L’insufficienza respiratoria è una condizione medica grave in cui i polmoni non riescono a fornire correttamente ossigeno al corpo o a rimuovere l’anidride carbonica dal sangue. Comprendere questa condizione può aiutare i pazienti e le loro famiglie a riconoscere precocemente i segnali di allarme e a cercare le cure appropriate quando necessario.

Comprendere l’insufficienza respiratoria

Quando respiriamo, i nostri polmoni svolgono due compiti essenziali: portano ossigeno nel sangue e rimuovono l’anidride carbonica, un prodotto di scarto di cui il corpo non ha bisogno. L’insufficienza respiratoria si verifica quando questo sistema si deteriora e i polmoni non riescono più a svolgere efficacemente uno o entrambi questi compiti.^[1] Possiamo pensare al sangue come a un sistema di trasporto in cui le molecole di ossigeno sono passeggeri che viaggiano dall’aria ai tessuti, come gli organi e i muscoli. Se una qualsiasi parte di questo sistema si guasta, i tessuti non riceveranno l’ossigeno necessario per mantenersi sani.^[1]

Esistono due tipi principali di insufficienza respiratoria basati su ciò che non funziona. L’insufficienza respiratoria ipossiemica, chiamata anche tipo 1, si verifica quando il sangue non ha abbastanza ossigeno. Ciò significa che il livello di ossigeno nel sangue, misurato come pressione parziale dell’ossigeno (PaO2), scende al di sotto di 60 mmHg quando si respira aria ambiente a livello del mare.^[4] L’insufficienza respiratoria ipercapnica, nota come tipo 2, si verifica quando troppa anidride carbonica si accumula nel sangue, con livelli che superano i 45 mmHg.^[4] Quando l’anidride carbonica si accumula, non c’è abbastanza spazio nel sistema di trasporto del sangue per trasportare correttamente l’ossigeno.

L’insufficienza respiratoria può svilupparsi improvvisamente, situazione che i medici chiamano insufficienza respiratoria acuta, oppure può manifestarsi gradualmente nel corso di giorni o settimane, ed è chiamata insufficienza respiratoria cronica.^[2] L’insufficienza respiratoria acuta è un’emergenza medica che richiede attenzione immediata, mentre quella cronica si sviluppa più lentamente, dando al corpo il tempo di adattarsi in una certa misura. Talvolta le persone con insufficienza respiratoria cronica possono sperimentare un peggioramento improvviso della loro condizione, chiamato insufficienza respiratoria acuta su cronica.

Epidemiologia: chi sviluppa l’insufficienza respiratoria

L’insufficienza respiratoria colpisce le persone in modo diverso a seconda dell’età, delle condizioni di salute sottostanti e dei fattori ambientali. Il numero esatto di persone colpite è difficile da determinare perché l’insufficienza respiratoria non è una singola malattia ma piuttosto una sindrome causata da molte condizioni diverse.^[7] Tuttavia, sappiamo che rappresenta un problema di salute significativo in tutto il mondo.

Negli Stati Uniti, il tasso di insufficienza respiratoria varia ampiamente a seconda della popolazione studiata, oscillando da 10 a 80 casi per 100.000 persone.^[5] Gli adulti più anziani sono a rischio maggiore perché hanno maggiori probabilità di avere malattie polmonari sottostanti o condizioni che influenzano la respirazione. Anche i giovani possono sviluppare insufficienza respiratoria, in particolare a causa di traumi, overdose di farmaci o infezioni gravi come la polmonite.

