Adaptaciones pulmonares durante el ejercicio

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ADAPTACIONES RESPIRATORIAS DURANTE EL EJERCICIO DRA. EDDA LEONOR VELÁSQUEZ DE CORTEZ

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ADAPTACIONES RESPIRATORIASDURANTE EL EJERCICIO

DRA. EDDA LEONOR VELÁSQUEZ DE CORTEZ

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El ejercicio físico es una actividad que desarrollan todos los seres humanos, en distinto grado, durante su existencia. 

La tendencia al ejercicio y actos locomotores rítmicos es una tendencia natural que tiene rico tono afectivo y produce placer. Esos y otros factores fisiológicos tienen gran importancia en el ejercicio.

Además de placer, el ejercicio mantiene la agilidad corporal, ejerce una influencia psicológica y social profunda; su deficiencia predispone a la obesidad y afecciones metabólicas degenerativas.

EL EJERCICIO

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EL EJERCICIO

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Las respuestas fisiológicas inmediatas al ejercicio son cambios súbitos y transitorios que se dan en la función de un determinado órgano o sistema o bien los cambios funcionales que se producen durante la realización del ejercicio y desaparecen inmediatamente cuando finaliza la actividad.

RESPUESTAS FISIOLOGICASDURANTE EL EJERCICIO

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ADAPTACIONES DURANTE EL EJERCICIO

Durante el ejercicio se producen modificaciones adecuadas y coordinadas en todo el organismo:

I - Adaptaciones Metabólicas.II - Adaptaciones Circulatorias.III - Adaptaciones Cardíacas.IV - Adaptaciones Respiratorias.V - Adaptaciones en Sangre.VI - Adaptaciones en el Medio Interno.

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EL SISTEMA RESPIRATORIO EN EL EJERCICIO TIENE 3 FUNCIONES BÁSICAS: 1) Oxigenar y disminuir la acidosis metabólica de la sangre venosa

que está hipercápnica e hipoxémica. 2) Mantener baja la resistencia vascular pulmonar. 3) Reducir el paso de agua al espacio intersticial.

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VENTILACION PULMONAR Durante el ejercicio intenso la frecuencia respiratoria (FR) en

personas sanas puede alcanzar 35-45 r.p.m. llegando hasta 60-70 r.p.m. en deportistas de alto nivel.

El volumen corriente puede llegar hasta los 2 litros. La ventilación pulmonar puede alcanzar valores 17 veces mayores

que en el reposo (100 L/min) y se modifica antes, durante y después del ejercicio.

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LA VENTILACION PULMONAR TIENE 3 FASES: FASE I: la ventilación aumenta en forma brusca. (duración: 30-50

seg.) FASE II: el aumento se hace más gradual (3-4 min.) FASE III: se estabiliza (solo en ejercicios de intensidad leve o

moderada)

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Durante el ejercicio leve o moderado el volumen espirado (VE) aumenta en forma lineal con respecto al consumo de O2 (VO2) y con la producción de CO2 (VCO2) cuyo cociente VE/VO2 es igual a 20-25.

Este aumento se debe a un aumento mayor del volumen corriente en comparación a la frecuencia respiratoria.

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Cuando el ejercicio es muy intenso y se instala una acidosis metabólica la relación VE/VO2 se hace curvilínea y el aumento de la VE es a expensas de la FR, al no alcanzarse la fase III se produce un aumento desproporcionado de la VE en relación al VO2 por lo que su cociente puede llegar a 35-40.

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El punto en el cual se produce esa respuesta desproporcionada se denomina “umbral ventilatorio” y corresponde aproximadamente al 55-65% de la VO2 máx.

Durante la recuperación post ejercicio se produce una primera fase de disminución brusca de la VE y otra fase de disminución gradual.

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Con respecto a la V/Q podemos decir que en el ejercicio ligero se mantiene semejante al del reposo (0,8), en el moderado tanto la VE como la perfusión se hacen mucho más uniformes en todo el pulmón, hay un reclutamiento de los capilares pulmonares y un aumento del diámetro de los mismos.

