Studio del riflesso trigemino-cardiaco nel controllo della pressione arteriosa e della frequenza cardiaca

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PISA

FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE

E NATURALI

CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN

SCIENZE FISIOPATOLOGICHE GENERALI

TESI DI LAUREA

STUDIO DEL RIFLESSO TRIGEMINO-CARDIACO

NEL CONTROLLO DELLA FREQUENZA

CARDIACA E DELLA PRESSIONE ARTERIOSA

Candidata: Relatore:

Erika Coppi Dott.ssa Rossana Scuri

Prof. Marcello Brunelli

Più affascinante della foresta amazzonica: il sistema nervoso centrale

RIASSUNTO

Già nel 1870 fu osservato che, stimolando la mucosa nasale nel gatto e nel coniglio, si aveva rallentamento della frequenza del respiro e del battito cardiaco e abbassamento della pressione sanguigna.

Questi effetti riflessi scomparivano in seguito a lesioni del nervo trigemino o dopo anestesia e vennero denominati “riflesso trigemino-cardiaco”.

Tale riflesso non è stato più studiato, fino a quando l’avvento della chirurgia maxillo-facciale, che interessa zone innervate dal nervo trigemino, ha messo in evidenza che durante questo tipo di interventi si può avere nei pazienti bradicardia, riduzione della pressione sanguigna e apnea. Questi effetti scompaiono se l’intervento viene interrotto.

Il fatto che la bradicardia e la diminuzione di pressione sanguigna non si presentino in pazienti preventivamente trattati con atropina (bloccante dei recettori dell’acetilcolina) suggerisce il coinvolgimento di meccanismi vagali.

Allo scopo di valutare se lo stiramento dei fusi neuromuscolari di muscoli innervati dal trigemino possa attivare il riflesso trigemino-cardiaco sono state effettuate delle misure su giovani

sani di età compresa tra 24-26 anni i quali sono stati sottoposti a

stretching mandibolare forzato per 10 minuti. A tal fine è stata

utilizzata una lamina di metallo piegata ad ansa, che sfrutta le caratteristiche elastiche dovute alla crudescenza del metallo per stirare i muscoli elevatori della mandibola una volta inserita tra le arcate dentali.

Sono state misurate con sfigmomanometro elettronico con bracciale apposto al braccio, e sistema Finapres la pressione arteriosa sistolica (PS) e diastolica (PD) e la frequenza cardiaca (FC) prima (basale), subito dopo stretching e 5, 15, 30, 50 e 80 minuti dopo stretching. I soggetti sono stati analizzati nello stesso ambiente, in condizioni di riposo durante la visione di filmati privi di contenuto emotivo.

Si è osservato che dopo stretching si ha abbassamento significativo della pressione arteriosa sistolica rispetto al basale a partire da 5 minuti dopo l’iperestensione e tale riduzione permane fino a 80 minuti. La pressione diastolica e la frequenza cardiaca si riducono in modo statisticamente significativo a partire da 15 minuti dopo stretching fino a 80 minuti.

I soggetti presi in esame sono stati sottoposti a misurazioni di PS, PD e FC anche in condizioni di controllo, ovvero senza subire alcun trattamento; 9 di essi dopo avere masticato un chewingum

per 10 minuti e dopo aver mantenuto fermo tra i denti uno stecco da gelato per 10 minuti. In tutte queste condizioni sperimentali non sono state registrate modificazioni significative dei tre parametri misurati.

Questi dati evidenziano l’esistenza del riflesso trigemino-cardiaco in seguito a stretching mandibolare. Tale riflesso sembra permanere a lungo anche se occorrerà in futuro eseguire registrazioni più prolungate nel tempo per individuare la durata dell’effetto. Ciò potrebbe avere interessanti risvolti terapeutici.

SUMMARY

Since 1870 is well known that, stimulating the nasal mucosa in both the cat and rabbit, a reduction of the breath frequency and the cardiac heartbeat as well as of the blood pressure occurs. These effects disappeared as a result of lesions of the trigeminal nerve or after anesthesia and were called “trigeminal-cardiac-reflex”.

Such reflex has not been further studied until the advent of the maxillo-facial surgery, that involves areas innervated from the trigeminal nerve. It has been observed that during this type of operations in the patients can be induced bradycardia, reduction of the blood pressure and apnea. These effects disappear when the operation is interrupted.

The fact that the bradycardia and the decrease of blood pressure are not occurring in patients preventively treated with atropine (blocker of the acetylcholine receptors) suggests the involvement of vagal mechanisms.

We have tested if the stretching of the neuromuscular fuses in muscles innervated from the trigeminal nerve can activate the trigeminal-cardiac reflex. At this aim we have carried out

measures of cardiac frequency (CF), arterial systolic (SP) and diastolic (DP) pressure in healthy young people of age ranging from 24 to 26 years which has been subjected to forced mandibular stretching for 10 minutes.

By using a digital sphygmomanometer with bracelet and Finapres system we measured CF, SP and DP before (basal), quickly after stretching and 5, 15, 30, 50 and 80 minutes after stretching in the subjects enlisted in the study in rest condition during the vision of films lacking in emotional content. In order to obtain mandibular stretching we have used a sheet of metal folded to handle, inserted between the dental arches, that takes advantage of the stiffness and elastic characteristics of the metal to extend the elevators muscles of the mandibula.

It has been observed that starting from 5 minutes after stretching a statistically significant reduction of SP occurs that lasts until 80 minutes. We also measured a statistically significant reduction of both DP and CF starting from 15 minutes after stretching until 80 minutes.

In the same subjects we have measured SP, DP and CF also in control conditions, i.e. without undergoing some treatment. 9 persons have been also tested after chewing a chewingum for 10 minutes and after maintaining between the teeth a stick of

ice-cream for 10 minutes. In all these experimental conditions no changes in all measured parameters have been detected.

These data suggest the existence of the trigeminal-cardiac reflex as a result of mandibular stretching. The effects of this reflex seems to last over a long time even if further investigations will be necessary to better characterize the duration of the effects. This could have interesting therapeutic implications.

INDICE

1. INTRODUZIONE

1.1 Riflesso trigemino-cardiaco pag. 2 1.2 Nervo trigemino pag. 5 1.3 Nervo vago pag. 15 1.4 Regolazione cardiovascolare ad opera pag. 17 del vago e del centro vasomotore bulbare

2. SCOPO DELLA TESI

3. MATERIALI E METODI

3.1 Soggetti sperimentali pag. 24 3.2 Strumenti utilizzati pag. 25 3.3 Procedura utilizzata pag. 29 3.4 Analisi dei dati pag. 31

4.

RISULTATI

4.1 Effetti dell’iperestensione mandibolare sui

4.2 Effetti della masticazione sui parametri

cardiaci pag. 37 4.3 Effetti della stimolazione esterocettiva

dell’arcata dentale sui parametri cardiaci pag. 41 4.4 Effetti dei trattamenti sui parametri

cardiaci misurati con Finapres pag. 45

5.

DISCUSSIONE

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1. INTRODUZIONE

Già nella seconda metà dell’ottocento è stato descritto il riflesso “trigemino-cardiaco” come riduzione della pressione arteriosa e della frequenza cardiaca accompagnata da apnea e ipermotilità gastrica in seguito a stimolazione delle branche sensoriali afferenti del nervo trigemino, in animali da esperimento. In seguito, questo riflesso è stato “quasi dimenticato” fino a che l’avvento della chirurgia maxillo-facciale ha suscitato interesse nel comprendere alcuni fenomeni che si verificavano durante gli interventi. Alcuni pazienti sottoposti a questo tipo di chirurgia mostravano bradicardia, ipotensione e apnea durante l’intervento costringendo gli operatori ad interrompere l’operazione. La somministrazione preventiva di atropina faceva scomparire tale sintomatologia, indicando che si aveva il coinvolgimento di meccanismi vagali.

