Fisiologia - Fisiologia apparato cardiovascolare

FISIOLOGIA DELL’APPARATO CARDIOVASCOLARE

Dal punto di vista evolutivo l’apparato cardiovascolare si è sviluppato nel momento in

cui gli organismi hanno assunto delle dimensioni maggiori, andando incontro alla

problematica di far raggiungere le sostanze nutritive e i gas respiratori a tutte le

strutture dell’organismo.

È stato necessario sviluppare un sistema circolatorio che permettesse attraverso una

struttura di condotti, i vasi sanguigni, di portare il sangue a tutti i distretti

dell’organismo.

Affinché il sangue possa essere messo in movimento c’è la necessità di un lavoro

compiuto da una pompa idraulica, il muscolo cardiaco.

Le funzioni dell’apparato cardio-circolatorio quindi sono :

Lo scambio dei gas circolatori, ossigeno e anidride carbonica.

 Trasporto dei nutrienti assorbiti dall’intestino e accumulati nel fegato, nel

 muscolo e nel tessuto adiposo.

Scambio di acqua tra le cellule dei vari distretti corporei.

 Rimozione dei cataboliti, dei prodotti del catabolismo cellulare che devono

 essere rimossi in quanto se si accumulassero creerebbero dei problemi di

tossicità è mortalità cellulare.

Veicolazione di ormoni e altri messaggeri.

 Mantenimento della temperatura. Il nostro organismo affronta un aumento della

 temperatura con un meccanismo di vasodilatazione, portando più sangue a

livello superficiale. Questo permette di portare il calore dall’interno del corpo

verso la superficie, dove può essere dissipato grazie all’aiuto del processo di

sudorazione.

Veicolazione delle cellule del sistema immunitario, presenti nel sangue, come i

 macrofagi e gli anticorpi.

IL CUORE

Il cuore è un organo che ha una funzione assimilabile a una pompa idraulica doppia,

che spinge il sangue nella circolazione.

Il cuore è costituito da quattro camere: due ventricoli e due atri.

Il cuore destro, costituito da ventricolo e atrio destro è totalmente separato dal cuore

sinistro, costituito da ventricolo e atrio sinistro.

Il cuore sinistro è alimentato attraverso la vena polmonare da un sangue

 proveniente dai polmoni e quindi ricco di ossigeno (sangue di tipo arterioso).

Questo sangue entra nell’atrio sinistro che si contrae e versa il sangue nel

ventricolo sinistro. Grazie alla contrazione (sistole) del ventricolo sinistro questo

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sangue arterioso è pompato (eiettato) nell’aorta, che è il vaso principale del

sistema cardiovascolare sistemico, attraverso la quale va a raggiungere tutti i

diversi distretti tissutali.

L’aorta va diminuendo il proprio calibro lungo il percorso e si distinguono a

seconda della graduale diminuzione di calibro dei vasi : grandi arterie, medie

arterie, piccole arterie, arteriole, poste a monte dei capillari. Dai capillari il

sangue arterioso viene raccolto dai vasi venosi, venule, grandi vene, vene cave,

che trasportano questo sangue deossigenato proveniente dai tessuti all’atrio

destro.

Il cuore destro quindi riceve il sangue venoso deossigenato dalla circolazione

 sistemica. Questo sangue entra nel ventricolo destro, dal quale viene eiettato

grazie alla sistole del ventricolo destro, nella Arteria polmonare.

L’arteria polmonare trasporta questo sangue venoso ai polmoni dove a livello

degli alveoli avremmo la cessione di CO2 e l’assorbimento di ossigeno. In

seguito, attraverso la vena polmonare, questo sangue ossigenato divenuto

arterioso potrà tornare all’atrio sinistro.

Abbiamo quindi due circolazioni:

Grande circolazione, o circolazione sistemica, trasporta sangue arterioso,

 ossigenato, dal ventricolo sinistro a tutti i tessuti. In seguito, il sangue venoso

deossigenato viene trasportato dai tessuti all’atrio destro.

Piccola circolazione, o circolazione polmonare, trasporta sangue venoso,

 deossigenato dal ventricolo destro ai polmoni, dove sarà riossigenato per poi

essere trasportato all’atrio sinistro.

Quindi per quanto riguarda la Circolazione sistemica, nelle arterie sistemiche viene

trasportato sangue ossigenato, mentre nelle vene sistemiche sangue deossigenato. Il

sangue venoso è meno ricco di ossigeno e presenta quindi meno emoglobina. Ha un

colore meno rosso, più spento dato appunto dalla carenza di emoglobina.

