L'introduzione della circolazione extracorporea (CEC) ha indubbiamente cambiato la storia della cardiochirurgia consentendo di eseguire interventi a cuore aperto su un campo operatorio esangue e inerte. L'esclusione del circolo coronarico durante il clampaggio aortico ha reso necessario l'utilizzo di strategie indirizzate alla protezione miocardica mediante l'infusione nel circolo coronarico di soluzioni in grado di indurre e mantenere uno stato di inattività elettro-meccanica e di limitare il metabolismo cardiaco. Purtuttavia, prolungati arresti cardioplegici e le conseguenze metaboliche relative alla riperfusione coronarica inevitabilmente determinano una sofferenza miocardica. L'ozono (O3) è un gas altamente idrosolubile che, a dosi controllate, esprime un potenziale terapeutico determinato dalla capacità di attivare l'up-regulation dei sistemi antiossidanti endogeni e le funzioni antiinfiammatorie e immunitarie attraverso meccanismi ormetici. Inoltre, l'ozonoterapia ha dimostrato efficacia nel determinare un precondizionamento nei fenomeni da Ischemia/Riperfusione oltre ad agire sul metabolismo con un accelerato utilizzo di glucosio da parte delle cellule. Infine, l'ozono esercita un'azione sui globuli rossi sia spostando verso destra la curva di cessione dell'ossigeno sia modificando la membrana eritrocitaria rendendola più plastica con conseguente miglioramento della reologia a livello di vasi di piccolo calibro e/o stenotici. Scopo del progetto è quello di valutare l'efficacia dell'ozonizzazione ematica del perfusato cardioplegico in termini di protezione e controllo del danno da ischemia/riperfusione in pazienti sottoposti a intervento elettivo cardiochirurgico in CEC. A tal fine verranno studiati i potenziali effetti positivi dell'ozonoterapia sullo stress ossidativo e infiammatorio cardiaco oltre a valutare potenziali vantaggi in termini di riduzione del danno da riperfusione e di recupero funzionale dopo arresto cardioplegico.
L'obiettivo dello studio in oggetto è quello di valutare i potenziali benefici dell'ozonizzazione del perfusato ematico cardioplegico
in pazienti sottoposti ad interventi cardiochirurgici in circolazione extracorporea ed arresto cardiaco. Come ampiamente descritto in letteratura, a seguito di interventi cardiochirugici in circolazione extracorporea si verifica un aumento di alcuni markers di stress ossidativo, con corrispettiva diminuzione della concentrazione di molecole antiossidanti e contestualmente si osserva una attivazione infiammatoria sistemica. Inoltre, le
condizioni parafisiologiche determinate dalla CEC determinano un ulteriore danno da ischemia-riperfusione con conseguente danno endoteliale, cardiaco, renale, epatico e polmonare. Oltre agli effetti sistemici determinati dalla CEC a livello cardiaco, nonostante la protezione garantita dalla somministrazione della cardioplegia, durante il periodo di arresto cardiaco si aggiungono gli effetti negativi generati dalla ischemia e dalla successiva riperfusione. E' ben noto che tra gli effetti indotti dall'ischemia a livello miocardico le alterazioni metaboliche, elettriche e soprattutto il cosiddetto "Paradosso dell'ossigeno" relativo alla cosiddetta sindrome da riperfusione giocano un ruolo fondamentale. Infatti, mentre in condizioni di normale ossigenazione il miocardio ha un metabolismo strettamente aerobio, in presenza di ischemia gli acidi grassi non possono essere ossidati e il glucosio viene metabolizzato in lattato. Ciò comporta una diminuzione del pH intracellulare e una riduzione delle riserve di fosfati ad alta energia con aumento del Na+ e riduzione del K+ intracellulare e conseguente incremento del Ca++ intracellulare attraverso un aumentato scambio Na+-Ca++. La ridotta disponibilità di ATP abbassa anche l'assunzione di Ca++ da parte del reticolo sarcoplasmatico e riduce l¿estrusione di Ca++ dalla cellula determinando un sovraccarico di Ca++ a livello dei mitocondri con ulteriore ridotta produzione di ATP. Inoltre, a livello del tessuto ischemico si producono anche radicali liberi derivati dall'ossigeno che, per mezzo di fenomeni di perossidazione, possono danneggiare la membrana cellulare e quindi contribuire al danno ischemico. Oltre a questi meccanismi come già detto si aggiunge il danno da riperfusione conseguente alla riperfusione coronarica dopo declampaggio aortico con produzione di ROS. Pertanto la formazione di radicali liberi di ossigeno in seguito alla reazione infiammatoria e al processo Ischemia-Riperfusione determina comunque una sofferenza miocardica più o meno marcata indipendente dalle strategie protettive garantite dalla protezione cardioplegica. L'ozonoterapia ha dimostrato una importante azione antiossidante ed antiinfiammatoria oltre a determinare un
beneficio in termini di riduzione del danno da ischemia-riperfusione e nel controllo delle aritmie cardiache (1-3). Sebbene i benefici
relativi alla ozonoterapia sistemica in termini di controllo della risposta infiammatoria e di up-regulation dei meccanismi antiossidanti siano già stati descritti in pazienti sottoposti ad interventi di chirurgia generale e chirurgia trapiantologica, ad oggi l'utilizzo dell'ozono nella protezione miocardica è stato descritto limitatamente alla sua azione sul perfusato cristalloide (10) senza evidenza di studi centrati sull'efficacia dell'ozono sulla componente ematica della cardioplegia (4). Lo scopo dello studio è quindi quello di valutare i possibili benefici dell'ozono sia dal dosaggio dei parametri biochimici indicativi dello stress ischemico ed ossidativo sia dalla valutazione clinica in termini di possibile riduzione del danno e di recupero della funzione cardiaca. Qualora i dati dovessero dimostrare che l'ozonoterapia modula positivamente gli effeti pro-infiammatori, ischemici ed ossidanti della CEC e dell'arresto cardioplegico, le ricadute dal punto di vista clinico impatterebbero in misura significativa sull'outcome dei pazienti cardiochirugici con evidenti vantaggi in termini di riduzione del danno cardiaco soprattutto in pazienti sottoposti ad un prolungato arresto cardioplegico.
Bibliografia
1. Yildirim.Is attenuation of oxidative stress helpful to understand the mechanism of remote ischemic preconditioning in Cardiac
Surgery? J Cardiothorac Vasc Anesth 2016
2. Anselmi A. Postoperative inflammatory reaction and atrial fibrillation: Simple correlation or causation? Ann Thorac Surg 2009
3. Zakkar M. Inflammation, oxidative stress and postoperative atrial fibrillation in cardiac surgery. Pharmacology and therapeutics 2015
4. Korolev BA, Boiarinov GA et al. Metabolism and ultrastructure of myocardium in protection of the heart against ischemia using an ozonized cardioplegic solution. Grudn. Khir 1983; 6: 27-31.
5. Korolev BA, Boiarinov GA et al. Metabolism and ultrastructure of myocardium in protection of the heart against ischemia using an ozonized cardioplegic solution. Grudn. Khir 1983; 6: 27-31.