FISIOPATOLOGIA DEL DOLORE POST-OPERATORIO

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1 FISIOPATOLOGIA DEL DOLORE POST-OPERATORIO Dr. Girardi Guido INTRODUZIONE Il concetto di dolore è universale, ma la sua definizione è difficile da formulare. Tutti sappiamo cos è il dolore, ma quando si tratta di definirlo restiamo un po imbarazzati. Nello specifico potremmo definire il dolore post-operatorio come un sintomo secondario all attivazione di un sistema sensoriale, con una precisa ed identificabile correlazione causale con il trauma chirurgico, la cui evoluzione prevede la remissione spontanea e la cui intensità è massima all inizio e poi in progressiva riduzione. E un esperienza multidimensionale, complessa e diversificata, che si compone di varie fasi: - identificazione dello stimolo sensoriale in termini di localizzazione e caratteristiche fisiche (sistema sensoriale discriminativo) - attivazione dei riflessi autonomici sopraspinali( ventilazione, circolazione,funzioni neuroendocrine) tonalità affettiva sgradevole e spinta motivazionale dell organismo a reagire ( sistema motivazionale affettivo) - attivazione del sistema motorio ( atteggiamento antalgico, reazione di allontanamento, fuga) - elaborazione della stimolazione dolorosa, in termini di memorizzazione, comparazione con esperienze passate, apprendimento, capacità di astrazione, attenzione e vigilanza, capacità di giudizio intellettive, culturali, capacità di verbalizzazione ( sistema cognitivo valutativo). Tra una stimolazione dolorosa a livello tessutale e l esperienza soggettiva del dolore è interposta una serie di complessi eventi chimici ed elettrici che vedono coinvolti quattro distinti meccanismi: la trasduzione, la trasmissione dell impulso, la modulazione e la percezione. Trasduzione : meccanismo attraverso il quale una noxa scatena un evento chimico, e a livello delle specifiche terminazioni nervose o nocicettori,viene trasdotto in attività elettrica. Trasmissione: meccanismo neurologico attraverso il quale l impulso raggiunge il cervello via nervi sensitivi ( periferici-midollo),rete di neuroni di connessione (midollo-tronco encefalo-talamo) e vie talamo corticali. Modulazione: il segnale doloroso può essere modificato ( amplificato o inibito) a vari livelli del circuito algico sia prima che dopo la proiezione dello stimolo alle aree corticali

2 specifiche, e può dar luogo ad una varietà di possibili risposte. La modulazione viene attivata dallo stesso imput doloroso, sostanze endogene, dallo stess, dagli stati emotivi, dai processi cognitivi, da alcuni farmaci e da diverse tecniche antalgiche. Percezione: meccanismo ancora oscuro attraverso il quale l evento nocicettivo diventa un fenomeno soggettivo e ciò porta ad una diversificazione notevole della risposta nei vari soggetti. SISTEMA NOCICETTIVO I nocicettori, a miliardi di esemplari, sono distribuiti ovunque in tutto il nostro corpo ( cute, connettivo, visceri, guaine e ossa) e sono specializzati a difesa della nostra integrità, quali segnalatori di stimoli nocivi o potenzialmente tali per il nostro corpo. Istologicamente costituiscono le terminazioni periferiche delle fibre sensoriali primarie, C e Adelta. Caratteristica comune dei nocicettori è l elevato livello di soglia; logicamente essi debbono segnalare solo stimoli di potenza sufficiente a nuocere. I nocicettori sono polimodali in quanto vengono eccitati, attraverso un fenomeno di depolarizzazione, da ogni stimolo nocivo ( fisico, chimico,biochimico) i nocicettori Adelta in particolare,sono eccitati da stimoli termici. Caratteristiche dei nocicettori: -strutture istologicamente non identificabili, definite come terminazioni nervose libere -sono recettori ad alta soglia (solo stimoli di forte intensità sono in grado di attivarli). I recettori del dolore possono essere distinti in: nocicettori cutanei,muscolari,viscerali. SISTEMATIZZAZIONE DEL DOLORE Il dolore viene classificato in : somatico quando gli stimoli originano dalla pelle e dalle mucose somatico profondo quando gli stimoli originano dai muscoli, dai legamenti,dai tendini,dal periostio o capsule articolari viscerale quando nasce dai visceri solidi o cavi del corpo. Il dolore somatico può essere provocato da stimoli chimici, termici o meccanici esattamente come il dolore somatico profondo, ma si aggiunge in questo caso il dolore da ischemia. In ogni modo la percezione dolorosa provocata è la sintesi di tre componenti:

