Връзката между затлъстяването и необходимостта от инвазивна механична вентилация при пациенти с SARS-CoV-2

Превод: Кристина Велкова

Др. Виолета Раверди (Orcid ID : 0000-0001-5754-2028)

Arthur Simonnet  (1), Mikael Chetboun (2), Julien Poissy (1), Violeta Raverdy (2), Jerome Noulette (2), Alain Duhamel (3), Julien Labreuche (3), Daniel Mathieu (1), Francois Pattou* (2,4), Merce Jourdain* (1, 2).

От името на Интензивното отделение в Лил и Изследвана група на пациенти със затлъстяване

1: CHU Lille, Department of Intensive Care, 59000, Lille, France
2: Inserm, Univ Lille, CHU Lille, Lille Pasteur Institute, EGID, U1190, 59000, Lille France
3.: Univ Lille, CHU Lille, ULR 2694 METRICS, F59000, Lille, France
4: CHU Lille, Integrated Center for Obesity, 59000, Lille, France

* съавтори:francois.pattou@univ-lille.fr, mercedes.jourdain@univ-lille.fr)

Ключови думи: затлъстяване, индекс на телесната маса, SRAS-Cov-2, COVID-19, механична вентилация, интензивна грижа

Заглавие: Затлъстяването е независим рисков фактор при Covid-19

Aбстракт

Цели:

Пандемията от Covid-19 се разпространява бързо по целия свят и особено в Европа и Северна Америка, където затлъстяването е често срещано. Все още не е напълно документирана връзката между затлъстяването и острият респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2).

Методи:

В това ретроспективно кохортно проучване анализираме връзката между клиничните показатели, включително индекс на телесната маса (BMI) и необходимостта от инвазивна механична вентилация (IMV) при 124 последователни пациенти приети в интензивното отделение за SARS-CoV-2 в един единствен френски медицински център.

Резултати:

Затлъстяване (BMI >30 kg/m2) и тежко затлъстяване (BMI >35 kg/m2) са наблюдавани съответно при 47.6% и 28.2% от случаите. Общо 85 пациенти (68.6%) са имали нужда от IMV. Броят на пациенти, които имат нужда от IMV се увеличава пропорционално с BMI (p<0.01 Chi-квадрат тест) и е била най-голяма при пациенти с BMI >35 kg/m2 (85.7%). Многофакторния регресионен анализ показва че основно пациенти оъ мъжки пол (p<0.05) and BMI (p<0.05) имат нужда от IMV, независимо от възраст, наличие на диабет и високо кръвно налягане. Съотношението на пациенти, които имат нужда от IMV е BMI >35 kg/m2 vs patients with BMI <25 kg/m2 was 7.36 (1.63-33.14; p=0.02)


Заключение:

Настоящото изследване показва честотата на затлъстяване при пациенти, приети за интензивно лечение с SARS-CoV-2. Тежестта на заболяването се увеличава с увеличаване на BMI. Затлъстяването е рисков фактор за SARS-CoV-2 и изисква повишено внимание и превантивни мерки при засегнати индивиди.

Какво знаем

1. Новият коронавирус причиняващ тежък остър респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2) се появява в Китай и разпространява в целия свят.

2. Затлъстяването се счита за независим предразполагащ фактор за остра H1N1 белодробна инфекция.

3. Информацията за клиничните характеристики на заразените пациенти, които имат нужда от интензивно лечение са малко и връзката между затлъстяването и SARS-CoV-2 е неясна.

Кое е новото

1. Затлъстяването е неочаквано често срещано при група от пациенти приети в интензивното отделение за лечение на SARS-CoV-2

2. Тежестта на заболяването се асоциира с повишен индекс на телесната маса като е най-голяма при пациенти с BMI ≥35 kg/m2.

3. Нуждата от инвазивна механична вентилация се свързва със затлъстяването и е независима от възраст, пол, наличие на диабет и високо кръвно налягане.

