Omeostasi e segni vitali: il loro ruolo nella salute e nel suo ripristino

Introduzione

Il corpo umano sano fa tutto il lavoro necessario per mantenersi per quello che è noto, in biologia, come processi viventi, che includono l’escrezione di rifiuti e l’inalazione di ossigeno per liberare energia dallo zucchero. Usa anche il processo di omeostasi per mantenersi in equilibrio – produce il giusto numero di cellule per sostituire quelle usurate, e la giusta quantità di ormoni per segnalare una reazione che deve avvenire. Questo articolo spiega l’omeostasi, il suo ruolo centrale nel mantenimento della buona salute e come, in caso di cattiva salute, i segni vitali sono fondamentali per aiutare a ripristinarla.

Attività della vita quotidiana

La maggior parte degli adulti sani vive una vita indipendente, svolgendo una serie di attività come camminare, nutrirsi, espellere, lavarsi e vestirsi. Queste attività, conosciute come attività della vita quotidiana (ADL), riflettono i processi fisiologici sottostanti del corpo e sono usate come misura della salute.

Le persone in cattiva salute non sono sempre in grado di svolgere tutte le ADL, o non nella stessa misura di quelle sane. Determinare quali ADL non possono fare, o hanno difficoltà a fare, aiuta gli operatori sanitari a valutare i loro bisogni. Le ADL misurano la dipendenza di una persona dall’aiuto. Sono usate, per esempio, per valutare i pazienti prima della dimissione per vedere se possono riprendere una vita indipendente o hanno bisogno di ulteriore supporto.

Tutte le ADL che svolgiamo riflettono i processi vitali che ci tengono in vita. Questi, a loro volta, sono svolti dai sistemi del nostro corpo. In salute, questo viene fatto correttamente e al giusto livello. Come avviene questo?

Fornire stabilità alle cellule

Tutta la vita è cellulare, cioè fatta di cellule. Come tutti gli organismi viventi, gli esseri umani devono mantenere le nostre cellule per mantenerci in vita. Gli organismi viventi esistono in due ambienti:

• L’ambiente esterno, il pianeta su cui ci troviamo, la Terra;
• L’ambiente interno, quello sotto la nostra pelle.

Il nostro ambiente esterno varia costantemente. Possiamo misurare le cose che variano, o variabili (come la temperatura esterna, il livello dell’acqua, la pressione dell’aria, i livelli di ossigeno e di azoto), ma possiamo fare poco. Il nostro ambiente interno è influenzato da questi cambiamenti ma deve essere stabile perché la vita continui.

Tutte le cellule del corpo sono fatte di sostanze chimiche, come le proteine, che sono in grado di sopravvivere solo in condizioni molto particolari. Per esempio, le uova sono costituite principalmente da una proteina chiamata albumina; quando viene riscaldata, l’albumina diventa solida e non possiamo “sbollentarla”. Anche il nostro corpo contiene albumina ed è altrettanto suscettibile ai cambiamenti di temperatura. Gli enzimi, che permettono alle reazioni corporee di avvenire, sono fatti di proteine. Qualsiasi cambiamento deleterio alle condizioni interne significherebbe che gli enzimi non funzionerebbero, e nemmeno noi: il nostro intero metabolismo, la chimica delle nostre cellule, cesserebbe.

Sia le cellule che le proteine sono estremamente sensibili ai cambiamenti delle variabili dell’ambiente interno (così come di quello esterno). Le cellule devono essere mantenute, tra gli altri requisiti, a determinate temperature, pH (una misura della concentrazione di ioni idrogeno che rivela il nostro equilibrio acido-base), equilibrio osmotico (l’equilibrio tra acqua e soluti) e livelli di energia (zucchero e ossigeno). Poiché le cellule sono in una vasta comunità – l’uomo medio adulto ne ha decine di trilioni – hanno anche bisogno di comunicare per far sapere agli altri cosa sta succedendo. Tutto questo fa parte del nostro ambiente interno, dentro ognuno di noi.

Ricettori ed effettori

Il corpo si controlla automaticamente attraverso sistemi corporei come il sistema nervoso ed endocrino. Ha molti rilevatori che ricevono informazioni sui cambiamenti nel suo ambiente interno – sono chiamati recettori. Alcuni recettori rilevano i cambiamenti nelle sostanze chimiche (chemorecettori); altri nella pressione sanguigna (barorecettori); la temperatura (termorecettori); o il tocco o il calore così estremo da causare dolore (nocicettori). Ogni recettore è sintonizzato su una particolare frequenza, chiamata modalità, rilevando una specifica variabile.

