Ectasia dell'aorta toracica: revisione della letteratura1.1 Anatomia, fisiologia, meccanica dei vasi L'apparato circolatorio è assimilabile ad un complesso sistema di tubi, i vasi, che si connettono ad una pompa, il cuore. Essi veicolano ad organi ed apparati un fluido denso, il sangue, per il rapido trasferimento alle cellule di ossigeno (O2) e nutrienti. A livello del microcircolo si ha il passaggio di O2 e nutrienti dal sangue ai tessuti e viceversa di anidride carbonica (CO2) e cataboliti dai tessuti al sangue.Quindi il sangue torna al cuore attraverso il sistema venoso e al circolo polmonare per eliminare la CO2, mentre i prodotti del catabolismo periferico vengono eliminati a livello di organi emuntori quali rene e apparato gastrointestinale.Le caratteristiche istologiche dei vasi arteriosi e venosi sono dettate dal ruolo fisiologico che svolgono i due circoli: il circolo arterioso deve esser in grado di trasportare un fluido ad alte pressioni dal cuore agli organi periferici; i capillari presentano un'ampia area di sezione e sono dunque deputati agli scambi; il circolo venoso invece è un sistema di grande capacitanza (accoglie dal 60 all'80% dell'intera massa sanguigna del nostro organismo) adatto a trasportare un fluido a basse pressioni fino al cuore.Dal punto di vista istologico, i vasi arteriosi presentano in sezione, dall'interno verso l'esterno la tonaca intima costituita da endotelio, la tonaca media data da fasci di cellule muscolari lisce a disposizione circolare o spirale alternati a fibre di elastina, ed infine la tonaca avventizia costituita da un rivestimento fibroso. Questi strati variano di spessore e di importanza nei vari segmenti dell'albero arterioso.I due grossi vasi arteriosi che si dipartono dal cuore, l'aorta e l'arteria polmonare, sono arterie elastiche, con proprietà meccaniche tali da permettere loro di espandersi in concomitanza con la sistole cardiaca per accogliere la quantità di sangue che rilasceranno in diastole con il ritorno elastico delle pareti. Invece le arteriole, che presentano una importante componente muscolare di parete, possono contrarsi e rilasciarsi, regolando così le resistenze periferiche dell'albero arterioso. Le vene presentano un minor contenuto di elastina e fibrocellule muscolari lisce e sono più facilmente deformabili; il flusso venoso è a bassa pressione ed esistono dei meccanismi che facilitano il ritorno del sangue venoso al cuore: la vis a tergo generata dalla pressione sviluppata dalla pompa cardiaca, le valvole a nido di rondine che impediscono il reflusso del sangue, la vicinanza alle arterie e ai muscoli che mobilizzano il sangue venoso, l'inspirazione che produce una pressione negativa intratoracica che richiama il sangue venoso.Le arterie a grande calibro contribuiscono a trasformare un flusso da intermittente, come quello generato dalla pompa cardiaca, in un flusso continuo come quello che si ha poi nei vasi periferici, attraverso il cosiddetto effetto "Windkessel " o filtro idraulico, un'azione analoga alla camera di compensazione delle pompe antincendio ("Windkessel"). Il sangue eiettato durante la sistole isotonica (a valvola aperta) va a distendere le pareti elastiche dei grossi vasi arteriosi, trasformando l'energia del fluido da cinetica (liquido in movimento) a potenziale (distensione delle pareti elastiche del vaso), mentre una minima parte del fluido procede lungo il vaso. Durante la diastole viceversa si ha un ritorno elastico delle pareti del vaso, con rilascio dell'energia potenziale immagazzinata nelle pareti dell'arteria, in forma di energia cinetica che fa avanzare la colonna di fluido. Il ritorno elastico dell'aorta, trasformando il flusso sanguigno da pulsatile a continuo, fa risparmiare energia al cuore in termini di lavoro: si osserva una riduzione del 10% del lavoro del ventricolo sinistro e di un 35% del ventricolo destro. Un aumento della rigidità dei vasi comporta un aumento del lavoro del cuore, dovuto all'incrementata impedenza vascolare. Una proprietà fondamentale dei vasi arteriosi di diametro maggiore è dunque l'elasticità, descritta in termini di compliance. Dal punto di vista fisico, la compliance dell'albero arterioso è determinata dalla capacità dei vasi di variare di volume al variare della pressione di