Articles

compromissione Midollare risolve singhiozzo

Introduzione

Molte persone in possesso di convinzioni radicate circostante home rimedi per il singhiozzo e spesso assumono il loro metodo di scelta sarà ugualmente efficace per qualcun altro, nonostante la mancanza di prove a sostegno (1). Piuttosto che respingere questi rimedi a titolo definitivo, come scienziati, noi invece abbracciare la sfida di rivelare i meccanismi fisiologici sottostanti.

In base ai risultati dei nostri esperimenti che impiegano il nostro metodo di rebreathing del sacchetto di plastica, abbiamo riportato che il tempo di arresto del singhiozzo deve essere quando i livelli di CO2 sia nel gas espiratorio (EtCO2) che nel gas inspiratorio (InspCO2) raggiungono circa 50 mmHg (2). Inoltre, utilizzando i risultati, abbiamo suscitato che il livello di CO2 nel sangue arterioso (PaCO2) dovrebbe raggiungere simultaneamente circa 50 mmHg al momento in cui il singhiozzo si ferma; tuttavia, c’erano solo dati di supporto per implicare la nostra congettura riguardo a PaCO2 nel precedente rapporto (2).

Abbiamo condotto un altro esperimento per indagare ulteriormente ciò che effettivamente accade ai livelli di CO2 nel sangue durante il rebreathing del sacchetto di plastica. Usando i risultati, discuteremo i significati fisiologici dietro le reazioni nell’esperimento, mettendo in evidenza la correlazione tra mimare il soffocamento e fermare il singhiozzo.

Metodi

Il protocollo di studio è stato esaminato e approvato dal nostro Research Review Board (n.17-0310, approvato il 10 marzo 2017). Il 3 aprile 2018 è stata approvata un’estensione del periodo di studio alla fine di marzo 2019. Il consenso scritto è stato ottenuto dal volontario prima di questo esperimento.

Secondo il nostro precedente rapporto, sapevamo che EtCO2 e InspCO2 avrebbero mostrato gli stessi valori a circa 90 secondi nel metodo di rebreathing del sacchetto di plastica quando si utilizzava un sacchetto di plastica riempito d’aria da 20 L (2). E se la tenuta ermetica non fosse compromessa, sia EtCO2 che InspCO2 supererebbero i 50 mmHg prima che il livello di saturazione dell’ossigeno nel sangue (SpO2) scendesse al di sotto del 90%. Per inciso, il livello di 50 mmHg sia in EtCO2 che in InspCO2 rappresenta il punto in cui il singhiozzo si è fermato nei due esperimenti precedenti con due pazienti affetti da singhiozzo persistente (2).

Abbiamo arruolato un maschio sano di 55 anni alto 1,87 m e del peso di 77 kg come volontario per l’esperimento. Una linea arteriosa (A-line) è stata presa sul suo polso sinistro e 1.500 unità di eparina sodica sono state iniettate dalla linea. Teneva in bocca un sensore di CO2 per misurare sia EtCO2 che InspCO2, e un sacchetto di plastica trasparente da 20 L (520 mm × 600 mm) pieno d’aria era posto sopra la sua testa con una guarnizione ermetica intorno al collo. Abbiamo attaccato un pulsossimetro sulla punta sinistra per misurare SpO2 e lo ha incaricato di rebreathe nel sacchetto di plastica per il più a lungo possibile. I livelli di EtCO2, InspCO2 e SpO2 sono stati misurati continuamente fino alla fine dell’esperimento. Il sangue arterioso e il sangue venoso sono stati prelevati simultaneamente nei seguenti quattro punti: P0, quando è iniziato il rebreathing del sacchetto di plastica; P1, quando sia EtCO2 che InspCO2 hanno mostrato lo stesso valore; P2, quando entrambi hanno raggiunto 50 mmHg; e P3, quando SpO2 è diminuito al 90%. Il sangue arterioso è stato prelevato attraverso la linea A da un medico e il sangue venoso è stato prelevato dal braccio destro da un’infermiera. Questi campioni di sangue sono stati rapidamente analizzati utilizzando un analizzatore di gas del sangue (ABL735; Radiometro, Tokyo, Giappone) (3). Gli strumenti di misura per EtCO2, InspCO2 e SpO2 erano un misuratore EtCO2 (Microstream™; Medtronic, Minneapolis, USA) e un sistema multi-monitoring (DS-8200; FUKUDA DENSHI, Tokyo, Giappone) (4,5).

