Manríquez, P.; Tuesta M. y Reyes A. (2013) Broncoconstricción inducida por ejercicio sin reposición hidroelectrolítica / Exercise-induced bronchoconstriction without fluid replacement. Revista Internacional de Medicina y Ciencias de la Actividad Física y el Deporte vol. 13 (51) pp. 495-505. Http://cdeporte.rediris.es/revista/revista51/artbroncoconstriccion389.htm

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ORIGINAL

BRONCOCONSTRICCIÓN INDUCIDA POR EJERCICIO SIN REPOSICION HIDROELECTROLÍTICA

EXERCISE-INDUCED BRONCHOCONSTRICTION WITHOUT FLUID REPLACEMENT

Manríquez, P. ¹; Tuesta M. ² y Reyes A.³

¹ Kinesiólogo, Magíster en Ciencias mención Fisiología. Facultad de Ciencias, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile. p.manriquez.v@gmail.com

² Kinesiólogo, Máster en Fisiología Integrativa. Laboratorio de Fisiología del Ejercicio, Universidad Santo Tomás sede Viña del Mar, Chile. mtuestar@santotomas.cl

³ Kinesiólogo, Magíster en Bioestadística. Escuela de Kinesiología, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile. alvaroreyesponce@gmail.com

Código UNESCO / UNESCO code: 2411 Fisiología humana / Human physiology

Clasificación Consejo de Europa / Classification Council of Europe: 6. Fisiología del ejercicio / Exercise physiology

Recibido 9 de junio de 2011 Received June 9, 2011

Aceptado 10 de septiembre de 2011 Accepted September 10, 2011

RESUMEN

La deshidratación del epitelio respiratorio ha sido identificada como una posible causa de la broncoconstricción inducida por ejercicio (BIE). El objetivo del estudio fue determinar los efectos de la deshidratación corporal en la BIE. Se midió el VEF₁, VEF₁/CVF y FEF_25-75 en 19 futbolistas universitarios (edad: 20.5 ± 2 años) al minuto 5, 10 y 15 tras la realización de ejercicio en ambiente caluroso, con y sin hidratación. En el grupo deshidratado el 47.3% desarrolló broncoconstricción a los 5 minutos de finalizado el ejercicio, un 42.1% continuó con esta condición a los 10 minutos y un 26.3% la mantuvo luego de 15 minutos de finalizado el ejercicio. Ningún sujeto euhidratado desarrolló BIE. Los resultados observados nos permiten inferir que algunos deportistas son susceptibles de desarrollar una menor función pulmonar posterior a una deshidratación mayor al 2% del peso corporal.

PALABRAS CLAVE: Broncoespasmo, hidratación, espirometría.

ABSTRACT

Dehydration of the respiratory epithelium has been identified as a possible cause of exercise-induced bronchoconstriction (EIB). The aim of study was determine the effects of body dehydration on EIB. We measured FEV₁, FEV₁/FVC and FEF_25-75 in 19 university soccer players (age: 20.5 ± 2 years) at 5, 10 and 15 minutes after exercise in hyperthermic conditions, with and without hydration. A 47.3% of the dehydrated group developed bronchoconstriction at 5 minutes post-exercise, 42.1% continued with this condition at 10 minutes and 26.3% kept it after 15 minutes post-exercise. None of the subjects rehydrated developed EIB. Results allow us to infer that some athletes are at risk for reduced lung function by more than 2% of body weight.

KEY WORDS: Bronchospasm, hydration, spirometry.

INTRODUCCIÓN

La ocurrencia de broncoconstricción es común en asmáticos que realizan ejercicio. En efecto la mayoría, sino todos los pacientes presentarán sintomatología como tos, sibilancias y disnea, situación conocida como asma inducida por ejercicio (1). Sin embargo, es posible que sujetos sin antecedentes de asma o atopía experimenten obstrucción bronquial por actividad física (2). Esta disminución en el diámetro de la vía aérea se denomina broncoconstricción inducida por ejercicio (BIE) (3).