Per quanto riguarda la circolazione polmonare, nelle arterie polmonari viene eiettato

sangue venoso, povero di ossigeno, mentre nelle vene polmonari viene trasportato il

sangue riossigenato.

Quindi le arterie sono i vasi che portano lontano dal cuore il sangue. Per questo

 motivo l’arteria polmonare, nonostante trasporti sangue venoso, viene chiamata

arteria.

Le vene sono i vasi che trasportano il sangue al cuore. Per questo motivo la

vena polmonare, nonostante trasporti sangue arterioso, ricco di ossigeno, viene

appunto chiamata vena.

STRUTTURA E ANATOMIA DEL CUORE 2

Il cuore è un organo muscolare situato nel mediastino, al centro della cavità toracica. È

un muscolo striato involontario.

Il muscolo cardiaco è assimilabile a un tronco di cono capovolto.

L’apice del cuore è la parte a punta rivolta verso il basso.

 La base del cuore è la struttura rivolta verso l’alto.



La distanza tra base e apice è di circa 12 cm, la larghezza della base 9 cm e la sua

profondità 6 cm.

Il cuore è un muscolo contenuto all’interno di un sacco, denominato sacco pericardico.

Questa struttura è costituita da due foglietti:

Foglietto interno, epicardio.

 Foglietto esterno, chiamato pericardio.



Tra i due foglietti è presente un fluido, il liquido pericardico, drenato costantemente dal

sistema linfatico. Questo liquido lubrifica la parete esterna del cuore, riducendo

l’attrito tra il muscolo cardiaco e la gabbia toracica. Se non ci fosse questo fluido, gli

scorrimenti porterebbe alla lunga a stati infiammatori (pericarditi).

Il cuore è dotato di una sua vascolarizzazione propria: sulla superficie dei due

ventricoli scorrono tre solchi contenenti le arterie coronarie e le vene cardiache.

In particolare esistono un’arteria coronaria destra, un’arteria coronaria sinistra, una

vena cardiaca destra e una vena cardiaca sinistra.

Questi vasi sono fondamentali per il trasporto dei giusti quantitativi di gas respiratori

come l’ossigeno e la CO2 e inoltre per il giusto apporto di elementi nutritizi come il

glucosio, che permettono alle cellule muscolari cardiache di avere l’energia disponibile

per il processo di contrazione muscolare.

Quando si hanno delle problematiche di occlusione a questi vasi si possono avere degli

stati patologici:

L’angina Pectoris è un dolore che si genera a causa dell’insufficiente apporto di

 sangue e in particolare di ossigeno che causa anossia cellulare. Quando questo

processo si aggrava può portare a vere e proprie condizioni di infarto

miocardico.

FIBRE MUSCOLARI CARDIACHE

Le fibre muscolari cardiache hanno una disposizione particolare che consente al cuore

un’efficiente eiezione del sangue e un indirizzamento di questo verso l’arteria

polmonare destra e verso l’aorta sinistra.

Il cuore durante la sua contrazione, detta sistole, riduce sia il suo diametro che la sua

altezza (l’apice si avvicina alla base), grazie alla particolare disposizione anatomica di

queste fibre.

In particolare il miocardio atriale è costituito da due strati, uno superficiale

 comune a tutti e due gli atri, e uno più profondo specifico per ciascun atrio.

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Le pareti di questi due strati sono molto sottili, infatti nella fase di sistole

sviluppano bassa pressione. La sistole atriale è funzionale ma non fondamentale

al riempimento dei ventricoli, che può avvenire anche in assenza di contrazione

ventricolare.

Il miocardio ventricolare è una struttura formata invece da tre strati:

 Due strati esterni ad andamento spiraliforme dalla base fibrosa (la

 separazione tra atri e ventricoli) verso l’apice. Questi contraendosi causano

lo spostamento dell’apice anteriormente verso la base.

Il terzo strato è più interno e ha fibre circonferenziali. La contrazione di

 questo strato riduce proprio il volume ventricolare.

I due ventricoli sono diversi tra loro:

Il ventricolo sinistro, che alimenta il circolo sistemico caratterizzato da valori pressori

più alti rispetto al circolo polmonare, possiede delle pareti più spesse e sviluppate

rispetto al destro, che alimenta il circolo polmonare ed è quindi caratterizzato da valori

pressori inferiori.

VALVOLE CARDIACHE

Il cuore è dotato di diversi sistemi di valvole:

Le valvole atrio-ventricolari sono quelle che dividono gli atri dai ventricoli e

 permettono il passaggio del sangue dagli atri ai ventricoli. Sono la valvola

Tricuspide a destra e Mitrale a sinistra.