distensione: essa è massima in età giovanile e si riduce con l'invecchiamento, in seguito a processi di inspessimento, fibrosi, calcificazione, con un aumento dell'impedenza vascolare. Per impedenza vascolare si intende la misura dell'opposizione al flusso arterioso presentata dal sistema vascolare: è una stima dell'opposizione di un vaso ad un flusso di tipo pulsatile, mentre la resistenza al flusso si riferisce all'opposizione ad un flusso di tipo continuo.Il flusso di sangue determinato dall'azione della pompa cardiaca è pulsatile, motivo per cui si può descrivere una pressione sistolica, o massima, raggiunta durante la sistole cardiaca, ed una pressione diastolica, o minima: esse dipendono dalla contrattilità del ventricolo sinistro, dalla gittata sistolica, dalle resistenze vascolari e dall'elasticità dei vasi. La pressione media invece è la media degli infiniti valori che la pressione arteriosa assume tra il valore massimo e quello minimo: è direttamente proporzionale alla gittata cardiaca ed al volume ematico ed inversamente proporzionale alle resistenze periferiche ed all'elasticità delle arterie. La propagazione del flusso è la combinazione tra una componente di flusso continuo (descritta dalla pressione arteriosa media) ed una di flusso pulsatile (descritta dalla pressione pulsatoria). La teoria della "propagazione dell'onda pressoria" propone che l'eiezione ventricolare generi un'onda di pressione precoce (anche detta onda incidente) che viene trasmessa lungo il tubo aortico finchè non incontra dei punti di biforcazione o dei tratti in cui si abbia una modificazione dell'impedenza vascolare: a questo livello, l'onda viene riflessa e ripercorre l'aorta a ritroso. Queste onde riflesse viaggiano in direzione retrograda e tornano al cuore, per interagire con l'onda di pressione incidente, determinata dal successivo ciclo cardiaco, dando origine ad un'onda risultante che sarà la somma delle due onde di partenza. Le arterie periferiche sono più vicine ai punti di riflessione dell'onda pressoria rispetto all'aorta ascendente, per cui si determina una "amplificazione periferica" dell'onda pulsatoria, dovuta al fatto che l'onda riflessa si somma più precocemente, in telesistole, all'onda incidente determinando in particolare un incremento della pressione sistolica.Con l'invecchiamento, la porzione più prossimale dell'aorta può andare incontro ad un aumento della rigidità legato a processi degenerativi, quali la distruzione delle componenti elastiche, la disfunzione endoteliale e la deposizione di calcio nella media (1): questa riduzione di distensibilità è associata ad un incremento nella velocità dell'onda pressoria, con un ritorno precoce dell'onda riflessa anche a livello centrale. Con l'invecchiamento diminuisce cioè la differenza tra le pressioni centrali e periferiche, e quindi l'amplificazione dell'onda pressoria si riduce; negli individui più giovani, con arterie di grande diametro ancora elastiche, le pressioni periferiche sovrastimano le pressioni centrali, in quanto l'amplificazione dell'onda pressoria è notevole. Negli individui anziani, l'irrigidimento delle arterie è associato allo sviluppo di ipertensione arteriosa sistolica isolata, la forma più comune di ipertensione: essa è definita come l'incremento dei valori pressori sistolici al di sopra di 140 mmHg con valori diastolici al di sotto dei 90 mmHg. In effetti un aumento della rigidità arteriosa è correlato ad un incremento della velocità dell'onda pulsatoria, a sua volta associato ad un più precoce ritorno dell'onda riflessa a livello centrale: l'onda riflessa si somma all'onda incidente in telesistole, andando ad incrementare la componente sistolica dell'onda pressoria, mentre si riduce in parallelo la componente diastolica. Lo sviluppo di ipertensione sistolica isolata è correlato ad un aumento della pressione pulsatoria (definita come la differenza tra pressione sistolica e pressione diastolica) associato ad un aumento della pressione che deve sviluppare il cuore per far procedere l'onda di flusso, e in ultima analisi ad un aumento del postcarico ventricolare sinistro.L'incremento della velocità dell'onda pulsatoria e della pressione pulsatoria è stato riconosciuto come fattore predittivo indipendente di mortalità cardiovascolare (2).Diversi