Discusión
Los pacientes con EPOC hipercápnicos lograron una activación casi completa de su diafragma durante los esfuerzos voluntarios máximos, mientras que los pacientes con normocapnia mostraron una activación menor y más variable.
La respuesta de la potencia motora respiratoria a un aumento agudo de la demanda ventilatoria, evaluada mediante el cálculo de la relación entre la P0.1 en reposo y la P0.1 registrada al final de la reinhalación de CO2, fue de magnitud similar en los dos grupos de pacientes, con un considerable solapamiento entre los pacientes normocápnicos e hipercápnicos. Estos datos sugieren que la reserva del centro respiratorio es realmente equivalente en los pacientes hipercápnicos y normocápnicos o que la relación entre la P0.1 en reposo y la P0.1 al final de un desafío hipercápnico no es suficientemente sensible para identificar una diferencia en la reserva.
Otro enfoque similar para evaluar la respuesta de la producción motora respiratoria a un aumento agudo de la demanda ventilatoria es medir la respuesta de la P0.1 al CO2 durante una maniobra de reinhalación. La mayoría de los investigadores han informado de que la pendiente de esta respuesta está deprimida en los pacientes hipercápnicos 6, pero algunos 18, como los presentes autores (fig. 1⇑), encontraron pendientes equivalentes a las de los pacientes normocápnicos. Una grave limitación de este índice de impulso respiratorio es que la presión de las vías respiratorias puede subestimar sustancialmente la presión intratorácica en los pacientes con EPOC porque la constante de tiempo del sistema respiratorio está aumentada. El problema se agrava durante la reinhalación por el aumento progresivo del volumen pulmonar, que provoca una disminución de la longitud del músculo inspiratorio, y por el retroceso positivo del sistema respiratorio al final de la espiración 9. Un problema más fundamental es que la pendiente de un paciente puede cruzar la línea de respuesta normal 19; los puntos de datos que se encuentran a la izquierda de la intersección implican que el impulso es supranormal, mientras que los puntos a la derecha implican un impulso embotado.
El impulso neural del diafragma durante la carga puede evaluarse mediante la técnica de interpolación de contracciones 10, 11, 20, 21. En conejos, Ferguson 10 descubrió que las mediciones del grado de activación diafragmática, cuantificadas con la técnica de interpolación de espasmos, estaban estrechamente correlacionadas con los registros del electroneurograma del nervio frénico (r2=0,80-0,96). La técnica de interpolación de espasmos es extremadamente sensible y, cuando se ejecuta con cuidado, puede detectar hasta un 1% de cambio en la presión de espasmos 22. Un atractivo adicional es que los valores de la activación diafragmática son independientes del cambio en el volumen pulmonar por encima de la capacidad residual funcional 23. En consecuencia, la medición de la activación diafragmática, en términos del índice de activación voluntaria, tiene varias ventajas sobre los índices de impulso respiratorio más comúnmente utilizados, incluyendo la P0.1 y su respuesta a la reinhalación de CO2.
En 10 sujetos sanos, Allen et al. 11 encontraron que el valor medio±sd del índice de activación voluntaria del diafragma era del 88±12%. El valor medio del índice en los pacientes normocápnicos del presente estudio (88,5±1,9%) era equivalente al de los sujetos sanos, pero los pacientes hipercápnicos tenían un valor más alto (94,5±0,7%). Los valores durante varios esfuerzos máximos en los individuos bien motivados del estudio de Allen et al. 11 mostraron una considerable dispersión dentro del sujeto (rango de valores del índice, 40-100%). La dispersión de los valores dentro de un mismo sujeto fue menor en los pacientes normocápnicos del presente estudio (rango, 71,3-97,9%) que en los sujetos sanos del estudio de Allen et al. 11, y menor también en los pacientes hipercápnicos del presente estudio (rango, 85,4-100%; p=0,01). La menor dispersión en los pacientes más graves (con hipercapnia y una mayor carga mecánica) es similar a la disminución observada en la variabilidad natural de la frecuencia cardíaca y el patrón respiratorio en los estados de enfermedad 24, 25.
Varias variables modulan el grado de activación voluntaria del diafragma. El dolor que surge en el músculo o la piel puede disminuir la activación voluntaria 26, pero no hay motivos para sospechar de este factor en los pacientes del presente estudio. Un volumen pulmonar bajo deprime la activación voluntaria 23, pero los volúmenes pulmonares eran equivalentes en los presentes grupos de pacientes (tabla 1⇑). La hipoxemia modula el impulso respiratorio 9, 27 y, aunque los pacientes hipercápnicos eran más hipoxémicos, no se observó una correlación significativa entre el índice de activación voluntaria y la Pa,O2. El índice de activación voluntaria se correlacionó positivamente con la Pa,CO2 y negativamente con el pH (fig. 4⇑). Asimismo, se ha informado de que el índice de activación voluntaria aumenta con la tensión de dióxido de carbono (PCO2) durante la carga resistiva inspiratoria 28. Estas observaciones sugieren que la acidosis respiratoria crónica puede permitir a los pacientes hipercápnicos con EPOC generar una mayor activación voluntaria del diafragma.
El hecho de que tanto el índice de activación voluntaria como la Pa,CO2 estuvieran positivamente correlacionados con Edyn/Pdi,max (fig. 4⇑) sugiere que la capacidad de los pacientes hipercápnicos de reclutar más completamente el diafragma durante la carga aguda representa una respuesta adaptativa a una carga mecánica crónicamente aumentada. Existen pruebas que apoyan la observación de que el impulso respiratorio no está deteriorado en los pacientes hipercápnicos. En los pacientes con EPOC, las frecuencias de descarga motora diafragmática más altas durante la respiración en reposo parecen producirse en los pacientes con los niveles más altos de Pa,CO2, aunque los autores no se propusieron determinar si las frecuencias de descarga diferían entre los pacientes hipercápnicos y normocápnicos 29. En sujetos sanos que sostenían una carga resistiva inspiratoria, McKenzie et al. 28 observaron que el desarrollo de hipercapnia se acompañaba de un aumento del índice de activación voluntaria del diafragma.
