Fisiologia. degli adattamenti in quota"

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1 Fisiologia degli adattamenti in quota"

2 Fisiologia e fisiopatologia degli adattamenti alla quota Prof. Vittore Verratti Dept. of Neuroscience and Imaging, G. D Annunzio University, Chieti-Pescara, Italy

3 S T O R I A Università di Chieti

4 Mount Rosa Expedition

5 Perù Expedition 1978

6 K2- Baltoro 2004

7 Manaslu Expedition 2008 Fertilità Metabolismo Adattamenti muscolari Performance psico-fisica

8 Kilimanjaro Africa

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10 Scientific Expedition Abruzzo Expedition Mera Peak O t t o b r e

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14 L'aria l'è cla ròba lizira ch'la sta datònda la tu tèsta e la dvènta piò cèra quant che t'roid. TONINO GUERRA L'aria è quella roba leggera che ti gira intorno alla testa e diventa più chiara quando ridi.

15 Percentuale in volume N 2 (Azoto) 78% AR (Argon) 0,934 % CO 2 (Anidride Carbonica) 0,003% O 2 PPM Ne (Neon) 18,18 He (Elio) 5,24 Kr (Kripto) 1,14 Xe (Xeno) 0,087 H 2 (Idrogeno) 0,5 CH 4 (Metano) 2 N 2 O (Diossido di Azoto) 0,5 20,93%

16 Barometric pressure (mmhg) Barometric pressure and altitude Altitude (m)

17 PB Torr PB 760 Torr m Everest m Mar Morto West JB. J Appl Physiol Mar;86(3):

18 Mese Latitudine Altitudine

19 La PB determina la pressione parziale di ossigeno (PO 2 ) nell'aria ambiente

20 (Legge di Dalton) La pressione totale di una miscela di gas è uguale alla somma della pressione parziale di ogni singolo gas che la compone.

21 A livello del mare La percentuale di ossigeno nell aria respirata 20.93% A livello del mare La PB è di 760 mmhg 760 mmhg X = 159 A livello del mare La PO 2 è di 159 mmhg

22 L aria nel tratto respiratorio e si satura di vapore acqueo (VA) con RIDUZIONE DELLA PO 2 (i.e, [ mm Hg (VA)] X = 149 mmhg) I 760 mmhg sono la P risultante da 47 mmhg di pressione parziale di vapore acqueo 713 mmhg dei gas presenti nell aria L'O 2 esercita una PO 2 pari al 20.93% di 713 mmhg di 149 mmhg

23 L'ossigeno negli alveoli Il flusso di aria inspirata si ferma nei bronchioli terminali Negli alveoli diffonde da una parte l'aria presente nei bronchioli terminali e dall'altra parte i gas contenuti nei capillari polmonari. Capillari polmonari. Bronchioli terminali

24 La CO 2 negli alveoli La CO 2 trasportata dai capillari polmonari si equilibra con quella degli alveoli: alla fine dei capillari polmonari la pressione parziale di CO 2 è sovrapponibile a quella degli alveoli ed è circa 40 mmhg.

25 La PO 2 umidificata nelle VR è 149 mm Hg L aria negli alveoli si satura ulteriormente di CO 2 con RIDUZIONE DELLA PO 2 40 mmhg (la P A CO 2 ) 0,8 (il quoziente respiratorio) = 49 mmhg 149 mmhg -49 mmhg= 100 mmhg La P A CO 2 alveolare è circa 100 mmhg

26 Ipossia Riduzione della pressione parziale di O 2 nell aria inspirata (PO 2 ) L ipossia si accompagna sempre e necessariamente a all ipossiemia Ipossiemia Diminuzione della PO2 nel sangue arterioso (P a O 2 )

27 Si può avere ipossiemia in assenza di ipossia Nelle BPCO e nei versamenti polmonari (polmonite) abbiamo zone perfuse, ma non ventilate, perché il sangue che transita per quei distretti non viene ossigenato

28 Tipo I IPOSSIEMIA (PaO 2 <60 mmhg) Alterazione rapporto Venti/Perfus, della diffusione alve-capil o a shunt Tipo II IPOSSIEMIA+ IPERCAPNIA (PaCO 2 >45 mmhg) Secondaria a patologie del SNC, della gabbia toracica e dei muscoli respiratori che determinano ipoventilazione alveolare