Emergono alcuni schemi demografici quando si osserva chi sviluppa l’insufficienza respiratoria. Le persone che fumano sigarette affrontano un rischio significativamente più alto, poiché il fumo danneggia i polmoni nel tempo e li rende più vulnerabili a infezioni e malattie croniche.^[16] Le malattie polmonari croniche come la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), che colpisce circa il 4,5 percento degli adulti in stati come il New Jersey, sono tra le principali cause di insufficienza respiratoria.^[21]

Cause dell’insufficienza respiratoria

Un’ampia varietà di condizioni può portare all’insufficienza respiratoria influenzando diverse parti del sistema respiratorio. Il sistema respiratorio include le vie aeree superiori e inferiori, i polmoni, la parete toracica, i muscoli respiratori e i nervi e le aree cerebrali che controllano la respirazione.^[7] Quando uno qualsiasi di questi componenti non funziona correttamente, può verificarsi un’insufficienza respiratoria.

Le malattie che colpiscono direttamente i polmoni sono cause comuni. La polmonite, un’infezione che causa infiammazione e accumulo di liquidi negli alveoli polmonari, può impedire all’ossigeno di raggiungere il sangue.^[3] La BPCO, una malattia progressiva che danneggia le vie aeree e rende sempre più difficile la respirazione, è un’altra causa importante. L’embolia polmonare, in cui coaguli di sangue bloccano i vasi nei polmoni, interrompe il flusso sanguigno e impedisce il corretto scambio di gas. Altre condizioni polmonari includono la fibrosi cistica, la sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), la fibrosi polmonare e il COVID-19.^[3]

Anche le condizioni che colpiscono il sistema nervoso e i muscoli possono causare insufficienza respiratoria. Il cervello e il midollo spinale inviano segnali che dicono ai muscoli respiratori quando contrarsi e rilassarsi. Malattie come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), la distrofia muscolare, l’ictus e le lesioni del midollo spinale possono interrompere questi segnali o indebolire i muscoli necessari per respirare.^[3] Quando i muscoli respiratori non funzionano correttamente, i polmoni non possono espandersi e contrarsi efficacemente.

I problemi con la parete toracica e le strutture circostanti possono interferire con la meccanica respiratoria. La scoliosi, una curvatura anomala della colonna vertebrale, può influenzare le ossa e i muscoli utilizzati per la respirazione.^[3] I traumi diretti al torace causati da lesioni possono danneggiare le costole, i tessuti e i muscoli coinvolti nella respirazione. Inoltre, le condizioni che causano accumulo di liquidi intorno ai polmoni o perdite d’aria possono comprimere i polmoni e impedire loro di espandersi correttamente.

Altre cause includono l’overdose di farmaci o alcol, che può rallentare la respirazione a livelli pericolosi, e le lesioni da inalazione da fumo o fumi tossici.^[3] L’insufficienza cardiaca può portare al ristagno di liquidi nei polmoni, una condizione chiamata edema polmonare, che impedisce uno scambio di gas efficace. L’intervento chirurgico, in particolare le procedure che richiedono anestesia, può talvolta portare all’insufficienza respiratoria se la respirazione viene soppressa o se gli alveoli nei polmoni collassano.^[1]

Fattori di rischio

Alcuni gruppi di persone hanno maggiori probabilità di sviluppare insufficienza respiratoria a causa di comportamenti specifici, condizioni di salute o circostanze di vita. Comprendere questi fattori di rischio può aiutare con il rilevamento precoce e gli sforzi di prevenzione.

Il fumo di sigaretta si distingue come uno dei fattori di rischio modificabili più significativi. Il fumo danneggia il tessuto polmonare, causa infiammazione cronica e aumenta la suscettibilità a infezioni e malattie polmonari che possono progredire verso l’insufficienza respiratoria.^[16] Sia i fumatori attuali che quelli ex fumatori hanno un rischio elevato, anche se smettere di fumare a qualsiasi età può contribuire a ridurre questo rischio nel tempo.

L’età gioca un ruolo importante nel rischio. Gli adulti più anziani sono più vulnerabili perché la loro funzione polmonare diminuisce naturalmente con l’età e hanno maggiori probabilità di avere più condizioni croniche.^[16] Tuttavia, la giovane età può anche essere un fattore di rischio in determinate situazioni, come traumi gravi o overdose di farmaci.