No está claro qué ventaja, si es que hay alguna, tiene el aumento de la activación voluntaria del diafragma en los pacientes hipercápnicos con EPOC. Ante una carga mecánica elevada, el aumento de la activación muscular predispone a la lesión del músculo diafragmático 30. Se ha postulado que la regulación a la baja de la producción motoneuronal respiratoria es una estrategia adaptativa útil para evitar las lesiones estructurales ante una carga elevada 9, 13, y dicha disfacilitación se ha denominado incluso «sabiduría central». Sin embargo, los pacientes con EPOC que son incapaces de aumentar el impulso neural durante el deterioro de su enfermedad son propensos a la hipoventilación y a la hipoxemia letal. En un estudio reciente de pacientes con EPOC que fracasaron en un ensayo de destete de la ventilación mecánica se descubrió que los pacientes desarrollaron un >40% de aumento del esfuerzo muscular inspiratorio a medida que desarrollaban una insuficiencia respiratoria progresiva 13. Es decir, ante un aumento agudo de la carga mecánica, los pacientes con EPOC no reducen la activación muscular inspiratoria, a pesar de la ventaja teórica de hacerlo. Sin embargo, los sujetos humanos sometidos a cargas extremas pueden encontrar cada vez más difícil mantener la activación voluntaria completa de sus músculos a medida que se desarrolla la fatiga progresiva, es decir, experimentan fatiga central 21. Los estudios realizados en animales 27, 31 también sugieren que la carga extrema provoca una depresión del impulso de los músculos inspiratorios.
Aunque es difícil separar las contribuciones del impulso voluntario e involuntario a las motoneuronas respiratorias durante la carga externa, algunas pruebas sugieren que los centros respiratorios bulbopontinos no activan completamente el diafragma incluso cuando el impulso químico para respirar es alto 27, 32. La corteza motora humana se proyecta directa y extensamente al diafragma 33 y está implicada en la producción de esfuerzos inspiratorios voluntarios 34. Por lo tanto, como han señalado Allen et al. 11, el impulso voluntario al diafragma puede ser una defensa importante contra el desarrollo de la hipoventilación durante una carga respiratoria extrema, como puede ocurrir con una exacerbación de la EPOC. Si algunos pacientes que experimentan una exacerbación grave de la EPOC desarrollan una fatiga central progresiva, aquellos en los que el índice de activación voluntaria ya es bajo estarán en desventaja en comparación con los pacientes que tienen un índice de activación voluntaria preexistente más alto, ya que las oscilaciones de la presión inspiratoria en el primer caso podrían disminuir rápidamente hasta niveles no suficientes para mantener la ventilación alveolar. Esta situación es análoga a la de los pacientes con poliomielitis previa que mostraron una menor resistencia de los músculos de las extremidades durante un protocolo de fatiga en comparación con los sujetos sanos, en parte debido a un mayor grado de fatiga central, que, a su vez, parece ser el resultado de un deterioro de la activación voluntaria de los músculos 35. En otras palabras, los pacientes con una mayor carga en sus músculos respiratorios pueden haber aprendido a activar completamente su diafragma de forma intermitente. Es probable que esta capacidad de lograr la activación completa del diafragma proporcione una ventaja de supervivencia para el paciente con EPOC que se enfrenta a una mayor carga mecánica y a un empeoramiento del intercambio de gases.
Las líneas de evidencia indirectas sugieren que el grado de activación voluntaria del diafragma que los pacientes con EPOC pueden lograr, mientras están clínicamente estables, podría influir en su capacidad para mantener la ventilación alveolar durante una exacerbación. En primer lugar, se ha observado que el aumento de la Pa,CO2 durante una exacerbación de la EPOC es mayor en los pacientes que eran normocápnicos cuando estaban clínicamente estables que en los pacientes que eran hipercápnicos cuando estaban clínicamente estables 36. Esta observación sugiere que el controlador respiratorio recluta los músculos inspiratorios en menor medida en los pacientes que eran normocápnicos que en los que eran hipercápnicos (cuando ambos estaban clínicamente estables). En segundo lugar, la hipoxemia en el momento del ingreso hospitalario por una exacerbación fue menos grave en los pacientes que eran normocápnicos cuando estaban clínicamente estables que en los pacientes que eran hipercápnicos cuando estaban clínicamente estables 36. Esta observación apoya la idea de que el intercambio gaseoso está más comprometido en los pacientes hipercápnicos que en los normocápnicos. En consecuencia, cuando los pacientes con hipercapnia de larga duración experimentan una exacerbación aguda de la EPOC, su única opción es reclutar al máximo sus músculos inspiratorios o enfrentarse a una hipoxemia potencialmente mortal. En tercer lugar, la mortalidad secundaria a una exacerbación no está relacionada con el nivel absoluto de hipercapnia, sino con el grado de acidosis 37, 38. Estas observaciones sugieren que la incapacidad de mantener una ventilación alveolar adecuada mediante el reclutamiento casi completo de los músculos respiratorios puede contribuir a la mortalidad.
En conclusión, durante un aumento agudo de la carga inspiratoria, los pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica e hipercapnia fueron capaces de activar el diafragma más plenamente que los pacientes con la enfermedad y normocapnia. Queda por determinar si un mayor reclutamiento diafragmático durante las exacerbaciones graves de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica proporciona una ventaja de supervivencia.