3 1) una componente lenta protopatica veicolata dalle fibre C amieliche, a velocità di conduzione lenta.questa componente frequentemente denominata dolore vero non permette di localizzare precisamente l origine dello stimolo e persiste all arresto della stimolazione dolorosa. Essa scatena delle attività motrici e autonome di natura riflessa quali rigidità muscolare, contrattura o immobilizzazione della zona lesa; la sezione midollare non la sopprime affatto. 2) una componente rapida discriminativa trasmessa dalle fibre mieliniche Adelta ad alta velocità di conduzione. Questa componente detta anche epicritica,permette la localizzazione molto precisa della provenienza dello stimolo a condizione che sia di origine cutanea e consente di identificare la natura, la durata dell aggressione nocicettiva e la forma dell agente causale. Genera dei riflessi protettivi (reazione di fuga).le lesioni spinali che ledono l integrità delle vie spinocerebellari e spinotalamiche la sopprimono. 3) una componente cognitiva, cerebrale che non dipende da alcun recettore periferico.questa componente multifattoriale è influenzata dal contesto socioculturale e familiare; dipende da fattori individuali e particolarmente da esperienze dolorose antecedenti.questa componente evolve costantemente nel corso della vita e conduce ad una risposta al dolore molto strutturata. Il dolore viscerale è più difficile da analizzare.gli stimoli in causa sono di natura differente,essenzialmente gli spasmi e la distensione di anse intestinali.non si può identificare alcuna componente né rapida né lenta.esso non fornisce che scarse informazioni topografiche, perché spesso è riferito vale a dire percepito nei dermatomeri superficiali dipendenti dai neuroni che innervano i visceri coinvolti. TRASMISSIONE DAL RECETTORE AL TALAMO Le fibre afferenti primarie sono gli assoni che conducono l impulso dolorifico. Le cellule di origine di queste fibre si trovano nel ganglio spinale.quando entrano nel midollo spinale le fibre delle radici posteriori si raggruppano secondo una strategia funzionale ben precisa.quelle per il tatto leggero, la pressione e la propriocezione salgono sino al midollo allungato (fascicoli gracile e cuneato ) e terminano in sinapsi su neuroni dei nuclei gracile e cuneato. Da questi nuclei i neuroni di secondo ordine attraversano la linea mediana e salgono nel lemnisco mediale per terminare nei nuclei sensoriali specifici di raccordo del talamo. Altre fibre per il tatto, insieme a quelle che mediano il dolore e la temperatura,terminano sui neuroni delle corna dorsali. I loro assoni attraversano la linea

