Efectele respiratorii ale obezității

Obezitatea reprezintă o problemă de sănătate îngrijorătoare, cu o creștere semnificativă a prevalenței cazurilor în ultimii 50 de ani. În SUA, în perioada 1999-2020 prevalența obezității a crescut de la 30.5% la 41.9%; mai mult, s-a observat o creștere a prevalenței obezității severe de la 4.7% la 9.2% (1). În Europa, ultimele estimări ne arată de asemenea o creștere a prevalenței obezității, afectând 10-30% din populație (2).

Complicațiile obezității sunt multiple, de la boli cardio- și cerebrovasculare, tulburări metabolice (diabet zaharat tip 2, steatoză hepatică non-alcoolică, etc), până la complicații pulmonare și risc crescut de anumite cancere, dar și o scădere a calității vieții. Prezența obezității impune costuri suplimentare de îngrijiri medicale. In 2019, în SUA, costurile medicale anuale estimate ale obezității au fost de 173 miliarde $, ceea ce face ca îngrijirea unui pacient obez să fie cu 1861$ mai mult decât al unui pacient non-obez(1).
Complicațiile respiratorii ale obezității, prin modificările mecanice pulmonare ale și ale peretelui toracic, dar și secundar inflamației determinate de țesutul adipos, sunt reprezentate de scăderea funcției pulmonare, risc crescut de astm bronșic, sindrom de apnee în somn obstructiv, sindrom de obezitate-hipoventilație; mai mult, unele studii arată o creștere a riscului de cancer pulmonar.

Obezitatea și funcția pulmonară
Proprietățile mecanice ale plămânului și peretelui toracelui sunt afectate la obez, prin depunerea de grăsime la nivel mediastinal și la nivelul cavității abdominale. Se observă o scădere a complianței pulmonare și a peretelui toracic, ceea ce va duce la o scădere a volumului expirator de rezervă și a capacității reziduale funcționale (CRF). Într-un studiu s-a raportat scăderea CRF proporțional cu severitatea obezității, fiind cu 10%, 22% și 33%, la cei cu supraponderalitate, obezitate ușoară și respectiv obezitate severă(3). S-a observat și o scădere ușoara a volumului curent și o creștere compensatorie a frecvenței respiratorii medii, cu o creștere a minut ventilației(4). Obezitatea nu modifică semnificativ volumul rezidual și capacitatea pulmonară totală(3).
Obezitatea poate determinat hipoxemie, prin hipoventilație, reducerea CRF și perturbarea raportului ventilație/perfuzie. Totuși, efectele asupra hipoxemiei, dar si asupra capacității de difuziune a monoxidului de carbon este raportată diferit de către studii(5).

Obezitatea și căile aeriene
Obezitatea, prin efectele mecanice, determină îngustarea căilor aeriene și creșterea rezistenței în sistemul respirator. Îngustarea căilor aeriene se corelează cu închiderea căilor aeriene și hiper-reactivitatea bronșică(6). Îngustarea căilor aeriene și închiderea acestora va determina air-trapping și inomogenitatea ventilației(7). Majoritatea acestor efecte se datorează scăderii CRF la nivelul sau sub nivelul capacității de închidere a căilor aeriene, prin reducerea forțelor mecanice interdependente dintre căile aeriene și parenchimul pulmonar, probabil prin compresia mecanică a plămânului(8). O parte dintre aceste efecte sunt diminuate în timpul respirației forțate, astfel încât spirometria convențională poate subestima impactul obezității asupra funcției pulmonare. Oscilometria, care măsoară funcția pulmonară în timpul respirației normale, a fost raportată ca fiind superioară in astfel de cazuri(9).
Respirația la un volum curent și CRF scăzute, cu o frecvență respiratorie crescută poate determina hiper-reactivitatea bronșică prin afectarea mușchiului neted de la nivelul căilor aerine(10).
Durata obezității influențează de asemenea efectele respiratorii, o durată de peste 15 ani aparent este semnificativă(11).

Obezitatea și bolile pulmonare cronice obstructive
Riscul de astm la pacientul obez este 1.5-2.5 ori mai mai mare decât la normoponderali; mai mult, pacientul cu astm și obezitatea are un risc de 4-6 ori mai mare de spitalizare. Pacientul cu astm și obezitate prezintă mai multe exacerbări și un control mai slab al simptomelor respiratorii; de asemenea unele studii relatează o eficiență mai scăzută a corticosteroizilor inhalatori(12) probabil printr-un efect diminuat al dozei de medicație odată cu creșterea în greutate dar și prin scăderea accesibilității medicației la nivelul căilor aeriene mici secundar colabării acestora. Mai mult, fenotipul obez al astmului bronșic se caracterizează prin prezența de mai puține eozinofile și mai multe neutrofile în spută(13).
În ceea ce privește legătura cu BPOC, datele sunt contradictorii. Prevalența obezității în BPOC este între 18 si 54% și obezitatea este mai prevalentă în stadiile GOLD I și II și mai puțin prevalentă la cei cu BPOC sever(14). La unii pacienți cu BPOC se poate descrie un efect protectiv al supraponderalității (evaluată strict prin IMC), unele studii arătând o creștere a mortalității la pacienții slabi, probabil prin scăderea și a masei musculare la acești pacienți. La pacienții cu BPOC obezi gradul de hiperinflație este relativ mai mic(15). Totuși, la pacienții cu IMC>32kg/m2, există efecte negative în ceea de privește asocierea cu BPOC – scăderea toleranței la efort, risc mai mare de comorbiditati cardiovasculare si metabolice (in special diabet zaharat)(14).

