Progetto di scambio gassoso trans-medio-auricolare 1, obiettivo specifico 1

Un'adeguata regolazione della pressione dell'orecchio medio (ME), definita come il mantenimento di una pressione ME totale a circa livelli ambientali, è necessaria per un udito normale e per preservare la salute ME. Il meccanismo di regolazione della pressione ME è costituito da due componenti distinti che influenzano la pressione totale del gas ME: il bolo, lo scambio di gas guidato dal gradiente totale tra ME e rinofaringe durante le aperture transitorie attive della tuba di Eustachio (ET) e la pressione parziale passiva scambio diffusivo di gas guidato dal gradiente tra la cavità ME e i compartimenti adiacenti, compreso il sangue locale attraverso la mucosa ME (MEM) e l'ambiente attraverso la membrana timpanica. La fisiologia di base dei trasferimenti di gas attraverso l'ET è ben consolidata e uno scambio di gas da lento a trascurabile attraverso la membrana timpanica normale e infiammata è stato misurato per cincillà, gatti e scimmie e confermato da noi per gli esseri umani. Al contrario, le caratteristiche dello scambio di gas transMEM sono controverse. La modellazione matematica mostra che lo scambio di gas transMEM controlla la traiettoria della pressione ME tra le aperture ET e i relativi tassi di scambio per i diversi gas fisiologici definiscono la domanda posta sull'ET per il rifornimento di gas ME. Qui, misuriamo empiricamente le costanti di scambio transMEM ME-sangue e sangue-ME per i gas fisiologici negli esseri umani con MEM normali e infiammati. A tale scopo, un totale di 20 soggetti adulti altrimenti sani, 10 senza storia significativa di malattia dell'orecchio ME (Gruppo-1) e 10 con almeno 1 tubo di ventilazione funzionale (VT) inserito per malattia ME esistente (Gruppo-2). I soggetti del gruppo 1 avranno l'inserimento di VT in anestesia locale nella clinica di ricerca e, per tutti i soggetti, verrà fabbricato un tappo auricolare acrilico su misura e dotato di un sensore per misurare la pressione, una siringa per regolare la pressione del sistema e micro- tubi per consentire il campionamento periodico del gas con analisi della composizione da parte di uno spettrometro di massa in linea. Tutti i soggetti saranno sottoposti a una serie di sei esperimenti di scambio di gas transMEM, con ogni esperimento progettato per stabilire un ME-sangue o un gradiente di pressione parziale sangue-ME per uno dei 3 gas fisiologici, N2, O2 o CO2. Durante ogni esperimento, il tappo auricolare verrà inserito e sigillato all'interno del condotto uditivo. L'auricolare verrà collegato mediante valvole ad una linea che conduce allo spettrometro di massa e ad una fonte di gas di composizione nota, e il sistema (auricolare + ME) verrà lavato con un gas di prova specifico per l'esperimento. Quindi, il tappo auricolare sarà chiuso alla fonte di gas e, per la durata dell'esperimento da 60 a 90 minuti, la pressione del sistema verrà registrata continuamente e verranno prelevati campioni di gas ME a intervalli di 10 minuti per l'analisi della composizione. I dati saranno trasformati per stimare la conduttanza transMEM (costante di scambio) per il gas di prova. L'ultimo giorno della serie sperimentale, i soggetti del gruppo 2 verranno dimessi; Ai soggetti del gruppo 1 verrà rimossa la TV e quindi seguiti settimanalmente fino a quando la perforazione della membrana timpanica non sarà guarita. In quel momento, verrà ripetuta l'audiometria eseguita prima dell'inserimento della TV. I risultati saranno utilizzati per completare i nostri modelli matematici di regolazione della pressione ME mentre la ME passa dalla salute alla malattia. Questi dati empirici serviranno anche per valutare alcune ipotesi relative alle limitazioni poste allo scambio di ciascuna specie gassosa e alla simmetria direzionale dei processi di scambio.