Fisiologia e biofisica - vasi sanguigni

La struttura elastica delle fibre nel sistema circolatorio

Una fibra elastica di una struttura quale l'aorta o le grandi arterie prevalentemente elastiche oppure in un altro campo il polmone anch'esso prevalentemente elastico in base alle leggi della fisica.

Nel sistema circolatorio i costituenti delle pareti sono 4:

• Nelle grandi arterie prevalgono le fibre elastiche (fibre che via via che si passa dalle grandi alle piccole arterie-capillari-vene-grandi vene risulterà diminuire sempre più fino a trovarla soltanto per in piccola concentrazione nelle grandi vene);
• Nelle vene si ha una maggiore concentrazione di fibre collagene, questa grande abbondanza per la loro struttura ad elica se tese non tendono a tornare al diametro iniziale, come invece accade per le arterie però la vena logicamente può contenere più sangue rispetto alle arterie (fibre che si trovano in bassa concentrazione nelle arterie ma va via via aumentando che si passa nelle vene);
• La muscolatura liscia si trova maggiormente nelle

arteriose (la muscolatura infatti è molto poca nelle grandi arterie e man mano va aumentando nelle medie arterie e poi a livello dei capillari risulterà scemere sempre più). È questo il concetto fondamentale il passaggio dei costituenti dei vasi partendo dalle grandi arterie passando per quelle medie capillari e vene. La muscolatura liscia produce tensione attiva. Tensione passiva per le fibre elastiche. Queste ultime, infatti, non si contraggono ma se distese ritornano alla posizione di partenza, proprio come alle molle che se distese tendono a tornare nella posizione di partenza; l'arteria tende ad essere la più piccola possibile; "TENDE" ma poi dobbiamo vedere le forze a cui sono sottoposte che distendono l'arteria. Nel caso delle arterie la forza è data dal cuore che con la sua contrazione permette il passaggio del sangue all'interno delle arterie, e quindi preme sulla parete delle arterie, e il consumo energetico.

è fatto dal cuore, consumo che però non troviamo all’interno delle arterie poiché in questo caso si tratta di tensione passiva dovute alla presenza di fibre elastiche all’interno della parete dei vasi.

Contrariamente la muscolatura liscia che per la maggiore costituisce le arteriole (medie e piccole arterie che correttamente dovrebbero essere chiamate arterie muscolari) la contrazione produce un consumo energetico sotto il controllo del sistema nervoso. Il passaggio da arterie del tipo elastico a quelle di tipo muscolare avviene gradualmente dalle grandi arterie nelle piccole, ma l’analisi del diametro non è l’unico fattore di analisi del passaggio da grandi a piccole arterie, perché esistono dei vasi arteriosi di piccolo calibro di tipo elastico infatti secondo lo schema si avrà per l’aorta diametro 2,5 cm spessore 2 mm con un rapporto diam/spessore di 1/5. Arterie di 4 mm avrà meno componente elastica di

prima ma comunque sarà di tipo elastica, spessore 1 mm. Rapporto diam/spessore 1/4. Arteriola è molto più spessa rispetto all'aorta su 30 micron di diametro 20 sono di spessore di parete e quindi la sua portata sarà minore rispetto ad una aorta. Logicamente la pressione risulterà essere minore procedendo verso le arteriose e capillari perché come qualsiasi pompa idraulica la pressione sarà sempre maggiore in vicinanza di essa (nel caso dell'uomo il cuore). La velocità di circolo con cui si muove il sangue tende a diminuire procedendo dal cuore verso le arterie, così come la pressione. La velocità tende a diminuire perché aumenta il letto capillare e di conseguenza da una arteriola vengono prodotti numerosi capillari le cui sezioni trasversali se sommate insieme avranno una superficie maggiore rispetto alle singola arteriola da cui derivano. La velocità infatti è massima a livello delle grandi arterie.

Le arterie trasportano il sangue ad alta velocità, circa 30 m/s, e questa velocità diminuisce man mano che si avvicina ai capillari, fino a quasi zero. Nel sistema venoso, la velocità del sangue tende ad aumentare solo leggermente nelle grandi vene. Quindi, il sangue scorre più velocemente nelle grandi e medie arterie, ma la quantità di sangue è minore.

Al contrario, le vene hanno un diametro quasi uguale a quello delle grandi arterie (come ad esempio la vena cava che ha un diametro di 3 cm), ma buona parte dello spessore è dato dalla parete che riveste i vasi. Nella vena cava, lo spessore della parete è quasi la metà, ovvero 1,5 cm.

La quantità di sangue nell'uomo è di circa 4-5 litri. Poiché questa quantità di sangue non cambia né durante il riposo né durante una corsa, è necessaria una regolamentazione che permetta al sangue di circolare più o meno velocemente.

