La risposta cardio-respiratoria allo sforzo nel soggetto anziano Il quanto e il come

Transcript

1 La risposta cardio-respiratoria allo sforzo nel soggetto anziano Il quanto e il come Stefania Cossi*, Enrico Boni**, Vittorio Grassi*** * I Medicina Geriatria Spedali Civili di Brescia - Fondazione Richiedei Gussago ** I Medicina Spedali Civili di Brescia *** I Medicina Spedali Civili Università degli Studi di Brescia Parole chiave: sforzo, anziano, capacità di esercizio Key words: exercise, elderly, sustainable exercise Per corrispondenza contattare: Dr. Stefania Cossi - U.O. Geriatria - Fondazione Richiedei, Via Richiedei 16, Gussago, Brescia Tel Fax stefaniacossi@libero.it 1

2 Riassunto Durante lo sforzo cuore e polmoni agiscono in sinergia assicurando adeguati scambi gassosi. Perché ciò avvenga è necessario il lavoro integrato di due pompe: una ventilatoria ed una emodinamica-circolatoria e di un efficiente collegamento fra le due. Perché sia possibile compiere uno sforzo è necessario che il muscolo trasformi l energia chimica in lavoro meccanico. Per valutare quindi la ridotta tolleranza allo sforzo del soggetto anziano è necessario confrontarsi con tre principali fattori limitativi: la limitazione ventilatoria (meccanica polmonare, scambio gassoso), la limitazione cardiovascolare (riduzione del massimo consumo di ossigeno come indicatore di ridotta performance cardio-vascolare) e quella muscolare (perdita della massa muscolare e riduzione della forza e della resistenza). Il test da sforzo cardio-polmonare è una prova ideale per valutare la capacità di esercizio nel soggetto anziano ed è essenziale ai fini di una corretta impostazione di un programma di riabilitazione cardio-respiratoria. Summary During the effort, heart and lungs act in synergy, assuring proper gaseous exchanges. To make it happen, the integrated action of two pumps is necessary: a ventilation one and a emodynamical-circulatory one, and an efficient connection between the two. In order to complete an effort, it is necessary that the muscle transforms the chemical energy into mechanical work. In order to estimate therefore the reduced tolerance to the effort of the elderly subject, it is necessary to cope with three main limiting factors: the ventilation limitation (pulmonary mechanical, gaseous exchange), the cardiovascular limitation (reduction of the maximum oxygen consumption as indication of reduced cardiovascular performance) and the muscular one (loss of the muscular mass and reduction of force and resistance performance). The cardio-pulmonary effort test is ideal in order to estimate the training ability in the elderly subject and is essential for a correct formulation of a program of cardiorespiratory rehabilitation. 2

3 Per eseguire un determinata performance muscolare è necessaria una efficiente integrazione dei sistemi deputati ad assicurare energia. Lo sforzo è una condizione nella quale cuore e polmoni operano in sinergia funzionale: si comportano, cioè, come una unità funzionale deputata ad assicurare adeguati scambi gassosi. L O 2 deve compiere un accidentato percorso per giungere dalla fonte (atmosfera) alla sede di utilizzazione (mitocondri, all interno delle cellule). Per connettere la respirazione esterna con quella interna operano una serie di sistemi, interattivi e complessi (e perciò vulnerabili) che necessitano di: polmoni e gabbia toracica efficienti; una efficace circolazione polmonare; un cuore capace di pompare una adeguata quantità di sangue; un sistema circolatorio flessibile alle necessità distrettuali; un sangue con una adeguata quantità di Hb; e, infine, efficienti sistemi di regolazione e controllo, in grado di ottimizzare il processo. Dunque, due pompe: una ventilatoria, deputata ad assumere l O 2 (e ad eliminare CO 2 ); una emodinamica-circolatoria, deputata al trasporto dell O 2 alle sedi di utilizzazione; e un efficiente collegamento fra le due. Per compiere un lavoro (sforzo) un terzo attore è evidentemente indispensabile: il muscolo. Le fibre muscolari trasformano l energia chimica in lavoro meccanico. Nell esaminare, dunque, la risposta (la ridotta tolleranza) allo sforzo nel soggetto anziano (il quanto e il come ) è con tre limiti che dovremo confrontarci (Figura 1). Nel soggetto giovane, a riposo, la pompa ventilatoria: mobilizza una quantità d aria pari a 800 ml x 12 (atti respiratori/minuto) utilizza l 1-2% (circa 2.5 ml/min) del consumo d O 2 (VO 2 ) totale dell organismo; lavora a circa il 5% della sua capacità massima (V E = 8-10 L/min, a fronte di una ventilazione massima/minuto di circa 160 L). La pompa cardiaca: mobilizza una quantità di sangue pari a ml x battiti cardiaci/min; lavora a circa il 20% della sua capacità massima (Q C = 5 L/min, a fronte di una portata cardiaca massima/minuto di circa 25 L). Le due pompe hanno evidenti analogie (equivalenze): l uscita (la V E, ventilazione globale equivale a Q C, portata cardiaca); 3

