Fisiologia

APPARATO CONTRATTILE

Si hanno filamenti sottili di actina formati dalla polimerizzazione dell’actina globulare in due filamenti

avvolti a formare una super elica (F-actina). All’interno di questa di trova la tropomiosina. I filamenti spessi

sono la miosina formata dalla polimerizzazione di molecole di miosina, 6 catene polipeptidiche: 2 catene

pesanti che si avvolgono in una super elica a formare una coda e due teste; 2 paia di catene leggere:

regolatrici ed essenziali che si associano alle teste di quelle pesanti.

Nel muscolo liscio le molecole di miosina non polarizzano coda a coda, come quelle del muscolo

scheletrico, ciò fa sì che le teste di miosina siano presenti lungo tutto il filamento. Il muscolo liscio anche in

uno stato di rilasciamento ha comunque la possibilità di formare ponti trasversali perché c’è un certo grado

di sovrapposizione delle teste di miosina con i filamenti di actina.

DIFFERENTE PROCESSO DI REGOLAZIONE CONTRAZIONE: Nel liscio è la miosina che deve essere attivata

per poter interagire con i filamenti di F-actina. Gli ioni calcio attivano le catene leggere della miosina e

quindi si può dire che la contrazione nel muscolo liscio è calcio-miosina dipendente. Le catene leggere

hanno siti di legame per il calcio.

Quando aumenta la contrazione degli ioni calcio liberi questi si legano alla calmodulina e formano un

complesso che determina l’attivazione di un enzima fosforilante miosin-chinasi. Il complesso agisce sulla

catena leggera regolatrice della miosina e ne determina la fosforilazione. In questo caso la miosina

fosforilata porta alla formazione dei ponti, scorrimento dei filamenti e contrazione.

Quando si abbassa la concentrazione di calcio si attiva l’enzima miosin-fosfatasi che defosforila la miosina e

porta allo scioglimento dei ponti e rilasciamento.

Si possono avere due tipi diversi di cicli:

-ciclo veloce= contrazione fasica

-ciclo lento= contrazione tonica, dove il muscolo rimane in uno stato di modica contrazione.

Il grado di fosforilazione della miosina regola il grado di contrazione. Gli enzimi miosin-chinasi e fosfatasi

hanno attività opposta. Il grado di fosforilazione della miosina può essere incrementato per inibizione della

fosfatasi facendo così aumentare la forza di contrazione.

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La soglia di concentrazione del calcio per attivare il processo contrattile è inferiore a quella del muscolo

scheletrico ma la sensibilità aumenta all’aumentare della concentrazione della calmodulina.

Le fibre m. lisce sviluppano tensione entro un ambito più ampio di lunghezza iniziale per la disposizione

disordinata dei filamenti. Il m. liscio si contrae più lentamente ma genera una forza superiore e minor

consumo di ATP.

La contrazione può avvenire: -in risposta del pda. -a seguito di cambiamenti lenti del potenziale di

membrana. -indipendentemente dalla depolarizzazione.

POMPA CARDIACA

Il ciclo cardiaco fa riferimento agli eventi meccanici che avvengono a livello del ventricolo sinistro. Questi

determinano la gittata sistolica che determina la pressione arteriosa sistemica. Gli eventi meccanici che si

verificano nella parte sinistra del cuore sono gli stessi di quella destra anche se in quest'ultima avvengono

con pressioni inferiori. Nell’uomo il ciclo cardiaco si valuta attraverso l’eco doppler.

Per misurare il ciclo si valuta la pressione a livello dell’atrio, del ventricolo e dell’arteria aorta.

L’elettrocardiogramma ci consente di correlare gli eventi elettrici a quelli meccanici. Con il

fonocardiogramma si registrano i toni cardiaci quando si ha l’apertura o la chiusura di valvole.

A livello del cuore si hanno due atri e due ventricoli. Separati dal setto interatriale ed interventricolare. Il

sangue ossigenato arriva tramite le vene polmonari all’atrio sinistro passando nel ventricolo sinistro e poi

viene immesso nell’aorta che si dirama in arterie di diametro più piccolo->arteriole->capillari che irrorano i

tessuti. A livello dei tessuti avviene quindi lo scambio di sostanze (gas; ceduto ossigeno ai tessuti e capillari

si arricchiscono di co2). Il capillare contiene poi il sangue ricco di co2->venosi che confluiscono in venule e

poi bene fino ad arrivare alle vene cave superiore e inferiore che immettono il sangue nell’atrio destro del

cuore dove passa poi al ventricolo destro e immesso nelle arterie polmonari grazie alle quali il sangue viene

portato ai polmoni (piccola circolazione) dove a livello degli alveoli si ha lo scambio opposto di gas (si cede

co2 e capillari acquistano o2). Attraverso le vene polmonari torna poi all’atrio sinistro del cuore. Il

passaggio del sangue da atri a ventricoli e da questi alle arterie è regolato dal gradiente pressorio e dalle

valvole. È infatti la differenza di pressione che determina il passaggio di sangue. Le valvole sono invece

quelle atrio ventricolari (sinistra=bicuspide; destra=tricuspide) e quelle semilunari (aortica tra ventricolo

sinistro e aorta; polmonare tra ventricolo destro e arteria polmonare). Lo stato di chiusura e apertura delle

valvole dipende dal gradiente pressorio. La valvola si apre quando il ventricolo si trova in uno stato di

rilasciamento e quindi la pressione interatriale è maggiore di quella interventricolare. Quando il ventricolo

si contrae aumenta la pressione all’interno della cavità ventricolare che supera quella a livello atriale e

determina la chiusura della valvola e quindi il sangue non fluisce in maniera retrograda. Quindi le valvole

consento l’unidirezionalità del sangue. Ugualmente succede per le valvole semilunari.

