Complicanze respiratorie delle malattie neuromuscolari: anatomia patologica e fisiopatologia

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Muscoli respiratori

Nonostante gli enormi progressi della medicina in molti campi, i disordini neuromuscolari (o “malattie neuromuscolari“) rimangono un grave problema sanitario. Con “malattia neuromuscolare” o “disordine neuromuscolare” in medicina si intende un gruppo di varie patologie e disturbi dipendenti da diverse cause, accomunati dal fatto di compromettere il funzionamento dei muscoli in modo diretto (essendo patologie del muscolo volontario) e/o indiretto (essendo patologie che danneggiano nervi o giunzioni neuromuscolari).  Le malattie “neuromuscolari” devono il loro nome al fatto che colpiscono i muscoli e/o il controllo diretto dei muscoli da parte del sistema nervoso; problemi con il controllo nervoso centrale possono causare spasticità o un certo grado di paralisi a seconda della posizione e della natura del problema. Esempi di malattie neuromuscolari, sono:

  • distrofia muscolare;
  • malattia di Parkinson;
  • sclerosi multipla;
  • sclerosi laterale amiotrofica;
  • miastenia gravis;
  • lesioni midollari da trauma;
  • atrofia muscolare spinale;
  • malattia di Huntington;
  • sindrome di Guillain-Barré;
  • malattia di Creutzfeldt-Jakob.

Una delle complicanze più diffuse e purtroppo spesso letali della maggioranza dei disordini neuromuscolari, è la compromissione del meccanismo della respirazione, che può portare all’insufficienza respiratoria e – nei casi più gravi – al decesso del paziente. Ricordiamo al lettore che i componenti che permettono il meccanismo della respirazione, sono essenzialmente quattro:

  1. centri respiratori localizzati nel sistema nervoso centrale (SNC);
  2. recettori periferici che forniscono informazioni al centro respiratorio, come la concentrazione dell’ossigeno e della CO2;
  3. rami nervosi che collegano i centri respiratori ai muscoli della respirazione;
  4. i muscoli della respirazione.

Diverse malattie neuromuscolari possono influenzare una o più componenti e portare all’insufficienza respiratoria ed al decesso.

Cause di malattia neuromuscolare

Le malattie neuromuscolari sono un ampio gruppo di patologie che hanno cause diverse tra loro. Le malattie neuromuscolari possono essere causate da:

  • patologie autoimmunitarie;
  • disturbi genetici/ereditari;
  • esposizione a sostanze chimiche ambientali e avvelenamento da metalli pesanti
  • carenze alimentari o deficit di assorbimento di nutrienti;
  • traumi, in particolare quelli diretti alla colonna vertebrale ed al cranio.

Analizziamo ora brevemente, dal punto di vista anatomo-patologico e fisiopatologico, come le componenti del meccanismo respiratorio possono essere alterate.

Anatomia patologica e fisiopatologia

Il sistema respiratorio è un meccanismo efficiente che valuta il fabbisogno di ossigeno e lo traduce in ventilazione. Tuttavia, esso è vulnerabile e una lesione anche di estensione molto limitata può portare alla insufficienza respiratoria. L’anomalia (o le anomalie) che porta ad insufficienza respiratoria nell’ambito dei disordini neuromuscolari, può verificarsi principalmente a livello:

  1. dei centri respiratori;
  2. della trasmissione nervosa neuronale;
  3. della giunzione neuromuscolare;
  4. dei muscoli.

Malattie diverse tendono a colpire livelli diversi. Nella seguente tabella elenchiamo alcuni disturbi neuromuscolari e la localizzazione primaria del danno che li ha provocati:

  • danno localizzato principalmente al sistema nervoso centrale:
    • ipoventilazione alveolare primaria;
    • maledizione di Ondina;
    • apnea centrale durante il sonno;
    • sovradosaggio di ipnotici sedativi;
    • uso di droghe;
  • danno localizzato principalmente alle vie neuronali:
    • danno al midollo spinale (da traumi, infezioni, ischemia…);
    • sindrome midollare trasversa;
    • sclerosi multipla;
    • sclerosi laterale amiotrofica;
  • danno localizzato principalmente alla giunzione neuromuscolare:
    • miastenia grave;
    • botulismo;
    • avvelenamento da organofosforici;
  • danno localizzato principalmente ai muscoli:
    • distrofia muscolare;
    • distrofia miotonica.

1) Danni ai centri respiratori

La localizzazione diffusa dei centri respiratori li rende relativamente invulnerabili al danno diretto, tanto che l’attività di questi centri nervosi è frequentemente l’unica funzione neurologica presente nei pazienti condanno neurologico profondo. Tuttavia, la loro attività sembra comunque influenzabile da diversi processi patologici. Contemporaneamente, diverse sono le condizioni che si pensa siano provocate da un’alterata funzione dei centri respiratori. L’apnea centrale durante il sonno (sleep apnea) è caratterizzata dall’arresto del respiro durante il sonno. Questa malattia interessa principalmente soggetti adulti, soprattutto quelli con danno cerebrale vascolare e l’ipotesi corrente è che essa sia provocata da un inadeguato stimolo respiratorio. In molti pazienti ciò è dovuto ad un difetto nei centri superiori di controllo. L’ipoventilazione alveolare primaria è caratterizzata da un’insufficienza dello stimolo respiratorio, in assenza dì un ovvio difetto del meccanismo della respirazione o dei polmoni. Questi pazienti presentano ipoventilazione sia da svegli che durante il sonno. Essi sono tuttavia in grado di abbassare volontariamente il loro livello di PaCO, fino a valori normali. I farmaci sedativi, particolarmente i narcotici, possono provocare una depressione dei centri respiratori e conseguente arresto del respiro. Il sovradosaggio di narcotici o di barbiturici può essere causa di apnea.