Obezitatea și bolile respiratorii în timpul somnului
La pacienții cu obezitate există modificări mecanice și anatomice care vor determina colapsul căilor aeriene în timpul somnului ceea ce va duce la apariția SASO. 40% până la 90% dintre pacienții cu exces ponderal prezintă SASO, astfel încât acesta poate fi privit ca o complicație importantă a obezității. Mai mult, SASO este semnificativ asociat cu boli cardioavscaulre, HTA, aritmii și boală cardiacă ischemică, agravând complicațiile directe ale obezității(16,17).
Sindromul de obezitate hipoventilație (SOH) se definește ca asocierea dintre obezitate și hipoventilație alveolară nocturnă, în absența altor cauze care să explice hipoventilația. SOH este prezent la 0.4% din populația adultă și poate afecta 8-20% dintre pacienții obezi. Mecanismele care duc la prezența SOH nu sunt complet elucidate, dar sunt implicate: modificarea mecanicii musculaturii toracice (care vor determina scăderea TLC și a CRF și tulburări ale raportului ventilație/perfuzie), diminuarea drive-ului respirator, modificări hormonale (rezistența la leptină) și prezența SASO. Reprezintă de asemenea o complicație importantă a obezității, fiind grevate de multiple comorbidități. Pe lângă cele date și de către SASO, SOH poate induce insuficiența respiratorie, care se poate complica cu hipertensiune pulmonară și cord pulmonar(18)

Obezitatea și bolile pulmonare interstițiale
Pacienții cu boli pulmonare interstițiale cronice de obicei devin obezi sau supraponderali, fie prin scăderea capacității de efort, fie secundar corticoterapiei prelungite. Invers, obezitatea determină un impact negativ la paciente cu boli pulmonare interstițiale determinând scăderea suplimentară a FVC. Scăderea în greutate este propusă de unii autori ca un factor benefic al evolutiei pneumopatiei interstițiale, determinând o creștere a funcției pulmonare(19).

Obezitatea și cancerul pulmonar
Aceasta asociere este raportată diferit de către studii. Unele menționează un efect protectiv al obezității, mortalitatea la pacienții obezi și cancer pulmonar este mai mică decât la cei cu cancer pulmonar non-obezi (“paradoxul obezității” la pacienții cu cancer pulmonar)(20,21,22).
Alți autori raportează la pacienții cu cancer pulmonar obezi, un risc crescut de respitalizare și consum ridicat de resurse, dar mai degrabă prin prezența complicațiilor metabolice la cei cu obezitate(23).

Concluzii:
Obezitatea și bolile pulmonare sunt patologii frecvente și de multe ori cele două coexistă. Obezitatea influențează mecanica respiratorie și uneori determină modificări funcționale respiratorii, ceea ce poate determina sau agrava tulburări respiratorii. Legătura directă, cea mai bine dovedită de studii, o reprezintă asocierea dintre obezitate și sindromul de apnee în somn obstructiv și sindromul de obezitate hipoventilație. La pacienții cu BPOC și cancer pulmonar, aparent, prezența obezității oferă un efect oarecum protectiv.

