Fisiologia dei seni paranasali

 I seni paranasali sono cavità aeree scavate nello spessore delle ossa del cranio. Sono tappezzati da un epitelio di tipo respiratorio, pseudostratificato cilindrico ciliato e comunicano con le fosse nasali tramite un «ostium», passaggio obbligato dell’aria e punto di convergenza delle differenti vie di drenaggio. La permeabilità di questo orifizio è essenziale per il mantenimento della fisiologia dei seni. Ogni ostruzione persistente dell’ostium genera importanti alterazioni delle pressioni parziali d’ossigeno e CO 2 nel seno, da cui deriva una riduzione del battito ciliare, una stasi delle secrezioni e una proliferazione batterica secondaria. Il drenaggio mucociliare è la seconda componente necessaria al buon funzionamento dei seni. Questo dipende dalla morfologia e dalla qualità del battito ciliare e dalle proprietà reologiche del muco che lubrifica e protegge l’epitelio sottostante. In patologia, le discinesie ciliari primitive e secondarie e la mucoviscidosi sono alcuni esempi tipici di alterazione del drenaggio mucociliare.

Introduzione
I seni paranasali sono cavità aeree scavate nelle ossa della parte anteriore del cranio che contorna le fosse nasali. Essi sono in continuità con l’insieme del tratto respiratorio. Sono tappezzati da una mucosa di tipo respiratorio e comunicano con le fosse nasali attraverso un orifizio chiamato ostium che rappresenta il passaggio obbligato dell’aria e delle secrezioni. Il funzionamento normale dei seni dipende dalla permeabilità dell’ostium principale, dalla qualità del movimento mucociliare e dai fenomeni immunologici locali. Il ruolo esatto dei seni non è dimostrato.
Anatomia di base 
Si distinguono quattro paia di seni paranasali disposti in modo simmetrico: i seni frontali, etmoidali, mascellari e sfenoidali.
• I seni frontali sono situati nella regione frontale, al di sopra delle arcate sopra-orbitarie. Sono mediani, assenti nel 5% della popolazione ed asimmetrici nel 15%. Hanno stretti
rapporti con le meningi situate all’indietro e l’orbita situata al di sotto. Secondo la classificazione di Agrifolio, rappresentano il risultato della pneumatizzazione dell’osso frontale a partire dalla cellula meatale anteriore. Le secrezioni sono quindi drenate nel canale «nasofrontale». Questo dotto è una struttura anatomica virtuale formata dalla parte verticale dell’apofisi uncinata, dalla bolla etmoidale e dalla parte posteriore della cellula dell’agger. Verso l’età di 2 anni, i seni frontali sono ancora degli abbozzi di cavità aeree. Essi si definiscono all’età di 8 anni circa e raggiungono le loro dimensioni definitive nell’età adulta.
• I seni etmoidali anteriore e posteriore sono scavati nello spessore dell’osso etmoide, osso impari e mediano, composto dalla lamina verticale, la lamina cribrosa e da due masse laterali. Queste contengono da 8 a 15 cellule disposte sul piano sagittale, lungo l’orbita. La loro parete esterna corrisponde all’os planum chiamato lamina papiracea. La parete superiore corrisponde al tetto etmoidale. Contrae stretti rapporti con la base cranica, la meninge e la fossa cerebrale anteriore. Le cellule etmoidali anteriori si drenano nel meato medio a livello delle docce uncibollari e retrobollari; le cellule etmoidali posteriori si drenano nel meato superiore e il meato supremo quando esiste. Le arterie etmoidali anteriore e
posteriore sono situate a livello del tetto etmoidale in un canale osseo la cui parete può essere deiscente. I seni etmoidali sono presenti fin dalla nascita e raggiungono la dimensione adulta all’età di 12 anni circa.
• I seni sfenoidali sono scavati nello spessore dell’osso sfenoide. Sono pari, spesso asimmetrici e separati da un setto intersinusale. Questi seni paranasali sono i più mediani, i più posteriori e i più infossati nel massiccio facciale. Contraggono rapporti importanti con il nervo ottico, il seno cavernoso e il canale carotideo lateralmente e con le meningi e la sella
turcica in alto. La loro pneumatizzazione inizia verso l’età di 3 anni. Essi raggiungono la loro dimensione adulta a 18 anni circa. Il loro ostio è di dimensioni e forma variabili ed è
situato nel recesso sfenoetmoidale, nel prolungamento della coda del turbinato superiore.
• I seni mascellari sono i più grandi. Possono essere asimmetrici o ipoplasici. Sono presenti fin dalla nascita ma sono di piccolo volume. Aumentano velocemente di dimensioni tra i
0 e i 3 anni e poi tra i 7 e i 12 anni e, in seguito, continuano a crescere lentamente fino all’età adulta. Hanno una sede infraorbitaria. La loro parete superiore corrisponde al pavimento dell’orbita. Il nervo sotto-orbitale vi decorre all’interno di un canale osseo. La loro parete inferiore ha stretti rapporti con le radici dentarie, in particolare gli ultimi premolari e il
primo molare superiore. La loro parete posteriore corrisponde alla parete anteriore della fossa pterigopalatina, che contiene l’arteria mascellare interna, il ganglio sfenopalatino, rami del nervo trigemino e il sistema nervoso autonomo. L’orifizio di drenaggio od ostium si situa nella parte superiore della parete interna, nel punto di convergenza delle vie di drenaggio delle secrezioni. A livello delle fosse nasali, l’orifizio di drenaggio è situato nel meato medio, nella parte anteriore e superiore della doccia uncibollare. La sua permeabilità è essenziale al
buon funzionamento del seno.

