Respiratory burden in obese and young asthmatics: a study of diaphragmatic kinetics

J Bras Pneumol. 2021 Sep 27;47(5):e20210166. doi: 10.36416/1806-3756/e20210166. eCollection 2021.
[Article in English, Portuguese]

Abstract

Objective: The aim of this study was to assess the diaphragm kinetics, respiratory function, and serum dosage of leptin and inflammatory cytokines (IL-6 and TNF-α) in three clinical groups: obese, asthmatic, and healthy.

Methods: This is a clinical exploratory study performed on 73 youths (12-24 years of age, 42.5% male) allocated into three groups: obesity (OG, n=33), body mass index (BMIz-score) ≥ +2, asthmatic (AG, n=26) controlled mild asthmatics, classified by GINA, and Healthy Control Group (CG, n=14). The participants were subjected to diaphragmatic ultrasound, spirometry, maximal respiratory pressure, serum leptin levels, and IL-6 and TNF-α whole blood cell culture levels.

Results: Diaphragm thickness was higher in OG in comparison to AG and CG (2.0±0.4 vs 1.7±0.5 and 1.6±0.2, both with p<0.05). Maximal voluntary ventilation (MVV) was significantly lower in OG and AG in relation to the CG (82.8±21.4 and 72.5±21.2 vs 102.8±27.3, both with p<0.05). OG has the highest leptin rate among the groups (with the other two groups had p<0.05). All groups had similar TNF-α and IL-6 levels.

Conclusion: The muscular hypertrophy found in the diaphragm of the obese individuals can be justified by the increase in respiratory work imposed by the chronic condition of the disease. Such increase in thickness did not occur in controlled mild asthmatics. The IL-6 and TNF-α markers detected no evidence of muscle inflammation, even though leptin was expected to be altered in obese individuals. Both obese and asthmatic patients had lower pulmonary resistance than the healthy ones.

Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar a cinética diafragmática, a função respiratória e a dosagem sérica de leptina e citocinas inflamatórias (IL-6 e TNF-α) em três grupos clínicos: obeso, asmático e saudável.

Métodos: Estudo clínico-exploratório realizado com 73 jovens (12-24 anos, sendo 42,5% do sexo masculino) alocados em três grupos: obesidade (GO, n = 33), índice de massa corporal (IMC z-score) ≥ + 2 e asmáticos leves controlados (GA, n = 26), classificados pela GINA, e grupo controle saudável (GC, n = 14). Os participantes foram submetidos à ultrassonografia diafragmática, espirometria, pressão respiratória máxima, níveis séricos de leptina e níveis de IL-6 e TNF-α em hemocultura total.

Resultados: A espessura do diafragma foi maior no GO em comparação ao GA e GC (2,0 ± 0,4 vs 1,7 ± 0,5 e 1,6 ± 0,2, respectivamente, com p < 0,05). A ventilação voluntária máxima (VVM) foi significativamente menor no GO e GA em relação ao GC (82,8 ± 21,4 e 72,5 ± 21,2 vs 102,8 ± 27,3, respectivamente, com p < 0,05). O GO tem a maior taxa de leptina entre todos os grupos (com os outros dois grupos, p < 0,05). Os três grupos tinham níveis semelhantes de TNF-α e IL-6.

Conclusão: A hipertrofia muscular encontrada no diafragma de indivíduos obesos pode ser justificada pelo aumento do trabalho respiratório imposto pela condição crônica da doença. Esse aumento de espessura não ocorreu em asmáticos leves controlados. Os marcadores IL-6 e TNF-α não detectaram evidências de inflamação muscular, embora fosse esperado que a leptina estivesse alterada em indivíduos obesos. Pacientes obesos e asmáticos apresentaram menor resistência pulmonar do que os saudáveis.

Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar a cinética diafragmática, a função respiratória e a dosagem sérica de leptina e citocinas inflamatórias (IL-6 e TNF-α) em três grupos clínicos: obeso, asmático e saudável.

Métodos: Estudo clínico-exploratório realizado com 73 jovens (12-24 anos, sendo 42,5% do sexo masculino) alocados em três grupos: obesidade (GO, n = 33), índice de massa corporal (IMC z-score) ≥ + 2 e asmáticos leves controlados (GA, n = 26), classificados pela GINA, e grupo controle saudável (GC, n = 14). Os participantes foram submetidos à ultrassonografia diafragmática, espirometria, pressão respiratória máxima, níveis séricos de leptina e níveis de IL-6 e TNF-α em hemocultura total.

Resultados: A espessura do diafragma foi maior no GO em comparação ao GA e GC (2,0 ± 0,4 vs 1,7 ± 0,5 e 1,6 ± 0,2, respectivamente, com p < 0,05). A ventilação voluntária máxima (VVM) foi significativamente menor no GO e GA em relação ao GC (82,8 ± 21,4 e 72,5 ± 21,2 vs 102,8 ± 27,3, respectivamente, com p < 0,05). O GO tem a maior taxa de leptina entre todos os grupos (com os outros dois grupos, p < 0,05). Os três grupos tinham níveis semelhantes de TNF-α e IL-6.

Conclusão: A hipertrofia muscular encontrada no diafragma de indivíduos obesos pode ser justificada pelo aumento do trabalho respiratório imposto pela condição crônica da doença. Esse aumento de espessura não ocorreu em asmáticos leves controlados. Os marcadores IL-6 e TNF-α não detectaram evidências de inflamação muscular, embora fosse esperado que a leptina estivesse alterada em indivíduos obesos. Pacientes obesos e asmáticos apresentaram menor resistência pulmonar do que os saudáveis.

MeSH terms

  • Adolescent
  • Asthma*
  • Diaphragm* / diagnostic imaging
  • Female
  • Humans
  • Kinetics
  • Leptin
  • Male
  • Obesity / complications
  • Tumor Necrosis Factor-alpha
  • Young Adult

Substances

  • Leptin
  • Tumor Necrosis Factor-alpha

Grants and funding

Apoio financeiro: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Brasil, sob código de financiamento 001.