La scienza della respirazione corretta

Redazione principale Tania Clifton-Smith Contributori principaliJess Bell, Kim Jackson, Ewa Jaraczewska, Lucinda Hampton e Tarina van der Stockt

Introduzione(edit | edit source)

La respirazione influisce su tutti i sistemi corporei, che a loro volta influenzano la respirazione. Schemi respiratori ottimali aiutano a mantenere l’omeostasi, ma quando la respirazione è alterata possono insorgere problemi significativi.

I fisioterapisti sono nella posizione ideale per valutare e trattare i disturbi dello schema respiratorio. È tuttavia importante comprendere la scienza che sta alla base della respirazione ottimale per riconoscere e gestire i sintomi che si manifestano con una respirazione disfunzionale. La scienza della respirazione può essere essenzialmente suddivisa in tre sottocategorie:

  • La meccanica della respirazione corretta (ossia la biomeccanica)
  • La fisiologia della respirazione corretta (ossia la biochimica)
  • La psicofisiologia della respirazione corretta (o psicologia)

La meccanica della respirazione corretta( modifica | modifica fonte )

Breve ripasso di anatomia( modifica | modifica fonte )

Ulteriori informazioni sull’anatomia della respirazione sono disponibili qui, ma in breve, la zona di conduzione respiratoria è costituita da quanto segue:(1)

Il naso svolge un ruolo importante nella produzione di ossido nitrico, che influisce sulla latenza e sulla dilatazione dei vasi sanguigni. Partecipa inoltre alla sterilizzazione dell’aria nelle vie respiratorie.(2)(3) La laringe trasporta l’aria fino ai polmoni.

I muscoli della respirazione sono:(4)

Le cavità toracica e addominale formano essenzialmente un contenitore con la laringe e le corde vocali in alto, il diaframma al centro e il pavimento pelvico alla base. Tutti lavorano insieme per garantire una respirazione ottimale e per mantenere/modulare la pressione intra-toracica e intra-addominale.(3)

In che modo la biomeccanica della respirazione influenza altri sistemi e organi?( modifica | modifica fonte )

Cuore(edit | edit source)

Altri organi e sistemi sono influenzati dalla biomeccanica del respiro, compreso il cuore. Il cuore è racchiuso nel diaframma e si muove con esso, il che influenza il tono cardiaco.(3) Allo stesso modo, quando il diaframma scende e sale, il cuore viene essenzialmente “micro-massaggiato”, il che influenza i suoi barorecettori.(3)(5) I barorecettori sono un tipo di meccanorecettore che consente di inviare informazioni sulla pressione sanguigna al sistema nervoso autonomo.(6)

Anche la variabilità della frequenza cardiaca (Heart Rate Variability, HRV) è influenzata dalla respirazione.(7) Per variabilità della frequenza cardiaca si intende la variazione negli intervalli di tempo tra i battiti cardiaci.(8) La HRV è un importante indicatore di salute, oltre che dell’umore e della nostra capacità di adattamento. Numerosi sistemi fisiologici influenzano il ritmo cardiaco. Una HRV più elevata è generalmente un indicatore di buon funzionamento fisiologico, mentre una HRV più bassa predice morbidità e mortalità. Una HRV bassa è più comune anche nei soggetti affetti da depressione, ansia, disturbi da panico, disturbi della personalità e stress cronico.(8)(9)

Pressione intraddominale e intratoracica( modifica | fonte edit )

Il diaframma lavora con i muscoli della parete addominale anteriore per aumentare la pressione intra-addominale, favorendo processi come la motilità intestinale, la defecazione, la minzione e il parto.(10)

Come è stato accennato sopra, il diaframma agisce come una pompa vitale.(3) Durante l’inspirazione, la sua discesa fa diminuire la pressione intratoracica e aumentare quella intraddominale. Questa pressione aiuta la vena cava inferiore a spingere il sangue deossigenato nell’atrio destro. Inoltre, comprime i vasi linfatici addominali, favorendo il movimento linfatico.(10) Allo stesso modo, il liquido cerebrospinale viene pompato verso il cervello durante l’inspirazione e viene riportato verso il basso durante l’espirazione.(11)

Continenza e qualità della voce( modifica | modifica fonte )

