En la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) la hiperinflación dinámica (HD) está implicada en el desarrollo de disnea y limitación de la capacidad de ejercicio. En los últimos años se ha reconocido que la capacidad inspiratoria (CI), como medida de HD, constituye una variable de relevancia clínica y pronóstica en la EPOC1. La HD tiene repercusiones fisiológicas negativas (disminución de la eficiencia del diafragma, aumento del trabajo elástico de la respiración y alteración de la función diastólica cardíaca), pero también positivas (a mayor volumen pulmonar el flujo espiratorio máximo es superior y se produce la apertura de las pequeñas vías aéreas, que mejora la distribución de la ventilación y disminuye el trabajo resistivo respiratorio), aunque el balance de estos efectos resulta negativo en términos de disnea y tolerancia al ejercicio2–4.

El principal mecanismo implicado en el desarrollo de la HD en la EPOC es la limitación del flujo espiratorio (LFE). La reducción de los flujos espiratorios máximos, característica de dicha enfermedad, favorece que éstos se alcancen, de modo que se pone de manifiesto la LFE incluso durante la respiración espontánea en reposo5,6. La LFE constituye per se un límite tanto para la ventilación máxima como para la capacidad de ejercicio7 y, dado que limita la velocidad de vaciado pulmonar, favorece el desarrollo de HD8. Al ser la HD y la LFE fenómenos interrelacionados (la LFE induce HD, y el incremento de volumen, a su vez, disminuiría el segmento de la curva flujo-volumen que alcanza la LFE), resulta difícil separar las repercusiones de cada una de ellas.

Mientras que durante el ejercicio los individuos sanos reducen generalmente su volumen telespiratorio (VTE) hasta alcanzar el máximo consumo de oxígeno9, los pacientes con EPOC pueden mostrar distintos patrones: sin HD; HD precoz, o HD tardía10,11. Estos patrones, cuyas repercusiones clínicas no están claras, se han atribuido a posibles diferencias en la limitación impuesta por el grado de LFE, pero en los estudios citados no se midió el porcentaje de LFE10,11.

Se ha planteado que en el desarrollo de la HD durante el ejercicio en pacientes con EPOC evolucionada podría estar implicada una menor actividad de la musculatura espiratoria11. En efecto, los hallazgos de HD en ausencia de LFE global2,7, y de LFE sin desarrollo de HD12, ponen en evidencia que otros mecanismos, además de la LFE, deben de intervenir en el desarrollo de la HD. Entre ellos probablemente habría algunos dependientes de los músculos inspiratorios, pero la debilidad de los músculos de la prensa abdominal, los principales con acción espiratoria, también podría dificultar el vaciado pulmonar2. En personas sanas existe un margen amplio entre la presión espiratoria máxima (PEmáx) y las presiones alcanzadas durante el ejercicio, y este hecho, extrapolado a la EPOC, junto con la existencia en esta enfermedad de un bajo “techo” para el flujo espiratorio debido a la LFE, llevó a considerar improbable que los músculos espiratorios estuvieran implicados de manera relevante en el desarrollo de HD durante el ejercicio en los pacientes afectados13. Sin embargo, posteriormente se ha demostrado que los pacientes con EPOC evolucionada reclutan los músculos de la prensa abdominal incluso en reposo, y que éstos frecuentemente presentan una disfunción que reduce su fuerza y principalmente su resistencia, al igual que ocurre con otros grupos musculares en el marco de la afectación sistémica asociada a la EPOC14. Los datos de la literatura médica respecto al papel de los músculos espiratorios en la respuesta ventilatoria al ejercicio en la EPOC son escasos, muy por debajo de los referentes a la musculatura inspiratoria y especialmente al diafragma.

