image: Monitoring of patient in the Intensive Care Unit at Hospital Parc Taulí. © ICFO view more
Credit: ICFO
Desde la detección de los primeros casos de infección por Sars-CoV-2 en noviembre de 2019, más de 250 millones de personas en todo el mundo han sido diagnosticadas con la enfermedad y más de 5 millones han muerto [1].
Aunque el COVID-19 es principalmente un síndrome respiratorio, también se ha observado y detectado en otros órganos. Varios estudios han demostrado que provoca afecciones en el sistema circulatorio, donde el virus daña el endotelio, la membrana que recubre el interior del corazón y los vasos sanguíneos. La correcta circulación de la sangre en los vasos más pequeños de nuestro cuerpo tiene una importancia crucial, ya que la ramificación de estos micro vasos es el punto final del sistema circulatorio, donde tiene lugar la transferencia de oxígeno y el transporte e intercambio de calor, nutrientes o productos de desecho.
Para investigar más a fondo hasta qué punto afecta esta enfermedad a la microcirculación, un equipo internacional de investigadores llevó a cabo un estudio clínico para monitorear el endotelio de pacientes de COVID-19 críticos, ingresados en diferentes unidades de cuidados intensivos (UCI) de todo el mundo. El monitoreo se hizo mediante el uso de un dispositivo óptico del infrarrojo cercano, no invasivo, portátil e inalámbrico, para observar la salud microvascular.
Tras meses de recopilación de datos, los investigadores han publicado sus resultados preliminares en la revista Critical Care, realizado en seis hospitales diferentes en España, México y Brasil, donde aportan datos de pacientes con el síndrome de dificultad respiratoria aguda causado por el COVID-19, y de adultos sanos,
Tecnología NIRS para monitorear la microcirculación
Los investigadores usaron la espectroscopía del infrarrojo-cercano para estudiar la saturación de oxígeno localizada en los tejidos y la concentración de hemoglobina en sangre. También realizaron una valoración del grado de severidad de la enfermedad.
En primer lugar, los médicos colocaron la sonda NIRS en el antebrazo de la persona, y luego realizaron una prueba de oclusión vascular, colocando un manguito de presión arterial en el brazo, inflándolo y deteniendo temporalmente el flujo de sangre en los vasos sanguíneos. Midieron la saturación de oxígeno, la tasa metabólica de los tejidos, y la reactividad microvascular, que es cómo responde el tejido a la oclusión.
Tras recopilar datos de más de 100 personas, el equipo encontró que en los pacientes con COVID-19 grave, había alteraciones en el proceso de circulación dentro de los microvasos tisulares. Observaron que, en cuanto a la afectación respiratoria, el nivel de estas alteraciones se asociaba directamente con la gravedad de la enfermedad. Los resultados enfatizan el papel de la función endotelial y destacan la relación entre su disfunción y la severidad del COVID-19. Con estas observaciones, los investigadores sugieren que monitorear la función endotelial podría ser útil para predecir el curso del COVID-19 y de otras afecciones médicas.
"Estos resultados preliminares son muy relevantes en varios aspectos", comenta el Dr. Jaume Mesquida, médico en el Hospital Parc Taulí. "En primer lugar, hemos reforzado la idea de que las formas graves de COVID-19 son una enfermedad sistémica que afecta a los microvasos del cuerpo. En segundo lugar, hemos establecido que la gravedad de la enfermedad, determinada principalmente por la afectación pulmonar, se correlaciona con el deterioro de la respuesta microvascular en el musculo esquelético periférico. Y finalmente, hemos podido monitorear de forma no invasiva este deterioro microvascular. Estos hallazgos son prometedores, ya que una herramienta no invasiva podría ser útil en la detección temprana de pacientes potencialmente críticos. Además, nos ayudará a seleccionar y monitorear la respuesta a nuevas terapias dirigidas a los microvasos en el curso de COVID-19."
Una iniciativa internacional
El equipo reúne investigadores y médicos de distintas instituciones en cuatro países distintos. Investigadores del ICFO, coordinador del proyecto, el Instituto de Física de la Universidad de Campinas en Brasil y la Universidad de Texas Southwestern unieron fuerzas con médicos del Hospital Universitario Parc Taulí, el Hospital Parc Salut Mar, el Hospital General de México, el Hospital Clínic de Barcelona y el Hospital Universitari Vall d'Hebron.