Le persone con malattie polmonari esistenti affrontano un rischio sostanzialmente più elevato. Coloro che soffrono di BPCO, asma, malattia polmonare interstiziale o fibrosi polmonare hanno già una funzione polmonare compromessa, rendendoli più suscettibili all’insufficienza respiratoria durante infezioni o altri stress.^[3] Allo stesso modo, gli individui con malattie cardiache croniche possono sviluppare insufficienza respiratoria se la funzione cardiaca peggiora e il liquido si accumula nei polmoni.

Le condizioni che colpiscono il sistema nervoso e i muscoli che controllano la respirazione aumentano la vulnerabilità. Le persone con malattie neuromuscolari come la SLA, la miastenia gravis o la sindrome di Guillain-Barré possono gradualmente perdere la capacità di respirare efficacemente.^[1] Anche coloro che hanno subito ictus o lesioni cerebrali o del midollo spinale traumatiche affrontano un rischio elevato.

L’uso di alcuni farmaci, in particolare oppioidi e sedativi, può deprimere la respirazione e portare all’insufficienza respiratoria, specialmente quando assunti in dosi eccessive o combinati con l’alcol.^[1] Le persone in professioni con esposizione a fumi tossici, gas o particelle di polvere affrontano un rischio maggiore di danni polmonari nel tempo. Coloro che hanno un sistema immunitario indebolito a causa di malattie o farmaci possono essere più suscettibili a gravi infezioni polmonari che possono scatenare l’insufficienza respiratoria.

Sintomi e segnali di allarme

I sintomi dell’insufficienza respiratoria dipendono dalla causa, dalla rapidità con cui si sviluppa e dai livelli di ossigeno e anidride carbonica nel sangue. Riconoscere questi segni è cruciale per cercare tempestivamente aiuto medico.

La mancanza di respiro, chiamata medicalmente dispnea, è uno dei sintomi più comuni. Le persone possono sentire di non riuscire a ottenere abbastanza aria indipendentemente da quanto duramente cerchino di respirare. Questa sensazione, a volte descritta come “fame d’aria”, può essere spaventosa e angosciante.^[1] La respirazione può diventare rapida, una condizione chiamata tachipnea, mentre il corpo cerca di compensare l’insufficiente ossigeno o l’eccesso di anidride carbonica.

I bassi livelli di ossigeno nel sangue possono causare cambiamenti visibili. La pelle, le labbra e le unghie possono sviluppare un colore bluastro, chiamato cianosi, che indica che i tessuti non stanno ricevendo abbastanza ossigeno.^[3] Le persone possono anche sperimentare estrema stanchezza e affaticamento perché i loro organi e muscoli non ricevono l’ossigeno necessario per produrre energia in modo efficace.

Quando l’anidride carbonica si accumula nel sangue, può causare sintomi diversi. Livelli elevati di anidride carbonica possono portare a respirazione rapida mentre il corpo tenta di eliminare il gas in eccesso. Può anche causare confusione, difficoltà di concentrazione e cambiamenti dello stato mentale.^[2] Alcune persone diventano molto assonnate o possono perdere conoscenza quando l’anidride carbonica raggiunge livelli pericolosi.

Il cuore può rispondere all’insufficienza respiratoria con ritmi irregolari, chiamati aritmie, quando non riceve abbastanza ossigeno.^[3] La frequenza cardiaca spesso aumenta mentre cerca di pompare più sangue per fornire qualunque ossigeno sia disponibile. Le persone potrebbero anche sperimentare mal di testa, ansia e, nei casi gravi, un tremore svolazzante delle mani chiamato asterixis.^[1]

I segni fisici durante l’esame potrebbero includere l’uso di muscoli respiratori accessori nel collo e nelle spalle, la retrazione degli spazi tra le costole ad ogni respiro e l’incapacità di parlare con frasi complete a causa della mancanza di respiro.^[1] Nelle emergenze, le persone possono avere difficoltà a mantenere le vie aeree aperte o perdere il riflesso del vomito, che sono segni di compromissione respiratoria critica.