Anche la continenza e la qualità vocale vengono influenzate, poiché costituiscono la base e la parte superiore del contenitore.(3)

La contrazione dei muscoli del pavimento pelvico e il movimento diaframmatico sono correlati alla respirazione. Inoltre, la respirazione è più efficace quando il pavimento pelvico si contrae.(12)I muscoli del pavimento pelvico, lavorando insieme ai muscoli addominali anterolaterali, diventano muscoli espiratori che si contraggono durante l’espirazione e si rilassano durante l’inspirazione.(13)

La relazione tra il diaframma e la qualità vocale è stata studiata soprattutto nel canto, ma si è scoperto che la co-attivazione del diaframma durante la fonazione potrebbe avere un impatto sulla qualità della voce.(14)(15) L’allenamento della respirazione è considerato il fattore principale dell’allenamento vocale. Questo allenamento si concentra sulla respirazione con il diaframma e sul controllo dell’inspirazione.(16)

Sistema muscolo-scheletrico( modifica | modifica fonte )

La meccanica della respirazione influisce sulla postura e sulla stabilizzazione della colonna vertebrale. I disturbi dello schema respiratorio contribuiscono al dolore e ai deficit del controllo motorio e possono provocare squilibri muscolari e adattamenti fisiologici.(17) Ad esempio, è stata dimostrata una correlazione significativa tra lombalgia e disturbi dello schema respiratorio.(3) Inoltre, è stato riscontrato un chiaro legame tra il diaframma e vari disturbi muscolo-scheletrici. Ad esempio, uno studio recente di Finta e colleghi ha riscontrato che il rinforzo del diaframma combinato con altri allenamenti potrebbe essere utile nella gestione del dolore lombare cronico non specifico.(18) Analogamente, è stato stabilito un legame tra l’instabilità cronica della caviglia e l’alterata contrattilità del diaframma.(19)

La fisiologia della respirazione corretta( modifica | fonte edit )

Lo scopo principale della respirazione è quello di mantenere l’omeostasi, che si ottiene con l’inspirazione di ossigeno e l’espirazione di anidride carbonica (CO2). Questo processo stabilizza il pH. Il range normale del pH nel corpo umano è 7,35-7,45, con una media di 7,4.(20) Ogni sistema di organi nel corpo dipende da questo equilibrio del pH. Il pH è modulato dal sistema respiratorio e da quello renale.(20)

Quando la respirazione non corrisponde al livello richiesto dall’organismo, l’omeostasi viene alterata. Poiché è essenziale che il pH rimanga stabile, il livello di CO2 nel sangue (PaCO2) aumenterà o diminuirà in base alle esigenze.(3)

  • Quando si valutano gli schemi respiratori, è importante valutare prima il paziente a riposo e poi passare alla respirazione dinamica e al movimento, poiché spesso si verifica una maggiore discrepanza durante la respirazione a riposo. (3)
  • Spesso i pazienti riferiscono sensazioni di fame d’aria (cioè la sensazione di non riuscire a prendere abbastanza aria). L’uso della pulsossimetria può essere utile in quanto i pazienti con disturbi dello schema respiratorio presentano spesso valori superiori ai livelli normali del 96-98% di saturazione. Questo risultato aiuterà a dimostrare che stanno respirando eccessivamente a riposo e non hanno bisogno di più ossigeno. Se i valori di saturazione sono bassi (inferiori al 94%), devono essere prese in considerazione altre cause relative alla funzione polmonare.(3)

Il livello di PaCO2 gioca un ruolo fondamentale nella nostra respirazione. Livelli normali di PaCO2 a riposo sono di 40 milligrammi di mercurio (mmHg). La PaCO2 è il principale fattore che determina la velocità e la profondità della respirazione.(3)

In genere, grandi variazioni di PaCO2 e le conseguenti variazioni di pH sono controllate dal sistema tampone degli ioni idrogeno. Senza questo sistema, anche brevi periodi di apnea causerebbero la morte a causa dell’ipercapnia (un’elevata concentrazione di anidride carbonica nel sangue).(21) Tuttavia, il centro respiratorio è più sensibile ai livelli di CO2 che a quelli di ossigeno. Se il pH diventa più acido (cioè la PaCO2 diminuisce), i chemorecettori centrali e periferici stimoleranno l’impulso respiratorio attraverso la broncodilatazione e la vasocostrizione ipossica. Ciò aumenterà l’eliminazione della CO2 e migliorerà la corrispondenza tra ventilazione e perfusione.(21)

