Apparato circolatorio sanguigno

Apparato circolatorio sanguigno

L'insieme di organi all’interno dei quali circola il sangue sono organi cavi. Gli organi sono il cuore, organo centrale fisicamente centrale e perché è l'organo propulsore, e i vasi sanguigni. Nel loro insieme, questi organi costituiscono un sistema chiuso: il sangue non fuoriesce mai dal cuore e dai vasi sanguigni. In particolare, il sangue parte dal cuore e al cuore ritorna. Il sangue deve circolare in tutto l’organismo, serve per trasportare ossigeno e nutrienti a tutte le cellule dell’organismo e i nutrienti devono essere degradati per produrre ATP. Devono essere allontanate le sostanze di rifiuto come cataboliti e CO₂. Ha un ruolo fondamentale nella termoregolazione, importante per la difesa immunitaria legata all’attività dei globuli bianchi, regolazione dei fluidi corporei come quantità di liquidi tissutali e regolazione del pH.

Cuore e vasi sanguigni

Cuore e vasi costituiscono un sistema chiuso: il sangue parte dal cuore e ritorna ad esso. In particolare, il cuore, organo impari e centrale, spinge il sangue in vasi che si chiamano arterie. Le arterie sono i vasi di andata del sangue o vasi efferenti, vasi in cui il sangue scorre uscendo dal cuore, vasi più vicini al cuore. L’aorta è la prima arteria che esce dal cuore, è un’arteria di conduzione, conduce il sangue dal cuore alla periferia. I vasi arteriosi usciti dal cuore iniziano a ramificarsi in vasi più piccoli fino ad arrivare ai capillari che sono quelli più a contatto con i tessuti. Da arterie di conduzione diventano arterie di distribuzione, fino ad arrivare ad arteriole e poi capillare arterioso. Le arterie, prima di diventare capillari, sono vasi impermeabili, nessuna componente del sangue esce. Quando l’arteriola diventa capillare siamo a livello dei tessuti connettivi a contatto con le cellule. I capillari sono vasi permeabili, è a livello dei capillari che avvengono gli scambi con il liquido che bagna le cellule: vengono ceduti ossigeno e nutrienti e vengono presi anidride carbonica e cataboliti. Non esce tutto il sangue; i capillari hanno una parete tale che consente questi scambi, sono i vasi di scambio, a livello del quale il sangue cambia la composizione chimico-fisica, da rosso negli schemi diventa blu. Se sono avvenuti gli scambi, il sangue deve ritornare al cuore. I vasi di ritorno che riportano il sangue dai tessuti al cuore si chiamano vene o afferenti. Anche le vene sono vasi impermeabili. In particolare, le vene si formano dai capillari, aumentano il loro calibro e diventano venule. A loro volta, le venule, che sono le vene più piccole, portano il sangue in vasi di calibro maggiore che sono le vene di medio calibro. A loro volta, le vene di medio calibro riportano il sangue a vene più grandi che si chiamano vene di grande calibro, che sono a contatto con il cuore. Le arterie sono i vasi efferenti, le vene il contrario.

La struttura dei vasi

I vasi hanno una cavità o lume e la parete fatta da tonache sovrapposte. La tonaca più interna si chiama tonaca intima (epitelio di rivestimento, endotelio, epitelio pavimentoso semplice), tonaca media (fatta da tessuto muscolare liscio) e una tonaca esterna (tessuto connettivo, tonaca avventizia). Ogni vaso, avendo una funzione diversa, ha anche una struttura diversa. Le arterie, essendo i vasi più vicini al cuore e che risentono maggiormente della spinta del sangue data dal cuore, devono avere una parete che sopporti al meglio la pressione del sangue, devono essere elastiche; infatti, nelle arterie, oltre all’endotelio, oltre alla tonaca media e avventizia, troviamo due strati in più: una membrana elastica fatta di connettivo elastico tra l’endotelio e la tonaca media e un’altra tra la tonaca avventizia e la tonaca media. Hanno la capacità di dilatarsi e poi tornare alle loro dimensioni. Le vene sono i vasi che risentono meno della spinta del sangue, sono i vasi che riportano il sangue che ha circolato in tutto l’organismo, sono i vasi che lo devono riportare. Hanno, almeno quelle di medio calibro, delle valvole. Le vene devono lavorare contro la gravità; il rischio di ritorno indietro è alto, allora ci sono delle valvole che si aprono e si chiudono, si chiudono quando il sangue passa e impediscono che torni indietro, regolano la direzione del sangue. I capillari sono i vasi piccoli di scambio, non hanno tutte le tonache strutturali, sono fatti da endotelio che poggia sulla membrana basale. Non hanno la tonaca muscolare e avventizia. A livello della tonaca avventizia troviamo i vasa vasorum che sono i vasi sanguigni delle arterie.