4 mediana e salgono nel quadrante antero-laterale del midollo spinale formando il sistema antero-laterale delle fibre ascendenti. In genere il tatto è associato al fascio spino-talamico ventrale, il dolore e la temperatura invece, al fascio spino-talamico laterale sebbene, non vi sia una rigida localizzazione funzionale. Gli impulsi per il dolore salgono alla corteccia del giro postcentrale lungo questo fascio passando per i nuclei ventrali, postero mediale e postero laterale del talamo che funge da relais fra il midollo e il cervello.le fibre ascendenti nocicettive che partono a livello segmentale raggiungono il talamo sia direttamente che indirettamente interrompendosi a vari livelli. Le vie ascendenti si possono dividere in extra lemniscali e lemniscali. Il sistema extra lemniscale comprende: il tratto paleo-spino-talamico il tratto spino-reticolare il tratto spino-mesencefalico. Il sistema extra lemniscale è un sistema d informazione discriminativa tonica, è un sistema di vigilanza. Queste vie sono caratterizzate dal fatto di essere polisinaptiche più lente e sembrano svolgere la funzione di un flusso continuo rispetto al danno attuale del tessuto e rispetto ad una vigilanza sulla lesione,per tutto il tempo in cui la lesione può essere suscettibile di un ulteriore danneggiamento.e un sistema che prende collegamenti con la formazione reticolare, con l ipotalamo, con il talamo, il lobo limbico e con tutta la corteccia associativa.ii sistema extra-lemniscale porta a modificazioni della circolazione, ventilazione, funzioni neuroendocrine, crea cioè una finestra con un continuo invio di informazioni che corrisponde al sistema motivazionale affettivo. Il sistema lemniscale invece comprende: il sistema neo-spino-talamico il tratto delle colonne dorsali il sistema postsinaptico delle colonne dorsali. Il sistema lemniscale ha una funzione di informazione fasica che ha il compito dell analisi spazio temporale( Che cosa sta succedendo? Dove sta accadendo? E da cosa è stato provocato) per cui dato lo stimolo si riesce a percepire la localizzazione, l intensità e la modalità, quindi il sistema sensoriale discriminativo. E un sistema fasico, invia cioè informazioni finchè c è lo stimolo nocicettivo.e un sistema rapido con meno relais e meno stazioni intermedie;le fibre sono più grosse ed hanno meno contatti.il lemnisco va al talamo ventrobasale e da qui alla corteccia somatosensoriale.

5 DISTRIBUZIONE DAL TALAMO AL CERVELLO Dai nuclei talamici tutte le informazioni nocicettive sono inviate alle aree cerebrali della sensibilità (lobi parietali)della cognizione (lobi frontali) e dell emotività (lobi libici). Le informazioni nocicettive distribuite nelle varie aree del cervello si integrano. Dall integrazione delle informazioni nocicettive nei centri e circuiti neuronali della coscienza, emerge,per un meccanismo tuttora ignoto, la percezione del dolore. Da un punto di vista anatomo funzionale quattro strutture giocano un ruolo fondamentale nella percezione del dolore: formazione reticolare bulbo-mesencefalica, sistema limbico, talamo e corteccia. La formazione reticolare riceve un contingente di circa fibre dalle vie spinali ascendenti che vengono a fare sinapsi. Essa contiene un gran numero di neuroni intensamente eccitati da influssi nocicettivi periferici, somatici e viscerali, in particolare a livello del nucleo gigantocellulare. Il ruolo reale di questo nucleo rimane tuttora incerto, poiché alcuni dei suoi neuroni rispondono a stimoli non nocicettivi.esso inoltre invia simultaneamente delle proiezioni discendenti verso il midollo e delle proiezioni ascendenti verso il talamo, il nucleo intralaminare e la corteccia cerebrale. Le strutture limbiche giocano un ruolo nella trasmissione del dolore protopatico. La stimolazione elettrica della amigdala e dell ippocampo provoca delle manifestazioni dolorose, mentre la ablazione dell amigdala e la sezione delle connessioni tra corteccia frontale e ippocampo diminuisce la risposta nocicettiva. Il talamo è un anello essenziale della percezione dolorosa nonostante lo scarso numero di fibre che riceve dal midollo. I nuclei ventrobasali ricevono delle afferenze provenienti dai fasci spinotalamici, essi emettono numerose proiezioni in particolare verso la corteccia cerebrale. Il ruolo preciso del talamo rimane tuttavia oscuro; la sua attività globale è ben correlata alla percezione dolorosa ma i tentativi di exeresi chirurgica,così come quelli di stimolazione elettrica, sortiscono effetti imprevedibili e contradditori in relazione probabilmente alle complesse connessioni dei suoi nuclei. La corteccia cerebrale è l ultimo anello essenziale della percezione dolorosa. Le aree S1 e S2 sembrano giocare un ruolo preponderante considerate le numerose connessioni con i nuclei talamici.