Nuestro objetivo ha sido investigar si existe una relación entre la HD durante el ejercicio y la función de los músculos espiratorios que apoye el posible papel de esta última en el desarrollo de HD en la EPOC avanzada, teniendo presente que los pacientes con obstrucción intensa tienen una alta probabilidad de alcanzar la situación de LFE durante el ejercicio y que esto promoverá el incremento del VTE, es decir, la HD. En segundo lugar, nos planteamos estudiar las posibles implicaciones clínicas sobre la capacidad de esfuerzo, disnea y calidad de vida relacionada con la salud. En otras palabras, nos preguntamos si los pacientes con EPOC grave o muy grave utilizan todas sus reservas de flujo espiratorio (LFE) o usan precozmente su volumen de reserva inspiratorio (HD) para incrementar la ventilación durante el ejercicio (fig. 1), si la función de los músculos espiratorios parece tener un papel en la estrategia ventilatoria utilizada y qué implicaciones clínicas se asocian con ella.

Figura 1.

Representación esquemática de una curva flujo-volumen en respiración espontánea. El flujo espiratorio (positivo en la gráfica) puede incrementarse utilizando la reserva de flujo hasta alcanzar el límite del flujo espiratorio máximo, momento en el que se presenta el fenómeno de limitación del flujo espiratorio en la parte correspondiente de la curva flujo-volumen. La opción alternativa es usar el volumen de reserva inspiratorio (VRI) e incrementar el volumen telespiratorio desarrollando hiperinflación dinámica, lo que permite incrementar el flujo espiratorio sin alcanzar la situación de limitación del flujo espiratorio. En presencia de limitación máxima del flujo espiratorio (cercana al 100% del volumen circulante), la única opción es la hiperinflación dinámica.

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Los principales hallazgos del presente estudio son que en pacientes con EPOC grave o muy grave: a) la LFA y la HD se presentan muy frecuentemente durante el ejercicio submáximo, pero lo hacen en grados muy variables y están inversamente relacionados en magnitud; b) la resistencia de los músculos espiratorios guarda una relación inversa con la HD durante el ejercicio, de la que es un predictor independiente, y c) la presencia de LFE en reposo no implica más disnea o peor capacidad de esfuerzo o CVRS en estos pacientes, mientras que un mayor porcentaje de LFE durante el ejercicio se relaciona con menos disnea y mejor capacidad de ejercicio y CVRS, asociación posiblemente mediada por el desarrollo de menor HD.

La mayoría de los pacientes presentaban LFE en reposo, tal como era de esperar dada la gravedad de la EPOC (margen de FEV1: 19–48% del valor de referencia), que creemos explica la mayor prevalencia de LFE respecto a otras series publicadas5,6,27. Sin embargo, la gran variabilidad interindividual en el porcentaje del volumen corriente sometido a LFE, a pesar de la aparente homogeneidad de la muestra respecto al resto de variables de función pulmonar, evidencia que el grado de LFE es el resultado de la interacción de diversos factores además del grado de obstrucción y la resistencia al flujo, entre los cuales se encuentran sin duda la distensibilidad de la caja torácica y pulmonar y el patrón ventilatorio2,6–8,13. Asimismo, nuestros pacientes mostraron en reposo hiperinflación y atrapamiento aéreo moderados, independientemente de si presentaban o no LFE, siendo la CI comparable entre aquellos que estaban o no en situación de LFE en reposo (un 80% del valor de referencia aquéllos con LFE frente al 76% del valor de referencia en aquéllos sin LFE). Si el incremento del VTE fuera un fenómeno de respuesta “obligada” al límite impuesto por la LFE, no debería observarse hiperinflación en ausencia de LFE. Esto indica que hay otros mecanismos implicados en el incremento de volumen pulmonar2,8, del mismo modo que en pacientes con asma la respuesta a la broncoconstricción se puede traducir en hiperinflación en ausencia de LFE28. Nosotros no fuimos capaces de encontrar diferencias funcionales significativas en nuestros pacientes que explicaran por qué unos se ceñían al techo de flujo (LFE) y otros no (tabla 1 y fig. 1) en situación de reposo.

