4
AreaPediatrica | Vol. 15 | n. 1 | gennaio-marzo 2014
[ tutto
su
]
Fisiopatologia
della compromissione cardiovascolare
nel bambino in stato di shock
Qualunque sia l’eziopatogenesi dello shock il coinvolgimento dell’apparato cardiovascolare
ha un ruolo centrale nel processo fisiopatologico.
L
o shock è una condizione in cui la perfusione sistemica è insufficiente a soddisfare le richieste
metaboliche dell’organismo. Tale stato patologico
è in realtà un processo dinamico e progressivo che vede
l’organismo in grado di mettere in atto, in una prima fase,
dei meccanismi di compenso per mantenere un’adeguata
ossigenazione cellulare; più tardivamente comincia una
fase di scompenso che, se non tempestivamente identificata, può condurre ad exitus.1,3
In età pediatrica l’identificazione dello stato di shock
può essere particolarmente difficile: i segni clinici possono essere subdoli, aspecifici e di difficile interpretazione e
possono pertanto ritardare l’intervento terapeutico che, per
avere maggiori probabilità di successo, deve essere effettuato nelle prime fasi dello shock, cioè nella fase di compenso.
Qualunque sia l’eziopatogenesi dello shock (ipovolemico, settico, cardiogeno, etc.) il coinvolgimento dell’apparato cardiovascolare ha un ruolo centrale nel processo
fisiopatologico. Le manovre semeiologiche che attuiamo o
i segni che ricerchiamo per accertare la diagnosi e per valutare la gravità dello shock sono tutti in stretta relazione
con la funzione cardiovascolare: tachicardia, allungamento del tempo di refill, bassa temperatura delle estremità,
obnubilamento del sensorio, oliguria, ipotensione, etc.
Anche la disfunzione di più apparati, caratteristica del
paziente in shock conclamato, ha il suo iniziale momento
nell’alterazione della funzione cardiaca: indispensabile per
il clinico è la comprensione dei meccanismi fisiopatologici cardiovascolari per un corretto ed efficace intervento
terapeutico di questa comune urgenza pediatrica.1,3,4
Svolgimento
L
o shock è la causa più frequente di insufficienza
cardiocircolatoria in pazienti di età pediatrica che si
presentano in Pronto Soccorso. Esso rappresenta l’espressione clinica dell’inadeguatezza dell’organismo di mettere
a disposizione dei tessuti una quantità di ossigeno sufficiente a rispondere alle attese metaboliche della periferia.
L’alterata respirazione periferica favorisce il metabolismo
anaerobico con conseguente acidosi metabolica e disfun-
GIOVANNA: shock settico
Giovanna è una bambina di 4 anni che giunge in Pronto Soccorso perché
presenta dalla sera precedente febbre superiore a 38,5°C non responsiva al
paracetamolo. La madre di Giovanna è visibilmente preoccupata sia per la febbre, sia perché la bimba appare particolarmente abbattuta. I parametri rilevati
al triage sono: peso 16 kg, TC 38,7°C, FC 160 b/m, FR 38 a/m, SaO2 98%,
PA 75/40. L’anamnesi non rivela particolari degni di nota. All’esame clinico
la paziente è sofferente e poco reattiva agli stimoli. Il GCS è 10 e il capillary
refill è allungato (3–4 sec); la restante obiettività è negativa. Pratica esami
d’urgenza e inizia infusione con soluzione fisiologica alla dose di 250 cc in 10
minuti e, a seguire, viene prescritta la stessa dose di soluzione fisiologica ma
da infondere in 20 minuti. Una valutazione cardiologica con ecocardiogramma
è negativa. Gli esami di laboratorio mostrano: WBC 15.300 (L49%; N41%);
PCR 8,1 (vn < 0,7); negativi o nei limiti i restanti valori. Dopo poco più di 1
ora dall’ingresso e dopo aver quasi terminato il programma flebo le condizioni
generali di Giovanna non sono migliori: TC 37,5°C, FC 170 b/m, FR 40 a/m,
SaO2 97%, refill 4 sec, PA 78/38 mmHg. Una lesione purpurica compare al
fianco dx e micro-petecchie al tronco e agli arti.