Algunos grupos de investigación han determinado que la prevalencia de BIE se halla entre un 11 y 50% en deportistas de elite (4-7). Estos valores son similares a los encontrados en sujetos sanos no deportistas. En este contexto, el grupo de Rupp observó que el 28.6% (n=230) de un grupo de escolares no asmáticos, pero con factores de riesgo, sufrieron BIE (8). Aissa y cols. evaluaron a 196 futbolistas adolescentes sin antecedentes clínicos de asma, de los cuales el 30% desarrolló broncoconstricción posterior a una prueba de ejercicio vigoroso (9). De esta forma, podemos observar que la BIE ocurre de manera frecuente en sujetos aparentemente sanos y sin antecedentes de asma, por lo que resulta imprescindible contar con nuevas estrategias diagnósticas para su detección.

La hipótesis más aceptada para la aparición BIE dice relación con un incremento de la velocidad de flujos ventilatorios y el enfriamiento del aire inspirado durante el ejercicio vigoroso, los cuales provocarían la sequedad del epitelio de la vía aérea distal modificando su osmolaridad (10). Este incremento osmolar del epitelio causaría la liberación de mediadores inflamatorios desarrollando broncoconstricción (11,12).

Ahora bien, es conocido que una deshidratación sistémica mayor al 2% del peso corporal (2PC) modifica significativamente el volumen celular y el equilibrio iónico de sodio y cloro(13). El control hídrico epitelial depende directamente de estos factores, por lo que una deshidratación profunda después de un ejercicio de larga duración y moderada intensidad en un ambiente caluroso, podría favorecer el desarrollo de broncoconstricción al modificar la osmolaridad del epitelio respiratorio

Actualmente no existe evidencia científica que relacione los efectos de una deshidratación sistémica inducida por ejercicio moderado en ambiente caluroso sobre la función pulmonar. Por ello, el objetivo de esta investigación es evaluar la respuesta broncoconstrictora aguda en deportistas universitarios, posterior a una prueba de ejercicio en estado estable con deshidratación mayor ó igual al 2% del peso corporal.

MATERIAL Y METODOS

Participantes

Se evaluó una muestra intencionada de 19 deportistas hombres de la Universidad Santo Tomás en Viña del Mar, Chile. Los promedios de edad, estatura y peso fueron 20 ± 2 años, 177.8 ± 7,1 cm y 73 ± 7,5 kg, respectivamente.

Se establecieron como criterios de inclusión que los universitarios realizaran entrenamiento deportivo (actividad física) a lo menos tres veces por semana, que tuviesen salud compatible con la prueba de esfuerzo y una evaluación espirométrica normal previa a la visita al laboratorio. Por otro lado, fueron excluidos aquellos sujetos que durante las tres últimas semanas presentaron patologías agudas que pudieran alterar la fidelidad de los resultados o afectar su integridad física. Asimismo fueron descartados los sujetos con historia clínica sugerente de asma y/o atopía.

El estudio fue aprobado por el comité de ética de la Facultad de Salud de la Universidad Santo Tomás. Los deportistas fueron informados e instruidos previamente sobre el procedimiento y manifestaron su voluntad en participar mediante la firma de un consentimiento informado escrito, de acuerdo con la declaración de Helsinki.

Procedimientos

Protocolo de Ejercicio

Los sujetos realizaron ejercicio en ambiente caluroso y humedad relativa normal (T°: 30°C y HR: 60%) bajo condiciones de hidratados (H) y no hidratados (NH) con diferencia de una semana entre evaluaciones. Primero se evaluó a los sujetos en condiciones de NH, el protocolo consistió en la realización de ejercicio prolongado en estado estable en cinta ergométrica (SportArt-T610, USA). La velocidad programada le permitió a cada sujeto mantener una intensidad al 60% de la frecuencia cardiaca de reserva (14). Luego de 45 minutos de ejercicio se evaluó el nivel de deshidratación a través de la observación en la variación del peso corporal.

En la evaluación bajo condiciones H, los participantes debieron realizar ejercicio hasta el tiempo obtenido individualmente en condiciones NH previas; durante ese período se les administró 300 ml de bebida isotónica cada 15 minutos, a una temperatura de 15-21ºC (15).

Deshidratación

El nivel de deshidratación se observó a través de la medición del peso corporal al inicio y al final del ejercicio (balanza Detecto-439, USA). Todos los participantes alcanzaron el 2PC por sudoración a los 45 ± 2 minutos de ejercicio. Una vez finalizado el test, se dio inicio a la evaluación espirométrica (ver apartado de Espirometría).

