ORIGINAL

Estudio de la difusión pulmonar de monóxido de carbono 

en dos situaciones clínicas: asma bronquial y diabetes mellitus

C. Zamarrón, F. del Campo*, C. Paredes*, J.R. Rodríguez Suárez

Servicio de Neumología. Hospital Clínico Universitario. Santiago de Compostela. 

*Hospital Río Ortega. Valladolid

RESUMEN

Objetivo: El propósito de nuestro trabajo ha sido el estudio y la comparación de la difusión pulmonar de CO (DLCO) en dos situaciones clínicas distintas, asma bronquial y diabetes mellitus.

Método: Se estudiaron 16 sujetos control, 38pacientes con asma bronquial y 65 con diabetes mellitus. A todos ellos se les realizó un test de difusión pulmonar con CO por el método de la respiración única con determinación del factor de difusión de membrana (Dm) y del volumen sanguíneo capilar pulmonar (Vc).

Resultados: Hemos observado una correlación positiva significativa entre el FEV1 y la Dm. Los pacientes con asma bronquial presentan una disminución del FEV1 y del FEF25-75% y un aumento de la DLCO, tanto de la Dm como del Vc, con respecto al grupo control. El grupo de pacientes con diabetes mellitus muestran una disminución de la CVF y del FEV1 así como de la DLCO y Vc, con respecto al grupo control. Los pacientes con asma bronquial presentan una disminución de la relación Dm/Vc con respecto a los otros grupos.

Conclusiones: Los pacientes con asma bronquial presentan un incremento de la difusión pulmonar de monóxido de carbono, volumen sanguíneo capilar pulmonar y del factor de difusión de membrana. Por el contrario, los sujetos con diabetes mellitus muestran una disminución de la difusión pulmonar de monóxido de carbono debido, principalmente, al volumen sanguíneo capilar pulmonar.

PALABRAS CLAVE: Asma bronquial. Diabetes mellitus. Difusión pulmonar. Volumen sanguíneo capilar pulmonar.

Study of diffusion capacity of CO in two differents clinical situations: bronchial asthma and diabetes mellitus

ABSTRACT

Objective: The aim of our work has been the study and comparison of diffusion capacity of CO (DLCO) in two differents clinical situations: bronchial asthma and diabetes mellitus. Method: We have studied 16control subjects, 38 patients with bronchial asthma and 65 patients with diabetes mellitus. We performed CO pulmonary diffusion tests by single breath method to determine two components: membrane diffusion factor (Dm) and pulmonary capillary blood volume (Vc).

Results: We have found a positive correlation of FEV1 with Dm. The bronchial asthma group had a lower FEV1 and FEF25-75% and an increase in DLCO, Dm and Vc, with respect to the control group. The diabetes mellitus group presented a decrease in CVF, FEV1, DLCO and Vc, with respect to the control group. The bronchial asthma group showed a lower ratio of Dm/Vc than the control and diabetes groups.

Conclusions: The bronchial asthma patients have an increase in CO pulmonary diffusion, membrane diffusion factor and pulmonary capillary volume. However, the diabetes mellitus patients present a decrease in CO pulmonary diffusion mainly due to pulmonary capillary volume.

KEY WORDS: Bronchial asthma. Diabetes mellitus. Pulmonary diffusion tests. Pulmonary capillary blood volume.

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Trabajo aceptado: 23 de octubre de 2000.

Correspondencia: Carlos Zamarrón Sanz. Magdalena 5-4º A Milladoiro. 15895 La Coruña.

 

INTRODUCCIÓN

La transferencia de oxígeno entre el aire y la sangre es una función esencial del pulmón y la difusión pulmonar del monóxido de carbono (DLCO) representa una medida directa de esta capacidad. Según Roughton y Forster, la DLCO está condicionada por la resistencia de la membrana alveolo-capilar (Dm) y del volumen sanguíneo capilar pulmonar (Vc), así como por la afinidad del monóxido de carbono con la hemoglobina (1). Esta función puede verse alterada en diversas enfermedades, tanto pulmonares como extrapulmonares (2).

El asma bronquial es una enfermedad de la vía aérea caracterizada por la presencia de un incremento en la variabilidad de los flujos aéreos, pudiendo mostrar la DLCO diferentes resultados, dependiendo del grado de obstrucción bronquial (3,4) e hiperinsuflación pulmonar (5). En el asma bronquial no se produce afectación primaria de la Dm o del Vc, sino que la participación de estos factores estaría en relación con las modificaciones delas presiones intratorácicas concomitantes a la obstrucción bronquial (3), existiendo discusión sobre cual de los componentes de la DLCO, Dm o Vc, se afecta fundamentalmente.