FRANCESCO: shock ipovolemico
Francesco, 3 anni, è condotto in Pronto Soccorso perché non urina da circa 12
ore. La nonna riferisce che il piccolo presenta da tre giorni vomito e diarrea,
beve poco e non si alimenta da 24 ore. L’anamnesi fisiologica e patologica
remota è negativa. All’ingresso i parametri vitali mostrano TC 36°C, O2Sat
99%, PA 80/45, FC 140b/m, capillary refill 4 sec. Il peso è 13,8 kg. Francesco
appare letargico (GCS 7), le labbra sono secche, le estremità fredde, il colorito
cutaneo pallido. La restante obiettività è nella norma. Stabilito un accesso venoso si infondono due boli da 250 cc di soluzione fisiologica in 40 minuti. Dopo
un’ora le condizioni generali di Francesco sono drammaticamente migliorate.
zione multiorgano che, se non corretti, esitano in arresto
cardiaco e morte.1 Lo shock e l’insufficienza di circolo
possono essere riconosciuti nelle fasi iniziali di malattia
dalla coesistenza di tachicardia e scarsa perfusione dei
tessuti, clinicamente rilevabile da un allungamento del
tempo di refill ed estremità fredde (stato di shock compensato). La persistenza della noxa patogena e il mancato
intervento terapeutico favoriscono poi lo sviluppo di uno
stato scompensato di shock, clinicamente diagnosticabile dalla comparsa di ipotensione, obnubilamento del
sensorio, oliguria e tachipnea. Un riconoscimento non
tempestivo della gravità dei sintomi e misure terapeutiche
non sufficientemente adeguate possono rendere lo shock
irreversibile con evoluzione infausta.2,3
Ruolo del pediatra è capire in quale punto di questa
progressione verso l’arresto cardiaco si trovi il bambino, in
modo da mettere in atto il trattamento più adeguato per
migliorare l’ossigenazione tissutale ed invertire la deriva
che conduce il paziente alla morte. L’apparato cardiovascolare riveste, nella generale compromissione di più organi, un ruolo centrale nella patogenesi dello shock, per cui
la conoscenza dei meccanismi fisiopatologici responsabili
della compromissione cardiaca è indispensabile al pediatra
coinvolto nella gestione di tali difficili pazienti. Il sostegno
emodinamico del paziente in shock richiede, secondo le
5
Introduzione
DUE CASI CLINICI
AreaPediatrica | Vol. 15 | n. 1 | gennaio-marzo 2014
Stefania Formicola
Renato Vitiello ([email protected])
PO S. Anna e SS. Madonna della Neve,
Boscotrecase (NA), ASL Napoli 3 Sud
Tutto su Fisiopatologia della compromissione cardiovascolare nel bambino in stato di shock
BP
Figura 1.
Legenda: BP=Pressione Arteriosa, SVR=Resistenze Vascolari
Periferiche; CO=gittata cardiaca;
HR=frequenza cardiaca;
SV=volume sistole.
Le variabili con box contornato
in azzurro sono manipolabili
con la terapia; le linee mostrano
se i parametri sono inversamente
(tratteggiata) o direttamente
(continua) proporzionali.
SVR
CO
HR
SV
Afterload
Contrattilità
linee guida, una rianimazione aggressiva con infusione
di soluzioni che espandono il comparto intravascolare,
eventualmente la somministrazione di inotropi a sostegno
della contrattilità ventricolare e, se necessario, di farmaci
che agiscono sulle resistenze vascolari periferiche.1-3, 5-8
Rivisitiamo le conoscenze di fisiologia necessarie
all’applicazione ragionata di tale trattamento.
corso di esercizio fisico massimale, infatti, è grazie alle
modifiche che si verificano fra le variabili della CO che è
possibile rispondere adeguatamente all’aumentata richiesta
di ossigeno da parte dei tessuti, per cui la CO può passare
da un livello di riposo di 5 l/m ad uno di 25 l/m durante
lo sforzo. Allo stesso modo, in corso di malattia possiamo
favorire l’aumento della CO e le prestazioni cardiovascolari
– ove mai dovessero essere depresse – se interveniamo
farmacologicamente per aumentare la frequenza cardiaca,
il preload e la contrattilità, oppure riducendo l’afterload.