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Vie neuronali della respirazione

2) Interruzione neuronale

Se la trasmissione dei segnali dai centri respiratori ai muscoli della respirazione è interrotta, si verifica un’alterazione del meccanismo della respirazione. Diversi sono i siti dove un danno neuronale può comunemente risultare in un difetto della ventilazione.
Una causa frequente di questo tipo di danno è il trauma, ad esempio occorso durante incidenti stradali o competizioni sportive. Un evento traumatico che spesso influenza la funzione respiratoria è la sindrome midollare trasversa. I nervi che fuoriescono dal midollo spinale ad un livello inferiore a quello della lesione perdono la loro funzione, con conseguente blocco dei muscoli da essi innervati: è ovvio, quindi, che le lesioni al midollo cervicale (lesioni “alte”) sono più gravi di quelle al midollo toracico o lombare, come intuibile dalla seguente figura:

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Danni midollari ad altezze diverse, determinano danno a nervi e muscoli diversi:

  • danno a livello di C1-2: alterazione di nervo accessorio spinale, muscolo sternocleidomastoideo;
  • danno a livello di C3-5: alterazione di nervo frenico, muscolo diaframma;
  • danno a livello di C4-8: alterazione di nervi cervicali, muscolo scaleno;
  • danno a livello di T1-12: alterazione di nervi intercostali, muscoli intercostali;
  • danno a livello di T7-L1: alterazione di nervi addominali, muscoli della parete addominale.

Un danno al segmento toracico medio comporta la perdita della funzione dei muscoli addominali e di alcuni muscoli intercostali. Le lesioni della colonna cervicale in corrispondenza del segmento C6-C7, provocano il blocco di tutti i muscoli intercostali e addominali. Una sezione trasversa a livello di C1-C3 provocherà apnea a causa del blocco di tutti i muscoli della respirazione.

Il più importante nervo periferico che può subire un trauma è il nervo frenico. I’interruzione di questo fascio nervoso può anche verificarsi durante un intervento di bypass coronarico. Un’altra causa di danno al nervo frenico può essere il raffreddamento utilizzato per proteggere il cuore dall’ischemia durante l’intervento. L’eccessivo raffreddamento può provocare l’interruzione del nervo frenico e, quindi, paralisi diaframmatica. In genere si tratta di una paralisi temporanea, ma possono anche essere necessari alcuni mesi prima di ottenere la risoluzione completa. I fasci nervosi possono anche essere interrotti per cause non traumatiche come ad esempio la poliomielite. Questa è una patologia virale che distrugge i motoneuroni nel corno anteriore del midollo spinale. Il processo può ovviamente interessare i nervi destinati ai muscoli della respirazione. La paralisi dei muscoli respiratori in caso di poliomielite può diventare così pronunciata da provocare insufficienza respiratoria, fino all’apnea. Questa condizione era comune negli anni ’30.

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una neuropatia progressiva ad esito infausto. Nonostante la ricerca intensa, l’eziologia della SLA rimane sconosciuta. Come ne! polio, nei paziente con SLA si osserva un deterioramento della funzione muscolare a causa della perdita dei motoneuroni nel corno anteriore del midollo spinale. In questi pazienti può anche verificarsi distruzione dei neuroni a livello della corteccia cerebrale. Nei pazienti affetti da SLA si verifica
inevitabilmente l’insufficienza respiratoria.

I pazienti con sindrome di Guillain-Barré (GBS) presentano una paralisi ascendente progressiva provocata dalla distruzione infiammatoria della guaina mielinica dei nervi periferici. Questa sindrome è frequentemente preceduta da una patologia di tipo virale. Alla malattia virale segue l’infiammazione delle radici spinali e dei nervi periferici. A sua
volta, questa provoca distruzione della guaina mielinica, con conseguente perdita della funzione neuronale. Tipicamente, dopo alcune settimane si osserva la rigenerazione della mielina e la risoluzione del processo infiammatorio.

3) Giunzione neuromuscolare

La trasmissione dell’impulso nervoso può essere interrotta a livello dello spazio sinaptico della giunzione neuromuscolare. Questa interruzione può essere provocata dal mancato rilascio di acetilcolina, come nel botulismo. Anche la distruzione dell’acetilcolina sul lato muscolare della sinapsi, come nella miastenia grave, provocherà debolezza muscolare e potenzialmente insufficienza respiratoria. Alcune tossine, come i pesticidi organofosforici e i gas nervini impiegati nella guerra chimica, bloccano la degradazione di questo neurotrasmettitore a livello della giunzione neuromuscolare. Il mancato catabolismo dell’acetilcolina provoca spasmi muscolari, tetania e insufficienza respiratoria.

4) Debolezza muscolare

Diverse anomalie portano a miopatia ed alla debolezza muscolare progressiva. Esempi tipici di questo tipo di patologia sono le distrofie muscolari. La perdita della funzione muscolare può diventare così importante da compromettere la funzione respiratoria. Nei pazienti con distrofia muscolare l’insufficienza respiratoria o la polmonite sono spesso causa di decesso, se non viene instaurata la ventilazione meccanica.

Per approfondire:

Articoli su alcune malattie neuromuscolari:

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Dott. Emilio Alessio Loiacono
Medico Chirurgo
Direttore dello Staff di Medicina OnLine

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