Fisologia umana - Sistema cardiocircolatorio e rene

Fasi della conduzione

1. Depolarizzazione del nodo SA

2. Attività elettrica raggiunge rapidamente il nodo AV tramite le vie internodali

3. La depolarizzazione si propaga più lentamente attraverso l'atrio, le due camere atriali dopo essere state depolarizzate si contraggono, contrazione detta sistole, ed i ventricoli sottostanti sono rilasciati, a questo punto la propagazione della depolarizzazione avviene attraverso il fascio di His. La conduzione rallenta nel nodo AV.

4. La depolarizzazione si sposta rapidamente attraverso il sistema di conduzione ventricolare verso l'apice cardiaco

5. L'onda di depolarizzazione si propaga dall'apice verso la base ed invade i ventricoli, provocando la sistole ventricolare

L'attività elettrica viene registrata attraverso l'elettrocardiogramma (ECG), vengono registrate le variazioni di potenziale elettrico del cuore tra due punti della superficie corporea. La cellula cardiaca si trova in stato di riposo.

branca del sistema nervoso parasimpatico. Queste due branche agiscono in modo opposto per regolare la frequenza cardiaca. Il sistema nervoso orto-simpatico, quando attivato, aumenta la frequenza cardiaca. Le fibre nervose orto-simpatiche rilasciano noradrenalina, che si lega ai recettori beta-adrenergici presenti sulle cellule del nodo del seno e del nodo atrioventricolare. Questo stimola l'apertura dei canali del calcio, aumentando l'ingresso di ioni calcio nelle cellule e aumentando la velocità di depolarizzazione. Di conseguenza, la frequenza cardiaca aumenta. Il sistema nervoso parasimpatico, quando attivato, diminuisce la frequenza cardiaca. Le fibre nervose parasimpatiche rilasciano acetilcolina, che si lega ai recettori muscarinici presenti sulle cellule del nodo del seno e del nodo atrioventricolare. Questo stimola l'apertura dei canali del potassio, aumentando l'uscita di ioni potassio dalle cellule e rallentando la velocità di depolarizzazione. Di conseguenza, la frequenza cardiaca diminuisce. L'equilibrio tra il sistema nervoso orto-simpatico e parasimpatico regola la frequenza cardiaca a riposo e durante l'attività fisica. Durante l'attività fisica, il sistema nervoso orto-simpatico prevale e aumenta la frequenza cardiaca per fornire una maggiore quantità di sangue ai muscoli in movimento. Durante il riposo, il sistema nervoso parasimpatico prevale e riduce la frequenza cardiaca per conservare l'energia. In conclusione, l'innervazione del cuore svolge un ruolo fondamentale nella regolazione della frequenza cardiaca, garantendo un adeguato flusso di sangue ai tessuti in base alle esigenze del corpo.

del sistema parasimpatico. Le fibre nervose del sistema ortosimpatico si occupano di innervare gran parte del miocardio: nodo SNA, nodo AV, setto e miocardio ventricolare. Il sistema parasimpatico si occupa dell'innervazione della parte atriale. Questi due sistemi agiscono attraverso dei neurotrasmettitori:

• L'acetilcolina è rilasciata dal parasimpatico
• La noradrenalina è rilasciata dall'ortosimpatico

Modulazione della frequenza cardiaca da parte del sistema nervoso → è riportata l'azione del sistema simpatico, nel tracciato in rosso, confrontata con il tracciato in grigio che corrisponde all'azione prima del sistema ortosimpatico. → è riportata l'azione del sistema orto-simpatico nel modulare la frequenza, trattacciato in azzurro, mentre in grigio in assenza della stimolazione parasimpatica. Le cellule sono provviste di canali cationici aspecifici, cioè nel momento in cui i canali si aprono

consentono l'ingresso di cationi all'interno della cellula e così comincia un processo di depolarizzazione (tratto "more rapid depolarization") che consente di passare da un potenziale di membrana -60 a -40, fino alla polarizzazione, e poi si parte con la depolarizzazione. Il tratto da -60 a -40 viene chiamato potenziale pacemaker, dovuto alla presenza dei canali cationici, qui avviene la regolazione della Fc cardiaca perché i canali possono aumentare o diminuire l'ingresso di cationi a seconda della concentrazione di AMP ciclico.

