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L'ipossiemia (mancanza di ossigeno nel sangue) è una condizione in cui la pressione parziale dell'ossigeno nel sangue scende al di sotto di 60 mmHg. In quali condizioni si verifica l'ipossiemia? Quali cambiamenti avvengono in un organismo ipossico? Le complicazioni possono essere pericolose per la vita?
L'ipossiemia (mancanza di ossigeno nel sangue) si verifica quando c'è troppo poco ossigeno nel sangue. Una delle condizioni più importanti per mantenere l'omeostasi, ovvero l'equilibrio interno del corpo, è mantenere una corretta ossigenazione del sangue arterioso. Per garantirli è necessario disporre di un adeguato contenuto di ossigeno nell'aria atmosferica, un corretto funzionamento del sistema respiratorio e un efficiente trasporto dell'ossigeno dagli alveoli al sangue. Un disturbo nel corso di una qualsiasi di queste fasi può provocare ipossiemia.
Sommario
- Ipossiemia e ipossia
- Fisiologia della circolazione polmonare
- Ipossiemia: cause
- Ipossiemia e metabolismo
- Ipossiemia: sintomi
- Ipossiemia: trattamento
- Allenamento fisico in condizioni ipossiche
Ipossiemia e ipossia
L'ipossia e l'ipossiemia sono simili ma non gli stessi stati. L'ipossiemia è un termine più ristretto, significa ridotta ossigenazione del sangue arterioso.
L'ipossia, d'altra parte, significa ipossia dei tessuti o dell'intero organismo. La causa dell'ipossia potrebbe essere l'ipossiemia, quindi stiamo parlando di ipossia ipossica. Il sangue non sufficientemente ossigenato non è quindi in grado di fornire ai tessuti l'ossigeno di cui hanno bisogno. Tuttavia, vale la pena rendersi conto che l'ipossia e l'ipossiemia non sempre coesistono.
Tuttavia, l'ipossia può svilupparsi anche quando i livelli di ossigeno nel sangue sono normali. Ciò può essere dovuto a una riduzione del volume del sangue circolante o ad un malfunzionamento del sistema circolatorio.
Un esempio di tali disturbi è l'ictus ischemico. Il coagulo di sangue blocca il lume del vaso, il sangue (nonostante la sua sufficiente ossigenazione) non raggiunge il cervello, il che causa la sua ipossia.
L'ipossia non deve essere sempre una conseguenza dell'ipossiemia. La diminuzione dell'ossigenazione del sangue innesca meccanismi per prevenire l'ipossia tissutale. Un buon esempio è l'aumento compensatorio della frequenza cardiaca (tachicardia). Nonostante il fatto che ci sia troppo poco ossigeno nel sangue, un battito cardiaco più veloce fornisce ai tessuti abbastanza di esso.
La definizione di ipossiemia nel mondo delle pubblicazioni mediche è talvolta ambigua. La maggior parte degli autori considera la diminuzione della pressione parziale dell'ossigeno nel sangue al di sotto di 60 mmHg come il criterio più importante.
Alcuni includono anche in questa definizione una diminuzione della percentuale di saturazione dell'ossigeno dell'emoglobina, cioè una diminuzione della saturazione, inferiore al 90%. Altri considerano questo parametro un indicatore dell'ipossia tissutale.
Fisiologia della circolazione polmonare
Prima di spiegare i meccanismi alla base dell'ipossiemia, è importante capire da dove proviene l'ossigeno e come viene trasportato.
La circolazione polmonare (chiamata piccola circolazione sanguigna) inizia nel ventricolo destro del cuore. Il suo compito è pompare sangue non ossigenato al tronco polmonare, che si divide in due arterie polmonari. Queste arterie si ramificano gradualmente in vasi di calibro sempre più piccolo. I più piccoli di loro sono chiamati capillari e formano una fitta rete che avvolge gli alveoli.
La parete capillare insieme alla parete alveolare adiacente formano il cosiddetto barriera alveolo-capillare. È attraverso questa barriera che avviene lo scambio di gas: l'ossigeno penetra dal lume della bolla al sangue nel capillare, mentre l'anidride carbonica scorre nella direzione opposta.
