4b Ingegneria vascolare: generalità dei vasi sanguigni e tecniche per la riparazione dei vasi danneggiati

Ingegneria tissutale vascolare

Proprietà generali dei vasi sanguigni

Il trasporto del sangue ai tessuti dell’organismo avviene mediante una fitta rete di vasi sanguigni. Tra i vasi sanguigni si annoverano le arterie (che portano il sangue dal cuore ai tessuti); le vene (che riportano il sangue al cuore); i capillari (interposti tra arterie e vene).

Capillari

I capillari sono dei piccoli vasi dotati di pareti estremamente sottili che permettono il continuo passaggio, in ambedue le direzioni, di gas, nutrienti e metaboliti. Affinché tali scambi possano avvenire è importante che il torrente ematico li percorra a bassa velocità e che la sua pressione si mantenga entro range piuttosto ristretti. Una delle caratteristiche fondamentali dei capillari è rappresentata dal diametro ridotto (dai 5 ai 10 micrometri; ci sono anche capillari con un diametro che raggiunge i 30 micrometri) sufficiente per il passaggio dei globuli rossi uno alla volta in fila indiana.

Differentemente dalle vene e dalle arterie, le pareti dei capillari non sono costituite da tre tonache, ma da solo uno strato di cellule endoteliali appiattite (tranne che nella parte centrale dove è presente il nucleo) che poggia su una membrana basale disposta superiormente all’endotelio; la parete capillare è, quindi, priva di fibre muscolari, elastiche e fibrose. Questa peculiarità morfologica ha lo scopo di facilitare lo scambio di sostanze con il liquido interstiziale.

D’altra parte, molti capillari sono associati a cellule, dette periciti, che regolano la permeabilità dell’endotelio, opponendosi a tali passaggi; tanto maggiore è il numero di periciti e tanto minore è la permeabilità capillare. I periciti determinano opposizione al passaggio di sostanze attraverso le pareti capillari provocando contrazione delle pareti stesse. Non a caso, dunque, i periciti sono particolarmente abbondanti a livello del sistema nervoso centrale, dove concorrono alla formazione della barriera ematoencefalica.

Arterie e vene

Le arterie e le vene possiedono una parete più spessa di quella dei capillari. Dall'ume del vaso verso l’esterno si riconoscono:

• Tonaca intima: è costituita da un monostrato di cellule endoteliali che sono in contatto diretto con il sangue; da una sottile membrana basale arricchita di collagene di tipo IV alla quale è ancorato l’endotelio; e uno strato sub-endoteliale (o lamina propria) costituito da fibre collagene (principalmente di tipo I e di tipo III), fibre elastiche e sostanza fondamentale, cioè una sostanza gelatinosa composta da acido ialuronico, proteoglicani e glicoproteine.
• Tonaca media: è una lamina di tessuto connettivo (contiene collagene di tipo I e III, proteine varie e proteoglicani) e tessuto muscolare liscio (con una speciale funzione contrattile), che nelle arterie presenta un’elevata percentuale di fibre elastiche, assenti nella parete delle vene. A separare la tonica media dalla tonica intima è la membrana elastica interna. Questa è un sottile strato di fibre elastiche e presenta delle fenestrature che consentono una più facile diffusione delle sostanze nutritive dal lume alla media. La tonaca media delle vene risulta più sottile di quella delle arterie.
• Tonaca avventizia: è una lamina di tessuto connettivo fibroso che contiene fibre elastiche, collagene e fibroblasti. Accoglie i vasa vasorum, cioè dei piccoli vasi che servono a trasportare le sostanze nutritive alla tonaca avventizia, cioè la tonaca più esterna. I vasa vasorum sono essenziali per le arterie più grandi; mentre, la presenza di vasa vasorum non è essenziale per le arterie di piccolo calibro e per le arteriole perché qui la parete è più sottile e, quindi, la tonaca avventizia riceve nutrimenti dal sangue trasportato nel lume dell’arteria stessa.

Nelle vene sono assenti le membrane elastiche interne ed esterne e sono assenti anche i vasa vasorum. Alcune vene, specialmente quelle di maggiore calibro situate nelle gambe, contengono speciali valvole che impediscono il reflusso del sangue e contribuiscono a regolare la corrente sanguigna in senso centripeto (dai tessuti al cuore). Tali valvole sono dette a nido di rondine. Queste valvole funzionano come i battenti di una porta: quando il sangue viene spinto verso il cuore, le valvole sono schiacciate contro la parete venosa, lasciando libero il passaggio; al contrario, se il flusso ematico tende a retrocedere le valvole si gonfiano, addossandosi e chiudendo la vena.

Dal punto di vista funzionale le vene si suddividono in vene di ricezione (di grosso calibro, elastiche e fungono da serbatoio di sangue) e vene di propulsione (riportano il sangue al cuore e sono generalmente di medio calibro).

Quando ricorrere ai vasi sanguigni ingegnerizzati?

Si ricorre all’ingegneria tissutale vascolare quando i vasi sanguigni vengono interessati da difetti che alterano il normale flusso sanguigno, come, ad esempio, nel caso dell’arteriosclerosi: con questo termine si identificano tutte le forme di indurimento, ispessimento e perdita di elasticità della parete delle arterie di piccolo calibro. L’ispessimento delle pareti di queste arterie è dovuto a una proliferazione anomala di alcune cellule della tonaca intima e della tonaca media. L’ispessimento della parete causa il restringimento del lume arteriolare.

Bisogna fare attenzione a non confondere il termine arteriosclerosi con il termine aterosclerosi, che indica la formazione di placche di materiale lipidico, proteico e fibroso nelle arterie muscolari di grande calibro e medio calibro.