Fisiopatologia apparato respiratorio e cardiovascolare

Fisiopatologia dell'apparato respiratorio

Ipossia

Ipossia è uno stimolo fondamentale per la respirazione. Occorre essere attenti alla somministrazione di O₂: è data dalla mancanza di ossigeno dovuta a rarefazione dell'aria (abbassamento della pressione parziale di ossigeno a grandi altezze) oppure a patologie del sistema respiratorio che alterano l'assorbimento di O₂ (insufficienza respiratoria). Quando ci sono stati i campionati a Città del Messico, la squadra italiana è andata lì un mese prima per allenarsi a quell'altezza, perché c'era meno ossigeno: l'organismo supplisce aumentando i globuli rossi.

• Ipossica: è dovuta a una diminuita quota di Hb disponibile per il trasporto di O₂, spesso per mancanza di globuli rossi.
• Da stasi: quando il cuore pompa male perché è scompensato, il sangue ristagna e a livello dei tessuti non c’è quel ricambio di sangue normale. Il sangue cede tutto il suo ossigeno perché scorre lentamente, per cui i capillari in cui il sangue arriva più tardi si ritrovano senza ossigeno: questo, a livello periferico, è causa di ipossia stagnante.
• Istotossica: dato che tutto questo ossigeno serve a far respirare le cellule, se noi diamo un tossico, ad esempio un veleno per i citocromi all'interno dei mitocondri (es. il cianuro), la cellula non riesce a utilizzare l'ossigeno per produrre energia. Altrettanto vale per l'avvelenamento da monossido di carbonio, ma in questo caso sarà l'emoglobina a essere bloccata e quindi ci troveremo in una situazione simile a quella dell'anemia.

Respirazione

La respirazione si compone di quattro fasi:

• Ventilazione: il lavoro del polmone che si espande e ci permette di respirare.
• Centri respiratori (16-18/min): misurare la frequenza degli atti respiratori del paziente dà un’idea di come il paziente stia ventilando e se per caso c’è sotto un’insufficienza respiratoria. Se il valore sale da 18 a 24, è chiaro che qualcosa non va.
• Muscoli respiratori intercostali, diaframma: permettono la respirazione in funzione dei movimenti della gabbia toracica mentre la pressione negativa pleurica permette di aspirare l’aria dall’esterno.
• Compliance (distensibilità/rigidità)
• Rilasciamento elastico
• Surfattante (malattia membrane ialine=surfactante non funziona bene, tipicamente nei neonati)

A fine dell’ispirazione, che è un meccanismo tutto attivo e basato sulla contrazione dei muscoli intercostali, l’espirazione avviene:

• In parte, per un meccanismo passivo, semplicemente per rilasciamento elastico della gabbia toracica, per lo meno all’inizio ed in condizioni normali;
• In parte, c’è anche la possibilità di buttare fuori con forza, volontariamente, l’aria (espirazione forzata).

Diffusione: capacità dell’O₂ e CO₂ di passare attraverso la barriera emato-alveolare

Trasporto di O₂ e CO₂ nel sangue

Utilizzazione O₂ nei tessuti e produzione CO₂ (respirazione cellulare)

→ Stimolano glomi carotidei e aortici. ↓ PO₂ → stimolano centro pneumotassico e apneunistico (che blocca la respirazione), situati nella zona pontina, dove una metastasi può alterare la respirazione.

Dispnea

La dispnea = affanno, fame d’aria, respirazione faticosa si verifica per PCO₂ > 60 mmHg (normalmente è 40) e può essere da sforzo (fisiologica), a riposo (patologica) oppure neurogena. Anche per renderci conto della gravità del problema, distingueremo sempre una dispnea da sforzo da una dispnea a riposo (per es. se il paziente sta salendo le scale e compie uno sforzo, è giustificato se tale sforzo è eccessivo, mentre se il paziente è a letto non è giustificato che abbia la dispnea). La dispnea neurogena è presente in pazienti che sono semplicemente degli ansiosi: è interessante l’alcalosi respiratoria, che subentra quando uno in maniera immotivata o anche perché ha preso uno spavento, comincia a respirare più in fretta e si elimina troppa CO₂, che si accompagna a contrazione tetanica muscolare, per cui vi apparirà con le mani tutte contratte (il paziente si guarderà le mani e si spaventerà ancora di più = circolo vizioso).