Manipolazione dei determinanti
Abitualmente un aumento della frequenza cardiaca non
della gittata cardiaca
è mai ricercata in maniera diretta ed
a modifica attenta delle
esclusiva con i farmaci, perché il cuoFigura 2.
variabili che influiscono sulla
re del bambino malato già presenta
Relazione Precarico–Gittata Cardiaca (Legge di
Frank-Starling: la relazione mostra come varia la
gittata cardiaca (CO) può migliorare
una risposta tachicardica ottimale.
gittata cardiaca (asse delle ordinate) al variare
la prestazione cardiovascolare del paUna migliore conoscenza degli altri
delle dimensioni (asse delle ascisse) del ventricoziente in shock e favorire il benessere
parametri può essere utile per manilo in fine diastole (ovvero, al variare del preload
o del precarico o del volume ventricolare di fine
del bambino (Fig. 1: box contornati in
polare in maniera ragionata, in caso
diastole). All’aumentare del preload aumenta la
azzurro). Il Volume Sistole, vale a dire
di necessità, la funzione cardiovascogittata cardiaca e la performance del cuore, fino
il volume ematico proiettato in circolo
lare, consentendoci di intervenire in
ad un massimo (lunghezza critica) oltre il quale la
gittata cardiaca diminuisce e si ha un peggioracon una singola contrazione ventricomodo preciso e sicuro per ottimizmento della funzione cardiaca.
lare, è direttamente proporzionale al
zarne l’efficacia.1,5,6,9
preload (ovvero il volume di sangue
presente nel ventricolo in diastole) ed
alla contrattilità (capacità di accorciaPreload (o precarico)
mento delle fibre muscolari) ed è indiostituisce la tensione di
rettamente proporzionale all’afterload
parete alla fine della diastole,
(ovvero alla resistenza vascolare offerossia il carico passivo imposto alla
ta al flusso ematico). In condizioni di
fibra miocardica prima della sua connormalità tutti i parametri riportati
trazione. In parole più semplici esso
nella Fig. 1 trovano fra loro un equirappresenta il grado di dilatazione del
librio dinamico tale da garantire la
cuore nella fase finale della diastole,
migliore performance cardiovascolare
parametro in diretto rapporto col ripossibile per consentire all’organismo
empimento ventricolare. Se il cuore
di adattarsi alle mutevoli esigenze del
Dimensioni del ventricolo in fine diastole
è poco riempito in diastole (ad esemquotidiano. In un soggetto adulto in
Gittata cardiaca (L/min)
6
L
AreaPediatrica | Vol. 15 | n. 1 | gennaio-marzo 2014
Preload
C
Tutto su Fisiopatologia della compromissione cardiovascolare nel bambino in stato di shock
L’ottimizzazione della gittata cardiaca e della pressione arteriosa
possono migliorare la perfusione periferica.
Gittata cardiaca (L/min)
pio: ipovolemia per una diarrea acusapere, più o meno, a che parte della
ta) si ha una diminuzione del volume
curva ci troviamo: se riteniamo che il
CONTRATTILITÀ
sistole (volume di sangue espulso dal
ventricolo sia parzialmente vuoto (per
ventricolo ad ogni contrazione) e, di
esempio in caso di shock ipovolemico
conseguenza, una riduzione della
nel paziente disidratato per diarrea agittata cardiaca (Fig. 1). D’altro cancuta) e ci troviamo nella prima parte
to se la quantità di sangue presente
di ascesa della curva, possiamo miglioin fine diastole è molto elevata e derare la performance cardiaca aumentermina un’eccessiva dilatazione del
tando la distensione del ventricolo
cuore (ad esempio: cardiomiopatia
(preload) tramite l’infusione di boli di
dilatativa) la gittata cardiaca ne resta
cristalloidi (soluzione fisiologica) o di
lo stesso inficiata.9
colloidi (plasma). Se, viceversa, ci troPer capire bene la relazione fra
viamo nella “zona di scompenso” della
Dimensioni del ventricolo in fine diastole
preload e gittata cardiaca è necessario
curva, come capita nel paziente con
Figura 3.
ricordare la legge di Frank-Starling
cardiomiopatia dilatativa, e vogliamo
Effetto dei farmaci che influenzano la contrattili(Fig. 2): aumentando il volume ventrimigliorare la performance cardiaca,
tà: quando si somministra un farmaco ad effetto
colare di fine diastole (ovvero, il grado
dobbiamo ridurre il volume di fine
inotropo positivo determiniamo uno spostamento
della curva verso l’alto, con un aumento della
di stiramento delle fibre cardiache) si
diastole del cuore somministrando,
gittata cardiaca a parità di precarico. L’opposto
osserva un aumento della capacità di
ad esempio, diuretici.9
avviene se infondiamo un farmaco ad azione inocontrazione della muscolatura cardiatropa negativa: la curva si sposta verso il basso.
