È uno scenario uscito da “Grey’s Anatomy”: un paramedico o un medico mette una maschera sul viso di una persona che fatica a respirare e comincia a dispensare ossigeno puro.
Ma una crescente ricerca suggerisce che inalare ossigeno puro può effettivamente danneggiare il cervello. Per la prima volta, un nuovo studio di brain-imaging dell’UCLA rivela perché. Pubblicato nell’edizione del 22 maggio della rivista Public Library of Science (PLoS) Medicine, i risultati vanno contro le linee guida nazionali per la pratica medica e raccomandano un nuovo approccio che aggiunge l’anidride carbonica al mix per preservare la funzione del cervello nei pazienti.
“Per decenni, la comunità medica ha sostenuto il 100% di ossigeno come gold standard per la rianimazione. Ma nessuno ha riferito cosa succede all’interno del nostro cervello quando inaliamo ossigeno puro”, ha detto Ronald Harper, professore distinto di neurobiologia alla David Geffen School of Medicine della UCLA. “Quello che abbiamo scoperto si aggiunge a un convincente corpo di prove per modificare uno standard di cura ampiamente praticato negli Stati Uniti.”
Il team di Harper ha usato la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per catturare immagini dettagliate di ciò che accade all’interno del cervello umano durante due diversi scenari di respirazione. La tecnica rileva sottili aumenti del flusso sanguigno innescati dall’attivazione di diverse parti del cervello, causando queste regioni a brillare o illuminarsi sulla scansione a colori.
I ricercatori hanno scansionato il cervello di 14 bambini sani, dagli 8 ai 15 anni, e hanno monitorato la loro respirazione e la frequenza cardiaca mentre inalavano il 100% di ossigeno attraverso un boccaglio per due minuti. Dopo aver aspettato otto minuti che la respirazione dei giovani tornasse alla normalità, il team ha aggiunto il 5% di anidride carbonica alla miscela di gas e ha ripetuto la scansione.
Un confronto delle due scansioni ha rivelato differenze drammatiche.
“Quando i bambini hanno inalato ossigeno puro, la loro respirazione si è accelerata, con conseguente rapida espirazione di anidride carbonica dai loro corpi”, ha detto il co-autore dello studio Paul Macey, un ricercatore associato UCLA in neurobiologia. “Il calo dell’anidride carbonica ha ristretto i loro vasi sanguigni, impedendo all’ossigeno di raggiungere i tessuti del cervello e del cuore.”
Ecco quando è successo qualcosa di sorprendente sulla scansione MRI. Tre strutture cerebrali si sono improvvisamente illuminate: l’ippocampo, che aiuta a controllare la pressione sanguigna; la corteccia cingolata, che regola la percezione del dolore e la pressione sanguigna; e l’insula, che controlla lo stress fisico ed emotivo.
Tutta questa attività ha risvegliato l’ipotalamo, che regola la frequenza cardiaca e il flusso ormonale. L’attivazione dell’ipotalamo ha innescato una cascata di reazioni dannose e rilasciato sostanze chimiche che possono danneggiare il cervello e il cuore nel tempo.
“Diverse aree cerebrali hanno risposto al 100 per cento di ossigeno mettendo l’ipotalamo in overdrive”, ha spiegato Harper. “L’ipotalamo ha reagito scaricando un’enorme quantità di ormoni e neurotrasmettitori nel sangue. Queste sostanze chimiche interferiscono con la capacità del cuore di pompare il sangue e fornire ossigeno – l’effetto opposto che si desidera quando si sta cercando di rianimare qualcuno.”
Quando i bambini hanno inalato la miscela di ossigeno e anidride carbonica, l’iperattività dell’ipotalamo è scomparsa dalla scansione MRI.
“L’aggiunta di anidride carbonica all’ossigeno ha rilassato i vasi sanguigni, ha permesso all’ossigeno di raggiungere il cuore e il cervello, ha calmato l’ipotalamo e ha rallentato il rilascio di sostanze chimiche pericolose”, ha detto Macey.
“L’ossigeno puro accende il fiammifero che alimenta un incendio boschivo di danni al corpo”, ha detto Harper. “Ma un piccolo soffio di anidride carbonica fa sparire tutto”.
Sulla base delle loro scoperte, i ricercatori incoraggiano fortemente gli operatori sanitari ad aggiungere l’anidride carbonica all’erogazione di ossigeno, soprattutto quando si rianimano i neonati o si somministra ossigeno per più di qualche minuto. La nuova direzione potrebbe avere implicazioni particolari per i pazienti di ictus, infarto, avvelenamento da monossido di carbonio e qualsiasi terapia di ossigeno a lungo termine.
“Quando si è in dubbio su un caso, l’attuale approccio medico è quello di aumentare i livelli di ossigeno e aspettare di vedere se il paziente migliora”, ha spiegato Harper. “Ma nessuno ha mai scannerizzato il cervello dei pazienti per esaminare come rispondono all’ossigenoterapia.”
I dati precedenti sugli effetti nocivi dell’ossigeno elevato hanno già portato a cambiamenti di politica oltreoceano. Invece di usare solo ossigeno, molti ospedali europei ora rianimano i pazienti con aria ambiente, che contiene una miscela di azoto, ossigeno e anidride carbonica, o con una miscela di ossigeno e anidride carbonica.
Mary Woo, professore alla UCLA School of Nursing, era coautore dello studio, che è stato sostenuto dall’Istituto Nazionale per la Salute e lo Sviluppo del Bambino.
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