Risultati

P1 si è verificato a 90 s dall’inizio, P2 a 210 s e P3 a 360 s, rispettivamente (Tabella 1). Per inciso, i livelli di SpO2 sono stati registrati ogni 15 secondi durante l’esperimento, registrando al 91% a 345 secondi e all ‘ 88% a 360 secondi. SpO2 a P3 è stato registrato come non 90% ma 88% nella Tabella 1.

Tabella 1

Tabella 1 Valori di InspCO2, EtCO2, PaCO2, PvCO2, e SpO2 da P0 a P3
tabella Completa

InspCO2 forte aumento da P0 a P1 e poi ha perso velocità, dopo aver raggiunto lo stesso livello di EtCO2, sia lentamente in continuo aumento (Figura 1). EtCO2 è stato quasi plateaued da P0 a P1, ma poi ha cominciato ad aumentare gradualmente insieme a InspCO2.

Figura 1 Grafico di InspCO2, EtCO2 e SpO2 durante il nostro metodo di sacchetto di plastica. Sia il sangue arterioso che il sangue venoso sono stati prelevati simultaneamente a P0, P1, P2 e P3. InspCO2, livello di CO2 del gas inspiratorio; EtCO2, livello di CO2 del gas espiratorio; SpO2, saturazione capillare periferica dell’ossigeno.

PaCO2 è leggermente diminuito da P0 a P1 (Figura 2). Dopo aver mostrato quasi lo stesso valore di EtCO2 e InspCO2 a P1, ha iniziato ad aumentare gradualmente insieme a EtCO2 e InspCO2. D’altra parte, PvCO2 molto leggermente aumentato o quasi plateaued da P0 a P2, a quel punto poi gradualmente aumentato insieme con gli altri tre parametri.

Figura 2 Grafico di InspCO2, EtCO2, SpO2, PaCO2 e PvCO2 durante il nostro metodo di sacchetto di plastica. PaCO2 ha mostrato lo stesso valore di InspCO2 e EtCO2 a P1. PaCO2 ha raggiunto lo stesso valore di PvCO2 a P2. Quattro parametri sono aumentati nello stesso grado dopo P2. InspCO2, livello di CO2 del gas inspiratorio; EtCO2, livello di CO2 del gas espiratorio; SpO2, saturazione capillare periferica dell’ossigeno; PaCO2, pressione parziale di CO2 nel sangue arterioso; PvCO2, pressione parziale di CO2 nel sangue venoso.

Discussione

Poiché i singhiozzi sono solitamente autolimitanti, sono innocui per la maggior parte delle persone. Tuttavia, in rari casi il singhiozzo può diventare grave, come i pazienti con cancro sottoposti a chemioterapia; circa il 4-10% dei pazienti oncologici in chemioterapia (un altro gruppo di ricerca ha riferito che era circa il 40% di loro) soffre di singhiozzo cronico grave (6-8). I singhiozzi che continuano oltre le 48 ore sono considerati persistenti e gli episodi più lunghi di 2 mesi sono definiti intrattabili (1). Un problema per i pazienti con singhiozzo persistente è che non solo i rimedi casalinghi, ma anche gli interventi medici sono spesso inefficaci (1,7,8). Da questo punto di vista, la prova che il nostro metodo di rebreathing del sacchetto di plastica ha costantemente curato un certo numero di pazienti con singhiozzo persistente potrebbe offrire indizi dietro i meccanismi al lavoro (2).

P1 e P2 sono di notevole importanza fisiologica nel nostro esperimento. P1 è il punto in cui non solo InspCO2 ha raggiunto lo stesso valore di EtCO2, ma il punto in cui PaCO2 ha raggiunto quasi lo stesso valore; vale a dire, InspCO2 = EtCO2 = PaCO2. Pensiamo che questo fenomeno rappresenti il momento in cui la concentrazione di CO2 nell’aria all’interno della sacca raggiunge lo stesso valore di PaCO2; non c’è più un gradiente di pressione tra sangue arterioso e aria polmonare. Dopo P1, una volta che la CO2 viene espulsa dal polmone nell’aria all’interno della sacca attraverso il gas espiratorio, lo stesso volume di CO2 inizia a infiltrarsi nel sangue arterioso attraverso il gas inspiratorio. Possiamo dedurre che la durata da P0 a P1 dipende dalle dimensioni del sacchetto di plastica: il sacchetto di plastica più piccolo, più breve è la durata. E se non viene impiegato alcun sacchetto di plastica (come nel caso di trattenere il respiro), il periodo è teoricamente molto breve. Il sacchetto di plastica funziona quindi per integrare la capacità polmonare nel nostro metodo di rebreathing.