Risulta pertanto interessante approfondire i meccanismi che possono portare all’induzione del riflesso “trigemino-cardiaco”. A tale scopo, nel presente lavoro di tesi è stata utilizzata una tecnica di stimolazione del nervo trigemino per analizzare gli effetti indotti dall’attivazione di propriocettori le cui afferenze

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decorrono nel nervo trigemino sulla pressione arteriosa e sulla frequenza cardiaca. Tale tecnica si realizza attraverso un’iperestensione dei muscoli mandibolari.

1.1 RILESSO TRIGEMINO-CARDIACO

Il riflesso trigemino cardiaco è descritto come l’improvvisa insorgenza di bradicardia, ipotensione apnea e ipermotilità gastrica durante la manipolazione di uno dei rami del nervo trigemino. Ad esempio è stato riscontrato durante la chirurgia cranio facciale (Cha et al. 1999) e la resezione del tumore ponto-cerebellare (Schaller B. et al. 1999) o nel diving reflex (McCulloch PF et al. 1995) e in successivi studi su animali (Gorici C. et al. 2009).

In un centinaio di pazienti sottoposti a chirurgia della base cranica per varie lesioni sono state monitorate la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna durante tutta la procedura chirurgica. La maggior parte dei pazienti ha mostrato una diminuzione media della frequenza cardiaca da 78 battiti/min a 48 battiti/min, con una diminuzione della pressione media del 33%. In alcuni casi l’abbassamento era tale da dover

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somministrare alte dosi di atropina (bloccante dei recettori per l’acetilcolina, ACh) in modo da diminuire questo riflesso e non provocare arresto cardio-circolatorio (Cha et al. 1999).

Durante immersione in acqua fredda la stimolazione della mucosa nasale, sia nell’uomo che nell’animale, può provocare una pronunciata bradicardia mediata da un incremento dell’attivazione cardiaca parasimpatica, e questo riflesso, che può essere considerato un riflesso trigemino-cardiaco, viene chiamato

diving reflex o bradicardia da immersione (Schaller B. et al.

2007).

Nonostante il riflesso trigemino-cardiaco abbia potenti effetti, ci sono poche informazioni sui meccanismi fisiologici che ne sono alla base.

Alla Washington University (Gorini C. et al. 2009) sono stati effettuati esperimenti sul coniglio e sul topo per verificare se davvero esista una connessione morfo-funzionale tra nervo trigemino e nervo vago.

In preparati in vitro di fettine del tronco encefalico, sono state stimolate le fibre afferenti del trigemino ed è stata registrata una corrente eccitatoria post sinaptica in neuroni vagali cardiaci

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(Gorini C. et al. 2009). La definizione di questa via sinaptica ha dimostrato che l’attivazione delle vie trigeminali fa registrare un potenziale d’azione nei neuroni vagali cardiaci. Ciò ha portato alla conclusione che la stimolazione delle fibre del trigemino hanno azione eccitatoria sul nervo vago.

Nel 1999 Schaller e collaboratori proposero uno schema di organizzazione delle connessioni trigemino-vago. Essi descrissero che le terminazioni nervose sensoriali del nervo trigemino vadano ad inviare segnali neuronali attraverso il ganglio di Gasser al nucleo sensoriale del nucleo del trigemino, che costituisce la via afferente dell’arco riflesso. Il percorso della via riflessa prosegue lungo le fibre corte della formazione reticolare in contatto con il percorso efferente nel nucleo motore del nervo vago. Le fibre efferenti cardioinibitorie terminano sul miocardio causando bradicardia, ipotensione arteriosa (Schaller B. et al. 1999).

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1.2 NERVO TRIGEMINO

Il nervo trigemino, che è il quinto nervo cranico, ritrasmette la maggior parte delle informazioni sensoriali provenienti dalla faccia, dalla congiuntiva, dalla cavità orale e dalla dura madre, e fornisce l’innervazione motoria dei muscoli della mandibola. Nel sistema trigeminale sono presenti fibre che ritrasmettono informazioni sensoriali di modalità diversa, che proiettano a nuclei distinti del tronco dell’encefalo.

Il quinto nervo viene denominato trigemino perché a livello periferico si divide in tre rami principali:

9 Oftalmico 9 Mandibolare 9 Mascellare

I rami oftalmico e mascellare sono nervi sensoriali puri, mentre il ramo mandibolare contiene sia fibre sensoriali che fibre motrici. I tre rami escono dal cranio attraverso i tre forami denominati fessura orbitale superiore, forame rotondo e forame ovale.

Il trigemino è quindi un nervo misto che dal punto di vista funzionale è l’equivalente di un nervo spinale. A pari di quanto

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avviene a livello spinale, i rami centrali delle fibre sensoriali e gli assoni motori penetrano ed escono dal tronco dell’encefalo da punti distinti come radici sensoriale (afferente) e motoria (efferente).

I corpi cellulari della maggior parte delle fibre sensoriali trigeminali si trovano a livello di un ganglio periferico, il ganglio

del trigemino (detto anche semilunare o di Gasser).

Questo ganglio è contenuto all’interno di una cavità del cranio disposta ventralmente al ponte. A questa organizzazione anatomica non si uniformano i corpi cellulari di una classe funzionale dei neuroni sensoriali trigeminali, i neuroni propiocettivi, che si trovano all’interno del sistema nervoso centrale, a livello del nucleo mesencefalico del trigemino. Questo nucleo è l’unica formazione del sistema nervoso centrale in cui siano stati trovati corpi cellulari di neuroni sensoriali che derivano dalla cresta neuronale.

I corpi cellulari delle fibre motorie formano il nucleo motore del

trigemino, che si trova a livello del ponte.

Le branche periferiche delle fibre dei neuroni del ganglio del trigemino decorrono in tutti e tre i rami del trigemino. L’area innervata da ciascun ramo è indicata nella figura 1.

FIG. 1: I tre rami del trigemino innervano aree diverse della cute della faccia: aree innervate dal nervo oftalmico (V1), mascellare (V2) e mandibolare (V3) ( Modificata da: Principi di Neuroscienze, Kandel E. et al., 1994)

A livello della regione periorale l’innervazione è bilaterale e, di conseguenza, la lesione del trigemino di un lato non abolisce completamente la sensibilità di questa regione dal lato della lesione. Nell’uomo, la cute della faccia contiene tre tipi di recettori che trasmettono informazioni attraverso il nervo trigemino:

9 Meccanocettori 9 Termocettori 9 Nocicettori

Il nervo trigemino innerva anche la maggior parte della mucosa orale, i due terzi anteriori della lingua e della dura madre delle fosse craniche anteriore e media. Innerva anche la polpa dentaria, le gengive e la membrana periodontale.

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Il complesso nucleare del trigemino sensoriale è formato da tre nuclei, nucleo spinale, nucleo sensoriale principale e nucleo

mesencefalico del trigemino, che costituiscono la colonna

afferente somatica generale, che si estende dalla parte rostrale del midollo spinale fino al mesencefalo (Fig. 2). I rami centrali delle fibre dei neuroni del ganglio del trigemino penetrano nel tronco dell’encefalo a livello del ponte. Al pari delle fibre delle radici dorsali, molte di queste fibre si biforcano in rami ascendenti e discendenti, che proiettano a regioni circoscritte del nucleo sensoriale principale e del nucleo spinale del trigemino.

