EDITORIALE

Stato dell’arte nella fisiologia del sistema linfatico

Daniela NEGRINI
Dipartimento di Medicina e Chirurgia, Università degli Studi dell’Insubria, Varese
daniela.negrini@uninsubria.it

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I compartimenti idrici corporei

I fluidi contenuti in tutti i tessuti animali, compreso ovviamente l’uomo, sono distribuiti in tre differenti compartimenti posti in serie tra loro: a) il compartimento intracellulare; b) il compartimento extracellulare intravascolare (plasma) e, tra i primi due, c) lo spazio o compartimento extracellulare interstiziale. Quest’ultimo è composto da un’impalcatura tridimensionale di macromolecole insolubili disposte intorno alle cellule e contiene fluido interstiziale, una miscela di soluti solubili di peso molecolare variabile, dai sali alle proteine plasmatiche di grande peso molecolare, disperse in un ambiente acquoso.

Omeostasi fluida in spazi intracellulari ed extracellulari

La concentrazione totale di piccoli soluti diffusibili e di ioni è essenzialmente la stessa nei fluidi intra- ed extra-cellulari, condizione che garantisce l’equilibrio osmotico e il mantenimento dell’adeguato volume di liquido sia nell’ambiente intra che extracellulare. Nell’ambito dei compartimenti extracellulari, la distribuzione di fluido tra plasma e compartimento interstiziale può variare in relazione al valore assunto dal gradiente di pressione che sostiene la filtrazione di liquido attraverso la parete endoteliale dei capillari sistemici e polmonari. In particolare, l’entità del flusso di acqua che attraversa le giunzioni interendoteliali è soggetta alla variazione di parametri quali:

– la pressione idraulica (P), sviluppata dal fluido nel lume capillare e nello spazio interstiziale perivascolare

– la pressione colloidosmotica, esercitata dalle proteine solubili disciolte nel plasma e nel liquido interstiziale

– la permeabilità della parete endoteliale all’acqua e la sua superficie di contatto con l’interstizio

– la selettività delle giunzioni inter-endoteliali nei confronti delle proteine plasmatiche

Quest’ultimo parametro è comunemente definito dal coefficiente di riflessione s della membrana nei confronti delle proteine, un numero puro compreso tra 0 e 1, che esprime il rapporto tra il raggio del soluto e quello del poro tra cellule endoteliali attraverso cui il soluto potrebbe passare: s → 1 per soluti di elevato peso molecolare che non possono passare dai pori della membrana e ne vengono riflessi nell’ambiente di provenienza, mentre s → 0 per soluti più piccoli, ad esempio i soluti ionici, facilmente permeabili e quindi equamente distribuiti ai due lati della membrana endoteliale. Pertanto, il valore di s, ed in ultima analisi la selettività della parete endoteliale nei confronti delle proteine plasmatiche, è molto importante nella distribuzione dell’acqua tra ambiente intra ed extravascolare, in quanto definisce quale sia la concentrazione proteica del liquido interstiziale (Cint) e la sua corrispondente pressione colloidosmotica (pint). Questi due parametri variano notevolmente tra i tessuti: ad esempio, nell’interstizio encefalico Cint e pint sono praticamente pari a zero, in quanto s =1 e le proteine non possono permeare la parete endoteliale; viceversa, nello spazio di Disse intorno ai sinusoidi epatici, che presentano s = 0.05, Cint e pint sono molto simili ai corrispondenti valori plasmatici.

Cint e pint condizionano direttamente e significativamente la filtrazione di acqua tra capillare e tessuto. Infatti, maggiore è la pressione colloidosmotica interstiziale, maggiore il richiamo di acqua verso il tessuto. Pertanto qualsiasi lesione all’endotelio capillare che ne diminuisca la selettività nei confronti delle proteine, determina automaticamente un aumento della filtrazione di acqua verso il tessuto. Lo stesso risultato si ottiene se diminuisce il richiamo osmotico di acqua verso il plasma, come nel caso di una patologia epatica che alteri la formazione di proteine plasmatiche, o nel caso in cui aumenti la pressione idraulica nel capillare.

