Il documento discute le modificazioni cardiocircolatorie e metaboliche dovute all'immersione, evidenziando i requisiti medici per l'idoneità agli sport acquatici. Viene analizzato l'emostorno toracico e i suoi effetti sull'organismo, inclusa la redistribuzione del sangue e la risposta neuroendocrina all'immersione. Inoltre, viene descritto il ruolo dell'ipotalamo nell'adeguamento del corpo alle condizioni ambientali e alle risposte allo stress.

1. Dott. Alberto Chiovelli Le modificazioni cardiocircolatorie e metaboliche legate all’immersione (criteri generali per la idoneità agli sport acquatici)

2. Mar Tirreno (Santa Marinella)

3. Ebeltoft (Danimarca)

4. F.I.P.S.A.S. Segreteria Generale Prot. N° 987/bd Roma 2 febbraio 2003 “ … per il conseguimento del brevetto di I° è necessario e sufficiente il certificato medico attestante lo stato di buona salute … “

5. Decreto Ministeriale 28 febbraio 1983 “ … integrazione e rettifica al DM 18-febbraio-82 concernente norme per la tutela sanitaria dell’attività sportiva a carattere agonistico …”

6. Sport subacquei (tab. B) visita medica esame completo delle urine e.c.g. a riposo e dopo sforzo esame spirometrico visita ORL periodica

7. Visita Medica anamnesi peso (Kg) ed altezza (cm) esame obiettivo acuità visiva percezione della voce sussurrata a 4 metri (salvo i casi in cui si esegue esame ORL)

8. E.C.G. a riposo e dopo sforzo (eseguendo anche il calcolo dell’IRI) durata dell’esercizio (sec) x 100 IRI = ------------------------------------------ 5,5 x conta del polso 60°-90° sec

9. I.R.I. metodica semplificata secondo Montoye (conta delle pulsazione dal 60° al 90° sec) IRI= 25-32 Ottimo IRI= 33-40 Buono IRI= 41-54 Discreto IRI= 55-65 Sufficiente IRI= 66 in su Insufficiente

10. Esame spirometrico capacità vitale (CV) volume respiratorio max/sec (VEMS) indice di Tiffenau (VEMS/CV) massima ventilazione volontaria (MVV)

11. Sport subacquei (tab. B) visita medica esame completo delle urine e.c.g. a riposo e dopo sforzo esame spirometrico Visita ORL periodica

12. Nuoto (tab. B) visita medica esame completo delle urine e.c.g. a riposo e dopo sforzo esame spirometrico

13. Sommozzatori sportivi 3 stelle 2 stelle 1 stella Equivalenza CMAS Stato di buona salute Stato di buona salute Stato di buona salute Visita medica - 40 metri in coppia - 30 metri in coppia 18 metri in coppia almeno un 2° maggiorenne Abilitazione Brevetto di 2° almeno 30 immersioni certificate negli ultimi due anni Brevetto di I° almeno 4 immersioni certificate Sufficiente abilità natatoria Requisiti minimi 16 15 14 Età minima III° II° I°

14. Parco Nazionale della Do ñana (Andalusia)

15. Emostorno toracico (blood-shift) Ridistribuzione ematica che è secondaria all’immersione del corpo e che si manifesta non appena entriamo in acqua anche a testa emersa ( H ead O ut I mmersion secondo la terminologia anglosassone) e che determina uno spostamento di una parte di sangue dal grande al piccolo circolo

16. Emostorno toracico (blood-shift) In stretta osservanza al principio di Pascal la pressione si distribuisce uniformemente su tutta la superficie corporea; ciò antagonizza la distribuzione del pool venoso nelle parti declivi (cosa che avviene per effetto della gravità) per cui si ha ridistribuzione di tale quota e facilitazione del passaggio di liquidi dall’interstizio al comparto vasale

17. Emostorno toracico (blood-shift) E’ presente un effetto attrattivo esercitato dalle cavità aeree alveolari dovuto alla minore pressione all’interno del torace (legge di Boyle-Mariotte)

