Três razões pelas quais COVID-19 pode causar hipoxia silenciosa
Engenheiros biomédicos usam modelagem de computador para investigar níveis baixos de oxigênio no sangue em pacientes com COVID-19.
Para desvendar o mistério do que causa a hipóxia silenciosa, uma condição em que os níveis de oxigênio no corpo estão anormalmente baixos, os engenheiros biomédicos usaram modelagem de computador para testar três cenários diferentes que ajudam a explicar como e por que os pulmões param de fornecer oxigênio à corrente sanguínea.
Os cientistas ainda estão resolvendo os muitos aspectos intrigantes de como o novo coronavírus ataca os pulmões e outras partes do corpo. Um dos maiores e mais perigosos mistérios é como o vírus causa "hipóxia silenciosa", uma condição em que os níveis de oxigênio no corpo estão anormalmente baixos, o que pode danificar irremediavelmente órgãos vitais se não forem detectados por muito tempo. Agora, graças a modelos de computador e comparações com dados reais de pacientes, os engenheiros biomédicos da Universidade de Boston e colaboradores da Universidade de Vermont começaram a desvendar o mistério.
Apesar de experimentar níveis perigosamente baixos de oxigênio, muitas pessoas infectadas com casos graves de COVID-19 às vezes não apresentam sintomas de falta de ar ou dificuldade para respirar. A capacidade da hipóxia de infligir danos silenciosamente é o motivo de ter sido cunhada como "silenciosa". Em pacientes com coronavírus, acredita-se que a infecção primeiro danifica os pulmões, tornando partes deles incapazes de funcionar adequadamente. Esses tecidos perdem oxigênio e param de funcionar, não mais infundindo oxigênio na corrente sanguínea, causando hipóxia silenciosa. Mas exatamente como esse efeito dominó ocorre não ficou claro até agora.
"Não sabíamos [como isso] era fisiologicamente possível", diz Bela Suki, professor de engenharia biomédica e de ciência e engenharia de materiais da BU da Faculdade de Engenharia e um dos autores do estudo. Alguns pacientes com coronavírus experimentaram o que alguns especialistas descreveram como níveis de oxigênio no sangue que são "incompatíveis com a vida". Perturbadoramente, diz Suki, muitos desses pacientes mostraram pouco ou nenhum sinal de anormalidades quando foram submetidos a exames de pulmão.
Para ajudar a descobrir o que causa a hipóxia silenciosa, os engenheiros biomédicos da BU usaram modelagem de computador para testar três cenários diferentes que ajudam a explicar como e por que os pulmões param de fornecer oxigênio à corrente sanguínea. A pesquisa, publicada na Nature Communications, revela que a hipóxia silenciosa é provavelmente causada por uma combinação de mecanismos biológicos que podem ocorrer simultaneamente nos pulmões de pacientes com COVID-19, de acordo com o engenheiro biomédico Jacob Herrmann, pesquisador associado de pós-doutorado em Suki laboratório e o autor principal do novo estudo.
Normalmente, os pulmões desempenham a função de sustentar a vida das trocas gasosas, fornecendo oxigênio a todas as células do corpo à medida que inspiramos e livrando-nos do dióxido de carbono cada vez que expiramos. Os pulmões saudáveis mantêm o sangue oxigenado em um nível entre 95 e 100 por cento - se cair abaixo de 92 por cento, é um motivo de preocupação e um médico pode decidir intervir com oxigênio suplementar. (No início da pandemia de coronavírus, quando os médicos começaram a soar o alarme sobre hipóxia silenciosa, oxímetros voaram das prateleiras das lojas como muitas pessoas, preocupadas que eles ou seus familiares pudessem ter que se recuperar de casos mais leves de coronavírus em casa, queriam ser capazes para monitorar seus níveis de oxigênio no sangue.)
Os pesquisadores primeiro observaram como o COVID-19 afeta a capacidade dos pulmões de regular para onde o sangue é direcionado. Normalmente, se as áreas do pulmão não estão recebendo muito oxigênio devido aos danos da infecção, os vasos sanguíneos se contraem nessas áreas. Na verdade, é uma coisa boa que nossos pulmões evoluíram para fazer, porque força o sangue a fluir através do tecido pulmonar repleto de oxigênio, que então circula por todo o resto do corpo.