29 Fisiologia dell adattamento alla Quota

30 A d a t t a m e n t i Ossigenazione di organi e tessuti

31 cclimatazione

32 L acclimatazione è ALTITUDINE e TEMPO dipendente

33 Alta quota è definita come: Altitudine Estrema: above 5500 m Vera Alta Quota: m ( ft) Alta Quota: m ( ft) Generalmente, non ci si preoccupa molto di quote inferiori ai 2500 m (8000 ft) poiché il mal di montagna si verifica raramente a queste quote. Andes (6962m) Tibetan plateau & Himalayan valleys (8848m) Ethiopian highlands (4620m)

34 L'acclimatazione all alta quota è il processo di adattamento del corpo alla minore disponibilità di ossigeno in quota. Si tratta di un processo lento, che si svolge in un periodo di giorni o settimane. ha 3 fasi temporali: ACUTA, prime 72 ore, in cui possono verificarsi mal di montagna acuto SUB-ACUTA, da 72 ore fino a quando persiste l incremento del valore di ematocrito CRONICA, quando il livello di ematocrito è costante e gli abitanti sani d alta quota raggiungono il loro ematocrito ottimale.

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36 Iperventilazione Risposta Fisiologica (respirazione più veloce, più profonda, o di entrambe) Dispnea (Mancanza di fiato durante lo sforzo) Apnee Notturne - Respiro Periodico (Modificazione della respirazione durante la notte ) Alterazione del sonno (Frequenti risvegli durante la notte) Aumento della minzione

37 Respiro Periodico o respiro di Cheyne-Stokes (respiro patologico) Fasi alternate di apnea (anche a 20 secondi) a respiro profondo e sempre più superficiale (cicli respiratori brevi e frequenti) e nuovamente fasi di apnea. desaturazione ossiemoglobinica ritenzione di CO2 modificazioni emodinamiche attivazione dei centri respiratori frequenti microrisvegli coscienti o non (frammentazione del sonno, insonnia e quindi ipersonnolenza diurna) può causare ansia: Nella persona che si sveglia durante la fase di trattenere il respiro e sa che ha smesso di respirare. Nella persona che si sveglia in iperventilazione e pensa di essere a corto di fiato e di avere edema polmonare (HAPE). Nella persona che si sveglia e realizza il suo compagno ha smesso di respirare.

38 L'apnea Può durare fino a secondi Non si tratta di mal di montagna Si può migliorare leggermente con l'acclimatazione, ma di solito non risolvere fino discesa.

39 Risposta fisiologica e Acclimatizazione 1. Frequenza cardiaca 2. Frequenza respiratoria 3. Eritropoiesi I sintomi riti con: Fatica durante esercizio Fame Produzione di urina Sonno ridotto Mal di testa Riposo Cibo Acqua

40 Frequenza Cardiaca Con una PO 2 di 47 mmhg l organismo stimola la FC Che passa da a (TACHICARDIA) Aumenta anche la pressione arteriosa sistemica per aumento delle catecolamine plasmatiche (rimedio temporaneo) poiché l aumento della frequenza cardiaca provoca un calo della gittata sistolica.

41 Frequenza Respiratoria Il principale effetto dell'ipossia è l aumento di frequenza e profondità respiratoria PO 2 di 55 mmhg da atti al minuto (condizione fisiologica) a al minuto (Dempsy e Schone) I chemorecettori, in particolare i glomi carotidei, incaricati di monitorare la pressione parziale dell'ossigeno mandano il loro segnale d'allarme che innesca Iperventilazione e conseguente Ipocapnia

42 non compensa pienamente la ridotta pressione parziale dovuta all'altezza quindi la minor saturazione risulta essere intorno all 88% l'alcalosi respiratoria effetto collaterale aumento del ph plasmatico da 7,4 a 7,6, per > eliminazione degli ioni bicarbonato [HCO3-], come meccanismo di compenso, da cui si ottiene un diminuito potere tampone nei confronti dell'acido lattico.

