Determinants and effects of exercise capacity decline in patients with chronic obstructive pulmonary disease

Abstract

Antecedents i objectius: La malaltia pulmonar obstructiva crònica (MPOC) és una malaltia respiratòria de les vies aèries inferiors que es caracteritza per la presència de limitació al flux aeri poc reversible. Com a conseqüència de la malaltia els pacients amb MPOC presenten una reducció de la seva capacitat d’exercici. Així mateix, sovint s’observa una pèrdua progressiva de la capacitat d’exercici al llarg del temps, tal i com es descriu a la teoria del cercle viciós de la dispnea-inactivitat en la MPOC. És sabut que la pèrdua longitudinal de capacitat d’exercici és un important factor predictiu de mortalitat en aquets pacients. Per aquest motiu, és important identificar factors de risc associats amb aquesta pèrdua. L’objectiu d’aquesta tesi és aprofundir en el coneixement sobre els determinats i els efectes de la pèrdua de capacitat d’exercici en els pacients amb MPOC. Mètodes: La recerca portada a terme en el marc d’aquesta tesi doctoral es basa en el projecte “Caracterització fenotípica i evolució de la MPOC (Estudi PAC-MPOC)”. Es van recollir variables clíniques i funcionals en un total de 342 pacients amb MPOC en fase estable. La distància caminada a la prova de marxa de 6 minuts (6MWD) es va mesurar en el moment basal i 18-24 mesos més tard. La informació relacionada amb els ingressos hospitalaris esdevinguts durant el seguiment es va obtenir de registres centralitzats. Es van portar a terme anàlisis de regressió lineal múltiple per tal d’estudiar els factors predictius de la pèrdua en la 6MWD. Així mateix, es va portar a terme una revisió sistemàtica de la literatura per tal d’identificar models conceptuals per al cercle viciós de la dispnea-inactivitat a la MPOC i es van utilitzar models estructurals per tal de validar-los amb dades longitudinals de l’estudi PAC-MPOC.

Resultats: Vam observar que el quocient entre la capacitat inspiratòria i la capacitat pulmonar total (IC/TLC) i la dispnea eren les variables basals que predeien la pèrdua de capacitat d’exercici a la nostra cohort; i que els ingressos hospitalaris que esdevenien durant el seguiment s’associaven amb una major pèrdua de capacitat d’exercici. D’altra banda, vam identificar 9 diagrames que expliquen el cercle viciós de la dispnea-inactivitat a la MPOC, però cap d’ells semblava ser vàlid a partir de les nostres dades. Proposem un model alternatiu que té present la informació esmentada en models conceptuals previs, contempla el paper central de la limitació en la capacitat d’exercici i presenta una adequada bondat d’ajust.

Conclusions: A partir de la recerca portada a terme a aquesta tesi doctoral, es conclou que la hiperinsuflació pulmonar estàtica, la dispnea i els ingressos hospitalaris són importants factors predictius de la pèrdua de capacitat d’exercici a pacients amb MPOC. A més, la limitació de la capacitat d’exercici sembla que té un paper important en el cercle viciós de la dispnea-inactivitat descrit a la MPOC. Aquests resultats poden ser d’interès a l’hora de guiar intervencions terapèutiques, com la rehabilitació pulmonar, destinades a prevenir l’empitjorament de la capacitat d’exercici i frenar el cercle viciós de la malaltia en els pacients amb MPOC.

Background and objective: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterised by poorly reversible airflow limitation and reduced exercise capacity. Moreover, exercise capacity is a strong predictor of mortality and it often declines over time, as theoretically described in the vicious circle of dyspnoea-inactivity. Therefore, it is important to identify risk factors for exercise capacity decline in COPD. The objective of this thesis is to understand the determinants and effects of exercise capacity decline in patients with COPD. Methods: The research conducted in the frame of this thesis is based on the population of the Phenotype and Course of COPD (PAC-COPD) study cohort. Clinical and functional variables were collected for 342 clinically stable COPD patients. The 6-minute walk distance (6MWD) was determined at baseline and at a second visit 18 to 24 months later. Information on hospitalisations during follow-up was obtained from centralised administrative databases. Multivariate linear regression was used to assess factors related to 6MWD decline. We also conducted a systematic review to identify previously published conceptual models for the dyspnoea-inactivity vicious circle in COPD and used structural equation models to validate them with longitudinal PAC-COPD data.

Results: We observed that inspiratory capacity-to-total lung capacity (IC/TLC) ratio and dyspnoea were the baseline variables that predicted exercise capacity decline in our COPD cohort; and that all-cause hospital admissions during follow-up, particularly if frequent, were significantly related to a higher decline in exercise capacity. None of the 9 diagrams identified in the literature explaining the dyspnoea-inactivity vicious circle in COPD were supported by our data. We propose an alternative model, taking into account previous models and evidence from the literature. This model, with a central role of exercise capacity limitation, provides significant associations among variables and appropriate goodness of fit when validated with repeated PAC-COPD data. Conclusions: From the research conducted in the present thesis, we conclude that static lung hyperinflation, dyspnoea and hospital admissions are important predictors of exercise capacity decline in COPD patients. Exercise capacity limitation has a central role in the dyspnoea-inactivity vicious circle proposed in COPD. These results may help to guide early therapeutic interventions, such as pulmonary rehabilitation, to prevent exercise capacity deterioration and interrupt the disease vicious circle in COPD patients.