Modelos explicativos | 20 NOV 20

Tres razones por las que COVID-19 puede causar "hipoxia silenciosa"

Utilizan modelos informáticos para investigar el nivel bajo de oxígeno en sangre en pacientes con COVID-19
Autor/a: Herrmann, J., Mori, V., Bates, J.H.T. et al.  Fuente: Nat Commun 11, 4883 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-18672-6 Modeling lung perfusion abnormalities to explain early COVID-19 hypoxemia

Universidad de Boston

Resumen

Las primeras etapas de la enfermedad del nuevo coronavirus (COVID-19) se asocian con hipoxia silenciosa y escasa oxigenación a pesar de una afectación parenquimatosa relativamente menor. Aunque se especuló que tales hallazgos paradójicos pueden explicarse por una vasoconstricción pulmonar hipóxica alterada en las regiones pulmonares infectadas, ningún estudio ha determinado si tales grados extremos de redistribución de la perfusión son fisiológicamente plausibles, y cada vez se presta más atención al microembolismo trombótico como causa subyacente de la hipoxemia.

Aquí, un modelo matemático demuestra que la gran cantidad de mezcla venosa pulmonar observada en pacientes con COVID-19 temprano puede explicarse razonablemente por una combinación de embolia pulmonar, desajuste ventilación-perfusión en el pulmón no lesionado y perfusión normal de la fracción relativamente pequeña de pulmón lesionado.

Aunque la heterogeneidad de la perfusión subyacente exacerba la desviación existente entre la derivación y la ventilación y la perfusión en el modelo, la gravedad de la hipoxemia informada en los pacientes con COVID-19 temprano no se replica sin defectos de perfusión extensos, desajuste grave de la ventilación y perfusión o hiperperfusión de las regiones no oxigenadas.


Esquema del modelo de 12 compartimentos utilizado para simular la perfusión distribuida en compartimentos aireados y lesionados a diferentes niveles de altura.
La sangre venosa mixta desoxigenada (azul) pasa a través de compartimentos aireados (negros) o lesionados (grises) y regresa a la sangre arterial mixta oxigenada (roja). La resistencia vascular en cada compartimento se determinó por nivel de altura, presencia de defecto de perfusión o embolia pulmonar (barras blancas), así como el grado de oxigenación o lesión. La vasoconstricción pulmonar hipóxica (VPH) podría ser b “normal” con perfusión reducida a regiones de bajo contenido de oxígeno en los capilares terminales, c “deteriorada” sin respuesta o d “revertida” con perfusión aumentada en las regiones lesionadas.

Los científicos todavía están resolviendo los muchos aspectos desconcertantes de cómo el nuevo coronavirus ataca los pulmones y otras partes del cuerpo. Uno de los misterios más grandes y potencialmente mortales es cómo el virus causa "hipoxia silenciosa", una condición cuando los niveles de oxígeno en el cuerpo son anormalmente bajos, lo que puede dañar irreparablemente órganos vitales si no se detecta durante demasiado tiempo. Ahora, gracias a modelos informáticos y comparaciones con datos de pacientes reales, los ingenieros biomédicos de la Universidad de Boston y los colaboradores de la Universidad de Vermont han comenzado a descifrar el misterio.

A pesar de experimentar niveles peligrosamente bajos de oxígeno, muchas personas infectadas con casos graves de COVID-19 a veces no muestran síntomas de falta de aire o dificultad para respirar. La habilidad de la hipoxia para infligir daño silenciosamente es la razón por la que se le ha acuñado "silencioso".

En los pacientes con coronavirus, se cree que la infección primero daña los pulmones, lo que hace que partes de ellos sean incapaces de funcionar correctamente. Esos tejidos pierden oxígeno y dejan de funcionar, ya no infunden oxígeno al torrente sanguíneo, lo que provoca una hipoxia silenciosa. Pero exactamente cómo se produce ese efecto dominó no ha estado claro hasta ahora.

"No sabíamos [cómo esto] era fisiológicamente posible", dice Bela Suki, profesor de ingeniería biomédica y de ciencia e ingeniería de materiales y uno de las autores del estudio. Algunos pacientes con coronavirus han experimentado lo que algunos expertos han descrito como niveles de oxígeno en sangre que son "incompatibles con la vida". Es inquietante, dice Suki, que muchos de estos pacientes mostraron pocos o ningún signo de anomalías cuando se sometieron a gammagrafías pulmonares.

 

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