Un altro parametro molto importante, ma purtroppo spesso ignorato, è la pressione del liquido interstiziale, Pint, cioè dell’acqua libera che “scorre” tra le porosità della matrice solida tridimensionale dell’interstizio. Fin dalla formulazione originale del concetto di pressione interstiziale dei fluidi introdotto da Arthur Guyton nei primi anni ‘60 [1], è stato dimostrato che, in condizioni normali, Pint è inferiore alla pressione atmosferica, ossia è negativa, nella maggior parte dei tessuti [2, 3]. Nel parenchima polmonare, Pint è circa – 10 mmHg alla fine dell’espirazione e si negativizza ulteriormente (fino a circa -15/-20 mmHg) alla fine dell’inspirazione [4,5]. La negatività dei valori di Pint dipende sia dal comportamento meccanico della matrice interstiziale che dalle forze osmotiche esercitate all’interno della matrice stessa. Nel tessuto, le grandi fibre insolubili di collagene ed elastina costituiscono una sorta di impalcatura tridimensionale rigida in cui le molecole non fibrillari, tra cui l’acido ialuronico (HA), sono disperse. In corrispondenza del normale stato di idratazione, il volume del fluido interstiziale è ridotto al minimo e l’HA si trova ad essere compresso all’interno dell’impalcatura rigida della matrice; pertanto, tende ad espandersi, esercitando la cosiddetta pressione di “imbibizione” che causa una negativizzazione della pressione del liquido interstiziale [3].

La Pint negativa favorisce la filtrazione di liquido dai capillari, e diventa sempre meno negativa, spostandosi verso valori progressivamente più positivi, quando il volume del liquido interstiziale aumenta. Quindi, nello sviluppo di edema tissutale, la pressione interstiziale si oppone alla filtrazione di liquido dai capillari costituendo uno dei più importanti fattori di protezione nei confronti dell’ulteriore peggioramento della condizione edematosa. Su questo principio, ossia sull’incremento della pressione interstiziale, si basa ad esempio il concetto dei benefici tratti dall’applicazione di bendaggi compressivi nelle risoluzioni di condizioni di edema periferico degli arti.

Sono quindi molteplici i fattori che promuovono e che possono alterare la filtrazione liquido verso l’interstizio. Se la fuoriuscita di acqua dal letto vascolare non fosse compensata dalla sua continua rimozione, causerebbe una progressiva riduzione del volume plasmatico, e quindi ematico, e lo sviluppo progressivo di edema tissutale. In un soggetto normale, il ricircolo di liquido interstiziale ammonta a circa il 70 % del suo volume totale ogni 24 ore [6]. Nella maggioranza degli tessuti la rimozione del liquido interstiziale avviene attraverso un efficiente sistema di drenaggio costituito dal sistema vascolare linfatico, di cui solo pochi tessuti (l’interstizio encefalico, la midollare renale e il parenchima ghiandolare) sono privi. In questi tessuti, la presenza di una pressione interstiziale positiva anche in condizioni normali consente il ritorno del fluido interstiziale nel letto vascolare direttamente attraverso la parete del terminale venoso dei capillari.

Il sistema vascolare linfatico

Il sistema linfatico è un circuito vascolare unidirezionale, i cui vasi iniziali più piccoli (linfatici iniziali) sono costituiti da dotti a fondi cieco del diametro di circa 10-20 mm che originano direttamente dal tessuto interstiziale e rappresentano il punto di ingresso di acqua, soluti di vari peso molecolare e cellule nella rete linfatica. La parete dei linfatici iniziali è costituita da una membrana basale discontinua su cui si stratifica l’endotelio linfatico, i cui lembi protrudono verso l’interno del lume formando due tipi di valvole unidirezionali (Figura 1): le valvole primarie [7-9] nella parete endoteliale consentono l’ingresso di acqua e soluti nel lume impedendone il reflusso verso il tessuto interstiziale di provenienza, mentre le valvole secondarie intraluminari favoriscono lo scorrimento centripeto della linfa neoformata dalle porzioni più distali verso quelle più prossimali del sistema vascolare linfatico. I vasi linfatici iniziali confluiscono in vasi di diametro progressivamente maggiore con membrana basale continua e le cui cellule endoteliali presentano una rete irregolare di fibre di actina [10]. Successivamente, in vasi linfatici di diametro progressivamente maggiore, i linfatici collettori, intorno all’endotelio si stratificano cellule muscolari linfatiche, molto specifiche [11] e differenti dalle cellule muscolari lisce contenute nella parete dei vasi del sistema circolatorio. Infatti, sono presenti sia proteine tipiche del muscolo vascolare liscio (come la catena pesante della miosina muscolare liscia SMB) che elementi come la catena fetale cardiaca/scheletrica specifica del muscolo (β-MHC catena pesante beta miosina). Sia i linfatici iniziali che quelli collettori sono caratterizzati dalla presenza, all’esterno della parete, di filamenti molto specifici di collagene VII (filamenti di ancoraggio, Figura 1) che vincolano la parete esterna alle macromolecole fibrose della matrice e che svolgono molteplici funzioni: infatti, da una parte consentono la trasmissione delle forze tissutali alla parete linfatica e dall’altro impediscono il collassamento del vaso linfatico nel caso di imbibizione del tessuto [3].