P2 è il punto in cui PaCO2 ha raggiunto quasi lo stesso valore di PvCO2; vale a dire, InspCO2 = EtCO2 = PaCO2 = PvCO2 = circa 50 mmHg. Questo fenomeno significa che la concentrazione di CO2 nell’intero flusso sanguigno è equalizzata. Dopo P2, non c’è più un gradiente di pressione di CO2 tra PvCO2 e PaCO2 e la CO2 si accumula nel corpo senza essere scaricata. Tuttavia, una quantità sufficiente di O2 rimane ancora nell’aria e nel sangue fino a P3.

Cosa significa fisiologicamente P2? Originariamente, P2 era considerato il punto in cui il singhiozzo si fermava. Ma l’esperimento ha rivelato che P2 rappresenta anche il punto in cui Δ(PvCO2 − PaCO2) è diventato 0 mmHg. Il periodo tra P2 e P3, il punto pericoloso in cui SpO2 ha iniziato a cadere bruscamente, deve quindi rappresentare ciò che il cervello ritiene essere l’ultima possibilità di fuggire dalla situazione per sopravvivere. Durante questo periodo il cervello deve emettere segnali intensi per prendere aria fresca prima che si verifichi il soffocamento.

Normalmente, la respirazione è controllata sia dal cervelletto che dal midollo (9). Il cervelletto ci permette di controllare coscientemente la nostra respirazione quando necessario, ma il sistema nervoso autonomo controllato dal midollo detiene una chiara dominanza di potere. In effetti, possiamo solo continuare a trattenere il respiro o iperventilare per un breve periodo prima che il midollo ci renda insopportabilmente a disagio e ci costringa a smettere. Il midollo ha solitamente dominanza sopra il cervelletto in termini di controllo respiratorio, ma che non è il caso quando si tratta di affrontare una crisi pericolosa per la vita. Immagina uno scenario in cui improvvisamente sentiamo la carenza di O2 mentre siamo sott’acqua. Durante questa situazione, se il midollo funzionasse normalmente, il sistema nervoso autonomo ci costringerebbe a iniziare a respirare anche sott’acqua. Tuttavia, possiamo coscientemente trattenere il respiro fino a quando non affioriamo perché il cervelletto ci ordina di continuare a trattenere il respiro per sopravvivere. Il cervelletto è chiaramente in grado di dominare sul midollo in una tale crisi. Ciò pone una domanda importante: il cervelletto prende il controllo sul midollo o il midollo si indebolisce a causa di fattori esterni?

Prima di rispondere alla domanda, dovrebbe essere fatta un’importante correlazione tra il midollo e il fenomeno del singhiozzo umano (10). Si ritiene che l’epicentro della produzione di singhiozzo si trovi nel midollo, e sebbene la sua posizione esatta sia ancora sconosciuta, ci sono una serie di rapporti di supporto che i tumori midollari hanno causato singhiozzi persistenti (1,10-13). Se l’epicentro singhiozzo si trova all’interno del midollo, questo significa che quando l’epicentro singhiozzo emette segnali canaglia il midollo risponde automaticamente. La risposta del midollo viene male interpretata dal corpo come ordini normali dal midollo, il che implica che il cervelletto non controlla il singhiozzo.

Secondo i nostri esperimenti, il singhiozzo dovrebbe sempre fermarsi intorno a P2, a quel punto il cervello deve inviare un forte allarme per la sopravvivenza. Le condizioni intorno a P2 sono simili allo scenario sottomarino sopra. Se il midollo cedesse solo il controllo della respirazione al cervelletto ma continuasse a funzionare, anche l’epicentro del singhiozzo rimarrebbe attivo. Al contrario, se il midollo diventasse completamente inabile, anche l’epicentro del singhiozzo all’interno del midollo sarebbe spento. Pertanto, la risposta alla domanda riguardante l’equilibrio di potere tra il cervelletto e il midollo in una crisi è che il midollo si indebolisce. Nel suo stato indebolito, i segnali dal sistema nervoso autonomo non interferirebbero più con gli ordini dal cervelletto. Crediamo singhiozzo si fermerà se siamo in grado di creare una situazione che inganna il midollo a pensare che si trova ad affrontare una crisi, come si è visto a P2. Il midollo, incluso l’epicentro del singhiozzo e le funzioni primitive del controllo della respirazione, saranno fortemente soppressi.

