INTRODUZIONE
E’ nota e da tempo dibattuta la capacità di molti dei farmaci usati in anestesia di scatenare reazioni immunitarie di tipo allergico. L’entità di dette reazioni può variare da semplici manifestazioni cutanee di tipo eritematoso fino al coinvolgimento sistemico con shock anafilattico. La gravità della reazione appare sostanzialmente indipendente dalla dose di farmaco assunta dal paziente, e neppure risulta prevedibile, d’altra parte, l’insorgenza in un paziente piuttosto che in un altro, ad ecce- zione di un rischio genericamente aumentato in soggetti aventi iper- sensibilità accertate. Il problema si presenta quindi di una certa rile- vanza sia per la vita dei pazienti, sia per la qualità dell’anestesia in termini di tollerabilità, mantenimento e sequelae.
Numerose ricerche sono state compiute negli anni al fine di evidenzia-
re i farmaci responsabili di questo tipo di reazioni, con risultati con-
troversi. Mentre infatti pressochè ogni molecola, dagli ipnoinduttori, ai
gas alogenati, agli antibiotici, agli oppioidi, ai colloidi, è in grado di
liberare istamina, in definitiva nessuna risulta regolarmente responsabi-
le delle reazioni avverse che si verificano in sala operatoria, fatta ec-
cezione per i casi di allergia al lattice. Se da una parte questo può
risultare positivo per la generale tollerabilità di un’anestesia, dall’altra
rende ancora più difficoltoso prevedere l’insorgenza di shock ed arri- vare a prevenirlo (Mertes et al. 2004; Sánchez Palacios et al. 2004).
Nell’ultimo decennio alcuni studi hanno puntato il dito sui bloccanti
neuromuscolari non depolarizzanti. Lo fa Mertes nel 2003 sulla base
di uno studio retrospettivo organizzato dal Group d’Etudes des Réac-
tions Anaphylactoïdes Peranesthésiques (GERAP) su sospette reazioni
immuni verificatesi nel corso del 1999 e del 2000 in 40 centri france-
si. Su 789 pazienti sottoposti ad anestesia generale ed aventi avuto
eventi avversi di sospetta natura allergica, 518 casi sono stati diagno-
sticati come reazioni anafilattiche (66% di tutti gli eventi avversi) e tra
queste ben 306 reazioni - il 58,2% delle reazioni anafilattiche - sareb-
bero state provocate dai bloccanti neuromuscolari non depolarizzanti
(NMBAs: Neuro-Muscolar Blocking Agents). Una percentuale maggiore
di quella delle reazioni al lattice ed agli antibiotici. Tra i curari il più
immunogeno risulta essere, in questo studio, il rocuronio, mentre il ci-
satracurio è considerato a minor rischio. Infine, secondo gli autori non
c’è differenza di reazione ai miorilassanti tra pazienti allergici e pa-
zienti privi di tratti atopici, mentre questa distinzione rimane significati-
va per l’incidenza di reazioni avverse in risposta ad altre molecole,
come il lattice. L’articolo conclude che nel corso dell’anestesia le rea-
zioni anafilattoidi sono un evento avverso significativo e l’anafilassi un
fenomeno sottostimato (Mertes et al. 2003).
L’articolo non menziona la percentuale di reazioni avverse sul totale delle operazioni svolte in anestesia generale con l’utilizzo di curari, e non dà quindi idea del rischio reale nel loro uso sui pazienti, soprat- tutto in quelli non allergici. D’altra parte lo shock anafilattico in sala è riportato in letteratura come un fenomeno raro, con incidenza com- presa tra 1 caso ogni 10000 ed 1 ogni 20000 interventi (Fisher 2003;
Adamus et al. 2006; Editorial III BJA 2003), dato che concorda anche con l’impressione sviluppata nella pratica clinica degli autori di altri studi (Rose et al. 2001; Elbaradie 2004; Sánchez Palacios et al. 2004).