Se un recettore riceve informazioni su un cambiamento di stato nella variabile che è progettato per monitorare, invia segnali al cervello per il coordinamento centrale, in modo che tutte le informazioni siano raccolte in un unico luogo. Un messaggio di risposta viene quindi inviato per suscitare un comportamento o una risposta appropriata. Questa risposta può essere elettrica (inviata tramite il sistema nervoso) o chimica (inviata tramite il sistema endocrino) e provoca un cambiamento, o un effetto, per riportare le nostre condizioni interne a uno stato ottimale.

Questo è portato da organi o cellule conosciuti come ‘effettori’ perché effettuano una risposta (Fig 1).

Ambienti fluttuanti

Le condizioni degli ambienti esterni e interni variano costantemente. L’ambiente esterno può diventare più caldo e più freddo. Nell’ambiente interno, l’acqua evapora dal corpo; il cibo altera il pH; le cellule muoiono e devono essere sostituite nel numero corretto. L’effetto di questi cambiamenti nell’ambiente interno è monitorato e compensato.

Mentre non può controllare l’ambiente esterno, il corpo è in grado di regolare l’ambiente interno per dare la risposta corretta ai cambiamenti di tutte le variabili. Per esempio, i reni regolano il sale, l’acqua e il pH; il sangue porta il calore a tutte le parti del corpo, così come l’ossigeno alle cellule e rimuove l’anidride carbonica da esse. Tutta questa regolazione avviene attraverso l’omeostasi.

La pietra angolare della salute

L’omeostasi è al centro del nostro essere. È il meccanismo di regolazione che ci mantiene in vita, piuttosto che come un semplice insieme di sostanze chimiche. È ciò che ci rende biologici e non solo chimici (Cedar, 2012).

Il concetto fu proposto per la prima volta da Claude Bernard nel 1865 e successivamente nominato da Walter Cannon (Cannon, 1926). È spesso descritto come “il mantenimento di un ambiente interno stabile”. Tuttavia, questa definizione tende a significare poco per gli studenti professionisti della salute; quando diventano professionisti qualificati, la mancanza di connessione tra salute e omeostasi diventa un problema per la pratica clinica. Capire che l’omeostasi è la pietra angolare della salute, e il suo ripristino la pietra angolare della cura clinica, è il primo passo per comprendere il percorso del paziente e il processo decisionale clinico.

L’omeostasi collega i processi fisiologici (ciò che il corpo fa) alle sue cellule (di cosa è fatto il corpo). I meccanismi omeostatici mantengono le variabili nel corpo ai giusti livelli, entro i loro intervalli normali, assicurando che le cellule sopravvivano e prosperino. L’omeostasi è il processo fisiologico che mantiene l’ambiente interno in uno stato stabile e normale. L’omeostasi utilizza processi chimici e biologici per l’auto-mantenimento.

Adeguarsi al cambiamento

L’uomo è un essere dinamico. Tutto il giorno il corpo fluttua: diventa più caldo e più freddo, sudato e disidratato, energico e stanco. Quando siamo sani, notiamo a malapena questi cambiamenti, poiché siamo in grado di adottare comportamenti che regolano le nostre variabili e ci riportano in un luogo sicuro: beviamo bevande calde o fredde; mangiamo o smettiamo di mangiare cibo; siamo attivi o riposiamo. La motivazione a cambiare i nostri comportamenti è una conseguenza dei processi interni che lavorano per riportarci in uno stato sicuro, impedendoci di diventare troppo caldi, troppo freddi, troppo disidratati o troppo privi di energia.

Poiché l’ambiente esterno e quello interno cambiano continuamente, il corpo ha bisogno di mantenere le variabili del suo ambiente interno entro intervalli tollerabili per le sue cellule, e questo è fatto dall’omeostasi. Il corpo misura i cambiamenti che avvengono secondo per secondo, e poi invia segnali per apportare ulteriori cambiamenti che ripristineranno la stabilità del suo ambiente interno e manterranno le sue variabili entro intervalli normali. Il meccanismo principale attraverso il quale questo avviene è chiamato “feedback negativo”.

Contrastare il cambiamento

Il feedback negativo funziona opponendosi alla direzione del cambiamento. Se una variabile va in una direzione, il feedback negativo la fa andare nella direzione opposta per mantenerla il più vicino possibile ad un ‘set point’ (Fig 2). Per esempio, il termostato interno degli esseri umani è impostato a circa 37°C. Se facciamo più caldo, i meccanismi di feedback negativo si attivano per raffreddarci: iniziamo a sudare in modo che il calore evapori dal corpo; i vasi sanguigni sulla superficie della pelle si dilatano per permettere al calore di irradiarsi; cerchiamo luoghi e bevande fresche. Se abbiamo troppo freddo, i meccanismi di feedback negativo contrastano anche questo cambiamento: ci riscaldiamo rabbrividendo, un processo in cui i muscoli si contraggono senza muoversi per produrre calore; i vasi sanguigni si restringono per prevenire la perdita di calore; cerchiamo calore e bevande calde.

