Il flusso sanguigno attraverso IPAVA e PFO è correlato all'apnea e all'ipertensione polmonare indotta da immersioni subacquee?

L'ipertensione arteriosa polmonare (aumento della pressione arteriosa polmonare) è una malattia multifattoriale senza cura. Indagare su forme reversibili di ipertensione polmonare indotte in condizioni estreme come un'apnea prolungata e/o immersioni subacquee può aiutare a capire meglio perché alcuni individui sviluppano questa malattia devastante e altri no.

La pressione arteriosa polmonare è tipicamente molto bassa negli esseri umani sani. Bassi livelli di ossigeno (ipossia) causano una costrizione dei vasi sanguigni polmonari con conseguente riduzione del diametro, ma il flusso sanguigno polmonare rimane costante o aumenta. Avere un flusso costante con diametri dei vasi più piccoli provoca un aumento della pressione arteriosa polmonare, ma tornerà alla normalità una volta ripristinati i normali livelli di ossigeno. Inoltre, esiste un'associazione con il forame ovale pervio (PFO, piccolo foro tra gli atri nel cuore) e le pressioni arteriose polmonari eccessive in condizioni di scarsa ossigeno. Tuttavia, le ragioni dell'aumento esacerbato della pressione arteriosa polmonare in questi soggetti con un PFO (PFO+) non sono note, ma potrebbero essere dovute a una risposta di costrizione esagerata a un basso livello di ossigeno.

Durante un'apnea, l'ossigeno nei polmoni diminuisce e nei subacquei d'élite in apnea scende a livelli molto bassi. Rispetto ai soggetti senza PFO (PFO-), l'ossigeno può scendere ancora più in basso in quei soggetti con PFO+ perché il sangue deossigenato viaggia attraverso il piccolo foro per mescolarsi con il sangue ossigenato, esacerbando il livello al quale l'ossigeno nel sangue diminuisce. Pertanto, l'utilizzo di un modello di ipossia polmonare in apnea è un approccio per esaminare un aumento della pressione arteriosa polmonare indotto dall'ipossia, un metodo che dipende in modo critico dalla capacità del subacqueo in apnea d'élite di trattenere il respiro per periodi significativi.

Le anastomosi arterovenose intrapolmonari (IPAVA) sono vasi all'interno del polmone che bypassano i capillari. Il gruppo del ricercatore ha studiato i possibili ruoli che questi vasi unici possono avere in condizioni fisiologiche e fisiopatologiche. I ricercatori hanno scoperto che il flusso sanguigno IPAVA si verifica quando soggetti sani respirano gas a basso contenuto di ossigeno. I ricercatori hanno anche scoperto che il flusso sanguigno IPAVA è inversamente correlato alla pressione arteriosa polmonare. In particolare, gli individui con pressioni arteriose polmonari elevate hanno un basso flusso sanguigno IPAVA e viceversa.

Il ventricolo destro del cuore pompa il sangue attraverso l'arteria polmonare ai polmoni. In condizioni di riposo il cuore destro svolge una minima quantità di lavoro perché la pressione nei vasi sanguigni polmonari è bassa. Quando la pressione arteriosa polmonare aumenta, il lavoro del lato destro del cuore deve aumentare notevolmente per mantenere il pompaggio del sangue attraverso il polmone. Pertanto, pressioni arteriose polmonari elevate aumentano il lavoro del cuore destro e possono portare a disfunzioni del cuore destro, limitando così la quantità di sangue che il cuore può pompare. Se la pressione è sufficientemente elevata da limitare la quantità di sangue che scorre attraverso i polmoni, ciò può essere rilevato da una riduzione del flusso sanguigno polmonare e/o dai cambiamenti nella funzione del cuore durante la contrazione (sistole) e il rilassamento (diastole). Di conseguenza, un intervento che riduce le pressioni arteriose polmonari durante un apnea può avere un effetto benefico sulla funzione del cuore destro.