Istologia della mucosa sinusale
La mucosa sinusale è composta da un epitelio, una membrana basale e un corion.

Epitelio
L’epitelio è di tipo respiratorio, pseudostratificato cilindrico e ciliato. Esso comprende quattro tipi di cellule che sono tutte in intimo contatto con la membrana basale. L’altezza diversa dei nuclei può dare l’impressione che si tratti di un epitelio pluristratificato (Fig. 1).
Tra le cellule epiteliali, si distinguono:
• le cellule basali; sono cellule di sostituzione che contraggono rapporti con la membrana basale per mezzo di recettori denominati «integrine». Moltiplicandosi, danno origine a
cellule figlie che possono rigenerare gli altri tre tipi cellulari;
• le cellule caliciformi; sono anche conosciute con il nome di «cellule mucose». Esse contengono microgranuli, il cui contenuto si colora con il PAS (PAS per periodic acid Schiff).
Esse sintetizzano, immagazzinano e secernono mucine, costituenti essenziali del muco. Quando hanno espulso il loro contenuto, hanno la forma di un calice. Quando si invaginano
nel corion, formano le ghiandole tubuloacinose;
• le cellule con microvilli; hanno sul loro polo apicale 300- 400 microvilli, vere espansioni digitiformi e immobili del citoplasma. Hanno un diametro di 0 1 μ m e una lunghezza
di 2 μ m. Le microvillosità aumentano la superficie cellulare. Queste cellule sono ricche di mitocondri e di reticolo endoplasmatico liscio e hanno una attività metabolica intensa.
Partecipano agli scambi di liquidi transepiteliali e al mantenimento e rinnovo della pellicola acquosa periciliare;
• le cellule ciliate; rappresentano quasi l’80% della popolazione cellulare. La microscopia elettronica, a trasmissione e/o a scansione, permette di analizzarle in dettaglio (cf. infra);
• altre cellule sono talvolta presenti all’interno dell’epitelio come, per esempio, dei melanociti nei pazienti di pelle scura dei macrofagi (cellule di Langerhans o antigen presenting cells) o dei linfociti.
Corion o lamina propria
Esso possiede una matrice extracellulare contenente fibre di collagene, vasi, ghiandole e cellule infiammatorie. Ha uno spessore inferiore rispetto al naso e la rete vascolare è molto
meno sviluppata (Fig. 2, 3).
È composto da tre strati:
• lo strato subepiteliale è ricco di linfociti, plasmacellule, istiociti e macrofagi;
• lo strato ghiandolare. Esso contiene ghiandole sieromucose tubuloacinose circondate da cellule mioepiteliali, che derivano dall’invaginazione delle cellule caliciformi dell’epitelio.
Partecipano alla produzione di muco come le cellule epiteliali. Sono più piccole e meno numerose che nelle fosse nasali. Sono più abbondanti in vicinanza dell’ostium dei seni.
Si distinguono cellule mucose e cellule sierose. Le cellule mucose contengono mucine e immunoglobuline (Ig) A. Le cellule sierose sintetizzano glicoproteine, proteine antibatteriche
(lactoferrina, lisozima) e antiossidanti (transferrina e antileucoproteasi);
• lo strato vascolare. È formato da una rete di capillari fenestrati sotto-epiteliali collegati alle anastomosi arterovenose del corion profondo. Contrariamente alle fosse nasali, non ci
sono vasi di capacitanza.

