Fisiologia 2

Fisiologia professioni sanitarie

Apparato cardiocircolatorio

Sistema di conduzione del cuore

Le cellule del cuore sono in parte cellule contrattili e in parte cellule eccitabili capaci di generare spontaneamente potenziale d'azione. L'impulso parte inizialmente dal nodo senoatriale, procede fino al nodo atrioventricolare, dove subisce un rallentamento per dare tempo al sangue di spostarsi dagli atri ai ventricoli. Procede poi nel fascio di His, rete di Purkinje, arrivando infine al miocardio ventricolare facendolo contrarre. Infatti il cuore si muove in maniera asincrona (contraendo prima gli atri e poi i ventricoli). Notiamo che a livello del NSA le cellule hanno un potenziale di riposo instabile (prepotenziale) che raggiunge da solo il valore soglia (-40mV), generando così una depolarizzazione responsabile del vero potenziale d'azione.

Questa depolarizzazione è dovuta all'ingresso massiccio di cariche positive da parte del calcio. La ripolarizzazione della cellula è dovuta invece alla chiusura dei canali per il calcio e apertura di quelli per il potassio (con conseguente uscita del potassio dalla cellula). Il tempo impiegato per tutto il processo è di circa 5 millisecondi.

Al contrario, le cellule ventricolari contrattili vanno incontro a depolarizzazione dovuta all'elevato ingresso di sodio, seguita da una fase di plateau dovuta alla contemporanea uscita di potassio e ingresso di calcio (utile per impedire che il cuore possa essere eccitato nuovamente prima di concludere la sistole) e infine una ripolarizzazione rapida dovuta alla chiusura dei canali del calcio e la massiccia uscita del potassio. La cellula verrà quindi riportata al suo potenziale di riposo.

Innervazione del cuore

• Componente parasimpatica (nervo vago): capace di diminuire la frequenza cardiaca
• Componente simpatica: per accelerare la frequenza cardiaca

Entrambe agiscono dando effetto inotropo positivo (aumento della forza contrattile: adrenalina/simpatico) o effetto inotropo negativo (diminuzione della forza contrattile: parasimpatico). Un altro effetto è il cronotropo positivo (aumento della frequenza cardiaca) e cronotropo negativo (diminuzione della frequenza cardiaca). Questi effetti influiscono anche sulla gittata cardiaca: accorciamento delle fibre cardiache, aumentando così la frazione di eiezione (ossia il rapporto tra gittata sistolica e volume telediastolico) e che corrisponde a quella frazione di sangue (70ml) che viene espulsa dal cuore ad ogni contrazione.

Ciclo cardiaco

Si intende un ciclo completo di contrazione e rilassamento, dove il sangue passa da zone ad alta pressione a zone a bassa pressione:

• Sistole atriale: potenziale d'azione nel NSA, valvole atrio-ventricolari aperte, aumento di pressione negli atri (maggiore di quella nei ventricoli), gli atri si contraggono e il sangue viene spinto nei ventricoli (già riempiti per un 30%); il ventricolo in questo modo conterrà circa 140ml di sangue.
• Sistole isovolumica: le valvole semilunari sono ancora chiuse, impedendo al sangue di uscire.
• Fase di eiezione: la pressione del ventricolo aumenta fino a superare quella dell’aorta; arrivati agli 80mmHg (pressione che troveremo nell’aorta) le valvole semilunari si aprono.
• Diastole isovolumica: le fibre cessano di contrarsi, la pressione ventricolare diminuisce; la pressione nell’aorta viene mantenuta.

Gittata cardiaca

Il volume di sangue espulso dal cuore in 1 minuto è di circa 5l/min a riposo, 30l/min sotto sforzo. È il prodotto tra frequenza e gittata sistolica.

Legge di Frank-Starling

La forza di contrazione sviluppata dalle fibre cardiache durante la sistole, e quindi la quantità di sangue espulso, dipendono dalla lunghezza iniziale delle fibre e quindi dal volume telediastolico (grado di riempimento del ventricolo), e che dipendono a sua volta dal ritorno venoso.

Ritorno venoso

È il sangue che dai distretti periferici torna verso il cuore spostandosi secondo un gradiente di pressione dalla periferia all’atrio destro (che avrà quindi una pressione bassissima pari a zero). Per un ritorno dalle parti inferiori del corpo, sono necessari alcuni meccanismi come la pompa addomino toracica (durante l’inspirazione il sangue della porzione di vena cava inferiore, che si trova nella cavità addominale con pressione maggiore, viene spinto nella porzione di vena cava inferiore nella cavità toracica con pressione minore) e la pompa muscolare (la contrazione della muscolatura degli arti inferiori permette uno schiacciamento della vena, la quale spingerà il sangue contenuto al suo interno verso l’alto tenendo chiuse le valvole in basso e aperte quelle verso il cuore).

