Effetti dell’attivazione propriocettiva del nervo trigemino sul microcircolo piale del ratto

RIASSUNTO 
 
 
Osservazioni condotte sull’uomo hanno evidenziato che una 
iperstimolazione del nervo trigemino può determinare anche severa bradicardia, 
ipotensione, apnea e ipermotilità gastrica. Questi effetti sono stati attribuiti 
all’attivazione del cosi detto “riflesso trigemino-cardiaco”.  
L’interesse per questo tipo di riflesso è andato crescendo con l’avvento 
della chirurgia maxillo-facciale. Infatti, la stimolazione di aree innervate dal 
nervo trigemino durante un intervento chirurgico può indurre, nei pazienti, 
malessere generalizzato con severa bradicardia ed ipotensione arteriosa 
associate.  
Recentemente è stato dimostrato che un’iperestensione mandibolare di 10 
minuti effettuata attraverso un divaricatore posto tra le arcate dentali (che induce 
iperstimolazione trigeminale), provoca in pazienti normotesi una riduzione 
significativa della pressione arteriosa sistemica e della frequenza cardiaca che 
perdura nel tempo.  
  Fino ad oggi non esiste nessun dato in letteratura che descriva quali siano 
i possibili effetti di un’attivazione del riflesso trigemino-cardiaco sulla 
circolazione cerebrale. 
Pertanto, lo scopo della presente tesi sperimentale è stato quello di 
studiare in vivo gli effetti della stimolazione propriocettiva ottenuta con 
iperestensione mandibolare (IM) del nervo trigemino sul microcircolo piale del 
ratto, utilizzando una metodica di microscopia in fluorescenza. 
In particolare, prima, durante e dopo IM sono state valutate 
quantitativamente le variazioni del diametro nei diversi ordini di arteriole piali in 
relazione alle modificazioni della pressione arteriosa sistemica, al fine di 
identificare i meccanismi di regolazione coinvolti nella distribuzione del flusso 
ematico a livello del network capillare. 
Per questo studio sono stati utilizzati ratti maschi Wistar del peso di 250-
300 g. Gli animali dopo essere stati anestetizzati mediante iniezione 
intraperitoneale di -cloralosio e uretano, sono stati trachetomizzati e ventilati 
meccanicamente. Sono state cateterizzate un’arteria e una vena femorale per la 
misurazione della pressione arteriosa sistemica media (PAm) e per l’infusione
del tracciante fluorescente (isotiocianato di fluoresceina legato a destrano di peso 
molecolare 70˙000 Da), rispettivamente. Per l’osservazione del microcircolo 
piale, l’animale è stato posto su uno speciale supporto stereotassico riscaldato ed 
è stata preparata una finestra cranica a livello della corteccia fronto-parietale. La 
finestra è stata perfusa per tutto il periodo dell’osservazione con liquido 
cerebrospinale artificiale. Sono stati considerati quattro gruppi di animali, tutti 
sottoposti ad un iniziale periodo di osservazione della durata di 15 minuti in 
condizioni basali. Il primo gruppo (gruppo di controllo) è stato sottoposto 
all’osservazione del microcircolo piale in condizioni basali per ulteriori 95 
minuti, mentre gli animali degli altri tre gruppi denominati rispettivamente I
5min
, 
I
10min
 e I
15min
,
 