Los investigadores del grupo de Óptica Médica en ICFO que participaron en el estudio son Lorenzo Cortese, Umut Karadeniz y Marta Zanoletti, liderados por el Prof. ICREA en ICFO Turgut Durduran. Tal y como él mismo señala, “Estos hallazgos demuestran que la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) podría cumplir una necesidad, de momento insatisfecha, en las unidades de cuidados intensivos, y aplicarse en pacientes con COVID-19, SDRA, sepsis y otras afecciones. Además, respalda nuestra hipótesis de que la combinación de formas más avanzadas de NIRS con las últimas tecnologías, como la que se está desarrollando en la iniciativa europea VASCOVID, podrían tener un impacto clínico significativo."
Explorando el impacto
Muchos de los socios de esta iniciativa colaboran también en el proyecto europeo VASCOVID[2], que está estrechamente relacionado con el ensayo clínico HEMOCOVID-19. VASCOVID tiene como objetivo desarrollar un dispositivo no solo para mejorar la exactitud y precisión de los sistemas actuales, sino también para agregar otros biomarcadores, como el flujo sanguíneo, que podrían ser útiles en los mismos casos.
Paralelamente, los institutos ICFO y UTSW cuentan con el apoyo del Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos [3] para desarrollar un dispositivo de bajo costo dedicado a monitorear la reactividad microvascular mientras se minimiza el impacto del tejido adiposo superficial, en pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda, que tengan o no una infección por SARS-CoV-2.
Además, el Ministerio de Salud y La Marató de TV3 apoyan otras iniciativas para explorar el impacto potencial más allá de los pacientes sometidos a cuidados intensivos.
Este estudio también forma parte de The Barcelona Medical Photonics Network BMPN, una red dedicada a promover las actividades de investigación y desarrollo médico basadas en la fotónica que se llevan a cabo en la región de Barcelona.
[1] Datos provenientes de Worldometer
[2] El proyecto VASCOVID está financiado por el programa en ciencia e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, bajo el acuerdo No101016087.
[3] NIBIB R21EB031261.
Más información
Referencia: Mesquida, J., Caballer, A., Cortese, L. et al. Peripheral microcirculatory alterations are associated with the severity of acute respiratory distress syndrome in COVID-19 patients admitted to intermediate respiratory and intensive care units. Crit Care 25, 381 (2021). https://doi.org/10.1186/s13054-021-03803-2
Link a la página web del proyecto HEMOCOVID-19 y al video de Hemocovid-19
Link a la página web del grupo de Óptica Médica en ICFO
Link a la página web del Consorci Corporació Sanitària Parc Taulí
Los miembros del Consorcio de HEMOCOVID-19 son: ICFO (España): Turgut Durduran, Marco Pagliazzi, Lorenzo Cortese, Marta Zanoletti, and Umut Karadeniz. Parc Taulí Hospital Universitari (España): Jaume Mesquida, Alba Caballer, Sara Nogales, Cristina Espinal, Guillem Gruartmoner, Edgar Cortés. Hospital del Mar-IMIM (España): Judith Marin Corral, Puri Pérez Terán, Clara Vilà, Lucía Picazo. Hospital Vall D’Hebron (España): Ricard Ferrer, Marina García De Acilu, Luis Chiscano, Abraham Mera. Hospital Clínic de Barcelona (España): Pedro Castro, Adrián Téllez, Sara Fernández, Ana Matas, Fernando Fuentes. Centre de Recerca Matemàtica (España): Isabel Serra, David Romero, Francesc Font, Tim Myers. University of Texas Southwestern Medical Center (EEUU): David R. Busch, Siddharth Dave, Sreekanth Cheruku, Christopher Choi, Peiman Lahsaei, DaiWai Olson. Hospital General De México Dr. Eduardo Liceaga (México): Argelia Pérez Pacheco, Raúl Serrano Loyola, Verónica Carbajal Robles, Rosa María Quispe Siccha, Enrique Santillan Aguayo, Melvin Parada Guzmán, Fèlix Hernández Monte De Oca, Diana Pineda Vasquez. Hospital Das Clínicas University of Sao Paulo Medical School (Brasil): Leandro Utino Taniguchi, Bruno Adler Maccagnan Pinheiro Besen, Pedro Vitale Mendes. Institute of Physics, University of Campinas (Brasil): Rickson Coelho Mesquita, Rodrigo Menezes Forti, Andrés Fabián Quiroga Soto. Clinical Hospital, University of Campinas (Brasil): Antonio Luis Eiras Falcão, Laís Bacchin de Oliveira, Lilian Elisabete Bernardes Delazari, Gabriela Lívio Emídio, Lígia dos Santos Roceto Ratti. Bruna do Nascimento, Ana Lucia Cavallaro Barauna Lima. BioPixS Ltd (Irlanda): Sanathana Konugolu Venakata Sekar, Claudia Guadagno.
Journal
Critical Care
Article Title
Peripheral microcirculatory alterations are associated with the severity of acute respiratory distress syndrome in COVID-19 patients admitted to intermediate respiratory and intensive care units