Fisiologia umana I - cuore

11 lezione di fisiologia

Luisa Dibenedetto

Cuore

Diffusione

Grazie alla diffusione, le cellule riescono a prendere tutto il materiale di cui necessitano. Rappresenta un processo passivo fondamentale per la sopravvivenza delle cellule, in cui esiste un passaggio di molecole da zone più concentrate a zone meno concentrate fin quando la concentrazione nelle due zone diventa uguale; è rapida se la distanza è breve, la temperatura è elevata; se le molecole sono più grandi la diffusione avviene con più difficoltà; per cui è inversamente correlata alla dimensione delle molecole, la velocità dipende anche dalla capacità che ha la molecola di dissolversi nel doppio strato lipidico; inoltre la velocità è direttamente proporzionale all'area di superficie e inversamente proporzionale allo spessore. La diffusione è regolata dalla legge di Fick. Questa mette in relazione il flusso del soluto con un coefficiente di diffusione, area di superficie e gradiente di concentrazione, cioè la differenza di concentrazione tra le due aree.

Riassumendo, la velocità di flusso è:

• Direttamente proporzionale all'area,
• Direttamente proporzionale al gradiente,
• Inversamente proporzionale allo spessore.

Quando la diffusione avviene attraverso la membrana citoplasmatica la legge di Fick si presenta modificata in questo modo: la quantità di sostanza che diffonde attraverso la membrana cellulare è direttamente proporzionale al coefficiente di permeabilità della membrana per quella data sostanza, per l'area di superficie, per il gradiente di concentrazione. Il coefficiente di diffusione in acqua vale 0,0016 mm²/s.

Però esiste un problema. Anche all'interno di una singola cellula si può notare che se questa è piccola, il processo di diffusione è in grado di assicurare il trasporto di tutte le sostanze necessarie alla sopravvivenza. Ma già quando la cellula è più grande, lo strato corticale del citoplasma riceve tutti i nutrienti, mentre la parte centrale ha un po' di difficoltà a riceverli. Si immagini poi la difficoltà di una cellula che si trova al centro di un gruppo di cellule. Quindi sebbene la diffusione sia un processo fondamentale, da sola non è sufficiente a portare tutte le sostanze nutritive nell'organismo cellula per cellula.

Sistema cardiovascolare

Esiste il sistema cardiovascolare che è costituito da tanti capillari che portano il sangue cellula per cellula; il sistema cardiovascolare garantisce da un lato il trasporto di sostanze nutritive, dall'altro di liberare queste cellule dai cataboliti (CO2 e altre sostanze tossiche). A parte la diffusione che avviene tra le vie aeree e i capillari e i capillari ed i tessuti, c’è un processo attraverso il quale il sangue porta le sostanze nutritive, che è la convezione (trasporto di soluto attraverso il movimento del sangue). Questo sistema richiede un dispendio energetico: la facilità con cui un soluto diffonde attraverso la membrana capillare dipende dalla sua permeabilità a questo soluto, dallo spessore della membrana, dall'area di scambio e dalle distanze complessive.

Il sistema cardiovascolare può essere considerato come una rete idraulica, formata da un circuito chiuso di tubi (i vasi) al cui interno scorre un fluido, il sangue, che si muove grazie all'attività di una pompa, che è il cuore. Grazie al continuo moto di sangue viene garantito un continuo ricambio di sostanze a livello del mezzo interno, che rappresenta l'elemento essenziale per la nostra omeostasi. È sufficiente che la circolazione si arresti per qualche secondo, per causare un tale accumulo di anidride carbonica e cataboliti, che causerebbero dei danni irreversibili all'organismo. L'organo più sensibile è il cervello: dopo 3-4 minuti di arresto della circolazione iniziano i primi danni, dopo 10 minuti i danni sono irreversibili e si ha la morte cerebrale.

Il sangue è un liquido non perfetto, ma reale: presenta attrito al suo interno, quindi una propria viscosità, perciò quando all'interno dei vasi scorre ha dissipazione di energia meccanica in calore, che determina una cosiddetta caduta della pressione idraulica lungo i condotti. Inoltre è un liquido viscoso perché presenta gli eritrociti, oltre ad altre cellule; inoltre nel plasma presenta anche delle proteine. La viscosità del sangue è 4-5 volte superiore alla viscosità dell'acqua. Lo scorrimento del sangue all'interno dei vasi è reso possibile grazie alla differenza di pressione, il gradiente di pressione: il sangue va da un punto in cui la pressione è maggiore ad un punto in cui la pressione è minore. Non è importante il valore assoluto della pressione. La pressione in fisiologia ha un'unità di misura specifica che è il mmHg. Si fa riferimento alla pressione atmosferica: se si dice che la pressione è 90 mmHg si intende che la pressione è 90 mmHg superiore alla pressione atmosferica che viene considerata uguale a 0. Il gradiente di pressione che permette al sangue di scorrere è creato grazie alla pompa cardiaca, con la sua attività contrattile.

Fibrocellule cardiache

Differenze tra fibrocellule scheletriche e cardiache

• 1) L'innervazione: il muscolo scheletrico è innervato dal SNC, mentre il cardiaco dal SNA.
• 2) La grandezza: la fibra scheletrica è più grande.
• 3) Il nucleo: la cellula scheletrica è polinucleata, quella cardiaca è mononucleata.
• 4) Differenze strutturali degli organelli: il reticolo sarcoplasmatico è differente (molto meno sviluppato nella fibra cardiaca, rispetto a quella scheletrica); la classica triade presente nella fibra scheletrica manca all'interno della fibra cardiaca.
• 5) Strutture di giunzione: le gap junction sono notevolmente sviluppate nel muscolo cardiaco e permettono, come nel muscolo liscio, la trasmissione della conduzione in maniera veloce; queste gap junction consentono la conduzione del potenziale di azione attraverso tutte le fibrocellule che perciò si contraggono all'unisono come fossero un'unica fibra. Il muscolo cardiaco è come un sincizio. Dal punto di vista strutturale contiene anche delle connessioni meccaniche per l'ancoraggio (desmosomi, giunzioni aderenti ecc.).

Similitudini tra fibrocellule scheletriche e cardiache

• 1) Presenza di sarcomeri.
• 2) Tubuli T: anche se nella cellula cardiaca sono più ampi.
• 3) Actina, miosina e troponina: garantiscono la contrattilità.

Classificazione delle fibrocellule cardiache

Esistono due tipi strutturali di miocardio:

• 1) Miocardio comune, detto di lavoro, che rappresenta la maggior parte del miocardio ed esercita l'azione meccanica, cioè la funzione di pompa data da questa. Si occupa dell'aspetto meccanico del cuore.
• 2) Miocardio specifico, detto di conduzione, che è localizzato in piccole aree del miocardio ed è importante per la generazione dello stimolo; attraverso questo avviene anche la conduzione e la distribuzione dell'impulso elettrico. Si occupa dell'aspetto elettrico.