Il sangue ossigenato viene quindi trasportato alle vene polmonari, da dove si dirige verso l'atrio sinistro del cuore. Vale la pena prestare attenzione al fatto che nella circolazione polmonare, il sangue deossigenato scorre nelle arterie e il sangue ossigenato - nelle vene (a differenza del grande flusso sanguigno).
Ipossiemia: cause
Ci sono 3 condizioni di base che devono essere soddisfatte per garantire livelli di ossigeno adeguati nel sangue arterioso:
- abbastanza ossigeno nell'aria che respiriamo
- il corretto flusso d'aria con l'ossigeno attraverso le vie respiratorie agli alveoli
- flusso sanguigno costante ai vasi polmonari e possibilità di penetrazione di ossigeno in esso dall'aria inalata
Lo sviluppo dell'ipossiemia può quindi essere una conseguenza di una varietà di situazioni, come:
- diminuzione della quantità di ossigeno nell'aria atmosferica
Molto spesso, si verifica una diminuzione del contenuto dell'aria inalata in altezza. All'aumentare dell'altitudine, la densità dell'aria diminuisce e la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce. Per questo motivo, stare in quota può causare ipossiemia e lo sviluppo del mal di montagna.
- ipoventilazione, cioè riducendo il flusso d'aria ai polmoni
La respirazione inefficiente o la sua frequenza troppo bassa provocano un afflusso insufficiente di aria ossigenata agli alveoli.Il rallentamento della respirazione può essere il risultato di disturbi metabolici, uso di droghe e un sovradosaggio di alcuni farmaci (ad esempio, anestetici o antiepilettici).
I disturbi respiratori si verificano anche in malattie che interrompono il lavoro dei muscoli respiratori, ad esempio nel gruppo delle malattie dei motoneuroni (inclusa la sclerosi laterale amiotrofica).
Il centro respiratorio che guida l'attività inspiratorio-espiratoria si trova nel midollo allungato del tronco cerebrale. Il danneggiamento di queste strutture (dovuto ad esempio a ischemia o trauma) può distruggere il "centro di controllo" del respiro, con conseguente ipoventilazione e ipossiemia.
La respirazione insufficiente si verifica anche nell'apnea ostruttiva del sonno. Questa è una condizione medica in cui la respirazione si interrompe quando dormi.
- disturbo del rapporto ventilazione / flusso polmonare
Un'efficace ossigenazione del sangue è possibile solo nel caso del suo continuo afflusso ai capillari, che circondano gli alveoli adeguatamente ventilati.
Se una parte del polmone è scarsamente ventilata (ad esempio, a causa dell'aspirazione o dell'infiammazione di un corpo estraneo, come in COVID-19), non sarà satura di ossigeno nonostante il normale flusso sanguigno.
È possibile anche il contrario: gli alveoli sono ben ventilati e contengono la giusta quantità di ossigeno, ma per qualche motivo il sangue non arriva ai capillari.
Un tipico esempio di disturbo circolatorio polmonare è un'embolia polmonare, in cui il flusso di sangue deossigenato ai vasi polmonari è bloccato da un trombo intrinseco.
- disfunzione della barriera alveolo-capillare
La barriera alveolo-capillare consente lo scambio di gas tra il lume degli alveoli e i capillari. Il suo ispessimento può rendere difficile l'ingresso dell'ossigeno nel sangue. Un esempio di una condizione in cui la funzione barriera è compromessa è la fibrosi polmonare idiopatica.
- perdita destra-sinistra
Fisiologicamente, la metà destra del cuore contiene sangue deossigenato che, dopo essere passato attraverso la circolazione polmonare, finisce nella metà sinistra come sangue ossigenato. Ci sono malattie in cui il sangue deossigenato entra nel ventricolo sinistro senza lo stadio di ossigenazione nei polmoni. La chiamiamo perdita.
Le cause più comuni di shunt destro-sinistro sono i difetti congeniti del cuore e / o dei grandi vasi. La presenza di fori nel setto che separa le metà del cuore, o le connessioni tra il tronco polmonare e l'aorta, consente al sangue non ossigenato di fluire direttamente nelle arterie del grande flusso sanguigno.
