Fisiologia Parte 2 D'angelo, con domande uscite agli esami e crocette risposte

ΔV/ΔP ΔP/ΔV

Compliance= e Elastanza=

I toni cardiaci che sono quelli che si ascoltano dall’ascoltazione del cuore

corrispondono alla chiusura delle valvole. Il primo tono è quello della chiusura della

valvola atrioventricolare è quello che si sente è il flusso turbolento di sangue che si

forma nel momento in cui si chiude la valvola per cui il sangue che stava scorrendo si

blocca contro la valvola, si formano dei moti turbolenti che sono quelli che noi

possiamo ascoltare. Il secondo tono cardiaco è il moto turbolento del sangue alla

chiusura delle valvole semilunari. Se c’è un malfunzionamento delle valvole questo

viene individuato dalla modifica dei toni cardiaci. Chiaramente il cuore compie un

lavoro spostando il sangue all’interno dell’apparato circolatorio, quindi durante il ciclo

cardiaco il cuore esegue un lavoro meccanico, un lavoro esterno che è quello di

spostamento del sangue e un lavoro interno, che invece è interno appunto alla

struttura del cuore nei cicli cardiaci che deriva proprio dal lavoro compiuto dalle fibre

muscolari. A noi interessa in questo contesto il lavoro esterno, cioè quello che

permette lo spostamento del sangue. Questo può essere distinto in:

- una componente statica che è il rapporto pressione volume e corrisponde al

grafico visto prima,

- la componente dinamica è l’energia cinetica che viene impressa al sangue e

quindi in sostanza è una formula di accelerazione, cioè l’accelerazione che viene

data al sangue viene trasformata in energia cinetica. La considerazione che

possiamo fare su questa formula è che parte dell’energia cinetica viene

immagazzinata all’interno dell’ arteria (in questo caso dell’aorta visto che

stiamo parlando del circolo sistemico) ed è utilizzata per mantenere il circolo in

pressione quando la valvola semilunare è chiusa quindi l’aorta e il circolo sono

dissociate dal ventricolo però riescono comunque a mantenere le pressioni, se

torniamo al grafico precedente vediamo che l’aorta ha chiaramente una

pressione maggiore al termine della sistole ventricolare ma poi questa pressione

cala ma non va a zero, rimane molto elevata, rimane addirittura fino ad

80mmHg quando arriva la seconda sistole ventricolare, questo dipende proprio

dal fatto che l’energia cinetica impressa al sangue dal ventricolo viene

immagazzinata nel tessuto elastico dell’aorta quindi nel momento in cui si

chiude la valvola semilunare al termine della sistole ventricolare tutto lo stroma

elastico dell’aorta che ha immagazzinato questa energia cinetica nella

distensione delle fibre elastiche ridà questa pressione al sangue, quindi lo

mantiene in pressione e quindi mantiene molto limitato il calo di pressione dato

dal fatto che non c’è più un contatto idraulico di pressioni col ventricolo

permettendo quindi al circolo di rimanere in pressione.

ΔV)

W = (ΔP x + (1/2 m x v^2)

Vediamo quali sono i meccanismi di regolazione della frequenza e poi della forza di

contrazione del cuore. La frequenza media è data dal nodo senoatriale e quindi la

frequenza in sé è intrinseca è un segnale miogeno quindi l’autoritmo cardiaco è

autogenerato all’interno del muscolo non dalla presenza di una sinapsi ma sia la

frequenza che la forza di contrazione subiscono una modulazione da parte del sistema

autonomo principalmente, in parte anche dal sistema endocrino tramite midollare del

surrene che secerne catecolamine. In particolare sono attivi per la modulazione della

frequenza cardiaca il sistema simpatico e parasimpatico che hanno effetti antagonisti

tra di loro, l’attivazione del sistema simpatico che agisce tramite catecolamine

(noradrenalina e adrenalina in particolare) ha l’effetto di aumentare la frequenza

cardiaca, l’attivazione invece del parasimpatico quindi tramite acetilcolina, quindi

attivazione colinergica, ha l’effetto di ridurre la frequenza cardiaca. Nella lezione

precedente abbiamo parlato di quali sono le correnti che vengono messe in campo per

la generazione dell’autoritmo e abbiamo visto che i neuroni simpatici, soprattutto

tramite noradrenalina, agiscono sui recettori β delle cellule autoritmiche determinando

un aumento dell’ingresso di sodio, questo sodio non è quello dei canali del sodio

voltaggio dipendenti dei potenziali d’azione che abbiamo visto che quella corrente non

c’è nelle correnti nodali dove la ripolarizzazione dei potenziali d’azione è tutta in mano

al calcio. Questa corrente di sodio è la corrente funny che permette la lenta

depolarizzazione tra un potenziale d’azione e l’altro quindi stiamo parlando delle

cellule nodali quelle che generano l’autoritmo. Aumenta anche un ingresso di calcio,

che è quello che determina la depolarizzazione. Quindi aumenta la velocità di

depolarizzazione e quindi diminuisce la distanza tra un potenziale d’azione e il

successivo, cioè aumenta la frequenza cardiaca. L’attivazione invece del

parasimpatico tramite il rilascio di acetilcolina agisce sui recettori muscarinici delle

cellule autoritmiche e questo determina un aumento dell’uscita di potassio, che

abbiamo visto è quello che determina la ripolarizzazione, un calo di ingresso di calcio,