La diabetes mellitus se asocia a una amplia variedad de alteraciones de diferentes órganos, incluido el pulmón. En 1976, Schuyler y cols. (6) describieron la presencia de una alteración ventilatoria de tipo restrictivo en un grupo de pacientes diabéticos insulinodependientes, no fumadores y sin historia de enfermedad pulmonar previa. Posteriormente, Vracko y cols. en 1979 (7) demostraron, en estudios de microscopía electrónica, un engrosamiento de la membrana basal de los capilares pulmonares, que se ha confirmado en estudios recientes (8).

Sin embargo, el mecanismo subyacente por cual se modifica la DLCO en los pacientes con asma bronquial y diabetes mellitus continua en estudio. En este sentido, la metodología propuesta por Roughton y Forster puede ser una herramienta útil para el estudio funcional de la membrana alveolocapilar (Dm) y del volumen sanguíneo capilar pulmonar(Vc). La cuantificación de ambos factores, Dm y Vc, puede ayudarnos a explicar las alteraciones en la difusión pulmonar de gases observadas en estas dos enfermedades.

El objetivo de nuestro trabajo ha sido el estudio y comparación de la DLCO y cada uno de sus componentes, Dm y Vc, en dos situaciones clínicas distintas, asma bronquial y diabetes mellitus.

MATERIAL Y MÉTODOS

Hemos estudiado tres grupos: un grupo control y dos grupos de pacientes. El grupo control (grupo I) lo constituyen 16 sujetos sin antecedentes de enfermedad cardiopulmonar. Los grupos de estudio están formados por 38 pacientes con asma bronquial leve (grupo II) y 65 con diabetes mellitus (grupo III). Todos ellos eran no fumadores y sin alteraciones relevantes en la radiografía de tórax. En el grupo de pacientes diabéticos se registró el tiempo de evolución de la enfermedad así como la presencia de las siguientes complicaciones: neuropatía periférica, retinopatía y nefropatía. Para la identificación de estas complicaciones se realizó una exploración neurológica básica, exploración de fondo de ojo y se investigó la presencia de proteinuria ≥ 0,3 g/l, de forma repetida (9).

Se practicó un estudio de función pulmonar mediante un equipo computarizado Jaeger R que consistía en una curva de flujo volumen y un test de difusión pulmonar de monóxido decarbono (DLCO) por el método de la respiración única (10)en dos fases: con oxígeno ambiental y después de respirar el paciente 5 minutos una FIO2 del 90% (1,11). Para la determinación del factor de difusión de membrana (Dm) y del volumen sanguíneo capilar pulmonar (Vc) se utilizaron las fórmulas aportadas por Roughtony Forster (1) y Cotes (11):

1/DLCO =1/Dm + 1/ q [Hb] Vc

donde q es la tasa de combinación del monóxido de carbono con la oxihemoglobina a una concentración dada de Hb.  La variable q se calculó usando la ecuación aportada por Georges(12):

1/q =0,33 + 0,0057 PCO₂

La determinación de la DLCO y de sus componentes Dm y Vc se repitió en tres ocasiones, en intervalos de 10 minutos, calculándose la media. Los resultados fueron corregidos para la concentración de Hb (13) y expresados en ml/min/Hg para la DLCO y la Dm y en ml para el Vc.

Todos los test de función pulmonar fueron realizados a temperatura ambiente siguiendo recomendaciones estándar (14,15) y considerando valores anormales aquéllos que estaban por debajo del 80% de los valores teóricos.

Los parámetros de referencia para la espirometría y DLCO fueron publicados por Crapo (16) y Morris (17),respectivamente. El factor de transferencia y sus componentes son también analizados por unidad volumen de gas alveolar.

Análisis estadístico

Los datos se expresan en medias ± DE. Para la comparación de los valores (antropométricos, espirométricos y de difusión pulmonar de CO) entre los grupos a estudio se ha utilizado la prueba t de Student o el análisis de la varianza, la prueba de la U de Mann-Whitney y de Kruskal-Wallis con la corrección de Bonferroni. Para estudiar la relación entre variables continuas se ha utilizado el coeficiente de correlación de Spearman. Se consideran significativos aquellos con valores de p < 0,05.