Esempi di difetti cardiaci congeniti con shunt destro-sinistro sono i fori nel setto interventricolare o interventricolare e il dotto arterioso pervio (sangue che trasporta il sangue direttamente dal tronco polmonare all'aorta in utero).
Ipossiemia e metabolismo
L'interruzione della fornitura di ossigeno alle cellule provoca un cambiamento immediato nel loro funzionamento. Limitano la loro attività e passano al cosiddetto metabolismo anaerobico.
L'ipossia prolungata provoca lo sviluppo di acidosi metabolica progressiva, che porta a danni irreversibili alle cellule e alla loro morte. Le conseguenze dell'ipossiemia possono essere drammatiche, inclusi insufficienza multiorgano e morte.
Le cellule nervose sono le più sensibili all'ipossia: la loro funzione viene persa dopo 1 minuto di ipossia. Le cellule del muscolo cardiaco sopravvivono in tali condizioni per circa 4 minuti e i muscoli scheletrici - fino a 2 ore.
L'ipossiemia improvvisa innesca una serie di risposte riparatrici per minimizzarne gli effetti. La frequenza cardiaca aumenta e la pressione sanguigna aumenta e la frequenza respiratoria aumenta.
Altri muscoli respiratori sono coinvolti nel lavoro, consentendo di fare respiri più profondi. Negli organi più importanti per la sopravvivenza (cervello, cuore), i vasi sanguigni si dilatano per fornire loro più sangue possibile.
Nei polmoni, la risposta all'ipossia è la vasocostrizione riflessa. Se una parte del polmone non è adeguatamente ventilata, la vasocostrizione al suo interno consente al sangue di spostarsi in aree meglio ventilate.
L'ipossiemia cronica può portare a vasospasmo generalizzato nei polmoni. In questo modo si sviluppa l'ipertensione polmonare, che pone un carico eccessivo sul ventricolo destro. Il sovraccarico e l'insufficienza del lato destro del cuore a causa di cambiamenti nei polmoni è chiamato cuore polmonare (cuore polmonare).
Un altro meccanismo di difesa nell'ipossiemia cronica è la stimolazione della produzione di eritropoietina da parte dei reni. L'eritropoietina (EPO) è un ormone che stimola la produzione di globuli rossi nel midollo osseo. L'aumento del loro numero consente il trasporto di più ossigeno.
Ipossiemia: sintomi
La diagnosi di ipossiemia basata sui sintomi clinici dipende dalla sua gravità e dalla possibile compensazione.
L'ipossiemia acuta si manifesta solitamente con una sensazione di mancanza di respiro, respiro accelerato e maggiore sforzo per inspirare. Spesso la frequenza cardiaca aumenta fino a> 100 battiti al minuto.
Poiché le cellule nervose sono le più sensibili all'ipossia, i primi sintomi dell'ipossia possono essere associati a disturbi neurologici.
Confusione improvvisa, disorientamento o disturbi del linguaggio precludono sempre l'ipossiemia.
I sintomi dell'ipossia cronica nel corpo possono includere iperemia secondaria (aumento del numero di globuli rossi), cianosi e il cosiddetto dita attaccate (ispessite alle punte). L'ipossiemia prolungata nei bambini può causare un lento sviluppo psicomotorio.
Il test di laboratorio per la diagnosi dell'ipossiemia è la misurazione dei gas del sangue arterioso. Misura la pressione parziale dell'ossigeno nel sangue. L'intervallo di valori valido per questo parametro è 75-100 mmHg.
Un risultato inferiore a 60 mmHg è indicativo di ipossiemia. Una pressione parziale di ossigeno così bassa di solito corrisponde anche a una diminuzione della saturazione del sangue arterioso inferiore al 90%.
Ipossiemia: trattamento
Il trattamento dell'ipossiemia dipende principalmente dalla forma con cui si tratta: acuta o cronica. La diagnosi dell'ipossiemia richiede sempre la determinazione della stabilità delle condizioni del paziente.