Le fibre afferenti che mediano la sensibilità tattile della faccia sono di grande diametro e si distribuiscono a due nuclei: un breve ramo, a decorso ascendente, raggiunge il nucleo sensoriale principale ipsilaterale ed un ramo discendente, più lungo, decorre nel tratto spinale del trigemino e termina nel nucleo spinale ipsilaterale. I neuroni di secondo ordine del nucleo sensoriale principale proiettano al talamo.

FIG. 2: Principali vie centrali della componente afferente del sistema trigeminale. (Modificata da: Principi di Neuroscienze, Kandel E. et al., 1994)

La maggior parte delle fibre che si origina da questo nucleo decorre nel lemnisco trigeminale, che dopo aver decussato, si congiunge con il lemnisco mediale e raggiunge il nucleo ventrale posteriore controlaterale del talamo (Fig. 3).

Alcuni neuroni della regione dorso-mediale del nucleo sensoriale principale danno origine a un piccolo tratto che termina a livello del nucleo ventrale posteriore ipsilaterale del talamo.

FIG. 3: Disposizione anatomica dei nuclei sensoriali (afferenti) e motori (efferenti). Le componenti sono entrambe bilaterali e simmetriche , ma per comodità di lettura sono state riportate a desta (motoria) e sinistra (sensoriale). (Modificata da: Principi di Neuroscienze, Kandel E. et al., 1994)

Il nucleo sensoriale principale e le sue proiezioni alla principale stazione talamica sono analoghi, sia dal punto di vista funzionale che da quello anatomico, al sistema colonne dorsali-lemnisco mediale. Inoltre, i neuroni di secondo ordine del nucleo spinale del trigemino che ricevono afferenze tattili sono analoghi ai neuroni del corno dorsale che ricevono afferenze tattili e proiettano, per il tramite delle colonne dorsali, ai nuclei posteriori del talamo.

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La nevralgia del trigemino è una condiziona patologica caratterizzata dal dolore facciale intenso senza che sia rilevabile alcuna affezione locale della cute o delle ossa. Per la terapia di questo grave disturbo è stato proposto il taglio della radice del quinto nervo, che priva la faccia della sua innervazione sensoriale. In molti pazienti questo intervento riesce ad alleviare il dolore, però esso ha diversi effetti collaterali negativi.

Tra l’altro, la sezione del quinto nervo interrompe il ramo afferente del riflesso di ammiccamento, in quanto priva la cornea della propria sensibilità e quindi spesso si sviluppa una cheratite. Negli anni 30’, Olof Sjoqvist osservò che le fibre più sottili della radice del trigemino, terminano esclusivamente nel nucleo caudale, quindi ipotizzò che la sezione del tratto spinale del trigemino, appena al di sopra del livello in cui questo tratto penetra nel nucleo caudale, avrebbe interrotto in modo selettivo le fibre dolorifiche, lasciando intatte le fibre che mediano le altre modalità della sensibilità della faccia. L’operazione è tecnicamente possibile in quanto il tratto spinale e il nucleo spinale del trigemino protrudono sulla superficie laterale del midollo allungato e quindi possono essere localizzati con ispezione diretta della regione. Questa operazione detta trattomia

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trigeminale, ha spesso successo in quanto riesce ad alleviare il

dolore caratteristico della nevralgia del trigemino senza eliminare del tutto la sensibilità della faccia.

Il nucleo mesencefalico del trigemino si estende dal margine rostrale del nucleo sensoriale principale al collicolo superiore del mesencefalo. E’ costituito da una colonna di neuroni sensitivi primari che si sviluppano dalla cresta neurale; per tale ragione questo nucleo può essere considerato l’equivalente di un ganglio sensoriale periferico.

I rami periferici dei neuroni del nucleo mesencefalico del trigemino innervano i recettori da stiramento dei muscoli della mandibola e i meccanocettori del legamento periodontale.

La maggior parte delle fibre periferiche dei neuroni del nucleo del mesencefalo decorre nella branca mandibolare del trigemino. Un ramo collaterale delle fibre di questi neuroni, analogo al ramo centrale dei neuroni propriocettivi primari del midollo spianale, proietta direttamente, attraverso il tratto mesencefalico del trigemino, al nucleo motore del trigemino. Si forma così un arco riflesso monosinaptico, simile a quello del riflesso da stiramento mediato, nel midollo spianale, dalle afferenze IA.

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Il riflesso trigeminale detto mandibolare, consiste nella contrazione dei muscoli della mandibola in risposta ad una pressione esercitata sui denti dell’arcata mandibolare o all’abbassamento della mandibola.

Il nucleo motore del trigemino è il più rostrale dei nuclei della colonna efferente viscerale speciale. Contiene neuroni di grandi dimensioni, simili ai motoneuroni del midollo spinale e del mesencefalo. Gli assoni motori lasciano il nucleo e si portano verso la regione ventrale del ponte, formando una radice motoria, più piccola della radice sensoriale del trigemino, alla quale si affianca dal lato mediale. A livello periferico, le fibre motorie passano ventralmente al ganglio prima di unirsi alla divisione mandibolare del quinto nervo. I motoneuroni del nucleo motore del trigemino innervano principalmente i muscoli della masticazione:

9 Massetere 9 Temporale 9 Pterigoidei

innervando inoltre anche il tensore del timpano.

I motoneuroni trigeminali ricevono afferenze dai neuroni propriocettivi del nucleo mesencefalico e formano il braccio

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efferente del riflesso della mandibola. Ricevono afferenze anche da fibre corticobulbari, sia direttamente che indirettamente, per il tramite di interneuroni della formazione reticolare.

A livello centrale, le informazioni sensoriali trigeminale vengono trasmesse, attraverso il nucleo ventrale postero-mediale del talamo, alla corteccia somatosensitiva primaria.

Il nucleo ventrale postero-mediale proietta, attraverso il braccio posteriore della capsula interna, alla regione laterale del giro post-centrale, a livello della quale esiste una rappresentazione completa della metà controlaterale della faccia ed una rappresentazione bilaterale della regione periorale. Anche le informazione somatosensitive provenienti dalle braccia, dal tronco e dalle gambe vengono ritrasmesse al giro post-centrale. La rappresentazione corticale della faccia è disposta ventralmente e lateralmente a quella delle braccia, del tronco e delle gambe. Nell’uomo la rappresentazione della regione periorale ha un’estensione proporzionalmente più grande di quelle delle altri parti della faccia e ciò è in relazione all’importanza funzionale delle informazioni provenienti da queste regioni della faccia nel comportamento dell’uomo.

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Le proiezioni del nucleo ventrale postero-mediale terminano principalmente a livello della corteccia somatosensitiva primaria, ma una parte delle informazioni sensoriali trigeminali che ritrasmette dai nuclei talamici raggiunge direttamente la corteccia somatosensitiva secondaria.

1.3 NERVO VAGO

E’ un nervo misto costituito da: fibre motorie somatiche che hanno il loro nucleo di origine nel nucleo ambiguo del midollo allungato; fibre motorie splancniche che hanno il nucleo di origine nel nucleo motore del vago situato nel pavimento del IV ventricolo; fibre sensoriali somatiche che hanno le loro cellule di origine nel ganglio giugulare del vago e il loro nucleo terminale nel nucleo sensoriale del vago dell’ala cinerea; fibre sensoriali splancniche che hanno le loro cellule di origine nel ganglio nodoso e il loro nucleo terminale nel nucleo del tratto solitario. Il nervo vago fuoriesce dal tronco cerebrale dal solco antero-laterale del midollo allungato in unione al IX e XI paio (accessorio del vago e spinale); attraversa il forame lacero posteriore e si porta nel fascio neuro-vascolare del collo.