6 MODULAZIONE DELL INFORMAZIONE NOCICETTIVA I potenziali d azione scatenati dalla stimolazione nocicettiva a livello delle terminazioni libere delle fibre Adelta e C subiscono, lungo tutto il percorso, delle modifiche che permettono di affinare la percezione e di fare della informazione dolorosa una sensazione elaborata. Modulazione periferica Un primo fattore periferico di modulazione è legato all esistenza di variazioni cicliche della soglia di attivazione dei recettori sensitivi, all origine di veri ritmi circadiani e mensili ancora poco conosciuti. Dall attivazione recettoriale ne deriva a livello delle fibre afferenti un segnale a frequenza modulata. Questo sarà successivamente modificato a livello delle differenti stazioni sinaptiche che incontra, poi decodificato a livello cerebrale dove sarà finalmente valutata la sua provenienza, la sua ampiezza e la sua durata. Meglio definito è il ruolo svolto dalle sostanze dette algogene liberate dai tessuti lesi (bradichinina, Kallicreina, serotonina, sostanza P, prostaglandine, leucotrieni, istamina, ioni K e H ).Due tipi di effetti possono essere loro attribuiti: 1) effetti tessutali generali, descritti sotto il termine di reazione infiammatoria che ha tendenza a persistere dopo l arresto della stimolazione nocicettiva scatenante 2) effetti specifici sulle terminazioni libere che esse possono talvolta attivare direttamente (come per la bradichinina e la serotonina) ma più spesso abbassano la soglia di sensibilità. In questi ultimi casi stimoli abitualmente non nocicettivi scatenano potenziali di azione dolorosi non solo nel territorio leso ma anche nei territori circostanti. Modulazione a livello spinale I neurotrasmettitori delle terminazioni centrali delle fibre afferenti non sono stati ancora formalmente identificati. Sembra che l acido Lglutammico sia il neurotrasmettitore del dolore discriminativo.la sostanza P potrebbe invece avere il ruolo di neurotrasmettitore centrale del dolore protopatico. La reazione infiammatoria ha come effetto la stimolazione permanente delle fibre C causando una modificazione durevole dell eccitabilità dei neuroni delle corna dorsali, che,grazie alla connessione con i motoneuroni simpatici pregangliari, va a provocare una risposta simpatica riflessa esagerata e prolungata. Si può così creare un circolo vizioso di auto aggravamento della reazione infiammatoria.

7 Gli influssi sensitivi sono continuamente modificati a livello spinale,alcuni sono amplificati (facilitazione del dolore) grazie a numerose connessioni sinaptiche interneuronali e all intervento di fattori corticali quali l ansia o la depressione,altri sono attenuati( inibizione del dolore) secondo complesse modalità che fanno intervenire neurotrasmettitori che modificano la polarizzazione delle membrane sinaptiche. La prima teoria completa del dolore, detta del controllo della porta è stata proposta nel Essa si fonda sul fatto che la ripetizione di stimoli non nocicettivi su fibre riccamente mielinizzate inibisce la percezione dolorosa nel medesimo dermatomero impedendo la liberazione della sostanza P da parte delle fibre C con le quali esse scambiano sinapsi: si ha inibizione per chiusura della porta. All inverso la ripetizione dello stesso stimolo nocicettivo sulle piccole fibre provoca un effetto a colpo di vento, vera attivazione di potenziali d azione che scatenano una sequenza di scariche d intensità e durata crescente nei neuroni spinali: si ha facilitazione del dolore per apertura della porta. Il ruolo di porta è attribuito a interneuroni spinali molto ricchi in sinapsi( cellule T) la cui frequenza di depolarizzazione dipende dalla proporzione di impulsi che essi ricevono simultaneamente dalle fibre di grande e di piccolo calibro.il semplice aumento degli impulsi non dolorosi, senza modifica degli impulsi nocicettivi, diminuisce quantitativamente la trasmissione della dell informazione dolorosa per un effetto di competizione a livello della porta. Altri meccanismi d inibizione si collegano a neurotrasmettitori specifici ( oppioidi endogeni) presenti nelle terminazioni di numerosi interneuroni del sistema nervoso e la cui liberazione nella sostanza gelatinosa del midollo blocca quella della sostanza P da parte delle afferenze centrali delle piccole fibre. Sono classificati in tre gruppi principali ( endorfine, encefaline, dinorfine)ai quali corrispondono recettori specifici: mu, delta e k. I recettori mu (40% dei recettori spinali ) possono fissare le endorfine e le encefaline, ma si distinguono innanzitutto per una forte affinità per la morfina. I recettori delta10% dei recettori spinali) hanno una grande affinità per le metencefaline. I recettori k,hanno grande affinità per dinorfina-encefalina e le endorfine e costituiscono il restante 50% dei recettori midollari degli oppioidi.

