Laboratorio per lo Studio Integrato del Sistema Nervoso Autonomo e dell'Attività Cardiorespiratoria

Il Laboratorio per lo Studio Integrato del Sistema Nervoso Autonomo e dell’Attività Cardiorespiratoria svolge attività clinica e di ricerca prevalentemente nell’ambito delle patologie cardiovascolari, con particolare riferimento alla cardiopatia ischemica e allo scompenso cardiaco. Per quanto attiene a condizioni extracardiache rappresentano argomento d’interesse le patologie di natura nervosa centrale o di tipo sistemico che coinvolgono il sistema neurovegetativo e la sincope neuromediata.

Attività di Ricerca:

L’attività del Laboratorio si fonda sulla registrazione ed analisi dei segnali cardiorespiratori (pressione arteriosa, frequenza cardiaca, ventilazione, saturazione di ossigeno). I segnali cardiorespiratori sono registrati sia nel corso di specifiche condizioni controllate che nel corso delle 24 ore e sono analizzati sulla base di algoritmi noti o in via di sperimentazione e quindi correlati con i dati clinici di data-base appartenenti alla struttura. Il Laboratorio si avvale pertanto della stretta collaborazione con il Servizio di Bioingegneria per lo sviluppo di sistemi di acquisizione, registrazione ed analisi dei suddetti segnali e con il Laboratorio di Polisonnografia per l’integrazione dei segnali cardiorespiratori con i segnali elettroencefalografici.

Il Laboratorio svolge anche attività di analisi di segnali registrati nel contesto di studi multicentrici sia nazionali che internazionali (PREAMI, Val-HeFT, GISSI-HF, DASAP-HF attualmente in corso), sia per quanto riguarda aspetti di ordine prognostico che di ordine fisiopatologico (ad es. effetto dei farmaci o dell’attività fisica sull’attività del sistema nervoso autonomo).

Nell’ambito della attività di ricerca il Laboratorio collabora con Istituzioni internazionali (F. Edward Hébert School of Medicine, Bethesda, USA; John Radcliffe Hospital, Oxford, UK; IEETA Research Institue, University of Aveiro, Portugal) e nazionali (Centro Studi ANMCO; Istituto di Ricerche Farmacologiche “Mario Negri”; Divisione di Cardiologia dell’ Università di Pavia; Istituto di Fisiologia Clinica, CNR, Pisa; Dipartimento di Medicina Clinica, Prevenzione e Biotecnologie Applicate dell’Università di Milano-Bicocca; Dipartimento di Scienze Biomediche dell’Università di Milano).

Le attività di ricerca del Laboratorio si sviluppano nei seguenti ambiti:

• Studio della fisiopatologia delle alterazioni dell’equilibrio neurovegetativo in merito alle patologie di interesse cardiologico e del loro significato prognostico;
• Studio delle interazioni cardiorespiratorie in pazienti soggetti ad anormalità del pattern respiratorio (scompenso cardiaco, sindrome delle apnee ostruttive);
• Valutazione dell’efficacia di misure terapeutiche sia di ordine farmacologico che riabilitativo (es. training fisico) che attraverso l'uso di device (es.: stimolazione vagale transcutanea)
• Validazione di metodologie di analisi.

Attività Didattica:

Il Laboratorio per lo Studio del Sistema Nervoso Autonomo ha svolto attività di divulgazione delle conoscenze e delle metodiche sviluppate sia verso gli specializzandi della Scuola di Cardiologia dell’Università di Pavia che ospitando medici di altre strutture nazionali e internazionali.

Attività Clinica:

Il Laboratorio fornisce prestazioni diagnostiche sia per pazienti ospedalizzati, che per pazienti ambulatoriali. In particolare, vengono effettuati consulenze, analisi della variabilità della frequenza cardiaca e pressione arteriosa sia in condizioni basali che dopo tilting, nell’ambito della diagnostica delle neuropatie periferiche e della sincope.

Progetti di Ricerca in corso:

• Studio della correlazione fra differenti metodologie di analisi della sensibilità barocettiva nel paziente con scompenso cardiaco;
• Disturbi del pattern respiratorio nel paziente con scompenso cardiaco cronico: correlazioni fra stato di veglia e riposo notturno;
• Progetto Multicentrico Italiano Sonno e Scompenso (ProMISeS): studio italiano multicentrico osservazione di coorte su compenso cardiaco e disturbi del respiro nel sonno;
• Valutazione degli effetti del Servoventilatore Adattativo sulla sopravvivenza e sulla frequenza di ricoveri ospedalieri causati da episodi cardiovascolari in pazienti con insufficienza cardiaca e apnea notturna (Studio policentrico internazionale ADVENT-HF);
• Valutazione del profilo neurovegetativo dei pazienti con apnea ostruttiva;
• Modulazione non-invasiva del sistema nervoso autonomo mediante stimolatore vagale trans-cutaneo.

Progetti di Ricerca in programmazione:

Effetti della somministrazione di innibitori di SGLT2 sulla sensibilità chemorecettoriale e sul bilancio autonomico cardiovascolare in soggetti diabetici con e senza scompenso cardiaco.

Alterazioni del sistema nervoso autonomo sono presenti in circa il 30% della popolazione diabetica sia come entità clinica (neuropatia autonomica) che come forma preclinica rilevabile mediante test di stimolazione. Nei soggetti diabetici con neuropatia autonomica recenti osservazioni epidemiologiche evidenziano un aumentato rischio di sleep apnea (sia di tipo centrale che di tipo ostruttivo). I meccanismi implicati non sono completamente chiariti, ma un ruolo importante viene attribuito agli effetti della neuropatia autonomica sulla sensibilità dei chemorecettori centrali e periferici e  sulle conseguenza della alterata sensibilità chemorecettoriale sulla stabilità dei centri respiratori. Queste condizioni sono notevolmente amplificate nel contesto dei pazienti affetti da diabete e scompenso cardiaco, in cui le conseguenze emodinamiche della disfunzione ventricolare (attivazione neuroormonale, ritardo di circolo) determinano una aumentata suscettibilità alle alterazioni respiratorie sia diurne che notturne con effetti deleteri sulla progressione della malattia.