Espirometría

La espirometría fue realizada 5 minutos previos al ejercicio (valores basales) y a los 5, 10 y 15 minutos posteriores a la finalización de éste, de acuerdo a los procedimientos descritos por Gutiérrez y cols. (16). Todas las mediciones se realizaron en condiciones de reposo, según recomendaciones de la AmericanThoracic Society (17).

Los análisis comparativos en el estudio fueron realizados sobre el volumen espiratorio forzado en el primer segundo (VEF₁), capacidad vital forzada (CVF) y flujo espiratorio medio (FEF_25-75), obtenidos con un espirómetro Pony FX (Cosmed, Italia).

Frecuencia Cardiaca

La frecuencia cardiaca (FC) fue medida a través de un monitor de pulso cardiaco RS800cx (Polar, Finlandia). La monitorización de la intensidad de trabajo al 60% de la FC de reserva fue mantenida durante todo el protocolo de ejercicio.

ANALISIS ESTADÍSTICO

Para observar los efectos de la deshidratación sobre la respuesta broncoconstrictora aguda fueron comparados los promedios basales del VEF₁, VEF₁/CVF y FEF_25-75 con los obtenidos a los 5, 10 y 15 minutos postejercicio. La prueba estadística utilizada fue U Mann-Whitney para datos pareados. Además son presentados los porcentajes de cambio promedios e individuales respecto de sus basales, considerando una caída mayor al 10% en el VEF₁ y 30% en el FEF_25-75 como indicador de obstrucción bronquial. También se determinó un límite inferior de normalidad (LIN) para el índice VEF₁/CVF de cada sujeto, donde todo valor menor a éste determinaba la aparición de broncoconstricción (16). Se consideró un resultado estadísticamente significativo cuando el tamaño del error tipo I fue <0,05.

RESULTADOS

En la tabla 1 se observan la edad, características físicas y variables espirométricas basales de los participantes. Los valores demuestran la homogeneidad de la población.

Tabla 1. Promedios ± desviación estándar de la edad, características físicas y variables espirométricas basales de los participantes
Variables	Preejercicio			Postejercicio
				Hidratado			No Hidratado
Edad (años)	20.5	±	2.0
Talla (cm)	177.8	±	7.1
Peso (kg)	73.0	±	7.5	73.7	±	5.4	71.4	±	5.5
IMC (kg/m^2)	23.1	±	2.2
VEF1 basal (L)				4.62	±	0.45	4.63	±	0.45
VEF1/CVF basal				0.84	±	0.05	0.85	±	0.05
FEF25-75 basal (L/s)				5.34	±	0.32	5.32	±	0.38
IMC: Índice de masa corporal, VEF1: Volumen espiratorio forzado al primer segundo, VEF1/CVF: Capacidad vital forzada y FEF25-75:Flujo espiratorio forzado entre el 25% y 75% de la CVF.

VEF₁

Como se aprecia en la tabla 2, sólo en el grupo NH se observaron caídas significativas de los promedios postejercicio del VEF₁ respecto al basal (p<0.05).

Estas caídas no superaron el índice de obstrucción bronquial, es decir no fueron mayores al 10% del basal. Sin embargo, un 47.3% (n=9) de los valores individuales en el grupo NH tuvieron una caída del VEF₁ mayor al 10% a los 5 minutos de finalizado el ejercicio. De este grupo, el 88.8% (n=8) continuó con broncoconstricción a los 10 minutos, y de estos últimos un 62% (n=5) la mantuvo luego de 15 minutos de finalizado el ejercicio (figura 1). Cuando los participantes realizaron el ejercicio en condición de hidratados, los niveles de VEF₁ no presentaron diferencias (figura 1).

FEF_25-75

Los sujetos del grupo NH mostraron diferencias significativas (p<0.05) y caídas mayores al 30% en todos los promedios postejercicio del FEF_25-75 respecto al basal (tabla 2).