43 ALCALOSI ACIDI BASI RESPIRATORIA (< PaCO 2 ) METABOLICA (> HCO 3 ) Eliminare la CO2 con il respiro aumenta il potere tampone del bicarbonato

44 Policitemia secondaria Per far fronte a questo evento dopo circa giorni di permanenza in quota si verifica un aumento progressivo della concentrazione dei GR tanto più marcata quanto più è bassa la PO 2 Tale fenomeno è un ulteriore tentativo di compensare gli effetti negativi dell'ipossia

45 Eritropoietina La ridotta PO 2 nel sangue arterioso provoca un'aumentata secrezione dell'ormone (EPO) che stimola il midollo osseo ad incrementare la produzione di globuli rossi e capillari. Vi è inoltre una mobilizzazione di eritrociti già maturi, effettuata principalmente dalla milza la quale, contraendosi ripetutamente, spreme nel torrente circolatorio le emazie mature.

46 EMOGLOBINA ED EMATOCRITO L aumento dei globuli rossi aumenta anche la concentrazione di emoglobina [Hb] ed il valore dell ematocrito (Hct). L'aumento della concentrazioni di Hb, si oppone alla riduzione della PO 2 e, in occasione di lunghe permanenze a quote elevate, può aumentare del 30-40%.

47 Un adattamento ottimale si ottiene solo a circa 40 giorni, per un soggetti che dal livello del mare si spostano a 3510 m (La Paz, Bolivia)

48 L'adattamento avviene non solo andando in alta quota, ma anche scendendo al livello del mare Scendendo di quota (da La Paz al livello del mare a Copenhagen) la risposta dell ematocrito comporta una riduzione per più di 18 a 23 giorni.

49 Adattamento ematologico all altitudine Hematocrit Secondary polycythemia Pikes Peak -Rocky Mountains (4,302 m)

50 Disturbi dell adattamento Male acuto di montagna Edema polmonare d'alta quota (HAPE) Edema cerebrale d'alta quota Male Cronico di montagna

51 MALE ACUTO DI MONTAGNA Costellazione di sintomi che presenta il vostro corpo non acclimatato alla sua attuale quota. Mentre si sale, il tuo corpo viene esposto ad una riduzione dell'ossigeno ( ipossia ). In qualsiasi momento, vi è una quota "ideale" in cui il nostro corpo è in equilibrio e molto probabilmente questa quota "ideale" corrisponde all'ultima quota a cui abbiamo dormito.

52 L ambiente al di sopra della quota a cui siamo acclimatati è una zona grigia indefinita in cui il vostro corpo può tollerare i livelli di ossigeno inferiori, ma a cui non si è abbastanza acclimatati. Se si sale sopra del limite superiore di questa zona, si presentano SINTOMI DI DISAGIO IPOSSICO questo è AMS

53 MALE ACUTO DI MONTAGNA I meccanismi esatti di AMS non sono del tutto chiari, ma i sintomi si pensa siano causati da un lieve gonfiore del tessuto cerebrale in risposta allo stress ipossico. Se questo gonfiore progredisce, verifica cerebrale. una disfunzione Questo Distress del tessuto cerebrale provoca una serie di sintomi ; universalmente presente è un MAL DI TESTA insieme a una varietà di altri sintomi.

54 La diagnosi di AMS Quando un mal di testa, con uno o più dei seguenti sintomi è presente dopo una recente salita sopra i 2500 metri ( 8000 piedi) : Perdita di appetito, nausea o vomito Stanchezza o debolezza Vertigini o sensazione di testa vuota Difficoltà sonno

55 La diagnosi di AMS L AMS è stato paragonato a una brutta sbornia. Tuttavia, poiché i sintomi di lieve AMS possono essere vaghi, un utile regola empirica è: in caso di malessere in quota, È AMS a meno che non ci sia altra spiegazione ovvia ( come la diarrea ).

56 La diagnosi di AMS Molte persone credono erroneamente che un mal di testa in quota sia "normale", ma non lo è Essere disposti ad ammettere DI AVERE AMS, questo è il primo passo per stare fuori dai guai

57 E ' OK essere colpiti dal AMS, può capitare a chiunque. Non è OK morire per esso

58 La base del trattamento di AMS è RIPOSO Il Trattamento di AMS FLUIDI ANALGESICI LEGGERI: paracetamolo aspirina o ibuprofene DISCENDERE Il miglioramento di solito si verifica in uno o due giorni, ma può richiedere fino a tre o quattro giorni. Discendere è anche una opzione, e la ripresa sarà molto rapida.