Figura 1 Schema funzionale del processo di formazione e propulsione della linfa. La linfa origina dall’ingresso di fluido interstiziale e soluti di vario peso molecolare nei vasi linfatici iniziali attraverso le valvole unidirezionali primarie (a). La linfa viene poi sospinta verso i linfatici collettori, muniti sia di cellule muscolari linfatiche (LM) che di valvole unidirezionali secondarie (b) che segmentano il vaso in lymphangions posti in serie. La linfa prenodale procede in senso centripeto attraversando i linfonodi da cui esce la linfa postnodale che raggiunge il circolo venoso sistemico. PL pressione idraulica all’interno del vaso linfatico; EC cellule endoteliali linfatiche.

 

Nei linfatici collettori le valvole intraluminari unidirezionali sono ben strutturate e disposte a distanza regolare [12] in modo tale da delimitare un segmento di vaso denominato “lymphangion” [13,14] che costituisce l’unità funzionale del sistema linfatico, ossia l’unità munita di tutte le caratteristiche che consentono ai vasi del sistema linfatico sia di formare la linfa perifericamente che di sospingerla in direzione centripeta verso i grossi vasi venosi centrali.

Nel suo percorso lungo i principali dotti linfatici, la linfa attraversa gli organi linfoidi secondari, i linfonodi. Dopo il suo ingresso mediante i vasi linfatici afferenti, la linfa percola attraverso la struttura interna del linfonodo ed emerge nei vasi efferenti attraverso i quali viene condotta centralmente e immessa nel flusso sanguigno venoso.

Grazie alla sua peculiare disposizione anatomica il sistema linfatico svolge diverse importanti funzioni:

a) rimuove il fluido dal tessuto interstiziale extravascolare, mantenendo così la normale idratazione tissutale; questa funzione è particolarmente importante in organi come il polmone, le cavità sierose, in particolare quella pleurica, dove un aumento del volume di liquido presente compromette notevolmente la funzione dell’organo e/o dell’articolazione;

b) rimuove proteine e molecole solubili ad alto peso molecolare dal tessuto interstiziale e le restituisce al sangue, mantenendo così una minore concentrazione proteica e pressione colloidosmotica nell’interstizio rispetto al plasma;

c) restituisce leucociti, detriti cellulari e cellule tumorali al flusso sanguigno;

d) riportando nel letto venoso il liquido filtrato a livello capillare verso l’interstizio, mantiene costante il volume plasmatico, contribuendo alla regolazione della pressione arteriosa e della funzione cardiovascolare;

e) la diffusione dei linfonodi lungo la rete linfatica fornisce un importante contributo alla difesa immunitaria dell’ospite;

f) nell’intestino, fornisce la via principale per il trasporto di chilomicroni (lipidi digeriti e assorbiti) alla circolazione sanguigna;

g) può servire, come serbatoio di fluidi extracellulari

Meccanismi di formazione della linfa

Il trasporto di fluido e soluti dallo spazio interstiziale al lume linfatico si verifica mediante un flusso convettivo attraverso le giunzioni inter-endoteliali della parete dei vasi linfatici iniziali. Poiché le giunzioni intercellulari dell’endotelio dei vasi linfatici iniziali non offrono restrizioni al passaggio delle proteine plasmatiche, ossia s = 0, la concentrazione proteica della linfa neoformata nei linfatici iniziali (Clymph) è uguale a Cint e il gradiente di pressione colloidosmotica tra il lume linfatico e l’interstizio circostante è nullo. In queste condizioni, il flusso linfatico (Jlymph) dipende unicamente dalla differenza tra Pint e la pressione idraulica all’interno dei vasi linfatici iniziali (Plymph), ossia (Pint-Plymph) ed è modulato dalla conduttanza linfatica (o permeabilità all’acqua). Ne deriva quindi che il flusso di linfa neoformata è possibile solo qualora Plymph sia inferiore a Pint ed è tanto maggiore quanto più positiva è Pint e quanto più negativa è Plymph.