L’ortopnea è collegata allo scompenso cardiaco, come nel caso dell’individuo che di notte si mette seduto sulla sedia. Il respiro periodico di Cheyne-Stokes è un fenomeno che accade molto frequentemente nelle fasi terminali del coma: gli atti espiratori si fanno sempre più veloci e profondi, per poi ricalare sia per frequenza che per profondità e dare un periodo di apnea, per poi ricominciare. A seguito di questi atti profondi c’è una diminuzione della pCO₂, per cui subentra la stimolazione da ossigeno, che comporta una diminuzione di intensità degli atti.

Platismografo corporeo

Il platismografo corporeo è una specie di gabbiotto, tutto sigillato, in cui viene fatto sedere il paziente e consente tutta una serie di misurazioni:

• Il paziente viene invitato a respirare in maniera normale: questa quantità di aria nel tempo è pari a mezzo litro d'aria e rappresenta la quantità di aria che entra ed esce ad ogni atto respiratorio (tidal volume).
• Gli si dice di buttare fuori tutta l’aria che può, tale da misurare il volume di riserva espiratoria, che rappresenta tutta l’aria che può ancora essere buttata fuori dal polmone. ERV=0,7-1 L.
• Se chiederemo di tirare dentro tutta l’aria che può, ci permetterà di avere un’idea del volume di riserva inspiratoria. IRV=1,9-3,3 L (i volumi variano tra gli uomini e le donne).
• Se facciamo la somma di questi tre volumi, otteniamo la cosiddetta capacità vitale, cioè tutta l’aria che può entrare ed uscire dal polmone.

Nei polmoni c’è un’altra aria che rimane comunque, anche se uno ha buttato fuori tutta l’aria che può, che viene indicata come volume residuo.

• Aria di collasso: se in un’autopsia prendiamo un polmone, ormai è staccato dalla parete toracica, continua a contenere un po’ d’aria e se viene immerso in un secchio acqua, galleggia.
• Aria di atelectasia: possiamo anche pensare alla possibilità che una parte di polmone sia completamente svuotato dall’aria, e si ottiene esclusivamente quando noi chiudiamo un bronco e a mano a mano, attraverso le arterie e le vene verrà riassorbita tutta l’aria.

Noi misuriamo il volume espiratorio massimo secondo (VEMS), cioè il massimo volume che viene espirato in un secondo, viene fatta in ospedale per vedere se il paziente ha un’ostruzione delle vie aeree. In particolare, VEMS/CV (capacità vitale) mi dice quanto, di tutta l’aria che il paziente può contenere nei polmoni, può esserne espirato in un secondo: questo rapporto viene indicato come indice di Tiffeneau.

• In inspirazione, l’alveolo si espande e richiama l’aria, grazie al contributo delle pleure e della gabbia toracica, ma si espande anche il bronchiolo terminale.
• In espirazione, l’alveolo viene in qualche maniera compresso dalla elasticità del polmone, che sta collassando, ma collassa anche il bronchiolo terminale, che non ha un supporto cartilagineo che lo mantiene pervio: per cui, se in questo bronchiolo terminale c’è un po’ di muco, un po’ di infiammazione e magari una componente broncospastica, cioè la muscolatura bronchiale si contrae, sarà qui che io mi rendo conto dell’ostruzione, perché non avrò più nulla che lo stiri, che lo tenga e di conseguenza l’alveolo non potrà svuotarsi.

Negli individui allergici, abbiamo una infiammazione con le mast-cellule che tramite i leucotrieni determinano broncocostrizione (spasmo della muscolatura bronchiale), aumento dell’essudato (aumento della permeabilità) e secrezione di muco, questi individui non avrà problemi a inspirare bensì a espirare.

Quale sarà la conseguenza nel tempo? Questi pazienti avranno sempre i polmoni mezzi pieni e questa situazione peggiora nel tempo, tanto è vero che se c’è l’ostruzione, tutti gli alveoli che fanno capo allo stesso bronchiolo terminale tendono a distendersi tanto da confluire e da dare un’unica bolla, con perdita dei setti interalveolari. Questo avrà delle ripercussioni su tutto il polmone: si parla di torace a botte, perché la continua dilatazione di tutto il polmone porta alla deformazione di tutto il torace.

Si può dire di fare forza sulle labbra per aumentare la pressione nell’albero bronchiale e così effettivamente i polmoni si strizzano e questo permette di espellere un po’ più aria. Una qualsiasi prova spirometrica di questi pazienti fa fare immediatamente diagnosi, perché si altererà la VEMS, indicando che il paziente espira con difficoltà.