59 Il Trattamento di AMS Una domanda frequente: è un mal di testa dovuto alla quota?. I mal di testa da altitudine sono di solito brutti persistenti spesso ci sono altri sintomi di AMS, tendono ad essere frontali (ma potrebbe essere ovunque), possono peggiorare con chinarsi.

60 Il Trattamento di AMS LA CEFALEA La disidratazione è una causa comune di mal di testa in quota Bere un litro di liquido Prendere paracetamolo aspirina o ibuprofene Se la cefalea si risolve rapidamente e completamente ( e non avete altri sintomi di AMS ) è molto improbabile che sia stato a causa di AMS.

61 Acetazolamide Acetazolamide ( Diamox ) costringe i reni a secernere bicarbonato, la forma base di anidride carbonica; questa ri-acidifica il sangue, bilanciando gli effetti della iperventilazione che si verifica in quota in un tentativo di ottenere ossigeno. Questa ri-acidificazione agisce come stimolante respiratorio, soprattutto di notte, riducendo o eliminando la respirazione periodica comune in altitudine. Il suo effetto netto è quello di accelerare l'acclimatazione.

62 Acetazolamide Acetazolamide non è una bacchetta magica, la cura di AMS non è immediata.

63 Acetazolamide Uso e Dose: Per il trattamento di AMS Si raccomanda un dosaggio di 250 mg ogni 12 ore. Il medicinale può essere interrotto una volta che i sintomi si risolvono. I bambini possono prendere 2,5 mg / kg di peso corporeo ogni 12 ore. Per il respiro periodico 125 mg circa un'ora prima di coricarsi. Il medicinale deve essere continuato fino a quando si è al di sotto della quota in cui i sintomi diventano fastidiosi.

64 MITOLOGIA DI ACETAZOLAMIDE: MITO: l acetazolamide nasconde i sintomi Acetazolamide accelera acclimatazione. Appena si verifica l acclimatazione i sintomi si risolvono, Acetazolamide non nascondere nulla - se si è ancora malati, si avrànno ancora sintomi. MITO: L acetazolamide impedirà il peggioramento del AMS durante la risalita l acetazolamide non protegge dal peggioramento del ams durante risalita continua (molte persone che credevano a questo mito hanno sviluppato HAPE e HACE) MITO: L acetazolamide ostacolerà l AMS durante la risalita rapida Questo in realtà non è un mito, ma piuttosto di un abusata verità parziale. L acetazolamide fa diminuire il rischio di AMS, è per questo che lo consigliamo per le persone in ascensioni forzate. Però, questa protezione non è assoluta, ed è sciocco credere che una rapida ascesa assumendo acetazolamide sia senza gravi e fatali rischi rischio. Mito: Se l assunzione di acetazolamide viene interrotta, i sintomi peggioreranno Non vi è alcun effetto di rebound. Se l acetazolamide viene interrotta, l acclimatazione rallenta alla sua frequenza intrinseca. Se l AMS è ancora presente, ci vorrà un po' più di tempo per risolversi e non c'è bisogno di accelerare l'acclimatazione se ci siamo acclimatati.

65 DESAMETASONE Desametasone (Decadron ) è un potente steroide utilizzato per il trattamento di edema cerebrale. Mentre l acetazolamide tratta il problema (accelerando l acclimatazione), il desametasone tratta i sintomi (il disagio causato dall ipossia). Desametasone può rimuovere completamente i sintomi di AMS in poche ore, ma non aiuta di acclimatarsi. Gli effetti collaterali includono euforia in alcune persone, disturbi del sonno, e un aumento del livello di zucchero nel sangue nei diabetici. Se si utilizza desametasone per il trattamento di AMS non si dovrebbe andare più alto fino al giorno successivo, per essere sicuri che il farmaco possa nascondere una mancanza di acclimatazione.

66 Dexamethasone Uso e Dose: Per il trattamento di AMS Adulti: due dosi di 4 mg a 6 ore di distanza. Questo può essere somministrato per via orale o mediante una iniezione se il paziente ha il vomito. Bambini: 1 mg/kg di peso corporeo, fino a 4 mg massimo, una seconda dose da somministrare dopo 6 ore. Non salire fino ad almeno 12 ore dopo l'ultima dose, e solo se non ci sono sintomi di AMS.

