Introducción

La sepsis representa una de las entidades con mayor incidencia y mortalidad en las unidades de terapia intensiva e involucra disfunción cardiovascular; inicialmente fue descrita por Waibren.¹-³ El uso de marcadores y escalas pronósticas intenta detectar de forma temprana a aquellos pacientes que se beneficiarían con un manejo más agresivo y dirigido, al detectar de forma oportuna el daño orgánico potencialmente reversible.¹

El oxígeno en el organismo es transportado y almacenado para su uso a nivel mitocondrial, donde se lleva a cabo la respiración celular, con el fin de la generación y almacenamiento de energía en forma de adenosín-trifosfato (ATP). La disoxia celular representa el final de una cadena de alteraciones que abarcan el aporte, transporte o captura de oxígeno hacia las células del organismo; cualquiera de estos eslabones se puede ver afectado cuando ocurre una lesión, como en la sepsis, donde intervienen factores como edad, género, altura y peso, así como estímulos que pueden provenir desde el sistema simpático y la concentración de sustancias vasoactivas, función vasomotora y estructuras microvasculares.¹,²,⁴,⁵ La identificación temprana de estas alteraciones o su repercusión directa sobre la célula permite que sean reversibles; de lo contrario, el riesgo potencial de evolución hacia falla orgánica múltiple y muerte puede ser inminente.¹,³ Por otra parte, permanece inconcluso cuál de los pasos en el transporte de oxígeno limita de forma más preponderante el VO₂máx; por lo tanto, ni la capacidad de administración de oxígeno ni la demanda podrían exceder o limitar el VO₂máx: En sujetos sanos existe una reserva fisiológica que limita el VO₂máx de la difusión periférica de oxígeno de los capilares a los tejidos, mientras que en estados de estrés, estas características basales pueden hacer la diferencia dramática en el aporte de oxígeno (DO₂) crítico, que habitualmente es de alrededor de 21 mL/kg/min.¹,⁴,⁵

Los glóbulos rojos expuestos a hipoxia liberan ATP; éste es un vasodilatador que actúa a nivel local con incremento de flujo sanguíneo; existe un aumento en la producción de eritropoyetina, lo que hace crecer la producción de eritrocitos y el VO₂máx.¹,⁶

El VO₂máx se refiere a la capacidad de transportar y consumir oxígeno durante un trabajo extenuante; se relaciona con la aptitud cardiorrespiratoria y es usado como índice en este campo; mide la capacidad aeróbica y, por ende, define los límites de la función cardiovascular.⁷-¹¹ El promedio es de 40 mL/kg/min en atletas y 24 en no atletas, según un estudio de 2014, y los mecanismos de regulación que determinan el VO₂máx son tanto circulatorios como neurales.¹⁰,¹²,¹³ Al elevar a valores suprafisiológicos el índice cardiaco, el DO₂ y el VO₂, se ha demostrado que no reducen de forma significativa la mortalidad en pacientes críticamente enfermos. Si bien existe una relación bifásica, con zonas dependiente e independiente de aporte de oxígeno, el Dr. Ronco comenta que no existe una deuda real de oxígeno y permanece en controversia que el incremento del DO₂ represente un beneficio en el tratamiento de estos pacientes.¹

Para la evaluación de la oxigenación tisular, se usan medidas regionales a órganos sensibles, ya que una valoración general para todos los órganos es poco confiable, dados los cambios regionales en los pacientes críticos. Hoy en día, es una de las técnicas descritas como reflejo de la microvasculooxigenación: medición de lactato, nivel de piruvato, oximetría venosa y la diferencia venoarterial de CO₂.¹,² Shapiro y sus colaboradores propusieron en un estudio la correlación oxigenación tisular con mortalidad y demostraron que en pacientes con sepsis, una saturación tisular baja se correlaciona con disfunción orgánica y mortalidad, y que éstos se benefician de un manejo intensivo temprano.¹⁴ La relación entre saturación tisular y SvO₂ no ha sido bien definida; sin embargo, se ha encontrado que un valor de 82% de saturación tisular puede ser un parámetro para reanimación y que ésta y la SvO₂ pueden comportarse de una forma similar; por lo tanto, no refleja completamente la reversión de la hipoxia.²,¹⁴

Si bien el oxígeno es transferido desde el aire hasta la mitocondria en varios pasos de difusión y convección, y es limitado particularmente por capilares y fibras musculares activas que regulan el consumo máximo de oxígeno en sujetos sanos, para sostener el metabolismo aeróbico, las células requieren un suministro constante de oxígeno.¹,⁵ Problemas hematológicos, musculares y respiratorios afectan el consumo de oxígeno tanto arterial como venoso y, por ende, el VO₂máx. Los cambios ocasionados por la sepsis incluyen alteraciones en la macro- y microcirculación, por lo que las metas tempranas de reanimación están diseñadas para restaurar estas alteraciones y mejorar la perfusión a nivel tisular.²,¹⁵