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Mientras que en el ejercicio intenso hay un aumento desproporcionado de la VE con el cual la relación V/Q puede aumentar hasta 5 veces.

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CONSUMO DE O2 Y VENTILACIÓN PULMONAR El consumo normal de O2 para el varón adulto joven en reposo es

de 250 ml/min, pero en condiciones extremas este valor puede llegar a 3600 ml/min sin entrenamiento, 4000 ml/min con entrenamiento deportivo, y 5100 ml/min en un corredor de maratón masculino.

El consumo de O2 y ventilación pulmonar total aumenta unas 20 veces desde el estado de reposo al de ejercicio de intensidad máxima. 

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La capacidad respiratoria máxima es cerca del 50% mayor que la ventilación pulmonar real durante el ejercicio máximo, ello brinda un elemento de seguridad para los deportistas dándoles ventilación adicional en caso de ejercicios a grandes alturas, ambientes muy cálidos o anormalidades en el sistema respiratorio.

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DIFUSION DE GASESLa capacidad de difusión del O2 se triplica gracias al aumento de la superficie de intercambio. En estado de reposo la PO2 del capilar y del alvéolo se iguala en los primeros 0,25 seg. del tránsito del eritrocito en contacto con la membrana alveolar que es de 0,75 seg. en total; en el ejercicio al aumentar el flujo sanguíneo el tiempo de tránsito disminuye a 0,50 ó 0,25 pero mientras no descienda más, la capacidad de difusión se mantiene.

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CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DE OXÍGENO Se incrementa al triple de su valor la capacidad de difusión entre

el estado de reposo (23 ml/min.) y el de ejercicio máximo (64 ml/min.), esto se debe principalmente a que el flujo sanguíneo a través de los capilares pulmonares es muy lento e incluso nulo durante el estado de reposo, mientras que en el ejercicio el incremento del flujo sanguíneo en los pulmones hace que todos los capilares se hallen perfundidos al máximo, lo que brinda mayor superficie donde el O2 puede difundir.

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TRANSPORTE DE GASES DURANTE EL EJERCICIO Durante el ejercicio la hemoglobina aumenta 5-10% debido a la

pérdida de líquidos y al trasvase de los mismos desde el compartimiento vascular al muscular (hemoconcentración).

La diferencia arteriovenosa está aumentada debido a la mayor extracción de O2 por parte de las células musculares activas.

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TRANSPORTE DE GASES DURANTE EL EJERCICIO El aumento de hidrogeniones, del CO2, de la temperatura y del 2,3

DPG desplazan la curva de disociación de la hemoglobina hacia la derecha.

La mioglobina que facilita el transporte de O2 en el interior de la célula muscular hasta la mitocondria parece aumentar sus concentraciones gracias al entrenamiento de resistencia.

El transporte de CO2 desde la célula hasta los pulmones se realiza principalmente por el sistema del bicarbonato.

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GASES ARTERIALES Tanto la PO2 como la PCO2 se mantienen casi normales, lo que

indica gran capacidad del sistema respiratorio para suministrar aireación adecuada de la sangre incluso durante el ejercicio máximo.

En el ejercicio la respiración se estimula principalmente por mecanismos neurógenos: por estímulo directo del centro respiratorio, por las mismas señales que se transmiten desde el cerebro a los músculos para producir movimientos, y por señales sensoriales hacia el centro respiratorio generadas en los músculos en contracción y las articulaciones en movimiento.

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EL ENTRENAMIENTO FÍSICO El entrenamiento comprende:

El perfeccionamiento de la habilidad, fuerza y resistencia.

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1. El entrenamiento de resistencia aumenta la capacidad aeróbica máxima, es decir, la captación máxima de O2.