La tonaca intermedia è fatta da tessuto muscolare liscio, lo troviamo a livello della tonaca ma anche a livello dei visceri come quelli della parete degli organi cavi dell’apparato digerente. Tessuto che si contrae indipendentemente dalla mia volontà, per contrarsi ha bisogno di uno stimolo nervoso, comunque dipendente dal sistema nervoso, da quella parte di sistema nervoso della vita vegetativa che si chiama sistema nervoso autonomo. È liscio costituito da fibrocellule, che in genere sono mononucleate prive di striature, le cellule si contraggono al loro interno, hanno le proteine contrattili. In particolare, abbiamo filamenti sottili di actina e tropomiosina che sono intrecciati fra loro e ancorati a strutture che si chiamano corpi densi, strutture proteiche. I filamenti stessi di miosina sono presenti nel citoplasma cellulare e si assemblano fra di loro nel momento della contrazione. Anche nelle cellule muscolari lisce si trova il reticolo sarcoplasmatico che serve come magazzino del calcio. Non abbiamo la triade, perciò ci sono a livello della membrana plasmatica delle caveole che sono collegate con il reticolo sarcoplasmatico. Il meccanismo della contrazione è diverso da quello striato, per indurre la contrazione ci vuole una stimolazione, deriva dal sistema nervoso autonomo. Arriva l’assone della cellula nervosa di questo sistema, che si chiama neurone viscero-effettore, determina un effetto a livello di un viscere. La contrazione può essere indotta da ormoni o metaboliti locali. Succede che lo stimolo determina la liberazione del calcio, il calcio che viene liberato va a legarsi delle proteine di regolazione tra cui la calmodulina, proteina a cui si lega il calcio, si lega alla miosina. La miosina ha la capacità di degradare l’ATP, la miosina viene fosforilata e in questo modo la miosina è pronta ed attiva per legarsi all’actina e far partire la contrazione. La muscolatura liscia si può dividere in multi-unitaria: ogni cellula muscolare liscia riceve una terminazione nervosa; in questo la contrazione è molto precisa perché ogni cellula muscolare è regolata da una fibra nervosa, si parla di contrazione neurogenica indotta dal sistema nervoso. Si trova a livello del muscolo sfintere della pupilla (controllato dal terzo paio di nervi cranici che ha una componente parasimpatica, che ci sono fibre del sistema nervoso autonomo), muscolo pilo-erettore e tonaca media dei vasi sanguigni. La muscolatura liscia unitaria o viscerale è quella tipica dell’apparato digerente, solo alcune fibro cellule sono raggiunte da una terminazione nervosa, quelli che non hanno una stimolazione nervosa si contraggono perché sono collegate da giunzioni aperte. Questa contrazione è miogenica, perché si contrae una cellula grazie alla stimolazione nervosa e quella accanto grazie alla cellula vicina che si contrae. A livello dell’intestino e dello stomaco ci sono cellule specializzate che si chiamano cellule di Cajal, hanno una funzione di pace-maker, punto dove avviene origine il battito cardiaco, l’intestino può in parte contrarsi indipendentemente dal sistema nervoso.

Capillari

I capillari derivano dalla ramificazione delle arterie e riformano le venule, ce li abbiamo tra le arteriole e le venule. I capillari, in base alla struttura della loro parete essenzialmente fatta da membrana basale e endotelio, si distinguono in capillari contigui, fenestrati o discontinui (sinusoidi). Nei capillari contigui le cellule sono adese strettamente e la membrana basale è continua, non ci sono interruzioni; gli scambi avverranno tramite diffusione o meccanismi di esocitosi, tipici del sistema nervoso centrale (encefalo e midollo spinale), a livello dei polmoni e a livello della tibia. I capillari fenestrati hanno degli spazi tra le cellule dell’endotelio ma la membrana basale è continua, passano più cose attraverso questo tipo di capillare, per esempio, li troviamo a livello delle ghiandole endocrine, nell’intestino. I capillari discontinui hanno fenestrature sia nella membrana basale sia in quella endoteliale, passano molecole più grandi, le troviamo nel fegato, nel midollo osseo, in altre ghiandole endocrine. I capillari si formano dalle arteriole che sono le arterie più piccole e poi si diramano confluendo nelle venule, i capillari si organizzano a formare un letto capillare. Proprio quando il sangue circola nel letto capillare che cambia la sua composizione avvengono gli scambi metabolici tra il sangue e i liquidi che bagnano le cellule. Esistono due pressioni che agiscono sulla parete dei capillari: la pressione idrostatica e la pressione oncotica che dipende dalle proteine plasmatiche. L’arteriola, con il sangue ricco di ossigeno, lo porta alle cellule del tessuto; a livello del versante dell’arteriola la pressione idrostatica prevale su quella oncotica, perché le arterie risentono maggiormente della spinta del cuore, il liquido preme sulle pareti dell’arteriola e dei capillari arteriosi facendo sì che parte del plasma fuoriesca nei capillari e l’ossigeno fuoriesca per essere dato alle cellule. Sul versante nelle arteriole la pressione idrostatica prevale sull’oncotica e si ha la tendenza a far fuoriuscire il liquido. Via via che il liquido fuoriesce la pressione idrostatica diminuisce e prevale la pressione oncotica dovuta alle proteine plasmatiche che non escono dai vasi sanguigni, che tende a richiamare il liquido che contiene cataboliti e anidride carbonica. Siamo sul versante dei capillari venosi (blu nei disegni). Scambio continuo fra plasma e fluido interstiziale. Cambio chimico-fisico.