Alterazioni della ventilazione

Alterazioni restrittive (parenchima respiratorio)

Si possono distinguere patologie acute/croniche e patologie del polmone/della parete.

• Lobite (processo infiammatorio a carico di un lobo polmonare, per lo più di natura tubercolare)
• Lobectomia, atelectasia: è una cicatrice polmonare che si forma in seguito a tutta una serie di infiammazioni del polmone, di cui fanno parte le malattie professionali come la silicosi, l’asbestosi; inalare polveri di asbesto significa avere milioni di particelle che arrivano al polmone e ogni particella darà la sua fibrosi in seguito a reazione prolungata dei macrofagi, facendo sì che tutto il parenchima polmonare venga sostituito da cicatrice. Per quanto riguarda la tubercolosi, se il paziente ha un polmone pieno di caverne, avrà una fibrosi altrettanto importante.
• Pneumotorace: si intende quella condizione pericolosa per la vita del soggetto che per effetto di un meccanismo a valvola che si può venire a creare in corrispondenza della rottura della parete toracica che ha causato lo pneumotorace e che consente il passaggio di aria solo verso il cavo pleurico e non viceversa, si può verificare l'aumento della pressione contenuta nello spazio pleurico che, oltre al collasso del polmone colpito, provoca lo spostamento del mediastino e degli organi in esso contenuti verso il lato opposto: lo spostamento del mediastino causa compressione della vena cava inferiore arrestando o riducendo il ritorno venoso e predispone a uno scompenso emodinamico.
• Versamento pleurico: un idrotorace conseguente a scompenso cardiaco vuol dire che c’è acqua nella cavità pleurica e questo impedirà al polmone di espandersi bene.
• Fibrosi pleurica: dopo una pleurite, possono formarsi delle cicatrici nella pleura, pertanto i foglietti pleurali potranno non scorrere bene o addirittura essere incollati l’uno all’altro, impedendo al polmone di espandersi.
• Cifosi o cifoscoliosi: si presenta come una seria alterazione della statica vertebrale che induce l’individuo a ventilare molto meno.

Alterazioni ostruttive (impedimento dell’espirazione)

Le malattie ostruttive possono essere solo del polmone, la gabbia toracica non viene coinvolta.

• Asma bronchiale allergico: il caso tipico è quello dell’asma, ma esiste anche la possibilità di bronchiti asmatiche.
• Bronchiti asmatiche: può essere che un soggetto non è asmatico, ma fuma e si procura, tramite i residui del fumo, una irritazione della mucosa bronchiale alla quale consegue un po’ di infiammazione che è molto importante a livello del bronchiolo terminale dove darà una bronchiolite: se un paziente asmatico fosse anche fumatore, avrebbe anche questo, per cui i due fatti si sommerebbero, portando a bronchiti asmatiche che sono delle bronchioliti.
• Enfisema: può essere la conseguenza di bronchioliti o di asma bronchiale che durano nel tempo (cronicizzano): si chiamano anche bronchiti croniche ostruttive (BPCO), ma praticamente le due cose vanno assieme e sono caratterizzate da una riduzione della VEMS.

Che cosa si raccomanda a questi pazienti con l’asma? Oltre agli anti-asmatici e al cortisone che è utile in ogni momento (bisogna solo fare attenzione a non prenderne troppo), un altro farmaco ottimo contro l’insufficienza respiratoria di tipo ostruttivo è l’adrenalina, perché è un broncodilatatore: anche se si presenta un paziente con una crisi allergica, l’adrenalina determina dilatazione bronchiale, oltre a tenere su la pressione.

Suonare la tromba è difficilissimo per il modo in cui bisogna soffiare dentro l’aria, cioè le labbra vanno chiuse e dal piccolo spazio che resta passa aria ad altissima pressione: tutti i trombettisti sono enfisematosi, perché si sono letteralmente sfondati gli alveoli. Similmente, si chiede ai pazienti asmatici di buttar fuori l’aria forzandola, chiudendo le labbra, in modo da creare le condizioni affinché l’alveolo si svuoti meglio.

