Mecanismos da dispneia, fadiga e redução da aptidão cardiorrespiratória no pós Covid-19: contribuição integrada da DLCO, da função endotelial e do TECP com análise longitudinal

dc.contributor.advisor-co1Bonjorno, Flávia Rossi Caruso
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7119400854907214
dc.contributor.advisor1Silva , Audrey Borghi
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4855616925791895
dc.contributor.authorBack, Guilherme Dionir
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2787418760655662
dc.contributor.refereeDuarte, Ana Claudia Garcia de Oliveira
dc.contributor.refereeAlves, Vera Lúcia dos Santos
dc.contributor.refereeTrimer, Renata
dc.contributor.refereeGuizilini, Solange
dc.contributor.refereeSilva, Audrey Borghi
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1996950253264696
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0026401535944674
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3102516235444475
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1563905009199506
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4855616925791895
dc.date.accessioned2026-08-11T17:55:33Z
dc.date.issued2026-02-21
dc.description.abstractStudy I. Introduction: Although they did not present signs and symptoms of severe disease during the acute infection, adult COVID-19 survivors may exhibit impairments in pulmonary function and cardiorespiratory capacity after recovery. Objective: To compare performance on pulmonary function tests and cardiopulmonary exercise testing (CPET) between COVID-19 survivors and a control group (CG). Methods: This was a cross-sectional study. Volunteers diagnosed with COVID-19 who had not experienced severe signs and symptoms were evaluated one month after infection. Healthy volunteers matched for sex and age comprised the CG. All volunteers underwent the following assessments: I) clinical evaluation; II) complete pulmonary function testing; and III) cycle ergometer CPET. Metabolic variables were measured using the CareFusion Oxycon Mobile system. In addition, heart rate responses, peak systolic and diastolic blood pressure, and perceived exertion were recorded. Results: Twenty-nine COVID-19 survivors and 18 healthy control volunteers were evaluated. COVID-19 survivors had a mean age of 40 years, a higher body mass index, and persistent symptoms compared with the CG (p<0.05). In addition, they exhibited a greater number of comorbidities, a higher number of medications in use, and greater impairment in pulmonary function (p<0.05). During CPET, COVID-19 survivors showed lower peak work rate, oxygen uptake (V̇O₂), carbon dioxide output (V̇CO₂), circulatory power (CP), and end-tidal carbon dioxide pressure (PETCO₂) (p<0.05). Moreover, survivors exhibited blunted chronotropic and ventilatory responses, lower peak peripheral oxygen saturation, and greater muscle fatigue (p<0.05) compared with the CG. Conclusion: Despite not having experienced signs and symptoms of severe disease during the acute infection, adult survivors exhibited reduced pulmonary function and cardiorespiratory capacity one month after recovery from COVID-19. Furthermore, cardiovascular and ventilatory responses and lower-limb fatigue were the main exercise-limiting factors. Study II. Introduction: COVID-19 negatively affects cardiorespiratory fitness (CRF), increasing the likelihood of exertional symptoms, such as fatigue and dyspnea, and adversely affecting vascular function, thereby impairing cardiovascular health. Objective: To investigate endothelial function and its relationship with CRF in individuals who had recovered from COVID-19. Methods: Volunteers were evaluated one month after infection and underwent clinical assessment, pulmonary function testing, endothelial function assessment, measured by flow-mediated dilation, and cardiopulmonary exercise testing. Results: COVID-19 survivors exhibited reduced exercise capacity, with lower peak V̇O₂ and FMD (%) values according to disease severity. However, endothelial function was worse in volunteers with previous COVID-19, regardless of disease severity, compared with the control group. Significant associations were observed between lower FMD (%) and lower peak V̇O₂, work rate, circulatory power, and peak V̇O₂/work rate values. Conclusion: Endothelial function was significantly associated with CRF in COVID-19 survivors according to disease severity. Strategies aimed at improving CRF and mitigating the negative effects resulting from endothelial dysfunction should be investigated in future studies. Study III. Introduction: Reduced diffusing capacity of the lungs for carbon monoxide (DLCO) is a common abnormality after COVID-19. However, its recovery trajectory over one year according to the severity of the acute disease and its relationship with persistent