1. Se questi canali hanno una maggior concentrazione di AMP ciclico la conduttanza aumenta e diminuisce il tempo che consente di arrivare da -60 al valore soglia
2. Se i canali sono esposti a basse concentrazioni di AMP ciclico avviene il contrario, diminuisce la corrente e quindi si raggiunge con più tempo il valore soglia

Questo è il meccanismo su cui vanno ad agire i neurotrasmettitori dei duesistemi. Sistema simpatico incrementa la frequenza cardiaca; la noradrenalina attiva, una volta che si lega ai recettori beta adrenergici posti sulla membrana, aumenta i livelli di AMP ciclico, diminuendo il tempo per arrivare alla soglia ed aumentando la Fc. Riduce la frequenza cardiaca, quando l'ACh si lega ai recettori colinergici muscarinici, viene rilasciata e riduce i livelli di AMP ciclico, diminuendo la velocità di depolarizzazione (arrivo al valore soglia) e riducendo il valore della frequenza cardiaca. Quando agisce questo sistema, il valore iniziale di riposo può risultare anche più negativo di -60, sempre per la minore concentrazione di AMP ciclico, quindi per arrivare al valore di -60 avviene un processo di iperpolarizzazione iniziale o "Inotropismo" -> capacità di rispondere ad uno stimolo con un cambiamento di dimensioni geometriche (accorciamento) o di caratteristiche.

meccaniche(forza muscolare sviluppata).Richiede la partecipazione di strutture poste all'interno delle cellule (miofilamenti emiofibrille) che si attivano in seguito all'evento elettrico di membrana (potenziale d'azione).A differenza del muscolo scheletrico, il muscolo cardiaco è mononucleato; ogni cellula è connessa all'altra tramite giunzioni comunicanti, ed è costituita da membrana citoplasmatica, disco intercalare e sarcomeri, costituiti a loro volta da filamenti di actina e miosina.Contrazione muscolo cardiaco e ruolo del Ca2+Come nel muscolo scheletrico, anche nel muscolo cardiaco l'innesco della contrazione muscolare avviene grazie agli ioni calcio (Ca2+).Il tubulo-T, nel citosol della cellula, è in connessione con il reticolo sarcoplasmatico (RS) e lungo il tubulo si trovano canali voltaggio dipendenti per gli ioni calcio; quando questi canali dal potenziale d'azione si aprono e permettono l'ingresso degli ioni

calciovengono invasi(punto 1-2). Questo ingresso di calcio, provoca anche un rilascio del calcio, dal RS al citosol(punto 3). Questi ioni si dirigono verso i filamenti sottili del sarcomero, a questo livello silegano alla proteina, troponina C, ed inizia la contrazione, come nel muscolo scheletrico.Il passaggio successivo è il rilassamento muscolare che avviene quando diminuisce laconcentrazione di Ca e si stacca dalla troponina (punto 7) e viene pompato nel RS dove 6viene accumulato e successivamente eliminato nella zona extracellulare dopo essersiscambiato con il sodia Na+.La forza di contrazione che viene generata a livello cardiaco può subire un incremento o unariduzione grazie al sistema nervoso autonomo:

• La NA, rilasciata dal SNA ortosimpatico, aumenta la forza di contrazione cardiacapromuovendo l'ingresso di calcio nei cardiomiociti: effetto inotropo positivo
• L'acetilcolina rilasciata dal SNA parasimpatico diminuisce la forza di

