Patologia generale - la fisiopatologia del cuore

Fisiopatologia del cuore

Il cuore, a differenza di altri organi, ha un’unica funzione: è una pompa che permette la circolazione del sangue nell’albero circolatorio. Pertanto, la sua patologia, pur attraverso numerose vie patogenetiche, può essere sempre descritta come alterazione della funzione di pompa (insufficienza o scompenso).

Prima di descrivere alcuni aspetti della fisiologia e la patologia del cuore, ricordiamo brevemente che il miocardio è formato principalmente da due tipi di cellule: 1) le cellule a prevalente attività elettrica che hanno il ruolo di generazione e di conduzione dell’eccitamento e 2) i miocardiociti di lavoro a prevalente attività contrattile.

Elementi cellulari del sistema specifico

Gli elementi cellulari del sistema specifico, caratterizzati da eccitabilità e funzionalmente dipendenti dall’ATP, comprendono:

• Le cellule P che sono localizzate soprattutto nel nodo seno-atriale e che hanno il più alto grado di autoritmicità. Esse rappresentano il pacemaker del cuore. Sono caratterizzate da oscillatori del calcio, chinasi, canali ionici e recettori che consentono loro di ricevere le influenze esterne. Queste cellule poi, così come le altre due seguenti, hanno poche miofibrille.
• Le cellule transizionali che si trovano soprattutto nel nodo atrioventricolare.
• Le cellule di Purkinje che sono presenti soprattutto nel fascio di His e nelle sue branche e ramificazioni distali. Hanno queste una bassa ritmicità ma sono altamente eccitabili e caratterizzate da una elevata velocità di conduzione.

Queste cellule del sistema specifico presentano le seguenti proprietà, proprietà che sono presenti in quantità variabili nei diversi citotipi per cui ne determinano la specializzazione:

• Cronotropismo = autoritmicità o generazione intrinseca dell’eccitazione a una frequenza caratteristica. Alla base di questa proprietà vi è la presenza di oscillatori del calcio e di connessine che formano canali che accoppiano elettricamente (passaggio degli ioni) e metabolicamente (passaggio dell’AMP ciclico) le cellule vicine. Le diverse isoforme di connessine sono distribuite differentemente nelle varie sezioni del miocardio e ne determinano le caratteristiche funzionali. Per esempio, la connessina 30.2 è presente soprattutto a livello del nodo AV e rallenta la conduzione; la connessina 40 è fondamentale per la sincronizzazione atriale, è infatti presente nei miocardiociti atriali; la connessina 43, invece, si trova nei miocardiociti ventricolari e si trova sia a livello del disco intercalare che a livello laterale. Le connessine del disco intercalare sono veloci e asimmetriche mentre quelle laterali sono veloci e simmetriche.
• Batmotropismo = capacità di regolare dall’esterno la frequenza (modulare il cronotropismo). Ciò è possibile grazie ai diversi recettori cardiaci. In particolare, ricordiamo che a livello del nodo del seno vi sono recettori colinergici ed α1-adrenergici, a livello del nodo AV recettori colinergici e β1-adrenergici.
• Dromotropismo = capacità di condurre l’eccitazione attraverso il tessuto miocardico regolando la velocità e il coordinamento vettoriale.
• Inotropismo = capacità di generare e regolare la forza contrattile.

Miocardiociti di lavoro

Per quanto riguarda i miocardiociti di lavoro, va detto che essi possono essere distinti in atriali e ventricolari. Quelli atriali presentano proteine sarcomeriche e granuli di peptidi atriali che vengono rilasciati quando le pareti atriali si distendono, per aumento del ritorno venoso e della volemia. L’ANP in essi contenuto ha un effetto di tipo diuretico/natriuretico sia perché aumenta la filtrazione glomerulare (per vasodilatazione dell’arteriola afferente e costrizione dell’arteriola efferente) sia perché inibisce il riassorbimento tubulare di sodio (per inibizione della produzione di renina).

I miocardiociti ventricolari, più grandi dei precedenti, sono particolarmente ricchi di proteine sarcomeriche che addirittura possono rappresentare il 60% del volume cellulare.

Caratteristiche della forza contrattile cardiaca

• È generata dai miocardiociti con macchina sarcomerica.
• Usa ATP seguendo il terzo principio della termodinamica per cui l’efficienza non supera il 27%, il resto si perde in calore.
• È vettoriale. La forza inizia ordinatamente da nord degli atri e termina a sud dei ventricoli, veicolando sangue alle arterie e perifericamente. Essa è massimale quando tutti i sarcomeri sono allineati.
• Segue la legge di Starling per la quale la maggior lunghezza iniziale dei miociti cardiaci si traduce in una maggiore forza della contrazione.

L’attività del miocardio ha una dipendenza dal metabolismo aerobico molto maggiore del tessuto muscolare scheletrico. Possiede infatti un alto coefficiente di estrazione dell’ossigeno dal sangue arterioso coronarico pari al 70%, coefficiente che può, nei casi di sovraccarico funzionale, arrivare anche all’80-90%. Questo rende il cuore particolarmente sensibile all’ischemia.

In condizioni funzionali basali, il miocardio copre il suo fabbisogno energetico per il 60-65% con acidi grassi e solo per circa il 30-35% con il glucosio. Il rimanente 5% è coperto da corpi chetonici ed aminoacidi. In tutto il miocardio il glucosio si accumula come glicogeno che però serve solo come riserva energetica per il tessuto e non contribuisce al mantenimento della glicemia costante. Ciò perché nel cuore manca la glucosio 6-fosfatasi, che nel fegato e nei muscoli genera il glucosio libero dal glicogeno.

Sistemi di regolazione a livello cardiaco

A livello cardiaco, esistono tre sistemi di regolazione:

1. Un primo livello di regolazione è intrinseco al cuore e ai miocardiociti, che hanno infatti la capacità di adeguare la gittata sistolica all’entità del riempimento diastolico (precarico) o delle resistenze.