RESULTADOS

Los datos antropométricos así como los resultados de la espirometría, obtenidos de los diferentes grupos, se exponen en la tabla I. No se observaron diferencias significativas en cuanto ala edad entre los grupos I y II, siendo los pacientes del grupo III de mayor edad que los de ambos grupos previos. Tampoco se observaron diferencias significativas entre los grupos estudiados en cuanto a la talla y el sexo. El grupo II presenta una disminución del FEV1, FEV1/FVC (%) y del FEF25-75% con respecto al grupo I.

Las variables obtenidas en el estudio de difusión pulmonar de CO en los diferentes grupos se exponen en la tabla II. El grupo II presenta un incremento del Va, DLCO, Dm, Vc y Vc/Va con respecto al grupo I. Nose observan diferencias en las variables DLCO/Va y Dm/Va entre ambos grupos. El grupo III presenta una disminución de la DLCO, DLCO/Va, Vc y Vc/Va, con respecto al grupo I. El grupo II presenta una relación Dm/Vc significativamente menor que el grupo I y grupo III.

El grupo III está constituido por 31 (48%) sujetos diabéticos no insulinodependientes (DNID) y 34 (52%)insulinodependientes (DID). 16 pacientes presentaban neuropatía, 25 retinopatía y 15 nefropatía.

No existían diferencias significativas entre los grupos de DNID y de DID con respecto a los parámetros espirométricos (Tabla III), o en las variables relacionadas con la difusión pulmonar de CO (Tabla IV).

Los pacientes diabéticos con nefropatía presentaban una disminución significativa de la DLCO (19,3 ± 4,3ml/min/Hg vs 21,5 ± 4,4 ml/min/Hg; p = 0,05) y del Vc con respecto al grupo sin nefropatía (46,0 ± 17,8 ml/min/Hg vs 71,3 ± 59,2ml/min/Hg; p = 0,036). No se observaron diferencias con respecto a la Dm entre ambos grupos (24,7 ± 5,1 ml/min/Hg vs 27,1 ± 7,4 ml/min/Hg; p =NS). Tampoco se observaron diferencias entre los sujetos diabéticos con neuropatía o retinopatía con respecto a los pacientes sin estas complicaciones.

Existe una correlación positiva significativa entre FEV₁ con la DLCO (r = 0,33; p = 0,01) (Fig. 1) y con la Dm (r = 0.42; p = 0,001)(Fig. 2). No se observa correlación entre el FEV₁  y el Vc (r = 0.15; p = NS).

DISCUSIÓN

En este estudio se observa que los pacientes asmáticos presentan un incremento de la difusión pulmonar de monóxido de carbono, así como de los componentes factor de difusión de membrana y volumen sanguíneo capilar pulmonar. En los acientes diabéticos se corrobora la presencia de un trastorno restrictivo. Además observamos una disminución de la DLCO y del volumen capilar, que es más marcado en los pacientes con nefropatía.

Figura 1. Correlación significativa entre la DLCO (ml/min/Hg) y FEV (L/s)

Figura 2. Correlación significativa entre la Dm (ml/min/Hg) y FEV (L/s)

Utilizando el método de Roughton y Forster (1), hemos cuantificado la Dm y el Vc en dos modelos clínicos distintos. Es conocido que en el asma bronquial no se produce afectación primaria dela Dm o del Vc, sino que las modificaciones de estos factores se deberían a los cambios en las presiones intratorácicas (3-5). Sin embargo, la diabetes mellitus puede afectar de forma directa a los factores implicados en la difusión pulmonar (7,8).

Diferentes estudios han mostrado un incremento de la DLCO en sujetos asmáticos (3, 4, 18 -20) el cual está asociado a la presencia de obstrucción en la vía aérea (18) y que evoluciona hacia la normalidad cuando se instaura tratamiento broncodilatador(3, 19, 21). Este aumento en la DLCO se debe tanto al Vc como a la Dm.

En el asma bronquial, la obstrucción inspiratoria delas vías aéreas incrementa la negatividad de la presión intratorácica (3), favoreciendo el recrutamiento de capilares a nivel delas zonas apicales del pulmón y aumentando el volumen capilar pulmonar(22,23). Este fenómeno también ha sido observado en otras circunstancias experimentales (24,25) y tiene como objetivo optimizar el intercambio gaseoso (23). Por otra parte, la hiperinsuflación pulmonar, también presente en algunos sujetos asmáticos, favorecería el recrutamiento de alvéolos previamente cerrados, distendiendo la membrana alveolocapilar y agrandando la Dm (26).