La respiración celular se lleva a cabo a nivel mitocondrial por medio de un intercambio de electrones y reacciones de oxidorreducción, para la producción de fosfatos de alta energía conocidos como ATP. La concentración de adenosín-difosfato (ADP), fosfato inorgánico e hidrogeniones se mantiene baja por la fosforilación oxidativa con el fin de generar una producción adecuada de ATP.¹⁶ En hipoxia, la producción de ATP no es suficiente, y se acumula adenosín-mono-fosfato (AMP) en el citosol; en esta situación, se estimula la glicólisis y se incrementa lactato, así como la generación de ATP a través de glucosa + fosfato inorgánico + ADP. La fosfocreatina es otra fuente de ATP mediante creatinquinasa, por medio de fosforilación; sin embargo, en la hipoxia existe concentración baja de fosfocreatina en los tejidos y, aunque se desconoce el nivel crítico de oxígeno en la fosforilación, en los sujetos críticos no es el único determinante.¹,¹⁶ La hipoxia puede elevar el flujo sanguíneo, pero disminuye la disponibilidad de oxígeno y limita el VO₂máx; estudios con adenosina infundida al 80% del rango de trabajo miocárdico en hiperoxemia muestran que puede incrementar la conductancia vascular y elevar el flujo sanguíneo. El metabolismo anaerobio comienza durante la segunda mitad del tiempo de estrés, cuando la entrega de oxígeno es más difícil y el ácido láctico incrementa en el torrente sanguíneo y el músculo, conocido como umbral anaeróbico.¹⁵ El ejercicio dinámico involucra incremento de la masa muscular; sin embargo, el aumento en el VO₂máx no cambia el poder cardiaco después del segundo minuto de ejercicio y es conocido como «componente lento del VO₂máx». Éste responde al incremento de la tasa de trabajo desde algo leve hasta intenso y por encima del umbral de intercambio gaseoso, imponiendo un alza adicional durante el ejercicio por encima de la intensidad moderada.¹³,¹⁷ En el ejercicio intenso y constante, el gasto cardiaco es bajo y la extracción de oxígeno es alta; sin embargo, la falla cardiaca puede ser más sintomática y clínicamente prominente, considerando el VO₂máx disminuido (menor de 13.6 mL/kg/min).¹⁵,¹⁸

El consumo máximo de oxígeno es uno de los parámetros más usados para la evaluación en la fisiología del ejercicio y aptitud cardiorrespiratoria; además, es empleado como una medida adicional al cálculo de equivalentes metabólicos o METs; sin embargo, la medición directa del VO₂máx técnicamente requiere acceso a laboratorios costosos, equipo y personal especializado.⁷,⁸,¹²,¹⁹ La prueba de ejercicio cardiopulmonar es el estándar de oro para la evaluación de la causa de intolerancia al ejercicio en pacientes con enfermedad cardiaca y pulmonar, y el Colegio Americano de Tórax la recomienda para determinar el VO₂máx y, con esto, predecir el riesgo perioperatorio en cirugía cadiotorácica.¹¹,¹⁸,²⁰ Las guías consideran riesgo bajo con VO₂máx mayor a 15, medio con 10-15 y alto, menor a 10 mL/kg/min, donde el bajo riesgo reporta una supervivencia de 100% y el alto riesgo de 59%.²⁰

El VO₂máx muestra una relación directa con la ventilación máxima y la frecuencia cardiaca máxima y correlación negativa en relación al peso.¹⁰,¹⁵ El entrenamiento incrementa el VO₂máx por incremento del gasto cardiaco, secundario a un volumen latido mayor así como diferencia AV de oxígeno. La frecuencia cardiaca puede ofrecer una alternativa viable a las ecuaciones metabólicas para estimar el VO₂máx durante ejercicios dinámicos, por encima del umbral del intercambio gaseoso; sin embargo, la frecuencia cardiaca en reposo no correlaciona mucho con VO₂ en reposo. La cuestión es que el VO₂ y la frecuencia cardiaca a menudo pueden ser reordenados dentro de la ecuación de Fick para estimar el volumen sistólico.¹⁷ El poder cardiaco es el producto de la presión arterial media por el gasto cardiaco; durante el ejercicio, la medición del poder cardiaco permite determinar si el trabajo del corazón continúa incrementando a la misma intensidad a la que la intensidad del ejercicio lleva al agotamiento; sin embargo, la circulación es máxima en relación al VO₂máx, aunque el gasto cardiaco continúe incrementando. Cuando se incrementa el VO₂máx por encima de 100%, el comportamiento del VO₂ y el gasto cardiaco son similares; sin embargo, la presión arterial tiende a incrementar más, lo que resulta en un trabajo cardiaco aumentado, por lo que existe una disociación entre gasto cardiaco y trabajo cardiaco. A pesar de ello, el poder cardiaco se relaciona con la presión arterial.¹²