Esta define la capacidad funcional del sistema cardiovascular y refleja el producto del VM cardíaco y la diferencia de O2 arterio-venoso, se desprende que un cambio del consumo de O2 máximo debe reflejar un cambio correspondiente en el VM cardíaco máximo.

EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO PARA EL EJERCICIO DINÁMICO

 

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EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO PARA EL EJERCICIO DINÁMICO

 2. El entrenamiento aumenta el tamaño y número de las mitocondrias por gramo de músculo.

3. El nivel de actividad enzimática mitocondrial por gramo de proteína mitocondrial.

4. La capacidad del músculo de oxidar las grasas, hidratos de carbono y cetonas.

5. Y la capacidad de generar ATP.

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EFECTO DEL ENTRENAMIENTO SOBRE LA VO2 MÁX. El consumo de O2 bajo un metabolismo aeróbico máximo

(VO2 máx.) en períodos cortos de entrenamiento (2-3 meses) solo aumenta el 10%. Sin embargo los corredores de maratón presentan un VO2 máx. alrededor del 45% superior al de las personas no entrenadas. En parte ese valor superior corresponde a determinación genética, es decir, son personas que tienen mayor tamaño torácico en relación al tamaño corporal y que poseen músculos respiratorios más fuertes.

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EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO PARA EL EJERCICIO DINÁMICO

El efecto neto de estos cambios en el músculo es un aumento de la capacidad para la extracción de O2 periférico (diferencia arterio-venosa de O2 aumentada) y una reducción de la producción de lactato (mayor capacidad aeróbica) a cualquier carga de trabajo dada.

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EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO PARA EL EJERCICIO DINÁMICO

En consecuencia, los requerimientos de O2 del corazón son menores a una carga de trabajo dada, porque la FC, la post carga, el grado de acortamiento y la velocidad de acortamiento son menores.En el cuadro siguiente se resumen los efectos del entrenamiento sobre los órganos y sus funciones.

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LOS MECANISMOS RESPONSABLES DE LA HIPERVENTILACIÓN QUE SE PRODUCE EN EL EJERCICIO SON: 1) Estímulo central: Proviene del centro respiratorio y del hipotálamo. 2) Potenciación a corto plazo: Es un mecanismo no sensorial intrínseco que provoca una amplificación de la respuesta ventilatoria a cualquier estímulo. Se encuentra en las neuronas del tronco cerebral.

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓNDURANTE EL EJERCICIO

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LOS MECANISMOS RESPONSABLES DE LA HIPERVENTILACIÓN QUE SE PRODUCE EN EL EJERCICIO SON: 3) Mecanismo de retroalimentación:

Integrado por dos grupos: Retroalimentación respiratoria: quimiorreceptores centrales,

periféricos y receptores en músculos respiratorios, pulmones y vías aéreas.

Retroalimentación no respiratoria: receptores en músculos, senos carotídeos, receptores venosos y cardíacos.

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓNDURANTE EL EJERCICIO

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LOS MECANISMOS RESPONSABLES DE LA HIPERVENTILACIÓN QUE SE PRODUCE EN EL EJERCICIO SON: 4) Mecanismos Termoregulatorios: De estos mecanismos regulatorios algunos predominan en una fase y otros en otra.

FASE I: Predominan el estímulo central potenciado por la retroalimentación muscular.

FASE II: A los dos anteriores se le suman la potenciación a corto plazo, la acción del potasio en los senos carotideos y la de los gases sanguíneos.

FASE III: Actúan todos los mecanismos.

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓNDURANTE EL EJERCICIO

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EN LA RECUPERACIÓN: Fase rápida: representa la desaparición del comando central y de

los mecanismos de retroalimentación muscular. Fase lenta: representa la desaparición de la potenciación a corto

plazo, manteniéndose el factor estimulador que es el aumento de potasio y los otros mecanismos que se van a ir ajustando hasta llegar al estado basal.

