Fisiologia del sistema cardiovascolare

Il ciclo cardiaco e l'elettrocardiogramma (ECG)

1. IL NODO SENOATRIALE SI DEPOLARIZZA: 2. L'ATTIVITA' ELETTRICA ARRIVA RAPIDAMENTE AL NODO AV ATTRAVERSO LE VIE INTERNODALI: 3. LA DEPOLARIZZAZIONE SI PROPAGA PIU' LENTAMENTE ATTRAVERSO GLI ATRI. LA CONDUZIONE RALLENTA NEL NODO AV 4. LA DEPOLARIZZAZIONE SI SPOSTA VELOCEMENTE ATTRAVERSO IL SISTEMA DI CONDUZIONE VENTRICOLARE VERSO L'APICE DEL CUORE 5. L'ONDA DI DEPOLARIZZAZIONE SI PROPAGA ALL'APICE VERSO L'ALTO L'ECG RIFLETTE L'ATTIVITA' ELETTRICA L'ELETTROCARDIOGRAMMA (ECG) rappresenta la somma delle attività elettriche generate dalle cellule cardiache registrata sulla superficie corporea. IL CUORE SI CONTRAE E SI RILASCIA DURANTE IL CICLO CARDIACO DIASTOLE: periodo di tempo durante il quale il muscolo cardiaco si rilascia. SISTOLE: periodo di tempo durante il quale il muscolo cardiaco si contrae. IL CUORE A RIPOSO - DIASTOLE ATRIALE E VENTRICOLARE: Gli atri si stanno riempiendo di sangue provenienti dalle vene, i ventricoli...

Hanno appena completato la contrazione. Nel momento in cui i ventricoli si rilasciano, le valvole atrioventricolari si aprono. Il sangue fluisce per gradiente di pressione dagli atri ai ventricoli. I ventricoli rilasciati si espandono per facilitare l'ingresso del sangue.

COMPLETAMENTO DEL RIEMPIMENTO VENTRICOLARE - SISTOLE ATRIALE: La sistole atriale inizia in seguito all'onda di depolarizzazione che invade gli atri. L'aumento di pressione che accompagna una contrazione spinge il sangue nei ventricoli. Durante la sistole atriale una piccola quantità di sangue viene spinta indietro nelle vene perché non ci sono valvole unidirezionali a bloccare il flusso. Questo movimento di sangue retrogrado può essere osservato come una pulsazione nella vena giugulare di un soggetto normalmente disteso con la testa e il collo sollevato di circa 30°. Una pulsazione forte visibile sul collo di un soggetto in posizione eretta è un segno che la pressione

nell'atrio destro. Alla fine della sistole atriale i ventricoli contengono il massimo volume di sangue che avranno durante l'intero ciclo cardiaco. Alla fine della sistole atriale i ventricoli contengono il massimo volume di sangue che avranno durante tutto il ciclo cardiaco = VOLUME TELEDIASTOLICO. Fase iniziale della contrazione ventricolare e primo tono cardiaco: Mentre gli atri si contraggono, l'onda di depolarizzazione si muove lentamente attraverso le cellule di conduzione del nodo AV, poi rapidamente lungo le fibre di Purkinje fino all'apice del cuore. La sistole ventricolare inizia, con i fasci muscolari disposti a spirale che spingono il sangue in alto verso la base. Il sangue spinge contro la faccia inferiore delle valvole AV e le forza a chiudersi, di conseguenza il sangue non può rifluire negli atri. Le vibrazioni che seguono la chiusura delle valvole AV generano il primo tono cardiaco S1. Mentre i ventricoli iniziano a contrarsi, le fibre.

muscolari atriali si ripolarizzano e si rilasciano.

IL CUORE COME POMPA: EIEZIONE VENTRICOLARE: Quando i ventricoli sicontraggono, generano una pressione sufficiente ad aprire le valvole semilunarie a spingere il sangue nelle arterie. La pressione generata della contrazioneventricolare diventa la forza motrice del flusso ematico. Il sangue raggiunge unapressione superiore a quella presente nelle arterie e fluisce al loro internospostando in avanti la colonna del sangue arterioso. Il volume di sangue rimastonel ventricolo alla fine della contrazione è noto come TELESISTOLICO.

RILASCIAMENTO VENTRICOLARE E SECONDO TONO CARDIACO: Alla fine dell'eiezioneventricolare, i ventricoli iniziano a ripolarizzarsi e si rilasciano. Di conseguenzala pressione ventricolare diminuisce. Una volta che la pressione ventricolarescende al di sotto di quella nelle arterie, il sangue inizia a rifluire verso il cuore.Il reflusso del sangue gonfia le cuspidi spingendole a chiudersi. Le

vibrazioni generate dalle valvole semilunari che si chiudono costituiscono il secondo tono cardiaco S2.

LE CURVE PRESSIONE- VOLUME RAPPRESENTANO UN CICLO CARDIACO

Un altro modo per descrivere il ciclo cardiaco è quello di rappresentarlo con un grafico pressione-volume, come mostrato nella Figura. Questa figura rappresenta le variazioni di volume (asse r) e di pressione (asse y) che hanno luogo durante un ciclo cardiaco. Il flusso di sangue nel cuore è regolato dallo stesso principio che regola il flusso di tutti i liquidi e dei gas: il flusso si sposta da zone a pressione più elevata a zone a pressione più bassa. Quando il cuore si contrae, la pressione aumenta e il sangue viene spinto dal cuore verso zone a pressione minore. La Figura rappresenta i cambiamenti di pressione e di volume nel ventricolo sinistro, che pompa il sangue nella circolazione sistemica. Il cuore sinistro genera pressioni più elevate rispetto al destro, che spinge il sangue nel circuito.