symptoms remain incompletely understood. Objective: To evaluate the recovery trajectory of DLCO over one year according to the severity of acute COVID-19 and its relationship with persistent dyspnea and fatigue. Methods: In this longitudinal observational study, 60 volunteers who had recovered from COVID-19, including 20 with mild, 20 with moderate, and 20 with severe disease, and 20 control participants underwent pulmonary function testing, including DLCO, carbon monoxide transfer coefficient (KCO), and alveolar volume (VA), expressed as absolute values and percentages of predicted values. Survivors were evaluated at baseline, after the acute phase of infection, one month after infection, and at the one-year follow-up. Two-way analysis of variance (ANOVA) was used to assess between-group and within-group differences over time. Receiver operating characteristic curve analysis identified the optimal DLCO% cutoff for dyspnea and fatigue, and symptom persistence at 12 months was assessed using Kaplan–Meier curves. Results: At baseline, DLCO% and VA% were significantly reduced in the moderate and severe groups compared with the mild and control groups. Over one year, DLCO% showed a significant interaction between time and disease severity, with minimal variation in mild cases (approximately +1%) and modest improvement in moderate cases (approximately +3%), but a marked increase among volunteers who had experienced severe COVID-19, from 66% to 83% of predicted values (approximately +26%). VA% improved predominantly in the moderate and severe groups (approximately +7% and +6%, respectively), whereas KCO% remained largely stable, with a small increase only in the severe group. A DLCO% cutoff of ≤80% of predicted values at one year identified individuals with dyspnea and/or fatigue with high diagnostic accuracy, with a sensitivity of 85.7%, specificity of 81.8%, and an area under the curve of 0.82. Conclusion: One year after COVID-19, pulmonary gas-exchange abnormalities persisted in a substantial proportion of volunteers but showed significant recovery among those who initially had severe forms of the disease, primarily driven by improvements in DLCO% and VA%. A DLCO% <80% of predicted values identifies individuals at greater risk of persistent dyspnea and fatigue and should be incorporated into long-term follow-up strategies for COVID-19 survivors. Study IV. Introduction: Post-COVID-19 condition may be accompanied by exercise intolerance and possible persistent vascular abnormalities. Endothelial dysfunction, estimated by flow-mediated dilation (FMD), and the hemodynamic stimulus represented by shear stress may act as mechanistic links between cardiorespiratory fitness and functional recovery. Objective: To compare cardiopulmonary exercise testing (CPET), FMD, and shear stress outcomes between an initial assessment and long-term follow-up in COVID-19 survivors stratified by disease severity, and to investigate associations between fitness markers and vascular variables. Methods: This was a longitudinal study with groups matched for disease severity, sex, and age. CPET parameters and vascular measurements, including FMD and shear stress, were analyzed at the initial assessment and follow-up. Group-by-time comparisons were performed using a general linear model for repeated measures, adjusted for age, sex, and body mass index. Associations were tested using correlation analyses and simple linear regression, considering r, R², and p values. Results: Longitudinal improvements in cardiorespiratory fitness and vascular markers were observed. However, recovery remained incomplete in the severe group, which maintained a poorer functional profile and greater ventilatory cost at follow-up. FMD increased over time but remained reduced in survivors of severe COVID-19. Shear stress differed among groups and increased at follow-up, although lower values persisted in the severe group. Correlation and regression analyses demonstrated positive associations between FMD and V̇O₂ and between FMD and circulatory power. Stronger associations were observed between shear stress and CPET variables, indicating physiological coupling among exercise performance, hemodynamic stimulus, and endothelial function. Conclusion: After COVID-19, cardiorespiratory fitness and endothelial function show partial recovery that is strongly modulated by disease severity, and shear stress emerges as a relevant integrative marker of the relationship between CPET and FMD.eng