Esiste una stretta relazione tra l’aumento della PaCO2 e la ventilazione alveolare. Sebbene vi siano variazioni individuali, si registra un aumento di circa 1-4 L/min nella ventilazione al minuto per ogni aumento di 1 mmHg della PaCO2.(21) Tuttavia, durante i periodi di iperossia, la sensibilità alla CO2 diminuisce. Al contrario, durante i periodi di ipossia (carenza di ossigeno nei tessuti), aumenta. Pertanto, quando si respira troppo (iperossia) il corpo è meno sensibile all’ipercapnia e solo i chemorecettori centrali rispondono per aumentare la ventilazione.(21)

La respirazione eccessiva/iperventilazione porta all’ipocapnia (ridotta anidride carbonica nel sangue). Quando l’ipocapnia è lieve, non tende ad avere un impatto significativo sulle persone sane, ma i segni/sintomi comuni di ipocapnia includono:(22)

  • parestesie
  • palpitazioni
  • crampi mialgici
  • crisi epilettiche

Tuttavia, l’ipocapnia può potenzialmente causare diversi processi patologici:(3)(22)

  • L’arteria cerebrale si restringe, provocando segni e sintomi come capogiri, distaccamento e ridotta lucidità di pensiero.(23) Per ogni riduzione di 1 mmHg della PaCO2, si verifica una diminuzione del 2% nel flusso sanguigno cerebrale.(3)(24) Una diminuzione di 5 mmHG comporterà una riduzione del 10% nel flusso sanguigno, che può avere un impatto significativo.(3) Inizialmente, il flusso sanguigno si riduce alla corteccia cerebrale, che è responsabile della pianificazione, della logica e del pensiero. In seguito, saranno colpite le aree che attivano i riflessi primitivi, tra cui l’amigdala, che svolge un ruolo fondamentale nella risposta di paura e nella risposta di lotta o fuga.(25)(3)
  • L’assorbimento di ossigeno da parte dell’emoglobina è alterato. Durante una respirazione ottimale, l’ossigeno e l’emoglobina si attaccano e si staccano facilmente (questo è noto come effetto Bohr; si veda video sotto). Tuttavia, durante i periodi di respirazione eccessiva, quando i livelli di CO2 diminuiscono, l’ossigeno e l’emoglobina si attaccano, ma non si staccano facilmente.(26) Questo spiega i valori di saturazione al 100% rilevati dalla pulsossimetria nei pazienti con disfunzioni dello schema respiratorio.
  • Questo aumento dell’affinità dell’ossigeno con l’emoglobina comporta un ridotto rilascio di ossigeno ai tessuti periferici (cervello, cuore, fegato, reni).(26) Inoltre, si verifica una diminuzione del flusso sanguigno in periferia (mani, piedi e bocca) e un aumento dell’attività del tessuto nervoso e delle sinapsi nervose.(3)

(27)

  • Una riduzione della PaCO2 provoca uno squilibrio tra calcio e magnesio, aumentando la probabilità di spasmi e fatica.(3)
  • Allo stesso modo, bassi livelli di CO2 nel flusso sanguigno influiscono sul tamponamento dell’acido lattico. Questo è spesso presente nei soggetti affetti da encefalomielite mialgica/sindrome da stanchezza cronica (ME/CFS), fatica cronica o fatica post-virale. L’acido lattico è il sottoprodotto dell’esercizio e, solitamente, viene facilmente eliminato grazie al sistema tampone bicarbonato. Tuttavia, nei pazienti con sindrome da iperventilazione cronica, il tampone bicarbonato si esaurisce. Quindi si sviluppa rapidamente un accumulo di acido lattico, con conseguenti fastidi e dolori muscolari. I pazienti che presentano fatica cronica o fatica post-virale dovrebbero quindi essere valutati per la disfunzione dello schema respiratorio con l’obiettivo di ripristinare un buono schema respiratorio a riposo.(3)

Tutti questi sintomi di ipocapnia possono essere preoccupanti per i pazienti e causare ulteriore stress.

