Fisiologia umana I - frequenza cardiaca

Controllo eterometrico e omeometrico della gittata sistolica

Abbiamo parlato quindi del controllo eterometrico intrinseco della gittata sistolica, ma abbiamo anche visto che esiste un controllo intrinseco omeometrico, cioè un aumento della contrattilità che non dipende dalla lunghezza delle fibrocellule miocardiche. Ciò che interviene è un aumento della concentrazione di calcio, fondamentale per la contrazione del sarcomero, quindi un aumento di calcio determina un aumento della contrattilità.

Fenomeno della scala di Bowditch

I meccanismi attraverso cui tutto questo accade sono di due tipi. Uno si chiama fenomeno della scala di Bowditch, che costituisce la cosiddetta relazione forza-frequenza, cioè un incremento progressivo della contrattilità ventricolare che si accompagna a un aumento della frequenza cardiaca. Il meccanismo attraverso cui vi è un aumento di ioni calcio determinato da un aumento della frequenza cardiaca non è del tutto chiaro.

Effetto Anrep

L’altro fenomeno omeometrico intrinseco al cuore è l'effetto Anrep. Si riscontra un incremento della contrattilità ventricolare sinistra ogni qualvolta vi è un innalzamento delle resistenze all’eiezione ventricolare. Questo è un processo più lento e graduale legato anch'esso a un lento incremento del calcio. Qualche ipotesi riguardo ciò esiste: pare che l’incremento della resistenza all’eiezione ventricolare determini la liberazione di adenosina, che migliora la percussione sotto endocardica.

La presenza di adenosina costituisce un forte stimolo vasodilatatore, quindi è probabile che quando aumentano le resistenze periferiche vi sia un aumento del calcio e anche una liberazione di adenosina che migliora la percussione sotto endocardica, determinando una maggiore forza di contrazione.

Regolazione estrinseca

Quando parliamo di regolazione estrinseca, parliamo di adrenalina e noradrenalina, quindi di regolazione nervosa attraverso il sistema ortosimpatico e quindi la noradrenalina, e la regolazione umorale attraverso l’adrenalina prodotta dalla midollare del surrene. Adrenalina e noradrenalina aumentano la forza di contrazione del miocardio, quindi aumentano la gittata sistolica e di conseguenza anche la gittata cardiaca.

Diciamo che l’ortosimpatico determina un aumento della forza di contrazione quindi un aumento dell’inotropismo ventricolare, e questo avviene a prescindere dalla lunghezza, quindi anche a parità di lunghezza. Abbiamo già detto che sull’inotropismo ventricolare agisce l’ortosimpatico ma non agisce il parasimpatico. Il sistema ortosimpatico e l’adrenalina determinano un aumento della forza contrattile del muscolo cardiaco sempre attraverso un’aumentata liberazione di ioni Ca. Le catecolammine si legano a recettori beta 1 delle cellule miocardiche ed è questo che determina l’aumento della contrattilità miocardica.

Regolazione della frequenza cardiaca

Come viene regolata la frequenza cardiaca? Questo tipo di regolazione è solo ed esclusivamente estrinseca, quindi la frequenza cardiaca può essere modulata soltanto estrinsecamente attraverso il simpatico e il parasimpatico. Adrenalina e noradrenalina aumentano la frequenza di scarica del nodo seno atriale, e quindi aumentano la frequenza cardiaca, viceversa il parasimpatico, attraverso l’acetilcolina, diminuisce la frequenza di scarica del nodo SA e quindi la frequenza cardiaca.

A livello del nodo SA, le catecolammine si legano al recettore beta 1, e il parasimpatico attraverso l’acetilcolina si lega al recettore M2. Le catecolammine attraverso il recettore beta 1 aumentano la corrente i (corrente funny), corrente ionica di Na e K, responsabile della depolarizzazione delle cellule pacemaker, che determina l’avvio del potenziale di azione. Le catecolammine determinano un aumento della corrente i, mentre l’acetilcolina blocca questa corrente e aumenta il tempo di depolarizzazione.

Inoltre, a differenza delle catecolammine, il parasimpatico diminuisce la corrente di Ca e aumenta quella del K, quindi determina una diminuzione della tendenza del prepotenziale e un aumento della soglia di scarica e un aumento del potenziale di riposo. Tutto questo determina un aumento del tempo necessario per raggiungere la soglia. Quindi, questi sono i meccanismi attraverso i quali la frequenza cardiaca viene regolata estrinsecamente.