I rischi associati all’ossigenoterapia ad alta concentrazione nelle esacerbazioni acute della broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) sono stati riportati oltre 50 anni fa. Da allora è stato dimostrato che l’ossigenoterapia ad alta concentrazione può causare un aumento della PaCO2 sia nella BPCO stabile che nelle esacerbazioni della BPCO, e che in alcuni pazienti l’effetto può essere sia rapido che marcato con un aumento della PaCO2 di >20 mmHg entro 60 minuti. Il significato clinico di questo effetto è evidente dal recente studio randomizzato controllato (RCT) che ha dimostrato che nelle esacerbazioni acute della BPCO, l’ossigenoterapia ad alta concentrazione nel contesto pre-ospedaliero aumenta significativamente la mortalità rispetto a un regime titolato per raggiungere saturazioni di ossigeno arterioso tra 88% e 92%. Nei pazienti con BPCO confermata che hanno ricevuto trattamenti di ossigenoterapia come da protocollo, la PaCO2 era 34 mmHg più alta nel gruppo di ossigenoterapia ad alta concentrazione (Tabella 1).

I principali meccanismi responsabili dell’aumento della PaCO2 con l’ossigenoterapia ad alta concentrazione sono una riduzione del drive respiratorio e il peggioramento del mismatch ventilazione/perfusione dovuto al rilascio della vasocostrizione polmonare ipossica. Il mismatch ventilazione-perfusione è anche un’anomalia di scambio di gas predominante in altri disturbi respiratori acuti come l’asma e la polmonite, con il grado di mismatch che peggiora con la somministrazione di ossigeno. Di conseguenza, ci si aspetterebbe che l’ossigenoterapia ad alta concentrazione causasse un aumento della PaCO2 nell’asma grave e nella polmonite, simile alla sua somministrazione nelle esacerbazioni acute della BPCO.

Di recente una serie di RCT ha dimostrato che il trattamento con ossigeno ad alta concentrazione provoca un aumento significativo della PaCO2 o della tensione transcutanea di anidride carbonica (PtCO2) in pazienti che presentano esacerbazioni gravi dell’asma. Il significato clinico di questo effetto fisiologico è suggerito dall’osservazione che il 10% dei pazienti randomizzati all’ossigenoterapia ad alta concentrazione ha avuto un aumento della PtCO2 di ≥10 mmHg e una PtCO2 ≥45 mmHg dopo 60 minuti di trattamento, mentre nessun paziente sottoposto a ossigenoterapia titolata per mantenere le saturazioni arteriose di ossigeno tra il 93 e il 95% ha avuto questa risposta (Figura1). In un RCT simile, l’ossigenoterapia ad alta concentrazione ha anche dimostrato di aumentare la PtCO2 in pazienti che presentavano una polmonite acquisita in comunità, rispetto al regime di ossigeno titolato che evitava sia l’ipossia che l’iperossia. I rischi relativi di tre e sei volte di un aumento della PtCO2 di almeno 4 mmHg e di almeno 8 mmHg rispettivamente, suggeriscono che questo effetto può essere potenzialmente di significato fisiologico e clinico (tabella 2).

I livelli di pressione parziale transcutanea dell’anidride carbonica (PtCO 2 ) al basale e dopo 60 min di ossigeno ad alta concentrazione (cerchi aperti) o titolato (cerchi pieni) in pazienti che si presentano al dipartimento di emergenza con una grave esacerbazione dell’asma. Riprodotto da riferimento.

L’insufficienza respiratoria cronica può verificarsi anche in altri disturbi respiratori cronici come la sindrome da ipoventilazione da obesità, quindi ci si potrebbe aspettare che l’ossigenoterapia ad alta concentrazione potrebbe causare la ritenzione di CO2 in questa condizione, simile alla BPCO stabile. Questo effetto fisiologico è stato recentemente dimostrato in uno studio randomizzato controllato con placebo di ossigeno al 100% e aria ambiente in pazienti con sindrome da ipoventilazione da obesità e ipercapnia al basale (Figura2). Il principale meccanismo responsabile del peggioramento dell’ipercapnia quando si respirava ossigeno al 100% era una riduzione della ventilazione minuta, che portava all’ipoventilazione alveolare. La rilevanza clinica di questo effetto fisiologico è stata suggerita dalla necessità di interrompere lo studio in uno su otto dei pazienti studiati, a causa di un aumento della PtCO2 ≥10 mmHg entro 20 minuti dal ricevimento della terapia con ossigeno al 100%.

La variazione della PtCO 2 (mmHg) dal basale dopo aver respirato ossigeno al 100% o aria ambiente in soggetti con sindrome da ipoventilazione da obesità. Le linee verticali sono la media (linea orizzontale centrale) ±1 SD per 20 min PtCO2 meno il basale. Riprodotto da riferimento.

Ci sono quindi prove che il potenziale dell’ossigenoterapia ad alta concentrazione per aumentare la PaCO2 non è limitato alle esacerbazioni stabili e acute della BPCO, ma anche ad altri disturbi respiratori acuti con scambio anormale di gas come l’asma e la polmonite, e condizioni respiratorie croniche con ipercapnia come la sindrome da ipoventilazione da obesità. Questa evidenza costituisce la base delle linee guida di consenso che raccomandano che l’ossigenoterapia sia titolata nella BPCO e in altre condizioni respiratorie, per assicurare che i massimi benefici dell’ossigenoterapia siano raggiunti riducendo il potenziale di danno dovuto all’iperossia.