Cellule ciliate epiteliali
Aspetto normale
• Gli studi in microscopia elettronica delle cellule ciliate dimostrano che ognuna possiede da 50 a 200 ciglia e da e 0,3 μ m di diametro (Fig. 4).
• In sezione longitudinale, il corpo del ciglio termina nel corpuscolo basale chiamato cinetosoma situato al polo apicale della cellula (Fig. 5). In sezione trasversale, le ciglia sono
costituite da nove doppiette di microtubuli periferici disposti in modo simmetrico e circolare intorno a due microtubuli centrali (Fig. 6); da cui la definizione comune di tubuli «9
+ 2» per descrivere un ciglio normale. La parete dei tubuli centrali è tipicamente formata da 13 protofilamenti. Sono circondati da una guaina centrale. I microtubuli periferici
sono designati dalle lettere A e B. I microtubuli A sono quelli che portano le braccia di dineina. Questi sono diretti dal microtubulo A verso il vicino microtubulo B. La parete del
microtubulo A comprende 13 protofilamenti; quella del microtubulo B ne comprende dieci.

• Le braccia di dineina sono distinte in braccio esterno e interno. Il braccio esterno è meglio visibile e ha una forma a«bastone da hockey». A partire da queste braccia di dineina si libera la forza necessaria al movimento ciliare.
• Molto vicino alla base del braccio interno di dineina si trova un braccio di nexina, che servirebbe a mantenere solidali le doppiette durante i movimenti del ciglio.
• Infine, esistono dei ponti radiali situati tra i microtubuli periferici e la guaina centrale. Il movimento ciliare risulta da uno slittamento dei microtubuli periferici grazie a modificazioni delle zone di attacco delle braccia di dineina. Questi si agganciano sul microtubulo vicino
e flettono il ciglio. La forza necessaria per permettere questi movimenti ha origine dall’idrolisi dell’adenosina trifosfato (ATP) per l’attività ATPasi del braccio di dineina. In presenza di ATP, il legame tra le braccia di dineina e i microtubuli periferici si rompe e si ripristina in assenza di ATP. Il controllo di questo meccanismo non è noto. 
Il movimento ciliare comprende dunque due fasi: una fase attiva di propulsione e una fase di rilasciamento. La fase attiva è due volte più rapida della fase di ritorno. Essa permette al
ciglio di dispiegarsi, di raggiungere la sua lunghezza massima e di far avanzare il muco. La fase di riposo dura circa 10 ms e permette al ciglio di riprendere la sua posizione iniziale prima della prossima fase attiva. Tutte le ciglia di una stessa fila cellulare battono in modo sincrono. Al contrario, il movimento è sfasato da una fila all’altra (ritmo metacrono).
Patologie ciliari
Si distinguono le discinesie ciliari primitive e quelle acquisite.
Discinesie ciliari primitive Si tratta di malattie causate da un deficit genetico che determina ciglia immobili, poco mobili o assenti. Solo il 40 % delle cellule ciliate è funzionale. Viscosità ed elasticità del muco sono normali anche se infezioni batteriche e flogosi della mucosa ne provocano alterazioni secondarie. Sul piano clinico, questo si traduce in infezioni respiratorie
recidivanti, sinusiti, bronchiti e otiti nel bambino. Nel 50% dei casi, esiste una destrocardia. Quando sono presenti bronchiettasie, si parla di sindrome di Kartagener (triade caratteristica: bronchiettasie, situs inversus, sinusite cronica). [19] Lo studio delle ciglia in microscopia elettronica ha permesso di distinguere una dozzina di anomalie morfologiche differenti (vedi riquadro). Nella maggior parte dei casi, si tratta di anomalie a livello di un braccio o delle due braccia di dineina che provocano un battito ciliare inadeguato con perdita di coordinazione o immobilità ciliare.