18. Emostorno toracico (blood-shift) Vasocostrizione periferica a carico dei distretti splancnico, cutaneo e muscolare (tale effetto è temperatura dipendente)

19. Emostorno toracico (blood-shift) L’emostorno centrale comporta uno spostamento medio di volume ematico nel torace di circa 500 cc; tale valore medio risulta dal confronto tra le varie sperimentazioni eseguite (Irving, Scholander, Arborelius, Data). Al contrario Schaefer, verso la fine degli anni ’60, aveva ipotizzato che la quota di sangue fosse ben maggiore (252 ml a 7,5 m., 340 ml a 15 m., 1047 ml a 27 metri)

20. Emostorno toracico (blood-shift) Correlazione tra FVC ed emostorno toracico 37 °C 24°C Imm. al collo - 7,5 % - 20,9 % (H.O.I.) Imm. – 3 metri - 15,6 % - 21 % (Ficini, Chiovelli, Oppo, Bertini)

21. Emostorno toracico (blood-shift) Correlazione tra FVC ed emostorno toracico (Ficini, Chiovelli, Oppo, Bertini)

22. Emostorno toracico (blood-shift) Correlazione tra FVC ed emostorno toracico (Ficini, Chiovelli, Oppo, Bertini)

23. Emostorno toracico (blood-shift) Correlazione tra FVC ed emostorno toracico Queste valutazioni sono state confermate anche da altri gruppi di lavoro: Risch e coll Agostini e coll Baledin e coll Anche le variazioni percentuali della FVC sono pressochè coincidenti con quelle segnalate in precedenza

24. Parco Nazionale della Do ñana (Andalusia)

25. Emostorno toracico (blood-shift) Un aspetto importante, da un punto di vista fisiologico, è che tale emostorno viene percepito dall’organismo come un aumento globale del liquido extracellulare non apprezzandosi correttamente la centralizzazione: ciò determina l’effetto diuretico. L’aumentata p.v.c. viene interpretata come evento secondario all’aumento del pool idrosalino e pertanto l’organismo innesca una serie di risposte integrate nervose ed endocrine finalizzate alla perdita di liquido

26. Emostorno toracico (blood-shift) “fattori neuroendocrini” L’aumentato ritorno venoso determina una distensione dell’atrio di destra ed un’aumento della pressione a livello del piccolo circolo. liberazione del PNA attivazione dei barocettori atriali di tipo β (fibre IX-X paio nervi cranici)

27. Emostorno toracico (blood-shift) “ liberazione del P.N.A. “ Il polipeptide natriuretico atriale presenta una serie di azioni: filtrazione glomerulare inibizione del rilascio di renina diminuzione del rilascio di aldosterone vasodilatazione diretta diminuzione della PA (dim. della gittata)

28. Emostorno toracico (blood-shift) “ liberazione del P.N.A. “ (ed altri polipeptidi) In realtà non esiste solo il PNA, ma anche il PNC (cerebrale) ed il PNR (renale) che rispettivamente presentano: inibizione del rilascio di ACTH e ADH (PNC) effetto diretto saluretico e diuretico (PNR)

29. Emostorno toracico (blood-shift) “ liberazione del P.N.A. “ (ed altri polipeptidi) L’immersione in acqua determina la liberazione dei vari peptidi natriuretici con conseguente: diuresi bradicardia ipotensione riduzione delle resistenze vascolari

30. Aumento dei polipeptidi - immobilizzazione - gravidanza - tachicardia - scompenso cardiocircolatorio - aumento del volume atriale

31. Acquario di Palm Beach (Los Angeles)

32. Emostorno toracico (blood-shift) “ attivazione dei barocettori “ In relazione all’attivazione di tali recettori vengono inviati segnali attraverso le vie del IX e del X paio dei nervi cranici che proiettano ai centri ipotalamici ed al nucleo del tratto solitario (bulbo)