Strategie di prevenzione

Sebbene non tutti i casi di insufficienza respiratoria possano essere prevenuti, molti fattori di rischio possono essere affrontati attraverso cambiamenti dello stile di vita, cure mediche e monitoraggio della salute.

La singola misura preventiva più importante per molte persone è smettere di fumare o non iniziare mai. I programmi per smettere di fumare, i farmaci e i gruppi di supporto possono aiutare le persone a superare la dipendenza dal tabacco.^[17] Evitare il fumo passivo è altrettanto importante, poiché l’esposizione al fumo di tabacco danneggia i polmoni anche nei non fumatori.

Mantenere aggiornate le vaccinazioni aiuta a prevenire le infezioni respiratorie che possono scatenare l’insufficienza respiratoria. Le vaccinazioni annuali contro l’influenza e i vaccini contro la polmonite sono particolarmente importanti per gli adulti più anziani e le persone con malattie polmonari o cardiache croniche.^[1] Durante la pandemia di COVID-19, i vaccini contro il coronavirus si sono dimostrati cruciali nel prevenire gravi complicazioni respiratorie.

Gestire le condizioni di salute croniche è essenziale. Le persone con asma, BPCO, malattie cardiache o diabete dovrebbero lavorare a stretto contatto con i loro operatori sanitari per mantenere queste condizioni sotto controllo attraverso farmaci, controlli regolari e seguendo i piani di trattamento.^[17] Ciò include l’assunzione corretta dei farmaci prescritti e il monitoraggio dei sintomi per eventuali cambiamenti.

Proteggere la qualità dell’aria negli spazi abitativi e lavorativi fa la differenza. L’uso di depuratori d’aria, il mantenimento di una corretta ventilazione, l’eliminazione di polvere e muffa e l’evitare l’esposizione a fumi o sostanze chimiche tossiche aiutano a mantenere i polmoni sani.^[20] Le persone che lavorano in ambienti con potenziali rischi respiratori dovrebbero utilizzare dispositivi di protezione appropriati.

Rimanere fisicamente attivi nelle capacità individuali aiuta a mantenere la capacità polmonare e la salute generale. L’esercizio fisico regolare rafforza i muscoli respiratori e migliora la forma cardiovascolare. Per le persone con malattie polmonari croniche, i programmi di riabilitazione polmonare possono insegnare tecniche di respirazione e metodi di esercizio sicuri che migliorano la qualità della vita e possono ridurre il rischio di insufficienza respiratoria acuta.^[17]

Una corretta alimentazione supporta la salute respiratoria. Mantenere un peso sano è importante perché sia l’obesità che il sottopeso possono influenzare la respirazione. Una dieta equilibrata fornisce i nutrienti necessari per la funzione immunitaria e la riparazione dei tessuti. Per coloro che hanno condizioni respiratorie croniche, mangiare pasti più piccoli e più frequenti può aiutare a prevenire il disagio e le difficoltà respiratorie che a volte si verificano dopo pasti abbondanti.

Fisiopatologia: cosa accade nel corpo

Comprendere cosa non funziona nel corpo durante l’insufficienza respiratoria aiuta a spiegare perché si verificano i sintomi e come funzionano i trattamenti. Il problema fondamentale è che il sistema respiratorio non può mantenere livelli normali di ossigeno e anidride carbonica nel sangue.

La respirazione normale coinvolge diversi processi coordinati. Quando inspiriamo, l’aria scorre attraverso le vie aeree in milioni di minuscole sacche d’aria nei polmoni chiamate alveoli. Questi alveoli sono circondati da piccoli vasi sanguigni chiamati capillari. L’ossigeno dall’aria passa attraverso le pareti sottili degli alveoli nel sangue nei capillari, mentre l’anidride carbonica si sposta dal sangue negli alveoli per essere espirata.^[1] Questo scambio di gas dipende dal fatto che gli alveoli siano aperti e riempiti d’aria, che il sangue scorra correttamente attraverso i capillari e che le membrane tra aria e sangue siano intatte.