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Oltrepassata la fossa sopraclaveale, il nervo vago di destra e sinistra entrano nel torace al davanti della arteria succlavia (destro) e della aorta (sinistro) e discendono al davanti e al dietro dell'esofago, penetrando infine nell’addome attraverso il diaframma. Lungo il suo decorso il vago si dirama e da’ origine a collaterali e forma plessi parasimpatici in parenchimi e vasi.

Si possono così distinguere: il ramo auricolare, destinato alla innervazione della conca auricolare; il nervo laringeo superiore che si distacca appena al di sotto del ganglio giugulare; il nervo laringeo inferiore o ricorrente che si distacca al livello dell’arco aortico (sinistro) o della arteria succlavia (destro e assume un decorso ricorrente verso le strutture laringo-esofago-tracheali. L’innervazione motoria riguarda:

9 Tutti i muscoli del palato molle (fatta eccezione per il tensore del velo, innervato dal trigemino)

9 Tutti i muscoli della faringe (fatta eccezione per il costrittore e lo stilo faringeo, innervati dal glossofaringeo) 9 Tutti i muscoli della laringe

L’innervazione sensoriale riguarda:

9 La dura madre della fossa posteriore 9 La conca auricolare

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9 Il dotto uditivo esterno

L’innervazione parasimpatica riguarda:

9 Tutti i visceri contenuti nel torace e nell’addome.

1.4 REGOLAZIONE CARDIOVASCOLARE AD

OPERA DEL VAGO E DEL CENTRO

VASOMOTORE BULBARE

La parte del sistema nervoso dove sono collocati i centri che più direttamente e potentemente intervengono nella regolazione cardio-circolatoria sono situati nel bulbo, in corrispondenza del pavimento del IV ventricolo. L’importanza di questi centri si può mettere in evidenza praticando, nell’animale da esperimento, una sezione trasversa dell’asse cerebro-spinale al limite inferiore del bulbo: si determina, allora, una caduta di pressione e del flusso in tutto il circolo sistemico che può essere così drammatica da compromettere la sopravvivenza; questa caduta non si osserva invece quando il tronco encefalico è sezionato rostralmente al bulbo.

Nel pavimento del IV ventricolo, in un’area che si estende fino alla parte inferiore del ponte, esiste un aggregato di numerosi

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neuroni implicato nel controllo dell’apparato cardio-circolatorio. Non si tratta di una formazione anatomicamente ben definita, ma di un’estesa rete di neuroni, funzionalmente legati tra loro, che controllano da un lato la funzione cardiaca e dall’altro la

vasomotilità; per questo l’intero aggregato neuronale si può

definire centro della regolazione cardiaca-vascolare.

Un numeroso gruppo di neuroni, definito centro

cardio-vasomotore, controlla, tramite vie discendenti del midollo

spinale, l’attività dei neuroni ortosimpatici pregangliari che presiedono sia all’innervazione del cuore che all’innervazione della muscolatura vasale. L’azione di questi neuroni è quindi eccitatoria e sostiene, già in condizioni basali, da un lato il tono ortosimpatico e dall’altro il tono arteriolare. Un’aumentata attività dei neuroni del centro cardio-vasomotore produce un rapido innalzamento della pressione arteriosa sistemica per aumento sia della gittata cardiaca che delle resistenze periferiche; un effetto opposto ha invece una diminuita attività del centro. Un gruppo più ristretto di neuroni, situato nella parte mediale del centro della regolazione cardio-vascolare, produce invece effetti cardio-vascolari di tipo inibitorio: diminuzione della gittata cardiaca e delle resistenze circolatorie periferiche, cui consegue

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una notevole caduta della pressione arteriosa. Si tratta di neuroni inibitori del centro cardio-vasomotore, la cui attivazione comporta, accanto alla depressione degli effetti cardiaci e vascolari mediati dall’ortosimpatico, anche l’eccitamento del nucleo dorsale del vago (topograficamente attiguo al centro della regolazione cardio-vascolare e ad esso funzionalmente associato) e quindi gli effetti inibitori del vago sul cuore.

I neuroni eccitatori e inibitori del centro della regolazione cardio-vascolare sono connessi tra di loro da una rete di neuroni internuciali secondo il principio dell’innervazione reciproca: quando i neuroni eccitatori sono attivi, quelli inibitori sono non attivi e viceversa. Nel loro insieme essi costituiscono un complesso centro riflesso in cui convergono numerosi segnali afferenti che, partendo da recettori specifici situati nell’albero circolatorio, moderano o stimolano, l’attività dell’uno o dell’altro gruppo neuronale in modo da adeguare continuamente le risposte cardiache e vascolari alle esigenze via via mutevoli degli organi e dei tessuti (Fig. 4).

FIG. 4: Schema dei centri di regolazione riflessa della pressione arteriosa. ( Modificata da: Principi di Fisiologia Casella C. Taglietti V. edizione 1996)

L’innervazione parasimpatica del cuore è costituita da fibre vagali. Sul cuore, attraverso la liberazione del neurotrasmettitore ACh, il vago provoca rallentamento della frequenza cardiaca (azione cronotropa negativa), rallentamento della velocità di conduzione atrio ventricolare (azione dromotropra negativa), diminuzione della contrattilità (azione inotropa negativa) e diminuzione dell’eccitabilità (azione batmotropa negativa). E’

importante precisare che l’azione ionotropa e batmotropa negative sono esercitate prevalentemente sugli atri e in modo praticamente trascurabile sui ventricoli, a differenza delle opposte azioni del simpatico che sono assai spiccate sui ventricoli.

Poiché la stimolazione vagale rallenta la frequenza cardiaca, il metabolismo miocardico finisce per essere ridotto.

Il sistema parasimpatico agisce attraverso il rilascio di ACh sui recettori colinergici muscarinici M2, determinando un rallentamento della frequenza cardiaca per iperpolarizzazione della membrana (Fig. 5). Questo a seguito di un maggior efflusso di ioni potassio dalla cellula attraverso canali potassio muscarino- dipendenti.

FIG 5: Blocco dell’attività cardiaca durante un’intensa stimolazione vagale

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2. SCOPO DELLA TESI

Il riflesso trigemino-cardiaco, ad oggi, è conosciuto sia nell’uomo che nell’animale per i suoi effetti sia sulla pressione arteriosa che sulla frequenza cardiaca. L’interesse per questo riflesso è andato aumentando con l’avvento della chirurgia maxillo-facciale, dove la stimolazione di aree innervate dal nervo trigemino durante l’operazione chirurgica, può indurre nei pazienti bradicardia e ipotensione arteriosa anche severe, che possono essere prevenute dalla somministrazione di atropina. La teoria più accettata sull’organizzazione di tale riflesso propone che le terminazioni nervose sensoriali del trigemino inviino segnali neuronali attraverso il ganglio di Gasser al nucleo sensoriale del trigemino che costituisce la via afferente dell’arco riflesso. Il percorso della via afferente prosegue lungo le fibre corte della formazione reticolare in contatto con il percorso efferente del nucleo motore del nervo vago. Le fibre efferenti cardio-inibitorie terminano sul miocardio causando bradicardia. Per quanto riguarda l’ipotensione arteriosa si pensa esista un legame tra le afferenze trigeminali e il centro vasomotore bulbare. Attivando i neuroni inibitori del centro si ha

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diminuzione delle resistenze periferiche, inibizione dei neuroni eccitatori del centro e quindi caduta della pressione arteriosa. Per dare ulteriore conferma della presenza di tale riflesso abbiamo provato ad indurre una risposta trigemino-vagale nell’uomo attraverso una metodica non invasiva, che determina stimolazione delle afferenze propriocettive dei muscoli mandibolari allo scopo di analizzare se questo tipo di afferenze sensoriali sia in grado di indurre tale riflesso.