67 OSSIGENO Sintomi di AMS si risolvono molto rapidamente (minuti) con flusso moderato di ossigeno (2-4 litri al minuto, mediante cannula nasale). Ci possono essere sintomi di rebound se la durata della terapia è inadeguata - possono essere necessarie diverse ore di trattamento. In ambienti ad alta quota, l'ossigeno è un bene prezioso, e come tale è di solito riservata per i casi più gravi di HACE e HAPE.

68 Terapia iperbarica Il trattamento in un camera iperbarica portatile è sostanzialmente equivalente a discesa o il trattamento con l'ossigeno; la persona è all'interno di una sacca pressurizzata respirando un'atmosfera equivalente ad una quota molto inferiore. Sintomi di AMS si risolvono rapidamente (minuti), ma possono ripresentarsi se il trattamento è troppo breve - sono necessarie almeno due ore. Desametasone funziona così, anche se non così veloce, è molto più economico e molto meno laborioso rispetto alla terapia iperbarica. Trattamento iperbarico è solitamente riservato per i casi più gravi come HACE e HAPE.

69 UNA RASSEGNA DELLE OPZIONI DI TRATTAMENTO AMS: Discendere Pro Recupero rapido (ore) e miglioramento durante la discesa. Con Perdita di "progressione ; difficoltà in caso di maltempo o di notte, il personale necessario per accompagnare paziente. Resto alla stessa altezza Pro Acclimatazione alla quota attuale, nessuna perdita di progresso verso l'alto. Con Possono essere necessarie ore per diventare privi di sintomi. Resto più acetazolamide Pro L acclimatazione è accelerata, il recupero è probabile entro ore. Con Il recupero può richiedere ore; effetti collaterali di acetazolamide. Resto più desametasone Pro Più rapida risoluzione dei sintomi rispetto all acetazolamide (di solito in poche ore); effetti collaterali minimi, a buon mercato. Con Può nascondere i sintomi e quindi dare un falso senso di sicurezza a chi vuole continuare verso l'alto. Non accelera l'acclimatazione. Resto più desametasone e acetazolamide Pro Rapida risoluzione dei sintomi rispetto al solo desametasone, migliore acclimatazione rispetto alla sola acetazolamide. Con Gli effetti collaterali dell Acetazolamide. Stesse cautele per quanto riguarda l ascesa dopo l'assunzione di desametasone. Ossigeno o di terapia iperbarica Pro Molto rapido il sollievo dei sintomi (minuti). Con Costosa; le camere iperbariche sono di difficile gestione logistica; sintomi di rebound possono verificarsi se il trattamento è troppo breve - sono necessarie diverse ore.

70 La prevenzione di AMS LE RACCOMANDAZIONI Se possibile, si dovrebbe spendere almeno una notte a quota intermedia sotto i 3000 metri. Per altitudini superiori ai 3000 metri, non dormire a quote maggiori di metri a notte. Ogni 1000 metri di dislivello in salita, si dovrebbe passare una seconda notte alla stessa altezza.

71 Ricordate E quanto in alto si dorme ogni notte che davvero conta Gli scalatori hanno un motto "salire in alto, dormire in basso". Quando si dorme una seconda notte alla stessa altezza aiutate il vostro acclimatamento per poi esporvi a quote più elevate e per poi tornare ad una più sicura quota inferiore a dormire. Questa seconda notte assicura una migliore acclimatamento per l'ulteriore ascesa.

72 AMS Profilassi: Acetazolamide (Diamox ) Adulti: mg (a seconda del peso corporeo; persone con più di 100 kg (220 lbs) deve assumere la dose più alta) due volte al giorno a partire da 24 ore prima della risalita e la sospensione dopo la seconda o terza notte alla massima altitudine (o con discesa se che si verifica prima). Bambini: possono prendere 2,5 mg/kg di peso corporeo due volte al giorno.

73 LE REGOLE D'ORO REGOLA D'ORO I In caso di malessere in quota è mal di montagna fino a prova contraria. REGOLA D ORO II Mai salire con sintomi di AMS. REGOLA D ORO III Se hai sintomi di HACE o HAPE, scendere in una volta.

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