Le due valvole che dai ventricoli portano il sangue alle arterie sono le valvole

 semilunari:

La valvola semilunare polmonare pompa il sangue dal ventricolo destro

all’arteria polmonare.

La valvola semilunare aortica pompa il sangue dal ventricolo sinistro all’aorta.

Tutte e 4 queste valvole sono disposte su un unico piano valvolare costituito da

 un tessuto piuttosto rigido non contrattile e non eccitabile. Questa struttura

viene chiamata piano valvolare e presenta appunto un tessuto fibroso rigido.

Dal punto di vista funzionale impedisce alle valvole di deformarsi quando le

strutture degli atri e dei ventricoli si contraggono in sistole.

Se le valvole infatti venissero schiacciate o distese da questa fase di sistole

perderebbero la loro funzione.

Le valvole hanno delle caratteristiche funzionali particolari e diverse tra loro.

VALVOLE ATRIO-VENTRICOLARI 4

Sono valvole di più grandi dimensioni costituite da 3 lembi sottili la Valvola Tricuspide

e da 2 lembi la Valvola Mitrale.

Questi lembi sono collegati attraverso delle corde tendinee a dei muscoli che

protrudono dalla superficie interna del ventricolo. Questi muscoli sono detti muscoli

papillari.

Le corde tendinee che collegano i lembi delle valvole ai muscoli papillari hanno la

funzione di impedire la protrusione dei lembi quando il ventricolo va in sistole. Infatti

nella fase di sistole, se non ci fossero le corde tendinee avremmo che i lembi

protruderebbero nell’atrio facendo riversare parte del sangue che dovrebbe essere

eiettato nelle arterie. Questo riversamento di sangue nella camera atriale viene detto

prolasso (prolasso della mitrale o prolasso della tricuspide).

L’impossibilità del sangue di refluire all’interno dell’atrio dovuto alle corde tendinee

avviene anche nelle valvole semilunari.

VALVOLE SEMILUNARI

Sono valvole a forma di mezza luna, anche dette valvole a coda di rondine. Questa

particolare forma assicura l’impossibilità del sangue di essere reintrodotto nella

camera ventricolare una volta che è eiettato dal ventricolo nelle arterie. Questo

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perché dopo che il ventricolo si contrae, le valvole si richiudono e impediscono il

prolasso sanguigno.

ISTOLOGIA DEL CUORE

Il cuore è un sincizio funzionale, e non morfologico-funzionale come la fibrocellula

muscolare scheletrica, in quanto il miocita mantiene una sua identità morfologica in

termini di singola cellula, ma ogni cellula del miocardio è collegata all’altra dal punto

di vista funzionale.

Sono infatti presenti numerose giunzioni comunicanti specializzate che prendono il

nome di dischi intercalari. Questi dischi intercalari fanno sì che il cuore sia costituito da

una vera e propria rete di fibre muscolari in connessione l’una con l’altra.

Dal punto di vista funzionale queste giunzioni sono elementi di bassa resistenza

elettrica che permettono il flusso ionico (la resistenza di membrana diventa un

quattrocentesimo rispetto al valore normale). Infatti attraverso questi dischi intercalari

si ha la possibilità di far propagare l’eccitabilità, il potenziale d’azione, da una cellula

all’altra in maniera rapida.

L’eccitazione di queste cellule e quindi la propagazione del potenziale d’azione è il

processo che va ad innescare il meccanismo di contrazione muscolare.

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È dunque fondamentale che la comunicazione elettrica tra le cellule avvenga nel

minor tempo possibile per essere efficiente al massimo. L’efficienza è dunque data

dalle sinapsi elettriche nei dischi intercalari.

Il piano valvolare è la zona priva di capacità eccitatoria, non è infatti in grado di

propagare il potenziale elettrico. Quindi in corrispondenza del piano valvolare

l’eccitazione può essere trasmessa dai due atri ai ventricoli solo da un determinato

gruppo di cellule che prende il nome di nodo atrio-ventricolare, che di fatto è l’unica

“porta di ingresso” del segnale elettrico dagli atri ai ventricoli.

A livello delle giunzioni comunicanti, nei dischi intercalari, sono presenti dei canali

(molto grandi, con diametro di 1,5 nm) permeabili all’acqua e a diverse specie ioniche.

Tali canali sono modulati negativamente dall’acidificazione, dalla carenza di ossigeno e

dal conseguente accumulo di CO2. Infatti l’ischemia è causata da una carenza di

ossigeno e da acidificazione dovuta all’aumento di ioni H+, che portano a

un’alterazione della conduzione del segnale elettrico e dell’eccitamento cardiaco.

