Riassunto esame Fisiologia Generale, prof. Veicsteinas, libro consigliato Fisiologia dell'Uomo - cap. 11

Cap 11 circolazione

Caratteristiche morfologiche e funzionali dei vasi

Nelle grosse arterie prevale l'elemento elastico, che serve a generare pressione (meccanismo windkessel o onda sfigmica = onda che percorre tutte le arterie durante la sistole); nelle arteriole prevale l'elemento muscolare liscio, che serve a regolare la resistenza al flusso (resistenza idraulica). Nei capillari è presente soltanto il rivestimento di cellule endoteliali e conferisce la capacità di filtrare il plasma e di realizzare scambi con il liquido interstiziale; venule e vene hanno una proporzione variabile di fibre elastiche e fibre collagene, che le rendono in grado di contenere un notevole volume di sangue (resistenza postcapillare).

Rivestimento endoteliale

Tutto l'albero circolatorio possiede un rivestimento continuo di cellule endoteliali che garantiscono una superficie estremamente liscia, che impedisce l'adesione delle piastrine e la formazione di coaguli: mantiene la fluidità del sangue.

Cellule muscolari lisce

Tutti i vasi, ad eccezione dei capillari, sono dotati di cellule muscolari lisce, innervate da fibre efferenti del sistema simpatico. L'effetto della contrazione della muscolatura liscia dipende da:

• Quantità
• Disposizione delle fibre

Nelle arteriole lo spessore dello strato muscolare è circa uguale al lume del vaso e le fibre sono disposte secondo la circonferenza, perciò la contrazione muscolare costringe i vasi, riducendone il lume, e serve a regolare la resistenza idraulica. Invece, nelle grosse vene le fibre muscolari sono scarse e la loro direzione è quasi parallela alla lunghezza del vaso; con questa disposizione, la contrazione regola il volume del vaso e la sua compliance, mentre ha poco o nessun effetto sulla resistenza.

Rapporto pressione/volume: la compliance

Il sistema circolatorio è un contenitore costituito da vasi più o meno elastici. Immaginiamo un pallone di gomma, inizialmente vuoto, che sarà riempito d'acqua. Finché il volume d'acqua non avrà disteso le pareti del pallone, l'acqua al suo interno non svilupperà alcuna pressione. Il volume massimo a pressione zero si definisce capacità. Se, una volta riempita la capacità della palla, si aggiunge ancora acqua, si introduce un volume in eccesso, che andrà a distendere le pareti, sviluppando pressione. La pressione sviluppata dipenderà sia dal volume in eccesso sia dalle proprietà fisiche (elasticità) delle pareti della palla. Il rapporto fra volume in eccesso e pressione sviluppata si chiama complianza o compliance.

Adattamento strutturale

La struttura dei vasi appare in stretta relazione con la specifica funzione di ciascun segmento: questo è il risultato dell'attività di sintesi dei diversi elementi cellulari, che presiede al continuo rinnovo del materiale della parete vascolare. L'adattamento strutturale è continuo e preciso. Per averne un'idea basti pensare alla sostituzione di un'arteria occlusa con un segmento di vena, che è abitualmente praticata per rivascolarizzare le coronarie; dopo circa sei mesi dall'intervento, il vaso trapiantato assume tutte le caratteristiche strutturali di un'arteria, compresa la tendenza a formare placche ateromatose (aterosclerosi).

Sangue

Per il funzionamento del sistema circolatorio hanno una rilevante importanza le caratteristiche biofisiche del tessuto del liquido e il suo volume.

Viscosità

Le caratteristiche biofisiche si riassumono nelle particolari proprietà viscose del sangue, che ne fanno un liquido reale, ma non ideale. Reale perché per metterlo in movimento è necessario fornirgli energia, sotto forma di pressione. Non ideale perché la sua viscosità dipende, oltre che dalla temperatura, anche dalla velocità. Infatti il sangue è una sospensione di particelle in un liquido viscoso, non una semplice soluzione; perciò la sua viscosità è conferita dal contenuto proteico del plasma e per un'altra parte dal contenuto di cellule.

Volume

Il secondo aspetto, il volume del sangue, influenza il funzionamento del sistema perché ne determina il riempimento. Concetto di pressione di riempimento del sistema circolatorio: prendiamo in considerazione il sistema 11.1 e di riempirlo di sangue. All'inizio, e fino a un certo volume di sangue, non sarà necessario imprimere pressione, perché il volume introdotto è inferiore alla capacità dei vasi. Da un certo volume in poi, ogni millilitro in più andrà a distendere le pareti dei tubi, che sono elastiche, e quindi genereranno pressione. Quando tutto il sangue sarà stato introdotto nel circuito (5 l) vi sarà una pressione di circa 7 mmHg.