Uth y sus colaboradores han realizado estudios para estimar el VO₂ en relación con la frecuencia cardiaca máxima y en reposo, así como también la fórmula por el Colegio Americano de Medicina del Deporte VO₂máx = (0.2 x S) + (0.9 x S X G) + 3.5.⁷,¹⁹ Con la fórmula del Colegio Americano de Medicina del Deporte, el VO₂máx se obtiene con un valor mayor que el medido, por lo que se sobrestima el VO₂máx en atletas, con una variación de hasta 14%. Peterson y su grupo observaron un incremento de 0.2 en el resultado cuando se agregó género, edad, IMC y nivel de actividad; sin embargo, es útil en población heterogénea.⁷

Si se reemplaza la frecuencia cardiaca máxima por la frecuencia cardiaca máxima para la edad puede resultar en una diferencia mayor entre el VO₂máx medido y estimado; sin embargo, sólo representa alrededor de 3% de estimación de error. Uth y sus colegas proveen una forma simple y útil para determinar el VO₂máx.¹⁹ Los errores de estimación son atribuidos generalmente a diferencias en la eficiencia de la mecánica; factores como edad mayor exacerban el error de estimación, ya que se asocian con una disminución del VO₂máx y la frecuencia cardiaca máxima.⁸,¹⁹ Por medio de la frecuencia cardiaca, los valores máximos fueron predichos para la edad de una ecuación validada derivada de una población similar, donde la FCmáx = 208 - (0.7 por la edad); sin embargo, el VO₂máx es infraestimado en población joven y sobrestimado en población adulta mayor. Estudios recientes muestran que el VO₂máx disminuye con la edad en ambos sexos; de ahí la sobrestimación en pacientes ancianos, por lo que el error de estimación se relaciona directamente con la edad.⁸

Se sugiere que un nivel óptimo de VO₂máx durante el ejercicio mantiene la capacidad alrededor de 41.5 mL/kg/min. El VO₂máx es estimado con la fórmula VO₂máx = 56.981 + (1.242 x TT) - (0.805 x IMC), con error estándar de 2.8 mL/kg/min, hasta 11%. Sin embargo, la fórmula se sobrestima en sujetos sin entrenamiento físico. La relación entre frecuencia cardiaca y VO₂máx se ve incrementada de forma no lineal y regularmente es medida por calorimetría indirecta.⁹

Hay trabajos que intentan mejorar las determinantes del VO₂máx, algunos para incrementar la DO₂, usando la vasodilatación de circulación sistémica con prostaciclina (5 ng/kg/min), donde los no sobrevivientes incrementan 19% el VO₂ en comparación con sobrevivientes en 5%.¹ Tuchschmidt encontró mayor mortalidad en quienes se obtuvo DO₂ supranormal (72 versus 50%), donde parámetros hemodinámicos elevados e índice cardiaco (IC) mayor de 4.5 L/min/m² presentaron mayor supervivencia. En estudios con dobutamina en aquéllos con incremento de lactato en 25% en los no respondedores, se observó una mortalidad de 44.4%, en comparación con 8.7% en el grupo respondedor. Los que demostraron incremento del VO₂ fueron mayores en edad y con un APACHE más alto.¹

Cuando se correlacionó 50% de la reserva de la frecuencia cardiaca y 50% de la reserva de VO₂ en relación con el medido y estimado, se obtuvo una relación de 0.74 y 0.94, respectivamente. El VO₂ puede ser predicho de mejor forma que la frecuencia cardiaca y, aunque existe una relación entre ambos, no es directa, y cuando se usan como predictores, se debe tener precaución.²¹

Material y métodos

Resultados

Durante el periodo de enero a marzo de 2016 se reclutaron 90 pacientes que ingresaron a la unidad de terapia intensiva con diagnóstico de sepsis y choque séptico; de ellos, 12 fueron omitidos por criterios de exclusión y 78 terminaron el periodo de estudio (Figura 1); 42 fueron hombres (54%) y 36 mujeres (46%), con edad de 68 años (± 16) (Cuadro I).

Figura 1: Inclusión y seguimiento de pacientes. 

Cuadro I: Características de la población. 

* Media.

El sitio de infección al ingreso en su mayoría fue de origen pulmonar, en 42 pacientes (54%), seguido de foco urinario en 14 (18%), de origen abdominal en 11 (14%), tejidos blandos en seis (8%) y, por último, de origen hematológico y otros no clasificados anteriormente en cuatro (6%) (Cuadro I).