Bibliografie

1. Centers for Disease and Control Prevention. Disponibil www.cdc.gov/obesity/data/adult.html).
2. World Health Organization. Disponibil https://www.who.int/europe/news-room/fact-sheets/item/the-challenge-of-obesity
3. Jones RL, Nzekwu MM. The effects of body mass index on lung volumes. Chest. 2006 Sep;130(3):827-33. doi: 10.1378/chest.130.3.827. PubMed PMID: 16963682
4. Chilf M, Keochkerian D, Choquet D, et al. Effects of obesity on breathing pattern, ventilatory neural drive and mechanics. Respir Physiol Neurobiol. 2009 Sep;168(3):198-202. doi: 10.1016/j.resp.2009.06.012. PubMed PMID: 19559105
5. Dixon AE, Peters U. The effect of obesity on lung function. Expert Rev Respir Med. 2018;12(9):755–67. Littleton SW, Tulaimat A. The effects of obesity on lung volumes and oxygenation. Respir Med. 2017;124:15–20
6. Chapman DG, Berend N, King GG, et al. Increased airway closure is a determinant of airway hyperresponsiveness. Eur Respir J. 2008 Dec;32(6):1563-9. doi: 10.1183/09031936.00114007. PubMed PMID: 18653648
7. Pellegrino R, Gobbi A, Antonelli A, et al. Ventilation heterogeneity in obesity. J Appl Physiol (1985). 2014 May;116(9):1175-81. doi: 10.1152/japplphysiol.01339.2013 PubMed PMID: 24651986
8. Rubinstein I, Zamel N, DuBarry L, et al. Airflow limitation in morbidly obese, nonsmoking men. Ann Intern Med. 1990 Jun;112(11):828-32. PubMed PMID: 2378649
9. Peters U, Hernandez P, Dechman G, et al. Early detection of changes in lung mechanics with oscillometry following bariatric surgery in severe obesity. Appl Physiol Nutr Metab. 2016 Jan;41(5):538-47. doi: 10.1139/apnm-2015-0473. PubMed PMID: 27109263
10. Fredberg JJ, Inouye DS, Mijailovich SM, et al. Perturbed equilibrium of myosin binding in airway smooth muscle and its implications in bronchospasm. Am J Respir Crit Care Med. 1999 Mar;159(3):959-67. PubMed PMID: 10051279
11. Santamaria F, Montella S, Greco L, Valerio G, Franzese A, Maniscalco M, et al. Obesity duration is associated to pulmonary function impairment in obese subjects. Obesity. 2011; 19(8):1623–8
12. Carpaij OA, Van Den Berge M. The asthma obesity relationship: underlying mechanisms and treatment implications. Curr Opin Pulm Med. 2018;24(1):42–9
13. Peters U, Dixon AE, Forno E. Obesity and asthma. J Allergy Clin Immunol. 2018;141(4): 1169–79
14. Zewari S, Vos P, Van Den Elshout F, Dekhuijzen R, Heijdra Y. Obesity in COPD: revealed and unrevealed issues. COPD. 2017;14(6):663–73
15. Bianco A, Nigro E, Monaco ML, Matera MG, Scudiero O, Mazzarella G, et al. The burden of obesity in asthma and COPD: role of adiponectin. Pulm Pharmacol Ther. 2017;43:20–5
16. Li M, Li X, Lu Y. Obstructive sleep apnea syndrome and metabolic diseases. Endocrinology. 2018; 159(7): 2670–5. Kuvat N, Tanriverdi H, Armutcu F. The relationship between obstructive sleep apnea syndrome and obesity: a new perspective on the pathogenesis in terms of organ crosstalk. Clin Respir J. 2020; 14(7): 595–604.
17. Ryan S, Arnaud C, Fitzpatrick SF, Gaucher J, Tamisier R, Pépin JL. Adipose tissue as a key player in obstructive sleep apnoea. Eur Respir Rev. 2019; 28(152): 190006
18. Antoine MH, Sankari A, Bollu PC. Obesity-Hypoventilation Syndrome. [Updated 2022 Dec 11]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482300
19. Yamaguchi K, et al. Influence of obesity in interstitial lung disease associated with anti-aminoacyl-tRNA synthetase antibodies.Respir Med. 2022. PMID: 35091206)
20. Ardesch FH, Ruiter R, Mulder M, Lahousse L, Stricker BHC, Kiefte-de Jong JC. The Obesity Paradox in Lung Cancer: Associations With Body Size Versus Body Shape. Front Oncol. 2020 Nov 10;10:591110. doi: 10.3389/fonc.2020.591110. PMID: 33244459; PMCID: PMC7683800.
21. Mavridis K, Michaelidou K. The obesity paradox in lung cancer: is there a missing biological link? J Thorac Dis. 2019 Mar;11(Suppl 3):S363-S366. doi: 10.21037/jtd.2018.12.69. PMID: 30997222; PMCID: PMC6424778.
22. Petrelli F, Cortellini A, Indini A, Tomasello G, Ghidini M, Nigro O, Salati M, Dottorini L, Iaculli A, Varricchio A, Rampulla V, Barni S, Cabiddu M, Bossi A, Ghidini A, Zaniboni A. Association of Obesity With Survival Outcomes in Patients With Cancer: A Systematic Review and Meta-analysis. JAMA Netw Open. 2021 Mar 1;4(3):e213520. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2021.3520. PMID: 33779745; PMCID: PMC8008284.
23. Yuan Z, Cheng Y, Han J, Wang D, Dong H, Shi Y, Poulsen KL, Fan X, Zhao J. Association between metabolic overweight/obesity phenotypes and readmission risk in patients with lung cancer: A retrospective cohort study. EClinicalMedicine. 2022 Jul 22;51:101577. doi: 10.1016/j.eclinm.2022.101577. PMID: 35898319; PMCID: PMC9310118.