I meccanismi di feedback negativo non influenzano solo la nostra fisiologia; influenzano anche i nostri comportamenti, motivandoci a fare certe cose – come bere una bevanda fresca o indossare un maglione caldo. Questo perché la maggior parte dei centri di controllo dell’omeostasi risiede nel cervello. Le uscite dal cervello influenzano la secrezione di ormoni da parte delle nostre ghiandole endocrine, il movimento dei muscoli, l’umore, le motivazioni e le emozioni.

Amplificare il cambiamento

Si dice che l’omeostasi funziona anche attraverso un feedback positivo, dove un cambiamento viene promosso piuttosto che contrastato. Un esempio classico di feedback positivo è quello della coagulazione del sangue a seguito di un danno a un vaso sanguigno. Il danno innesca segnali a fattori nel sangue che sono normalmente quiescenti. Una volta che il primo fattore è attivato, ne consegue una cascata di segnalazione in cui una varietà di fattori sono attivati, portando alla coagulazione del sangue, che permette al corpo di riparare il vaso danneggiato – non vogliamo che il feedback negativo contrasti questi cambiamenti e fermi il processo. Il feedback positivo è orientato all’obiettivo e amplifica un cambiamento, piuttosto che resettare una variabile, tuttavia, il risultato sarà probabilmente un ripristino della variabile al suo stato precedente, sano.

La comprensione dell’omeostasi e degli stati che sono ottimali per le cellule del corpo può essere usata nella sanità. Questo può essere fatto empiricamente attraverso l’osservazione degli esseri umani in salute e in malattia, e scientificamente usando la misurazione oggettiva.

Abbiamo visto che ogni variabile ha un ‘set point’ intorno al quale fluttua in misura limitata; imitando la natura, abbiamo misurato le nostre variabili e abbiamo elaborato i loro set point e gli intervalli normali. Quando queste sono misurate e monitorate nei pazienti sono conosciute come segni vitali.

Segni di ciò che sta accadendo

I pazienti si presentano con ‘sintomi’, o sensazioni soggettive, come ‘sentire la febbre’ o ‘sentirsi male’. Poiché questi non sono diagnostici di ciò che potrebbe essere la causa sottostante, è necessaria una misura oggettiva per accertare ciò che sta accadendo. I segni vitali possono essere misurati e confrontati con il loro set point o range normale. Misurazioni al di fuori dell’intervallo normale indicano che qualcosa non va.

La tabella 1 elenca i principali segni vitali monitorati dagli infermieri, con i loro valori normali. Ulteriori indagini diagnostiche possono includere:

• Elettroliti (per esempio, sodio, potassio, calcio);
• Sangue (per esempio, emoglobina, globuli rossi, neutrofili, velocità di eritrosedimentazione);
• Urine (per esempio, glucosio, creatinina).

Se un segno vitale, come la temperatura o la pressione sanguigna, è fuori dal suo range normale, questa informazione può essere utilizzata per aiutare a diagnosticare la causa del problema e decidere quale trattamento è necessario.

Determinare quali segni vitali sono al di fuori del loro intervallo normale aiuta gli operatori sanitari a individuare e diagnosticare la causa sottostante, quindi la misurazione dei segni vitali è la base per scoprire cosa c’è che non va.

La maggior parte delle persone ha segni vitali che sono “normali”. Per esempio, abbiamo bisogno di una temperatura corporea di circa 37oC perché le reazioni chimiche nelle cellule avvengano, e la maggior parte di noi è intorno a questa temperatura per la maggior parte del tempo. Tuttavia, poiché un’attività vigorosa può aumentare il calore corporeo, la temperatura dovrebbe essere misurata quando si è a riposo – questo è il motivo per cui ai pazienti può essere chiesto di aspettare un po’ prima di misurare i loro segni vitali se si sono esercitati di recente. Se i segni vitali sono al di fuori dell’intervallo normale a riposo sono considerati anormali.

Per tutto il giorno, ogni variabile o segno vitale fluttua intorno al suo set point (Fig 2) – questo è normale, e i meccanismi omeostatici lavorano costantemente per riportarli al loro set point. Questa è l’omeostasi in azione.

L’omeostasi nella malattia

L’omeostasi, che permette al corpo di mantenere il suo ambiente interno indipendentemente dal supporto clinico, è una misura della salute. La malattia è quando il corpo non è più omeostatico (Cedar, 2012) e l’intervento clinico è un tentativo di ripristinare l’omeostasi.