La recente introduzione nell’armamentario terapeutico del diabete di una nuove classe di farmaci, gli inibitori di SGLT2 (empaglifozin et al) ha suscitato un grandissimo interesse perché questi farmaci sono risultati associati con una drammatica riduzione degli eventi cardiovascolari. Fra i molteplici meccanismi implicati la riduzone dello stress ossidativo, la diminuzione della pressione arteriosa e dello stifness arterioso orientano verso possibili effetti positivi sul bilancio autonomico cardiovascolare.

Lo scopo di questo lavoro è di valutare gli effetti di questa nuova classe di farmaci sul profilo autonomico cardiovascolare dei soggetti diabetici (con e senza scompenso cardiaco) e di valutarne la relazione con la presenza di alterazioni respiratorie notturne e diurne di tipo centrale. 

Pubblicazioni:

• La Rovere MT, Fanfulla F, Taurino AE, Bruschi C, Maestri R, Robbi E, Maestroni R, Pronzato C, Pin M, D'Armini AM, Pinna GD. Chronic thromboembolic pulmonary hypertension: Reversal of pulmonary hypertension but not sleep disordered breathing following pulmonary endarterectomy. Int J Cardiol. 2018 Aug 1; 264:147-152.
• La Rovere MT, Maestri R, Robbi E, Caporotondi A, Guazzotti G, Traversi E, Pinna GD. Daytime periodic breathing during short-term laboratory recordings in heart failure patients: the iceberg tip of central sleep apnoea? Eur J Heart
• Fail. 2018 May;20(5):934-936.
• D'Onofrio A, La Rovere MT, Emdin M, Capucci A, Sinagra G, Bianchi V, Pisanò ECL, Pieragnoli P, Tespili M, Luzi M, Talarico A, Zecchin M, Rapacciuolo A, Piacenti M, Indolfi C, Arias MA, Diemberger I, Checchinato C, Boriani G, Padeletti L. Implantable cardioverter-defibrillator-computed respiratory disturbance index accurately identifies severe sleep apnea: The DASAP-HF study. Heart Rhythm. 2018 Feb;15(2):211-217.
• Maestri R, La Rovere MT, Raczak G, Danilowicz-Szymanowicz L, Pinna GD. Estimation of baroreflex sensitivity by the bivariate phase rectified signal averaging method: a comparison with the phenylephrine method. Physiol Meas. 2017 Sep 26;38(10):1874-1884.
• Traversi E, Rossi D, Maestri R, Olmetti F, La Rovere MT, Pinna GD. The reduction of central sleep apnoea severity in the left lateral position is not due to an improvement in cardiac haemodynamics in patients with chronic heart failure. Sleep Med. 2017 Jun; 34:30-32. doi: 10.1016/j.sleep.2017.02.023.
• Steinberg JS, Varma N, Cygankiewicz I, Aziz P, Balsam P, Baranchuk A, Cantillon DJ, Dilaveris P, Dubner SJ, El-Sherif N, Krol J, Kurpesa M, La Rovere MT, Lobodzinski SS, Locati ET, Mittal S, Olshansky B, Piotrowicz E, Saxon L, Stone PH, Tereshchenko L, Turitto G, Wimmer NJ, Verrier RL, Zareba W, Piotrowicz R. 2017 ISHNE-HRS expert consensus statement on ambulatory ECG and external cardiac monitoring/telemetry. Heart Rhythm. 2017 Jul;14(7): e55-e96. doi: 10.1016/j.hrthm.2017.03.038. Epub 2017 May 8.
• Pinna GD, Porta A, Maestri R, De Maria B, Dalla Vecchia LA, La Rovere MT. Different estimation methods of spontaneous baroreflex sensitivity have different predictive value in heart failure patients. J Hypertens. 2017 Aug;35(8):1666-1675.
• Ranucci M, Porta A, Bari V, Pistuddi V, La Rovere MT. Baroreflex sensitivity and outcomes following coronary surgery. PLoS One. 2017 Apr 6;12(4): e0175008. doi: 10.1371/journal.pone.0175008. eCollection 2017.
• La Rovere MT, Maestri R, Olmetti F, Paganini V, Riccardi G, Riccardi R, Pinna GD, Traversi E. Additional predictive value of nutritional status in the prognostic assessment of heart failure patients. Nutrition, Metabolism & Cardiovascular Diseases 2017 Mar;27(3):274-280.
• Randerath W, Verbraecken J, Andreas S, Arzt M, Bloch KE, Brack T, Buyse B, De Backer W, Eckert DJ, Grote L, Hagmeyer L, Hedner J, Jennum P, La Rovere MT, Miltz C, McNicholas W, Montserrat J, Naughton M, Pepin J-L, Pevernagie D, Sanner B, Testelmans D, Tonia T, Vrijsen B, Wijkstra P, Levy P. Definition, discrimination, diagnosis, and treatment of central breathing disturbances during sleep. An ERS Statement. Eur Respir J. 2017 Jan 18;49(1). pii: 1600959. 
• MT La Rovere, GD Pinna. Whispering During Sleep: Autonomic Signaling During Sleep, Sleep Apnea, and Sudden Death. In Heart Failure Management: The Neural Pathways, Gronda E, Vanoli E Eds, Springer 2016, pp 101-113