Gli effetti della respirazione eccessiva cronica, con l’associata deplezione cronica di CO2, comprendono:(3)

  • Affanno sproporzionato rispetto alla forma fisica
  • Uno stato di lotta o fuga con rilascio di catecolamine
  • Accumulo di acido lattico a causa dell’esaurimento del tampone bicarbonato

La psicofisiologia della respirazione corretta( modifica | fonte edit )

Il sistema nervoso autonomo( modifica | modifica fonte )

Il sistema nervoso autonomo (SNA) è costituito da tre rami: il sistema nervoso simpatico (SNS), il sistema nervoso parasimpatico (SNP) e il sistema nervoso enterico (SNE).(28)(29) In generale, l’attivazione del SNS provoca uno stato di aumento dell’attività e dell’attenzione (cioè la risposta di lotta o fuga). La pressione sanguigna e la frequenza cardiaca aumentano e la peristalsi gastrointestinale si arresta.(28) Al contrario, il SNP è il sistema di riposo e digestione. Abbassa la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna e riavvia la peristalsi e la digestione. A differenza del SNS, che innerva la maggior parte dei tessuti del corpo, compreso il sistema muscolo-scheletrico, il SNP innerva solo la testa, i visceri e i genitali esterni.(28)

Un buono schema respiratorio a riposo (ad esempio, respirazione nasale, schema basso e lento) attiverà il SNP.(3) Se questo schema respiratorio a riposo viene alterato (cioè respirazione a volumi più elevati, aumento della frequenza respiratoria e disregolazione), sarà il SNS a dominare.

Sia il SNP che il SNS svolgono un ruolo chiave nell’omeostasi durante la giornata, ma rimanere in uno stato prolungato di SNS a causa della respirazione eccessiva avrà un effetto negativo, con conseguente esaurimento e burnout surrenale.(3)

Amigdala(edit | edit source)

L’amigdala è associata al riflesso primitivo di lotta o fuga.(3) Fa parte del sistema limbico, che controlla le emozioni e i comportamenti, nonché la formazione della memoria.(30) L’amigdala contribuisce a regolare l’ansia, l’aggressività, il condizionamento della paura, la memoria emotiva e la cognizione sociale. Ha anche un effetto modulatore sull’acquisizione/consolidamento dei ricordi, il che determina una risposta emotiva.(30)

(31)

Quando gli individui non respirano in modo efficace, l’amigdala si attiva e diventano reattivi. È importante ricordare che quando respiriamo in maniera ottimale, il cervello è completamente ossigenato, con un flusso sanguigno adeguato attraverso la corteccia frontale. Tuttavia, se questo schema viene alterato e respiriamo eccessivamente, questo sistema viene alterato e l’amigdala si attiva, provocando un’ulteriore respirazione eccessiva e un ciclo di panico, ansia e paura.(3)

Ridurre consapevolmente la frequenza respiratoria può contrastare questo effetto, disattivando l’amigdala e migliorando il pensiero razionale e logico. Pertanto, quando si riallena la respirazione, è importante concentrarsi sull’estensione della pausa alla fine del respiro. L’ampliamento dell’intervallo tra una reazione e una risposta può talvolta essere sufficiente a rallentare il sistema. Questo permette alla corteccia frontale di riattivarsi e di prevenire una reazione eccessiva. Questa tecnica di respirazione è quindi uno strumento importante per favorire l’autoregolazione, combattere lo stress, l’ansia e per migliorare il processo decisionale razionale.(3)

Dolore e respirazione( modifica | modifica fonte )

La percezione alterata del dolore è stata associata alla respirazione(32) e una respirazione inefficace potrebbe determinare una riduzione della soglia del dolore.(3) Il dolore cronico e l’iperventilazione cronica spesso coesistono.(33) Questo potrebbe essere legato sia alla neurochimica che alla biomeccanica del dolore.(3) Il dolore può causare un aumento della frequenza respiratoria in generale. Inoltre, i pazienti con dolore addominale o pelvico spesso trattengono i muscoli addominali, il che comporta una respirazione toracica superiore(33) e spesso sviluppano tensione/rigidità muscolare. Tuttavia, i soggetti che respirano correttamente tendono a presentare una maggiore flessibilità.(3)

Schemi respiratori normali( modifica | modifica fonte )

Un normale schema respiratorio a riposo sarà nasale/addominale. La normale frequenza respiratoria a riposo cambia nel corso della vita:(3)

  • I neonati respirano da 35 a 58 volte al minuto
  • I bambini piccoli 15-22 volte al minuto
  • Adolescenti 12-16 volte al minuto
  • Una volta che i polmoni smettono di crescere, intorno ai 22 anni, gli adulti adottano una frequenza respiratoria di 10-14 respiri al minuto.