La necessità di avere una visione personale del fenomeno suffragata
da dati precisi ha dato vita a questo studio sui curari.
REAZIONI ALLERGICHE
Sono innumerevoli le sostanze in grado di evocare una risposta im- munitaria, che può essere protettiva oppure dannosa per i tessuti. Nel- le risposte dannose possono agire da antigeni (Ag) sostanze come polvere, pollini, cibi, farmaci, microbi, prodotti chimici e derivati del sangue. Queste reazioni di ipersensibilità, o allergiche, sono distinte in quattro tipi in base ai meccanismi immunologici che mediano il danno:
I. Ipersensibilità immediata. Si tratta di reazioni allergiche mediate da IgE, possono manifestarsi come anafilassi, angioedema ed orticaria. Le IgE si fissano ai mastociti tissutali ed ai granulociti basofili nel sangue ed in seguito all’interazione con l’antigene provocano il rilascio di po- tenti mediatori da queste cellule. Gli Ag più comuni sono insetti, pollini e farmaci.
II. Danno da anticorpi. Reazioni allergiche dipendenti dal sistema del
complemento. Implicano l’espressione di IgG ed IgM sulle cellule ema-
tiche dell’ospite, che in presenza di specifici Ag vanno incontro a lisi
complemento-mediata. Gli esempi classici di questo secondo tipo di
reazione allergica sono la reazione a trasfusioni con emogruppo in- compatibile e la malattia emolitica del neonato.
III. Reazione da immunocomplessi. Detta anche ADCC (antibody-depen- dent cellular cytotoxicity), questo tipo di ipersensibilità è dovuta alla presenza di livelli elevati di complessi Ag-Ab che determinano il danno tissutale direttamente o tramite attivazione del complemento. Gli anti- corpi che formano i complessi sono di tipo IgG ed IgM, frequentemen- te dirette contro antigeni endogeni. I complessi si depositano ed indu- cono la produzione di fattori chemiotattici per neutrofili e monociti, che rilasciano enzimi litici responsabili di eruzioni cutanee, glomerulo- nefriti ed artrite.
IV. Ipersensibilità ritardata (DTH: delayed-type hypersensitivity o CMI:
cell-mediated immunity), chiamata anche “reazione tubercolinica”. I lin-
fociti T sensibilizzati sono la causa del danno tissutale. Le risposte si
rendono evidenti dopo 1-3 giorni dall’esposizione all’antigene. La ri-
sposta locale infiammatoria causa estesi danni cellulari per l’afflusso
di cellule infiammatorie non Ag-specifiche, specialmente macrofagi e
neutrofili. Si assiste ad una consistente produzione di enzimi litici ed a
stimolazione della mielopoiesi. Queste reazioni altamente destruenti
sono molto efficaci contro le infezioni da batteri intracellulari, come
M. tubercolosis e Leishmania.
Anafilassi.
L’ipersensibilità immediata, o tipo I, è una reazione immunologica che si sviluppa rapidamente dopo combinazione di un Ag con anticorpi le- gati ai mastociti in individui precedentemente sensibilizzati all’antigene.
Queste reazioni sono indicate complessivamente con il termine di “al- lergia” e gli antigeni che le provocano sono allergeni. Si manifestano sia come malattie sistemiche che come reazioni locali. In funzione del- la porta d’ingresso dell’Ag si può assistere ad edema cutaneo localiz- zato (orticaria), secrezione nasale e congiuntivale (rinite e congiuntivite allergica), febbre da fieno, asma bronchiale o gastroenterite allergica (allergia alimentare). Indipendentemente dalla porta d’ingresso si pos- sono innescare, in seguito a contatto con un antigene cui l’ospite è stato sensibilizzato, reazioni sistemiche. Entro pochi minuti, in questi casi, può prodursi uno stato di shock (shock anafilattico).
Anafilassi sistemica.