Nel complesso, durante un'immersione in apnea d'élite, in cui il livello di ossigeno diminuisce, i ricercatori si aspettano che le pressioni arteriose polmonari aumentino al diminuire dei livelli di ossigeno nei polmoni e che la riduzione di ossigeno possa essere anche inferiore nei soggetti con PFO+. Inoltre, quando i livelli di ossigeno nel sangue diminuiscono, il flusso sanguigno IPAVA aumenterà in alcuni soggetti con PFO mantenendo così basse le pressioni arteriose polmonari in quegli individui. Al contrario, i soggetti con PFO+ e quelli con PFO- con bassi livelli di flusso sanguigno IPAVA dovrebbero avere le maggiori pressioni polmonari. Non è noto se questo sia vero o meno. Pertanto, l'obiettivo n. 1 quantificherà la pressione arteriosa polmonare e la funzione del cuore destro e indagherà le loro relazioni con il flusso sanguigno PFO e IPAVA in subacquei d'élite in apnea mentre respirano concentrazioni di ossigeno e anidride carbonica che imitano l'ipossia indotta dall'apnea [NOTA: non è possibile visualizzare il cuore durante un trattenimento del respiro perché il polmone completamente gonfiato ostruisce la vista ecografica del cuore]. L'obiettivo n. 2 utilizzerà il sildenafil, un farmaco che aumenta la biodisponibilità dell'ossido nitrico per dilatare i vasi sanguigni polmonari, per diminuire la pressione arteriosa polmonare mentre si respirano concentrazioni di ossigeno e anidride carbonica che imitano l'ipossia indotta dall'apnea. Gli investigatori quantificheranno l'effetto del sildenafil sulla pressione arteriosa polmonare e sulla funzione del cuore destro e determineranno se altera la relazione con IPAVA e flusso sanguigno PFO. Come accennato in precedenza, poiché quei soggetti con PFO + possono avere una risposta vasocostrittrice polmonare esagerata all'ipossia, il sildenafil può essere meno efficace o inefficace nel ridurre la pressione arteriosa polmonare in questi soggetti. L'obiettivo n. 3 confronterà i dati dello studio sui subacquei in apnea d'élite con i dati ottenuti in soggetti abbinati per età, sesso e PFO che non hanno una vasta esperienza con le immersioni in apnea. Per fare questo i soggetti di controllo saranno sottoposti alle stesse procedure degli Obiettivi #1 e 2 di cui sopra. Questi studi consentiranno inoltre ai ricercatori di determinare se ci sono differenze nelle risposte vascolari polmonari all'ipossia tra coloro con e senza esperienza di immersioni in apnea.

Oltre alle alterazioni cardiache e polmonari che si verificano nei subacquei in apnea sopra descritte, è anche noto che la pressione arteriosa polmonare aumenta dopo l'immersione con autorespiratore, ma ritorna normale entro poche ore. I meccanismi responsabili dell'aumento della pressione arteriosa polmonare sono sconosciuti, ma sono indipendenti dall'ipossia. Pertanto, lo studio della relazione tra IPAVA, PFO e aumenti delle pressioni arteriose polmonari indotti dalle immersioni subacquee offre un'ulteriore strada per comprendere la suscettibilità all'ipertensione arteriosa polmonare. Sebbene non sia noto il motivo per cui la pressione arteriosa polmonare aumenta con le immersioni subacquee, è noto che l'ipertensione polmonare può contribuire alla disfunzione del cuore destro e all'edema polmonare (accumulo di acqua nei polmoni) che possono verificarsi in soggetti che nuotano e/o si immergono in immersioni subacquee. La prevenzione dell'aumento della pressione arteriosa polmonare durante e/o dopo un'immersione può aiutare a prevenire un'eccessiva disfunzione del cuore destro e l'edema polmonare. Pertanto, l'obiettivo n. 4 quantificherà la pressione arteriosa polmonare e la funzione del cuore destro e indagherà le loro relazioni con il flusso sanguigno PFO e IPAVA, prima e dopo l'immersione SCUBA. L'obiettivo n. 5 quantificherà l'effetto del sildenafil (post immersione) sulla pressione arteriosa polmonare e sulla funzione del cuore destro e determinerà se altera la relazione con IPAVA e flusso sanguigno PFO, pre e post immersione.

In sintesi, i ricercatori propongono di studiare i subacquei croati d'élite in apnea e SCUBA. Gli investigatori quantificheranno l'ipossia respiratoria e l'ipertensione polmonare indotta da immersioni subacquee e la funzione del cuore destro per studiare le relazioni tra PFO e flusso sanguigno IPAVA. Gli investigatori utilizzeranno un intervento controllato con placebo (sildenafil) per ridurre la pressione arteriosa polmonare in questi soggetti per esaminare l'impatto del cambiamento di pressione (o assenza di cambiamento) sulle relazioni determinate sopra.