Doppia circolazione

Il sangue parte dal cuore e va ai tessuti, come fa il cuore che riceve il sangue povero di ossigeno e di nutrienti a riportare sangue ricco di ossigeno ai tessuti se il sistema è chiuso? Il sangue che torna al cuore ricco di anidride carbonica deve essere riossigenato, ci deve essere una seconda circolazione, infatti si parla di doppia circolazione. Il cuore è l’inizio e la fine di due circolazioni che sono la circolazione sistemica o grande circolazione (riguarda tutto l’organismo, serve a portare ossigeno e nutrienti a tutte le cellule, serve a rimuovere cataboliti e anidride carbonica) e piccola circolazione o circolazione polmonare (circolazione funzionale che serve a riossigenare il sangue). La circolazione polmonare è funzionale, i polmoni hanno perciò anche la circolazione sistemica. Due tipi di sangue diverso. Se questi circoli partono e ritornano al cuore, deve avere una struttura tale che separi questi due tipi di sangue. Il cuore è suddiviso fisicamente da dei setti in una parte destra e in una parte sinistra; la copresenza di queste due circolazioni è garantita dalla struttura del cuore che è un organo cavo diviso fisicamente in due parti. In ciascuna delle due parti esistono due camere: una superiore e posteriore che si chiama atrio e una inferiore anteriore che si chiama ventricolo. Queste due cavità comunicano fra di loro, comunicano solo atrio e ventricolo della stessa parte. Nella parte del cuore di destra troviamo sangue deossigenato; nella parte di sinistra troviamo sangue ossigenato. La grande circolazione parte dal ventricolo di sinistra, il sangue da lì viene spinto in un vaso per essere distribuito agli organi, il vaso che parte dal ventricolo di sinistra è un’arteria, in particolare l’aorta. L’aorta a livello di tutto l’organismo inizia a diramarsi per raggiungere tutti gli organi e a livello di essi formare i capillari, si forma il letto capillare, si hanno gli scambi, cambia la composizione chimico-fisica del sangue, i capillari diventano venosi, che diventano sempre più grandi e il sangue deossigenato arriva all’atrio di destra. Il sangue dall’atrio di destra è obbligato ad andare nel ventricolo sottostante, dal ventricolo di destra il sangue povero di ossigeno deve essere riossigenato e da qui parte la piccola circolazione. Dal ventricolo di destra parte un’arteria che si chiama arteria polmonare, al livello del polmone, del parenchima, si hanno gli scambi tra ossigeno e anidride carbonica, il sangue viene riossigenato e ritorna al cuore all’atrio di sinistra. I vasi che portano il sangue ossigenato dai polmoni al cuore si chiamano vene polmonari e sono 4. La copresenza dei due circoli è garantita dalla forma e dalla struttura del corpo. Il sangue da ciascun atrio è obbligato ad andare nel sottostante ventricolo, non ci va per gravità, dal ventricolo potrebbe tornare all’atrio, la direzionalità del sangue viene garantita dalla presenza di alcune valvole, dispositivi anatomici che garantiscono la unidirezionalità di un flusso. Tra l’atrio e il ventricolo di destra esiste una valvola che si chiama valvola atrio ventricolare tricuspide perché è fatta da tre lembi. Tra il ventricolo di destra e il tronco polmonare esiste un’altra valvola che si chiama semilunare polmonare, è fatta da tre semilune. A livello della parte di sinistra la valvola che c’è tra l’atrio e il ventricolo si chiama valvola bicuspide o mitrale. E la valvola che c’è tra il ventricolo di sinistra e l’aorta si chiama valvola semilunare aortica. A garantire la copresenza dei due circoli e il flusso sanguigno provvedono le valvole. Queste valvole a volte possono non funzionare e si parla di stenosi, valvulopatie, un soffio cardiaco è in seguito alla disfunzione delle valvole. È il cuore che contraendosi spinge il sangue dagli atri ai ventricoli e dai ventricoli alle arterie e garantisce tutta la circolazione. La contrazione del cuore è ritmica, continua e autonoma (indipendente dal sistema nervoso).