Sistema circolatorio, Fisiologia cellulare

TESSUTI DEL CUORE

MIOCARDIO COMUNE

MIOCARDIO DI CONDUZIONE

- Sviluppano la forza contrattile

- Generano e propagano il fenomeno elettrico

- Costituiscono la maggior parte della massa cardiaca

- Rappresentano una piccola parte della massa cardiaca

- Costituito da cellule cardiache muscolari

- Costituito da cellule muscolari di conduzione (nodi, fasci e fibre)

Eccitabilità

Eccitabilità Contrattilità (+)

Contrattilità (-)

Conduzione

Conduzione

Refrattarietà

Refrattarietà

Automatismo

Ritmicità

LE CELLULE DEL MIOCARDIO SI CONTRAGGONO SENZA NECESSITÀ DI INNERVAZIONE

L'1% delle cellule miocardiche è specializzato nel generare spontaneamente potenziali d'azione. Queste cellule conferiscono al cuore la capacità di contrarsi senza alcuno stimolo esterno.

Il segnale per la contrazione miocardica non viene dal sistema nervoso, ma da cellule miocardiche specializzate, dette cellule autoritmiche o pacemaker.

Il miocardio differisce in maniera

significativa dal muscolo scheletrico e condivide alcune proprietà con la muscolatura liscia:

1. le fibre muscolari cardiache sono molto più piccole rispetto alle fibre muscolari scheletriche e, di solito, presentano un singolo nucleo.
2. le singole cellule muscolari cardiache si diramano e si connettono alle cellule adiacenti tramite le loro estremità per formare una complessa rete. Le giunzioni cellulari (dischi intercalari) desmosomi consistono di membrane interdigitate e hanno come componenti le giunzioni comunicanti.
3. le giunzioni comunicanti connettono elettricamente le cellule del miocardio adiacenti. Esse permettono alle onde di depolarizzazione di diffondere rapidamente da cellula a cellula permettendo una contrazione quasi simultanea.
4. i tubuli T delle cellule miocardiche sono più grandi di quelli delle cellule muscolari, e si ramificano all'interno delle cellule miocardiche.
5. il RS delle cellule miocardiche è più piccolo rispetto a

quello del muscolo scheletrico, proprio perché la contrazione dei cardiomiociti dipende in parte dal calcio extracellulare.

6. i mitocondri occupano circa un terzo del volume cellulare di una fibra contrattile cardiaca. Il muscolo cardiaco consuma il 70/80% dell'ossigeno portato dal sangue.

Le cellule cardiache sono di due tipi: cardiache e autoritmiche.

CELLULE MIOCARDICHE

La capacità unica di generare spontaneamente potenziali d'azione in assenza di stimoli proveniente dal sistema nervoso, deriva dal potenziale di membrana instabile delle cellule autoritmiche stesse, che parte da -60mV e sale lentamente verso un valore soglia.

Questo potenziale di membrana è detto potenziale pacemaker, poiché esso non si trova mai a un valore costante. Ogni qual volta un potenziale pacemaker depolarizza la cellula portandola al valore soglia, la cellula autoritmica innesca un potenziale d'azione.

Il potenziale pacemaker è dovuto ai canali I, che permettono

l'ingresso netto di cariche positive (i canali funny). La fase di depolarizzazione rapida del potenziale d'azione è il risultato dell'ingresso di Na, e la successiva fase di ripolarizzazione è dovuta al K che esce dalla cellula. La differenza principale con i potenziali d'azione delle altre cellule eccitabili è che nella cellula miocardica il potenziale d'azione è prolungato dall'ingresso di Ca.

Fase 4: potenziale di membrana a riposo (-90mV)

Fase 0: depolarizzazione (ingresso del Na)

Fase 1: ripolarizzazione iniziale

Fase 2: plateau (dovuta all'ingresso di Ca)

Fase 3: ripolarizzazione rapida (uscita del K)

L'ingresso di Ca durante la fase 2 prolunga la durata del potenziale d'azione miocardico; quest'ultimo aiuta ad evitare l'insorgenza di una contrazione mantenuta nel tempo, denominata tetano.

Nel miocardio i potenziali d'azione hanno una refrattarietà assoluta molto prolungata.

Il periodo refrattario implica che il periodo di tempo che segue un potenziale d'azione durante il quale uno stimolo normale non può generare un secondo potenziale d'azione e la contrazione terminino quasi simultaneamente, così da fare in modo che nel momento in cui si può verificare un secondo potenziale d'azione, la cellula miocardica si è quasi completamente rilasciata per cui non si verifica alcuna sommazione.