Durante il ciclo cardiaco si hanno varie fasi:

-insorgenza del pda a livello del nodo SA, esso si propaga e dà origine alla sistole atriale (onda p). Gli atri si

contraggono e questo determina un aumento della pressione che spinge un po’ di sangue nei ventricoli

(aumenta pressione endoventricolare). Il pda viene poi condotto al nodo AV (si ha l’attivazione del fascio di

His e del setto).

-ventricolo si contrae e la p endoventricolare sale rapidamente e supera quella atriale. A questo punto si ha

la chiusura delle valvole AV (ventricolo si contrae, si parla di sistole ventricolare isovolumetrica perché è

come se il ventricolo fosse una cavità isolata in quanto le valvole av e semilunari sono chiuse). Quando la

pressione supera quella nell’aorta le valvole semilunari si aprono.

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-sistole ventricolare con eiezione: il sangue dal ventricolo va nell’aorta; si ha una fase di efflusso rapido

seguita da uno lento durante il quale si ha una riduzione del volume ventricolare e un aumento di pressione

a livello dell’aorta.

-quando la p aortica supera quella ventricolare si ha la chiusura della valvola semilunare; il ventricolo va in

diastole (si rilascia) e questo determina una diminuzione della p nel ventricolo; tuttavia, la pressione

endoventricolare è più elevata di quella endoatriale e quindi le valvole restano chiuse. Si ha quindi una fase

di rilasciamento isovolumetrico. Quando la p ventricolare diventa inferiore a quella atriale si ha l’apertura

delle valvole AV e inizia la fase di riempimento rapido e lento (diastasi)

Nella colonna A si ha la sistole atriale e durante questa la pressione nell’atrio è leggermente superiore a

quella del ventricolo sinistro. Nella sistole ventricolare si ha un rapido aumento della pressione

endoventricolare e quando supera quella dell’atrio si ha la chiusura della valvola atrio ventricolare. Quando

la pressione endoventricolare supera quella aortica si ha l’apertura della valvola semilunare (fase di

eiezione rapida colonna C). seguita da fase di eiezione lenta nella colonna D dove la pressione aortica

supera leggermente quella endoventricolare e si ha la chiusura della valvola semilunare. Nella fase di

diastole isovolumetrica nella colonna E si ha una riduzione rapida della pressione. Quando la pressione

scende sotto quella dell’atrio si ha l’apertura della valvola atrio ventricolare e la fase di riempimento [vedi

prima foto del grafico]. La fase di riempimento lento occupa il maggior tempo del ciclo cardiaco.

Alla fine di una sistole ventricolare rimane comunque un certo volume di sangue nel ventricolo e questo

prende il nome di volume residuo che può essere espresso anche come frazione di eiezione e rappresenta

circa il 50%.

GETTATA Cardiaca: quantità di sangue che ventricolo espelle in un minuto.

Sistolica: quantità di sangue che ventricolo espelle in una sistole, il sangue residuo sistolico è il 50% come

frazione di eiezione.

Gettata cardiaca in un soggetto a riposo è di circa 5 litri al minuto. Essa è uguale al prodotto tra la gettata

sistolica per la frequenza cardiaca.

CONTROLLO GETTATA

Il SNA aumenta la gettata. Il sistema ortosimpatico, infatti, determina a livello del cuore un effetto

cronotropo positivo e inotropo positivo. Il cuore ha anche un meccanismo intrinseco di autoregolazione

(legge del cuore di Frank-Starling) -> maggiore è il volume di sangue che arriva all’atrio dx con ritorno

venoso, maggiore è la forza di contrazione del ventricolo e quindi la gettata cardiaca. Il cuore si adatta a

variazioni fisiologiche sia di precarico (varia il ritorno venoso) che di post carico (resistenze periferiche).

AUTOREGOLAZIONE DEL CUORE: Più il miocardio viene stirato dal riempimento e maggiore sarà la forza di

contrazione e quindi la pressione sviluppata.

Alla base della legge di Frank c’è la curva tensione-lunghezza del sarcomero. Nel cuore però si va a valutare

la curva pressione-volume. Nel grafico siamo in condizioni isovolumetriche. In condizioni fisiologiche ciò

non accade e questo è rappresentato dal diagramma B. Si nota che variazioni di pressione o di volume

telediastolico fanno variare il lavoro del cuore rappresentato dall’area tra le lettere. Lavoro= PxV (volume di

sangue espulso). In caso di aumentato precarico aumenta il lavoro che il cuore deve svolgere, come nel

caso di aumento del post carico, dove il ventricolo deve sviluppare una pressione maggiore per riuscire a

spingere il sangue nell’aorta. Nel caso di aumentata contrattilità, come nel caso di una stimolazione del

simpatico, aumenta la pressione del ventricolo sx che fa si che si riduca il volume di quest’ultimo, poiché

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viene espulso più sangue. Ma l’attivazione del simpatico non solo aumenta la contrattilità ma va ad

aumentare anche la frequenza.

PRINCIPI DI EMODINAMICA

Ci sono delle leggi che possono essere applicate ai liquidi e che possono servire per capire determinati

eventi che si verificano a livello del sistema vascolare. Le leggi dei liquidi omogenei (tipo sangue) sono

applicabili per ottenere informazioni sulla velocità, pressione e flusso del sangue nei vari distretti del

sistema circolatorio.

Legge di L