Shock, fisiopatologia

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shock, classificazione

shock allergico

shock anafilattico

Lo shock rappresenta una condizione clinica di insufficienza circolatoria con inadeguata perfusione e apporto di ossigeno ai tessuti periferici. Poiché nello shock è costante osservare ipotensione grave e prolungata è bene sottolineare che l'ipotensione costituisce solo un aspetto di questa grave sindrome. Nello shock si verifica un grave danno emodinamico e circolatorio che, non assicurando un'efficiente circolazione ematica sistemica, produce gravi danni a tessuti e organi vitali. Lo shock si caratterizza per la gravità del difetto di perfusione a carico degli organi e tessuti più sensibili all'ischemia, ma soprattutto per la specifica causa che porta al cedimento emodinamico e all'attivazione dei vari meccanismi di adattamento. Per questo si può distinguere uno shock cardiogeno in cui il danno primario è un'alterazione della pompa cardiaca e uno shock ipovolemico in cui si ha una riduzione della volemia per diversi meccanismi. In alternativa, è possibile classificarlo sulla base della reazione vasale presente, ossia shock con vasocostrizione e shock con vasodilatazione.

Classificazione pratica degli stati di shock

a) Shock cardiogeno o congestizio (infarto, cardiomiopatie terminali, miocarditi gravi, aritmie)
b) Shock ipovolemico, detto anche shock freddo (perdita interna o esterna di fluidi)
c) Shock distributivo (shock anafilattico con ipovolemia e vasodilatazione; shock tossico; shock neurogeno o da vasoparalisi o shock caldo)
d) Shock ostruttivo (embolia polmonare, tamponamento cardiaco, pneumotorace).
I sintomi dipendono dalla patogenesi, dalla durata e dal distretto principalmente interessato. Lo shock più frequentemente riscontrato in patologia umana è quello distributivo di tipo tossico o shock settico;

e)Shock settico che da solo rappresenta il 62% di tutti i casi, seguito dallo shock ipovolemico, dallo shock cardiogeno e dagli altri.

Patogenesi generale dello shock

Il sito primario di cedimento dell'omeostasi circolatoria dei diversi tipi di shock rappresenta il punto di inizio di una cascata che integra tutti gli altri aspetti che portano a un evento centrale: la diminuzione della perfusione di organi e tessuti. La figura 1 rappresenta questa integrazione ed evidenzia questi diversi punti di partenza.
Nello shock cardiogeno è la funzione di pompa del cuore che diventa insufficiente ad assicurare un'adeguata circolazione sistemica e quindi un'opportuna perfusione. Caratteristicamente diminuisce la gittata cardiaca e, quindi, la pressione arteriosa, nonostante una vasocostrizione compensatoria. Quest'ultima aggrava il difetto di perfusione.
Nello shock ipovolemico la diminuzione del volume ematico può avvenire per perdita all'esterno di sangue o fluidi ematici (emorragia, diarrea, disidratazione), o per dislocazione all'interno (emorragie interne, traumi vari, formazione di trasudati ed essudati imponenti). La diminuzione della volemia è causa di ridotto ritorno venoso e diminuita gittata cardiaca, ipotensione e ridotta perfusione dei tessuti.

Lo shock distributivo  è caratterizzato da una vasodilatazione generalizzata che aumenta in maniera abnorme la capacità totale del sistema vascolare e rende inadeguati i normali meccanismi compensatori del sistema per adattarsi all'effettivo volume ematico mediante la vasocostrizione. Questo si verifica in condizioni in cui viene intaccata primariamente (shock vasoparalitico) o secondariamente (shock anafilattico e shock tossico) la capacità vasocostrittrice e di adeguamento alla volemia. Lo shock distributivo è aggravato da un eventuale aumento della permeabilità (anafilassi, ustioni estese, ecc.) che porta a ipovolemia aggiungendo gli effetti dello shock ipovolemico.
Lo shock ostruttivo infine, è legato a un blocco del sistema circolatorio come nel tamponamento cardiaco o nell'edema polmonare o in ostruzioni di varia natura dei grandi vasi. Con il persistere del rallentamento del circolo e dell'ipotensione, si aggrava il difetto di perfusione e si innesca un circolo vizioso che provoca il danno ischemico-anossico nei tessuti più sensibili. In particolare: nel cuore (scompenso cardiaco e glicolisi anaerobia), nel rene (insufficienza renale), nel muscolo (glicolisi anaerobia) che portano ad acidosi metabolica e aggravano la diminuzione della gittata cardiaca. Anche le cellule endoteliali sono colpite dall'anossia con danni fino alla necrosi; in questa maniera si spostano proteine e liquidi dal plasma all'interstizio, aggravando l'ipovolemia, mentre la parete vasale diventa incapace di rispondere a stimoli vasocostrittori. Attraverso queste vie qualunque tipo di shock può portare a morte l'individuo, se le condizioni di ipotensione e di ipoperfusione persistono sufficientemente a lungo da provocare danni irreversibili, soprattutto e più precocemente, alle cellule endoteliali (shock tossico).