En nuestro estudio, los pacientes asmáticos presentan un incremento de la DLCO, Dm y Vc, así como del volumen alveolar. El aumento de la Dm se corrige con el volumen alveolar, lo que sugiere su dependencia de la hiperinsuflación pulmonar. Esta asociación también se apoya por el hallazgo de una correlación positiva entre el FEV₁  y la Dm. En cambio, el incremento del Vc observado en el grupo de pacientes con asma bronquial no se normaliza con el volumen alveolar ni muestra correlación significativa con el FEV₁ . No obstante, en algunos estudios, este parámetro de la difusión pulmonar se muestra muy sensible al empeoramiento del asma (27), aunque no dependa directamente de los cambios en el volumen pulmonar de aire (28).

Existe evidencia de que la diabetes mellitus puede afectar al sistema respiratorio, condicionando alteraciones en la función pulmonar (29-31). En este estudio, se corrobora que los pacientes diabéticos presentan un alteración ventilatoria de tipo restrictivo (6,29-32), que se asocia al control clínico de la enfermedad(33,34). También se ha descrito una disminución de la DLCO y del Vc 35-39), pero sin modificaciones de la Dm (35,36). Todo ello apoya la idea deque la lesión estructural de la membrana basal del capilar pulmonar, descrita en estos enfermos (7,8), tiene poca expresión funcional (39).En nuestro estudio los pacientes diabéticos presentan una disminución del Vc y de la Dm con respecto al grupo control, aunque el último factor no alcanzó significación estadística. Por tanto, el Vc parece estar más implicado que la Dm en la disminución de la DLCO en este grupo de enfermos (35,36).

En los sujetos asmáticos, la presencia de una relación Dm/Vc menor que la de los controles y diabéticos puede explicarse, esencialmente, por un aumento del Vc. En cambio, el incremento de esta relación observado en sujetos con diabetes mellitus puede atribuirse a la disminución de los valores del mismo parámetro en estos pacientes. En definitiva, en ausencia de modificaciones en los flujos aéreos, el volumen sanguíneo capilar pulmonar parece ser el principal factor relacionado con los cambios en la DLCO tanto en el asma bronquial como en la diabetes mellitus.

Entre las complicaciones vasculares asociadas a la diabetes mellitus, las manifestaciones renales y retinianas se han estudiado frecuentemente (40, 41). También se han demostrado en otros órganos lesiones asociadas a la presencia de microangiopatía diabética (42), incluido el pulmón (43).

La relación entre las complicaciones vasculares diabéticas y los trastornos en la difusión pulmonar de estos enfermos, han sido objeto de controversia (31,37). En 1988 Briton estudió la DLCO en 20 sujetos con retinopatía diabética y20 sin esta complicación, no observando diferencias entre ambos grupos(44). Sin embargo, en otros estudios posteriores, se ha demostrado una disminución de la DLCO en diabéticos con retinopatía (45)o con otras complicaciones vasculares (46-48), sugiriendo una asociación entre la microangiopatía diabética y las anomalías de la difusión pulmonar observadas en estos pacientes. En nuestro estudio, los diabéticos con complicaciones renales presentaron una disminución del volumen capilar pulmonar con respecto al grupo sin esta complicación. No se han observado alteraciones de la función pulmonar asociadas a la presencia de neuropatía o retinopatía. Tampoco se han hallado diferencias entre pacientes insulinodependientes y no insulindependientes.

En algunos estudios, se ha encontrado una asociación significativa entre años de evolución de la diabetes y la presencia de alteraciones funcionales pulmonares (35,45), aunque en otros trabajos ha sido cuestionada (6,49). Nosotros no hemos encontrado relación entre ambas variables.

En resumen, los pacientes con asma bronquial presentan un incremento de la difusión pulmonar de monóxido de carbono y de sus dos componentes, volumen sanguíneo capilar pulmonar y del factor de difusión de membrana. Este último se asocia a la presencia de obstrucción bronquial. Por el contrario, los sujetos con diabetes mellitus muestran una disminución de la difusión pulmonar de monóxido de carbono y del volumen sanguíneo capilar pulmonar, más acentuado en los sujetos con nefropatía, lo cual podría reflejarla presencia de microangiopatía a nivel pulmonar.

Agradecimientos

Los autores expresan su agradecimiento a F. Gude (Unidad de Epidemiología Clínica del Hospital Clínico Universitario) por la   ayuda prestada en el análisis de los datos.

 

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