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓNDURANTE EL EJERCICIO

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BRONCOCONSTRICCION INDUCIDA POR EL EJERCICIO

Es el estrechamiento de las vías respiratorias que se produce de forma aguda inducida por el ejercicio.

Una proporción sustancial de pacientes asmáticos experimentan síntomas inducidos por el ejercicio, aunque también se ha visto en pacientes sin diagnostico de asma bronquial.

Am J Respir Crit Care Med Vol 187, Iss. 9, pp 1016–1027, May 1, 2013

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BRONCOCONSTRICCION INDUCIDA POR EL EJERCICIO

La prevalencia exacta en pacientes con asma y BIE se desconoce, pero el ejercicio es uno de los principales desencadenantes de broncoconstricción en estos pacientes.

La prevalencia es del 20% en pacientes sin diagnostico de asma

En atletas de elite la prevalencia varia entre 30% y 70% Am J Respir Crit Care Med Vol 187, Iss. 9, pp 1016–1027, May 1, 2013

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FISIOPATOLOGIAEl epitelio juega un papel importante en la transferencia de agua y el calentamiento de las vías aéreas inferiores, pero la manera en que esta respuesta epitelial conduce a la activación de leucotrienos es aun desconocida.

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PATOGÉNESIS

Un periodo aceptable de ejercicio de alta intensidad o de intervalo incrementa la ventilacion minuto durante la hipernea isocapnica, desencadenando broncoconstricción, la cual ocurre predominantemente al cese de un corto periodo de hipernea y dura aproximadamente de 30 a 90 minutos sin tratamiento

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PATOGÉNESIS

Varios estudios demuestran que algunos sujetos predispuestos a BIE tienen:

Niveles incrementados de oxido nítrico Leucotrienos Expresión genética de células de mastocitos Descamación epitelial dentro de la luz de la vía aérea

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PATOGÉNESIS

Los mediadores de la inflamación incluyendo triptasa, histamina y leucotrienos son liberados por células que se encuentran en la vía aérea incluyendo eosinófilos y mastocitos.

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TEORIA TERMICA

Se basa en la antigua teoría de Deal y McFadden, quiénes consideraron que el asma inducido por ejercicio se iniciaba por el efecto térmico que la hiperventilación del ejercicio causa sobre las vías respiratorias .

Sostiene que el rápido aumento de la temperatura en las vías aéreas causa congestión vascular, aumento de la permeabilidad y edema.

Javier López Silvarrey Especialista en Medicina Deportiva Subdirector de la Escuela de Medicina de la Educación Fisica y el Deporte. Facultad de

Medicina.UCM

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TEORIA TERMAL

El enfriamiento de la mucosa durante el ejercicio no seria un hecho aislado, si no que se acompañaría de un recalentamiento posterior al esfuerzo que justificaría algunas circunstancias no explicadas de la BIE.

Javier López Silvarrey Especialista en Medicina Deportiva Subdirector de la Escuela de Medicina de la Educación

Fisica y el Deporte. Facultad de Medicina.UCM

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TEORIA HIPEROSMOLAR

La hiperventilación del ejercicio provoca en la mucosa respiratoria, evaporación, pérdida de H2O, deshidratación, aumento de la osmolaridad intracelular, hechos que inician los eventos que conducen a la contracción bronquial.

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EL ROL DEL ENTORNO

La alta prevalencia de BIE en atletas puede estar relacionada a demandas especificas del ambiente o diferentes deportes.

La prevalencia de BIE en atletas en pista de patinaje es del 30% y esto puede estar relacionado con la inhalación de aire frio y seco

La prevalencia en nadadores es del 11 al 29% y esta asociado al la inhalación de grandes cantidades de tricloroaminas

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EL ROL DEL ENTORNO

Dentro de los factores ambientales que contribuyen a la BIE están:

Aire frio

Aire seco

Ozona ambiental

Partículas transportadas por el aire.