È necessario un intervento immediato in caso di dispnea grave, aumento della frequenza cardiaca, variazioni della pressione sanguigna o sintomi neurologici (confusione, demenza).
L'ipossiemia acuta può portare a ipossia tissutale e, di conseguenza, insufficienza multiorgano e morte.
L'aumento del contenuto di ossigeno nel sangue si ottiene attraverso l'ossigenoterapia. In base ai risultati del test, il medico seleziona il flusso di ossigeno appropriato per il paziente, che viene somministrato attraverso un'apposita maschera o il cosiddetto baffi di ossigeno.
Esistono diversi tipi di maschere che consentono di somministrare ossigeno in varie concentrazioni; la concentrazione più alta si ottiene con una maschera con sacca di riserva (fino al 90% di ossigeno nella miscela respirabile).
Nei casi più gravi, potrebbe essere necessario utilizzare dispositivi di supporto respiratorio creando una pressione positiva delle vie aeree durante l'inalazione. Questo è chiamato ventilazione meccanica.
In alcuni pazienti è possibile utilizzare la ventilazione non invasiva, in cui la respirazione è supportata da una maschera collegata a un ventilatore. La ventilazione invasiva è riservata ai malati più gravi.
Il paziente in anestesia generale viene intubato, la sua respirazione viene "interrotta" e la ventilazione viene assunta da un ventilatore.
Tutti i metodi sopra descritti sono trattamenti sintomatici. La somministrazione di ossigeno può aiutare a stabilizzare le condizioni del paziente, ma trovare le cause dell'ipossia è sempre fondamentale. L'ossigenoterapia richiede anche un monitoraggio costante delle condizioni del paziente (misurazioni regolari della saturazione, ad esempio con l'uso di un pulsossimetro, gasometria).
Nelle malattie che portano a ipossiemia cronica (il più delle volte malattie polmonari, tra cui BPCO, fibrosi polmonare, asma grave), può essere necessaria l'ossigenoterapia cronica.
Attualmente, i concentratori di ossigeno sono popolari in Polonia, consentendo l'ossigenoterapia a casa. Il paziente deve respirare attraverso un baffo / maschera a ossigeno collegato a un concentratore per almeno 15-17 ore al giorno.
L'ossigenoterapia a lungo termine prolunga la sopravvivenza e migliora la qualità della vita dei pazienti.
Allenamento fisico in condizioni ipossiche
La risposta naturale dell'organismo al ridotto contenuto di ossigeno nell'aria è da anni studiata in termini di possibile utilizzo nell'allenamento degli atleti. I vantaggi dell'allenamento in condizioni ipossiche includono un aumento del numero di globuli rossi e della quantità di emoglobina, e quindi aumentare la possibilità di trasporto dell'ossigeno attraverso il sangue.
Cambiamenti benefici avvengono anche a livello del metabolismo delle cellule muscolari e della loro reattività agli stimoli nervosi.
Ci sono state molte idee diverse su come condurre tale formazione, così come il livello appropriato di ipossia.
Attualmente, l'allenamento in condizioni di alta montagna può essere sostituito con l'allenamento in camere ipossiche, simulando l'abbassamento del contenuto di ossigeno nell'aria in quota.
La pianificazione dell'allenamento ipossico richiede la consapevolezza del rischio di effetti collaterali (ad es. Diminuzione delle prestazioni fisiche), il monitoraggio continuo della salute dell'atleta, nonché la presa in considerazione della sua sensibilità individuale a questo tipo di allenamento.
Bibliografia:
- Samuel J., Franklin C. (2008) Hypoxemia and Hypoxia. In: Myers J.A., Millikan K.W., Saclarides T.J. (eds) Malattie chirurgiche comuni. Springer, New York, NY
- Meccanismi di ipossiemia Malay Sarkar, N Niranjan e PK Banyal, Lung India. Gennaio-febbraio 2017; 34 (1): 47-60.
- "Hypoxemia" di Steve C. Haskins, https://www.sciencedirect.com
- Interna Szczeklik 2018, Piotr Gajewski, Andrzej Szczeklik, casa editrice MP
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