Al analizar las diferencias individuales del FEF_25-75 fue posible observar que un 47.3% (n=9) de los sujetos del grupo NH mantuvieron caídas mayores al 30% respecto al basal en los 5, 10 y 15 minutos postejercicio (figura 1). Cuando los participantes realizaron ejercicio en condición de hidratados, los niveles de FEF_25-75 no presentaron diferencias (figura 1).

Tabla 2. Promedios ± desviación estándar del VEF1, VEF1/CVF y FEF25-75 medidos en ambos grupos antes y después del ejercicio, con y sin hidratación.
Variables Espirométricas	Grupos	Preejercicio			Postejercicio
		Basal			5 min			10 min			15 min
VEF1 (L)	H	4.62	±	0.43	4.53	±	0.47	4.62	±	0.42	4.63	±	0.41
	NH	4.63	±	0.45	4.24	±	0.5 ^a	4.28	±	0.47^a	4.35	±	0.47^a
VEF1/CVF	H	0.85	±	0.05	0.85	±	0.05	0.85	±	0.05	0.85	±	0.05
	NH	0.84	±	0.05	0.78	±	0.07^a	0.78	±	0.06^a	0.8	±	0.06^a
FEF25-75 (L/s)	H	5.34	±	0.32	5.28	±	0.9	5.31	±	0.8	5.31	±	0.8
	NH	5.32	±	0.4	3.45	±	1.2^a,b	3.63	±	0.9^a,b	3.7	±	0.8^a,b
VEF1: Volumen espiratorio forzado al primer segundo, VEF1/CVF: Cociente entre el Volumen espiratorio forzado al primer segundo y Capacidad vital forzada (Índice de Tiffenau) y FEF25-75: Flujo espiratorio forzado al 25% y 75% de la CVF. H: Grupo hidratado y NH: Grupo no hidratado. a: p<0.05 respecto al basal; b: caída promedio mayor al 10% para el VEF1 y 30% para el FEF25-75

VEF₁/CVF

El grupo NH presentó diferencias significativas en todos los promedios del VEF₁/CVF postejercicio respecto al basal (tabla 2, p<0.05).

Al analizar las diferencias individuales del VEF₁/CVF fue posible observar que a los 5 minutos tras el ejercicio un 31.5% (n=6) de los participantes deshidratados obtuvieron valores bajo su LIN (figura 2). De éstos, el 83.3% (n=5) continuó con esta condición a los 10 minutos y de estos últimos el 80% (n=4) se mantuvo bajo el LIN luego de 15 minutos de finalizado el ejercicio. En este contexto ninguno de los sujetos del grupo H obtuvo valores bajo su LIN (figura 2).

Figura 1. Porcentajes individuales basales y postejercicio del VEF₁ y FEF_25-75 para ambos grupos. La línea punteada muestra el porcentaje límite de caída para el VEF1 mayor al 10% (y=90%) y 30% para el FEF_25-75 (y=70%). VEF₁: Volumen espiratorio forzado al primer segundo y FEF_25-75: Flujo espiratorio forzado entre el 25% y 75% de la capacidad vital forzada.

DISCUSIÓN

Los resultados del presente estudio permiten inferir que algunos deportistas son susceptibles de desarrollar broncoconstricción por deshidratación inducida por ejercicio. En efecto, las caídas individuales en este estudio fueron mayores al 10% para el VEF₁, al 30% en el FEF_25-75 y al LIN para el VEF₁/CVF, sólo en el grupo NH.

Un aspecto importante de nuestros resultados fue que durante las evaluaciones espirométricas correlativas posterior al ejercicio no existieron casos nuevos de broncoconstricción. Cabe destacar además que la muestra fue dividida en 2 grupos, los cuales fueron integrados por los mismos sujetos en 2 condiciones de intervención distintas (con y sin reposición hidroelectrolítica). Esto quiere decir que los resultados reflejan una tendencia inferencial sobre los efectos de la deshidratación en la BIE.

Figura 2. Variaciones individuales del VEF₁/CVF respecto al límite inferior de normalidad para cada sujeto en condiciones de hidratado y deshidratado. VEF₁/CVF: Cociente entre el Volumen espiratorio forzado al primer segundo y Capacidad vital forzada.

