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Original Article
DOI: 10.1016/j.arbres.2020.09.010
Disponible online el 28 de Octubre de 2020
Effect of Dynamic Hyperinflation on Cardiac Response to Exercise of Patients With Chronic Obstructive Pulmonary Disease
Efecto de la hiperinsuflación dinámica en la respuesta cardíaca al ejercicio de pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica
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Raúl Galeraa,b, Raquel Casitasa,b, Elisabet Martínez-Ceróna,b, Olaia Rodríguez-Fragac, Cristina Utrillad, Isabel Torresd, Carolina Cubillos-Zapataa,b, Francisco García-Ríoa,b,e,
Autor para correspondencia
fgr01m@gmail.com

Corresponding author.
a Grupo de Enfermedades Respiratorias, Servicio de Neumología, Hospital Universitario La Paz-IdiPAZ, Madrid, Spain
b Centro de Investigación Biomédica en Red en Enfermedades Respiratorias (CIBERES), Madrid, Spain
c Servicio de Análisis Clinicos, Hospital Universitario La Paz, Madrid, Spain
d Servicio de Radiodiagnóstico, Hospital Universitario La Paz, Madrid, Spain
e Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spain
Recibido 23 julio 2020. Aceptado 06 septiembre 2020
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Table 1. General characteristics of the study subjects.
Table 2. Comparison of COPD patients with and without dynamic hyperinflation.a
Table 3. Comparison of functional characteristics and exercise response in COPD patients with and without dynamic hyperinflation.a
Table 4. Comparison of echocardiographic parameters between COPD patients with or without dynamic hyperinflation.a
Table 5. Comparison of biomarker levels between COPD patients with or without dynamic hyperinflation.a
Table 6. Determinants of stroke volume response to exercise in COPD patients in multivariate linear regression analysis models.a
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Material adicional (1)
Abstract
Introduction

Although the major limitation to exercise performance in patients with COPD is dynamic hyperinflation (DH), little is known about its relation with cardiac response to exercise. Our objectives were to compare the exercise response of stroke volume (SV) and cardiac output (CO) between COPD patients with or without DH and control subjects, and to assess the main determinants.

Methods

Fifty-seven stable COPD patients without cardiac comorbidity and 25 healthy subjects were recruited. Clinical evaluation, baseline function tests, computed tomography and echocardiography were conducted in all subjects. Patients performed consecutive incremental exercise tests with measurement of operating lung volumes and non-invasive measurement of SV, CO and oxygen uptake (VO2) by an inert gas rebreathing method. Biomarkers of systemic inflammation and oxidative stress, tissue damage/repair, cardiac involvement and airway inflammation were measured.

Results

COPD patients showed a lower SV/VO2 slope than control subjects, while CO response was compensated by a higher heart rate increase. COPD patients with DH experienced a reduction of SV/VO2 and CO/VO2 compared to those without DH. In COPD patients, the end-expiratory lung volume (EELV) increase was related to SV/VO2 and CO/VO2 slopes, and it was the only independent predictor of cardiac response to exercise. However, in the regression models without EELV, plasma IL-1β and high-sensitivity cardiac troponin T were also retained as independent predictors of SV/VO2 slope.

Conclusion

Dynamic hyperinflation decreases the cardiac response to exercise of COPD patients. This effect is related to systemic inflammation and myocardial stress but not with left ventricle diastolic dysfunction.

Keywords:
COPD
Exercise
Cardiac output
Dynamic hyperinflation
Resumen
Introducción

Aunque la principal limitación para el rendimiento durante el ejercicio en pacientes con EPOC es la hiperinsuflación dinámica (HD), se sabe poco sobre su relación con la respuesta cardíaca al ejercicio. Nuestros objetivos fueron comparar la respuesta al ejercicio del volumen sistólico (VS) y el gasto cardíaco (GC) entre los pacientes con EPOC con o sin HD y sujetos control, y evaluar los principales determinantes.

Métodos

Se reclutaron 57 pacientes con EPOC estable sin comorbilidad cardíaca y 25 sujetos sanos. En todos los sujetos se realizó una evaluación clínica, pruebas de función basal, una tomografía computarizada y una ecocardiografía. Los pacientes realizaron pruebas de esfuerzo incrementales consecutivas con medición de los volúmenes pulmonares operativos y medición no invasiva del VS, el GC y el consumo de oxígeno (VO2) mediante un método de reinhalación de gas inerte. Se midieron los biomarcadores de inflamación sistémica y estrés oxidativo, daño/reparación tisular, afectación cardíaca e inflamación de las vías respiratorias.

Resultados

Los pacientes con EPOC presentaron una curva más baja de VS/VO2 que los controles, mientras que la respuesta del GC se compensó con un mayor aumento del ritmo cardíaco. Los pacientes con EPOC e HD experimentaron una reducción de VS/VO2 y de GC/VO2 en comparación con aquellos sin HD. En los pacientes con EPOC, el aumento del volumen pulmonar teleespiratorio (EELV, por sus siglas en inglés) se relacionó con las curvas de VS/VO2 y GC/VO2, y fue el único factor predictivo independiente de la respuesta cardíaca al ejercicio. Sin embargo, en los modelos de regresión sin EELV, la IL-1β plasmática y la troponina T cardíaca ultrasensible también se mantuvieron como factores predictivos independientes de la curva de VS/VO2.

Conclusión

La hiperinsuflación dinámica disminuye la respuesta cardíaca al ejercicio en los pacientes con EPOC. Este efecto se relaciona con la inflamación sistémica y el estrés miocárdico, pero no con la disfunción diastólica del ventrículo izquierdo.

Palabras clave:
EPOC
Ejercicio
Gasto cardíaco
Hiperinsuflación dinámica

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