Apparato cardiocircolatorio: Appunti di Anatomia e fisiologia

Apparato cardiocircolatorio

Introduzione all'apparato cardiovascolare

L'apparato cardiovascolare è costituito da una pompa muscolare, il cuore, e da una rete di vasi sanguigni in cui circola il sangue, che si estende tra il cuore e i tessuti periferici. L'apparato cardiovascolare è un sistema a circuito chiuso, in cui il sangue parte e torna al cuore fluendo sempre in una sola direzione. Il sangue è portato lontano dal cuore attraverso le arterie, e ritorna al cuore attraverso le vene.

Il cuore

Il cuore è l'organo centrale che ha il compito di pompare il sangue povero di ossigeno verso i polmoni e quello ricco di ossigeno verso tutti gli altri tessuti. Infatti, il cuore è diviso anatomicamente in due parti: la parte destra, quella venosa, che comprende l'atrio e il ventricolo destro, ha la funzione di pompare sangue venoso, cioè non ossigenato, mentre la parte sinistra del cuore, quella arteriosa, cioè l'atrio e il ventricolo sinistro, ha la funzione di pompare sangue ossigenato verso tutti i tessuti.

Dal punto di vista circolatorio, il cuore si può identificare una piccola circolazione, o circolazione polmonare, ed una grande circolazione, o circolazione sistemica. Nella piccola circolazione, il sangue venoso contenuto nel ventricolo di destra raggiunge i polmoni, dai polmoni il sangue, ormai ossigenato, raggiunge l'atrio di sinistra attraverso le vene polmonari. La grande circolazione, invece, ha inizio nel ventricolo di sinistra, che attraverso l'arteria aorta e tutte le sue diramazioni distribuisce sangue ossigenato ai tessuti, e successivamente, il sangue dopo avere ceduto ossigeno ed accumulato anidride carbonica, torna nell'atrio destro, mediante le vene cave.

Fra le più piccole arterie e vene si trovano dei minuscoli vasi con una parete sottile, chiamati capillari. I capillari sono chiamati vasi di scambio, perché la loro parete sottile permette il passaggio di nutrienti, gas disciolti e prodotti di rifiuto del sangue.

Il cuore non si ferma mai, infatti batte circa 100 mila volte al giorno, pompando circa 8 mila litri di sangue. Il cuore è situato vicino alla parete anteriore del torace, subito dietro lo sterno, chiamata mediastino. Il mediastino è la regione compresa tra i due polmoni; esso contiene anche il timo, l'esofago e la trachea. Le grandi vene e le grandi arterie sono connesse all'estremità superiore del cuore, chiamata base, mentre la parte inferiore appuntita del cuore è chiamata apice. Tipicamente il cuore di un adulto misura circa 12,5 cm dalla base all'apice.

Nel cuore si trovano quattro cavità: l'atrio destro, che riceve sangue dal circolo sistemico e lo passa al ventricolo destro, che lo pompa nel circolo polmonare. Il sangue reflusso dal circolo polmonare viene raccolto nell'atrio sinistro, che lo riversa nel ventricolo sinistro, che contraendosi, lo immette nel circolo sistemico. Ad ogni battito cardiaco, si contraggono prima gli atri, e poi i ventricoli. I due ventricoli si contraggono allo stesso tempo e pompano la stessa quantità di sangue, sia nel circolo polmonare sia nel circolo sistemico.

Pericardio

Il pericardio è una sottile membrana che forma un doppio avvolgimento intorno al cuore. Esso è formato da una sottile membrana sierosa che si divide in pericardio parietale (fibroso), che riveste la superficie esterna del cuore e il pericardio viscerale (sieroso o epicardio), che riveste la parte interna del cuore con la funzione di stabilizzare la posizione del cuore e dei grandi vasi che si trovano nel mediastino. Nel piccolo spazio compreso tra il pericardio parietale e il pericardio viscerale, contiene il liquido pericardico, prodotto dalla membrana stessa. Questo liquido ha la funzione di lubrificare e ridurre gli attriti durante il battito cardiaco.

Parete del cuore

La parete cardiaca è formata da 3 strati distinti: l'epicardio all'esterno, il miocardio nel mezzo e l'endocardio all'interno.

• L'epicardio non è altro che il pericardio viscerale e riveste la superficie esterna del cuore.
• Il miocardio è la componente muscolare della parete cardiaca, e costituisce sia gli atri che i ventricoli.
• L'endocardio è la superficie interna del cuore, compresa quella delle valvole cardiache.

Anatomia e organizzazione interna del cuore

Gli atri del cuore sono divisi dal setto interatriale, e i ventricoli sono divisi dal setto interventricolare. Le valvole atrioventricolari sono valvole piene di connettivo fibroso che si estendono nelle aperture, per mettere in comunicazione gli atri con i ventricoli. Le valvole permettono il passaggio del sangue in una sola direzione, cioè dagli atri ai ventricoli.