33. Emostorno toracico (blood-shift) “ attivazione dei barocettori “ In seguito a tale attivazione si ha: - riduzione della liberazione di ADH riduzione del tono adrenergico globale (ulteriore effetto saluretico e diuretico) modifica del tono dei vasi di resistenza periferica con passaggio dei liquidi interstiziali nel comparto vasale riduzione della pressione colloido-osmotica

34. Emostorno toracico (blood-shift) “ attivazione dei barocettori “ Il liquido interstiziale è, rispetto al plasma, isoosmotico ed ipooncotico. Per i motivi primi esposti, durante l’immersione del corpo in acqua, si ha un abbassamento della pressione oncotica del plasma che passa da: 28,3 +/- 0,3  25,3 +/- 0,5 mmHg Tale situazione provoca una alterazione delle forze di Starling determinando un aumento del filtrato e della diuresi

35. Mar Tirreno (Argentario)

36. Emostorno toracico (blood-shift) Radiogramma dei campi polmonari eseguito a livello del mare (760 mmHg) in cui il soggetto ha effettuato una profonda inspirazione

37. Emostorno toracico (blood-shift) Radiogramma eseguito ad una profondità di 10 metri; il volume polmonare totale è pressochè dimezzato. Si può notare vascolarizzazione dei campi polmonari inferiori da avvenuta ridistribuzione ed innalzamento della cupola diaframmatica. Inoltre si apprezza aumento dell’ombra cardiaca in toto

38. Emostorno toracico (blood-shift) Radiogramma eseguito alla profondità di 15 metri che presenta marcata accentuazione del disegno vascolare, ulteriore innalzamento del diaframma ed aumento dell’ombra cardiaca

39. Emostorno toracico (blood-shift) Radiogramma eseguito a 20 metri di profondità che evidenzia, ancora di più, l’innalzamento diaframmatico e la ulteriore modifica dei diametri cardiaci

40. Emostorno toracico (blood-shift) Possiamo così riassumere le modificazioni che si manifestano da un punto di vista radiologico nello stesso soggetto durante l’immersione fino a 20 metri (3 atm) - Progressiva riduzione volumetrica dei gas polmonari - Ridistribuzione del circolo polmonare Innalzamento del diaframma Aumento dell’ombra cardiaca

41. Emostorno toracico (blood-shift)

42. Dragor (Danimarca)

43. Ipotalamo Piccola area diencefalica situata appena al disotto del talamo e lateralmente al III° ventricolo. Anche se rappresenta, all’incirca, l’1% del volume cerebrale dispone di un numero assai elevato di circuiti neuronali che, con meccanismi assai sofisticati, presiedono al mantentimento di funzioni vitali controllando: - la temperatura corporea - la frequenza cardiaca la pressione arteriosa l’osmolarità del sangue l’assunzione di acqua e cibo

44. Ipotalamo (da Baldissera)

45. Ipotalamo (da Baldissera)

46. Ipotalamo (da Baldissera)

47. Ipotalamo (da Baldissera)

48. Paestum

49. Ipotalamo Le porzioni basali della regione mediale e di quella periventricolare sono assai ricche di piccoli neuroni, detti anche parvicellulari, che producono sostanze che controllano la liberazione degli ormoni ipofisari. Classi neuronali magnocellulari si trovano maggiormente nei nuclei sopraottico e paraventricolare (secrezione di ossitocina e di vasopressina). Tra la popolazione cellulare rivestono una importanza particolare i neuroni neuroendocrini peptidergici che assolvono il controllo, sia diretto che indiretto, sull’ipofisi

50. Ipotalamo e ADH I nuclei sopraottico e paraventricolare contengono una parte di neuroni che liberano ADH; tale ormone a livello renale modifica la permeabilità della membrana dei dotti collettori e dei tubuli contorti favorendo il riassorbimento dell’acqua filtrata con contestuale relativa diminuzione della diuresi. Si tratta di un riflesso nervoso graduato che varia in base alle necessità fisiologiche a seconda delle informazioni che i neuroni ipotalamici ricevono.