Due sono i meccanismi in grado di modificare ciclicamente i valori di Pint e Plymph portando alla formazione della linfa. Un primo meccanismo, definito estrinseco, sfrutta le variazioni di Pint indotte dalle sollecitazioni meccaniche provenienti dai tessuti circostanti [15] e trasmesse alla parete del vaso attraverso le componenti fibrose, quali collagene e proteoglicani, della matrice extracellulare [16-18]. Questo meccanismo è predominante nei vasi linfatici situati in tessuti sottoposti a significativi allungamenti e accorciamenti ciclici, come il cuore, il polmone [19,20] o il tessuto muscolare scheletrico [17]. Anche la vasomotricità arteriolare [21] e la compressione esterna dei tessuti [22] determinano variazioni di Pint che facilitano la funzione linfatica. Invece, nei tessuti come ad esempio il mesentere, in cui i movimenti tissutali sono limitati, la formazione della linfa e la sua propulsione sono necessariamente dipendenti da un meccanismo alternativo, definito intrinseco, che si avvale della contrattilità della rete di cellule muscolari linfatiche situate nella parete vasale [23]. A differenza di quanto osservato nella parete di arteriole o venule del sistema circolatorio sistemico e polmonare, la disposizione delle cellule muscolari linfatiche nella parete è molto irregolare e variegata (Figura 2). Alcune di queste cellule muscolari linfatiche possiedono la capacità di auto-depolarizzarsi grazie alla comparsa di correnti transitorie spontanee sostenute da correnti di cloro dipendenti dal calcio o da correnti di sodio mediate da canali HCN come si verifica nel miocardio [10, 24-27]. Una volta insorto in queste cellule pace-maker, il segnale elettrico si propaga alle adiacenti cellule muscolari linfatiche attraverso giunzioni GAP [28], consentendo la propagazione di un’onda di contrazione delle cellule muscolari linfatiche lungo il vaso in direzione centripeta.

 

Figura 2 Il pannello in alto a sinistra mostra la ricostruzione ottenuta mediante microscopia confocale di un vaso linfatico diaframmatico nel quale è evidenziata in rosso la distribuzione dell’actina nelle cellule muscolari lisce. Come documentato anche negli inserti che mostrano sezioni trasversali del vaso, la localizzazione delle cellule muscolari nella parete è molto irregolare e discontinua. La variabilità della distribuzione di zone contrattili nello stesso vaso linfatico è documentata anche dallo studio della contrattilità di zone attigue appartenenti a un circuito linfatico del diaframma (pannello in basso a sinistra) nel quale vengono individuate zone funzionali con comportamento molto diverso tra loro. Nella zona identificata con linea tratteggiata rossa, il diametro del vaso (pannello A in basso a destra) diminuisce spontaneamente con frequenza regolare, testimoniando la presenza in questa zona di cellule muscolari linfatiche con attività contrattile spontanea ed un comportamento attivo del segmento. A questa zona si affianca un segmento in cui il diametro prima aumenta, indicando l’arrivo di fluido, per poi diminuire; tale comportamento (ibridopannello B) indica la presenza, nelle cellule muscolari linfatiche del segmento, di recettori meccanici che, una volta distesa la parete per l’arrivo di linfa, inducono contrazione per sostenerne la propulsione. In altri segmenti adiacenti, la parete si lascia distendere dall’arrivo della linfa (passivo, pannello C) senza però mostrare risposte di tipo attivo, mentre alcuni altri segmenti sembrano non essere coinvolti in alcun modo nel transito della linfa (inerte, pannello D).

 

In realtà, nei vari tessuti i meccanismi estrinseco e intrinseco coesistono e la loro importanza relativa in termini di formazione della linfa varia in relazione alle caratteristiche strutturali e meccaniche dei tessuti stessi. Un esempio delle modalità di interazione tra i due meccanismi è rappresentato dal sistema linfatico del diaframma: nella zona muscolo-tendinea mediale, maggiormente soggetta ai movimenti cardio-respiratori prevale il meccanismo estrinseco [29, 30]. Al contrario, contrazioni spontanee intrinseche della rete muscolare linfatica (Figura 2) sono tipiche dei vasi situati all’estrema periferia muscolare del diaframma [31], dove la pompa estrinseca è meno efficiente probabilmente a causa della distribuzione dello stress anisotropico nella cupola diaframmatica [32].