Atrio destro

L'atrio destro riceve sangue dal circolo sistemico attraverso le due grandi vene: la vena cava superiore e la vena cava inferiore. La vena cava superiore trasporta il sangue raccolto dalla testa, collo, arti superiori e torace. La vena cava inferiore, trasporta il sangue raccolto dalla restante parte del tronco, dell'addome, e dagli arti inferiori. Le vene cardiache recano sangue al seno coronario, un'ampia vena a parete sottile che si apre nell'atrio destro in vicinanza dello sbocco della vena cava inferiore.

Ventricolo destro

Il sangue passa dall'atrio destro al ventricolo destro attraverso un'ampia apertura chiamata valvola tricuspide, poiché è formata da tre lembi. Ogni lembo della valvola è attaccato dalle corde tendinee, che a loro volta originano dai muscoli papillari. La valvola tricuspide si chiude durante la contrazione del ventricolo e impedisce il reflusso del sangue nell'atrio destro. Senza corde tendinee i lembi della valvola si comporterebbero come porte oscillanti e permetterebbero il flusso del sangue in entrambe le direzioni.

L'estremità superiore del ventricolo destro termina con la valvola semilunare polmonare, costituita anch'essa da tre lembi. Il sangue in uscita dal ventricolo destro passa attraverso questa valvola ed entra nel tronco polmonare, e da qui inizia il circolo polmonare. Una volta nel tronco polmonare, il sangue passa nelle arterie polmonari di sinistra e nelle arterie polmonari di destra. Questi vasi si biforcano all'interno dei polmoni prima di arrivare nei capillari, dove hanno luogo gli scambi gassosi.

Atrio sinistro

Nei capillari polmonari, il sangue ormai ricco di ossigeno si raccoglie in vene di calibro via via maggiori, fino ad irrorare le quattro vene polmonari, due da destra e due da sinistra, che raggiungono l'atrio sinistro. L'atrio sinistro possiede anch'esso una valvola chiamata valvola mitrale o bicuspide, poiché è formata da soli due lembi, che mette in comunicazione l'atrio con il ventricolo, permettendo il passaggio del sangue in un'unica direzione, cioè dall'atrio al ventricolo.

Ventricolo sinistro

Il ventricolo sinistro ha una massa maggiore del destro, perché le sue pareti sono più spesse. La parete muscolare più spessa consente al ventricolo sinistro di sviluppare una pressione sufficiente per poter spingere il sangue nel grande circolo sistemico, mentre il ventricolo destro deve pompare sangue, ad una pressione inferiore, per poter mandare il sangue del circolo polmonare. Il sangue espulso dal ventricolo sinistro, passa attraverso la valvola aortica, ed entra nella aorta ascendente. Una volta che il sangue è stato pompato nel circolo sistemico, la valvola aortica, ne impedisce il reflusso nel ventricolo sinistro. Dall'aorta ascendente, il sangue fluisce nell'arco aortico, e subito dopo nell'aorta discendente. Il tronco polmonare è connesso all'arco aortico dal legamento arterioso.

Differenze tra ventricolo destro e ventricolo sinistro

Le prestazioni dei ventricoli sono molto diverse a differenza degli atri che svolgono le stesse funzioni. Questo spiega il motivo per cui anatomicamente sono diversi tra di loro. Il ventricolo destro deve sviluppare una pressione minore poiché i vasi polmonari sono brevi ed ampi ed i polmoni sono vicino al cuore, mentre il ventricolo sinistro deve sviluppare una forza superiore rispetto al ventricolo destro, per spingere il sangue nel circolo sistemico, per questo motivo possiede una parete muscolare più spessa. Tutto ciò permette che questa forza generata riesca ad aprire la valvola aortica e spingere il sangue nell'aorta ascendente.

Valvole cardiache

Il cuore possiede una serie di valvole che consentono il flusso unidirezionale del sangue quando le cavità si contraggono.

Valvole atrioventricolari

Le valvole atrioventricolari impediscono il reflusso di sangue dai ventricoli agli atri durante la contrazione ventricolare. Le corde tendinee e i muscoli papillari svolgono un ruolo molto importante nel normale funzionamento delle valvole AV. Quando i ventricoli si contraggono, il sangue che viene spinto indietro verso l'atrio manda le cuspidi una contro l'altra, chiudendo la valvola e impedendo il reflusso.

Valvole semilunari

Le valvole polmonari e aortica impediscono il reflusso di sangue nei loro rispettivi ventricoli. A differenza delle valvole AV, le valvole semilunari non necessitano di aiuto da parte dei muscoli poiché le posizione dei lembi sono stabili, cioè quando le valvole semilunari sono chiuse, i tre lembi si sostengono l'un l'altro. Alla base dell'aorta ascendente è situato il seno aortico. Quest'ultimo ha la funzione di impedire l'adesione dei lembi valvolari alla parete dell'aorta durante la fase di apertura della valvola.