51. Ipotalamo e ADH stimoli osmotici variazioni della concentrazione ematica del Na recettori volumetrici (atrio destro e pareti adiacenti alle grosse vene – riflesso di Gauer-Henry) barocettori arco aortico e seno carotideo organo subfornicale recettori termici cutanei vomito ipossia (Kelestimur ’99) stress

52. ADH – CRH - ACTH L’ ADH agisce sinergicamente al CRH nel favorire la liberazione dell’ ACTH in tutte le condizioni di stress, negli stati d’ansia e nel dolore. Il CRH , elaborato da sistemi neuronali ipotalamici, agisce a livello dell’ipofisi anteriore stimolando la produzione di ACTH . Il sistema cellulare che presiede alla secrezione dell’ ACTH è definito “ cellule POMC ”. A livello ipotalamico tale sistema è costituito da cellule ß-endorfinergiche (situazioni di stress e nel dolore). Esiste un ritmo circadiano dei livelli plasmatici del cortisolo

53. Ritmo circadiano del cortisolo (da Baldissera)

54. Schema delle vie e delle aree di terminazione delle fibre serotoninergiche (da Baldissera)

55. Schema delle vie e delle aree di terminazione delle fibre noradrenergiche locus coeruleus – nucleo subceruleo (da Baldissera)

56. Schema delle vie e delle aree di terminazione delle fibre dopaminergiche mesencefalo  vie mesostriate (da Baldissera)

57. Schema delle vie e delle aree di terminazione delle fibre dopaminergiche mesencefalo  vie mesolimbiche (da Baldissera)

58. Schema delle vie e delle aree di terminazione delle fibre dopaminergiche (dal diencefalo) (da Baldissera) (

59. Proiezione di controllo discendente ipotalamo-spinale (neuroni contenenti ossitocina, vasopressina, encefalina) “ effetto antalgico dell’O 2 iperbarico “ (Chiovelli)

60. Proiezione PAG- spinale con fibre serotoninergiche e noradrenergiche “ effetto antalgico dell’O 2 iperbarico ” (Chiovelli)

61. Fibre serotoninergiche e noradrenergiche attraverso il funicolo dorsolaterale del midollo “ effetto antalgico dell’O 2 iperbarico “ (Chiovelli)

62. Ansa del Tevere (Corbara)

63. STRESS L’etimologia di tale parola deriva da una espressione gergale inglese dell’800 ed indica “… la resistenza che strutture metalliche oppongono all’applicazione di forze …” . Cannon (anni ’20) combatti o fuggi . Selye (anni ’30) sindrome di adattamento generale - fase di allarme - fase di resistenza - fase di esaurimento Agenti fisici, metabolici, psicologici

64. STRESS ed asse ipotalamo-ipofisi-surrene L’asse ipotalamo-ipofisi-surrene ( HPA ) rappresenta il principale sistema effettore dello stress svolgendo un ruolo essenziale nell’omeostasi sia metabolica che della pressione arteriosa. E’ stato riscontrato un ben preciso ritmo circadiano per quel che riguarda l’attività di questo sistema.

65. STRESS ed asse ipotalamo-ipofisi-surrene Quando si presenta uno stimolo stressogeno il primo evento che si verifica è il riconoscimento di tale stimolo, da parte del SNC, come potenzialmente pericoloso. In tale fase, molto delicata, svolge un ruolo assai importante e fondamentale l’ippocampo che è, in realtà, un “organo comparatore e di correlazione”. Se lo stimolo è riconosciuto come pericoloso viene attivato il sistema HPA

66. STRESS ed asse ipotalamo-ipofisi-surrene Nel momento in cui tale sistema viene attivato il nostro SNC rilascia una serie di sostanze: le più importanti sono il CRH (ormone rilasciante la corticotropina) e l’ADH (ormone antidiuretico). CRH  comp. parvicellulare del n. paraventricolare ADH  comp. magnicellulare del n. paraventricolare Attraverso i vasi portali ipotalamo-ipofisari tali sostanze raggiungono le cellule corticotrope dell’ipofisi anteriore