Funzionamento del modello

La pressione di riempimento del sistema circolatorio è la forza che determina le caratteristiche funzionali del sistema:

• Gittata cardiaca: porta ossigeno ai tessuti (dipende strettamente dal ritorno venoso)
• Ritorno venoso: dipende dal volume di sangue, dalla capacità del sistema circolatorio e dalla compliance delle pareti vascolari

La compliance del compartimento venoso è 20 volte maggiore di quella del compartimento arterioso. Quando il cuore batte, la pressione venosa all'ingresso del cuore (atrio dx) scende fino a 0 mmHg e quella arteriosa comincia a salire; si instaura un gradiente di pressione fra le vene periferiche e il cuore, che determina il ritorno venoso. Il sangue pompato dal cuore fa aumentare la pressione arteriosa di più di quanto non sia calata nelle compartimento venoso perché la compliance arteriosa è molto minore. Al termine del compartimento arterioso troviamo le arteriole che fungono da "rubinetti" e ostacolano la fuoriuscita del sangue dalle arterie ai capillari. A mano a mano che la pressione aumenta, le resistenze delle arteriole vengono vinte e il sangue incomincia a defluire verso i capillari con velocità crescente, fino a che il volume che esce dalle arterie diventa uguale a quello che vi entra, spinto dalla pompa cardiaca.

Capillari

Il modello idraulico è completato con il compartimento capillare, che differisce dal resto del sistema per le sue pareti completamente permeabili. A livello dei capillari può avvenire filtrazione e/o riassorbimento di acqua; in genere prevale la filtrazione e il liquido in eccesso che fuoriesce dai capillari va a formare la linfa. La pressione del sangue a livello dei capillari è regolata dal rapporto fra resistenze arteriolari e venulari (resistenze pre- e postcapillari).

Regolazione del volume di sangue

Il volume dei globuli rossi (ematocrito) è determinato dalla funzione emopoietica, controllata dall'ormone eritropoietina, prodotto dal rene. Il volume del plasma è controllato direttamente dai meccanismi di riassorbimento dell'acqua a livello renale (ormone antidiuretico ADH) e indirettamente da quelli che controllano l'omeostasi del sodio.

Riepilogo

Il cuore a ogni sistole trasferisce nelle arterie tutto il sangue che ha ricevuto nella diastole precedente. Le variabili che esso produce sono una gittata cardiaca (volume di sangue pompato al minuto) e una pressione arteriosa. Le variabili che lo controllano sono:

• Pressione di riempimento: determinata dal volume di sangue e dalla compliance venosa, che stabilisce il ritorno venoso
• Resistenze idrauliche: che, opponendosi alla fuoriuscita del sangue nel sistema arterioso, stabiliscono la pressione che il cuore deve generare per far muovere il sangue

La funzione della pompa consiste nel mantenere vicino a zero la sua pressione d'ingresso (atrio dx), svuotandosi del sangue, a ogni sistole, che lo ha riempito nella diastole precedente.

Principi di emodinamica

Velocità del flusso in un circuito chiuso

Se il circuito reale fosse costituito da un tubo di un solo tipo, potremmo misurare la velocità del sangue al suo interno in qualunque punto, perché sarebbe costante. Se invece si tratta di una serie di tubi di diametro diverso, la velocità è inversamente proporzionale alla sezione del tubo: è più bassa in un tubo di grande diametro e più elevata in un tubo sottile. Il sistema circolatorio comincia con un unico vaso (aorta) di circa 3 cm di diametro, ma poi si suddivide in una serie di rami, fino a formare la rete circolatoria periferica. Ad ogni diramazione il vaso si restringe ma la somma dei diametri dei vasi più piccoli è maggiore del diametro del vaso grande (verso la periferia, si riduce il calibro dei vasi, ma ne aumenta il numero). La velocità del sangue è massima alla radice dell'aorta nella fase sistolica (2 m/s). La velocità più bassa si riscontra a livello dei capillari, che hanno una sezione trasversa totale mille volte maggiore di quella dell'aorta, mentre ciascun tubicino ha un diametro di circa 7 micron. È importante che la velocità sia bassa, perché un transito veloce si opporrebbe agli scambi con il liquido interstiziale.

Legge di Poiseuille

Il flusso o portata (Q) è uguale al gradiente di pressione (delta P), ovvero la differenza di pressione tra due punti, diviso la resistenza -R- Q= delta P/R. La resistenza dipende dal raggio del condotto. Infatti, non essendo possibile misurare in pratica la lunghezza del raggio delle diverse componenti del sistema circolatorio, le resistenze sono normalmente calcolate come rapporto fra pressione e flusso. Il rapporto fra la pressione arteriosa media e la gittata cardiaca dà il valore delle resistenze periferiche totali. (R= delta P/Q). I fattori fisici che determinano la caduta di pressione (delta P) tra due punti considerati sono la portata e la resistenza. Questo concetto indica che la pressione arteriosa in ogni momento è uguale al prodotto della gittata.