Какво ще се промени

1. Пациенти със затлъстяване трябва да избягват заразяване с COVID-19 като прилагат всички необходими мерки при настоящата пандемия.

2. Пациенти с тежко затлъстяване да бъдат наблюдавани внимателно.

3. Има необходимост от по-нататъшни изследвания на връзката между затлъстяването и SARS-CoV-2

Въведение

Пациенти в риск от развитие на тежък остър респираторен синдром имат предхождащи заболяваня като високо кръвно налягане, заболявания засягащи кардиоваскуларната система, диабет, хронични респираторни заболявания или рак (1). Изненадващо индексът на телесната маса (BMI) се споменава рядко в клиничните доклади от Китай (2), Италия (3) и Съединените американски щати (4) като рисков фактор при заразяване с SARS-CoV-2. Затлъстяването е описано като независим рисков фактор за развитие на тежка H1N1 белодробна инфекция (5). Абдоминалното затлъстяване се асоциира с нарушената вентилация в основата на белия дроб, което води до понижена кислородна сатурация в кръвта (6). Абнормалното отделяне на адипокини и цитокини   като TNF-alpha и интеферон са характерни за хроничното леко възпаление при затлъстяване в областта на корема, което води до нарушен имунен отговор (7) и има ефект върху белодробната паренхима и бронхите (8). Предвид тези фактори има вероятност затлъстяването само по себе си да е независим рисков фактор за SARS-CoV-2 (9). Пандемията от COVID-19 се разпространява бързо из целия свят, най-вече в Европа и Северна Америка, където затлъстяването е по-често срещано (10). Изследването на връзката между затлъстяването и тежестта на заболяването е от голямо значение. В това изследване ние целим да проучим връзката между BMI и клиничните характеристика и необходимостта от инвазивна механична вентилация при пациенти приети за интензивно лечение на SARS-CoV-2.

Материали и Методи

Проучване и пациенти

В ретроспективното кохортно изследване в този медицински център са включени пациенти приети за интензивно лечение на SARS-CoV-2 в болница Roger Salengro, в Спешен център Лил  (CHU Lille, France) между 27.02.2020 и 05.04.2020. CHU Lille обслужва 4.5 милиона жители от 2 френски департамента ( Нор-Па дьо Кале и Па дьо Кале). Всички пациенти, диагностирани с пневмония вследствие на заразяване с COVID-19, според препоръките на СЗО (11) със симптоми на SARS – диспнея, повишена респираторна честота, понижена кислородна сатурация в кръвта и нуждата от кислородна терапия минимум 6 L/min. Взети са гърлени секрети от всички пациенти при приемане и са тестване чрез PCR, за да се открие наличието на SARS-CoV-2 инфекция (12). Участниците в изследването са също така сравнени с контролна група от 306 пациенти, приети за интензивна грижа в медицинския център с несвързано с SARS-CoV-2, тежко остро респираторно заболяване през 2019 година.

Събиране на данни

Обучен екип от лекари е проверил и събрал епидемиологичните данни, медицинската история, проведеното лечение, клиничните данни и резултати за всички пациенти от тяхното приемане до 06.04.2020. Обсервационното проучване се базира на медицински доклади в съответствие с френската референтна методология MR-004, създадена от Националната комисия по въпросите на информатиката и свободите (CNIL) и одобрена от Комисията по защита на данните на CHU Lille. Конфиденциалността на пациентите е защитена чрез анонимен код за идентификация и електронните данни се съхраняват в заключен с парола компютър.