che modula negativamente anche la corrente funny, quindi diminuisce questa corrente

e aumenta la distanza tra un potenziale d’azione e il successivo quindi diminuisce la

frequenza cardiaca. È stato visto che nel cuore isolato, quindi senza possibilità di

intervento da parte del sistema nervoso simpatico o parasimpatico, il cuore in realtà

ha una frequenza più elevata rispetto a quella fisiologica che normalmente è sui 70

battiti per minuto, andrebbe di suo sui 90-100 battiti per minuto(bpm) perché in realtà

la frequenza intrinseca del nodo senoatriale è più alta e si è scoperto così che in realtà

fisiologicamente è sempre attivo un controllo tonico del parasimpatico, quindi il

parasimpatico è sempre attivo nell’abbassare leggermente la frequenza cardiaca che

sarebbe propria del nodo senoatriale. In questo modo la possibilità di modulare la

frequenza cardiaca aumentandola è duplice, perché da un lato si può attivare il

sistema nervoso simpatico che aumenta la frequenza cardiaca, dall’altro si può

diminuire l’attivazione del parasimpatico che ha un effetto tonico e diminuendo questo

effetto tonico si ottiene un aumento della frequenza senza andare ad attivare il

simpatico. La modulazione della forza della contrazione cardiaca e quindi della gittata

sistolica, cioè di quanto sangue viene mandato nelle arterie ad ogni contrazione, ad

ogni sistole, dipende da meccanismi anche ulteriori, ad esempio meccanismi intriseci

che sono stati studiati in un cuore isolato in cui la forza di contrazione ventricolare

dipende da due parametri:

1) uno è definito dalla legge di Frank-Starling cioè per la lunghezza delle fibre

muscolari e l’inizio della contrazione, questo sarà maggiore tanto è maggiore il volume

telediastolico cioè il volume di sangue che riempie il ventricolo perché andrà a dilatare

il ventricolo stesso andando a stirare le fibre muscolari e ad aumentare la lunghezza

delle fibre muscolari prima della sistole. Quindi se queste partono con una lunghezza

maggiore saranno in grado, contrendosi, di dare una pressione maggiore al sangue e

quindi di aumentare la forza della contrazione. Il volume telediastolico che riempie il

ventricolo quindi prima della contrazione prende il nome di precarico proprio perché la

quantità di sangue che torna al cuore tramite ritorno venoso determina poi anche la

forza della contrazione del cuore.

2) L’altro parametro che influenza la forza di contrazione è la quantità di calcio

disponibile per legarsi alle fibre contrattili quindi più calcio c’è più fibre contrattili

vengono reclutate, maggiore è la forza viene esercitata. Il controllo sulla forza e sulla

contrazione del cuore da parte del sistema nervoso e del sistema endocrino è in mano

soprattutto al sistema nervoso simpatico e al rilascio delle catecolamine dalla

midollare del surrene quindi in sostanza da adrenalina e noradrenalina che hanno un

effetto ionotropo positivo. Un effetto ionotropo indica un qualsiasi tipo di effetto che va

ad agire sulla forza di contrazione, positivo perché aumenta la forza di contrazione.

I modulatori paracrini hanno un effetto ionotropo negativo, nella maggior parte dei

casi, quindi diminuiscono la contrazione, e hanno anche il solito ruolo di protezione ad

esempio l’adenosina agisce ad esempio sulla frequenza del battito cardiaco, quindi

sulla frequenza di attivazione del nodo senoatriale diminuendo questa frequenza,

sempre perché un’elevata presenza di adenosina indica un aumentato consumo di ATP.

Il rilascio di NO per esempio a livello dell’endotelio capillare ha effetto vasodilatante e

indica che il tessuto è sotto sforzo e necessita di maggior apporto di ossigeno e quindi

indica anche in questo caso un sovraccarico funzionale che quindi avrà un effetto di

andare a ridurre la frequenza e la forza di contrazione del cuore in modo protettivo.

Questo schema indica l’effetto sempre del sistema simpatico, in generale di

noradrenalina e adrenalina indipendentemente dal fatto che provengano dal sistema

simpatico o dalla midollare del surrene sul miocardio contrattile, quindi non stiamo più

parlando delle cellule nodali ma delle cellule che si contraggono (che fanno un

potenziale d’azione sorretto dalle correnti di sodio quindi in modo più rapido con un

plateau che dipende dalle correnti di calcio, una ripolarizzazione dipendete dal

potassio, la lunghezza di questo plateau dipende dalla corrente di calcio che è quella

che dà conto della refrattarietà) quindi in che modo si ottiene da parte del sistema

simpatico un aumento della frequenza e un aumento della forza? Prima di tutto

tramite il sistema dei secondi messaggeri, quindi tramite i recettori β-adrenergici, si

ottiene un aumento dell’ingresso di calcio da parte dei canali calcio voltaggio

dipendenti. Abbiamo visto che la depolarizzazione del miocita porta all’apertura dei

canali calcio voltaggio dipendenti, entra calcio, si legano gli ioni calcio ai recettori per

la rianodina sul reticolo sarcoplasmatico, ulteriore fuoriuscita di calcio dagli store

intracellulari e così via. Quindi l’aumento dell’ingresso di calcio dal liquido

extracellulare porta ad un aumento del fenomeno del rilascio del calcio indotto dal

calcio e quindi porta ad avere un’onda di calcio di dimensioni