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EL ROL DEL ENTORNOPoblaciones susceptibles a incremento de la fracción de partículas depositadas en los pulmones durante el ejercicio:

Niños

Enfermedad cardiovascular preexistente

Enfermedad pulmonar preexistente

Diabetes mellitus

La evidencia sostiene la relación de la hiperrespuesta de las vías aéreas y la disminución de la función pulmonar con el contacto crónico con contaminantes ambientales durante el ejercicio. Am J Respir Crit Care Med Vol 187, Iss. 9, pp 1016–1027, May 1, 2013

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SINTOMAS

Son variables e inespecíficos

La presentación clínica puede incluir: opresión torácica, sibilancias, tos y disnea.

Estos síntomas pueden ser desencadenados únicamente por el ejercicio o también por ciertos circunstancias como clima frio o sumergirse en una piscina.

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SINTOMAS

Los síntomas suelen ser leves o moderados.

Suficientes para causar disminución de del rendimiento físico, pero no para provocar un distres respiratorio. Esto solo ha ocurrido en casos aislados.

La activación de los sensores nerviosos juega un papel importante en la

patogénesis de la BIE, y puede estar involucrado en la producción de moco de las vías aéreas después de la prueba de ejercicio.

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DIAGNOSTICO El diagnostico de la broncoconstricción inducida por el ejercicio es

establecida por lo cambios en la función pulmonar, no por los síntomas.

Las mediciones de la función pulmonar después de ejercicio especifico o hipernea son utilizados para determinar si la BIE esta presente y el grado de severidad.

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DIAGNOSTICO Es preferible evaluar el FEV1 , porque esta medida tiene mejor repetibilidad y es

más exigente que el pico tasa de flujo espiratorio.

La respuesta de la vía aérea se expresa como el porcentaje de disminución del FEV1 con respecto al valor basal.

La diferencia entre el valor FEV1 pre - ejercicio y el valor más bajo FEV1 registrado en los 30 minutos después del ejercicio, se expresa como un porcentaje del valor antes del ejercicio .

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DIAGNOSTICO

El criterio para diagnostico de BIE es la caída del FEV1 > 10%.

La severidad de la BIE se mide en leve, moderada y severa.

LEVE: >10% pero <25%

MODERADA: >25% pero <50%

SEVERA: >50%

Una caída del FEV1 del 30% o mayor en una persona que usa esteroides inhalados ya se considera severa Am J Respir Crit Care Med Vol 187, Iss. 9, pp 1016–1027, May 1, 2013

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DIAGNOSTICO

Se deben realizar al menos 2 maniobras de FEV1 de forma seriada después de la prueba de ejercicio, aceptando el valor mas alto en cada intervalo.

Se mide el FEV1 al minuto 5,10,15 y 30 después del ejercicio, pero puede ser mas frecuente si se espera una respuesta mas severa.

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PRUEBA DE EJERCICIO PARA DETERMINAR BIEDeterminantes para la respuesta de la vía aérea al ejercicio: Tipo de ejercicio Intensidad de ejercicio Duración del ejercicio Temperatura del ambiente Cantidad de agua en el aire inspirado Tiempo desde el ultimo ejercicio (no ejercicio al menos 4 horas antes) El alto nivel de ventilación sostenida alcanzada durante el ejercicio El contenido de agua del aire inspirado

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PRUEBA DE EJERCICIO PARA DETERMINAR BIE

La ventilación requerida para que el test sea valido es al menos 17.5 veces el VEF1 y de preferencia mas de 21 veces.

La relación entre la frecuencia cardiaca y la ventilación varia ampliamente según el estado físico del paciente

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PRUEBA DE EJERCICIO PARA DETERMINAR BIE

El protocolo ideal consiste en el incremento rápido de la intensidad del ejercicio en 2 a 4 minutos para alcanzar niveles altos de ventilación.