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3. MATERIALI E METODI

3.1 SOGGETTI SPERIMENTALI

Sono stati reclutati 20 soggetti sani, 6 maschi e 14 femmine, di età compresa tra 24-26 anni.

Ciascuno dei 20 soggetti, è stato sottoposto a più misurazioni della frequenza cardiaca (FC) e della pressione arteriosa sistolica (PS) e diastolica (PD), in giorni e in condizioni sperimentali diverse secondo il seguente schema:

Gruppo A - 11 soggetti sono stati trattati con device spring per 10 minuti e sottoposti a misurazione manuale di FC, PS e PD in una prima seduta, e, in una seconda seduta, a misurazione manuale in condizioni di controllo, ovvero senza subire alcun trattamento;

Gruppo B - 9 soggetti sono stati sottoposti a 4 sedute di registrazione durante le quali, in modo random, sono stati trattati per 10 minuti con device spring, oppure hanno masticato un chewingum, oppure hanno tenuto tra i denti uno stecco da gelato oppure non hanno subito alcun trattamento. In

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ciascuna seduta sono stati sottoposti a misurazione di FC, PS e PD manuale e mediante sistema Finapres (tranne che per le prove con stecco da gelato).

Data l’omogeneità dei risultati ottenuti, per l’analisi statistica sono stati cumulati i dati relativi alle diverse condizioni sperimentali.

3.2 STRUMENTI UTILIZZATI

Il dispositivo device spring, nasce come strumento capace di produrre un’iperestensione della bocca e di attivare le vie sensoriali propriocettive dei muscoli mandibolari. È costituito da una lamina di metallo piegata ad ansa, che sfrutta le caratteristiche elastiche dovute alla crudescenza del metallo per stirare i muscoli elevatori della mandibola una volta inserita tra le arcate dentali.

Nei nostri esperimenti è stato applicato tra i denti superiori ed inferiori della parte anteriore della bocca (Fig. 6), ed è stato richiesto al soggetto di fare un movimento di apertura e chiusura della bocca in modo da portarla in iperestensione. Tale

movimento è stato pensato per effettuare uno stretching mandibolare. Il movimento di apertura e chiusura è stato eseguito in maniera continuativa per tutti e dieci i minuti.( Fig. 6)

FIG. 6: Immagine fotografica del device spring; Modalità di utilizzo del

device spring nel soggetto.

Lo strumento di misurazione Finapres (Fig. 7) è un dispositivo per il monitoraggio non invasivo della pressione arteriosa battito per battito con possibilità di monitoraggio emodinamico e visualizzazione del full discore, dell’onda sfigmica, della gittata cardiaca e delle resistenze periferiche.

Il rilevamento della curva di pressione arteriosa avviene per mezzo di una cuffia a dito progettata per rilevare la pulsatilità sanguigna. La curva di pressione viene impiegata per costruire, per mezzo di un opportuno filtro, i valori, di PS, PA e media in arteria branchiale.

L’accuratezza della misurazione è dimostrata da un ampio numero di pubblicazioni ed è garantita anche durante i movimenti del paziente grazie a un sistema idrostatico di correzione che valuta la differenza di posizione tra la mano e il livello del cuore.

FIG. 7: Immagine fotografica di Finapres BP Monitor

Per i nostri esperimenti la cuffietta da dito è stata posta al dito medio della mano destra del soggetto facendo in modo che il braccio fosse all’altezza del cuore. Al soggetto venivano anche applicati tre elettrodi, uno sulla spalla sinistra uno su quella destra e l’elettrodo di controllo sul fianco sinistro per la registrazione dell’elettrocardiogramma (ECG). La scelta di mettere l’elettrodo di controllo sul fianco sinistro è stata fatta

28

perché in questo modo si sono osservati tracciati ECGrafici migliori. Il sistema Finapres è stato utilizzato per soli 30 minuti poiché, oltre questo periodo, la cuffia da dito provocava nei soggetti una sensazione di dolore che avrebbe alterato il dato. I dati emodinamici e i tracciati ECGrafici sono stati acquisiti mediante un sistema computerizzato dedicato e immagazzinati per l’analisi successiva.

È stato inoltre utilizzato uno sfigmomanometro digitale automatico (Fig. 8). Il bracciale di misurazione è stato inserito nel braccio sinistro del soggetto e mantenuto per tutta la durata della seduta di registrazione. Dopo essersi assicurati che l’altezza del bracciale fosse al livello del cuore, sono stati misurati automaticamente i parametri emodinamici del soggetto con un sistema di gonfiaggio e sgonfiaggio automatico e di rilevazione automatica Fuzzy Logic. Il campo di misurazione dello strumento della pressione era di 20-280 mmHg e della frequenza cardiaca di 40-180 battiti/min. La precisione di misurazione era per la pressione di 3 mmHg e per la pulsazione del 5%.

FIG. 8 : Immagine fotografica dello sfigmomanometro digitale utilizzato

3.3 PROCEDURA SPERIMENTALE

Ciascuno degli 11 soggetti del gruppo A è stato fatto sedere in un ambiente isolato, in posizione comoda e prima di iniziare la raccolta dei dati veniva spiegata la procedura a cui sarebbe stato sottoposto. Durante la spiegazione veniva applicato al braccio sinistro lo sfigmomanometro e misurati FC, PS e PD del soggetto per 5 volte a distanza di 3-4 minuti l’una dall’altra, allo scopo di ottenere i valori basali dei parametri considerati per ciascun soggetto e indicati nei grafici con B.

Si procedeva quindi ad applicare il device spring per 10 minuti e quindi si procedeva alla misurazione dei parametri emodinamici con sfigmomanometro digitale ai seguenti tempi: alla fine dei 10

30

minuti (T), dopo 5 (5’), 15 (15’), 30 (30’), 50 (50’) e 80 (80’) minuti

Per non creare una situazione di noia nel soggetto durante la procedura veniva mostrato un filmato privo di contenuto emotivo in modo da rilassare il soggetto e distrarlo da quello che stava eseguendo.

Durante le misurazioni in condizioni di controllo i soggetti non subivano alcun trattamento.

I soggetti del gruppo B hanno seguito la stessa procedura dei soggetti del gruppo A ed in più ad essi veniva applicata al dito medio della mano destra la cuffia del sistema Finapress e gli elettrodi per la registrazione del tracciato ECGrafico. Prima di sottoporre i soggetti ad un trattamento si controllava che il tracciato ECGrafico fosse buono, ovvero privo di artefatti. Veniva quindi attivata la pulsatilità della cuffia a dito e iniziata la registrazione con il sistema per 30 minuti, mentre la registrazione manuale è proseguita fino ad 80 minuti dal trattamento. I primi 5 minuti di registrazione con il sistema Finapres corrispondevano alle ultime 2 misurazioni manuali effettuate per valutare i valori basali prima di ogni trattamento.