Poiché i vasi linfatici iniziali non presentano alcuna selettività nei confronti delle proteine plasmatiche, la linfa neoformata, definita anche linfa prenodale, presenta una concentrazione proteica uguale a quella del liquido interstiziale di provenienza, variando tra circa 1.5 gr/dL per la linfa proveniente per esempio dal cavo pleurico a circa 6 gr/dl per la linfa proveniente dallo spazio di Disse epatico. Circa i 2/3 dell’acqua contenuta nella linfa vengono assorbiti nel circolo venoso nel transito attraverso i linfonodi (Figura 1), ragion per cui la linfa postnodale che attraverso il dotto toracico ed il dotto linfatico di destra sfocia nel torrente venoso centrale, è caratterizzata da una con­cen­trazione proteica simile o di poco inferiore a quella plasmatica.

Ruolo della struttura meccanica tissutale nella funzione linfatica

Pint è molto variabile sia tra tessuti che nell’ambito dello stesso tessuto. Infatti, Pint subisce continue oscillazioni del suo valore basale in relazione a: a) deformazioni locali subite dal tessuto soggetto a stress meccanico, come nei tessuti toracici e cardiaci, e b) variazioni del volume del liquido interstiziale, a sua volta dipendenti dalla filtrazione di fluido attraverso la parete endoteliale del microcircolo sistemico e polmonare. Tuttavia, esiste un terzo fattore molto importante nella fluidodinamica interstiziale e linfatica, rappresentato dalla distensibilità della matrice fibrosa extracellulare. Infatti, un dato aumento del volume del fluido interstiziale causa una variazione di Pint che sarà tanto maggiore quanto più rigida è la matrice interstiziale, mentre in tessuti molto lassi e distensibili, l’aumento di volume interstiziale comporta solo una minima variazione di Pint. In alcuni tessuti, come ad esempio il parenchima polmonare, la matrice extracellulare è abbastanza rigida: pertanto, bastano piccoli incrementi del volume del fluido interstiziale polmonare per indurre un significativo aumento della Pint. Questo fenomeno è di grande importanza fisiologica, in quanto l’aumento di Pint secondario all’aumento del volume interstiziale si oppone ad un’ulteriore filtrazione di liquido da parte del capillare polmonare e, simultaneamente, favorisce l’incremento del flusso linfatico. Quindi, la rigidità della matrice fibrosa del parenchima polmonare rappresenta un significativo fattore di protezione nei confronti dello sviluppo di edema e nello stesso tempo favorisce un rapido ripristino del normale stato di idratazione, rendendo il polmone un tessuto fisiologicamente ben protetto nei confronti dello sviluppo di edema polmonare.

Propulsione della linfa

La linfa neoformata nei vasi linfatici iniziali viene sospinta in direzione centripeta grazie ad un flusso unidirezionale tra lymphangions contigui e separati da valvole unidirezionali (Figura 1). Il flusso è sostenuto da gradienti di pressione (ΔPLymph) che si instaurano tra le camere interne di lymphangions attigui. Mentre la formazione della linfa si basa, a secondo del tessuto, sia sul meccanismo estrinseco che su quello intrinseco, la propulsione della linfa nei grossi dotti collettori si avvale in particolar modo di quest’ultimo meccanismo che utilizza le capacità contrattili della parete dei lymphangions nella quale sono dislocate cellule muscolari linfatiche. Come descritto in precedenza, alcune di queste cellule sono in grado di contrarsi spontaneamente senza intervento di alcun controllo neuronale: in particolare, con modalità simili a quelle osservate nel ciclo cardiaco, l’attività spontanea linfatica si distingue in: a) una fase sistolica, con contrazione attiva della muscolatura linfatica che causa aumento della pressione interna al lymphangion, apertura della valvola unidirezionale a valle e chiusura della valvola a monte, con propulsione della linfa nel lymphangion successivo e, b) una fase diastolica, dopo il rilasciamento della muscolatura linfatica, che comporta la riduzione della pressione linfatica locale favorendo il nuovo riempimento del lymphangion. In analogia con la gettata cardiaca sostenuta dal ventricolo destro e sinistro, il flusso linfatico può quindi essere anch’esso considerato come il prodotto della frequenza di contrazione per il volume di linfa eiettato [33,34].