Quando si valuta uno schema respiratorio, è importante valutare anche la regolarità dei movimenti. L’espirazione dovrebbe essere leggermente più lunga dell’inspirazione e dovrebbe esserci una leggera pausa alla fine dell’espirazione. Questo schema è fondamentale per mantenere l’omeostasi e il pH. Se questo rapporto cambia, si attiva il SNS.(3)

Cosa provoca il cambiamento di questo schema?( modifica | modifica sorgente )

Le ragioni per cui si potrebbero sviluppare schemi respiratori disfunzionali sono molteplici.

Respirazione con la bocca( modifica | fonte di modifica )

La respirazione con la bocca è comune nei pazienti con disturbi dello schema respiratorio. È risaputo che provoca una serie di sintomi, tra cui: sonnolenza diurna, mal di testa, agitazione ed enuresi notturna, fatica, scarso appetito, bruxismo, problemi a scuola, deficit di apprendimento e problemi comportamentali(34), come l’ADHD, nonché disturbi del sonno.(35)

Se notate che un paziente respira con la bocca, valutate se il suo naso è ostruito o meno (ad esempio, è rotto? Ha una rinite cronica?) O se si tratta di uno schema abituale?

Se un bambino piccolo respira con la bocca, è necessario determinarne la causa (ad esempio, tonsille/adenoidi che causano un’ostruzione).(3) Questo schema può avere un impatto significativo sulle strutture oro-facciali del bambino.(36)(3)

Fattori ambientali( edit | edit source )

Considerare l’ambiente e i fattori biochimici scatenanti. È risaputo che rimanere a lungo in una stanza calda e umida altera la respirazione.(3) Analogamente, è stato dimostrato che l’iperventilazione di aria calda e umida provoca una broncocostrizione transitoria nei pazienti asmatici(37) e risposte di tosse e irritazione della gola in pazienti con rinite allergica.(38)

Fattori ormonali( modifica | fonte edit )

La frequenza respiratoria delle donne cambia durante il ciclo ormonale. Il progesterone è uno stimolante respiratorio e raggiunge il suo picco nella fase di post-ovulazione. Ciò può comportare una riduzione dei livelli di PaCO2. Questi livelli diminuiscono ulteriormente durante la gravidanza.(33)

Febbre / Infezioni virali( modifica | modifica fonte )

L’ipertermia nell’uomo provoca varie risposte termoregolatorie, tra cui la sudorazione e la vasodilatazione cutanea, oltre a un aumento della ventilazione. Questo riduce la pressione della PaCO2 arteriosa.(39)

Altitudine(edit | edit source)

Anche l’alta quota può causare squilibri, con conseguente respirazione eccessiva. È stato riscontrato che il livello di compromissione o di sintomi è più strettamente correlato al grado di ipocapnia che al grado di ipossia.(22) Se un individuo ha già un disturbo dello schema respiratorio, spesso i sintomi aumentano ad alta quota.(3) Quando l’altitudine aumenta, si verifica una diminuzione della densità dell’aria, dell’umidità e della temperatura che, a loro volta, potrebbero determinare una reattività delle vie aeree e cambiamenti nella ventilazione e nell’emodinamica polmonare di una persona. (40)

Caffeina / Droghe( modifica | fonte edit )

L’uso eccessivo di droghe ricreative o di caffeina influisce sulla respirazione. Queste sostanze sono stimolanti e panicogene, che provocano attacchi di panico e ansia. I principali panicogeni del corpo sono la CO2 e l’acido lattico. Pertanto, anche in assenza di stress, una riduzione di CO2 può scatenare un attacco di panico.(3)

Ridere / Parlare( modifica | fonte di modifica )

