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• respiro di Cheyne-Stokes (CSR)
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• scompenso cardiaco (SC)

Nei pazienti con scompenso cardiaco (SC), il respiro di Cheyne Stokes (CSR) è un significativo indicatore prognostico. Nel CSR, una particolare forma di respiro periodico (PB), l'alternarsi di iperventilazione ed apnea perturba ciclicamente SaO2 e pCO2, determinando iperattivazione simpatica e dunque incremento del rischio aritmico e di morte per causa cardiaca. La comparsa del CSR è imputabile ad un elevato guadagno del meccanismo a feedback responsabile della risposta ventilatoria alla variazione di pCO2. In assenza di una terapia efficace per il CSR, è dunque necessario indagare le componenti del guadagno di tale meccanismo: chemocettori periferici, centrali, plant gain e tempo di circolo polmone-chemocettore (Ct). Numerose evidenze su modelli animali confermano la proprietà chemocettiva di alcuni nuclei del troncoencefalo (nucleo retrotrapezoidale o RTN, complesso del pre-Botzinger o pre-BotC, nucleo magno del rafe o RMg, nucleo del tratto solitario o NTS, locus coeruleus o LC).
Si ipotizza che analoghi nuclei siano presenti nell'essere umano ed iperattivi nei pazienti con SC e CSR. A questo scopo è stata indagata mediante risonanza magnetica funzionale (fMRI) a 3 Tesla l'attivazione troncoencefalica di tre gruppi di soggetti: 5 individui sani sottoposti a stimolo ipercapnico tramite apnea volontaria, 1 paziente con SC e senza CSR, 2 pazienti con SC e PB/CSR presente durante le ore diurne. La presenza o assenza di CSR è stata valutata tramite monitoraggio cardiopolmonare esteso alle 24 ore e calcolo dell'indice di apnee/ipopnee nel periodo diurno (AHI). Il CSR è stato considerato presente nei pazienti con AHI > 15 eventi/h ed assente nei pazienti con AHI < 5 eventi/h. Nei pazienti con SC inoltre, la misura del Ct è stato stimato tramite due differenti metodiche: (1) misurando il tempo intercorrente fra termine di una apnea centrale e nadir della saturazione misurata con sonda posta all'indice (lung to finger circulation time o LFCT) e (2) tramite rilevazione dei tempi di transito di un mezzo di contrasto ecografico lungo le sezioni destre e sinistre del cuore e l'arteria carotide. Durante le acquisizioni fMRI, tramite capnografo è stata registrata la petCO2 di ogni atto respiratorio, quale stima della pCO2 plasmatica. Il segnale ottenuto dalle acquisizioni è stato scomposto nelle sue componenti indipendenti mediante specifica analisi ICA, evidenziando le sedi anatomiche delle componenti coerenti con la variazione di etCO2. I risultati ottenuti indicano che: tali componenti, presenti nel gruppo dei soggetti sani e dei pazienti con SC e PB/CSR diurno, hanno una fase compatibile con il Ct e sono localizzate in sedi anatomiche coerenti fra loro. Tali sedi, con i limiti di risoluzione spaziale imposti dalla metodica adoperata, ricadono nell'intorno della superficie bulbare ventrale e della giunzione bulbo-pontina, regioni occupate nell'essere umano da nuclei omologhi a quelli dotati di proprietà chemocettiva nel modello animale. La sovrapposizione solo parziale tra le attivazioni troncoencefaliche di soggetti sani sottoposti ad apnee volontarie e pazienti con SC e PB/SCR diurno può essere spiegata con il differente tipo di stimolo ipercapnico, volontario ed episodico nel primo caso, spontaneo e cronico nel secondo. Questo è coerente con l'ipotesi che la struttura della rete chemocettiva sia influenzabile dalle diverse condizioni emodinamiche e neuro-ormonali presenti nello SC. Concludendo, tramite metodica fMRI è stata evidenziata una correlazione tra attivazione troncoencefalica e valori di pCO2 del distretto cefalico stimati in base a petCO2 e Ct.