contrazionel'ingresso di calcio nei cardiomiociti:cardiaca riducendo effetto inotropo negativoLe differenze tra contrazione cardiaca e scheletrica:→ noi sappiamo che il muscolo scheletrico può rispondere a stimoli che1.Tetanizzazionegiungono a una determinata frequenza e può aumentare i livelli di forza prodotta. Perché riesce a rispondere a stimoli?Grafici in alto si riferiscono al muscolo scheletrico, grafico in alto a sxAsse x: tempo , asse y: valori di potenzialeAd un segnale elettrico, rosso potenziale d'azione, segue un segnale meccanico, cioè la contrazione, in blu; la parte in giallo si riferisce al periodo refrattario,della durata di 10 ms,per una ragione che si riscontra nei canali del sodio, che determinano la fase di depolarizzazione, la membrana per un certo periodo di tempo è refrattaria, cioè non risponde ad un secondo stimolo in questo frangente di tempo. 7Quando finisce il segnale elettrico, la contrazione vaavanti per tot tempo, mentre il muscolosi contrae e sviluppa forza, la membrana non è sottoposta a refrattarietà perché termina con la ripolarizzazione. Quindi, mentre il muscolo scheletrico si contrae la membrana può rispondere ad altri stimoli. la linea blu corrisponde all'evento meccanico, quindi la risposta Nel grafico in alto a destra, del muscolo in termini di forza, quando riceve stimoli ripetuti (freccette nere) ed ad ogni stimolo la forza aumenta, la membrana risponde perché non è refrattaria ed arriva ad una forza massima. Aumentando la frequenza di stimolazione, aumenta la forza fino ad arrivare a una forza massimale che è quella tetanica. Non si può avere questa risposta anche a livello del muscolo cardiaco, quindi il muscolo cardiaco NON è tetanizzabile. Si spiega nel grafico a sx in basso: In rosso è riportato l'evento elettrico, che ha una durata maggiore (250 ms) rispetto all'evento del muscolo.

Il cardiomiocita è un tipo di cellula muscolare che si contrae e si rilassa in risposta a segnali elettrici. Nel grafico qui sopra, la linea gialla rappresenta il segnale elettrico che si propaga attraverso il cardiomiocita, mentre la linea blu rappresenta la contrazione muscolare.

La zona gialla che indica il periodo refrattario è molto più estesa. In blu è riportato l'evento meccanico (contrazione). Il cardiomiocita inizia la contrazione, arriva al culmine (picco) e poi termina con il rilassamento muscolare; questo evento avviene nello stesso tempo che impiega il segnale elettrico dall'inizio alla fine. Nel cardiomiocita, i due eventi, meccanico ed elettrico, si equivalgono temporalmente.

La contrazione ricade completamente all'interno del periodo refrattario. Questo significa che se dovessero arrivare altri stimoli, la membrana non risponde.

Grafico in basso a destra:

Prima si verifica la contrazione in risposta ad uno stimolo, solo quando è terminata la prima contrazione la cellula può rispondere ad un secondo stimolo con un'altra contrazione. È la ragione per cui il muscolo cardiaco non è tetanizzabile, è un fattore molto importante che consente al cuore di funzionare in modo regolare e nei tempi giusti.

iaco ha una pendenza più ripida rispetto al muscolo scheletrico. Questo significa che il muscolo cardiaco è in grado di generare una tensione maggiore rispetto al muscolo scheletrico a lunghezze inferiori alla lunghezza ottimale. 3. Contrazione muscolare Durante la contrazione muscolare, i sarcomeri si accorciano grazie all'interazione tra i filamenti di actina e miosina. Questa interazione avviene attraverso l'energia fornita dall'ATP. Quando il muscolo si contrae, i ponti acto-miosinici si formano e si rompono, permettendo al muscolo di accorciarsi e generare forza. Durante la contrazione, i sarcomeri si sovrappongono sempre di più, riducendo la lunghezza del muscolo. Questo processo avviene in modo sincronizzato in tutto il muscolo, permettendo il movimento coordinato delle diverse parti del corpo. 4. Rilassamento muscolare Dopo la contrazione, il muscolo si rilassa. Durante il rilassamento, i ponti acto-miosinici si sciolgono e i sarcomeri si allungano nuovamente. Questo permette al muscolo di tornare alla sua lunghezza di riposo. Durante il rilassamento, il muscolo è in grado di assorbire energia e recuperarsi per la successiva contrazione. Questo processo avviene grazie all'azione di specifici enzimi che riportano il muscolo alla sua condizione di riposo. In conclusione, il ciclo cardiaco e la relazione lunghezza-tensione del muscolo sono importanti per il corretto funzionamento del sistema muscolare. La contrazione e il rilassamento muscolare sono processi fondamentali per il movimento e la generazione di forza.