Le contrazioni spontanee insorgono nei siti pacemaker e si propagano in modo coordinato [28] lungo la catena di lymphangion, con una pulsatilità della Plymph di circa 2-4 cmH2O nei vasi più distali e di circa 10-20 cmH2O in quelli più prossimali [35]. Un gradiente di pressione trans-valvolare di circa 1-1,5 cmH2O è sufficiente per aprire le valvole intraluminari unidirezionali a valle, mentre quelle a monte sono in grado di resistere ad un gradiente di pressione fino a circa 30 cmH2O prima di diventare incontinenti e consentire un flusso retrogrado [35].

Le contrazioni estrinseche danno origine a ΔPLymph e flussi di linfa tra lymphangions, molto maggiori, fino a circa 10 volte [29, 30], rispetto a quanto sostenuto dalla sola contrattilità intrinseca linfatica. D’altra parte, la contrattilità intrinseca gioca un ruolo fondamentale nel mantenere il drenaggio linfatico in tessuti privi di motilità.

Modulazione del flusso linfatico

Una delle caratteristiche più rilevanti del sistema linfatico è quella di modulare il flusso di linfa adeguandolo alle esigenze funzionali dei tessuti. In altre parole, l’entità del flusso linfatico può variare grandemente a fronte di perturbazioni del contenuto idrico del tessuto di provenienza (Figura 3). Se la filtrazione dal microcircolo aumenta, allora anche il volume e la pressione del liquido interstiziale aumentano, innescando così un incremento (fino a ~ 20 volte il suo valore fisiologico [36]) del drenaggio da parte del sistema linfatico ed il successivo ripristino del normale stato di idratazione tissutale.

Figura 3 Cinetica del raggiungimento del massimo flusso linfatico di saturazione (linea rossa continua) al variare del flusso di filtrazione di liquido attraverso la parete endoteliale del capillare ematico. In condizione fisiologiche, il flusso transendoteliale è ai suoi valori minimi ed il sistema linfatico è ampiamento in grado di drenare il fluido interstiziale neoformato a seguito delle filtrazione transendoteliale. L’aumento della filtrazione è compensato prontamente da un corrispondente incremento del flusso drenante linfatico, che può aumentare fino a 20 volte, raggiungendo il flusso massimale linfatico. Alcune condizioni, tra cui molto importante è perdita di integrità della matrice interstiziale, determinano una compromissione dell’efficienza linfatica (linea blu continua), la cui capacità di modulazione risulta ridotta rispetto alla normalità, causando un precoce sviluppo di edema tissutale di origine linfatica (linfedema).

 

L’aumento del flusso linfatico si attua sia mediante un aumento della frequenza di contrazione che del volume eiettato dai lymphangions. Tale adeguamento avviene grazie al fatto che la pressione transmurale (differenza di pressione intraluminale – interstiziale) che distende la parete dei vasi linfatici influenza profondamente sia la frequenza (azione cronotropica) che l’ampiezza (funzione inotropica) della contrazione. L’attività propulsiva ottimale si raggiunge ad una pressione transmurale di 3-5 cmH2O [37,38], mentre un aumento della pressione transmurale fino a 6-9 cmH2O provoca una riduzione complessiva del flusso linfatico. Ciò può essere spiegato dalla sovradistensione della parete del vaso che limita la forza di contrazione, secondo quanto previsto dal comportamento forza-lunghezza del sarcomero, comune a tutte le fibre muscolari, compresa quella linfatica [39, 40].

Inoltre, in animali sperimentali sia la frequenza di contrazione che il volume eiettato sono molto ridotte nei soggetti anziani, con una conseguente ridotta funzionalità linfatica [41].

Sia la risposta cronotropica che quella inotropica dell’attività miogenica linfatica possono essere modulate da una complessa interazione di segnali provenienti sia dal lume del vaso, che dall’interstizio circostante, che dal sistema nervoso autonomo [42].

a) shear stress (sforzo di taglio)