Nell’insufficienza respiratoria di tipo 1, il problema riguarda principalmente il trasporto di ossigeno nel sangue. Questo può accadere attraverso diversi meccanismi. Il disaccoppiamento ventilazione-perfusione si verifica quando alcune parti del polmone ricevono aria ma non abbastanza flusso sanguigno, o quando il sangue scorre oltre aree che non ricevono abbastanza aria, impedendo uno scambio di ossigeno efficiente.^[4] Il liquido che riempie gli alveoli, come accade nella polmonite o nell’edema polmonare, crea una barriera che l’ossigeno non può attraversare facilmente. L’infiammazione e il danno alle delicate membrane tra aria e sangue, osservati in condizioni come l’ARDS, compromettono anche il trasferimento di ossigeno.

Quando lo spazio tra gli alveoli e i vasi sanguigni aumenta, si verifica un difetto di diffusione, il che significa che l’ossigeno ha più difficoltà a muoversi attraverso la distanza. Alcune condizioni causano il completo collasso degli alveoli, una situazione chiamata atelettasia, eliminando lo scambio di gas in quelle aree.^[1] Inoltre, se il sangue bypassa completamente i polmoni attraverso connessioni anomale, chiamate shunt, non viene mai ossigenato.

L’insufficienza respiratoria di tipo 2 comporta l’incapacità di eliminare abbastanza anidride carbonica. Ciò risulta tipicamente dall’ipoventilazione, il che significa che non c’è abbastanza aria che si muove dentro e fuori dai polmoni complessivamente.^[7] Il problema spesso risiede al di fuori dei polmoni stessi. Quando il centro di controllo respiratorio nel cervello non invia segnali appropriati, la respirazione diventa troppo lenta o troppo superficiale. Questo può accadere con overdose di farmaci, lesioni cerebrali o alcune condizioni neurologiche.

La debolezza dei muscoli respiratori, sia per malattie neuromuscolari che per grave affaticamento, significa che la parete toracica e il diaframma non possono generare abbastanza forza per muovere l’aria efficacemente. Quando le vie aeree sono gravemente ristrette o bloccate, come nell’asma grave o nella BPCO, l’aria rimane intrappolata nei polmoni e l’anidride carbonica non può essere espirata correttamente. Le anomalie della parete toracica o l’obesità grave possono limitare fisicamente l’espansione polmonare, limitando la ventilazione.

Quando l’anidride carbonica si accumula nel sangue, si combina con l’acqua per formare acido carbonico, rendendo il sangue più acido. Questo cambiamento nel pH, chiamato acidosi respiratoria, influisce su come le cellule e gli organi funzionano.^[5] Nell’insufficienza respiratoria cronica, i reni compensano trattenendo bicarbonato per tamponare l’acido, motivo per cui le persone con condizioni croniche possono tollerare livelli di anidride carbonica più elevati rispetto a quelli con insufficienza respiratoria acuta.

Quando i tessuti non ricevono ossigeno adeguato, non possono produrre energia in modo efficiente attraverso il normale metabolismo aerobico. Le cellule passano a vie anaerobiche meno efficienti, producendo acido lattico e contribuendo a ulteriore acidosi. Gli organi critici come il cervello e il cuore sono particolarmente sensibili al basso ossigeno. Il cervello può rispondere con confusione o diminuzione della coscienza, mentre il cuore può sviluppare disturbi del ritmo pericolosi.^[1]

Il corpo ha alcuni meccanismi compensatori che cercano di mantenere la fornitura di ossigeno. La frequenza cardiaca aumenta per pompare più sangue. La respirazione diventa più veloce e profonda per muovere più aria. Il flusso sanguigno viene ridistribuito dagli organi meno critici verso il cervello e il cuore. Tuttavia, queste compensazioni hanno limiti e alla fine falliscono se la causa sottostante non viene corretta, portando a danni agli organi e potenzialmente alla morte se non trattata tempestivamente.