COVID-19 sequelae on physical condition, autonomic function and oxidative metabolism: a comparative analysis

Esta tesis doctoral se basa en la línea de base del proyecto EXER-COVID study proyecto financiado por Proyectos de I+D+i de Programas Estatales de Generación de Conocimiento y Fortalecimiento Científico y Tecnológico del Sistema de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad, dentro del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020 (PID2020-113098RBI00). El objetivo general del presente estudio fue evaluar la condición física de pacientes con síntomas persistentes de COVID-19 en Pamplona-Navarra y compararla con la de un grupo control de personas sanas, pertenecientes cohorte de vigilancia epidemiológica de enfermedades crónicas no trasmisibles, adscrito al centro de investigación biomédica del Gobierno de Navarra (Navarrabiomed) y al Hospital Universitario de Navarra (HUN), dentro de los proyectos estratégicos de I+D 2019-2021 en el reto GEMA de Genómica y Medicina Avanzada, estrategia navarra en medicina genómica aplicada a hipercolesterolemia (NAGENCOL) (PI_2019/39). Con este fin, se analizaron específicamente la eficiencia ventilatoria, la fuerza muscular del tren superior e inferior, la función autonómica y el metabolismo oxidativo de los pacientes, contrastando estos parámetros con los obtenidos en individuos sanos. Esta Tesis Doctoral se compone de cuatro estudios publicados en revistas científicas internacionales. A continuación, se resumen los resultados más pertinentes: Capítulo 1: Eficiencia ventilatoria en respuesta al ejercicio máximo en pacientes con síndrome persistente de COVID-19: un estudio transversal. Conclusiones: Considerando el papel central de la capacidad de ejercicio en pacientes con COVID-19 persistente, la rehabilitación física podría ser fundamental en esta situación nueva y poco conocida. Por lo tanto, es esencial establecer estrategias con programas multicomponentes para optimizar la recuperación en estos pacientes. Capítulo 2: La reducción de la fuerza muscular en pacientes con síndrome de COVID-19 prolongado está mediada por la masa muscular de las extremidades. Conclusiones: Nuestros hallazgos proporcionan nuevas perspectivas sobre los mecanismos subyacentes a la relación entre el síndrome de COVID prolongado y los niveles de fuerza de agarre/extensión de pierna, respaldando los efectos negativos del síndrome de COVID prolongado sobre la función muscular. Capítulo 3: La capacidad oxidativa máxima durante el ejercicio está asociada con la producción de potencia muscular en pacientes con síndrome de COVID-19 prolongado. Un análisis de moderación. Conclusión: Los pacientes con LCS presentaron una oxidación máxima de grasa más baja durante el ejercicio en comparación con los controles sanos, lo que posiblemente indique un deterioro en la función muscular esquelética. La relación entre la oxidación máxima de grasa y el LCS parece estar mediada predominantemente por la producción de potencia muscular. Se debe continuar investigando la patogénesis del LCS y el papel funcional de las mitocondrias. Capítulo 4: La función autonómica reducida en pacientes con síndrome de COVID-19 prolongado está mediada por la aptitud cardiorrespiratoria. Conclusiones: Estos hallazgos aportan nuevas perspectivas sobre la interacción entre la ACR y los indicadores de VFC, y sugieren que la disautonomía podría estar relacionada con el bajo VO2 pico observado en los pacientes con COVID-19 prolongado.

This Doctoral Thesis is based on the baseline data from the EXER-COVID study project, funded by the Proyectos de I+D+i de Programas Estatales de Generación de Conocimiento y Fortalecimiento Científico y Tecnológico del Sistema de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad, dentro del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020 (PID2020-113098RB-I00). The general objective of this study was to evaluate the physical condition of patients with persistent COVID-19 symptoms in Pamplona-Navarra and to compare it with that of a control group of healthy individuals from the epidemiological surveillance cohort for non-communicable chronic diseases. This cohort is associated with the Biomedical Research Center of the Government of Navarre (Navarrabiomed) and the University Hospital of Navarre (HUN), under the 2019-2021 strategic R&D projects within the GEMA challenge on Genomics and Advanced Medicine, the Navarrese strategy in genomic medicine applied to hypercholesterolemia (NAGENCOL) (PI_2019/39). To this end, the study specifically analyzed ventilatory efficiency, upper and lower body muscle strength, autonomic function, and oxidative metabolism in patients, comparing these parameters with those obtained from healthy individuals. This Doctoral Thesis comprises four studies published in international scientific journals. The following summarizes the most relevant results: Chapter 1: Ventilatory efficiency in response to maximal exercise in persistent COVID-19 syndrome patients: a cross-sectional study. Conclusions: Considering the central role of exercise capacity in patients with persistent COVID-19, exercise rehabilitation could be fundamental in this new and little-known situation. Therefore, it is essential to establish strategies with multicomponent programs, to optimize recovery in these patients. Chapter 2: Reduced muscle strength in patients with long-COVID-19 syndrome is mediated by limb muscle mass. Conclusions: Our findings provide novel insights into the mechanisms underlying the relationship between long-COVID syndrome and grip/leg strength levels, supporting the negative effects of long-COVID syndrome on muscle function. Chapter 3: Maximal oxidative capacity during exercise is associated with muscle power output in patients with long coronavirus disease 2019 (COVID-19) syndrome. A moderation análisis. Conclusion: The patients with LCS had lower peak fat oxidation during exercise compared with the healthy controls, potentially indicating impairment in skeletal muscle function. The relationship between peak fat oxidation and LCS appears to be mediated predominantly by muscle power output. Additional research should continue investigating LCS pathogenesis and the functional role of mitochondria. Chapter 4: Reduced autonomic function in patients with long-COVID-19 syndrome is mediated by cardiorespiratory fitness. Conclusions: These findings contribute new insights on the interplay between CRF and HRV indicators as well as endorse that dysautonomia may be related to the low peak VO2 observed in long COVID-19 patients.