Fisiologia umana - la fisiologia del sistema cardiovascolare

Fisiologia del sistema cardiovascolare

Decorso del sangue attraverso il cuore e i vasi

Il sistema circolatorio è diviso in due suddivisioni: il circolo polmonare e il circolo sistemico. Il circolo polmonare riceve sangue dal ventricolo destro (arterie polmonari) e lo immette nell’atrio sinistro (vene polmonari), mentre il circolo sistemico riceve sangue dal ventricolo sinistro (aorta) e lo immette nell’atrio destro (vene cave). I circuiti sono dotati di reti capillari dette letti capillari dove avvengono gli scambi gassosi. Nei capillari polmonari, l’ossigeno si dirige al sangue e l’anidride carbonica lo lascia. Il sangue ricco di ossigeno che lascia i polmoni è detto ossigenato, quello povero di ossigeno che arriva ai polmoni è detto deossigenato. Quando il sangue scorre nei due circoli, lo fa in modo alterno, ritornando però sempre al cuore.

Il flusso ematico nel suo percorso attraversa queste fasi:

• Il ventricolo sinistro pompa sangue nell’aorta e raggiunge tutti gli organi del circolo sistemico.
• Il sangue diviene deossigenato e arriva all’atrio destro attraverso le vene cave superiore e inferiore.
• Il sangue passa dall’atrio destro al ventricolo destro tramite la valvola tricuspide.
• Il ventricolo destro pompa sangue nelle arterie polmonari e raggiunge il circolo polmonare.
• Il sangue si ossigena e arriva all’atrio sinistro tramite le vene polmonari.
• Dall’atrio sinistro il sangue passa al ventricolo sinistro tramite la valvola bicuspide o mitralica.

Attività elettrica del cuore

Il sistema di conduzione del cuore

Il cuore ha la particolarità di produrre all’interno di se stesso le contrazioni del muscolo cardiaco, per questo quest’attività contrattile è detta miocenica. Le contrazioni vengono generate su di una base periodica e questa particolarità è chiamata autoritmicità del cuore. L’autoritmicità del cuore è dovuta ad una piccola parte di cellule che costituiscono il sistema di conduzione, mentre le cellule che generano forza contrattile sono dette cellule contrattili. Le contrazioni del cuore hanno origine dalle cellule pacemaker che spontaneamente generano potenziali d’azione e sono concentrate in due zone del cuore: il nodo seno atriale (SA) localizzato nella parete superiore dell’atrio destro, e il nodo atrioventricolare (AV) localizzato vicino la valvola tricuspide. Però l’inizio della contrazione del muscolo cardiaco è dato solo dal nodo SA. Le cellule pacemaker sono connesse alle fibre di conduzione che conducono appunto i potenziali d’azione da un posto all’altro attraverso il miocardio. Infine la resistenza meccanica delle fibre cardiache è data da particolari giunzioni dette dischi intercalari e dai desmosomi presenti.

Induzione e conduzione dell’impulso nel battito cardiaco

La sequenza degli eventi elettrici responsabili del battito cardiaco avviene in varie fasi:

• Inizia un potenziale d’azione nel nodo SA che passa al nodo AV attraverso le vie internodali e contemporaneamente si diffonde alla massa muscolare atriale.
• L’impulso arriva al nodo AV che lo trasmette con un leggero ritardo.
• Dal nodo AV l’impulso passa nel fascio atrioventricolare (di His) che è nel setto interventricolare.
• L’impulso si separa in due branchie che conducono gli impulsi ai ventricoli.
• L’impulso arriva alle fibre del Purkinje che lo diffonde nel miocardio e in altre zone.

Azioni di controllo delle cellule pacemaker sul battito cardiaco

Sebbene il nodo SA e AV siano capaci di generare impulsi, la contrazione parte dal nodo SA, ma se esso dovesse cessare di scaricare impulsi (scompare il battito), il nodo AV prenderebbe il suo posto anche se con una frequenza minore. In altre condizioni di emergenza invece, se anche il nodo AV cessasse di scaricare, le fibre del Purkinje potrebbero emettere scariche ma solo a una frequenza di 30 o 40 battiti al minuto.

Diffusione dell’eccitazione attraverso il muscolo cardiaco

La propagazione degli impulsi nel muscolo cardiaco avviene in maniera ordinata secondo un’onda di eccitazione. L’onda inizia nel nodo SA e raggiunge il nodo AV, dal quale riparte con molta lentezza. Questa lentezza è molto importante perché così facendo si completa la contrazione atriale prima di cominciare la contrazione ventricolare.

Attività elettriche delle cellule pacemaker

Una cellula contrattile cardiaca dà origine a un potenziale d’azione solo quando si depolarizza in seguito a uno stimolo e normalmente lo stimolo è rappresentato da una corrente elettrica circolante che origina da cellule circostanti. Una volta che la corrente passa in una cellula, ne esce scatenando la depolarizzazione. Le cellule pacemaker generano potenziali d’azione e si depolarizzano lentamente, e continuano a farlo fino a che il loro potenziale di membrana non raggiunge la soglia innescando un altro potenziale d’azione. Le lente depolarizzazioni vengono dette potenziali pacemaker. La depolarizzazione lenta avviene grazie alla chiusura dei canali per il potassio e all’apertura dei canali funny, in seguito si aprono i canali del calcio e avviene una rapida depolarizzazione.

Attività elettriche delle cellule cardiache contrattili

Non tutti i potenziali d’azione delle cellule del miocardio sono uguali, infatti cambiano per durata e per velocità di propagazione, poiché le varie cellule differiscono per dimensioni e per il numero di canali ionici che possiedono. Nonostante le differenze tutte le cellule cardiache si somigliano per due eventi:

• Durante un unico potenziale d’azione la PK diminuisce in seguito all’azione di un particolare canale voltaggio dipendente per il K che si chiude in seguito alla depolarizzazione.
• Durante un potenziale d’azione si aprono i canali voltaggio dipendenti per il calcio che è necessario per la contrazione delle cellule cardiache.

Le cellule dei ventricoli hanno un potenziale di riposo diverso e stabile rispetto alle altre cellule, infatti il loro potenziale è più lungo e tardivo con una forma caratteristica che si divide in 4 fasi:

• Fase 0: la depolarizzazione della membrana avviene velocemente passando da -90 mV a +40 mV.
• Fase 1: il potenziale cala di poco rispetto alla rapida salita della fase 0.
• Fase 2: è detta fase di Plateau e contribuisce a mantenere la membrana nello stato di depolarizzazione.
• Fase 3: il potenziale cala di molto negativamente ma la membrana si polarizza, concludendo così il potenziale d’azione.
• Fase 4: corrisponde al potenziale di riposo e il potenziale di membrana cala fino a tornare al valore di -90 mV.