67. STRESS ed asse ipotalamo-ipofisi-surrene La cellula corticotropa secerne una grande quantità di ormoni che derivano tutti da una molecola progenitrice comune: cioè la preoppiomelanocortina (POMC) che è un peptide di 240 aminoacidi (ACTH, γ1- γ2- γ3-MSH, β-lipotropina. γ-lipotropina, β-MSH, peptide del lobo medio ACTH simile)

68. Öresund (Danimarca-Svezia)

69. STRESS ed asse ipotalamo-ipofisi-surrene “ C.R.H.” Attualmente il CRH è considerato il vero organizzatore esecutivo della risposta neuroendocrina allo stress; ha sedi multiple di azione (importanti le connessioni con la corteccia cerebrale e con il sistema limbico); è in grado di modulare: - umore - apprendimento - comportamento (sinergia con l’ADH) - attivazione del sistema noradrenergico centrale

70. STRESS ed asse ipotalamo-ipofisi-surrene “ C.R.H.” CRH  stimola la sintesi e la secrezione di ACTH, β -endorfina e α -MSH

71. STRESS ed asse ipotalamo-ipofisi-surrene “ sistema immunitario” Anche il sistema immunitario risponde allo stimolo dei vari agenti stressanti aumentando il rilascio di vari mediatori. Ricordiamo le citochine, in particolare: INL-1, INL-2, INL-6 Tali sostanze rivestono partcolare importanza perché coordinano la risposta immunitaria, stimolano la sintesi ed il rilascio del CRH (ipotalamo) e di noradrenalina (locus coeruleus)

72. “ asse ipotalamo-ipofisi-surrene sistema immunitario e locus coeruleus ” L’aumentata secrezione di ACTH, CRH e l’attivazione del locus coeruleus (noradrenalina) influenzano: Memoria Stato di allerta Tono affettivo ed emozionale

73. Lago Trasimeno

74. Leggi dei gas Legge di Boyle-Mariotte P x V=K Legge di Gay-Lussac V=KT

75. Leggi dei gas Legge di Dalton In un miscuglio di gas, che non entrino in reazione chimica, la pp di ciascuno dei gas equivale alla pressione che esso eserciterebbe se occupasse da solo tutto il volume occupato dalla miscela (Pmix = Pa + Pb + Pc + Pn) Legge di Henry La quantità di gas che si scioglie in un liquido è proporzionale alla pp del gas e dipende dal suo grado di solubilità (la solubilità dipende dal coefficiente e dalla temperatura)

76. Legge di Boyle-Mariotte (da Pallotta)

77. Problemi particolari legati all’immersione APNEA Sospensione volontaria dell’attività respiratoria che, unitamente alla differenza termica, all’aumento della pressione ed allo stress ambientale, si accompagna a modificazioni importanti a carico del sistema cardiovascolare e nervoso

78. Problemi particolari legati all’immersione APNEA Si tratta di una attività pericolosa (52:1) rispetto all’immersione con autorespiratore che provoca: Bradicardia Vasocostrizione periferica Emostorno intratoracico (blood-shift)

79. Problemi particolari legati all’immersione BRADICARDIA La risposta bradicardica (all’incirca il 60-70% dei valori basali) risulta essere indipendente dalla profondità ed è presente con la semplice immersione della faccia; essa appare, al contrario, correlata con la temperatura dell’acqua. recettori cutanei al freddo recettori nasali recettori volumetrici polmonari barocettori delle grosse vene chemocettori (O 2 e CO 2 )

80. Problemi particolari legati all’immersione BRADICARDIA Lin (’93) in un suo lavoro fraziona in tre componenti la riduzione media della frequenza cardiaca (pari a circa il 31%) in immersione a 25°C 19% cessazione del respiro 18% ipossia 6% ipercapnia Attivazione vagale secondaria

81. Fattori particolari legati all’immersione (Lundgren e Ferrigno) (da Chiesa)

82. Fattori particolari legati all’immersione APNEA Sempre Lundgren propone alcune variabili che condizionano il “tempo di apnea” ; più precisamente: fattori psico-emozionali fattori propri dell’immersione fattori individuali temperatura 54,9 % (20°C Lundgren) 50-75 % (0-15°C Hazward)