? Muco 
Muco normale
Il muco è prodotto dalle cellule caliciformi e dalle ghiandole sieromucose del corion. È formato da uno strato superficiale, molto spesso, viscoso ed elastico, la fase «gel», che è in rapporto con la parte distale delle ciglia e il lume del seno, e da uno strato profondo, molto sottile, acquoso, periciliare, che è in rapporto con il polo apicale delle cellule e la parte bassa delle ciglia, chiamata fase «sol». È in continuo movimento a causa dell’attività delle ciglia sottostanti Il pH è compreso tra 6,5 e 7,8. È composto dal 95% di acqua, dal 3% di elementi organici e dal 2% di elementi minerali. La secrezione quotidiana è di 0,3 mL/kg/die. Il suo contenuto d’acqua è controllato dall’assorbimento di ioni sodio e dalla secrezione di ioni cloro. Questo avviene grazie a sistemi attivi e passivi tra cui i principali sono il cotrasportatore Na/K/2Cl, lo scambiatore Na/K e diversi altri canali cloruri, potassici e
sodici. L’elemento organico principale del muco è costituito dalle mucine. Si tratta di glicoproteine di peso molecolare elevato (1.000 kDa) che formano una rete macromolecolare che permette di intrappolare le particelle estranee e, con le loro catene
di carboidrati, neutralizzano i microrganismi. Nel muco, si ritrovano anche albumina, IgA secretorie, lattoferrina, lisozimi e antiossidanti. [41-46]
Patologie del muco
Mucoviscidosi 
Si tratta di una malattia genetica, autosomica recessiva, la cui incidenza è di 1 per 2.500 nascite di bambini vivi. Gli eterozigoti, fenotipicamente normali, rappresentano circa il 4%
della popolazione generale.
Il gene CF (CF per cystic fibrosis) è situato sul braccio lungo del cromosoma 7 e codifica una proteina di 1.480 aminoacidi chiamata cystic fibrosis transmembrane conductance regulator
(CFTR) che interviene nella regolazione della secrezione di ionicloro nel polo apicale delle cellule epiteliali. Una mutazione del gene CF provoca quindi un difetto nella proteina CFTR, all’origine della mucoviscidosi. L’epitelio respiratorio è così impermeabile agli ioni cloro, a cui si associa un aumento dell’assorbimento di sodio al polo basale delle cellule epiteliali.
Esistono più di .000 mutazioni descritte di questo gene, ma quella più frequente è la delezione di un aminoacido, una fenilalanina, in posizione 508. Questa mutazione è conosciuta sotto il nome «delta F 508». Essa colpisce più del 70% dei pazienti.
Sul piano clinico, il denominatore comune della malattia l’importante aumento di viscosità del muco prodotto da tutte le ghiandole esocrine. Questo provoca insufficienza pancreatica,
infezioni respiratorie croniche e insufficienza respiratoria fatale verso i 40 anni d’età nel 95% dei casi. Da un punto di vista otorinolaringoiatrico, le manifestazioni più frequenti sono
l’ostruzione nasale cronica, le sinusiti e la poliposi nasosinusale. Il 30 % dei pazienti affetti da mucoviscidosi è portatore di poliposi nasosinusale scoperta tra i 2 e i 25 anni d’età; l’8-10% dei bambini che soffrono di mucoviscidosi ha una poliposi nasosinusale.
Esiste inoltre una particolare sensibilità ad alcuni batteri: nel bambino, si tratta soprattutto dello stafilococco aureo e dell’Haemophilus influenzae. Nell’adulto, sono soprattutto lo Pseudomonas aeruginosa e i batteri Gram negativi. La TC dei seni mostra un’opacità completa delle cellule etmoidali, una deformazione del muro intersinusonasale
(protrusione o erosione) e un contenuto eterogeneo nei seni mascellari, cosa che fa pensare al mucocele.
Sinusiti croniche
Si osserva una metaplasia ghiandolare dell’epitelio, con un aumento del numero di cellule caliciformi. Questi dati associati alle anomalie ciliari secondarie contribuiscono al mantenimento della patologia sinusale.
? Drenaggio mucociliare
Il drenaggio mucociliare è un meccanismo essenziale al normale funzionamento dei seni. Se questo è alterato, la conseguenza è una stasi delle secrezioni e una proliferazione batterica
secondaria. In condizioni normali, assicura il trasporto delle particelle estranee intrappolate nel muco verso le fosse nasali. Questo meccanismo è rapido. Hilding ha dimostrato che 1 ora dopo aver instillato dei batteri nel seno frontale sano di un cane, il seno è vuoto e sterile. La mucosa è sottile e il muco normale. Questo meccanismo dipende:
• dalle proprietà reologiche del muco; [41] se il muco è troppo denso, le ciglia sono incapaci di trasportarlo fuori dal seno.
Se è troppo fluido, le ciglia non possono contrastare le sole forze di gravità;
• dallo spessore dello strato periciliare; più questo è spesso, più breve è la parte di ciglio situata nella fase gel del muco e meno efficace sarà il drenaggio. Le vie di drenaggio endosinusali sono predefinite.
• A livello del seno mascellare, esse sono molteplici ma tutte convergenti verso l’ostium principale, anche in caso di ostio accessorio di Giraldès o di meatotomia inferiore.
• A livello del seno frontale, le vie di drenaggio sono più complesse. Esse iniziano lungo il setto intersinusale, seguono il plafond sinusale e proseguono lungo la parete esterna in
direzione dell’ostio frontale. La gravità ha solo un ruolo accessorio. Il metodo più facile per valutare la clearance mucociliare è depositare una particella colorata (goccia di sangue o blu di metilene) a un sito della cavità sinusale e di seguire il suo spostamento sotto controllo endoscopico.