dc.description.resumoEstudo I. Introdução: Apesar de não terem apresentado sinais e sintomas de doença grave durante a infecção, sobreviventes adultos da COVID-19 podem apresentar alterações da função pulmonar e da capacidade cardiorrespiratória após a recuperação. Objetivo: Comparar o desempenho nos testes de função pulmonar e no teste de exercício cardiopulmonar (TECP) em sobreviventes de COVID-19 com um grupo controle (GC). Métodos: Trata-se de um estudo transversal. Voluntários com diagnóstico de COVID-19, sem sinais e sintomas graves, foram avaliados um mês após a infecção. Voluntários saudáveis pareados por sexo e idade constituíram o GC. Todos os voluntários foram submetidos às seguintes avaliações: I) avaliação clínica; II) função pulmonar completa; e III) TECP em cicloergômetro. As variáveis metabólicas foram mensuradas pelo dispositivo CareFusion Oxycon Mobile. Adicionalmente, foram registradas as respostas da frequência cardíaca, a pressão arterial sistólica e diastólica de pico e a percepção subjetiva de esforço.Resultados: Foram avaliados 29 voluntários sobreviventes de COVID-19 e 18 voluntários controles saudáveis. Os sobreviventes da COVID-19 apresentaram idade média de 40 anos, maior índice de massa corporal e sintomas persistentes em comparação ao GC (p<0,05). Além disso, exibiram maior número de comorbidades, maior quantidade de medicamentos em uso e maior comprometimento da função pulmonar (p<0,05). Em relação ao TECP, os sobreviventes da COVID-19 apresentaram redução da carga de trabalho de pico, do consumo de oxigênio (V̇O₂), da produção de dióxido de carbono (V̇CO₂), da potência circulatória (PC) e da pressão expiratória final de dióxido de carbono (PETCO₂) (p<0,05). Além disso, demonstraram respostas cronotrópicas e ventilatórias deprimidas, menor saturação periférica de oxigênio no pico e maior fadiga muscular (p<0,05) em comparação ao GC.Conclusão: Apesar de não terem apresentado sinais e sintomas de doença grave durante a infecção, os sobreviventes adultos exibiram redução da função pulmonar e da capacidade cardiorrespiratória um mês após a recuperação da COVID-19. Ademais, as respostas cardiovasculares e ventilatórias e a fadiga de membros inferiores constituíram as principais limitações ao exercício. Estudo II. Introdução: O impacto da COVID-19 sobre a aptidão cardiorrespiratória (ACR) é negativo, aumentando a probabilidade de sintomas aos esforços, como fadiga e dispneia, e afetando adversamente a função vascular, com prejuízo à saúde cardiovascular. Objetivo: Investigar a função endotelial e sua relação com a ACR em indivíduos que se recuperaram da COVID-19. Métodos: Os voluntários foram avaliados um mês após a infecção, incluindo avaliação clínica, função pulmonar, função endotelial, mensurada por dilatação mediada por fluxo, e teste de exercício cardiopulmonar. Resultados: Os sobreviventes da COVID-19 apresentaram redução da capacidade de exercício, com valores inferiores de V̇O₂ de pico e de DMF (%) de acordo com a gravidade da doença. Contudo, a função endotelial foi pior em voluntários com COVID-19, independentemente da gravidade, quando comparados ao grupo controle. Foram observadas associações significativas entre menor DMF (%) e menores valores de V̇O₂ de pico, carga de trabalho, potência circulatória e V̇O₂ de pico/W. Conclusão: A função endotelial associou-se de forma significativa à ACR em voluntários sobreviventes da COVID-19, conforme a gravidade da doença. Estratégias voltadas à melhora da ACR e à mitigação dos impactos negativos decorrentes do dano à função endotelial devem ser investigadas em estudos futuros. Estudo III. Introdução: A redução da capacidade de difusão pulmonar para o monóxido de carbono (DLCO) é uma alteração comum após a COVID-19. No entanto, a trajetória de recuperação dessa variável ao longo de um ano, segundo a gravidade da doença aguda, e sua relação com sintomas persistentes ainda não estão completamente compreendidas. Objetivo: Avaliar a trajetória de recuperação da DLCO ao longo de um ano, de acordo com a gravidade da COVID-19 aguda, e sua relação com a persistência de dispneia e fadiga. Métodos: Neste estudo observacional longitudinal, 60 voluntários que se recuperaram da COVID-19, sendo 20 com doença leve, 20 moderada e 20 grave, e 20 controles foram submetidos a testes de função pulmonar, incluindo DLCO, coeficiente de transferência do monóxido de carbono (KCO) e volume alveolar (VA), expressos em valores absolutos e percentuais do previsto. Os sobreviventes foram avaliados no período basal, após a fase aguda da infecção, um mês após a infecção, e no acompanhamento de um ano. A análise de variância (ANOVA) de duas vias foi empregada para avaliar diferenças inter e intragrupo ao longo do tempo. A análise de curvas ROC identificou o ponto de corte ótimo da DLCO% para dispneia e fadiga, e a persistência de sintomas em 12 meses foi avaliada por curvas de Kaplan–Meier. Resultados: Na avaliação basal, DLCO% e VA% estavam significativamente reduzidos nos grupos moderado e grave em comparação ao grupo leve e ao controle. Ao longo de um ano, a DLCO% demonstrou interação significativa entre tempo e gravidade