La prima regolamentazione è data dal cuore, che regola il flusso di sangue aumentando o diminuendo il battito. Ma perché il

sangue pompato durante una corsa sarà maggiore rispetto a quando siamo in posizione di riposo. Ci devono essere delle strutture che accolgono questa maggiore quantità di sangue, altrimenti il sistema scoppia perché è un sistema chiuso. Sono proprio le vene a svolgere questa funzione di distensione e quindi la possibilità di contenere una maggiore quantità di sangue rispetto alle arterie. Le vene sono costituite da tessuto elastico e muscolare, quindi tendono a tornare alla posizione iniziale subito dopo il passaggio del sangue. La differenza strutturale e quindi funzionale è proprio questa, cioè che le vene sono costituite da fibre più distendibili ma poco elastiche. Ciò vuol dire che se aumenta la pressione, le vene possono contenere una maggiore quantità di sangue. Il sistema arterioso non è distendibile per le sue proprietà strutturali. Di quei 5 litri, la maggior parte di sangue, circa 2-3 litri, si.trovano a livello delle vene e in parte dei capillari. L'aorta infatti non può sicuramente aumentare le sue dimensioni, lo può fare soltanto per un momento, invece la vena cava può aumentare il suo diametro di ben tre volte. La maggiore sezione traversa si avrà a livello periferico e cioè nei capillari e nelle piccole vene e in una piccola parte a livello delle piccole e medie arterie. La capillarizzazione è il punto di maggiore sezione trasversa. Man mano che un tubo si stringe la pressione aumenta insieme alla velocità, questo non è il nostro caso perché siamo in un caso in cui i vasi si diramano in numerosi piccoli vasi cioè un notevole aumento del letto capillare. All'aumento del letto capillare corrisponde un aumento della sezione traversa complessiva. La pressione è costante nell'ambito di oscillazione di un massimo e un minimo. D'altronde la pressione sanguigna.sarà maggiore nelle grandi arterie e diventerà sempre minore procedendo verso i capillari dove la pressione è quasi uguale a zero. Anche nel sistema venoso la pressione sarà molto vicina allo zero; e quindi come fa il sangue a tornare al cuore, ossia il ritorno venoso? In un sistema, un fluido si muove per differenza di pressione e quindi si sposta da una zona a maggiore pressione ad una a minor pressione. La spinta cardiaca ha una data intensità ma questa spinta a livello capillare è quasi zero. Il ritorno all'atrio destro è aiutato dalla contrazione della muscolatura scheletrica ma alla base si trova un sistema dipendente dalla pressione che permette di avere una differenza tale da permettere il ritorno venoso. Questo sistema è dato dal respiratorio. Il ritorno venoso è ostacolato dalla pressione idrostatica che si ha, per esempio, a livello dei piedi dove il sangue venoso a questo livello è sovrastato da una colonna di.

Liquido che produce una pressione idrostatica che spinge ancor di più il sangue verso dietro. La pressione idrostatica perché i vari organi si trovano ad altezze diverse.

In montagna la concentrazione di ossigeno è minore rispetto a quella normale. Ciò è dovuto al fatto che le singole particelle sono più lontane fra di loro, si ha quindi una diminuzione degli urti e indefinitiva una diminuzione della pressione. Al livello del mare le particelle sono più vicine fra di loro perché la colonna d'aria che le sovrasta è maggiore, se si avvicinano aumenta la probabilità di urti e quindi anche un aumento di pressione. Non cambia la percentuale d'ossigeno ma è la pressione parziale dell'ossigeno che dipende dalla legge di Dalton.

Se una grande arteria ha una componente prevalentemente elastica, quella fibra elastica ha come capacità di ritornare al proprio stadio iniziale se sottoposta a

contrazione producendo tensione passiva, il suo diametro sarà sempre il più piccolo possibile. La tendenza dell'arteria è quella di premere sul sangue con una data forza, che è la tensione elastica (una forza di ritorno proporzionale entro certi limiti in base alla legge di Hooke alla lunghezza che raggiunge durante l'allungamento perché se troppo tesa si rompe proprio come una molla). L'aorta e le grandi arterie hanno una grande funzione quella di favorire la progressione del sangue in avanti perché non è che il sangue non ha spinta perché è data dal cuore però ha bisogno di un minimo di aiuto affinché non venga persa con l'attrito. La struttura infatti si distende però siccome è elastica tende a subito a tornare alla situazione iniziale e comprime sul sangue che è arrivato, di contro il tratto successivo si distende mentre il precedente ritorna allo stato iniziale e il

Tutto si ripete proprio come una catena. Se questa parete perde la sua elasticità, l'arteria perde anche la sua capacità di tornare alla forma originaria e quindi di generare tensione passiva. Tutto il sistema viene rallentato, cioè la capacità della parete di spingere in avanti il sangue viene ridotta e quindi una parete meno elastica, come avviene nell'età avanzata con l'arterosclerosi, la parete diviene molto più rigida e quindi diventa poco distendibile e poi anche se si distende non riesce a ritornare con la stessa velocità allo stato iniziale generando una minore tensione passiva.

Ma il cuore ha due fasi, anzi tre, la sistole e la diastole. La contrazione cardiaca è variabile in quanto può variare la sua spinta a seconda della situazione. Dopo il ventricolo sinistro il sangue viene spinto nell'aorta. Alla sistole successiva è passata una data quantità di sangue nell'aorta.

el cuore. Durante la diastole, il cuore si rilassa e si riempie di sangue proveniente dalle vene. Questo sangue riempie le cavità cardiache, pronte per la successiva contrazione. Durante la diastole, la valvola atrioventricolare si apre e il sangue fluisce dai ventricoli agli atri. Questo ciclo di contrazione e rilassamento del cuore permette al sangue di essere pompato in tutto il corpo, fornendo ossigeno e nutrienti alle cellule e rimuovendo i prodotti di scarto.