La struttura dei dischi intercalari è analoga a quella delle giunzioni comunicanti :

Presenta dei canali, detti connessoni, costituititi da 6 subunità (connessine).

POPOLAZIONI CELLULARI CHE COSTITUISCONO IL MIOCARDIO

Dal punto di vista funzionale distinguiamo tre distinte popolazioni cellulari :

1. Miocardio pacemaker auto ritmico, formato da cellule pacemaker. Queste cellule

sono in grado di attivare il meccanismo di contrazione, di sistole, in quanto sono

dotate della capacità di generare spontaneamente un segnale elettrico, un

potenziale d’azione. In conseguenza a questo segnale elettrico si attiva la

contrazione muscolare.

In un cuore sano l’innesco dell’attivazione è dato da un gruppo di cellule poste

nella parte alta dell’atrio destro, chiamate nodo del seno (o nodo senoatriale).

Il potenziale d’azione generato spontaneamente da queste cellule è a risposta

lenta in quanto ha una cinetica di attivazione e di sviluppo decisamente più

lente rispetto al potenziale d’azione che troviamo negli altri due gruppi che

caratterizzano il miocardio.

Esistono anche altre cellule pacemaker, in grado di generare auto ritmicità

cardiaca, come le cellule del nodo atrio ventricolare e altre cellule che

costituiscono altri pacemaker ectopici minori (posti in zone “fuori dal normale”).

A questo ultimo gruppo appartengono le fibre del Purkinje, la cui funzione

principale non è l’attività pacemaker del cuore.

2. Miocardio di conduzione, dove ci sono le cellule deputate alla conduzione

efficace e veloce dell’eccitazione. In particolare, esistono fibre di conduzione a

livello atriale e a livello ventricolare.

A livello atriale queste fibre permettono di collegare il nodo del seno al nodo

atrio-ventricolare, e sono chiamate fibre della via internodale.

Le fibre di conduzione che permettono di portare l’eccitazione dall’atrio destro

(nodo del seno) a quello sinistro costituiscono il Fascio di Bachmann.

Altre fibre di conduzione si dipartono dal nodo atrio ventricolare (struttura che

permette l’ingresso della depolarizzazione dagli atri ai ventricoli) e permettono

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lo spostamento della depolarizzazione ai ventricoli. Il fascio di His è la struttura

di conduzione che si trova nel setto interventricolare. Dal nodo atrioventricolare,

tramite il Fascio di His, la depolarizzazione si sposta ai due ventricoli. Il fascio di

His infatti si divide in una branca destra e in una sinistra. Da queste due

branche le fibre del fascio si dirigono verso l’apice del cuore, da dove si

ramificano e risalgono lungo le pareti ventricolari sotto forma di fibre di Purkinje

che si diramano tra le cellule contrattili.

3. Miocardio di lavoro, rappresenta il 95% dell’intero miocardio, è formato da tutte

le cellule che vanno incontro ad attività contrattile e permettono l’eiezione del

sangue nelle arterie.

Sia le fibre del secondo che quelle del terzo gruppo sono caratterizzate da un

potenziale d’azione a risposta rapida che si contrappone al potenziale d’azione a

risposta lenta, tipico delle cellule pacemaker.

ORIGINE E PROPAGAZIONE DELL’ECCITAZIONE CARDIACA

In un cuore sano il segnale elettrico che porta all’eccitazione dell’intero muscolo

cardiaco insorge spontaneamente attraverso il potenziale d’azione pacemaker nel

nodo del seno.

Attraverso specializzate fibre di conduzione, che formano il fascio di Bachmann,

 si ha la propagazione dall’atrio destro, dove sono situate le cellule del nodo del

seno, all’atrio sinistro.

Attraverso le fibre di conduzioni internodali l’eccitazione si propaga dal nodo del

 seno al nodo atrioventricolare. Il piano valvolare non è attraversabile

dall’eccitazione in quanto è costituito da cellule non eccitabili.

L’eccitazione che entra nei ventricoli attraverso il nodo atrio ventricolare, si

 propaga attraverso le due branche del fascio di His. Da qui scende giù verso

l’apice per poi risalire attraverso ramificazioni del fascio di His che vanno a

formare le fibre del Purkinje. Le fibre del Purkinje permettono alla

depolarizzazione di risalire dall’apice verso la base, risalendo le pareti dei

ventricoli. 8

Nella zona del nodo atrio ventricolare si ha una notevole perdita di tempo nella

propagazione dell’impulso (circa 90 millisecondi). Inoltre altri 40 millisecondi vengono

persi durante la conduzione del potenziale all’interno del Fascio di His.

Questo ritardo dal punto di vista funzionale ha una notevole importanza in quanto

permette un r