Le cellule endoteliali linfatiche rispondono a diversi stimoli meccanici, come la tensione della parete indotta dalla pressione transmurale e lo “shear stress” (o sforzo di taglio) ossia la forza che, fluendo, il flusso di liquido esercita tangenzialmente alla parete interna del vaso. Infatti tali parametri, cui le membrane delle cellule endoteliali sono continuamente esposte “in vivo”, inducono l’attivazione di vie di trasmissione intracellulare e numerose risposte fisiologiche [43,44]. Un meccanismo ben caratterizzato di rilevamento dello shear stress è la presenza, in prossimità delle giunzioni tra cellule endoteliali linfatiche, di recettori meccanosensoriali di superficie che portano alla fosforilazione di VEGFR3 (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor-3) e all’attivazione della cascata di segnalazione intracellulare [45]. La sintasi-ossido nitrico-endoteliale produce ossido nitrico (NO) il quale causa l’iperpolarizzazione della cellula muscolare linfatica ed il suo rilasciamento mediante l’attivazione di canali K+ sensibili all’ATP [46]. Inoltre, l’NO inibisce in modo indipendente il pacemaker linfatico principalmente attraverso l’attivazione di fosfochinasi G e A [47].

La grande variabilità del comportamento del sistema linfatico in vari distretti corporei è testimoniata anche dalle differenti risposte che lo shear stress scatena nei vasi linfatici situati dei vari tessuti. Ad esempio, nella parete nel dotto toracico del ratto l’aumento dello shear stress comporta una diminuzione sia del tono linfatico (mostrato dall’aumento del diametro diastolico) che della sua frequenza di contrazione [48]. Viceversa, in altri distretti come i linfatici diaframmatici caratterizzati da un bassissimo shear stress, non è stato osservato alcun effetto delle sue variazioni sulla funzione linfatica [29].

b) osmolarità del liquido interstiziale

I cambiamenti nell’osmolarità del liquido interstiziale che circonda i vasi linfatici influenzano la contrattilità intrinseca e quindi il flusso linfatico [49]. Nei vasi linfatici diaframmatici del ratto, l’esposizione acuta ai cambiamenti nell’osmolarità del fluido circostante modifica significativamente l’attività del pacemaker linfatico e la frequenza di contrazione senza alcun effetto inotropico, anche nel­l’ambito fisiologico di osmolarità plasmatica, che nei ratti è di circa 288 – 336 mOsm [50].

L’iposmolarità induce una risposta bifasica, in cui si può osservare un aumento precoce (entro ~5 minuti dalla diminuzione dell’osmolarità) della frequenza di contrazione, seguito da una successiva (fino a ~14 minuti) diminuzione ad un livello quasi costante di circa il 75% della frequenza in condizioni isosmotiche. Questo comportamento è in accordo con quello osservato in diversi tipi di cellule endoteliali e muscolari lisce vascolari che esprimono meccanismi molecolari in grado di percepire l’osmolarità dei fluidi circostanti. Tra questi, i canali anioni regolati dal volume (VRAC) [51], e in particolare il ClC-3, sono noti per aumentare la loro probabilità di apertura in risposta al rigonfiamento cellulare [52, 53] e potrebbero essere coinvolti nella risposta allo stress osmotico. Inoltre, le cellule endoteliali linfatiche possiedono recettori della famiglia dei Vanilloidi (TRPV) [54], tra i quali i canali TRPV4, che sono ampiamente espressi nel sistema vascolare e, utilizzando meccanismi diversi [55] possono rispondere a una vasta gamma di stimoli tra cui imbibizione cellulare e temperatura. Prove elettrofisiologiche hanno chiarito che i canali TRPV4 non percepiscano direttamente l’iposmolarità, quanto piuttosto l’aumentata tensione del plasmalemma in caso di imbibizione cellulare.

Viceversa, in condizioni iperosmotiche la frequenza di contrazione linfatica diminuisce sempre, raggiungendo un valore di circa -30 % a 324 mOsm [49]. Nel tessuto gli stress iperosmotici sono probabilmente causati dalla formazione di detriti molecolari, normalmente assenti nel tessuto, rilasciati dalla frammentazione di molecole tissutali più grandi: infatti, la sofferenza tissutale e l’imbibizione di liquido sono accompagnati da una significativa frammentazione dei proteoglicani della matrice extracellulare fenomeno evidenziato ad esempio nel corso di edema polmonare idraulico [56] o lesionale [57].

c) Temperatura tissutale

Variazioni anche lievi della temperatura tissutale modificano significativamente la frequenza e la forza di contrazione delle cellule muscolari linfatiche, modulandone il flusso. Nei linfatici diaframmatici che giacciono nel nucleo termico ad una temperatura costante di ~ 37 °C, l’aumento della temperatura nell’intervallo 33-40 °C esercita allo stesso tempo un effetto cronotropo positivo e un opposto effetto inotropico negativo [54]. Il fatto che il flusso linfatico aumenti in tali condizioni dimostra come il fattore principale di modulazione temperatura-dipendente del flusso sia la frequenza e non la forza di contrazione. Risultati simili sono stati ottenuti nei linfatici del derma, per i quali l’aumento della temperatura nell’intervallo 24-40 °C causa un significativo innalzamento della frequenza senza alcun effetto inotropico [58] e nei linfatici mesenterici periferici nell’intervallo di temperatura 27-40 °C [59].