L’anafilassi sistemica è caratterizzata da shock, edema diffuso e diffi- coltà respiratorie. Lo shock è di tipo distributivo e dipende dall’abbas- samento delle resistenze vascolari causato dalla vasodilatazione, senza diminuzione del volume circolatorio effettivo. Sostanze scatenanti pos- sono essere proteine estranee, ormoni, enzimi, polisaccaridi, farmaci.
Dosi estremamente ridotte di Ag sono sufficienti ad innescare la rea-
zione. In pochi minuti dall’esposizione compaiono prurito, orticaria ed eritema cutanei, seguiti da contrazione della muscolatura liscia bron- chiale, con difficoltà respiratoria, ed edema della laringe, che causa dispnea ingravescente, tiràge ed infine soffocamento. Possono aversi anche vomito, crampi addominali e diarrea. Il paziente non adeguata- mente trattato rischia di progredire verso lo shock e la morte. I pa- zienti più a rischio sono quelli con pregressa storia di una qualche forma di allergia, ma un’anamnesi negativa non esclude la possibilità di una reazione anafilattica sistemica (Abbas 2005; Katzung 2003; Mi- lavec 2006).
Fisiopatologia.
I mastociti sono cellule essenziali nella comparsa di ipersensibilità im- mediata. Prodotti nel midollo osseo, sono largamente distribuiti nei tessu- ti e si ritrovano soprattutto vicino ai
vasi sanguigni, ai nervi ed in sede epiteliale, dove si verifica in genere la reazione. I mastociti presentano numerosi granuli contenenti media- tori biologicamente attivi.
istamina e triptasi
reazione allergica
MASTOCITALa degranulazione dei mastociti, così come quella dei basofili, può essere determinata da legame con il frammento Fc di IgE specifiche, meccanismo mostrato schematicamente in figura, o attraverso le com- ponenti C3a e C5a (anafilotossine) del complemento. Altri attivatori sono le citochine macrofago-derivate, alcuni farmaci quali codeina, adenosina e morfina, nonché stimoli fisici come il freddo ed il calore.
I granulociti basofili sono molto simili ai mastociti, inclusa la presenza di recettori per il frammento Fc delle IgE e di granuli citoplasmatici, ma circolano nel sangue e non sono normalmente presenti nei tessuti.
Poichè le reazioni allergiche si verificano soprattutto nei tessuti, il ruo- lo dei basofili in queste reazioni è meno definito.
Dopo una prima sensibilizzazione all’allergene, mastociti e basofili
legano sulla loro superficie numerose IgE specifiche. In caso di una
nuova esposizione l’antigene multivalente si lega con più anticorpi
sulla superficie di mastociti e basofili. Il ponte di IgE attiva la via di
trasduzione del segnale attraverso la porzione citoplasmatica del
recettore del frammento Fc. Questi segnali attivano due processi; uno
che porta alla degranulazione con rilascio di mediatori preformati
(primari) già presenti nei granuli, e l’altro che coinvolge la sintesi ex-
novo e la liberazione di mediatori secondari.
Mediatori primari:
• amine bioattive. La più importante è l’istamina, che causa contrazio- ne del muscolo liscio, aumento della permeabilità vascolare e au- mentata secrezione dalle ghiandole nasali, bronchiali e gastriche.
• enzimi. Contenuti nella matrice dei granuli, sono proteasi neutre (triptasi) oppure idrolasi acide. Causano danni ai tessuti e portano alla formazione di chinine e di frazioni attivate del complemento.
• proteoglicani. Come l’eparina, noto anticoagulante. Sono necessari per legare ed immagazzinare gli altri mediatori nei granuli.
I mediatori secondari comprendono due classi di composti: i mediatori lipidici, leucotrieni, prostaglandine, PAF (platelet-activating factor), tutti derivati dall’acido arachidonico, e le citochine. In generale i mediatori secondari rinforzano gli effetti istaminici e sono importanti nel reclu- tamento e nell’attivazione di cellule infiammatorie nel sito di reazione.
L’essudato infiammatorio, ricco soprattutto di eosinofili, amplifica e so- stiene la reazione senza ulteriore esposizione all’Ag (Baldo et al.
