Keywords
Iperossemia; Emceologia; Perfusione; Viscosità; Aggregazione; Deformabilità
L’ossigenoterapia è stata usata per prevenire o trattare l’ipossiemia più frequentemente nell’unità di cura intensiva (ICU) per anni. La domanda di ossigeno dei pazienti è prevista valutando i gas sanguigni, gli indicatori di insufficienza d’organo e i risultati fisiologici dell’ipossia progressiva. Tuttavia, il rapporto di ossigeno ispirato frazionato (FiO2) necessario da somministrare al paziente per superare gli effetti avversi dell’ipossiemia evitando gli effetti deleteri dell’ossigeno è oggetto di dibattito. Molti studi hanno dimostrato l’esistenza della tossicità dell’ossigeno dovuta all’aumento della formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) soprattutto in condizioni di ipossia/riperfusione. Mentre questi effetti sono particolarmente pronunciati durante la somministrazione a lungo termine, cioè oltre le 12-24 h, diversi studi retrospettivi suggeriscono che anche l’ipossiemia di più breve durata è associata a un aumento della mortalità e della morbilità.L’efficacia della ventilazione a breve termine con alta FiO2 (0,8-1,0) durante il periodo perioperatorio (cioè, l’induzione o lo svezzamento dell’anestesia, il trasporto del paziente), la sedazione per procedure invasive (cateterismi, tentativi endoscopici) o la rianimazione cardiopolmonare (CPR) non è attualmente dimostrata in termini di microcircolazione e perfusione degli organi.
Lo scambio di gas, nutrienti e metaboliti tra il sangue e i tessuti attraverso la rete microcircolatoria è la pietra miliare della perfusione dei tessuti e della funzione degli organi. Un concetto che copre sia la consegna di ossigeno, il trasporto di ossigeno nei tessuti e il consumo di ossigeno delle cellule potrebbe essere chiamato perfusione di ossigeno dei tessuti. Ci sono vari metodi non invasivi per stimare la perfusione e l’ossigenazione dei tessuti come il gradiente di temperatura corporea, la pulsossimetria, la spettroscopia nel vicino infrarosso, la spettrofotometria polarizzante ortogonale, il flussimetro Doppler laser, l’ossimetria transcutanea e la capnografia sublinguale. Tutti questi metodi sono parzialmente in grado di monitorare i componenti essenziali della perfusione come la portata cardiaca, la resistenza vascolare sistemica, la saturazione di ossigeno dell’emoglobina e l’integrità del microcircolo. L’apporto di sangue e la consegna di ossigeno ai tessuti sono stimati tramite questi metodi e l’ossigenoterapia viene mantenuta per raggiungere gli obiettivi di una sufficiente saturazione di ossiemoglobina e flusso sanguigno. Tuttavia, gli effetti delle proprietà emorologiche sono spesso trascurati.
L’emorologia si occupa del comportamento del flusso e della deformazione del sangue e dei suoi elementi formati (cioè, RBC, WBC, piastrine). Poiché il sangue è un liquido bifase (plasma ed elementi cellulari), la sua fluidità ad una data velocità di taglio e temperatura è determinata dalle proprietà reologiche del plasma e delle fasi cellulari e dalla frazione di volume (cioè l’ematocrito) della fase cellulare. Oltre alla concentrazione degli elementi cellulari nel sangue, le loro proprietà reologiche sono importanti determinanti della fluidità del sangue. I globuli rossi sono il principale determinante di questo effetto, con queste cellule che esibiscono un comportamento reologico molto speciale. I globuli rossi normali sono corpi altamente deformabili e tendono a orientarsi con le linee di flusso, specialmente se le forze di taglio sono abbastanza alte da deformare leggermente queste cellule. Un’altra importante caratteristica reologica delle RBC è la loro tendenza ad aggregarsi in matrici lineari, chiamate rouleaux, in cui sono disposte come pile di monete. Gli aggregati lineari interagiscono poi per formare strutture tridimensionali. Il fibrinogeno e altre grandi proteine plasmatiche promuovono l’aggregazione delle RBC, con aggregazione dipendente dalla grandezza delle forze di taglio che agiscono sulle cellule. L’aumento dello shear interrompe gli aggregati, mentre la riduzione dello shear favorisce l’aggregazione. A causa dell’aumento della dimensione effettiva delle particelle, il disturbo delle linee di flusso diventa più pronunciato quando si formano gli aggregati RBC e la viscosità del sangue è notevolmente aumentata. L’aggregazione dei globuli rossi è quindi il principale determinante della viscosità del sangue in condizioni di basso taglio. Gli studi che collegano i cambiamenti dipendenti dalla viscosità della perfusione microvascolare ai dati rilevanti per il risultato suggeriscono che la viscosità del sangue intero e i parametri emorologici rilevanti sono trascurabili come determinanti della perfusione microvascolare in condizioni fisiologiche quando l’autoregolazione è efficace. Poiché l’autoregolazione è guidata per mantenere costante l’apporto di ossigeno, l’organismo compenserà i cambiamenti nella viscosità del sangue per sostenere l’erogazione di ossigeno. Tuttavia, quando i meccanismi fisiologici di compensazione sono ostacolati a causa di corsi patologici o interventi terapeutici (cioè, ventilazione meccanica, sedazione, ecc.) le alterazioni emorologiche possono portare a disturbi della perfusione.
L’iperossemia acuta è dimostrata essere correlata con vasocostrizione cerebrale, morte delle cellule neuronali, diminuzione dell’indice cardiaco e della frequenza cardiaca mentre aumentano le resistenze vascolari periferiche. Nonostante le informazioni in rapida crescita sugli effetti deterioranti della terapia ad alta FiO2 sulla perfusione attraverso la diminuzione del flusso sanguigno e la citotossicità legata ai ROS, ci sono dati limitati sull’impatto dell’iperossemia sulla reologia del sangue che è direttamente correlata alla perfusione dei tessuti, soprattutto nei pazienti critici. Due studi recenti hanno dimostrato che l’iperossemia acuta dovuta all’ossigenoterapia iperbarica o alla ventilazione normobarica con alta FiO2 non ha avuto effetti significativi sulla viscosità del sangue, sull’aggregazione dei globuli rossi o sulla deformabilità. Nonostante i ben noti effetti di perturbazione della perfusione dell’ipossia, come la diminuzione della deformabilità dei globuli rossi, la viscosità del sangue, la viscosità del plasma e l’aumento dell’aggregazione dei globuli rossi, l’iperossemia sembra essere inefficace e/o innocua in termini di perfusione dei tessuti attraverso la liquidità del sangue.
L’inalazione ad alta FiO2 è usata in soggetti gravemente malati o sani con varie indicazioni. Le insufficienze respiratorie acute e croniche sono le indicazioni principali nei pazienti in terapia intensiva. Inoltre, la RCP e molte altre procedure invasive come l’aspirazione tracheale, il cateterismo, l’intubazione e l’estubazione sono eseguite sotto alta FiO2. Dati recenti verificano l’applicazione di un’alta FiO2 per evitare l’ipossiemia per procedure acute e a breve termine che affrontano i rischi di potenziale tossicità dell’ossigeno e di compromissione della microcircolazione. Sono necessari più studi per definire l'”intervallo e la durata sicuri” dell’ossigenoterapia per contribuire a migliorare l’ossigenazione piuttosto che frustrare la perfusione dei tessuti.
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