Abdominal muscle and quadriceps strength in chronic obstructive pulmonary disease

Abstract

Background: Quadriceps muscle weakness is common in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) but is not observed in a small hand muscle (adductor pollicis). Although this could be explained by reduced activity in the quadriceps, the observation could also be explained by anatomical location of the muscle or fibre type composition. However, the abdominal muscles are of a similar anatomical and fibre type distribution to the quadriceps, although they remain active in COPD. Cough gastric pressure is a recently described technique that assesses abdominal muscle (and hence expiratory muscle) strength more accurately than traditional techniques. A study was undertaken to test the hypothesis that more severe weakness exists in the quadriceps than in the abdominal muscles of patients with COPD compared with healthy elderly controls. Methods: Maximum cough gastric pressure and quadriceps isometric strength were measured in 43 patients with stable COPD and 25 healthy elderly volunteers matched for anthropometric variables. Results: Despite a significant reduction in mean quadriceps strength (29.9 kg v 41.2 kg; 95% CI 217.9 to 24.6; p = 0.001), cough gastric pressure was preserved in patients with COPD (227.3 cm H 2 O v 204.8 cm H 2 O; 95% CI 25.4 to 50.6; p = 0.11). Conclusions: Abdominal muscle strength is preserved in stable COPD outpatients in the presence of quadriceps weakness. This suggests that anatomical location and fibre type cannot explain quadriceps weakness in COPD. By inference, we conclude that disuse and consequent deconditioning are important factors in the development of quadriceps muscle weakness in COPD patients, or that activity protects the abdominal muscles from possible systemic myopathic processes.

An Official American Thoracic Society/European Respiratory Society Statement: Update on Limb Muscle Dysfunction in Chronic Obstructive Pulmonary Disease

“…This muscle is readily accessible, and it represents a typical example of a primary locomotor muscle that is underused in patients with COPD. Quadriceps strength is usually assessed by volitional tests while measuring maximal isometric voluntary contraction (MVC), and studies consistently show that this measure is reduced by 20 to 30% in patients with COPD (3,138,224,(237)(238)(239)(240)(241)(242)(243)(244)(245)(246)(247)(248). This has been confirmed by nonvolitional assessment tests based on evoked twitch tension in response to magnetic stimulation of the femoral nerve (246,247,249,250).…”

Outpatient Pulmonary Rehabilitation in Patients With Chronic Obstructive Pulmonary Disease

“…Abdominal muscle strength in the presence of quadriceps weakness is preserved in stable outpatients with COPD, suggesting that disuse and consequent deconditioning contribute to the development of quadriceps muscle weakness, and/or that activities like postural one protect the abdominal muscles from systemic myopathic process (Man et al 2005).…”

Treinamento de força para pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica

“…A disfunção do sistema muscular esquelético é caracterizada pela diminuição significativa da força e da massa muscular (5)(6)(7) , sendo que a redução da massa muscular é fator de previsão independente para a mortalidade em pacientes com DPOC, especialmente nos pacientes com volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF 1 ) < 50% do previsto (8) . Embora essas alterações musculares tenham causa multifatorial, diversos autores apontam a diminuição crônica do condicionamento como fator mais importante (5,(9)(10)(11)(12) . Algumas evidências suportam esta afirmativa: 1) a fraqueza muscular encontra-se, preferencialmente, nos membros inferiores provavelmente devido à maior quantidade de atividades de vida diária realizada com os membros superiores (5) ; 2) a redução da concentração de enzimas oxidativas no vasto lateral dos pacientes com DPOC (13) não se confirma em músculos mais solicitados em atividades de vida diária tais como deltóide (9) e tibial anterior (12) ; 3) a redução de força muscular do quadríceps em pacientes com DPOC (5,14,15) não se confirma nos músculos abdominais devido à grande atividade deste grupo muscular na expiração forçada e na tosse (11) .…”

“…Embora essas alterações musculares tenham causa multifatorial, diversos autores apontam a diminuição crônica do condicionamento como fator mais importante (5,(9)(10)(11)(12) . Algumas evidências suportam esta afirmativa: 1) a fraqueza muscular encontra-se, preferencialmente, nos membros inferiores provavelmente devido à maior quantidade de atividades de vida diária realizada com os membros superiores (5) ; 2) a redução da concentração de enzimas oxidativas no vasto lateral dos pacientes com DPOC (13) não se confirma em músculos mais solicitados em atividades de vida diária tais como deltóide (9) e tibial anterior (12) ; 3) a redução de força muscular do quadríceps em pacientes com DPOC (5,14,15) não se confirma nos músculos abdominais devido à grande atividade deste grupo muscular na expiração forçada e na tosse (11) . O exercício físico é considerado a conduta mais efetiva na reabilitação pulmonar (16) e, dentre as modalidades de exercício, o treinamento aeróbio pode ser efetivo na reversão dos prejuízos funcionais (17) ; entretanto, apresenta pouco ou nenhum efeito sobre a redução de força e atrofia muscular.…”