8 Modulazione sopraspinale del dolore La stimolazione di più aree corticali comporta una inibizione spinale dello stimolo dolorifico.questa inibizione passa attraverso complessi meccanismi di modulazione a livello della formazione reticolare del tronco cerebrale, connettendosi almeno parzialmente alla chiusura della porta a livello del midollo. La stimolazione elettrica della sostanza grigia peri-acqueduttale e del rafe del tronco cerebrale, provoca una inibizione a livello delle corna dorsali del midollo spinale. Gli influssi inibitori sembrano nascere nella regione peri-acqueduttale e si propagano nei cordoni posteriori attraverso i neuroni delle corna posteriori: il neurotrasmettitore sarebbe la serotonina. Peptidi oppioidi endogeni sarebbero liberati a livello delle terminazioni spinali e l effetto antinocicettivo si eserciterebbe con l intermediazione di recettori specifici situati nella sostanza gelatinosa. L acido gamma-aminobutirrico, che ha ugualmente degli effetti antinocicettivi, gioca probabilmente insieme alla serotonina un ruolo modulatore importante, ma le cui modalità non sono ancora note;anche altri neurotrasmettitori (GMP ciclico, somatostatina, neurotensina ) sembrano essere coinvolti nella trasmissione e modulazione delle informazioni nocicettive. EFFETTI FISIOPATOLOGICI DELLA RISPOSTA AL TRAUMA CHIRURGICO EFFETTI CARDIOCIRCOLATORI -centralizzazione del circolo: aumento del tono simpatico, diminuzione del tono parasimpatico,vasocostrizione arteriolare e venulare a livello cutaneo, muscolare, splancnico -aumento della frequenza cardiaca e dell inotropismo -aumento della gittata cardiaca -aumento del lavoro miocardico -aumento del consumo di ossigeno. EFFETTI METABOLICI -aumento del consumo di ossigeno e produzione di anidride carbonica -aumentata produzione di calore -aumentata ventilazione e gittata cardiaca

9 -iperglicemia persistente(aumento della glicogenolisi,gluconeogenesi,insulino resistenza) -aumento della lattacidemia -ipercatabolismo proteico(degradazione delle masse muscolari) -ipercatabolismo lipidico( aumento ossidazione dei grassi corporei) ATTIVAZIONE SISTEMI ORMONALI -asse simpatico-surrenale : attivazione dei sistemi di produzione di catecolamine -asse ipotalamo-ipofisi-corticosurrenale : rilascio di CRH e ADH. L attivazione dei due sistemi di produzione di catecolamine (surrenalica e simpatico) non avviene necessariamente in modo simultaneo,l entità e la durata della risposta catecolaminica appare direttamente correlata all entità del trauma chirurgico.

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