1993(1); Baldo et al. 1993(2); Laroche et al. 1992(2); Assem 1994; Ge-
novese et al. 1996; Marone et al. 1998; Koppert et al. 2001).
Reazioni anafilattoidi.
Un quadro clinico del tutto sovrapponibile dell’anafilassi può essere correlato alla stimolazione diretta dei mastociti tissutali, con
meccanismo non immuno-mediato, ovvero a reazioni anafilattoidi. Le reazioni anafilattoidi, che costituiscono un 30-40% delle ipersensibilità da farmaci, si verificano in assenza di IgE specifiche. Per questo, come rilevato in diversi studi, metodi che evidenziano la presenza in circolo di IgE specifiche, quali il prick test o il RAST, non sono esami in grado di escludere la comparsa di fenomeni allergici (Dhonneur et al.
2004; Assem 1994). In più la risposta cutanea risulta fortemente influenzata dalla diluizione del campione usato per il test (Berg et al.
2003).
Dal punto di vista sierologico tutte le reazioni di ipersensibilità, anche subcliniche, sono caratterizzate da rilascio di istamina, tanto che prendono anche i nomi di istaminiche ed istaminoidi, mentre il rilascio di triptasi è più frequente in corso di reazione anafilattica, piuttosto che anafilattoide; i suoi livelli costituiscono un parametro di interpre- tazione della reazione. Il dosaggio di entrambi i mediatori, istamina e triptasi, permette quindi una più corretta valutazione del fenomeno (Kelly et al. 1973; Stellato et al. 1991; Laroche et al. 1992(1); Marone et al. 1993; Neal et al. 2000; Fischer et al. 1998; Mertes et al. 2003;
Milavec et al. 2006).
Andiamo ad analizzare più nel dettaglio queste due molecole.
ISTAMINA
L’istamina è un importante mediatore delle reazioni allergiche ed in- fiammatorie acute, ha un ruolo nella secrezione acida gastrica e svol- ge funzioni di neurotrasmettitore e neuromodulatore.
Viene sintetizzata dall’enzima istidina decarbossilasi per decarbossila-
zione dell’aminoacido L-istidina. Una volta formata viene immagazzina-
ta o rapidamente inattivata ad opera della diamminoossidasi e della
istamina metil-transferasi. L’emivita plasmatica dell’istamina non supera
i 15 minuti a temperatura ambiente, mentre la sua attività farmacolo-
gica è di circa 2 minuti. Il prelievo di sangue per il suo dosaggio va
effettuato tassativamente in un tempo compreso tra 2 e 5 minuti dal
presunto challenge, ed il campione deve essere subito messo in
ghiaccio in provette pretrattate con anticoagulante. Anche in questo
modo il campione non si conserva per più di 24 ore.
Meccanismo d’azione.
L’istamina agisce tramite legame ai suoi specifici recettori. Quelli fino- ra noti sono di quattro tipi; le loro caratteristiche sono di seguito schematizzate.
TIPO EFFETTI LOCALIZZAZIONE
H₁ muscolatura liscia, endo- telio, cervello
provocano vasodilatazio- ne, broncocostrizione, attivazione della musco- latura liscia, separazione delle cellule endoteliali, stimolazione delle termi- nazioni nervose che me- diano dolore e prurito H₂ mucosa gastrica, cellule
muscolari cardiache, mastociti, cervello
ruolo centrale nella pro- duzione acida gastrica
H₃ cervello e plesso mioen- terico
riducono il rilascio di neurotrasmettitori come istamina, acetilcolina, noradrenalina, serotonina H₄ timo, piccolo intestino,
milza, colon, basofili, midollo osseo
favoriscono la chemio- tassi in mastociti e gra- nulociti eosinofili
Istamina come mediatore immunitario. L’istamina si trova per lo più in forma legata, e per questo inattiva, nei granuli di mastociti e basofili.