ca (parte ascendente della curva) fino
al raggiungimento della cosiddetta
Contrattilità
“lunghezza critica”, oltre la quale le fibre di actina e miosina
a contrattilità rappresenta l’elemento più
si disallineano, perdono il rapporto reciproco e non possono
intuitivo dei determinanti della gittata cardiaca. Espiù garantire una contrazione efficace (parte discendente
sa si può definire come la capacità intrinseca delle fibre
della curva). Il miglioramento della perfusione dei tessumiocardiche di accorciarsi generando forza. I farmaci che
ti periferici che osserviamo quando somministriamo un
agiscono sulla contrattilità intrinseca della cellula muscobolo di fisiologica ad un bambino disidratato è legato a
lare cardiaca posseggono un effetto inotropo positivo se
tale principio. Allo stesso modo, se infondiamo un bolo
migliorano la contrattilità, oppure negativo se la deprimodi fisiologica in un bambino scompensato con cardiomiono (Fig. 3). Il sarcomero è l’unità contrattile fondamentale
patia dilatativa otterremo un peggioramento della perfordel muscolo cardiaco. Sebbene le differenze anatomiche
mance cardiaca.9 Starling dimostrò queste caratteristiche
intrinseche del cuore con il preparato cuore-polmoni in
con il muscolo scheletrico siano minime, notevoli sono
cui controllava il flusso in ingresso e in uscita tramite due
le diversità funzionali, in quanto la fibrocellula cardiamanometri, mentre le resistenze periferiche venivano imca a riposo risponde alla legge di Frank-Starling. Una
poste tramite un tubo collassabile. Egli ottenne delle curve
sostanza (vedi Fig. 3) possiede un’azione farmacologica
sperimentali che mostravano la relazione fra il flusso in
inotropa positiva se, a parità di carico, sposta la curva in
ingresso (precarico=volume del ventricolo in fine diastole)
alto nel classico esperimento di Frank Starling; viceversa
ed il flusso in uscita (gittata cardiaca): vedi Fig. 2. Un cuore
ha un effetto inotropo negativo se riduce la contrattilità
sano in condizioni normali lavora solo nel tratto ascendente
spostando la curva in basso.
della curva, mentre nella zona discendente caratterizzata da
Nello shock settico si ha una compromissione della
volumi ventricolari più elevati, detta “zona di scompenso”,
gittata cardiaca perché si verifica un’azione tossica diretta
lavora solo in condizioni patologiche. Quando vogliamo
delle endotossine sulla qualità contrattile del cuore. Utiintervenire farmacologicamente sul precarico dobbiamo
lizzare farmaci ad azione inotropa positiva, quali la do-
AreaPediatrica | Vol. 15 | n. 1 | gennaio-marzo 2014
7
L
Tutto su Fisiopatologia della compromissione cardiovascolare nel bambino in stato di shock
butamina o la dopamina, riesce ad elevare la performance
cardiaca, determinando un miglioramento della perfusione periferica e delle condizioni generali del paziente.1,6-8
Afterload (o postcarico)
L’
afterload (o postcarico) può essere con
siderato come la forza che si oppone allo svuotamento ventricolare. In effetti esso è direttamente proporzionale alla pressione aortica, alle resistenze vascolari periferiche (ovvero, il raggio dei vasi) ed al volume
ventricolare; è inversamente proporzionale allo spessore
della cavità ventricolare. Il più sensibile parametro regolatore dell’afterload sono le resistenze vascolari sistemiche, perché queste si modificano al variare della
quarta potenza del raggio dei vasi. È questo il motivo
per cui nella pratica clinica si fa coincidere (anche se in
maniera impropria) il concetto di postcarico con quello
di resistenze vascolari sistemiche.9
Poiché l’aumento dell’afterload determina, a parità degli altri determinanti, una riduzione della gittata
cardiaca (vedi Fig. 1) è intuitivo che diminuendo farmacologicamente il postcarico con la somministrazione
AreaPediatrica | Vol. 15 | n. 1 | gennaio-marzo 2014
8
Bibliografia
1. Yager P, Noviski N. Shock. Pediatr Rev 2010;31:311-319.
2. Carcillo JA, Kuch BA, Han YY et al. Mortality and
Functional Morbidity After Use of PALS/APLS by Community
Physicians. Pediatrics 2009;124:500-508.
