Cuore, ciclo cardiaco, elettrocardiogramma, Fisiologia degli apparati

Il sangue fluisce attraverso il cuore in un verso fisso: dalle vene agli atri,ai ventricoli,alle arterie.

La presenza di 4 volavole cardiache unidirezionali assicura questa corrente sanguigna

unidirezionale. Le valvole sono posizionate in modo da aprirsi e chiudersi passivamente per

effeto delle differenze di pressione. Un gradiente di pressione favorevole costringe la valvola ad

aprirsi,all'incirca come apriamo una porta esercitando una pressione su una delle sue

superfici,mentre un gradiente di pressione sfavorevole costringe la valvola a chiudersi. La

pressione sfavorevole è in grado di costringere la valvola a chiudersi,ma non è in grado di

costringerla ad aprirsi nel verso opposto.

Due delle valvole cardiache,la valvola atrioventricolare (AV) destra e la valvola (AV) sinistra,sono

poste rispettivamente tra l'atrio e il ventricolo del lato destro e l'atrio e il ventricolo del lato sinistro.

Queste valvole consentono il flusso del sangue dagli atri ai ventricoli durante il riempimento

ventricolare(p atriale maggiore della p ventricolare),ma lo impediscono durante lo svuotamento

ventricolare

La valvola atrioventricolare destra è detta anche valvola tricuspide,essendo costituita da tre

cuspidi o lembi. La valvola atrioventricolare sinistra è detta anche valvola bicuspide(o

mitrale),essendo costituita da due cuspidi o lembi. I margini delle cuspidi delle valvole

atrioventricolari sono ancorati da robusti cordoni fibrosi sottili di tessuto di tipo tendineo,le corde

tendinee,che impediscono l'eversione delle valvole. Questi cordoni si estendono dai margini di

ciascuna cuspide e si attaccano a piccoli muscoli papillari,che sporgono dalla superficie interna

delle pareti ventricolari. Quando i ventricoli si contraggono,anche i muscoli papillari si

contraggono abbasando le corde tendinee.

Le due valvole cardiache restanti,la valvola aortica e la valvola polmonare,sono situate alla

giunzione dove l'arteria aortica e l'arteria polmonare si orgininano dal ventricolo destro e

ventricolo sinistro rispettivamente.La valvola aortica e la valvola polmonare sono valvole

semilunari perchè costituite da 3 cuspidi,ciascuna delle quali ha la forma di una semiluna. Queste

valvole sono mantenute aperte quando i ventricoli si rilasciano e le pressioni ventricolari

scendono al di sotto della pressione dell'aorta e dell'arteria polmonare.Le valvole chiuse

impediscono al sangue di refluire dalle arterie nei ventricoli da cui è stato appena

eiettato.L'eversionamento delle valvole è impedito dalla struttura anatomica e dal posizionamento

delle cuspidi.

Non esistono valvole tra gli atri e le vene,ma nonostante ciò il reflusso del sangue dagli atri alle

vene non costituisce un problema rilevante,per duemotivi: 1)le pressioni atriali tipicamente non

sono molto maggiori delle p venose;i siti in cui le vene cave entrato negli atri vengono

parzialmente compressi durante la contrazione atriale.

Gli anelli fibrosi cardiaci sono quattro anelli interconnessi di tessuto connettivo denso che

forniscono una base salda per l'attacco delle 4 valvole cardiache.Questo scheletro fibroso che

separa gli atri dai ventricoli,fornisce anche una struttura piuttosto rigida per l'attacco del muscolo

cardiaco.

La parete cardiaca è costituita da tre strati (o tuniche) distinti.

-uno strato interno sottile,l'endotelio,un tipo peculiare di tessuto epiteliale che tappezza l'intero

sistema circolatorio.

-uno strato intermedio,il miocardio,che è formato da muscolo cardiaco e costituisce il grosso della

parete cardiaca.

-uno strato esterno sottile,l'epicardio,che riveste il cuore.

Il miocardio è costituito da fasci intrecciati di fibre muscolari cardiache disposte a spirale attorno

alla periferia del cuore.

Le singole cellule muscolari cardiache sono interconnesse per formare fibre ramificate;le cellule

adiacenti sono unite consecutivamente a livello di strutture specializzate dette dischi intercalari.

All'interno di un disco intercalare esistono due tipi di giunzioni di membrana: desmosomi e

giunzioni serrate.

Il desmosoma è abbondante nei tessut sgetti a notevole stress meccanico come il muscolo

cardiaco,questo unisce meccanicamente le cellule.

Lungo i dischi intercalari troviamo invece le giunzioni serrate,aree di bassa resistenza elettrica

che permettono ai potenziali d'azione di propagarsi da una cellula cardiaca a quelle adiacenti.

Alcune cellule muscolari cardiache sono capaci di generare potenziali d'azione senza alcuna

stimolazione nervosa.

Grazie alla natura sinciziale del muscolo cardiaco e al sistema di conduzione fra gli atri e i

ventricoli,un impulso generato spontaneamente in ua parte del cuore si propaga all'intero

cuore.Nel muscolo cardiaco si contraggono tutte le fibre muscolari cardiache o non se ne contrae

alcuna.

Il cuore è racchiuso nel sacco pericardico membranoso,a doppia parete. Esso è infatti formato da

due strati: uno strato esterno fibroso robusto di rivestimento e uno strato interno secernente.Il

primo è attaccato al setto di tessuto connettivo che separa i polmoni e àncora il cuore in modo

che rimanga posizionato correttamente. Il rivestimento interno secerne un liquido pericardico che

asicura lubrificazione necessaria ad impedire attrito fra gli atrati pericardici mentre essi scivolano

l'uno sull'altro a ogni pulsazione.