L’attivazione avviene solo al momento del rilascio, che può realizzarsi
su base immunologica - meccanismo preponderante - o su base mec-
canica-chimica.
L’istamina liberata dai mastociti e dai basofili con meccanismo immu- ne è un mediatore delle reazioni allergiche di tipo I, come detto, ma può essere liberata anche in reazioni di tipo II, nonché nelle reazioni infiammatorie acute. Questo tipo di rilascio consuma energia sotto forma di ATP.
Il rilascio su base meccanica e chimica non richiede energia ed è causato da un danno al mastocita tissutale. Certe amine, come morfi- na e tubocurarina, sono in grado di spiazzare l’istamina dal comples- so eparina-proteina all’interno delle cellule. Si tratta delle già menzio- nate reazioni anafilattoidi o istaminoidi.
Altri ruoli. Istamina non mastocitaria si trova nelle cellule enterocro- maffini del fondo gastrico, dove ha ruolo di secretagogo per le cellule parietali acido secernenti, e nel cervello, in particolare nei nuclei tube- romamillari dell’ipotalamo. I processi dei neuroni istaminergici innerva- no praticamente tutte le regioni cerebrali (Miklós et al. 2003; Zimatkin et al. 2003).
Effetti dell’istamina.
L’iniezione intradermica di istamina provoca la classica “risposta tripli-
ce di Lewis”, mediata dai recettori H₁, che consiste in un processo in-
fiammatorio acuto eritemato-pomfoide noto nella letteratura anglosas-
edema locale, circondati da un’iperemia periferica a causa dell’aumen- tata permeabilità vascolare e della stimolazione delle terminazioni ner- vose. I recettori H₂ mediano il ruolo fisiologico dell’istamina nel con- trollo della secrezione acida gastrica. Gli effetti sul sistema cardiova- scolare dipendono da entrambi i recettori, H₁ ed H₂, e consistono in ipotensione e tachicardia riflessa. A livello polmonare i recettori H₁ sono implicati nella broncocostrizione, nella vasocostrizione e nella formazione di edema, mentre i recettori H₂ hanno un ruolo modulato- rio, favorendo la broncodilatazione ed inibendo il rilascio dell’istamina stessa. In caso di rilascio massivo comunque il ruolo dei primi risulta predominante. A livello cerebrale l’istamina partecipa al controllo del- l’alimentazione, dell’apprendimento e del ritmo sonno-veglia, tutti effetti mediati dai recettori H₁ ed H₃. I recettori H₄ sono espressi su vari tipi di cellula immunitaria, come mastociti, linfociti T, granulociti eosinofili, ed hanno un ruolo nella chemiotassi e nell’immunomodulazione (Ben- jamini et al. 1999; Parsons et al. 2006; Teuscher et al. 2007).
TRIPTASI
Il dosaggio della triptasi risulta utile, oltre che nella diagnosi di una
mastocitosi, per confermare l’origine anafilattica di una manifestazione
allergica (Dybendal et al. 2003). Si tratta di una serina-proteasi sinte-
tizzata all’interno dei mastociti e concentrata selettivamente nei loro
granuli citoplasmatici. E’ un tetramero in cui le quattro subunità pre-
sentano ciascuna un sito enzimatico attivo, ed ha un peso molecolare di 134 kDa.
Esistono due tipi di triptasi, entrambi dosabili:
• α-triptasi, responsabile dei valori basali
• β-triptasi, che viene concen- trata in modo selettivo nei granuli secretori dei mastociti umani ed è liberata in caso di reazione anafilattica
La vita della β-triptasi in vivo è di 90-120 minuti, il prelievo di sangue va effettuato entro 1-2 ore dalla comparsa dei sintomi o del sospetto inizio della reazione. La conservazione del campione è piuttosto age- vole perchè non è necessario congelarlo ed è stabile per 2 giorni a 20°C e fino a 5 giorni conservata a 4°C nell’emoteca (Hogan et al.
1997; Fisher et al. 1998).