Se determinó la escala de gravedad SOFA con 6 puntos (± 3); 39% de los pacientes se clasificaron como sepsis y 61% como choque séptico (Cuadro I).

Se obtuvo curva ROC para VO₂máx modificado a las 24 horas, con área bajo la curva de 0.70 e intervalo de confianza de 0.64-0.89; p = 0.03, con punto de corte de 25 mL/kg/min, sensibilidad y especificidad de 70% ambos (Figura 2). Los pacientes con VO₂máx mayor de 25 mL/kg/min tienen un RR de 0.4 (IC 0.2-0.7) para mortalidad a los 30 días (Figura 3). De los 78 pacientes, al final del seguimiento fallecieron 21 (27%).

Figura 2: Curva ROC VO₂máx. 

Figura 3: VO₂máx mayor a 25 mL/kg/min, tienen un RR de 0.4 con un IC de 0.2-0.7, para mortalidad a 30 días. 

Discusión

El consumo máximo de oxígeno es un determinante de la reserva cardiorrespiratoria que se ha estudiado ampliamente; sin embargo, su aplicación en la práctica clínica diaria es difícil de llevar a cabo. Por ende, la adaptación en múltiples ocasiones de una fórmula para la estimación del VO₂máx ha sido objeto de diversos estudios. Tomando como factor predominante de la ecuación de Fick la frecuencia cardiaca, y considerando que es difícil determinar una frecuencia cardiaca basal ante un organismo que se presenta en un estado de estrés, se ha determinado la frecuencia a las 24 horas como la sustitución de la frecuencia en reposo de la fórmula propuesta por Uth Niels y sus colaboradores: VO₂máx = 15 x (frecuencia cardiaca máxima durante ejercicio/frecuencia cardiaca en reposo), y la frecuencia cardiaca máxima se ha reemplazado por la frecuencia máxima para la edad, tomando en cuenta que la edad es un factor determinante en la disminución del consumo máximo de oxígeno; así fue aplicada para la estimación de la VO₂máx en esta población con sepsis y choque séptico.

Es bien sabido que el consumo máximo de oxígeno puede verse modificado por edad y género, ya que el incremento en la edad genera disminución del consumo máximo de oxígeno. En nuestra población hubo homogeneidad en cuanto a edad y género, por lo que no se consideran variantes influyentes en el desenlace; los factores externos que habrían podido alterar el componente de la fórmula para la estimación del VO₂máx fueron excluidos desde la selección de los pacientes.

También se obtuvo el puntaje de SOFA con una distribución homogénea, siendo pacientes que se encontraban, en general, en un estado de gravedad similar por una escala de severidad conocida y ampliamente aplicada a nivel mundial en las unidades de terapia intensiva. De esta forma, en este estudio, mediante la estimación de VO₂máx por la fórmula modificada se pudo elaborar una curva ROC para la obtención de un valor umbral que permitió separar a los pacientes con mayor riesgo de mortalidad, determinado en 25 mL/kg/min, en comparación con estudios previos donde se reportaba que los atletas tienen un umbral de 40 mL/kg/min. Sin embargo, en este caso hablamos de una población sin una preparación cardiopulmonar previa; por ende, con posibilidad de menor respuesta ante el estrés. Así mismo, se pudo identificar mediante riesgo relativo que aquellos pacientes cuyo VO₂máx estimado era superior a 25 mL/kg/min presentaron una mayor supervivencia a los 30 días.

Este análisis permite describir aquellas poblaciones que en las primeras 24 horas se someten a un estrés oxidativo a nivel mitocondrial, llegando a un pico máximo de consumo de oxígeno; sin embargo, no es posible discernir entre aquéllas que cursaron con una meseta o incrementaron su VO₂máx de forma súbita. Probablemente se pueda identificar a quienes son más lábiles de cursar de forma temprana con alteraciones en la respiración celular y llevarlos a un estado de disoxia, de modo que se vean beneficiados de maniobras de reanimación enfocadas a los factores que alteran la relación, disponibilidad/consumo de oxígeno y sea posible revertir los efectos que pueden desencadenar disfunción orgánica múltiple.

Conclusiones

La estimación del consumo máximo de oxígeno mediante una fórmula modificada podría ser una herramienta útil para identificar a pacientes con una adecuada reanimación en sepsis y choque séptico a las primeras 24 horas de ingreso a la unidad de cuidados intensivos. Este estudio sugiere que un valor en el VO₂máx calculado a las 24 horas de ingreso a la unidad de terapia intensiva igual o mayor a 25 mL/kg/min constituye un reflejo de una reanimación adecuada; sin embargo, es necesaria la realización de futuros trabajos para corroborar su utilidad pronóstica y establecerla como meta de reanimación; asimismo, puede fungir como un factor pronóstico que puede señalar a los pacientes con riesgo de evolucionar a disfunción orgánica múltiple o bien la muerte.