PremessaAnrep

Gleb Anrep, medico fisiologo, nacque a San Pietroburgo nel 1890.

Gran parte della sua vita da ricercatore la dedicò allo studio della fisiologia dell’apparato cardiovascolare e ai meccanismi che la regolano, in particolare l’influenza esercitata dalle sostanze bioumorali sul cuore.

Durante gli studi universitari, Gleb Anrep conobbe quello che fu il suo più grande maestro, il fisiologo Ivan Petrovitch Pavlov,  con il quale collaborò nello studio della secrezione pancreatica e dei riflessi condizionati.

Grazie a questa collaborazione , Anrep potè conoscere Ernest Starling con il quale lavorò su importanti aspetti della fisiologia cardiovascolare presso l’università di Cambridge in Inghilterra.

Anrep è consciuto soprattutto per aver scoperto il meccanismo di regolazione dell’attività cardiaca che porta il suo nome, ma a lui vengono riconosciuti diversi studi quali , ad esempio, l’azione delle sostanze bioumorali e ormonali  tra cui l’adrenalina, l’adenosina, l’ossido nitrico. Fu il primo a descrivere l’azione dell’istamina e come il suo rilascio fosse influenzata dalla somministrazione della d-tubocurarina, alcaloide naturale e bloccante neuromuscolare non depolarizzante. Questa fu la prima descrizione dell’azione di questo anestetico, in grado di determinare un aumento del rilascio di istamina con conseguente vasodilatazione ed effetto ipotensivante; da qui l’intuizione che questa sostanza potesse essere utilizzata in ambito anestesiologico, cosa che avvenne nel 1942 ad opera di Griffith.

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Anrep inoltre dimostrò che il flusso ematico si arrestava a seguito della contrazione muscolare per poi riprendere, al termine di questa fase, determinando iperemia reattiva.

Molti dei suoi lavori erano rivolti allo studio dei meccanismi alla base della cardiopatia ischemica e come questa potesse essere adeguatamente trattata.

A lui si deve la traduzione in lingua inglese del trattato di  “Riflessi condizionati” di Ivan Pavlov, pubblicato in Russia nel 1926.

 

Meccanismo d’azione

Il cuore è in grado di fornire, in base alle necessità, un costante apporto ematico ai tessuti, assicurando un valore di gittata cardiaca indipendente, entro certi limiti, dalle modificazioni che possono presentarsi in condizioni di stress emodinamico (ad esempio un aumento delle resistenze periferiche) e di espellere dal ventricolo sinistro, una quota di sangue equivalente al volume proveniente dalla circolazione periferica (ad esempio in caso di aumento del pre-carico). In quest’ultimo caso una quantità aggiuntiva di sangue, fluendo nei ventricoli, provoca una distensione delle fibre muscolari con conseguente formazione di un maggior numero di cross bridges, determinando un aumento della contrattilità miocardica. Questo fenomeno è descritto dalla legge di Frank-Starling.

Frank-Starling curve

 

Un aumento del post-carico, ovvero le resistenze che il cuore deve vincere per espellere una determinata quantità di sangue, teoricamente potrebbero diminuire tale quantità espulsa dal ventricolo sinistro. Tuttavia, grazie all’“Effetto Anrep”, si assiste ad un aumento della contrattilità miocardica (effetto inotropo positivo), fenomeno osservabile sia in concomitanza del meccanismo di Frank-Starling, sia indipendentemente da esso e pertanto del tutto indipendente dal grado di stiramento delle fibre muscolari cardiache.

 

Quindi, analizzando nel dettaglio l’effetto Anrep, a seguito di un improvviso incremento della pressione aortica (o impedenza aortica), il volume cardiaco aumenta e rimane pressochè elevato fin tanto le resistenze sono elevate.