Por otro lado, en la mayoría de los casos, de acuerdo con lo descrito con anterioridad en la literatura médica, la hiperventilación producida por el ejercicio se acompañó de un incremento de la LFE, y casi todos los pacientes presentaban LFE al nivel más alto de ejercicio estudiado7,13,29. La tan sólo moderada correlación existente entre la LFE en reposo y al 70% de la Wmáx traduce los cambios fisiológicos inducidos por el ejercicio: hiperventilación y cambios asociados de los volúmenes pulmonares por supuesto, pero también modificaciones posturales del cuello y la caja torácica, cambios en el calibre bronquial, en la distensibilidad pulmonar (p. ej., modificaciones en la perfusión pulmonar) o la posible aparición de fatiga de los músculos respiratorios relacionada con el ejercicio13,31. Con el esfuerzo, los pacientes globalmente desplazaron su VTE hacia la capacidad pulmonar total; sin embargo, una mayor HD se relacionó con un menor porcentaje de LFE. En otras palabras, los pacientes que utilizaron menos sus reservas de flujo espiratorio (mostrando menos LFE) usaron más las de volumen pulmonar (desarrollaron mayor HD; fig. 1). Los mecanismos que favorecen el desarrollo de HD actúan por 2 vías: a) dificultando la espiración (el incremento de la resistencia de las vías aéreas, la contracción persistente de la musculatura inspiratoria durante la espiración y la adaptación crónica de las fibras musculares del diafragma al trabajo a corta longitud), o b) acortando el tiempo espiratorio (se ha propuesto que un mecanismo reflejo finalizaría la espiración al alcanzarse el flujo espiratorio máximo, es decir, la LFE)2,30. Nuestros resultados apuntan a la intervención de la musculatura espiratoria como factor reductor de la HD en la EPOC grave a muy grave (véase más adelante).

Quizá el resultado más interesante y novedoso del presente estudio es la relación observada entre mayor HD durante ejercicio y menor resistencia de la musculatura espiratoria, ya que, aunque se sabe que en pacientes con EPOC los músculos abdominales tienen un papel importante y creciente durante el ejercicio (gran parte de la función inspiratoria del diafragma recae en los músculos accesorios y la musculatura abdominal se recluta en la espiración de manera progresiva y a menudo ya desde reposo), la disfunción muscular espiratoria ha sido descrita no hace mucho y aún no se han estudiado sus implicaciones15,31. Nuestro estudio indica que, dada la situación (o proximidad inmediata) de alcanzar la LFE, el hacerlo en mayor grado disminuiría la HD, y que la baja resistencia (aguante) de los músculos espiratorios puede estar implicada en el desarrollo de mayor HD. Apoya esta posibilidad el hecho de que PEthmáx guarde una relación inversa con el VTE y directa con la LFE, y que sea predictor independiente de un mayor VTE durante el ejercicio (junto con menores FEV1 y LFE), y también el hecho de que los 6 pacientes en que la LFE no aumentó durante el ejercicio mostraron menor PEthmáx. La situación durante el ejercicio es proclive al desarrollo de fatiga de estos músculos, que ya se ha demostrado en atletas sanos pero no se ha investigado hasta la fecha en pacientes con EPOC31, y que, en caso de producirse, comprometería su acción a favor del descenso del VTE al enfrentar el incremento de resistencia de las vías aéreas y la actividad tónica postinspiratoria del diafragma2. Aunque la LFE acota el incremento del flujo espiratorio, la disfunción de los músculos de la prensa abdominal podría limitar el flujo espiratorio antes de alcanzar su máximo durante el ejercicio y empeorar la situación mecánica de los músculos inspiratorios13,31. Diversos factores apoyan esa hipótesis: a) en pacientes con EPOC los músculos espiratorios, a pesar de ser reclutados incluso en reposo y estar teóricamente entrenados, a menudo muestran una fuerza y resistencia reducidas14, tal como observamos en nuestros pacientes; b) se han detectado signos electromiográficos de fatiga en pacientes con EPOC ante cargas espiratorias inferiores al 50% de su PEmáx14; c) durante el ejercicio, los grupos musculares activos (periféricos y respiratorios) compiten por el flujo sanguíneo y el aporte de oxígeno13,32, cosa que, dado el reducido consumo máximo de oxígeno y el alto coste metabólico del trabajo respiratorio típico de estos pacientes14, podría comprometer el aporte muscular de oxígeno; d) individuos sanos desarrollan fatiga prolongada de la musculatura abdominal tras mantener una ventilación entre el 55 y el 80% de la ventilación voluntaria máxima durante sólo 2 min13,33, superando todos nuestros pacientes el límite inferior de ese margen y 13 de ellos el superior mientras pedaleaban al 70% de su Wmáx, y e) tras un programa de rehabilitación con reentrenamiento al ejercicio de alta intensidad, pacientes con EPOC grave redujeron su VTE durante el ejercicio a expensas de reducir el volumen del compartimiento abdominal, lo que se explicaría por una mayor intervención de los músculos espiratorios34.