studi hanno infatti dimostrato che ad un incremento della pressione pulsatoria si accompagna un aumento del rischio di malattia cardiovascolare (3)(4)(5).L'aorta è il principale vaso arterioso del nostro organismo. Si diparte dal ventricolo sinistro da sinistra verso destra e verso l'alto andando a descrivere il cosiddetto arco aortico. Dopo aver dato origine ai tronchi sovraortici, piega verso sinistra e verso il basso come aorta discendente, a sua volta suddivisibile in una porzione toracica e una addominale separate dal diaframma. Dall'aorta originano i maggiori vasi arteriosi del nostro corpo.La porzione iniziale dell'aorta si definisce "radice aortica", ed è suddivisa in anulus, bulbo aortico e giunzione seno-tubulare, al passaggio tra la radice aortica e l'aorta ascendente. Il bulbo aortico presenta tre rigonfiamenti, i seni di Valsalva, ciascuno associato ad una delle cuspidi semilunari della valvola aortica, denominati seno coronarico destro, sinistro e non coronario. È possibile riconoscere una unità funzionale nella radice aortica: ciascuna cuspide della valvola aortica si associa alla porzione di radice aortica corrispondente al seno di Valsalva ed alla cresta sovra valvolare correlati. La sua funzione emodinamica è di evitare turbolenze che potrebbero danneggiare le pareti del vaso, distribuendo in maniera uniforme il carico pressorio durante la diastole e permettendo una apertura totale in sistole, minimizzando le resistenze al flusso e ottimizzando il flusso coronarico.Durante l'ultima decade, si è passati da una visione dell'aorta come una struttura statica, prettamente di conduzione, al riconoscimento del ruolo svolto dalla radice aortica nell'ottimizzare, grazie alla sua complessa geometria e funzione, l'emodinamica cardiaca. Fisiologicamente, questo tratto di aorta è sottoposto a continui processi di rimodellamento dinamico in risposta a stress biomeccanici che agiscono lungo tutto l'arco della vita (6,7). Lo stesso comportamento è stato evidenziato anche per gli altri tratti del vaso aortico (8).Biaggi et al. (9) hanno proposto un confronto tra i valori di normalità del diametro dell'aorta ascendente e del bulbo aortico. Lo studio è stato condotto mediante ecocardiografia transtoracica su 1799 pazienti che presentavano un'apparenza ecocardiografica di normalità. Questo studio ha evidenziato che le dimensioni sia dell'aorta ascendente che del seno di Valsalva mostrano una forte correlazione con l'età e la superficie corporea. L'aorta ascendente mediamente presenta dimensioni minori rispetto al bulbo aortico, ed è possibile quindi calcolare una differenza tra i due segmenti di aorta. La differenza è risultata significativamente minore nelle donne rispetto agli uomini: nelle donne l'aorta ha infatti un diametro più costante lungo tutto il tratto ascendente. Si è osservato che con l'invecchiamento si ha una riduzione della differenza, associata ad una dilatazione progressiva che in media risulta essere maggiore a carico del tratto ascendente.Lo studio di Roman et al. (10) ha valutato i diametri della radice aortica mediante ecocardiografia TT a livello dell'anulus, dei seni di Valsalva, della giunzione sinotubulare e del tratto prossimale dell'aorta ascendente in 135 adulti normali e 52 bambini normali, dimostrando che i diametri misurati variano nei diversi segmenti in maniera differente a seconda delle variabili considerate.Kim et al. (11) nel 1996 hanno misurato le dimensioni dell'aorta a quattro diversi livelli dell'aorta toracica di 110 normotesi e 110 ipertesi, trovando minime differenze a livello dell'anulus e del seno di Valsalva, mentre i diametri a livello della giunzione seno-tubulare e dell'aorta ascendente erano significativamente incrementati nei soggetti ipertesi.Ogni segmento di aorta potrebbe quindi rispondere in modo sensibilmente diverso allo stimolo meccanico determinato dall'ipertensione arteriosa.Vi sono variabili che fisiologicamente influenzano le dimensioni della radice aortica, interagendo con un substrato di predisposizione genetica che influenza in modo molto importante l'effettivo fenotipo aortico.Virmani et al. (12), studiando gli effetti dell'età sull'anatomia cardiaca in popolazioni con un'alta prevalenza di ipertensione arteriosa e aterosclerosi, ha messo a confronto