Резултати от проучването

Резултатът от това проучване е установяването на нуждата от инвазивна механична вентилация (IMV) след постъпване в интензивното отделение. Използването на IMV е било необходимо когато кислородна терапия (≥ 10 L/min) с цел spO2 (90-94%) не е била ефективна и респираторните нива са по-високи от 25/min с признаци на белодробна недостатъчност въпреки кислородната терапия. Анализирани са следните характеристики: пол, възраст, тегло, височина, индекс на телесната маса, придружаващи заболявания като диабет, високо кръвно налягане и дислипидемия. Пациентите са разделени спрямо индекса на телесната им маса в 4 категории: слаби (от 18.5 до < 25 kg/m2), с наднормено тегло (от 25 до < 30 kg/m2), средно затлъстели (от 30 до < 35 kg/m2) и сериозно затлъстели (≥ 35 kg/m2).

Статистически анализ

Всички резултати са показани чрез медиан (интерквартилен размах) за непрекъснати променливи и като честота (процент) за категорийните променливи. Непрекъснатите променливи са сравнени в групи според Student t-test или Mann-Whitney U-test.

Категорийните променливи са сравнение чрез chi-квадрат. Връзката между BMI и необходимостта от IMV, както и установените характеристики като възраст, пол, наличие на диабет, високо кръвно налягане и необходимостта от IMV свързана с тях е оценена чрез регресионен анализ.

Всички променливи са включени в многофакторен регресионен анализ, за да се установи връзката между BMI и IMV. Стойността p< 0.05 е била изключително важна. Всички анализи са извършени с SAS Studio Statistics (версия 3.71) и Prism Graphpad (версия 8.1.2).

Резултати

Общо 124 пациенти са приети в спешното отделение за лечение на SARS-CoV-2 през периода на проучването и са били включени в него. По време на анализа (06.04), 60 пациенти (48%) са били изписани от интензивното отделение, 18 (15%) са починали и 46 все още са били в интензивното отделение. Проучването е обхванало основно мъже (73%), средната им възраст е 60 години (51 to 70).

Други характеристики в Таблица 1.

Както се вижда от Фиг.1 разпределението в BMI групи при SARS-CoV-2 се различава значително от контролната група пациенти, които са приети в интензивно отделение поради причини несвързани с SARSCoV-2(Фиг.1a)

Затлъстяването (BMI>30 kg/m2) и тежкото затлъстяване (BMI>35 kg/m2) са много по-чести при пациенти с SARS-CoV-2 отколкото при контролната група: 47.6% срещу 25.2% и 28.2% срещу 10.8%, съответно. Средният BMI при SARS-CoV-2 е по-висок отколкото при контролната група 29.6 (26.4 до 36.5) kg/m2 срещу 24.0 (18.9 до 29.3) kg/m2, съответно (p<0.0001, t-test). За разлика, възрастта и полът не се различават особено при двете групи (63.5% мъже, p=0.08 срещу SARS-CoV-2 пациенти, Fisher exact test; 63 (51-71) years, p=0.97 vs SARS-CoV-2 subjects, t-test).

По време на изследването, 85 от 124 пациенти (68.6%) са имали нужда от IMV, 62 при прием, 13 на следващия ден, 4 на 2 от приема и останалите 6 в рамките на 7 дена. Средният им BMI е 31.1 (27.3 to 37.5) kg/m2 сравнен с 27.0 (25.3 to 30.8) kg/m2  39 (31.4%) пациенти, които не са имали нужда от IMV (p<0.001).

Както е показано на Фиг.1 разпределението на BMI  категориите се различава значително при двете подгрупи (p<0.01; Fisher exact test for trend); затлъстяване (BMI>30 kg/m2) и тежко затлъстяване (BMI≥35 kg/m2).

Многофакторният регресионен анализ показва значителна връзка между мъжкия пол и BMI категориите и необходимостта от IMV след настройване на възраст, наличие на диабет и високо кръвно налягане (таблица 2).