4 i mezzi per modificare il prodotto in uscita (la F r, frequenza respiratoria equivale a F C, frequenza cardiaca il V T, volume corrente, equivale a V S, volume(gittata) sistolico). Nella Figura 2 (A e B) è illustrato il contributo relativo del volume corrente e della frequenza respiratoria nel determinare l incremento della ventilazione (A) e similmente (B) il contributo della gittata (volume) sistolica e della frequenza cardiaca nel determinare l incremento della portata cardiaca. Per quanto riguarda la pompa ventilatoria, durante sforzo massimale: il volume corrente (V T ) raggiunge valori attorno ai 4 litri (pari al 70% della capacità vitale); la Fr (frequenza respiratoria) può aumentare fino a 50atti/min Questa scelta appare dettata dalla necessità di mantenere un V A (ventilazione alveolare) sufficiente ad assicurare l omeostasi respiratoria (PaO 2 PaCO 2 ph) minimizzando, nel contempo, il lavoro della respirazione rispetto alle limitazioni meccaniche imposte dal sistema. - Nello sforzo di media entità l incremento della V E è principalmente sostenuto dall aumento di V T : questa è una modalità per ridurre il lavoro necessario per vincere le resistenze al flusso nelle vie aeree; - Nello sforzo massimale il contributo della frequenza respiratoria aumenta progressivamente: mentre la frequenza continua a crescere, il volume corrente si riduce. Questa è una modalità per ridurre il lavoro elastico (dei tessuti) che aumenta per valori di V T > 75% della capacità vitale. La risposta della pompa cardiovascolare allo sforzo (che si traduce in un aumento della portata cardiaca) è, in qualche misura, più complessa. Sicuramente comporta: - riflessi a partenza dai muscoli; - l attività del sistema nervoso, centrale e periferico; - l attività del sistema nervoso autonomo, simpatico e parasimpatico; - una serie di eventi meccanici (ritorno venoso). Tutti in varia misura influenzano il quadro emodinamico, le catecolamine che pur aumentano per sforzi elevati non svolgono un ruolo determinante. Nello sforzo di moderata intensità si realizza una riduzione di attività del sistema parasimpatico mentre per sforzi progressivamente crescenti si determina una attivazione del sistema simpatico. Questo crea le condizioni per un aumento della frequenza cardiaca che risulta proporzionale alla entità dello sforzo. Il contributo della gittata sistolica all aumento della portata cardiaca è agli sforzi elevati di minore entità: dopo un iniziale (consistente) aumento il volume sistolico presenta un plateau che si pensa riferibile alle limitazioni imposte al riempimento ventricolare dal pericardio. Particolarmente importante risulta la redistribuzione del flusso ematico e quindi l apporto di O 2 ai muscoli in attività. Sottraendolo ai distretti metabolicamente meno attivi (intestino reni) il flusso agli arti inferiori può aumentare di 8-10 volte (da 600 a 4

5 ml/min). Come conseguenza le resistenze vascolari sistemiche si riducono progressivamente (restando pur sempre 10 volte superiori a quelle della circolazione polmonare). La ridotta tolleranza allo sforzo nel soggetto anziano La risposta allo sforzo (nel caso specifico soggetto anziano la ridotta tolleranza) è un aspetto clinicamente rilevante: il paziente pneumopatico / cardiopatico cronico presenta questo evento come prima (e più specifica) manifestazione della sua malattia. Facendo riferimento alla Figura 1 esamineremo brevemente i tre principali fattori limitativi. 1. La limitazione ventilatoria - nel soggetto anziano si sviluppano numerose modificazioni strutturali che influenzano la meccanica polmonare e lo scambio gassoso. Meccanica polmonare l alterazione strutturale dominante è costituita dalla riduzione del potere di ritorno elastico del polmone conseguente a modificazioni della componente stromale del parenchima. Accanto aquesta giocano un ruolo fondamentale: la rigidità della gabbia toracica e l aumento del diametro antero-posteriore della stessa; la riduzione di forza dei muscoli respiratori, in parte riferibile a ridotta massa muscolare. Scambio gassoso Le alterazioni che con questo processo interferiscono sono costituite da: la riduzione della superficie dell area polmonare deputata allo scambio gassoso; una ridotta distensibilità dei vasi arteriosi polmonari; l aumento del diametro delle vie aeree principali. La compromissione della meccanica polmonare determina due sostanziali conseguenze: il flusso espiratorio si riduce (particolarmente nella parte terminale sforzoindipendente della curva flusso-volume); la compliance della gabbia toracica si riduce. Gli effetti combinati di queste alterazioni comportano (Figura 3): lo sviluppo (inevitabile) di una flusso-limitazione-espiratoria; aumento della capacità funzionale residua (CFR) e del volume residuo (VR); reciproca riduzione della capacità inspiratoria (IC) e della capacità vitale (CV). Durante sforzo, nel soggetto anziano si realizzano le condizioni per un ridotto svuotamento del polmone (con conseguente intrappolamento di aria). Questa condizione è detta iper-inflazione dinamica. Essa è finalizzata a ottimizzare i flussi espiratori ma inevitabilmente aumenta il lavoro elastico dei muscoli inspiratori. Conseguentemente, a sforzo massimale, il costo in O 2 della respirazione risulta, nel soggetto anziano, di circa il 40% superiore rispetto al giovane. 2. La limitazione cardiovascolare - una delle più costanti limitazioni imposte dall età è la riduzione della massima performance a compiere uno sforzo che ha come conseguenza la riduzione del massimo consumo di O 2 (VO 2 max). 5

