Fisiologia e biofisica - vasi sanguigni

Fisiologia: Vasi sanguigni e circolazione

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 quattro:

• 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 scemare 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 avranno meno componente elastica di prima ma comunque saranno di tipo elastico, spessore 1 mm, rapporto diam\spessore 1\4. Un’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 un'arteriola vengono prodotti numerosi capillari le cui sezioni traverse, se sommate insieme, avranno una superficie maggiore rispetto alla singola arteriola da cui derivano.

La velocità infatti è massima a livello delle grandi arterie, circa 30 m/s, e va via via diminuendo fino ad arrivare a quasi zero a livello dei capillari. Poi nel sistema venoso tende ad aumentare per un poco soltanto nelle grandi vene. Quindi il sangue va più veloce nelle grandi e medie arterie ma non c’è una grande quantità di sangue.

Contrariamente, le vene hanno oltre ad 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 data dalla parete che riveste i vasi e che nella vena cava è quasi la metà 1,5 cm. Il sangue nell’uomo è intorno ai 4-5 litri; poiché la quantità di sangue non cambia sia durante la fase di riposo sia durante una corsa, ci deve essere una regolamentazione che permetta al sangue di circolare o meno più in fretta.

La prima regolamentazione è data dal cuore che comunque regola il flusso di sangue aumentando o meno 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 che abbiamo detto poiché costituite da tessuto elastico e muscolare tendono a tornare alla posizione iniziale subito dopo il passaggio del sangue. La differenza strutturale e quindi funzionale è proprio questa: le vene costituite da fibre più distendibili ma poco elastiche.