Le alterazioni ultrastrutturali e studi biochimici indicano che il mancato rifornimento di ossigeno ai mitocondri produce una caduta dell'ATP e la paralisi delle pompe ioniche e l'instaurarsi del rigonfiamento prima mitocondriale e poi cellulare e, infine, necrosi legata soprattutto alle alterazioni dell'omeostasi del calcio citosolico. I danni necrotici e poi apoptotici si possono ulteriormente estendere durante la fase di riperfusione, sempre a causa dell'aumento della concentrazione citosolica di calcio.

Shock cardiogeno

Viene di solito innescato da un'insufficienza acuta della pompa cardiaca come si verifica nell'infarto del miocardio, nelle miocarditi acute e fulminanti, nelle cardiomiopatie dilatative in fase di scompenso e nel tamponamento cardiaco da versamento pericardico (ematico, essudato o trasudato). Nell'infarto e nelle miocarditi la gittata cardiaca si deteriora progressivamente e rapidamente con l'aumentare dell'inefficienza contrattile del miocardio, mentre nel tamponamento cardiaco, in mixomi atriali e nell'embolismo a partenza polmonare si ha una vera ostruzione al riempimento atriale (alterazione meccanica) e conseguente ridotta gittata cardiaca. Nello shock cardiogeno è caratteristica la congestione venosa dei principali organi (polmoni, fegato, intestino, reni, ecc.). L'ematocrito è di solito normale.

Shock ipovolemico

è più spesso uno shock emorragico, ossia legato a grave emorragia con perdita netta di 15 ml di sangue per Kg di peso corporeo per una media di circa 1,5 litri, ossia un terzo del volume ematico totale. In queste condizioni si riduce drasticamente il ritorno venoso, diminuisce l'allungamento di partenza delle fibre miocardiche per diminuito riempimento dell'atrio e del ventricolo, con diminuzione del volume ventricolare di fine diastole; quest'ultimo è il principale motivo della caduta pressoria. Si attua una caratteristica e immediata reazione vasocostrittrice di compenso, prevalentemente a carico del circolo superficiale, per cui il paziente appare tipicamente freddo e sudato. I tessuti periferici vanno incontro a ridotta perfusione con relativa ischemia. La gravità di quest'ultima, la sua durata e la sensibilità dell'organo interessato determinano il danno a vari parenchimi che progressivamente vanno verso il danno irreversibile fino alla morte cellulare. L'ematocrito che nelle prime fasi appare del tutto normale, può successivamente diminuire per il richiamo nel compartimento vasale di liquidi dai tessuti, come tentativo di compenso all'ipovolemia. Per questo la cute e le mucose possono apparire secche e disidratate. Lo shock emorragico si verifica in seguito a gravi ferite (rottura di un'arteria), traumi, schiacciamento, interventi chirurgici.

Shock distributivo

è più frequentemente dovuto a sepsi generalizzate (shock settico), più raramente a motivi non infettivi (shock anafilattico e shock vasoparalitico).

Shock anafilattico

E' costantemente presente una rapida e abbondante liberazione di mediatori vasodilatatori e permeabilizzanti in seguito a una reazione tra un allergene e le IgE legate alla membrana di basofili e mastcellule. Si determina anzitutto una vasodilatazione sistemica che abbassa le resistenze periferiche. Contemporaneamente la permeabilizzazione delle giunzioni strette fra le cellule endoteliali permette il passaggio di proteine plasmatiche nell'interstizio (diminuzione della pressione oncotica plasmatica) alle quali si accompagna l'acqua per motivi osmotici; questo determina un'ipovolemia proporzionale alla quantità di plasma passato nell'interstizio e un aumento della viscosità del sangue (inspissatio sanguinis) con tipico aumento del valore ematocrito. Una simile liberazione di mediatori si può avere come reazione alla somministrazione di siero eterologo (forme gravi di malattia da siero) se le proteine etcrologhe (siero) permangono nel sangue fino alla comparsa di IgE; la formazione di immunocomplessi e il loro legame a basofili e mastcellule provoca un quadro simile allo shock anafilattico. Lo shock che si verifica nelle ustioni gravi appare simile in molti aspetti patogenetici a quello anafilattico. Nelle zone ustionate, per l'attivazione della risposta infiammatoria, si verifica il passaggio nell'interstizio e poi la perdita di notevoli quantità di proteine plasmatiche per l'abbondante essudato sieroso e questo determina un quadro sistemico simile a quello descritto per lo shock anafilattico.

Shock neurogeno vasoparalitico o shock caldo

Si verifica primitivamente una vasodilatazione sistemica e vasoparalisi associate a forti emozioni, traumi e incidenti. E dovuto a una prevalenza dell'attività del sistema parasimpatico accompagnato da alterazioni secondarie della funzione di pompa e riduzione della frequenza cardiaca (bradicardia). Anche il circolo superficiale appare bloccato, poiché non si attua la compensazione di vasocostrizione che privilegia l'afflusso di sangue agli organi interni a scapito del circolo superficiale. Questo rende ragione del fatto che il paziente risulta caldo al tatto, al contrario di quanto visto nello shock ipovolemico. L'ematocrito risulta normale. Va differenziato dalla vasoparalisi dovuta a un danno alla parete vasale che si verifica nello shock tossico.