il materiale autoptico proveniente da persone di etnia caucasica e cinese, in cui è alta rispettivamente la prevalenza di aterosclerosi e di ipertensione arteriosa. Analizzando l'aorta in senso prossimo-distale, si è osservata una progressiva riduzione dei diametri in qualunque classe di età. I processi aterosclerotici sono più frequenti a livello distale: lo spessore della parete del vaso aumenta con l'invecchiamento, ed è massimo proprio a livello addominale.I soggetti cinesi inoltre presentano diametri della radice aortica mediamente maggiori per tutte le fasce di età, altezza e peso, suggerendo l'importanza della predisposizione genetica nel determinismo delle dimensioni aortiche Un altro studio interessante sull'influenza di fattori genetici ed etnici è stato condotto da Bella et al., nel contesto dello Strong Heart Study, includendo una popolazione di indiani d'America: si è visto che sebbene le variabili maggiormente correlate con il diametro della radice aortica siano l'età avanzata e il sesso maschile, andando a considerare altre variabili quali altezza, peso e pressione arteriosa, vi è comunque un ulteriore 26% di variabilità nelle dimensioni aortiche attribuibile all'influenza genetica (13).Kim et al. (11) hanno osservato che l'età, l'altezza, il peso e la superficie corporea sono significativamente correlate con le dimensioni aortiche.Nello studio di Vasan et al. (14), è stata studiata un'ampia popolazione con età dai L'utilizzo dell'indicizzazione per la superficie corporea (Body Surface Area, BSA) deve esser utilizzata con attenzione: non bisogna dimenticare che si tratta di un valore quadratico ottenuto empiricamente dai valori di altezza e peso, mentre il diametro aortico è una misura lineare. Dunque il loro rapporto sarà un valore che descrive una curva ad andamento quadratico. Così, all'estremità destra della curva, a minimi aumenti di BSA si avranno significativi aumenti delle dimensioni aortiche, e viceversa, all'estremità sinistra della curva, per diminuzioni anche rilevanti della BSA, si evidenziano minimi cambiamenti di diametro. L'indicizzazione per BSA può sottostimare l'importanza della dilatazione aortica in individui obesi, ipercorreggendo anche per l'eccesso di massa grassa. Anche nello studio di Farasat (16), condotto sui pazienti affetti da sottotipi diversi di ipertensione arteriosa, in seguito a correzione delle dimensioni aortiche per BSA, si è osservato un diametro minore in coloro che avevano una forma di ipertensione diastolica: questo gruppo di pazienti comprendeva una percentuale più elevata di obesi, ed in particolare di sesso femminile.Sono state analizzate le proprietà meccaniche dell'aorta dilatata (17), considerando sei variabili indipendenti: la pressione in aorta, il diametro aortico e lo spessore della parete del vaso ciascuno misurato sia in sistole che in diastole, ed è stato dimostrato che la distensibilità della parete aortica diminuisce progressivamente, con l'incrementare delle dimensioni aortiche, fino a che raggiunge il limite elastico del vaso intorno ai 6 cm di diametro; a tali dimensioni l'aorta assume un comportamento meccanico paragonabile ad un tubo rigido (17).Dato che il vaso non può dilatarsi ulteriormente in sistole, tutta la forza della contrazione cardiaca si traduce in stress di parete. Tali dimensioni aortiche predispongono alle complicanze, quali rottura e dissezione (18).Altri autori (8) hanno eseguito studi longitudinali per valutare l'influenza di diverse variabili cliniche sul rimodellamento della radice aortica. L'età, il sesso, le dimensioni corporee e i livelli pressori sono risultati i principali fattori determinanti il rimodellamento sia sul breve che sul lungo periodo. Il diametro della radice aortica aumenta con l'invecchiamento sia nell'uomo che nella donna, ma è risultato di maggiori dimensioni nell'uomo, indipendentemente dall'età. Un invecchiamento di dieci anni di età è risultato correlato ad un aumento del diametro di 0,89 mm nell'uomo e 0,68 mm nella donna in seguito a correzione per le dimensioni corporee ed i valori pressori. Un incremento del BMI di 5 kg/m2 è risultato invece associato ad un aumento delle dimensioni aortiche di 0,78 mm nell'uomo e di 0,51 mm nella donna dopo aver corretto per età e pressione arteriosa.