83. Fattori particolari legati all’immersione APNEA In acqua il tempo di apnea è più lungo di circa il 26% rispetto a quello in aria in condizioni di termoneutralità: - PCO 2  non si modifica - PO 2  -16% in H 2 O Liner (’93-’94) Differenti comportamenti dei gas nei tessuti in immersione

84. Apneisti sportivi 1 : 4 1 : 4 ISTR/AL (al) 1 : 6 1 : 6 ISTR/AL (bd) Stato di buona salute Stato di buona salute Visita medica - 15 metri in coppia - 8 metri in coppia Abilitazione Brevetto di apneista di I° Sufficiente abilità natatoria Requisiti minimi 16 14 Età minima Apneista di II° Apneista di I°

85. Fattori particolari legati all’immersione (da Chiesa)

86. Fattori particolari legati all’immersione (da Chiesa)

87. Problemi particolari legati all’immersione SINCOPE “ improvvisa perdita di coscienza accompagnata da arresto respiratorio che può far seguito ad un qualsiasi immersione in acqua “

88. Problemi particolari legati all’immersione SINCOPE ipo-anossica . Brusco decremento della PO 2 a livello mitocondriale . Improvviso calo energetico del neurone . Perdita delle interrelazioni sinaptiche . Mantenimento delle sole funzioni di sopravvivenza

89. Problemi particolari legati all’immersione La sincope ipo-anossica è, come già detto, determinata da una ipossia acuta; in seguito a questo quadro si sommano tutti gli eventi tipici che contraddistinguono le situazioni ipossico-ischemiche: . Cascata ischemica del Ca ++ . Eccitotossicità neuronica . Iperproduzione di NO . Iperpolarizzazione cellulare . Depolarizzazione di membrana . Alterazioni elettrolitiche (Na + Cl - K + )

90. (da Chiesa)

91. Problemi particolari legati all’immersione (da Pallotta)

92. Problemi particolari legati all’immersione (da Pallotta)

93. Problemi particolari legati all’immersione (da Pallotta)

94. Problemi particolari legati all’immersione SINCOPE ipo-anossica SECCA  apnea prolungata, risalita UMIDA  stress (eccesso di consumo) lotta contro l’acqua IPOCAPNICA

95. Problemi particolari legati all’immersione Sincopi riflesse e/o da ipoafflusso CARDIOGENE INTRINSECHE Ostacolo deflusso ventr. sin Valsalva Ostacolo al flusso polm. tosse Infarto del miocardio asistolia minzione Tamp. pericardico blocco AV II°-III° mixoma atriale fibrillazione ventricolare tachicardie sopraventricolari Riduzione della gittata Riduzione del ritorno venoso Alterazioni della frequenza

96. Problemi particolari legati all’immersione Sincopi riflesse e/o da ipoafflusso CARDIOGENE ESTRINSECHE Shock termodifferenziale Vasogale Ipersensibilità del seno carotideo Barotraumi Traumi vari Dolore acuto Rigurgito gastrico Nevralgie

97. Problemi particolari legati all’immersione Sincopi riflesse e/o da ipoafflusso EXTRACARDIACHE Anemia acuta stati disritmici cerebr. Ipoglicemia emicrania crisi isteriche encefalopatia ipertensiva insufficienza od occlusione di vasi intra od extracranici Generali Encefaliche Vascolari

98. Considerazioni conclusive È opportuno considerare la attività natatoria come un evento in grado di incidere in modo significativo sul sistema cardiovascolare

99. Considerazioni conclusive Far eseguire accurate indagini qualora si sospetti anche una banale patologia oppure se non si è convinti della piena integrità fisica

100. Considerazioni conclusive Tenere presente che anche nei semplici corsi di nuoto gli allievi praticano l’apnea e spesso sono in numero cospicuo rispetto ad uno, talvolta due istruttori presenti a bordo vasca