Tessuto connettivo e scheletro fibroso del cuore

Il tessuto connettivo del cuore possiede abbondanti fibre collagene ed elastiche. Ciascuna cellula del miocardio è avvolta da un rivestimento elastico ed è circondata da cellule formate da rinforzi fibrosi. Queste fibre:

• Forniiscono un sostegno fisico alle fibre cardiache muscolari, ai vasi e ai nervi.
• Aiutano a distribuire la forza contrattile.
• Aggiungono robustezza al miocardio, prevenendo l'eccessiva espansione del cuore.
• Aiutano il ritorno del cuore alla dimensione e alla forma di partenza al termine di una contrazione.

Lo scheletro fibroso del cuore è formato da quattro anelli di tessuto elastico molto resistente che circondano l'origine del tronco polmonare, dell'aorta e delle valvole cardiache. Questi anelli stabilizzano la posizione delle valvole cardiache, e isolano il miocardio degli atri, da quello dei ventricoli. Anche se nelle cavità cardiache circola una grande quantità di sangue, il miocardio, necessita di una propria vascolarizzazione. Il circolo coronario è responsabile del rifornimento di sangue al cuore.

Sistema di conduzione cardiaca

Durante ogni battito cardiaco l'intero cuore si contrae secondo una successione ordinata: prima gli atri e poi i ventricoli. Ciascun battito cardiaco inizia con un potenziale d'azione generato in un segnapassi detto nodo senoatriale (SA), che fa parte del sistema di conduzione. Gli eventi elettrici che hanno luogo nel sistema di conduzione possono essere rilevati alla superficie del corpo con una procedura detta elettrocardiografia, in cui si ottengono risultati che possono essere stampati, ottenendo un elettrocardiogramma.

Gli atri si contraggono per primi, favorendo il passaggio del sangue ai ventricoli attraverso le valvole AV, si contraggono quindi i ventricoli e il sangue viene spinto fuori dal cuore attraverso le valvole semilunari. Il nodo SA genera impulsi ad intervalli regolari, dopo ciascun battito c'è una pausa, meno di mezzo secondo prima del battito successivo. Il periodo di tempo compreso tra l'inizio di due battiti cardiaci successivi è detto ciclo cardiaco.

Il sistema di conduzione è un insieme di cellule muscolari cardiache, connesse tra di loro, che dà origine a impulsi elettrici e li distribuisce. Il sistema di conduzione comprende i seguenti elementi:

• Nodo senoatriale (SA), posto nella parete dell'atrio destro vicino allo sbocco della vena cava superiore. Esso ha la funzione di diffondere lo stimolo ad entrambi gli atri.
• Nodo atrioventricolare (AV), posto alla giunzione fra atri e ventricoli vicino allo sbocco del seno coronario. Esso ha la funzione di passare l'impulso dagli atri verso i ventricoli, al fascio di His e le fibre del Purkinje.
• Fascio di His e le fibre del Purkinje. Una volta che la conduzione entra nel fascio di His, l'impulso viaggia verso il setto interventricolare, ed entra nei rami del fascio di destra e di sinistra. Entrambi i rami si dirigono verso l'apice del cuore, dove l'impulso passa alle fibre del Purkinje. Le fibre del Purkinje si irradiano dall'apice del cuore verso la base, conseguendo la contrazione dei ventricoli dal basso verso l'alto, in modo da spingere il sangue verso l'aorta e l'arteria polmonare.

Alterazioni della normale funzione di pacemaker nel cuore sono all'origine di numerose condizioni cliniche.

• La bradicardia è una conduzione in cui il ritmo cardiaco scende al di sotto del normale.
• La tachicardia è quando il ritmo cardiaco è più rapido del normale.

Se una lesione colpisce il nodo SA, il nodo AV prende il suo posto e il cuore continua a battere, ma con un ritmo più basso.

Nodo senoatriale

Il nodo senoatriale (SA) è contenuto nella parete posteriore dell'atrio destro, vicino allo sbocco della vena cava superiore. Il nodo SA contiene le cellule pacemaker del cuore, quelle che ne determinano il ritmo. Un potenziale d'azione impiega circa 50 msec per viaggiare tra i nodi, diffondendo lo stimolo di conduzione ad entrambi gli atri. La diffusione dello stimolo è limitata agli atri, perché lo scheletro fibroso isola il miocardio striale da quello ventricolare.

Nodo atrioventricolare

Il nodo atrioventricolare (AV) è situato nell'atrio destro, vicino allo sbocco del seno coronario. Il passaggio dell'impulso tra il nodo atrioventricolare e il fascio di His richiede circa 100 msec. Il rallentamento del nodo atrioventricolare è importante perché gli atri devono contrarsi prima dei ventricoli, altrimenti la contrazione ventricolare chiuderebbe le valvole AV, bloccando il flusso del sangue tra gli atri e i ventricoli. Dopo questo breve ritardo, l'impulso viene trasmesso al fascio di His e successivamente alle fibre del Purkinje, che a loro volta distribuiscono l'impulso ai ventricoli, facendo iniziare la contrazione dei ventricoli.