Attività elettrica del cuore

Il cuore si contrae ritmicamente grazie ai potenziali d'azione che genera spontaneamente

(proprietà dell'autoritmicità).

Esistono due tipi specializzati di cellule muscolari cardiache:

-cellule contrattili= il 99%,compiono lavoro meccanico del pompaggio e non iniziano propri

potenziali d'azione

-cellule autoritmiche= non si contraggono,ma sono specializzate per iniziare e condurre potenziali

d'azione responsabili della contrazione delle prime.

Le cellule cardiache autoritmiche non hanno un potenziale di riposo. Invece,presentano attività

pacemaker,cioè il loro potenziale di membrana si depolarizza lentamente tra potenziali d'azione

consecutivi,finchè non viene raggiunto il potenziale di soglia; in questo momento la membrana

diventa sede di un potenziale d'azione. La lenta depolarizzazione della membrana di una celula

autoritmica al potenziale di soglia è detta potenziale pacemaker.

Del potenziale pacemaker sono responsabili vari meccanismi ionici. Le più importanti

modificazioni del movimento ionico che danno origine a un potenziale pacemaker sono: 1)

diminuzione della corrente di K+ diretta dall'interno all'esterno accoppiata con una corrente

costante di Na+ diretta dall'esterno all'interno.2) aumento della corrente di Ca2+ diretta

dall'esterno all'interno.

Scendendo nei particolari:

lenta depolarizzazione del potenziale di soglia,causata da una diminuzione ciclica del flusso

passivo di K+ dall'interno all'esterno sovrapposto alla fuga lenta e costante di Na+. Nelle cellule

cardiache autoritmiche si ha la lenta chiusura dei canali del K+ a causa dei potenziali negativi.

Questa diminuzione fa diminuire l'efflusso di ioni K+ secondo il loro gradiente. Inoltre le cellule

cardiache autoritmiche non hanno canali del Na+ voltaggio-dip,ma ha canali sempre aperti,quindi

permeabili al Na+ a potenziali negativi.L'interno diventa sempre meno negativo:la membrana si

depolarizza gradualmente avvicinandosi al potenziale di soglia.Nella seconda metà del potenziale

pacemaker,si apre un canale del Ca2+ transitorio,il canale del Ca2+ di tipo T.Questo canale si

apre prima che la membrana raggiunga il potenziale di sogia.Il conseguente breve afflusso di

Ca2+ depolarizza ulteriormente la membrana,portandola al potenziale di soglia. Una volta

raggiunto il potenziale di soglia,ha luogo ua fae crescente del potenziale d'azione in risposta

all'attivazione di un più durevole canale del Ca2+ voltaggio-dip,il canale del Ca2+ di tpo L.

La fase decrescente del potenziale pacemaker è dovuta,all'efflusso diK+ che ha luogo quando la

permeabilità al K+ aumenta in conseguenza dell'attivazione dei canali del K+ voltaggio-

dipendenti.Dopo che il pot è terminato,la lenta chiusura di questi canali del K+ inizia la

successiva lenta depolarizzazione fino a raggiungere il potenziale di soglia.

Le cellule cardiache non contrattili specializzate capaci di autoritmicità sono localizzate nei

seguenti siti specifici:

-nodo senoatriale (nodo SA) è una piccola regione specializzata localizzata nela parete atriale

destra,in corrispondenza dello sbocco della vena cava superiore.

-nodo atrioventricolare (nodo AV) è n piccolo fascio di cellule muscolari cardiache specializzate

localizzato alla base dell'atrio destro,in prossimità del setto interventricolare.

-il fascio di His (o fascio atrioventricolare) è un tatto di cellule cardiache specializzate che si

origina nel nodo AV ed entra nel setto interventricolare.

-le fibre di Purkinje sono piccole fibre terminali che si estendono dal fascio di His e si ramificano

in tutto il miocardio ventricolare.

Queste differenti cellule autoritmiche,avendo diverse frequenze di depolarizzazione lenta al

potenziale di soglia,differiscono anche nelle frequenze a cui sono normalmente capaci di

generare potenziali d'azione. Le cellule cardiache con la più elevata frequenza di inizio di

potenziali d'azione sono localizzate nel nodo senoatriale. Dopo che un potenziale d'azione è stato

generato in qualsiasi cellula muscolare cardiaca,esso si propaga in tutto il resto del miocardio

mediante giunzioni serrate e il sistema di conduzione specializzato.Perciò il nodo SA,che ha piu

elevata frequenza di autoritmicità,a 70-80 potenziali d'azione al minuto,eccita il resto del cuore ed

è quindi noto come segnapassi del cuore,o pacemaker naturale.

Se c'è un danno al nodo senoatriale,subentra il nodo atrioventricolare,che assume l'attività

pacemaker. I tessuti autoritmici diversi dal nodo SA sono pacemaker latenti capaci di

subentrare,sia pure a una frequenza inferiore,se il pacemaker normale cessa di essere

funzionale. Se la conduzione tra atri e ventricoli si blocca,gli atri proseguono alla frequenza tipica

di 70 battiti/,min,e il tessuto ventricolare,non essendo eccitato dal nodo senoatriale alla sua

frequenza più elevata,assume la propria frequenza autorimica,più bassa,di circa 30

battiti/min,iniziata dalle cellule autoritmiche ventricolari. Ciò insorge quando il tessuto conduttore

tra gli atri e i ventricoli viene

danneggiato,per esempio durante un infarto del miocardio.

Quando un soggetto ha una frequenza cardiaca anormalmente bassa,gli si può impiantare un

pacemaker artificiale,un dispositivo elettronico che genera ritmicamente impulsi che si propagano

in tutto il cuore per eccitare sia gli atri sia i ventricoli alla frequenza tipica di 70battiti/min.

Accade talvolta