Questo comportamento suggerisce l’esistenza di un meccanismo regolatorio che coinvolge proteine e/o recettori per il rilevamento della temperatura, come ad esempio i canali TRPV, utilizzati come sensori di temperatura in diversi tessuti. I linfatici diaframmatici possiedono almeno i canali TRPV1, TRPV3 e TRPV4 [54], i cui intervalli di temperatura di attivazione comprendono la temperatura fisiologica del nucleo termico corporeo.

Al contrario, i linfatici dermici e mesenterici non sembrano dotati di una specifica risposta alla temperatura e mostrano la risposta termica comune della maggior parte dei processi enzimatici [60].

Saturazione del flusso linfatico

Da quanto visto, un numero crescente di prove sperimentali dimostrano come il trasporto linfatico non sia un semplice processo passivo e automatico, ma rappresenti effettivamente un sistema vascolare unidirezionale altamente sofisticato in grado di rispondere in modo attivo agli stimoli idraulici, meccanici e fisici al fine di ottimizzare il flusso linfatico in tempo reale, adeguandolo alle esigenze tissutali. Tuttavia, quando sia la frequenza di contrazione che il volume eiettato ad ogni singola contrazione raggiungono il loro valore massimale, anche il flusso linfatico dal tessuto raggiunge il suo valore massimo, oltre il quale, pur funzionando al massimo delle proprie capacità drenanti, si assiste alla cosiddetta saturazione del flusso linfatico (Figura 3). In queste condizioni, al persistere di un aumentato stato di idratazione e di un’alterata filtrazione da parte dei capillari vascolari, il sistema linfatico non è più in grado di assicurare la corretta omeostasi idrica, con la conseguenza che nel tessuto si sviluppa la ben nota condizione di edema tissutale. È importante ricordare che anche la matrice fibrosa extracellulare gioca un ruolo fondamentale nello sviluppo di edema tissutale. Infatti, ogni anche minima alterazione dello stato di idratazione tissutale è associato alla progressiva frammentazione delle macromolecole fibrose dell’interstizio, in particolar modo della compagine di proteoglicani sia di quelli strutturali che di quelli presenti nelle membrane basali cellulari [56, 57]. La frammentazione della componente fibrosa comporta da una parte aumento della distensibilità del tessuto e maggior capacità di ritenzione idrica, dall’altra l’alterazione funzionale dei filamenti di ancoraggio che consentono l’espansione dei vasi linfatici in condizione di imbibizione idrica tissutale.

Conclusioni

Contrariamente a quanto si ritiene normalmente, il sistema linfatico non rappresenta un meccanismo di emergenza utilizzato dal tessuto esposto ad un aumentato contenuto di fluidi ma, al contrario, è il meccanismo che, unitamente alla struttura tridimensionale della matrice, mantiene lo stato di idratazione del tessuto al suo valore minimo fisiologico, rimuovendo prontamente il fluido ultrafiltrato dai capillari vascolari. La condizione di edema deve essere quindi considerata come risultato combinato di più fattori: a) un’aumentata filtrazione di fluido da parte dei capillari sistemici o polmonari, b) una lesione della componente macromolecolare fibrillare della matrice extracellulare e c) la saturazione del sistema linfatico. L’integrità della matrice ed il corretto funzionamento del sistema linfatico con funzione modulata sulla base delle necessità tissutali garantiscono un efficace drenaggio del tessuto. Viceversa, l’alterazione della matrice extracellulare e di conseguenza anche l’inefficienza del sistema linfatico impediscono l’adeguata rimozione di fluido e soluti, determinando lo sviluppo di edema severo, condizione gravemente invalidante nei tessuti periferici, e che può addirittura compromettere la funzionalità di organi quali il polmone o il miocardio mettendo a rischio la sopravvivenza stessa del soggetto.

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