sono stati sottoposti a IM con apposito divaricatore per una durata 
di 5, 10 e 15 minuti rispettivamente e ad 80 minuti di osservazione post-IM. 
In tutti gli animali, il periodo iniziale di osservazione ha consentito di 
classificate le arteriole piali evidenziabili nelle finestre craniche in 5 ordini in 
base al diametro, alla lunghezza e alle ramificazioni, seguendo lo schema di 
Strahler. Si è proceduto quindi alla valutazione quantitativa delle variazioni del 
diametro delle arteriole e della velocità dei globuli rossi a livello capillare 
attraverso metodica computerizzata, nelle varie fasi sperimentali. Costantemente 
è stata misurata PAm. 
Nel gruppo di controllo è stato osservato che PAm si è mantenuta costante 
per tutta la durata dell’esperimento e ciascun ordine di arteriole ha presentato 
fisiologiche variazioni ritmiche del diametro arteriolare per tutto il periodo di 
osservazione.  
I capillari sono risultati totalmente perfusi e la velocità dei globuli rossi a 
livello capillare era di 0,23 ± 0,04 mm/s. 
IM di 5 minuti (gruppo I
5min
) ha causato una significativa caduta di PAm 
che si è ridotta del 10 ± 2 % rispetto al basale. Alla rimozione del divaricatore 
l’andamento pressorio è diventato complesso presentando fluttuazione nei valori 
che comunque a 80 minuti da IM si sono riportati al valore basale. 
A livello cerebrale le arteriole piali hanno mostrato una risposta differente 
in base all’ordine. Le arteriole di ordine 5 e 4 durante IM hanno presentato una 
riduzione del loro diametro del 3 ± 1 % rispetto al valore basale, mentre le 
arteriole di ordine 3, 2 e 1 del 6 ± 2 % risultando più reattive. Durante la fase di 
recupero il diametro delle arteriole piali è aumentato del 15 ± 3% e del 16 ± 3%
rispetto al basale negli ordini 5 e 4 rispettivamente, e del 23 ± 4 %, 22 ± 4 % e 22 
± 4 % rispetto al basale per gli ordini 3, 2 e 1 rispettivamente nei primi 5 minuti. 
L’incremento dei diametri si è mantenuto fino a 45 minuti post-IM per ritornare 
poi al diametro basale a 80 minuti.  
A 80 minuti, la velocità dei globuli rossi a livello capillare era di 0,22 ± 
0,02 mm/s. 
Negli animali sottoposti a 10 minuti di IM (gruppo I
10min
) è stata osservata 
una progressiva riduzione di PAm fino a raggiungere un valore inferiore rispetto 
alle condizioni basali del 21 ± 2 % dopo i 10 minuti di IM. Durante il periodo 
post-IM, PAm è rimasta ridotta di circa il 20 ± 3 % rispetto al basale per tutto il 
periodo di osservazione.  
Le arteriole piali durante i primi 5 minuti di IM hanno presentato una 
riduzione del loro diametro di 8 ± 3 % rispetto al basale per gli ordini 5 e 4, e di 
18 ± 3 %, 19 ± 3 % e 20 ± 3 % rispetto al basale per gli ordini 3, 2 e 1 
rispettivamente. Tale riduzione si è mantenuta pressoché inalterata anche nei 
restanti 5 minuti di IM. Durante la fase post-IM, invece si è osservato un aumento 
progressivo del diametro delle arteriole piali che nei primi 45 minuti ha raggiunto 
il 21 ± 2% del valore basale negli ordini 5 e 4 e il 30 ± 2 %, 30 ± 2 % e 31 ± 2 % 
rispettivamente negli ordini 3, 2 e 1. Tale dilatazione arteriolare si è mantenuta 
fino a fine osservazione. Anche in questo caso le arteriole di ordine inferiore si 
sono mostrate più reattive. 
A 80 minuti di osservazione la velocità dei globuli rossi a livello capillare 
era significativamente maggiore rispetto ai valori calcolati nel gruppo di controllo 
(0,35 ± 0,03 mm/s). 
Infine, i ratti sottoposti a 15 minuti di IM hanno mostrato variazioni di 
PAm sovrapponibili a quelle registrate nel gruppo I
10min
 per tutto il tempo di 
osservazione. I diametri delle arteriole di ordine 5 e 4 hanno mostrato una 
riduzione che ha raggiunto l’8 ± 3 % e quelle di ordine 3, 2 e 1 il 18 ± 3 %, 19 ± 3 
% e 20 ± 3 % rispettivamente dopo 15 minuti di IM per dilatarsi poi in modo 
significativo del 20 ± 2% (ordine 5), 21 ± 2% (ordine 4), 28 ± 2% (ordine 3, 2, 1) 
a 45 minuti post-IM e rimanere dilatate per tutto il periodo di osservazione. 
La velocità dei globuli rossi a livello capillare a 80 minuti di osservazione 
(0,33 ± 0,04 mm/s) era significativamente maggiore rispetto al gruppo di 
controllo.
I risultati ottenuti nel presente lavoro mostrano come la risposta dei vasi 
cerebrali indotta dalla stimolazione propriocettiva del nervo trigemino risulti 
complessa e articolata nel tempo. Essa sembra essere regolata da meccanismi 
differenti rispetto a quelli che modulano la pressione sistemica e ciò rende 
interessante continuare lo studio al fine di individuare tali meccanismi regolatori.
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1. INTRODUZIONE 
 
 
I vasi cerebrali sono in grado sia di adattare il flusso ematico cerebrale alle 
elevatissime richieste metabolico-funzionali del tessuto cerebrale sia di proteggere 
il cervello da insulti sistemici, ovvero dalle conseguenze di fluttuazioni della 
pressione arteriosa che possono far variare il flusso ematico o danneggiare i vasi.  
Stati patologici, quali ad esempio l’ipertensione, possono causare lesioni e 
alterazioni a carico dei piccoli vasi cerebrali che rivestono un ruolo cruciale 
nell’autoregolazione del flusso ematico cerebrale. Numerosi studi hanno 
dimostrato che nei soggetti ipertesi vi è un resetting del riflesso barocettivo che 
tende a mantenere i valori di pressione arteriosa a livelli elevati (Conti, 2005). La 
sede di tale riflesso si trova a livello del tronco encefalico ed è soggetto a 
modulazione attraverso input di diversa natura: attività fisica, stimoli emozionali, 
stimoli dolorifici e stimoli di afferenza trigeminale (Arasho et al., 2009). 
Quest’ultima è stata studiata con particolare attenzione e interesse scientifico solo 
negli ultimi anni ed è stato osservato che la stimolazione del nervo trigemino 
influenza significativamente il valore della pressione arteriosa sistemica. 
È noto che vi sono una serie di riflessi cardiovascolari che partono 
direttamente dalla regione facciale e che nel loro insieme vengono definiti riflessi 
trigemino-cardiaci. Tali riflessi hanno suscitato recentemente attenzione per gli 
effetti causati durante interventi chirurgici maxillo-facciali e di rimozione di 
masse tumorali che vanno da una grave ipotensione arteriosa, all’apnea e 
all’ipermotilità gastrica (Cha et al., 1999; McCulloch et al., 1999; Schaller et al., 
2009b; Cornelius et., 2010). Al momento non sono stati descritti effetti che 
possono essere indotti dall’attivazione del nervo trigemino a livello della 
circolazione cerebrale. Nel presente lavoro di tesi sono state osservate in vivo, 
attraverso una metodica di microscopia in fluorescenza, le modificazioni del 
microcircolo cerebrale in seguito a stimolazione propriocettiva non invasiva del 
nervo trigemino. A tale scopo, è stato utilizzato come modello sperimentale il 
microcircolo piale del ratto nel quale è possibile rilevare le variazioni del diametro 
dei vasi e avere una valutazione indiretta del flusso ematico anche a livello 
corticale. Inoltre, le caratteristiche anatomiche e funzionali della circolazione