Фигура 1

Фиг.1(a) BMI категории при пациенти в интензивни отделения приети за лечение на SARS-CoV-2 (n=124) и пациенти, приети за лечение с белодробни проблеми не причинени от COVID-19 (n=306) (Chi квадрат тест); (b) BMI категории при пациенти, които имат нужда от вентилация (85) и тези които нямат (39); (c) Пропорция на пациенти, които имат нужда от вентилация  според BMI

Таблица 1. Характеристики на 124 пациента, приети за интензивно лечение на SARS-CoV-2, които са имали нужда от инвазивна механична вентилация (85) и тези, които не са имали (39)

Таблица 2 Регресионен анализ на клиничните характеристики и нуждата от механична вентилация

Дискусия

Основното ни откритие е неочакваната връзка между затлъстяването и приема в интензивно отделение за лечение на SARS-CoV-2. 47.5% са били със затлъстяване (BMI ≥ 30 kg/m2), включително клас II затлъстяване  (BMI 35-39.9 kg/m2) при  13.7 и клас III (BMI ≥40kg/m2) при 14.5%. Това разпределение на BMI категории е различно спрямо наблюдаваното при контролни пациенти, приети в интензивното отделение в тежко респираторно състояния в предходните години. При пациенти, които не страдат SARS-CoV-2, само 25.8% са имали затлъстяване, колкото е и затлъстяването в общото население на Нор-па дьо Кале и Пас дьо Кале спрямо възрастта и пола (13).

Показахме, че нуждата от IMV при тежки пациенти с SARS-CoV-2 се увеличава с по-високия индекс на телесна маса и покрива 90% от пациенти с BMI > 35 kg/m2. Основната сила на настоящото проучване е кохортният дизайн и включването на всички пациенти приети за интензивна грижа през този период с SARS-cov-2. Има и недостатъци, които се дължат на ретроспективната природа на проучването и на лимитирания брой пациенти. Ролята на другите фактори като диабет и високо кръвно налягане (2,3), които са независими от затлъстяването в това проучване, ще имат по-голямо значение при последващи проучвания на по-големи групи от пациенти. Имахме само няколко по-млади пациенти (под 30 години) и няколко много възрастни (над 80 години) в групата. Не сме наблюдавали ефекта на индекса на телесната маса върху нивата на смъртност, заради ниските й нива като много пациенти са били все още хоспитализирани по време на анализа. Нашите данни все пак показват зависимост между затлъстяването и тежестта на протичане на SARS-CoV-2. Затлъстяването е признато за рисков фактор за тежки инфекции (7) както е показано при пациенти със затлъстяване по-време на епидемията от A H1N1 (7, 14, 15).

Белодробни изследвания показват, че има намалени обеми на белия дроб при хора със затлъстяване (16,17). Тези белодробни характеристики са се подобрявали при намаляване на теглото след стомашен байпас. (18) Затлъстяването и метаболитния синдром увеличават тип 2 възпалението и влияят върху белодробната паренхима и бронхите (8). Повишените нива на интерлевкин 6 (IL-6) са свързани със затлъстяването и/или метаболитния синдром (19). Абнормалната секреция на адипокини и цитокини и интерферон водят до възпаление при наличието на затлъстяване в коремната област и могат да доведат до влошен имунен отговор (7). Определянето на връзката между затлъстяването и SRASCoV-2 е извън обхвата на това изследване.

В заключение, това кохортно проучване показва, че затлъстяването е фактор за тежестта на SARS-CoV-2 като има по-голям ефект върху хора с BMI ≥35 kg/m2. Пациенти със затлъстяване и най-вече тези с тежко затлъстяване трябва да предприемат допълните мерки за избягване на заразяването с COVID-19.

Благодарности

Това проучване е подпомогнато от грантове на Европейската комисия (FEDER 12003944), Националната агенция за изследвания (European Genomic Institute for Diabetes, E.G.I.D., ANR-10-LABX-46), Агенция Сърже и артерии (FCA N° R15112EE). Ресурсите са използвани за събиране на данни.