SISTEMA DI CONDUZIONE

Nel muscolo cardiaco il potenziale d'azione dà inizio all'accoppiamento Eccitazione-Contrazione, ma, a differenza di quanto si verifica nella muscolatura scheletrica, il potenziale d'azione si origina spontaneamente nelle cellule pacemaker cardiache (autoritmiche) e si propaga alle cellule contrattili attraverso le gap junction (o giunzioni comunicanti). Il nodo senoatriale (nodo SA) è il punto di partenza della depolarizzazione, comincia nel posto nell'atrio destro vicino allo sbocco delle vene cave, dove sono

Localizzate le cellule autoritmiche; si propaga poivia internodalevelocemente lungo il SISTEMA DI CONDUZIONE. Una ramificata connettenodo atrioventricolare (nodo AV).il nodo SA al (i nodi sono gomitoli di celluleammassate, mentre i fasci sono cellule distribuiste in senso longitudinale).Dal nodo AV, la depolarizzazione si sposta ai ventricoli.fibre di Purkinje,Le cellule di conduzione specializzate dei ventricoli, trasmettono segnalifascio di His (atrioventricolare)elettrici lungo il nel setto interventricolare. Poi le fibre sibranche sinistra e destradividono in e continuano verso l'apice del cuore, dove sidividono in fibre di Purkinje sempre più piccole che si diramano tra le cellule contrattili.Una seconda funzione del nodo AV è quella di ritardare leggermente la velocità deipotenziali d'azione, permettendo agli atri di completare la loro contrazione prima dell'inizioritardo del nodo AVdella contrazione ventricolare. Il è determinato da

Un rallentamento della conduzione attraverso le cellule nodali.

LE CELLULE PACEMAKER REGOLANO LA FREQUENZA CARDIACA

Il nodo SA stabilisce il ritmo del battito cardiaco. Se il nodo SA funziona in maniera non corretta, altre cellule autoritmiche del nodo AV o dei ventricoli assumono il controllo della frequenza cardiaca.

L'ELETTROCARDIOGRAMMA RIFLETTE L'ATTIVITÀ ELETTRICA

ELETTROCARDIOGRAMMA o ECG

• L'elettrocardiogramma è la registrazione, nel tempo, dell'attività elettrica del cuore.
• Viene utilizzato mettendo del gel con degli elettrodi in punti specifici del corpo e vengono registrate su carta millimetrata le onde. La quota acquosa del nostro organismo fa sì che il nostro corpo funga da conduttore elettrico e il gel, essendo a base d'acqua, aumenta la conducibilità elettrica.
• Fornisce informazioni sulla frequenza cardiaca e sul ritmo, sulla velocità di conduzione e sulle condizioni del tessuto cardiaco.

Cambiamenti di polarità delle cellule cardiache generano un campo elettrico all'esterno registrabile a distanza. Le variazioni istantanee della grandezza, direzione e verso di questo campo elettrico si riflettono in variazioni di potenziale registrabili in superficie.

• L'ampiezza del campo elettrico dipende dal numero delle cellule attivate e dal loro sincronismo
• La direzione dipende dall'orientamento spaziale delle variazioni elettriche
• Il verso dipende dalla presenza dal segno dell'evento elettrico (depolarizzazione/ripolarizzazione) e dalla direzione

L'ECG presenta una serie di onde positive e negative:

• Onda P (positiva): depolarizzazione atriale (contrazione)
• Complesso QRS: depolarizzazione del setto e dei ventricoli (e ripolarizzazione atri)*
• (Onda Q (negativa))
• Onda T: ripolarizzazione ventricolare

*La ripolarizzazione degli atri non è visibile sul tracciato ECG in quanto coincide con la depolarizzazione ventricolare.

Le variazioni di potenziale relative a questo evento sono pertanto mascherate da quelle associate all'attivazione dei ventricoli.

La distanza tra due onde è detta tratto o segmento. Rappresenta un periodo in cui non si registrano differenze di potenziale.

La distanza tra due onde P, quindi tra le due depolarizzazioni atriali, indica la frequenza cardiaca; è più facile calcolarla in base al picco R.

CICLO CARDIACO

Un ciclo cardiaco comprende un ciclo di contrazione e rilasciamento, quindi l'alternanza di sistole e diastole.

Il ciclo cardiaco comincia con atri e ventricoli a riposo. L'ECG inizia con una depolarizzazione atriale. La contrazione atriale inizia durante la seconda parte dell'onda P e continua durante il segmento P-R. Durante il segmento P-R i segnali elettrici sono rallentati dal passaggio attraverso il nodo AV e il fascio AV (ritardo del nodo AV).

La contrazione ventricolare comincia subito dopo l'onda Q e continua durante l'onda T.

I ventricoli sono ripolarizzati durante l'onda T, cui fa seguito il rilasciamento ventricolare. Durante il segmento T-P il cuore è elettricamente in quiete.

IL CUORE SI CONTRAE E SI RILASCIA DURANTE UN CICLO CARDIACO diastole, Ogni ciclo cardiaco ha due fasi: la diastole, periodo di tempo durante il quale il cuore è rilassato, e la sistole, durante il quale il muscolo si contrae. (la sistole coincide con l'eccitazione delle fibrocellule muscolari che deriva a sua volta dall'eccitazione delle fibrocellule di conduzione) Il ciclo cardiaco dura circa 0.8s e si divide in 5 fasi:

1. Il cuore a riposo: diastole atriale e ventricolare
2. Sistole atriale: la sistole atriale inizia in seguito all'onda di depolarizzazione che invade gli atri. L'aumento di pressione che accompagna una contrazione spinge il sangue nei ventricoli.
3. Contemporaneamente la diastole ventricolare e primo tono cardiaco: le valvole AV impediscono il riflusso ematico negli atri. Le vibrazioni che