FISIOLOGIA DELL’ATTIVAZIONE MUSCOLARE
Giunzione neuromuscolare e propagazione del potenziale d’azione.
La giunzione neuromuscolare è una struttura anatomo-fisiologica che permette la trasformazione di un impulso elettrico in attività meccani- ca (contrazione muscolare).
Il funzionamento della placca neuromuscolare, sopra illustrato, è un processo costituito da una sequenza di eventi:
• il potenziale d’azione giunge al terminale presinaptico
• la depolarizzazione provoca l’apertura dei canali del calcio voltag- gio-dipendenti e conseguentemente l’ingresso di ioni Ca
++nel termi- nale
• il calcio permette la fusione delle vescicole sinaptiche con la mem- brana e l’esocitosi di acetilcolina (Ach) nel vallo sinaptico
• l’Ach si lega a specifici recettori post-sinaptici, che sono anche cana- li del sodio
• nella membrana post-sinaptica aumenta la conduttanza al Na
+e K
+e si genera il potenziale di placca
• la depolarizzazione della membrana muscolare adiacente alla placca fa sì che il potenziale di placca possa propagarsi (accoppiamento eccitazione-contrazione)
• l’Ach viene degradata ad opera dell’acetilcolinesterasi in colina +
acido acetico
L’ampiezza del potenziale generato è direttamente proporzionale alla quantità di acetilcolina liberata. Se il potenziale è basso non si ha propagazione dell’impulso. Quando invece il potenziale è elevato, la membrana muscolare adiacente viene depolarizzata al suo valore so- glia e l’impulso si propaga lungo l’intera fibra muscolare. Questo pro- cesso, noto come accoppiamento eccitazione-contrazione, dà inizio al- la contrazione muscolare.
L’acetilcolina viene sintetizzata nel neurone a partire dalla colina cap- tata dalla cellula ad opera di un enzima, la colinacetilasi, in presenza di AcetilCoA. Una volta rilasciata, l’acetilcolina attiva recettori nicotinici sia post-sinaptici che pre-sinaptici; questi ultimi modulano la trasmis- sione neuromuscolare. L’acetilcolina resta legata ai recettori nicotinici per circa 2 ms e viene rapidamente idrolizzata dopo la dissociazione ad opera della colinesterasi vera, ovvero dell’acetilcolinesterasi, che va distinta dalla pseudocolinesterasi, o butirrilcolinesterasi, enzima epatico e plasmatico. La tappa limitante del processo di sintesi dell’acetilcolina è legata alla captazione della colina, a sua volta regolata dalla de- gradazione enzimatica dell’acetilcolina liberata.
I recettori nicotinici possono essere di tipo N od M. Il tipo N è pre-
sente sui neuroni post-gangliari ed in alcuni neuroni colinergici presi-
naptici, mentre il tipo M si trova sulla membrana post-sinaptica della
placca neuromuscolare.
Recettori per l’Ach sono presenti in altri due siti dell’apparato neuro- muscolare, ovvero sulle terminazioni presinaptiche e sulle cellule peri- giunzionali. L’attivazione dei recettori localizzati sulle terminazioni pre- sinaptiche mobilizza ulteriore neurotrasmettitore per il successivo rila- scio. I recettori siti sulle cellule perigiunzionali non partecipano in ge- nere alla trasmissione neuromuscolare (Blaber 1973).
Il recettore nicotinico - sottotipo M - è un canale ionico depolarizzante, in quanto permeabile a Na+ e K+. Ha struttura pentamerica (2α, β, γ, δ) e presenta due siti di legame per l’Ach. Legandosi al primo sito, posto all’interfaccia αγ, l’Ach provo- ca una modificazione conformazionale del recettore che rende “visibile” e disponi-
vallo sinaptico
membrana
citosol
α-eliche cariche negativamente
poro di 7 nm di diametro
Al legame della seconda molecola di Ach il canale si apre e promuove la contra- zione muscolare. Nell’adulto la subunità γ è sostituita da una subunità ε (Miller et al. 2003; Bowman 2006).
