Conseguenze metaboliche dell'ipossia

Riassunto La sopravvivenza in condizioni di ipossia dipende dall’attivazione di processi cellulari complessi, con risposte di adattamento (quali il potenziamento del trasporto di O2 attraverso l’aumento dell’eritropoiesi, l’attivazione dell’angiogenesi e l’aumento della glicolisi anaerobica) e l’inibizione di processi metabolici che richiedono alta disponibilità di O2. Ciò consente di mantenere l’omeostasi energetica anche in condizioni di ridotta disponibilità di O2. Nel modello fisiologico del soggiorno ad alta quota si verificano riduzione di peso e della capacità di lavoro associata a riduzione della massa muscolare, che però sono reversibili al ripristino di condizioni di normossia. Le alterazioni causate dall’ipossia dipendono in parte dalla modalità di esposizione, dalla sua durata e dalla sua intensità. Le popolazioni ben adattate all’altitudine mostrano aumento dell’efficienza dei processi metabolici in condizioni ipossiche rispetto ai soggetti che vivono al livello del mare. Gli adattamenti all’ipossia, invece, sono alterati o insufficienti in condizioni patologiche. Nei pazienti con broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), si verifica una perdita di tessuto muscolare che è largamente irreversibile, possibilmente per gli effetti dell’attivazione infiammatoria caratteristica della malattia. Nella apnea ostruttiva nel sonno (OSA), l’ipossia è intermittente e limitata alle ore notturne. L’OSA è caratterizzata da alterazioni del metabolismo energetico in parte secondarie all’obesità, e da una prevalente attivazione infiammatoria rispetto alla classica risposta di adattamento all’ipossia. Alcuni dati sulla risposta all’esercizio suggeriscono alterazioni metaboliche muscolari anche nei pazienti OSA, ma la loro interpretazione è complicata dalla usuale coesistenza di obesità, associata ad insulino-resistenza anche nel muscolo scheletrico. Una migliore comprensione degli adattamenti all’ipossia potrà essere utile per meglio comprendere la fisiopatologia delle malattie respiratorie, e potrà suggerire nuovi approcci terapeutici, come sta già avvenendo nel caso della patologia tumorale. Summary Survival under hypoxic conditions depends on the activation of complex cellular processes, with development of some adaptive responses (such as increased oxygen transport obtained by increasing erythropoiesis, activation of angiogenesis and increased glycolysis) and inhibition of the metabolic processes that require high availability of oxygen. Such adaptations allow maintenance of energy homeostasis despite decreased oxygen availability. In the physiological model of sojourn at high altitude, decreased body weight is associated with a lower exercise capacity and loss of skeletal muscle mass, but these changes are reversible on return to sea level. Hypoxia-induced alterations vary according to the features of hypoxic exposure, depending in part on its duration and intensity. Some populations well adapted to altitude show increased metabolic efficiency under hypoxic conditions compared to subjects living at sea level. Adaptation to hypoxia is altered or insufficient under pathological conditions. In patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), loss of muscle mass occurs but is largely irreversible, possibly because of the effects of the inflammatory activation typical of the disease. In obstructive sleep apnea (OSA), intermittent hypoxia occurs during the night. OSA is characterized by altered energy metabolism, in part due to the associated obesity, and by a predominant inflammatory activation over the classic adaptive response to hypoxia. Some data suggest that the metabolic response of skeletal muscle may be altered in OSA patients during exercise, but the frequent occurrence of obesity associated with insulin resistance in skeletal muscle complicates the interpretation of these results. Further understanding of the adaptations to hypoxia will be useful to better understand the pathophysiology of respiratory diseases, and may suggest new treatment approaches, as it is already occurring for cancer.