31

I soggetti del gruppo B hanno eseguito 4 sedute di registrazione, in giorni differenti non necessariamente successivi, durante le quali, in modo random, sono stati sottoposti a 4 differenti trattamenti: nessun trattamento (controllo), applicazione del

device spring per 10 minuti, masticazione di un chewingum (Big

Babol) per 10 minuti e posizionamento tra i denti per 10 minuti di uno stecco da gelato.

La scelta di utilizzare un chewingum è stata dettata dalla necessità di indurre un movimento della bocca che fosse il più simile possibile a quello effettuato con il device spring ma senza indurre iperestensione muscolare; l’utilizzo dello stecco da gelato riproduceva il posizionamento nella bocca del device spring, ma produceva solo la stimolazione di vie sensoriali esterocettive.

3.4 ANALISI DEI DATI

I dati sono stati mostrati come medie ± E.S.

Attraverso l’utilizzo del test statistico Anova per misure ripetute a due vie, sono state valutate le differenze tra le varie condizioni sperimentali nel tempo. Mediante il Tukey post hoc test è stato valutato a quali tempi si osservano differenze significative.

32

L’analisi statistica è stata condotta con il software Statistica (Statsoft ,Tulsa, OK, USA ).

33

4. RISULTATI

4.1 EFFETTI DELL’IPERESTENSIONE

MANDIBOLARE SUI PARAMETRI CARDIACI

Allo scopo di osservare se la stimolazione propriocettiva sia in grado di attivare una risposta vagale è stata effettuata un’iperestensione mandibolare con device spring, nei 20 soggetti appartenenti sia al gruppo A sia al gruppo B (vedi materiali e metodi) per 10 minuti.

Ai 20 soggetti, sono state misurate la pressione arteriosa sistolica (PS), la pressione arteriosa diastolica (PD) e la frequenza cardiaca (FC) prima (basale, B), dopo applicazione del device

spring (T) e 5, 15, 30, 50 e 80 minuti dopo. I valori basali sono

stati ottenuti dalla media di successive misurazioni effettuate come descritto nei materiali e metodi.

Come mostra la figura 9A si osserva una progressiva riduzione di PS che è statisticamente significativa (ANOVA per misure ripetute F6,19= 7,509, p<0,0001; Tukey post hoc test) a partire da

La figura 9B mostra una riduzione di PD statisticamente significativo (ANOVA per misure ripetute: F6,19 = 2,590, p =

0,0197; Tukey post hoc test) a partire da 15 (15’) minuti dopo il trattamento rispetto al valore basale (B).

In figura 9C si osserva una diminuzione di FC statisticamente significativa, (ANOVA per misure ripetute F6,19=8,809 p<0,0001,

Tukey post hoc test) a partire da 15 (15’) minuti dopo il trattamento rispetto al valore basale (B).

Quando invece, gli stessi soggetti non hanno subito alcun trattamento (condizione di controllo) sia PS, PD che FC (Fig. 10, z) non mostrano alcuna variazione significativa.

Attraverso il test ANOVA per misure ripetute a 2 vie è stata evidenziata una differenza significativa nell’andamento di PS

(F6,38 = 9,803, p < 0,0001; Tukey post hoc test: p < 0,05) (Fig.

10A), PD (F6,32 = 7,628, p < 0,0001; Tukey post hoc test: p <

0,05) (Fig. 10B) e FC (F6,32 = 8,629, p < 0,0001; Tukey post hoc test: p < 0,05) (Fig. 10C) dopo device spring ( ) rispetto alle condizioni di controllo ( ).

mm H g B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 60 65 70 75 80 85 90 * * * _* B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ B atti ti /m in u to 60 65 70 75 80 85 90 * * * * mm H g B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 90 95 100 105 110 115 120 * * * * _*

A

B

C

FIG. 9: I grafici mostrano l’andamento nel tempo dei dati ottenuti nei soggetti trattati con device spring ( , n = 20). In A sono riportati i valori relativi a PS, in B a PD e in C a FC misurati con sfigmomanometro.* indica p < 0,05 tra B, valore basale, e i punti corrispondenti.

B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ mm H g B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 90 95 100 105 110 115 120 mm H g Ba tt it i/ min u to B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 60 65 70 75 80 85 90 60 65 70 75 80 85 90 trials trials trials

A

C

B

FIG. 10: I grafici mostrano l’andamento nel tempo dei dati ottenuti nei soggetti trattati con device spring ( , n = 20 ) e in controllo( , n = 20) mediante misurazione con sfigmomanometro. In A sono riportati i valori di PS, in B di PD e in C di FC.

* indica p < 0,0001 tra i valori corrispondenti nelle due curve.

4.2 EFFETTI DELLA MASTICAZIONE SUI

PARAMETRI CARDIACI

L’utilizzo del device spring (vedi materiali e metodi) induceva iperestensione dei muscoli mandibolari e movimento masticatorio della bocca.

Allo scopo di valutare se il solo atto masticatorio fosse in grado di indurre modificazione dei parametri cardiaci, a 9 dei 20 soggetti presi in esame, è stato chiesto di masticare per 10 minuti un chewingum. I dati riassuntivi delle registrazioni di PS, PD e FC effettuate con metodo manuale sono riportati in figura 10 ( ) Dopo 10 minuti di masticazione del chewingum non sono state osservate differenze statisticamente significative dei tre parametri rispetto ai valori basali e rispetto alle curve ottenute nella condizione di controllo ( , Fig. 11) di PS (ANOVA per misure ripetute: F1,16 = 0,336, p = 0,571; Tukey post hoc test: p < 0,05),

PD (ANOVA per misure ripetute: F1,16 = 0,465, p = 0,507; Tukey

post hoc test: p < 0,05) e FC (ANOVA per misure ripetute: F1,16 =

0,465, p = 0,507; Tukey post hoc test: p < 0,05) (Fig. 11) .

Il test ANOVA per misure ripetute a due vie ha invece rilevato differenze statisticamente significative tra le curve ottenute con il

device spring( , Fig. 12) e quelle ottenute con la masticazione

del chewingum ( , Fig.12) sia per PS (F6,16 = 3,745, p = 0,0022;

Tukey post hoc test: p < 0,05) PD (F6,16 = 2,974, p = 0,01; Tukey

post hoc test: p < 0,05) che FC (F6,16 = 6,294, p < 0,0001; Tukey

post hoc test: p < 0,05). (Fig. 12).

90 95 100 105 110 115 120 mm H g B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 60 65 70 75 80 85 90 mm H g B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 60 65 70 75 80 85 90 B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ B atti ti /m in u to

A

B

C

FIG. 11: I grafici mostrano l’andamento nel tempo dei dati ottenuti nei soggetti trattati con chewingum ( , n = 9 ) e in controllo ( , n = 9) mediante misurazione manuale con sfigmomanometro. In A sono riportati i valori relativi a PS, in B i valori di PD, in C i valori di FC.

mm Hg B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ mm Hg B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ B at tit i/ m in u to 90 95 100 105 110 115 60 65 70 75 80 85 90 60 65 70 75 80 85 90 0

A

C

B

FIG. 12: I grafici mostrano l’andamento nel tempo dei dati ottenuti nei soggetti trattati con device spring ( , n = 9) e con chewingum ( , n = 9) mediante misurazione con sfigmomanometro. In Figura A sono riportati i valori di PS, in B di PD, in C di FC.* indica p < 0,01 tra i valori corrispondenti nelle due curve.