Grupos de investigación han reforzado la hipótesis de que la BIE es desencadenada por los cambios osmolares en las células epiteliales. Estos cambios ocurrirían debido a un alto flujo de aire escasamente humedecido cuando el sujeto realiza ejercicio vigoroso en un ambiente frío de baja humedad (18,19). Estas modificaciones osmolares, de todo el epitelio, favorecerán el deterioro celular permitiendo la salida de elementos vasculares provenientes desde plexos subepiteliales. Lo anterior dará inicio a una respuesta exudativa que involucra participación de células inflamatorias como eosinófilos, basófilos y mastocitos (12,20). Las intensidades de ejercicio necesarias para desencadenar este efecto son mayores al 80% de la capacidad máxima de esfuerzo (2,3,18,21,22).

A pesar de lo anterior, creemos que la osmolaridad epitelial podría verse afectada por una deshidratación sistémica profunda por ejercicio de larga duración en ambiente caluroso.

Una posible hipótesis se relaciona con los elevados niveles de deshidratación y pérdida electrolítica de sodio y cloro por transpiración luego del ejercicio en estas condiciones. Cabe recordar que una deshidratación mayor o igual al 2PC provoca disminuciones significativas en el volumen intracelular de agua alterando la osmolaridad (13). Asimismo el sodio y cloro son elementos esenciales en el proceso de intercambio hídrico entre el interior y exterior del epitelio respiratorio (23).

Para corroborar lo anterior recordemos lo descrito por Chen y cols. (2000). Este grupo propuso que el flujo neto de agua a través de la membrana apical y basolateral de las células epiteliales en el tracto respiratorio (J_W^NET), se encuentra determinado por la suma de dos factores: el flujo de agua asociado a gradiente osmótico (J_W^Osm) más el flujo de agua asociado movimiento iónico transmembrana (J_W^Ion). Esto es J_W^NET = J_W^Osm + J_W^Ion (24). De esta forma, la pérdida de agua epitelial celular por deshidratación profunda, así como la pérdida de sodio y cloro por transpiración difusa, comprometerán el gradiente osmótico y el movimiento iónico transmembrana alterando el flujo de agua neto hacia el epitelio.

De acuerdo a lo anterior, el desarrollo de BIE en sujetos susceptibles dependerá de la capacidad del deportista para mantener la hidratación de su vía aérea durante el ejercicio en un ambiente caluroso. Del mismo modo y de acuerdo a nuestros resultados, podemos confirmar que una adecuada hidratación será capaz de mantener a estos individuos con una función pulmonar adecuada para finalizar la competencia.

Por otro lado, será importante en los deportistas el lugar donde se lleve a cabo la actividad física. Este sentido, el grupo de Rundell (2008) observó diferencias significativas en la función pulmonar entre pruebas de provocación realizadas en laboratorio y en campo, ya sea al aire libre o en recintos deportivos cerrados (25). Es posible que los sujetos evaluados en nuestro estudio presenten valores espirométricos más bajos posterior a la deshidratación inducida por ejercicio en ambientes calurosos externos, determinando una mayor sensibilidad para desarrollar obstrucción bronquial en campo. Del mismo modo, Haathela y cols. (2008) hipotetizaron que las partículas inhaladas en el terreno deportivo pueden desencadenar una mayor respuesta broncoconstrictora en los deportistas (26). Un ejemplo de lo anterior son los nadadores, los cuales constantemente inhalan sustancias desinfectantes presentes en el agua como los derivados del cloro.

Otro aspecto a considerar son los deportistas que no realizan adecuados protocolos de hidratación durante una competencia de larga duración (27), por ejemplo el maratón. Esto también podría ocurrir en un deporte que no permita la reposición hidroelectrolítica durante su desarrollo, tal como ocurre en el fútbol. Si a lo anterior agregamos los incrementos en la intensidad de esfuerzo durante una competencia, es posible que estos deportistas desencadenen un mayor grado de broncoconstricción, provocando una disminución significativa de su rendimiento.

CONCLUSIONES

Nuestros resultados permiten concluir que la función pulmonar puede verse afectada por modificaciones significativas de la hidratación sistémica luego de ejercicio de intensidad moderada en ambiente caluroso. Por lo tanto, una correcta hidratación evitaría el desarrollo de broncoconstricción en deportistas susceptibles pudiendo mejorar su rendimiento.

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