In tali condizioni, si possono  identificare due picchi pressori, fenomeno osservato da Anrep durante i suoi esperimenti su preparati cuore-polmone (preparato cuore-polmoni di Knowlton e Starling in cui il cuore viene adeguatamente denervato e quindi privo degli effetti del sistema nervoso autonomo); in un primo picco si assiste ad un iniziale aumento del volume sistolico e diastolico, un secondo, dove avviene un aumento dell’inotropismo, del cronotropismo, della gittata sistolica e la riduzione progressiva del volume cardiaco.

Tale fenomeno è stato attribuito all’attività dei nervi spancinici sulle ghiandole surrenali, in particolare dalla secrezione di adrenalina nel sangue. Infatti, negli esperimenti effettuati da Anrep, l’esclusione delle ghiandole surrenali mediante legatura dei vasi, determinava una scomparsa delle modificazioni cardiache precedentemente descritte.

Anrep effect

 

 

Focus: nervi splancnici

Al contrario dei restanti nervi simpatici pre-gangliari, che si connettono con la catena simpatica paravertebrale, le fibre nervose pre-gangliari che costituiscono il nervo splancnico raggiungono la midollare del surrene come fibre pre-gangliari effettuando sinapsi con le cellule cromaffini surrenaliche.

L’attività di queste fibre nervose stimola la produzione di adrenalina e noradrenalina da parte della midollare del surrene, fenomeno che avviene soprattutto in condizioni di pericolo.

nervo splancnico

 

Modello sperimentale di preparato cuore-polmoni secondo Starling

Modello sperimentale di preparato cuore-polmoni secondo Starling

 

 

Teorie alternative

Diversi  Autori hanno ipotizzato che, l’effetto Anrep, possa avvenire mediante un meccanismo autoregolatorio locale, ovvero come conseguenza di una transitoria ischemia sub-endocardica insorta a seguito dell’incremento della pressione sistolica, in grado di ridurre la contrattilità miocardica e di stimolare il rilascio di sostanze bioumorali capaci di interagire con i vasi coronarici e il miocardio. Questa condizione comporterebbe un aumento del volume e della pressione tele-diastolica da cui deriverebbe una redistribuzione e un aumento della circolazione coronarica tale da determinare un incremento della contrattilità miocardica.

Ad avvalorare talen ipotesi, è l’assenza dell’effetto Anrep nei prepatati di muscoli papillari i quali sono solitamente poco ossigenati e  sono in grado di modificare, solo entro certi limiti, il flusso ematico.

In un altro studio gli Autori dimostrano come, la somministrazione di potenti vasodilatatori coronarici quali la papaverina e l’ADP (adenosina difosfato), sia in grado di assicurare la vascolarizzazione degli strati subendocardici e di neutralizzare l’effetto Anrep anche in caso di aumento del post-carico.

Da questi esperimenti si deduce che l’aumento dell’inotropismo sia dovuto ad un aumento del flusso ematico al cuore; un risultato prevedibile considerando che in vivo, l’adrenalina, è un vasodilatatore coronarico. Pertanto, alla luce degli esperienti effettuati, è possibile affermare che questo effetto sia il risultato di un insieme di interazioni coinvolgenti il sistema nervoso, il sistema endocrino e l’apparato cardio-vascolare.

 

 

Fonti e approfondimenti

G. von Anrep.”On the part played by the suprarenals in the normal vascular reactions of the body”. J Physiol December 9, 1912 45 (5) 307-317

R. G. MONROE, W. J. GAMBLE, C. G. LAFARGE, A. E. KUMAR, J. STARK, G. L. SANDERS, C. PHORNPHUTKUL, and M. DAVIS. “The Anrep Effect Reconsidered”. The Journal of Clinical Investigation Volume 51 October 1972

S M Yentis MD. “Minds and hearts: themes in the life of Gleb von Anrep”. JRSocMed1998;91:209-212

Immagini

http://www.med.unipg.it/ccl/Materiale%20Didattico/Fisiologia%20(Grassi)/Sistema%20nervoso%20autonomo.pdf