Quando si è malati, l’omeostasi del corpo è sfidata troppo al di fuori delle gamme entro le quali le sue variabili dovrebbero essere – oltre i limiti o le durate entro le quali può ripristinare le variabili ai loro set point, e non ci sentiamo bene. Spesso, il corpo può riparare se stesso, ristabilendo l’omeostasi. In queste situazioni ci sentiamo soggettivamente male (sintomi) ma ci riprendiamo prima di cercare aiuto clinico e/o ottenere misure oggettive (segni).

A volte il corpo non può ripararsi da solo e ha bisogno di un intervento clinico per ripristinare l’omeostasi. Misurare i segni vitali permette agli operatori sanitari di accertare quali, se ce ne sono, hanno fluttuato troppo o troppo a lungo (Rose e Clarke, 2010). Gli interventi clinici – come farmaci, procedure chirurgiche o supporto respiratorio – possono quindi essere utilizzati per ripristinare l’omeostasi.

Segni vitali ed emergenze

Nelle emergenze, i segni vitali possono essere diversi dal normale. Per esempio, la pressione sanguigna può essere scesa a causa di un’emorragia, il pH può essere stato sbilanciato da un infarto miocardico, l’equilibrio osmotico può essere alterato a causa di un’insufficienza renale.

Per valutare il problema, tutti gli operatori sanitari devono agire prontamente, misurando i segni vitali per accertare quale sistema corporeo sta cedendo e assicurandosi che queste misure siano accurate e complete (Lord e Woollard, 2010). La misurazione rapida e frequente dei segni vitali aiuta a prevenire il dolore (Elliot e Coventry, 2012) e a migliorare l’individuazione degli agenti causali.

La diagnosi tempestiva attraverso la valutazione approfondita dei segni vitali permette di trattare tempestivamente il sistema corporeo malato. Questo può fare una differenza significativa, non solo tra la vita e la morte, ma anche tra un buon risultato (con il pieno ripristino della salute) e uno scarso (con problemi continui) (Kim et al, 2017; Kenzaka et al, 2012).

Importanza dei segni vitali

I medici possono valutare se la salute dei pazienti sta migliorando o peggiorando monitorando continuamente i loro segni vitali (Kim et al, 2017), che sono misure oggettive di omeostasi. Armati di queste misure oggettive, possono attuare interventi clinici che ripristinano l’omeostasi e possibilmente ritardano la morte.

Tuttavia, la misurazione dei segni vitali è spesso incompleta e questo influenza gli esiti. In uno studio su 23 ospedali australiani, il 77% dei pazienti che in seguito hanno sperimentato eventi avversi aveva almeno un segno vitale mancante dalle loro registrazioni (Chen et al, 2009).

Secondo Mok et al (2015), l’atteggiamento degli infermieri nella misurazione dei segni vitali è influenzato dal loro livello di istruzione e gli autori concludono che “il monitoraggio dei segni vitali deve essere prioritario nella pianificazione del carico di lavoro”.

Uno studio più piccolo ha concluso che la capacità degli infermieri di prendere decisioni cliniche è stata compromessa dalla mancanza di una misurazione completa dei segni vitali, che ha portato a limitazioni nel rilevare il deterioramento dei pazienti (Cardona-Morrell et al, 2016). Ci sono molti altri articoli che mostrano quanto siano centrali i segni vitali per la diagnosi e il monitoraggio (Boulanger e Toghill, 2009).

È fondamentale che gli operatori sanitari e gli studenti comprendano la teoria alla base dei segni vitali, oltre ad avere le competenze cliniche per effettuare le misurazioni (Rose e Clarke, 2010). Se vedono la misurazione dei segni vitali solo come un altro compito e non sono consapevoli del fatto che è centrale per ripristinare l’omeostasi e la salute, allora la sicurezza del paziente è a rischio (Griffiths et al, 2015). Gli infermieri devono apprezzare che la misurazione dei segni vitali è centrale per la diagnosi, il processo decisionale clinico, il trattamento e il monitoraggio. Non è sufficiente sapere come misurare i segni vitali – è capire cosa significano e sapere perché vengono eseguiti che è significativo per i risultati dei pazienti.

Ruolo degli infermieri

Quando gli interventi clinici hanno successo, i pazienti vengono riportati a un’esistenza il più possibile indipendente, o a come erano prima di cercare aiuto clinico e diventare dipendenti da un intervento clinico. Il ruolo degli infermieri nel valutare accuratamente i segni vitali e nel monitorarli regolarmente è essenziale, in quanto ciò garantirà che vengano somministrati i trattamenti corretti, che venga promosso il recupero, che venga ripristinata l’omeostasi e che il paziente torni in salute.

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