4. 3 EFFETTI DELLA STIMOLAZIONE

ESTEROCETTIVA DELL’ARCATA DENTALE

SUI PARAMETRI CARDIACI

L’utilizzo del device spring crea un’iperstensione della bocca, movimento masticatorio e attivazione delle vie sensoriali esterocettive della porzione peridentale anteriore del palato. Le prove effettuate con masticazione del chewingum hanno permesso di escludere che il riflesso trigemino-cardiaco potesse dipendere dalla masticazione. Per escludere che tale riflesso possa essere indotto da stimolazione esterocettiva, in 9 dei 20 soggetti presi in esame sono state eseguite misurazioni di PS, PD e FC prima e dopo aver mantenuto, tra le arcate dentarie superiori e inferiori della porzione anteriore della bocca, uno stecco da gelato. Ciò ha consentito di stimolare solo le vie sensoriali esterocettive. Anche in questo caso PD, PS e FC sono stati misurati con metodo manuale.

Dopo 10 minuti di trattamento con lo stecco da gelato ( , Fig. 13) non sono state osservate differenze statisticamente significative dei tre parametri rispetto ai valori basali e rispetto

alle curve ottenute nella condizione di controllo ( , Fig.13) di PS (ANOVA per misure ripetute: F6,16=0,342 , p =0,573; Tukey post

hoc test: p < 0,05) PD (ANOVA per misure ripetute: F6,16=3,180,

p=0,108; Tukey post hoc test: p < 0,05) e FC (ANOVA per misure ripetute: F6,16 = 0,197, p = 0,667; Tukey post hoc test: p <

0,05).

Il test ANOVA per misure ripetute a due vie ha invece rilevato differenze statisticamente significative tra le curve ottenute con il

device spring ( , Fig.14) e quelle ottenute con l’utilizzo dello

stecco da gelato ( , Fig. 14) sia per PS (F6,22 = 5,170, p < 0,0001;

Tukey post hoc test: p < 0,05) PD (F6,22 = 4,614, p = 0,0003;

Tukey post hoc test: p < 0,05 ) che FC ( F6,22= 6,284, p < 0,0001;

Tukey post hoc test: p < 0,05).

90 95 100 105 110 115 120 B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 60 65 70 75 80 85 B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ 60 65 70 75 80 85 90 95 B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ B at tit i/ m in u to mm H g mm Hg

C

A

B

FIG. 13: I grafici mostrano l’andamento nel tempo dei dati ottenuti nei soggetti trattati con stecco da gelato ( , n = 9)e in controllo( , n = 9) mediante misurazione con sfigmomanometro. In A sono riportati i valori di PS, in B i valori di PD e in C i valori di FC.

mmH g B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ mmHg B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ B T 5’ 15’ 30’ 50’ 80’ B at ti ti /m inut o 90 95 100 105 110 115 120 60 65 70 75 80 85 60 65 70 75 80 85 90 95

C

B

A

FIG. 14: I grafici mostrano l’andamento nel tempo dei dati ottenuti nei soggetti trattati con stecco da gelato ( , n = 9 ) e

device spring ( , n = 9) con misurazioni mediante

sfigmomanometro. In A sono riportati i valori di PS, in B di PD e in C di FC. * indica p < 0,001 tra i punti corrispondenti nelle due curve.

45

4.4

EFFETTI DEI TRATTAMENTI SUI

PARAMETRI CARDIACI MISURATI CON

FINAPRES

9 dei 20 soggetti presi in esame sono stati trattati con device

spring, hanno masticato il chewingum e sono stati posti in

condizione di controllo mentre venivano registrati i parametri cardiaci anche con sistema Finapres. L’utilizzo di questo sistema ha permesso di misurare in continuo i parametri PS, PD e FC per un tempo non superiore a 30 minuti, poiché la cuffietta da dito applicata al soggetto, dopo tale periodo poteva provocare sensazione dolorosa.

I dati ottenuti sono sovrapponibili a quelli registrati con la misurazione manuale mediante sfigmomanometro sia per PS, PD e FC (Fig. 15, 16, 17 rispettivamente).

Infatti tutti i grafici ottenuti con le misurazioni Finapres mostrano che dal minuto 1 al minuto 5 e dal minuto 5 al minuto 15 e fino a 5 minuti dopo il trattamento, corrispondenti al periodo compreso tra il punto B e il punto 5’ nei grafici riassuntivi delle misurazioni con sfigmomanometro e precedentemente mostrati

46

non si ha diminuzione di nessuno dei 3 parametri considerati. Dal minuto 20 dei dati Finapres corrispondente al punto 5’ dei grafici precedenti si inizia ad osservare una tendenza di PS a diminuire mentre per PD e FC, si inizia ad osservare tale diminuzione dal minuto 30 della registrazione con Finapres che corrisponde al punto 15’ dei grafici precedenti

90 100 110 120 130 140 mm H g 1 5 10 15 20 25 30 minuti 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 1 5 10 15 20 25 30 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 1 5 10 15 20 25 30 minuti minuti mm H g mm H g

C

A

B

FIG.15: Grafici dei dati ottenuti con Finapres e descrittivi dell’andamento di PS in controllo (A), con device spring (B) e con chewingum C. Le frecce indicano il periodo (10 minuti) durante il quale sono stati applicati i vari trattamenti. n = 9

mm H g 1 5 10 15 20 25 30 minuti 1 5 10 15 20 25 30 1 5 10 15 20 25 30 minuti minuti mm H g mm H g 60 65 70 75 80 85 90 50 55 60 65 70 75 80 85 90 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

A

B

C

FIG. 16: Grafici dei dati ottenuti con Finapres e descrittivi dell’andamento di PD in controllo (A), con device spring (B) e con chewingum C. Le frecce indicano il periodo (10 minuti) durante il quale sono stati applicati i vari trattamenti. n = 9

mm H g 1 5 10 15 20 25 30 minuti 1 5 10 15 20 25 30 1 5 10 15 20 25 30 minuti minuti mm H g 60 65 70 75 80 85 90 60 65 70 75 80 85 90 95 100 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Ba tt it i/ min u to

C

A

B

FIG:17: Grafici dei dati ottenuti con Finapres e descrittivi dell’andamento di FC in controllo (A), con device spring (B) e con chewingum C. Le frecce indicano il periodo (10 minuti) durante il quale sono stati applicati i vari trattamenti. n = 9

50

DISCUSSIONE

In questa tesi si è voluto analizzare se lo stiramento dei fusi neuromuscolari dei muscoli innervati dal nervo trigemino possa attivare il riflesso trigemino-cardiaco. Questo riflesso è conosciuto dalla fine dell’ottocento, anche se solo recentemente ha suscitato nuovamente interesse scientifico, poiché sembra essere alla base di alcuni sintomi quali ipotensione, bradicardia, apnea manifestati dai pazienti durante interventi di chirurgia maxillo-facciale.

Per riflesso trigemino-cardiaco si intende la risposta bradicardica e di riduzione della pressione sanguigna e di apnea che si manifestano in seguito a stimolazione delle terminazioni trigeminali.

Nel coniglio e nel ratto, è stato osservato che la stimolazione diretta delle terminazioni trigeminali induce potenziali sinaptici eccitatori nei neuroni del centro vagale, indicando il coinvolgimento del nervo vago come branca efferente del riflesso (Gorini C. et al. 2008). Nell’uomo, la somministrazione di atropina, bloccante dei recettori colinergici, previene i sintomi

51

manifestati durante gli interventi di chirurgia maxillo-facciale (Schaller B. et al. 1999).

Un quesito al quale il presente lavoro cerca di dare risposta, è se l’attivazione di recettori priopriocettivi possa indurre il riflesso trigemino-cardiaco. A tale fine sono stati reclutati giovani sani di età compresa tra 24-26 anni i quali sono stati sottoposti a

stretching mandibolare forzato per 10 minuti e a misurazione

della pressione arteriosa sistolica (PS), diastolica (PD) e della frequenza cardiaca (FC), prima, subito e a vari tempi dopo lo

stretching.