Споделяне на данни

Данните събрани и анализирани по време на това изследване не са достъпни публично заради законите за защита на личните данни и рестрикциите наложени от Комисията по защита на данните към CHU Lille, за да се осигури защита на пациентските данни .

Конфликт на интереси

Авторите потвърждават, че няма конфликт на интереси.

Референции

1. Zhou F, Yu T, Du R, et al. Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with

COVID-19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study. The Lancet 2020;395:1054–1062.

2. Li Q, Guan X, Wu P, et al. Early Transmission Dynamics in Wuhan, China, of Novel

Coronavirus–Infected Pneumonia. New England Journal of Medicine 2020;382:1199–1207.

3. Grasselli G, Zangrillo A, Zanella A, et al. Baseline Characteristics and Outcomes of 1591 Patients

Infected With SARS-CoV-2 Admitted to ICUs of the Lombardy Region, Italy. JAMA 2020.

4. Bhatraju PK, Ghassemieh BJ, Nichols M, et al. Covid-19 in Critically Ill Patients in the Seattle

Region — Case Series. New England Journal of Medicine 2020;0:null.

5. Kerkhove MDV, Vandemaele KAH, Shinde V, et al. Risk Factors for Severe Outcomes following

2009 Influenza A (H1N1) Infection: A Global Pooled Analysis. PLOS Medicine 2011;8:e1001053.

6. Peters U, Dixon AE. The effect of obesity on lung function. Expert Rev Respir Med 2018;12:755–

767.

7. Huttunen R, Syrjänen J. Obesity and the risk and outcome of infection. Int J Obes 2013;37:333–

340.

8. Zhang X, Zheng J, Zhang L, et al. Systemic inflammation mediates the detrimental effects of

obesity on asthma control. Allergy Asthma Proc 2017.

9. Ryan DH, Ravussin E, Heymsfield S. COVID 19 and the Patient with Obesity – The Editors

Speak Out. Obesity n/a.

10. Anon. WHO. WHO global report: mortality attributable to tobacco 2012. Geneva: World Health

Organization, 2012.

http://www.who.int/tobacco/publications/surveillance/rep_mortality_attributable/en/.

11. Anon. (2020). Clinical management of severe acute respiratory infection when COVID-19 is

suspected. [WWW document]. URL https://www.who.int/publications-detail/clinical-

management-of-severe-acute-respiratory-infection-when-novel-coronavirus-(ncov)-infection-issuspected

12. Huang C, Wang Y, Li X, et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus

in Wuhan, China. The Lancet 2020;395:497–506.

13. Observatoire régional de la santé et du social. (2020). Nutrition santé dans les Hauts-de-France –

Surpoids, obésité et insuffisance pondérale. [WWW document]. URL

http://www.or2s.fr/index.php/10-news/771-nutritionsante-obesite

14. Wang W, Chen H, Li Q, et al. Fasting plasma glucose is an independent predictor for severity of

H1N1 pneumonia. BMC Infectious Diseases 2011;11:104.

15. Honce R, Schultz-Cherry S. Impact of Obesity on Influenza A Virus Pathogenesis, Immune

Response, and Evolution. Front Immunol 2019;10.

16. Watson RA, Pride NB, Thomas EL, et al. Reduction of total lung capacity in obese men:

comparison of total intrathoracic and gas volumes. Journal of Applied Physiology 2010;108:1605–

1612.

17. Jones RL, Nzekwu M-MU. The Effects of Body Mass Index on Lung Volumes. CHEST

2006;130:827–833.

18. Copley SJ, Jones LC, Soneji ND, et al. Lung Parenchymal and Tracheal CT Morphology:

Evaluation before and after Bariatric Surgery. Radiology 2020;294:669–675.

19. Peters MC, McGrath KW, Hawkins GA, et al. Plasma interleukin-6 concentrations, metabolic

dysfunction, and asthma severity: a cross-sectional analysis of two cohorts. The Lancet

Respiratory Medicine 2016;4:574–584.