La asociación entre menor HD (y mayor LFE) y mejor función de los músculos espiratorios podría deberse alternativamente al entrenamiento inducido por el trabajo de oposición a una mayor LFE en pacientes con una mayor tolerancia a ésta. Esto indicaría que estos músculos son susceptibles de mejorar funcionalmente cuando se ejercitan de una manera adecuada, tal como Weiner et al han demostrado aplicando un programa de entrenamiento espiratorio específico a pacientes con EPOC. Asociados a la mejora funcional de estos músculos se han descrito un incremento de la distancia recorrida en la prueba de la marcha de 6 min35, mejora de la disnea y de la CVRS, así como la reducción de la relación FEV1/FVC16. Los presentes resultados, junto a los obtenidos con el entrenamiento específico espiratorio, indican que una mejora de la función de los músculos espiratorios podría beneficiar a los pacientes con EPOC avanzada que tienen reserva de flujo en parte del volumen corriente (porcentaje bajo o nulo de LFE), al menos en parte vía disminución de la HD. La correlación entre mayor resistencia de los músculos inspiratorios y menor VTE podría ser el resultado de la elongación de estos músculos al trabajar frente a un menor volumen pulmonar, o de un factor de confusión debido a la correlación coexistente entre función de los músculos inspiratorios y espiratorios2,34.

En pacientes con EPOC grave o muy grave parece más ventajoso “tolerar” un alto porcentaje de LFE que incrementar el volumen pulmonar operativo durante el ejercicio (tablas 3 y 4, y fig. 4). No ponemos en duda que la LFE tiene efectos negativos sobradamente descritos en la literatura médica: la presión espiratoria excesiva puede reducir el retorno venoso, incrementando la resistencia vascular pulmonar, y disminuir el gasto cardíaco13,31. Sin embargo, el balance entre éstos y los secundarios a la HD excesiva (principalmente la sobrecarga de la musculatura inspiratoria) parece dar mayor peso a la última. En nuestros pacientes no encontramos correlación entre el porcentaje de LFE en reposo y las variables clínicas. Eltayara et al6, en cambio, observaron asociación entre la LFE en reposo y la disnea, pero en un grupo de pacientes con un gran margen de obstrucción, entre ellos algunos con un FEV1 del 80% del valor de referencia (véase fig. 3 de Eltayara et al6). Al igual que estos autores, creemos que la traducción clínica de la LFE está mediada fundamentalmente por la HD3,4,7,36, de la cual la LFE actúa a modo de marcador en una población con un amplio margen de grados de obstrucción, como la estudiada por Eltayara et al6, pero no en nuestra muestra seleccionada de pacientes con una intensa obstrucción, en su mayoría con LFE y con similar grado de hiperinflación en reposo. La percepción de la disnea influye en la capacidad de esfuerzo y la CVRS, y se correlaciona de manera directa con el grado de HD en pacientes con EPOC27,37. De acuerdo con esto, en nuestros pacientes el mayor VTE durante el ejercicio se asoció a una mayor puntuación en la escala MRC, y una mayor LFE durante el ejercicio se asoció a mejor tolerancia al esfuerzo y a un menor deterioro en la CVRS (dominio de actividad del SGRQ).

En cuanto a las limitaciones del estudio, cabe mencionar que el número de pacientes incluidos fue probablemente insuficiente para mostrar diferencias entre aquéllos con y sin LFE en reposo (en especial este último grupo tuvo un tamaño reducido). Las tendencias observadas en la comparación entre grupos, que alcanzaron la significación en el área de impacto del SGRQ, apoyarían, de confirmarse en un estudio más amplio, que los pacientes con EPOC muy evolucionada y con mayor LFE en reposo presentan mejor situación clínica (menor disnea, mayor capacidad de esfuerzo y mejor calidad de vida) y una función muscular respiratoria más conservada, y podría conjeturarse que esta última tenga un papel causal, vía una menor HD mediada por la mejor situación de los músculos espiratorios, a la luz de nuestros resultados.