polmonare più breve rispetto a quello sistemico. Il ciclo inizia nel punto A. Il ventricolo ha completato la contrazione e contiene la minima quantità di sangue dell'intero ciclo. Essendo il ventricolo completamente rilasciato, la pressione è al valore minimo. Il sangue sta fluendo nell'atrio dalle vene polmonari. Quando la pressione nell'atrio supera quella esistente nel ventricolo, la valvola mitrale tra l'atrio e il ventricolo sinistro si apre (punto A). Il sangue atriale ora fluisce nel ventricolo, aumentandone il volume (dal punto A al punto B). Nel momento in cui il sangue vifluisce all'interno, il ventricolo rilasciato si espande facilitandone l'ingresso. Di conseguenza, il volume del ventricolo aumenta, ma la sua pressione resta quasi costante. La parte finale del riempimento ventricolare è completata dalla contrazione atriale (dal punto A al punto B). Il ventricolo ora contiene il massimo volume sanguigno che avrà

durante l'intero ciclo cardiaco (punto B). Dal momento che il riempimento massimo avviene alla fine del rilasciamento ventricolare (diastole), questo volume è detto volume telediastolico (spesso si usa l'acronimo anglosassone EDV, End-Diastolic Volume). In un uomo di 70 kg a riposo, questo volume è circa 135 mL, ma questo valore varia in base a differenti condizioni. Durante un periodo di frequenza cardiaca molto elevata, per esempio, quando il ventricolo non ha il tempo di riempirsi completamente fra un battito e l'altro, il volume telediastolico può essere inferiore a 135 mL. Quando la contrazione ventricolare inizia, la valvola mitrale si chiude. Con entrambe le valvole AV e semilunari chiuse, il sangue nel ventricolo non ha vie di uscita. Tuttavia, il ventricolo continua a contrarsi, causando un aumento rapido della pressione in questa camera durante la contrazione isovolumica (B -> C). Appena la pressione ventricolare supera quella esistente nell'aorta,

La valvola aortica si apre (punto C). La pressione continua ad aumentare man mano che il ventricolo si contrae ulteriormente, mentre il volume ventricolare diminuisce poiché il sangue è spinto nell'aorta (C - D). Il cuore non si svuota completamente ogni volta che il ventricolo si contrae. La quantità di sangue residuo nel ventricolo alla fine della contrazione è nota come volume telesistolico (spesso si usa l'acronimo anglosassone ESV: End-Systolic Volume). Il volume telesistolico (punto D) è la quantità minima di sangue che il ventricolo contiene durante un ciclo cardiaco. Il valore medio del volume telesistolico in un soggetto a riposo è di 65 mL, ciò significa che circa la metà dei 135 mL presenti nel ventricolo all'inizio della contrazione è ancora presente alla fine della stessa. Alla fine di ogni contrazione ventricolare, il ventricolo inizia a rilasciarsi. Così facendo, la pressione ventricolare diminuisce.

Quando la pressione nel ventricolo scende al di sotto della pressione aortica, le valvole semilunari si chiudono e il ventricolo torna a essere una camera chiusa. Il resto del rilasciamento avviene senza cambiamenti nel volume sanguigno, e quindi questa fase è detta rilasciamento isovolumetrico. Quando la pressione ventricolare scende al di sotto di quella atriale la valvola mitrale si apre e il ciclo ricomincia.

La gittata sistolica è la quantità di sangue pompata da un ventricolo durante una contrazione. È misurata in millilitri per battito e può essere calcolata come di seguito:

La gittata cardiaca è un indicatore del flusso ematico totale in tutto il corpo, si calcola moltiplicando la FREQUENZA CARDIACA (numero di battiti al minuto) * la GITTATA SISTOLICA (ml per battito o per contrazione) (5l minuto a riposo fino a 30-35 durante l'allenamento) GC = FC * GS

La frequenza cardiaca

di un adulto è mediamente di 70 Bpm. Gli atleti possono avere battiti inferiori intorno ai 50 Bpm. Persone ansiose possono avere battiti fino 125 Bpm. I bambini hanno mediamente battiti più alti rispetto agli adulti. CONTROLLO PARASIMPATICO: L'acetilcolina rallenta la frequenza cardiaca influenzando i canali del potassio e del calcio nella cellula pacemaker. La permeabilità del potassio aumenta, iperpolarizzando la cellula e il potenziale pacemaker inizia a un valore più negativo. Allo stesso tempo, la permeabilità al calcio diminuisce, riducendo la velocità di depolarizzazione del potenziale pacemaker. L'insieme di questi eventi fa sì che la cellula impieghi più tempo a raggiungere la soglia, ritardando l'inizio del potenziale d'azione della cellula pacemaker e rallentando il battito. CONTROLLO SIMPATICO: La noradrenalina e l'adrenalina aumentano il flusso ionico sia attraverso i canali funny sia attraverso i canali del calcio. Il

Il rapido ingresso del calcio accelera la frequenza di depolarizzazione, facendo sì che la cellula raggiunga la soglia più rapidamente, con conseguente aumento della frequenza cardiaca. L'aumento di permeabilità del sodio e del calcio durante la fase di potenziale pacemaker accelera la depolarizzazione e la frequenza cardiaca.

La relazione lunghezza tensione: nei muscoli striati, la forza generata da una fibra muscolare cardiaca è strettamente correlata alla lunghezza del sarcomero, ovvero alla lunghezza iniziale della fibra muscolare. Più lunghi sono la fibra muscolare e il sarcomero quando ha inizio la contrazione, maggiore sarà la tensione sviluppata, fino a raggiungere un valore massimo. L'aumento dello stiramento della parete ventricolare aumenta anche il volume della gittata sistolica.

La legge di Frank-Starling: il cuore pompa tutto il sangue che riceve entro certi limiti.