3. American Heart Association. 2005 American Heart
Association (AHA) Guidelines for Cardiopulmonary
Resuscitation (CPR) and Emergency Cardiovascular
Care (ECC) of Pediatric and Neonatal Patients: Pediatric
Advanced Life Support. Pediatrics 2006;117:e1005-e1028.
4. Schwarz AJ. Shock in Pediatrics. Medscape 3/1/2014.
5. Schwarz AJ. Shock in Pediatrics Treatment & Management.
Medscape 3/1/2014.
6. Carcillo JA, Fields AI; Task Force Committee Members.
Clinical practice parameters for hemodynamic support of
pediatric and neonatal patients in septic shock. Crit Care
Med 2002;30:1365–1378.
7. Brierley J, Carcillo JA, Task Force Committee Members.
Clinical practice parameters for hemodynamic support of
pediatric and neonatal septic shock: 2007 update from the
American College of Critical Care Medicine. Crit Care Med
2009;37:666–688.
8. Brierley J, Peters MJ. Distinct Hemodynamic Patterns of
Septic Shock at Presentation to Pediatric Intensive Care.
Pediatrics 2008;122:752-759.
9. Pappano A. Elementi della Funzione Cardiaca: la pompa
cardiaca. In: Berne & Levy. Fisiologia. Milano: Casa Editrice
Ambrosiana, 2010.
di vasodilatatori è possibile migliorare la performance
cardiaca. Si può agire in tal modo, ad esempio, nel caso
di shock cardiogeno: il nitroprussiato di sodio (in terapia
intensiva) oppure gli ACE-inibitori (quando il paziente
viene trattato in corsia) sono correntemente utilizzati per
ridurre l’afterload e migliorare la gittata cardiaca. Poiché
i vasodilatatori agiscono aumentando il raggio dei vasi
arteriosi e sappiamo che questo parametro si relaziona
inversamente con il postcarico alla quarta potenza, si
comprende come la somministrazione di questa classe
di farmaci debba essere condotta con cautela, utilizzando
prima dosi basse per poi aumentarle lentamente solo se
verifichiamo ad ogni step un miglioramento della perfusione periferica. Nello shock settico l’afterload in genere è
elevato (shock freddo) ma può anche essere basso (shock
caldo) come avviene più frequentemente negli adulti o nei
bambini con sepsi portatori di catetere centrale.7 È buona
prassi calcolare nello shock settico le resistenze vascolari
sistemiche, utilizzando il doppler per il calcolo della CO
ed i cateteri intravascolari per il calcolo delle pressioni.
Le resistenze vascolari sistemiche si calcolano sfruttando la relazione R=P/F dove R=resistenza; P=Pressione;
F=Flusso. Conoscendo la gittata cardiaca, la pressione
arteriosa media e la pressione venosa centrale, è possibile
misurare le resistenze vascolari periferiche con una buona precisione: RVS (dyn•s/cm5)=[(PA Media–Pressione
Venosa Centrale)/CO] X 80 dove RVS=Resistenze Vascolari Sistemiche; PA=Pressione Arteriosa; 80=fattore
di conversione da Wood Units a dyn•s/cm5.9
Il cuore sano ha la capacità di variare reciprocamente
i fattori cardiaci intrinseci (contrattilità) e carico-dipendenti (precarico e postcarico); ciò gli consente di esercitare
in modo armonico ed integrato l’azione di pompa con
un’elevata capacità di adattamento nei confronti dei cambiamenti dell’equilibrio emodinamico, come in presenza
di variazioni delle condizioni di carico, delle proprietà contrattili miocardiche o delle esigenze metaboliche
dell’organismo. Questa capacità di adattamento, a cui
l’apparato cardiovascolare ricorre anche in condizioni di
malattia, può non essere sufficiente se la noxa patogenetica è particolarmente severa, con evoluzione dell’equilibrio
emodinamico verso uno stato di shock
.
Conflitto d’interesse:
Gli autori dichiarano di non avere
nessun conflitto d’interessi.