Alterazioni della diffusione

Alterazioni dello spessore della parete alveolo capillare

Acute

• Edema polmonare
• Polmonite interstiziale
• ARDS (sindrome da stress respiratorio): un danno diffuso dei capillari alveolari determinante grave insufficienza respiratoria con ipossiemia arteriosa refrattaria alla somministrazione di ossigeno.

Croniche

• Fibrosi

La flogosi cronica (istoflogosi o anche flogosi granulomatosa) si distingue in due tipologie:

• Diffuse: riguarda tutto un organo, con un'infiammazione che coinvolge linfociti e monociti, e a mano a mano si ha sostituzione del parenchima con tessuto cicatriziale (es. la polmonite interstiziale). Normalmente i setti interalveolari sono filiformi, hanno uno spessore molto ridotto, mentre nel caso della flogosi di tipo granulomatosa diffusa c’è un ispessimento notevole e possiamo anche considerare la possibilità che continui nel tempo e favorisca una cicatrizzazione che manterrà questo stesso spessore: ci sarà un’alterazione di diffusione dove la CO₂ diffonde bene e l’O₂ diffonde male, tale che si cercherà di far respirare ossigeno quasi puro per far aumentare la concentrazione di O₂ nell’alveolo in maniera tale da favorire la diffusione aumentando il gradiente.
• Circoscritte, in questo caso si parla di granulomi, che si distinguono:
• Da corpo estraneo
• Non tossicose-granulomi: come nel caso del carbone che se inspirato sarà fagocitato dai macrofagi, non farà male perché è una sostanza inerte che non dà infiammazione.
• Tossicosi: alcune sostanze come l’asbesto, cioè il famoso amianto, la silice cioè il vetro, il talco, inducono una reazione infiammatoria potente. Sono granulomi non immunologici dunque i linfociti non c’entrano però ci sono i macrofagi che quando fagocitano queste particelle si attivano rilasciando tutta una serie di mediatori, che richiamano fibroblasti che formano un ampio tessuto cicatriziale.
• Di tipo immunologico

Tutto ciò porta a una insufficienza respiratoria mortale perché il processo non si può fermare anche prendendo grandi quantità di cortisone.

Alterazioni dell’area di scambio

Acute

• Polmonite lobare

(scomparsa di aria dagli alveoli e retrazione alveolare)

• Atelettasia

Croniche

• Rimozione lobare o polmonare (per confluenza degli alveoli)
• Enfisema

Alterazione del rapporto ventilazione-perfusione (alveoli non irrorati o non areati)

Acute

• Polmonite lobare
• Embolia

Croniche

• Enfisema
• Atelettasia

Alterazioni del trasporto di ossigeno nel sangue

• Veleni metabolici: CO
• Anemie
• Veleni respiratori: KCN

Cianosi

La cianosi è uno stato di ipossigenazione così grave da alterare il colore delle mucose (si divide in centrale e periferica) e compare quando l’Hb desaturata raggiunge i 5g/100ml.

Cause:

• Ipossia ipossica (insufficienza ventilatoria)
• Insufficienza respiratoria ostruttiva e restrittiva
• Alterazioni della diffusione
• Del rapporto ventilazione-perfusione
• Alterazioni destro-sinistri-Shunts
• Ipossia da stasi
• Scompenso cardiaco (labbra alle estremità)
• Freddo

Terapia da O₂

Non si deve esagerare perché si hanno anche danni da ossigeno puro, perossidazione e ipercapnia per diminuzione atti respiratori e mancata emissione di CO₂.

Aiuta

• Grandi altezze
• Avvelenamento da CO
• Insufficienza ventilatoria (fino a 5x)
• Insufficiente diffusione (edema polmonare, fibrosi interstiziale perché aumenta lo spessore alveolo capillare)
• Scompenso cardiaco

Non aiuta

• Ipossia anemica
• Shunts

Shock o collasso circolatorio (ipoperfusione dei tessuti)

Riduzione del volume di sangue

• Riduzione della portata cardiaca
• Ridistribuzione del sangue

La definizione più giusta di shock è una ipoperfusione tissutale, in quanto la pressione non crolla immediatamente ma in un secondo momento (sfociando in collasso), che determina:

• Insufficiente apporto di O₂ e glucosio nei tessuti dal punto di vista del metabolismo cellulare
• Insufficiente clearance di cataboliti (es. a. lattico, CO₂): c’è uno shift da un metabolismo aerobico a uno anaerobico (fondamentalmente glicolitico), che comporta una produzione di acido lattico e quindi una condizione di acidosi.