da doença, com variação mínima nos casos leves (≈+1%) e melhora modesta nos casos moderados (≈+3%), mas aumento expressivo entre os voluntários que tiveram COVID-19 grave, de 66% para 83% do previsto (≈+26%). O VA% melhorou predominantemente nos grupos moderado e grave (≈+7% e +6%, respectivamente), enquanto o KCO% manteve-se amplamente estável, apresentando pequeno aumento apenas no grupo grave. Um ponto de corte de DLCO% ≤80% do previsto, após um ano, identificou indivíduos com dispneia e/ou fadiga com alta acurácia diagnóstica, com sensibilidade de 85,7%, especificidade de 81,8% e AUC de 0,82. Conclusão: Um ano após a COVID-19, anormalidades na troca gasosa pulmonar persistem em uma proporção substancial de voluntários, mas demonstram recuperação significativa entre aqueles com formas inicialmente graves da doença, impulsionada principalmente por melhorias em DLCO% e VA%. Uma DLCO% <80% do previsto identifica indivíduos com maior risco de dispneia e fadiga persistentes, devendo ser incorporada às estratégias de seguimento de longo prazo em sobreviventes da COVID-19. Estudo IV. Introdução: A condição pós-COVID-19 pode cursar com intolerância ao exercício e possíveis alterações vasculares persistentes. A disfunção endotelial, estimada pela dilatação mediada por fluxo (DMF), e o estímulo hemodinâmico, representado pelo estresse de cisalhamento, podem atuar como elos mecanísticos entre aptidão cardiorrespiratória e recuperação funcional. Objetivo: Comparar, entre uma avaliação inicial e um seguimento tardio, desfechos do teste de exercício cardiopulmonar (TECP), DMF e estresse de cisalhamento em sobreviventes de COVID-19 estratificados por gravidade, e investigar associações entre marcadores de aptidão e variáveis vasculares. Métodos: Estudo longitudinal com grupos pareados por gravidade, sexo e idade. Foram analisados parâmetros do TECP e medidas vasculares, incluindo DMF e estresse de cisalhamento, na avaliação inicial e no seguimento. Comparações grupo×tempo foram realizadas por modelo linear geral para medidas repetidas, com ajuste por idade, sexo e IMC. As associações foram testadas por correlação e regressão linear simples, considerando r, R² e p. Resultados: Observou-se melhora longitudinal da aptidão cardiorrespiratória e dos marcadores vasculares, porém com recuperação incompleta no grupo grave, que manteve perfil funcional inferior e maior custo ventilatório no seguimento. A DMF aumentou ao longo do tempo, mas permaneceu reduzida nos sobreviventes da COVID-19 grave. O estresse de cisalhamento diferiu entre os grupos e aumentou no seguimento, com persistência de valores mais baixos no grupo grave. As análises de correlação e regressão mostraram associações positivas entre DMF e V̇O₂ e entre DMF e potência circulatória. Foram observadas associações mais robustas entre o estresse de cisalhamento e as variáveis do TECP, indicando acoplamento fisiológico entre desempenho ao exercício, estímulo hemodinâmico e função endotelial. Conclusão: Após a COVID-19, há recuperação parcial da aptidão e da função endotelial, fortemente modulada pela gravidade, e o estresse de cisalhamento emerge como marcador integrativo relevante na relação entre TECP e DMF.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipId001
dc.description.sponsorshipId2020/15726-0
dc.identifier.citationBACK, Guilherme Dionir. Mecanismos da dispneia, fadiga e redução da aptidão cardiorrespiratória no pós Covid-19: contribuição integrada da DLCO, da função endotelial e do TECP com análise longitudinal. 2026. Tese (Doutorado em Fisioterapia) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24488.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24488
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Biológicas e da Saúde - CCBS
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Fisioterapia - PPGFt
dc.relation.urihttps://www.scielo.br/j/bjmbr/a/sWvzrX4CQGpzbbCS5JLG8WK/?lang=en
dc.relation.urihttps://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.14814/phy2.70216
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectCOVID-19por
dc.subjectSobreviventespor
dc.subjectFunção Pulmonarpor
dc.subjectFunção Endotelialpor
dc.subjectAptidão Cardiorrespiratória
dc.subject.cnpqCIENCIAS DA SAUDE::FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONAL
dc.subject.ods3. Saúde e Bem-Estar
dc.titleMecanismos da dispneia, fadiga e redução da aptidão cardiorrespiratória no pós Covid-19: contribuição integrada da DLCO, da função endotelial e do TECP com análise longitudinalpor
dc.title.alternativeMechanisms underlying dyspnea, fatigue, and reduced cardiorespiratory fitness in post-Covid-19: an integrated longitudinal analysis of diffusing capacity, endothelial function, and cardiopulmonary exercise testingeng
dc.typeTese

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