Anche ridere, così come parlare molto, possono scatenare i segni e i sintomi, se un individuo è intollerante alla CO2.(3)

Stress, ansia e fatica( modifica | fonte edit )

Stress, ansia e fatica possono esacerbare ed essere esacerbati da disturbi dello schema respiratorio attraverso le vie autonome. Allo stesso modo, la noia, la depressione, delle risposte apprese, un’attribuzione errata, il dolore, una storia di abuso e di trauma possono avere un impatto significativo, quindi si tratta di aspetti importanti da considerare in un’anamnesi soggettiva.(3)

Condizioni pre-esistenti( modifica | modifica fonte )

Anche le malattie organiche possono contribuire allo sviluppo di disturbi dello schema respiratorio, tra cui gocciolamento retronasale, rinite, asma, BPCO e malattia polmonare interstiziale, oltre a disturbi metabolici.(41)(33) Pertanto, queste condizioni possono coesistere con i disturbi dello schema respiratorio. Inoltre, se uno schema respiratorio viene migliorato, i pazienti potrebbero avere un miglioramento della qualità della vita e una riduzione di alcuni dei sintomi della loro condizione originaria.(3)

Apnea da email( modifica | modifica fonte )

È interessante notare che esiste una tendenza attuale di “apnea da e-mail” o “apnea da schermo”. Si verifica quando le persone trattengono il respiro mentre leggono le e-mail o utilizzano computer portatili o tablet. Nel corso della giornata, questo può causare una riduzione dei livelli di ossigeno, con conseguenti episodi di apnea.(3)

Importante: in tutte le situazioni sopra descritte, bastano solo 24 ore perché uno schema respiratorio alterato diventi abituale. Quindi, un individuo potrebbe riprendersi da un virus, spostarsi in un ambiente diverso, diminuire i livelli di stress o di caffeina, etc. ma la disfunzione dello schema respiratorio rimane.(3)

Approcci gestionali chiave per i fisioterapisti( modifica | modifica fonte )

Per riallenare la respirazione, è essenziale educare i pazienti sugli effetti della respirazione eccessiva. Il fisioterapista deve aiutare il paziente a interrompere il ciclo della respirazione disfunzionale riallenando lo schema respiratorio del paziente (cioè nasale, basso e lento in uno schema senza sforzo).

Resilienza del biossido di carbonio( modifica | fonte edit )

Un aspetto del riallenamento respiratorio si concentra sul miglioramento della resilienza della CO2, in modo che i livelli di PaCO2 possano aumentare/diminuire leggermente senza scatenare i sintomi(3). Ad esempio, se un individuo con un disturbo dello schema respiratorio è esposto a una combinazione di fattori scatenanti sopra menzionati (ad esempio, una stanza calda e umida, l’altitudine, la necessità di parlare molto, il consumo di caffeina), probabilmente avrà sintomi associati alla diminuzione della CO2 (affanno, diminuzione del flusso sanguigno al cervello, sensazione di spilli e aghi, intorpidimento, tensione muscolare, etc.) Tuttavia, se questo individuo ha un buon tampone o un recettore dell’anidride carbonica resiliente nel cervello, ci vorrà di più perché diventi sintomatico.(3)

È fondamentale educare il paziente su questi fattori scatenanti, oltre che su quelli associati al pensiero eccessivo e sui fattori emotivi, in modo che sia più in grado di notare ciò che potrebbe causare i sintomi.(3)

Sintesi(edit | edit source)

Una respirazione corretta influisce su tutti i nostri sistemi corporei. La scienza della respirazione può essere suddivisa in tre aree principali:

  • La meccanica della respirazione corretta (cioè la biomeccanica)
  • La fisiologia della respirazione corretta (cioè la biochimica)
  • La psicofisiologia della respirazione corretta (o psicologia)

Tutte le aree sono interconnesse e se si ripristina un buono schema respiratorio, si otterranno molti miglioramenti positivi, tra cui:(3)

  • Potenziamento dell’azione cellulare, del metabolismo e della funzione mitocondriale
  • Miglioramento della digestione, della postura, della stabilità e della qualità vocale
  • Regolazione del SNA e dell’elaborazione del dolore
  • Capacità di rilassare / calmare le menti ansiose
  • Maggiore autoregolazione

Citazioni(edit | edit source)

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