametri., inclusiv FRC, TLC și schimb de gaze, rezultând o oxigenare crescută a sângelui [107]. Puterea musculară respiratorie și dispneea se îmbunătățesc, de asemenea, după pierderea în greutate [109, 110].

Într-o publicație recentă, Mafort și colab. [64] au arătat că pacienții obezi și supraponderali au prezentat o reducere semnificativă a IMC după șase luni de terapie cu balon intragastric; valoarea mediană a IMC a scăzut de la 39,1 kg/m 2 la începutul evaluării la 34,5 kg/m 2 la sfârșitul evaluării (p = 0,0001). Reducerea IMC a fost însoțită de reduceri semnificative statistic ale TLC (p = 0,0001), FRC (p = 0,0001), volum rezidual (p = 0,0005) și ERV (p = 0,0001).

La pacienții obezi cu astm, atât pierderea în greutate chirurgicală, cât și cea nechirurgicală sunt asociate cu ameliorarea simptomelor, utilizarea scăzută a medicamentelor, eficacitatea crescută a terapiei medicamentoase și o reducere a riscului de exacerbare și a ratei internării în spital [111]. Îmbunătățiri ale funcției pulmonare, inclusiv FEV1, FVC și Raw, după pierderea în greutate la pacienții obezi cu astm au fost, de asemenea, raportate în mai multe studii [66, 112-114]. Într-un studiu randomizat al pacienților adulți obezi cu astm bronșic necontrolat sever, Dias-Júnior și colab. [114] a arătat că urmarea unui program de slăbire pentru o perioadă de 6 luni a fost asociată cu îmbunătățirea controlului astmului și a funcției pulmonare.

O scădere a BHR la metacolină după pierderea în greutate la persoanele obeze cu astm a fost raportată de Al-Alwan și colab. [112] și de van Huisstede și colab. [115]. Într-un studiu prospectiv controlat asupra indivizilor obezi cu astm, Pakhale și colab. [66] a observat o îmbunătățire semnificativă a BHR față de metacolină comparativ cu martorii (p = 0,009) după 3 luni de un program comportamental de scădere în greutate. Boulet și colab. [67] au evaluat pacienții cu obezitate severă cu astm înainte și după intervenția chirurgicală bariatrică și au observat reducerea BHR, creșterea volumului pulmonar și scăderea semnificativă a simptomelor astmului și a medicației necesare pentru controlul astmului la 12 luni după operație. Acest studiu a arătat, de asemenea, că reducerea IMC și îmbunătățirea BHR au fost corelate cu o reducere a CRP.

Concluzii

Obezitatea determină compresia mecanică a diafragmei, plămânilor și cavității toracice, ceea ce poate duce la leziuni pulmonare restrictive. În plus, excesul de grăsime scade conformitatea totală a sistemului respirator, crește rezistența pulmonară și reduce forța musculară respiratorie. Este interesant faptul că sindromul metabolic modifică și funcția pulmonară și că combinația de obezitate și sindrom metabolic pare să afecteze funcția pulmonară și mai mult. La pacienții obezi și supraponderali, există o corelație puternică între funcția pulmonară și distribuția grăsimii corporale, cu o afectare mai mare atunci când grăsimea se acumulează în piept și abdomen. În ciuda progreselor în cunoașterea complicațiilor pulmonare și sistemice și a anomaliilor biochimice asociate obezității, au fost necesare studii longitudinale randomizate pentru a evalua impactul pierderii în greutate asupra sindromului metabolic și funcției pulmonare.

Mulțumiri

Autorii doresc să mulțumească Fundației de Stat pentru Sprijinirea Cercetării din Rio de Janeiro (FAPERJ).

Contribuțiile autorilor

TTM a avut ideea de a revizui literatura și a elaborat manuscrisul; TTM și AJL au găsit ziarele; CHC și RR au revizuit critic manuscrisul și au adus contribuții substanțiale. Toți autorii au citit și au aprobat manuscrisul final.

Interese concurente

Autorii declară că nu au interese concurente.