Pressione arteriosa

È quella forza con cui il sangue viene spinto attraverso i vasi, e dipende dalla quantità di sangue che il cuore spinge quando pompa, e dalle resistenze che si oppongono al suo scorrimento. È controllata da un meccanismo di regolazione a breve termine basato sui barocettori (recettori di stiramento della parete dei vasi posizionati sull’arco dell’aorta e a livello carotideo) che sono sensibili ad aumenti e diminuzioni della pressione arteriosa (coprendo un range dai 60 ai 180mmHg). Nel caso di pazienti ipertesi, i loro barocettori vanno incontro a un resetting recettoriale, spostando più in alto il range di lettura. Quando viene rilevato un abbassamento della PA, i barocettori inviano un segnale ai centri cardiaci e vasomotori situati nel bulbo, e da qui partirà una risposta del nervo vago per attivare il parasimpatico con lo scopo di rallentare la funzione cardiaca e inibire il simpatico (responsabile della vasocostrizione) e quindi di diminuire resistenze periferiche. Stimolando invece il simpatico, avremo vasocostrizione venosa, in modo tale da rendere le vene poco distensibili e favorendo il ritorno venoso e un aumento della gittata cardiaca.

Un meccanismo a lungo termine che favorisce un innalzamento della PA può essere invece quello ormonale basato sull'ADH (ormone antidiuretico) con lo scopo sempre di aumentare la volemia e automaticamente il ritorno venoso. L’ADH è un ormone prodotto a livello ipotalamico, con lo scopo di limitare la diuresi rendendo permeabile la parete del dotto colledoco del nefrone all’acqua, favorendone così il riassorbimento grazie alle acquaporine.

Circolo capillare

I capillari sono dei vasi sanguigni formati da un singolo endotelio (a volte fenestrato) e con un diametro di circa 7 micron, con lo scopo di permettere il passaggio dei globuli rossi e quindi gli scambi di sostanze tra il sangue e i diversi tessuti. Singolarmente hanno una resistenza molto elevata, ma quando disposti in serie parallele, la loro resistenza complessiva tende a diminuire. All’interno del circolo capillare sono distinguibili due strutture:

• Sfinteri precapillari: componenti muscolari situate a inizio del capillare in grado di contrarsi a seconda delle necessità, permettendo o meno la circolazione del sangue nel capillare.
• Metarteriola: sezione che garantisce il passaggio continuo di sangue nei vari distretti.

Il passaggio delle varie sostanze (scambi capillari) avviene per:

• Diffusione semplice attraverso la membrana citoplasmatica (es: O₂ e CO₂)
• Via paracellulare (attraverso giunzioni intracellulari, es: acqua, glucosio, ioni…) tranne nella barriera ematoencefalica
• Via transcellulare tramite fenestrature (es: capillari glomerulari)

Modello di Starling

All’interno del capillare vengono identificate due forze:

• Pressione idrostatica del capillare: presente ad inizio capillare, favorisce la fuoriuscita di liquidi
• Pressione colloidosmotica del plasma: le proteine nel plasma attraggono liquidi dall’interstizio, spostandoli verso l’interno del capillare

Oltre alle due forze principali, abbiamo anche delle pressioni nell’interstizio:

• Pressione idrostatica dell’interstizio: favorisce fuoriuscita di liquido dall’interstizio
• Pressione colloidosmotica dell’interstizio: le proteine nell’interstizio favoriscono la fuoriuscita di liquidi dal capillare

All’inizio del capillare abbiamo una predominanza di forze a favore della fuoriuscita di liquido dal capillare (spinto da una pressione di 10mmHg), utile per far cedere al capillare tutte le sostanze idrosolubili disciolte. Da metà capillare in poi, sono invece predominanti forze contro la fuoriuscita di liquido dal capillare (la pressione è negativa di circa -7mmHg) in modo da favorire il riassorbimento di liquido dall’interstizio al capillare e con esso tutte le sostanze di scarto e gli ioni. La quantità di liquido non riassorbita verrà drenata grazie al circolo linfatico (o altrimenti andremo incontro ad edema).

Apparato renale

Struttura del rene

È composto da unità funzionali dette nefroni, suddivisi in:

• Componente tubulare costituita da:
  • Capsula di Bowman
  • Tubulo contorto prossimale
  • Ansa di Henle
  • Tubulo contorto distale
  • Tubulo collettore
• Componente vascolare costituita da:
  • Arteriola afferente
  • Capillari glomerulari (glomerulo)
  • Arteriola efferente
  • Capillari peritubulari
  • Vene

Formazione dell'urina

L'urina è una sostanza prodotta a livello renale da eliminare in quanto contiene sostanze tossiche tra cui l'urea derivante da modificazioni dell'ammoniaca, composto tossico per l'organismo.

Filtrazione glomerulare

• Filtrazione meccanica del 20% di plasma sanguigno che viene privato di elementi corpuscolati e proteine andando ad accumularsi nella capsula di Bowman diventando ultrafiltrato. Giornalmente vengono prodotti circa 180l di ultrafiltrato, che andrà quindi incontro ad un massiccio riassorbimento nelle strutture successive (oltre il 90%).
• La filtrazione avviene grazie ad una membrana di filtrazione che consente il passaggio di acqua e soluti, ed è costituita da endotelio capillare (fenestrato), membrana basale glomerulare (ricca di cariche elettriche) e podociti (strato viscerale della capsula di Bowman).

È regolata da diverse pressioni:

• Pressione idrostatica capillare glomerulare