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Introducción
El soporte ventilatorio (ventilación mecánica invasiva) tiene como objetivo garantizar el intercambio gaseoso efectivo en el contexto de falla respiratoria en pacientes críticamente enfermos.1 Sin embargo, no está exento de complicaciones, como la disfunción diafragmática.2
Publicaciones recientes sugieren que la asistencia respiratoria mecánica invasiva en modalidades controladas contribuye al fracaso en el proceso de retiro y extubación, debido a que induce en el músculo diafragmático tanto alteraciones estructurales (atrofia y daño muscular) como funcionales (disminución de la fuerza y resistencia a la fatiga).3 Esta condición ha sido denominada disfunción diafragmática inducida por ventilación mecánica.
Efectos sobre la estructura del diafragma
Se reconoce a la atrofia muscular como la disminución del número de unidades anatomofuncionales que integran un tejido (miocito) y que puede producirse debido a la inmovilidad, sedentarismo, envejecimiento, microgravidez.4,5
Esta disminución en el diámetro de las fibras musculares y en el contenido de proteínas musculares es generada por el desbalance síntesis/degradación que se expresa clínicamente como la disminución en la capacidad de generar fuerza, movimiento y resistencia a la fatiga. Diversos estudios han permitido dilucidar este fenómeno, identificándose que la atrofia del diafragma durante la ventilación mecánica ocurre tempranamente, incluso previo al desarrollo de atrofia de musculatura periférica, también inactiva durante la ventilación mecánica.6 En este sentido la atrofia en el diafragma se observa en el transcurso de las primeras 12 a 24 horas y son comparables a los observados en el músculo sóleo a las 96 horas.7
De manera microscópica se aprecia disrupción de miofibrillas, incremento en el número de vacuolas en el sarcoplasma y disrupciones en la membrana mitocondrial, infiriéndose que la activación de la calpaína, definida como tiolproteasas, no lisosomales, cuya actividad de tipo papaína, es dependiente de la concentración de calcio.8 Estas enzimas son responsables de la proteólisis neutra, en virtud de un dominio de unión a calcio cuya activación es iniciada a partir del estrés oxidativo y perpetuada por el estado inflamatorio concomitante a la enfermedad crítica subyacente.
Asimismo, la activación de calpaína incide en la formación de caspasa-3 que tiene la capacidad de disociar el complejo actina-miosina, dando paso a la actividad proteolítica de ubiquitina-proteosoma reconocido como otro mecanismo de daño celular.9
Mecanismos moleculares
La calpaína es una cisteína proteasa cuya activación depende de los niveles citoplasmáticos de calcio y de la concentración intracelular de su inhibidor. Su actividad proteolítica no es directamente a las proteínas contráctiles, sino a las proteínas estructurales que mantienen el andamiaje de la sarcómera, lo que propicia el desensamblaje de los miofilamentos.10
Si bien es conocido el estímulo primario que desencadena la activación de la calpaína en el músculo diafragmático, la disminución de la expresión de la enzima SERCA (Sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium ATPase) es responsable de la depleción intracelular de calcio estrictamente del retículo sarcoplásmico, que contribuye al componente fisiopatogénico de la atrofia.10,11 Por su parte, la caspasa-3, cuya actividad es conocida como un marcador de apoptosis celular, es una endoproteasa que degrada numerosas proteínas musculares y juega un rol importante en condiciones de atrofia muscular por desuso.11) Su activación específica es compleja e involucraría diversas rutas de señalización interconectadas, siendo precedida de la activación de otras caspasas, e incluso de la misma calpaína.12
Existe evidencia de que el estrés oxidativo es mecanismo de daño celular por un desbalance entre la producción de radicales libres y la capacidad antioxidante neutralizadora a nivel celular,13 con actividad sobre proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, lo cual produce tanto alteraciones estructurales como funcionales en el musculoesquelético en desuso. Zergeroglu y su equipo evidenciaron que el incremento en los niveles de proteínas carboniladas, así como de los hidroperóxidos lipídicos en el diafragma, se producía al cabo de seis horas de ventilación mecánica y la repercusión negativa del estrés oxidativo en la expresión de proteínas contráctiles.14
Aun cuando existe asociación entre estrés oxidativo y disfunción diafragmática inducida por la ventilación mecánica, no hay certeza del mecanismo preciso que explique el rol de los radicales libres en los procesos relacionados con el metabolismo proteico en el diafragma; aunque probablemente esté relacionado al aumento en la peroxidación lipídica, demostrado en condiciones de sepsis y de sobrecarga muscular resistiva.15 Este compuesto reduciría la actividad de la bomba Ca+2-ATPasa de la fibra muscular diafragmática, con la subsecuente activación de la calpaína y el aumento de la degradación de proteínas musculares15,16 (Figura 1).
PI3K = Fosfatidil-inositol 3 kinasa, p70S6k = p70s6 kinasa, NADPH = nicotinamida adenina dinucleótido fosfato, ROS = especies reactivas de oxígeno, Ca2+ = calcio.