Shock settico

è lo shock più frequente in patologia umana ed è legato di solito a gravi infezioni sistemiche. La risposta infiammatoria sistemica non controllata può produrre danni lontano dal sito primario in organi suscettibili, dando luogo ad insufficienze funzionali di varia gravità, fino alla irreversibilità del danno. Questo quadro costituisce la malattia multiorgano. I tessuti istologicamente più colpiti sono i linfonodi e la mucosa gastrointestinale, mentre gli organi più suscettibili dal punto di vista clinico (insufficienza funzionale) sono il fegato, il cervello, il cuore, i reni e i polmoni. La malattia multiorgano si manifesta anche nel primitivo e principale coinvolgimento di numerosi microcircoli nel corso di manifestazioni sistemiche della risposta infiammatoria legata alla formazione di immunocomplessi e all'attivazione diretta di cellule infiammatorie circolanti. Le glomerulonefriti da immunocomplessi e le microvasculiti polmonari, cerebrali e periferiche rappresentano esempi di coinvolgimento a distanza di organi non primitivamente impegnati nella reazione difensiva. Un quadro più grave, evoluzione della malattia multiorgano, è la sindrome settica che comprende lo shock settico o endotossico. Questa è dovuta all'abnorme attivazione e amplificazione di una risposta infiammatoria sistemica con produzione di una grande quantità di citochine stimolate dai prodotti batterici. Questa tempesta citochìnica, è responsabile della produzione di grandi quantità di mediatori flogistici che contribuiscono al danno funzionale e anatomico di vari organi che frequentemente esita nella morte.
Lo shock settico rappresenta l'evoluzione più grave del mancato controllo della risposta infiammatoria, della tempesta citochinica e della malattia multiorgano con l'aggiunta di una grave complicazione: la successiva attivazione di meccanismi antinfiammatori locali che portano all'indebolimento di importanti sistemi di difesa e all'anergia immunitaria. In questo quadro è determinante l'incapacità dei linfociti di fornire un'adeguata risposta difensiva contro l'invasore responsabile dello stato infiammatorio e la conseguente progressione del danno fino alla morte per shock irreversibile.
Lo shock settico presenta tipicamente le seguenti caratteristiche:
a) vasodilatazione periferica con evidenti danni vasali;
b) mancata risposta alla terapia con vasocostrittori (noradrenalina, angiotensina II, endoteline, vasopressina);
c) danni secondari alla pompa cardiaca;
d) attivazione di meccanismi antinfiammatori che non risolvono la lotta contro l'agente scatenante;
e) il persistere di questo circolo vizioso dannoso porta al danno emodinamico grave e di difficile reversibilità tipico dello shock tossico.

Ipotensione grave incontrollabile

Il danno vasale appare più grave rispetto alle altre condizioni di shock con vasodilatazione (es. shock anafilattico, shock da ustioni), perché la muscolatura liscia vasale risponde poco o non risponde affatto ad alcun stimolo vasocostrittore endogeno o esogeno. Le possibili cause della paralisi vasale sembrano principalmente legate agli effetti delle citochine sulle cellule della parete vasale, di crescente gravità:
a) possibile necrosi o apoptosi delle cellule endoteliali e delle cellule muscolari lisce a causa dell'anossia prolungata e dell'attivazione dell'apoptosi da parte del TNFa e dell'IL1; i livelli di TNFa si correlano bene con la gravità dello shock settico, come per esempio nella meningococciemia e in molte infezioni da Gramnegativi;
b) diminuita estrazione dell'ossigeno dal sangue legata prevalentemente al rallentamento del circolo o al suo blocco per formazione di microtrombi;
c) prevalenza dell'attività di vasodilatazione per aumento delle prostaglandine vasodilatatorie, aumento della produzione di NO per aumento dell'espressione della iNOS indotta dalle endotossine batteriche e diminuzione della secrezione di vasopressina. In quest'ultimo meccanismo i vari segnali convergono nell'aumento del cGMP e nell'iperpolarizzazione della cellula muscolare liscia con apertura di un canale del K+ sensibile all'ATP che mantiene la muscolatura vasale del tutto rilassata.
In conclusione, la gravità dello shock tossico, che nelle fasi iniziali appare controllabile dalla diminuzione delle citochine circolanti (anticorpi monoclonali e recettori troncati circolanti scavengers di citochine), successivamente appare precipitare verso l'irreversibilità con l'attivazione di meccanismi antinfìnfiammatori che, deprimendo principalmente l'attività dei linfociti, impediscono la difesa adattativa contro il danno e quindi la riparazione dei danni vasali. Il progressivo aggravamento del danno emodinamico porta ad uno shock di difficile reversibilità.

Shock ostruttivo

In questo tipo di shock si verifica un blocco del sistema circolatorio per ostacolo al flusso del sangue. Condizioni di questo genere si riscontrano nel tamponamento cardiaco nell'embolia polmonare, in alcuni tipi di pneumotorace e in ostruzioni di varia natura dei grandi vasi.

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