Ci sono innumerevoli rimedi casalinghi per il singhiozzo nel mondo (1,13); in Giappone, si ritiene che il singhiozzo si fermerà quando la persona è spaventata. Molti di loro sembrano inaffidabili o non scientifici, ma dopo i nostri esperimenti, ci siamo resi conto che alcuni rimedi (come trattenere il respiro) possono avere alcune prove a sostegno dietro di loro. Sebbene possano esistere altre vie fisiologiche per fermare il singhiozzo, in teoria il singhiozzo potrebbe essere immediatamente risolto se la capacità polmonare umana fosse sufficiente per consentire a PaCO2 e PvCO2 di raggiungere circa 50 mmHg mentre si trattiene il respiro. Sebbene le restrizioni fisiche rendano questo metodo impossibile per la maggior parte delle persone, lo stesso risultato può essere ottenuto integrando la capacità polmonare con un sacchetto di plastica ermetico. Ma è importante che l’equilibrio di potere tra il cervelletto e il midollo sia drasticamente alterato.

Crediamo che la semplice conclusione sia che il singhiozzo sarà sempre risolto quando le funzioni del midollo si indeboliscono drasticamente, come quando si affronta una crisi. Speriamo che queste scoperte possano essere il catalizzatore per esplorare un nuovo orizzonte nella fisiologia umana.

Riconoscimenti

Nessuno.

Nota a piè di pagina

Conflitti di interesse: Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

Dichiarazione etica: Il protocollo di studio è stato esaminato e approvato dal nostro Comitato di revisione della ricerca (n.17-0310, approvato il 10 marzo 2017). Il consenso scritto è stato ottenuto dal volontario prima di questo esperimento.

  1. Chang FY, Lu CL. Singhiozzo: mistero, natura e trattamento. J Neurogastroenterol Motil. 2012;18:123-30.
  2. Obuchi T, Shimamura S, Miyahara N, et al. Ritenzione di CO2: la chiave per fermare il singhiozzo. Clin Respir J 2018. .
  3. Radiometro. Disponibile online: https://www.radiometer.co.jp. Accesso 2 maggio 2018.
  4. Microstream-capnografia. Disponibile online: http://www.medtronic.com/covidien/en-us/index.html. Accesso 2 maggio 2018.
  5. DS-8200. Disponibile online: http://www.fukuda.com/index_usa.html. Accesso 2 maggio 2018.
  6. Porzio G, Aielli F, Verna L, et al. Gabapentin nel trattamento del singhiozzo in pazienti con cancro avanzato: un’esperienza di 5 anni. Clin Neuropharmacol 2010;33:179-80.
  7. Takahashi T, Hoshi E, Takagi M, et al. Studio multicentrico, di fase II, controllato con placebo, in doppio cieco, randomizzato su aprepitant in pazienti giapponesi trattati con cisplatino ad alte dosi. Cancro Sci 2010;101: 2455-61.
  8. Liaw CC, Wang CH, Chang HK, et al. Singhiozzo correlato al cisplatino: predominanza maschile, induzione da parte del desametasone e protezione contro nausea e vomito. J Dolore sintomo Gestire 2005;30:359-66.
  9. Critchley HD, Nicotra A, Chiesa PA, et al. Respirazione lenta e sfida ipossica: conseguenze cardiorespiratorie e loro substrati neurali centrali. PLoS Uno 2015; 10.
  10. Becker DE. Nausea, vomito e singhiozzo: una revisione dei meccanismi e del trattamento. Anesth Prog 2010;57:150-6.
  11. Pechlivanis I, Seiz M, Barth M, et al. Un uomo sano con singhiozzo intrattabile. J Clin Neurosci 2010;17: 781-3.
  12. Gambhir S, Singh A, Maindiratta B, et al. Aneurisma PICA gigante che si presenta come singhiozzo intrattabile. J Clin Neurosci 2010;17: 945-6.
  13. Kumar A. Riflesso del vomito per l’arresto del singhiozzo. Med Ipotesi 2005;65:1206.
Citare questo articolo come: Obuchi T, Wakahara JI, Fujimura N, Iwasaki A. La compromissione midollare risolve il singhiozzo. J Thorac Dis 2018;10 (6): 3622-3626. doi: 10.21037 / jtd.2018.06.21