Figura 1: Rutas de señalización molecular en disfunción diafragmática inducida por ventilación mecánica. IGF-1: factor de crecimiento insulínico tipo 1.
Impacto clínico
La sepsis y la disfunción multiorgánica son los factores que se han asociado de una forma más robusta, con un mayor grado de disfunción diafragmática en los pacientes sépticos que en aquellos con choque de otra etiología.17 Factores concomitantes y el tratamiento con fármacos, específicamente corticoides o relajantes musculares, pueden acentuar la disfunción diafragmática. En el particular caso de los bloqueantes musculares, existen dos estudios realizados en modelo animal que confirman que el uso de rocuronio exacerba la disfunción contráctil del músculo diafragma.18 Incluso se ha relacionado la presencia de hiperglucemia con el descenso de la fuerza diafragmática en relación con un aumento de los procesos de estrés oxidativo.19
La disfunción diafragmática muestra una alta prevalencia en pacientes críticamente enfermos, cerca de 25 al 28% presentan fracaso en la liberación del soporte ventilatorio invasivo en el contexto de la Unidad de Cuidados Intensivos y se ha postulado ser la disfunción diafragmática una causa importante atribuible a este escenario,20 lo que se asocia a un aumento sustancial de la mortalidad en este grupo de pacientes debido a estancias prolongadas y a un mayor riesgo de complicaciones, específicamente de tipo infecciosas. Asimismo, genera discapacidad a mediano y largo plazo en aquellos que logran sobrevivir a una enfermedad crítica.
Evaluación de la función diafragmática
En diversos centros de atención no se realiza una evaluación rutinaria de la función de la musculatura inspiratoria, probablemente por infraestimación de su importancia en su reconocimiento e implicación clínica.20 No existe una correlación entre la exploración física con el grado de severidad de disfunción diafragmática, es por ello que obligan a combinar numerosas herramientas para su diagnóstico y/o evaluación.
A continuación, se detallan algunas de estas herramientas validadas, fácilmente reproducibles y con aplicación clínica a la cabecera del paciente (Tabla 1).
Tabla 1: Pruebas para la evaluación de la función diafragmática.
| Pruebas | Comentario | Valores |
|---|---|---|
| Invasivas | ||
| Medidas de presión | ||
| PImax | Evaluación fuerza muscular respiratoria global | Mujeres -30 cmH2O |
| Hombres -45 cmH2O | ||
| PEmax | Influencia: comunicación, sedación, ansiedad | Mujeres > 60 cmH2O |
| No útil como parámetro aislado | Hombres > 80 cmH2O | |
| P 0.1 | Intensidad del estímulo respiratorio | 0 a -2 cmH2O |
| Condicionado por centro respiratorio | ||
| No útil como parámetro aislado | ||
| Pdimax | Compleja interpretación y dificultosa colocación | > 15 cmH2O |
| Pacientes sin soporte ventilatorio | ||
| PdiEM | Útil en pacientes sedados y ventilados | > 10 cmH2O |
| Estándar de oro | ||
| EMG | Técnicamente dificultoso | No valores estándar |
| Índice Gilbert | Contribución del diafragma a la presión respiratoria | > 0.3 |
| Fluoroscopia | No útil en pacientes ventilados mecánicamente | |
| No invasivas | ||
| Ultrasonografía diafragmática | ||
| Grosor | Útil en pacientes ventilados. Reproducible | > 2 mm |
| Fracción de acortamiento | Útil en pacientes ventilados. Reproducible | > 20% |
| Excursión | Medida de funcionalidad en pacientes en respiración espontánea | > 10 mm |
PImax = presión inspiratoria máxima, PEmax = presión espiratoria máxima, Pdimax = presión transdiafragmática máxima, PdiEM = presión transdiafragmática por estimulación magnética del nervio frénico.