Se recomienda respirar aire seco (< 10 mg H2O/L ) con un clip nasal, en un lugar donde pueda correr o andar en bicicleta con una carga suficiente para incrementar la frecuencia cardiaca al 80-90% de la frecuencia cardiaca máxima para la edad o alcanzar una ventilación 17.5-21 veces el FEV1.

Una vez es alcanzado este nivel de intensidad el sujeto debe continuar el ejercicio por 4-6 min

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PRUEBA DE EJERCICIO PARA DETERMINAR BIE

Factores que pueden alterar la severidad de la respuesta a la prueba de ejercicio. El uso de tratamiento preventivo de corta o larga acción para pacientes

asmáticos. Ejercicio intenso reciente o de calentamiento Uso reciente de antiinflamatorios no esteroideos Exposición reciente a alérgenos inhalados

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SUSTITUTOS DEL EJERCICIO PARA PRUEBA DE BIE

Hipernea eucapnica voluntaria

Inhalacion de aire seco

Inhalacion de soluciones en aerosol hiperosmolares

Manitol en polvo seco

Ninguno de estos test son completamente sensibles o específicos para BIE, pero todos tienen utilidad para detectar la hiperreactividad bronquial que apoya el diagnostico de BIE

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TRATAMIENTOMETAS:

Aliviar los síntomas que pudieran ocurrir

Minimizar o prevenir la broncoconstricción

Permitir al atleta o paciente continuar sus actividades físicas o deporte con mínimos síntomas respiratorios

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TRATAMIENTO

Se recomienda el uso de B2 agonistas de corta acción 15 minutos antes del ejercicio (recomendación fuerte, nivel de evidencia alto)

Para pacientes que a pesar del B2 de corta acción continúan con los síntomas, se recomienda el uso diario de B2 de larga acción como monoterapia. (recomendación fuerte, nivel de evidencia moderado)

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TRATAMIENTO

Para pacientes que continúan con síntomas a pesar B2 de corta acción antes del ejercicio o que lo usan de forma diaria, se recomienda la administración diaria de un corticosteroide inhalado. (recomendación fuerte, nivel de evidencia moderado)

No se recomienda el uso de corticosteroides inhalados solamente antes del ejercicio. (recomendación fuerte, nivel de evidencia moderado)

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TRATAMIENTO

Para pacientes que continúan con síntomas a pesar B2 de corta acción antes del ejercicio o que lo usan de forma diaria o frecuente, se recomienda el uso de antileucotrienos. (recomendación fuerte, nivel de evidencia moderado).

Para pacientes que continúan con síntomas a pesar B2 de corta acción antes del ejercicio o que lo usan de forma diaria o mas frecuentemente, se recomienda el uso de estabilizadores de la membrana de los mastocitos. (recomendación fuerte, nivel de evidencia alto).

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TRATAMIENTO

Para pacientes con BIE y alergias, quienes continúan con síntomas a pesar del uso de B2 de acción corta antes del ejercicio o que lo usan de forma diaria o mas frecuentemente, se recomienda el uso de antihistamínicos. (recomendación débil, nivel de evidencia moderado)

Para pacientes no alérgicos, con las características antes mencionadas no se recomienda el uso de antihistamínicos (Recomendación fuerte, nivel de evidencia moderado) Am J Respir Crit Care Med Vol 187, Iss. 9, pp 1016–1027, May 1, 2013

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TRATAMIENTO

Para pacientes que continúan con síntomas a pesar B2 de corta acción antes del ejercicio o que lo usan de forma diaria o mas frecuentemente, se recomienda el uso de anticolinérgico inhalado antes del ejercicio.

( recomendación débil, nivel de evidencia baja)

Para todos los pacientes con BIE se recomienda ejercicio de intervalos o ejercicio de calentamiento antes de iniciar el ejercicio planeado.

Para pacientes con BIE quienes se ejercitan en clima frio, se recomienda el uso rutinario de un dispositivo que humedezca y caliente el aire durante el ejercicio. (recomendación débil, nivel de evidencia baja)

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