Mas, de acordo com Herrmann, dados clínicos preliminares sugeriram que os pulmões de alguns pacientes com COVID-19 perderam a capacidade de restringir o fluxo sanguíneo a tecidos já danificados e, em contraste, estavam potencialmente abrindo ainda mais os vasos sanguíneos - algo que é difícil de ver ou medir em uma tomografia computadorizada.
Usando um modelo de pulmão computacional, Herrmann, Suki e sua equipe testaram essa teoria, revelando que para os níveis de oxigênio no sangue caírem para os níveis observados em pacientes com COVID-19, o fluxo sanguíneo teria de fato ser muito mais alto do que o normal em áreas do pulmões que não conseguem mais coletar oxigênio - contribuindo para os baixos níveis de oxigênio em todo o corpo, dizem eles.
Em seguida, eles examinaram como a coagulação do sangue pode afetar o fluxo sanguíneo em diferentes regiões do pulmão. Quando o revestimento dos vasos sanguíneos inflama devido à infecção por COVID-19, pequenos coágulos de sangue muito pequenos para serem vistos em exames médicos podem se formar dentro dos pulmões. Eles descobriram, usando modelagem computacional dos pulmões, que isso poderia incitar a hipóxia silenciosa, mas por si só provavelmente não é suficiente para fazer com que os níveis de oxigênio caiam tanto quanto os níveis observados nos dados do paciente.
Por último, os pesquisadores usaram seu modelo de computador para descobrir se COVID-19 interfere na proporção normal de fluxo de ar para sangue de que os pulmões precisam para funcionar normalmente. Esse tipo de relação de fluxo ar-sangue incompatível é algo que acontece em muitas doenças respiratórias, como com pacientes asmáticos, diz Suki, e pode ser um possível contribuinte para a hipóxia silenciosa e grave observada no COVID-19 pacientes. Seus modelos sugerem que, para ser a causa da hipóxia silenciosa, a incompatibilidade deve estar acontecendo em partes do pulmão que não parecem feridas ou anormais nas varreduras pulmonares.
Ao todo, seus resultados sugerem que uma combinação de todos os três fatores são provavelmente responsáveis pelos casos graves de baixo oxigênio em alguns pacientes com COVID-19. Ao compreender melhor esses mecanismos subjacentes e como as combinações podem variar de paciente para paciente, os médicos podem fazer escolhas mais informadas sobre o tratamento de pacientes usando medidas como ventilação e oxigênio suplementar. Uma série de intervenções está sendo estudada atualmente, incluindo uma intervenção de baixa tecnologia chamada de posição prona que vira os pacientes de bruços, permitindo que a parte posterior dos pulmões puxem mais oxigênio e nivelem a proporção incompatível de ar para sangue .
“Diferentes pessoas respondem a este vírus de maneira muito diferente”, diz Suki. Para os médicos, ele diz que é fundamental compreender todas as possíveis razões pelas quais o oxigênio no sangue de um paciente pode estar baixo, para que eles possam decidir sobre a forma adequada de tratamento, incluindo medicamentos que podem ajudar a contrair os vasos sanguíneos, eliminar coágulos sanguíneos ou corrigir uma relação de fluxo de ar para sangue incompatível.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Boston University . Original escrito por Jessica Colarossi. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do jornal :
- Jacob Herrmann, Vitor Mori, Jason HT Bates, Béla Suki. Modelagem de anormalidades de perfusão pulmonar para explicar a hipoxemia precoce de COVID-19 . Nature Communications , 2020; 11 (1) DOI: 10.1038 / s41467-020-18672-6
Cite esta página :
Universidade de Boston. "Três razões pelas quais COVID-19 pode causar hipóxia silenciosa: Engenheiros biomédicos usam modelagem de computador para investigar baixo teor de oxigênio no sangue em pacientes com COVID-19." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 de novembro de 2020.