1. Presión transdiafragmática por estimulación magnética del nervio frénico. PdiEM.
Es considerado el estándar de oro de valoración funcional diafragmática, útil en pacientes con ventilación mecánica bajo efectos de sedoanalgesia, puede efectuarse mediante la administración de descargas eléctricas de suficiente voltaje cerca del trayecto del nervio, o bien mediante la generación de un campo magnético. Se consideran valores normales cuando se genera una presión transdiafragmática superior a 10 cmH2O, independientemente del género del paciente.21
2. Presión transdiafragmática y esofágica. Pdi
La presión esofágica es un buen estimador de la presión pleural. Si además de la presión esofágica disponemos de la presión gástrica, podemos calcular la presión transdiafragmática, que no es más que la diferencia entre la presión pleural y la abdominal, la cual permite un cálculo específico de la fuerza diafragmática. Se consideran valores normales entre 9 a 30 cmH2O.22
Un índice inferido a partir de lo anterior es el cálculo del índice de Gilbert a través de la Pdi (presión gástrica), durante una inspiración normal evalúa la generación de presión durante una respiración de reposo, traduciendo un reflejo de la fuerza generada por el diafragma.23
3. Presión de oclusión de la vía aérea P 0.1
La P 0.1 mide la presión negativa generada por el paciente contra una vía aérea artificial en los 100 primeros milisegundos de un esfuerzo inspiratorio, lo cual es un reflejo del impulso neuromuscular transmitido por el nervio frénico. No es útil como parámetro aislado, es una medida de estímulo central y es un indicador de función diafragmática. Esta medida ha sido incorporada en los respiradores artificiales, lo que la ha convertido en una variante clínica accesible a pie de cama. Valor de referencia entre 0 a -3 cmH2O.24
4. Presión inspiratoria máxima (PImax) o fuerza inspiratoria negativa (NIF)
Definida como la presión máxima generada en un esfuerzo inspiratorio realizado desde la capacidad residual funcional para evaluar la fuerza de los músculos respiratorios, que en condiciones normales el valor se considera superior a 100 cmH2O (presión negativa). Para considerar la funcionalidad diafragmática se usa un umbral de presión entre -20 y -30 cmH2O; sin embargo, requiere el esfuerzo y la cooperación del paciente, por lo que a veces es difícil obtener una medida más certera. Para la medición de estas variables se ocluye la vía aérea durante al menos 30 segundos.25
Ultrasonografía
Como hemos mencionado, es importante diagnosticar de manera temprana, oportuna, rápida, accesible y no invasiva la función diafragmática y el esfuerzo inspiratorio en el paciente bajo ventilación mecánica. Sus limitaciones probablemente residen en la variabilidad interobservador y en la posibilidad de aplicar el estudio dinámico (excursión diafragmática), sólo en pacientes bajo VM con modificaciones precisas.26 Por otra parte, son varios los estudios que han demostrado precisión objetiva y reproducibilidad de los ultrasonidos en la valoración de la función diafragmática, tanto en voluntarios sanos como en pacientes críticos.27
Los parámetros más evaluados por este método son el grosor del músculo diafragma (como signo de atrofia), la fracción de acortamiento y el estudio de la movilidad diafragmática (como signo de actividad diafragmática) en modo bidimensional y M.
a. Grosor diafragmático
El grosor del diafragma se relaciona con la medición de la capacidad vital forzada. Para su medición se prefiere el hemidiafragma derecho con la finalidad de aprovechar la ventana acústica hepática; se utiliza una sonda de 10-12 MHz, la cual se posiciona de manera perpendicular entre el noveno y décimo espacio intercostal con relación a la línea axilar anterior para observar parte de la zona de aposición del diafragma con la caja torácica. En la ventana se observan tres capas de distintas densidades dispuestas paralelamente y en sentido proximal a distal en el siguiente orden: pleura, diafragma y peritoneo, respectivamente. Se mide en modo M e imagen 2D durante una espiración no forzada. El grosor diafragmático normal en pacientes ventilados es de 2.4 ± 0.8 mm, se indica atrofia en valores por debajo de 2 mm2(8 (Figura 2).
Figura 2: Imagen ultrasonográfica en la que se observa (flecha verde) el grosor diafragmático en modo 2D (superior) y modo M (inferior).
b. Variación del grosor diafragmático
En pacientes sometidos a ventilación mecánica el cambio de grosor diafragmático reflejaría realmente la contracción diafragmática activa. Éste se calcula en modo M mediante la siguiente fórmula:
(Grosor al final de la inspiración - grosor al final de la espiración) / grosor al final de la espiración
La variación del grosor diafragmático puede utilizarse como un indicador de la capacidad diafragmática para generar presión.29 Una variación menor de 20% podría ser considerada como un dato indirecto de disfunción diafragmática.
c. Excursión diafragmática
Para valorar el desplazamiento diafragmático debemos utilizar una sonda de 3.5-5 MHz, que se posicionará debajo de la parrilla costal a nivel de la línea medioclavicular, se dirigirá el haz de ultrasonidos perpendicular al tercio posterior de dicho hemidiafragma. Durante la inspiración el diafragma normal se desplaza de forma caudal y, por lo tanto, se acercará al transductor.
Los valores normales en pacientes no ventilados sanos son diferentes para hombres y mujeres (18 ± 3 y 16 ± 3 mm, respectivamente),30 siendo similares a valores basales encontrados en pacientes ventilados mecánicamente.31 Se define disfunción diafragmática como una excursión menor de 10 mm o una excursión negativa (o movimiento paradójico) (Figura 3).
Conclusiones
En el contexto de pacientes críticamente enfermos, la disfunción diafragmática aparece en un porcentaje elevado de forma prematura desde el inicio de la ventilación mecánica; asimismo, se asocia a fallo en la extubación e incremento en la morbimortalidad.
La evaluación rutinaria de la función diafragmática permitirá reconocer de manera temprana la disfunción diafragmática; los recursos antes mencionados son fácilmente reproducibles y de utilidad en el diagnóstico precoz para iniciar, de forma avanzada, la rehabilitación e influir positivamente en el pronóstico de estos enfermos.
El ultrasonido, al ser una herramienta no invasiva y reproducible a la cabecera del paciente, posibilita una evaluación continua en diferentes escenarios, lo cual permite -junto con otras herramientas- evaluar de manera integral la función o disfunción del músculo diafragma en el paciente críticamente enfermo.