6 L interpretazione preminente è che questo rifletta, in prevalenza, una ridotta performance cardiovascolare: incapacità, da parte del cuore, di aumentare adeguatamente, durante sforzo, la portata cardiaca. Supporta questa ipotesi la riduzione, sempre in corso di sforzo, della massima frequenza cardiaca. La riduzione della massima frequenza cardiaca durante sforzo è il risultato di tre importanti fattori: la riduzione della frequenza intrinseca del cuore; lo sforzo rimuove il tono vagale; la ridotta risposta cronotropa-inotropa e lusitropa alla stimolazione β-adrenergica. 3. La limitazione muscolare - L età avanzata è uno dei fattori che maggiormente contribuisce alla perdita di massa muscolare e alla riduzione della forza e della resistenza. La massima efficienza muscolare si raggiunge nel 3 decennio di vita e rimane relativamente stabile fino attorno ai 50 anni. Dopo questa età inizia un declino piuttosto rapido stimato in misura del 12-15% per decennio. La riduzione della forza è correlata alla riduzione della massa muscolare. Questa forma di atrofia non dipende da una riduzione del numero totale di fibre muscolari ma dalla diminuzione della sezione trasversa di ognuna analogamente alla atrofia da inattività fisica. Diversamente da quest ultima (che regredisce rapidamente alla ripresa di attività) l atrofia muscolare senile è quasi irreversibile: tale è anche in vecchi atleti che persistono in un certo grado di attività sportiva. Sembra, pertanto, che la riduzione di VO 2 max che caratterizza l invecchiamento dipenda più dalla perdita quantitativa di tessuto muscolare che da una alterazione enzimatica dello stesso. Un contributo importante alla perdita di massa muscolare nel vecchio è rappresentato dalla ridotta attività fisica. A livello muscolare è dimostrato l inattività fisica rappresenta un vero e proprio disastro biochimico. Significato della prova da sforzo cardio-respiratorio nel soggetto anziano: il perché di una indagine. Il test da sforzo integrato (cardio-polmonare) è una prova ideale per valutare la ipo(dis)funzione perché le alterazioni dello scambio gassoso (indicative di una ridotta capacità d esercizio) sono direttamente correlate alla ridotta abilità di compiere un lavoro. Il test da sforzo, infine, misurando la tolleranza allo sforzo e valutando le cause della sua limitazione, è essenziale ai fini di una corretta impostazione di un programma di riabilitazione cardio-respiratoria. In sintesi: consente di acquisire informazioni occulte clinicamente apprezzabili. 6

7 Quelli che seguono sono esempi delle informazioni (primarie e derivate) che un test da sforzo integrato (cardio-respiratorio) può fornire in Clinica: confronto giovani e anziani [1]. Il test da sforzo cardio-polmonare fornisce un mezzo efficace per evidenziare anomalie funzionali che non emergono a riposo, ma che possono essere patognomoniche di particolari processi morbosi. L utilizzo di queste indagini in età geriatrica è reso ora più attendibile dalla disponibilità di valori di riferimento per questa fascia di popolazione. Bibliografia consultata 1. K.Wasserman, J.E. Hausen, D.Y.Sue, R.Casaburi, B.J.Whipp (Eds). Principles of Exercise Testing & Interpretation. 3 th Ed. Lippincott Williams and Wilkins Philadelphia, I.M. Weisman, R.J. Zeballos (Eds). Clinical Exercise Testing. Clinics in Chest Medicine, 15, J.A. Neder, LE Nery, C. Peres, BJ Whipp. References values for dynamic responses to incremental cycle ergometry in males and females. Aged 20 to 80. Am J Respir Crit Care Med, 164, , 2001 [1] Giovane ( ): 39 anni altezza: 165 cm peso: 64 Kg BSA: 1.70 anziano ( ): 78 anni altezza: 168 cm peso: 75 Kg BSA:

8 8