È stata utilizzata una lamina di metallo piegata ad ansa (device

spring), che sfrutta le caratteristiche elastiche dovute alla

crudescenza del metallo per stirare i muscoli elevatori della mandibola una volta inserita tra le arcate dentali. In questo modo è possibile verosimilmente stimolare le afferenze propriocettive dei muscoli mandibolari.

Il campione di soggetti reclutati per lo studio è stato scelto su base volontaria, trattandosi di persone che hanno accettato di partecipare a tale studio. Sono stati esaminati 20 soggetti i quali

52

sono stati sottoposti a diversi trattamenti tutti utilizzati per osservare eventuali modificazioni nel tempo di PS, PD e FC.

Ogni soggetto ha subito stretching forzato dei muscoli mandibolari per 10 minuti con device spring e misurazione di PD, PS e FC fino a 80 minuti dopo il trattamento mediante sfigmomanometro digitale. I dati ottenuti hanno mostrato una riduzione statisticamente significativa di PS a partire da 5 minuti dopo lo stretching e fino ad 80 minuti rispetto al valore basale e valori ridotti rispetto ai valori basali in modo statisticamente significativi di PD e FC a partire da 15 minuti dal trattamento fino ad 80 minuti.

Il valore basale di ogni soggetto è stato ottenuto misurando i parametri PS, PD e FC, per 5 volte a distanza di 3-4 minuti, in modo da ottenere una valutazione media dei tre parametri che potesse riflettere la condizione di base possibilmente esente da alterazioni dovute a emotività o stato di agitazione suscitato nel soggetto dal fatto di ignorare il procedimento a cui sarebbe stato sottoposto. Tali misurazioni avvenivano durante la spiegazione della procedura che sarebbe stata attuata.

53

La riduzione di PS, PD e FC non sono da imputare a condizioni di rilassamento e tranquillità nel quale è stato posto il soggetto durante la prova, poiché misurazioni effettuate nelle stesse condizioni ma senza applicare alcun trattamento ai soggetti non ha determinato alcuna variazione dei parametri misurati per tutto il tempo della registrazione (controllo). Inoltre, confrontando i dati ottenuti con il device sprìng e quelli in condizione di controllo si ottengono valori statisticamente diversi.

La diminuzione di PS si osserva a tempi più precoci rispetto alla riduzione di PD e FC. Ciò fa supporre che differenti siano i meccanismi che inducono tali effetti. È possibile infatti che la stimolazione del centro vasomotore, che può produrre riduzione di FC e PD abbia bisogno di un maggior reclutamento neuronale affinché si manifesti la riduzione significativa da noi evidenziata dopo 15 minuti dallo stretching.

L’utilizzo del device spring nei nostri esperimenti ha comportato sia iperestensione muscolare sia movimento di masticazione, che stimolazione esterocettiva della regione peridentale. Infatti ai soggetti veniva suggerito di attuare un atto masticatorio mentre tenevano in bocca il device spring allo scopo di evitare affaticamento muscolare. Per valutare se la riduzione di PS, PD e

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FC osservata potesse essere provocata dal movimento, sono state effettuate misurazioni dei tre parametri in 9 soggetti a cui è stato fatto masticare un chewingum per 10 minuti.

I dati ottenuti con questo tipo di trattamento non hanno mostrato alcuna variazione significativa dei tre parametri considerati indicando che il movimento masticatorio non induce una risposta vagale.

Sugli stessi 9 soggetti inoltre sono state effettuate misurazioni di PS, PD e FC dopo che essi avevano tenuto tra le arcate dentarie anteriori uno stecco da gelato. Questo tipo di manipolazione induce solo stimolazione esterocettiva della zona peridentale. I dati ottenuti, anche in questo caso non hanno evidenziato variazioni significative dei tre parametri presi in considerazione, indicando che è la stimolazione propriocettiva ottenuta con il

device spring ad indurre una risposta simile a quella scatenata dal

riflesso trigemino-cardiaco.

Le misurazione di PD, PS e FC sono state effettuate sui 20 soggetti con metodo manuale e su un gruppo di 9 dei 20 soggetti anche con sistema Finapres.

55

Il sistema Finapres è un sistema di misurazione in continuo di PS, PD, FC e di tracciato ECGrafico che può essere validamente impiegato nello studio della fisiologia della regolazione della pressione sanguigna, perché consente di percepire cambiamenti improvvisi e temporanei dei parametri cardiaci ed emodinamici. Lo svantaggio di tale strumento è che può essere utilizzato solo per brevi periodi in quanto la cuffietta a dito che viene applicata al soggetto in esame può creare dei fastidi, provocando alterazione dei parametri misurati. Per questo motivo, le misurazioni con sistema Finapres hanno avuto una durata di solo 30 minuti.

I dati ottenuti con i due sistemi di misurazione sono risultati del tutto sovrapponibili, validando così il metodo manuale di misurazione da noi utilizzato.

Nel loro insieme, i dati raccolti dimostrano che una stimolazione propriocettiva della regione mandibolare induce il riflesso trigemino-cardiaco che sembra durare a lungo. Le nostre registrazioni al momento si sono protratte solo per 80 minuti dopo il trattamento di iperestensione mandibolare, pertanto risulta interessante in futuro prolungare i tempi di osservazione allo scopo di individuare la reale durata degli effetti. Inoltre, sarà

56

interessante valutare se ripetuti trattamenti di iperestensione mandibolare determinino effetti ancora più massicci e prolungati nel tempo, tali da poter avere un’applicazione di tipo terapeutico.

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RINGRAZIAMENTI

Ringrazio mamma, perché è la mia mamma e non potevo desiderare niente di più meraviglioso.

Ringrazio babbo perché con poche parole è sempre riuscito a darmi un enorme forza e gli voglio un bene dell’anima.

Ringrazio mio fratello che è un ragazzo d’oro, e nonostante le piccole burle che spesso mi fa, riesce sempre a far nascere in me un gran sorriso, lo adoro.

Ringrazio Daniele per essere entrato nella mia vita, perché ha sempre creduto in me, perché mi ha “sopportata” nei momenti più duri, ma sempre con tanto amore quell’amore che mi permette ogni mattina di alzarmi con il sorriso anche quando il sole all’orizzonte non c’è e perché per me è una persona da cui poter trarre esempio.

Ringrazio la Dottoressa Scuri, della quale nutro grandissima stima, per la cura e la dedizione con cui ha seguito la mia tesi, riuscendo a trasmettermi molta tranquillità nonostante l’intenso periodo.

Ringrazio il Professor Brunelli, per l’esempio di cultura e tenacia che mi ha trasmesso e di cui ne farò sempre tesoro.

Ringrazio il Dottor Tonlorenzi per avermi dato la possibilità di portare avanti un suo progetto e per aver creduto in me passo dopo passo in questa esperienza.

Ringrazio Michela perché mi è sempre stata vicina, perché mi ha sempre capita solo con uno sguardo e perché più che un’amica per me è una sorella.

Ringrazio la mie nonne, che mi hanno sempre dato dei buoni consigli e che per me sono delle seconde mamme.

Ringrazio TE perché l’ultima cosa che mi dicesti sono riuscita a realizzarla e io lo so che te sei sempre stato li con me e lo sarai sempre. Spero che tu sia orgoglioso di me.

E infine ringrazio me stessa, perché ho la testa dura e non mi arrenderò mai.