Durante el ejercicio se pueden producir cambios en el calibre bronquial que den lugar a broncodilatación o broncoconstricción y que modifiquen el techo de flujos máximos. No repetimos la espirometría al final del ejercicio para evaluar estos cambios, pero la técnica utilizada para medir la LFA (aplicación de NEP) no se ve afectada por ellos23, ya que se basa en la comparación de una curva flujo-volumen (en la que se aplica la presión negativa durante la espiración) con la del ciclo respiratorio inmediatamente anterior, siendo el escenario fisiológico esencialmente idéntico entre ambos, incluso durante la actividad física, con excepción del gradiente de presión externa que añadimos a la inspiratoria generada por el propio sujeto5–7. La técnica de NEP, validada mediante medición de presión transpulmonar5, no requiere maniobras forzadas por parte del paciente, evita los errores debidos a la compresión del gas torácico y las diferencias en la historia tiempo-volumen de los ciclos respiratorios, y puede utilizarse en distintas posiciones y durante el ejercicio5,7,23. Dado que la NEP puede detectar falsos positivos secundarios al colapso de una vía aérea superior muy distensible38, se tomaron varias precauciones para evitar este problema: a) exclusión de los pacientes con síntomas y/u oximetría indicativos de síndrome de apnea-hipopnea del sueño; b) aplicación de una NEP de sólo 3 cmH2O (suficiente para detectar incremento del flujo, en ausencia de LFE, con un aumento mínimo de la resistencia de la vía aérea superior, de acuerdo con Tantucci et al39, y corroborado en ensayos previos con personas sanas y enfermas en nuestro laboratorio, los cuales han demostrado que una NEP de sólo 2cm produce incrementos detectables y mensurables en el flujo espiratorio en ausencia de LFE en reposo en personas sanas y enfermas; datos no publicados), y c) un observador con experiencia controló visualmente las maniobras durante su realización y descartó aquéllas con artefactos. Otras limitaciones de la técnica, ya descritas en la literatura médica, son la variabilidad respiración a respiración del valor obtenido40, que se abordó obteniendo un promedio de varias maniobras (mínimo de 3) que resultara más representativo de la situación real, y la imposibilidad de detectar LFE en la fase inicial de la espiración, por lo que su valor máximo es de aproximadamente el 70%VT, aunque no creemos que este hecho afecte a la validez de nuestros resultados.

Desde un punto de vista técnico, la realización de maniobras repetidas de CI es un método validado para medir la HD durante el ejercicio, aunque el hecho de que sea dependiente del esfuerzo constituye una posible fuente de error, que se intentó evitar con diversas precauciones, como se ha descrito en el apartado “Pacientes y métodos”.

En conclusión, en pacientes con EPOC grave o muy grave la LFE es un hallazgo común en reposo, y durante el ejercicio se incrementa y muestra una relación inversa con la HD. Los grados de LFE e HD durante el ejercicio son sumamente variables, lo que indica la existencia de distintos comportamientos en estos pacientes, resultado de la combinación del uso de la reserva de flujo o de volumen pulmonar para incrementar la ventilación. La estrategia consistente en reducir la HD e incrementar la LFE parece clínicamente más ventajosa, pues se asocia a menor disnea, mejor tolerancia al ejercicio y superior CVRS. La mayor resistencia de los músculos espiratorios se asocia con esta estrategia, lo que invita a pensar en un posible papel de la disfunción muscular espiratoria en el desarrollo de HD, hipótesis que debe verificarse. De ser así, las intervenciones destinadas a potenciar la función de los músculos de la prensa abdominal, como la incorporación del entrenamiento específico espiratorio a los programas de rehabilitación respiratoria, podrían dar lugar a una mejoría de los síntomas y de la CVRS, sobre todo en los pacientes con obstrucción grave que no presenten LFE.

Estudio financiado en parte por becas FUCAP, SEPAR, FIS (98/1143), ISCIII (RTIC C03/11) y de la Comisión Europea (BMH4-CT98-3406).