LA FUNZIONE CARDIACAScopo del sistema cardiovascolare il mantenimento di un flusso di sangue continuo e costante attraverso i capillari, che esplichi funzione di trasporto di materiali di nutrimento o altri elementi essenziali ( O2, ormoni ) e di rimozione delle sostanze di rifiuto. Esistono vari meccanismi di controllo che regolano e integrano le funzioni delle varie componenti del sistema cardiovascolare, tendenti ad assicurare una stabilit dellambiente che circonda ogni cellula anche in relazione alle pi diverse esigenze : es. la diversa richiesta di nutritivi o la differente necessit di rimuovere le sostanze di rifiuto. I meccanismi di controllo adempiono fondamentalmente a due funzioni: - mantenimento della circolazione attiva; - capacit di variare il volume e la distribuzione del sangue che circola

IL CUOREIl cuore lorgano preposto alla funzione di spinta del sangue attraverso il torrente circolatorio. Dal punto di vista anatomico costituito da quattro cavit: due atri, posizionati superiormente e due ventricoli disposti inferiormente, ai quali spetta il vero e proprio compito di eiezione del sangue in circolo. CUORE DESTRO = Atrio destro e ventricolo destro sono in comunicazione attraverso una valvola dotata costituita da tre lembi fibrosi, detta valvola tricuspide. Nellatrio destro, proveniente dalle vene cave, si raccoglie sangue deossigenato, refluo da tutti i distretti dellorganismo. Attraverso le tricuspide tale sangue passa nel ventricolo destro e di qui, tramite larteria polmonare, viene eiettato nel circolo polmonare dove si caricher di ossigeno e ceder lanidride carbonica in eccesso. Tra ventricolo destro e arteria polmonare sono situate le valvole semilunari, che impediscono la retrodiffusione del sangue dalla arteria al ventricolo. Il ventricolo destro meno sviluppato di quello sinistro in quanto in eiezione deve generare una tensione, atta a vincere valori pressori inferiori di circa quattro volte rispetto a quelli che deve vincere il ventricolo sinistro. CUORE SINISTRO = Atrio sinistro e ventricolo sinistro comunicano attraverso una valvola costituita da due lembi fibrosi, detta valvola bicuspide o mitrale. Nellatrio sinistro, proveniente dalle vene polmonari, si raccoglie sangue ossigenato, refluo dai polmoni. Attraverso la mitrale tale sangue passa nel ventricolo sinistro e di qui, attraverso laorta, viene eiettato a tutti i distretti del circolo sistemico dove veicoler ossigeno e metaboliti di nutrimento, raccogliendo anidride carbonica in eccesso e metaboliti di scarto. Anche tra ventricolo sinistro e aorta sono situate valvole semilunari che impediscono la retrodiffusione del sangue dal vaso al ventricolo. Il ventricolo sinistro molto pi sviluppato del destro, perch in eiezione deve vincere valori pressori molto pi elevati.

{PAGE }

Cuore destro e cuore sinistro funzionano esattamente come due pompe collegate in serie.

Il sistema di conduzioneCuore destro e cuore sinistro pulsano normalmente in sequenza ordinata: dapprima si contraggono gli atri e poi i ventricoli. Il battito prende origine in un sistema di autoeccitazione e conduzione specializzato, attraverso il quale raggiunge tutte le parti del miocardio. Le cellule che compongono il tessuto di eccitazione e conduzione sono miocellule che hanno perduto la capacit di sviluppare forti tensioni di contrazione a favore di una capacit di autoindurre e velocemente condurre potenziali dazione. Tale sistema costituito da:

Nodo senoatriale ( nodo SA ) = una struttura costituita da un gruppo esiguo di cellule,situato alla giunzione tra vena cava superiore e atrio destro, delle dimensioni di circa 15 mm di lunghezza, 5 di larghezza e 2 di spessore. E definito come tessuto avviatore primario ( o pacemaker o segnapassi primario ), in quanto in condizioni fisiologiche ( quando il ritmo cardiaco definito ritmo sinusale ) da tale gruppo di cellule che viene determinato il ritmo cardiaco, poich la velocit con cui in esse si autogenerano potenziali dazione pi elevata di quella di qualsiasi altra struttura del sistema.. Il nodo SA costituito da due tipi di cellule: 1) cellule piccole, rotonde, con pochi organuli e miofibrille , probabilmente le cellule pacemaker. 2) Cellule sottili e allungate, pi simili al miocardio comune, probabilmente fibre di conduzione. Le cellule del nodo SA hanno un PRM pi basso di quelle del miocardio,

Fasci atriali internodali =

classificati in tratto anteriore di Bechman, tratto mediano di Wenckebach, tratto posteriore di Thorel.

Nodo atrioventricolare ( nodo AV ) = una struttura lunga circa 20 mm , larga 9 mme spessa 3mm, situata nella parte destra del setto interatriale. E definito avviatore secondario, poich se insorgono problemi di genesi di impulsi a livello del nodo senoatriale tale gruppo di cellule subentra come induttore del ritmo cardiaco e il cuore pu continuare a contrarsi anche se con frequenza inferiore ( ritmo nodale.).

Fascio interventricolare ( Fascio di His )= fascio di fibre che decorre tra i dueventricoli, veicolando limpulso alla periferia. Dopo un breve percorso nel setto interatriale si divide in branca di destra e di sinistra. Tali branche sono poste al di sotto dellendocardio e si dirigono verso lapice corrispondente del ventricolo, vi girano attorno e ritornano alla base del cuore. In tutto il loro percorso le branche danno origine alle fibre di Purkinje.

Sistema di Purkinje ( Fibre di Purkinje ) = sono fibre che originano dalle branchedel fascio di His e che penetrano nella massa muscolare della fascia endocardica formando una struttura simile a una rete.{PAGE }

Le strutture del sistema di conduzione, non sono capaci di sviluppare una valida contrazione, ma sono invece in grado di generare e condurre un potenziale dazione attraverso il cuore. Ad una adeguata e sincrona contrattilita' provvedono le altre fibre del tessuto muscolare cardiaco.L'impulso che origina la contrazione del cuore nasce normalmente dal nodo del seno atriale ( SA ), le cui cellule sono dotate di ritmo intrinseco, cio senza stimoli provenienti da cervello o midollo spinale generano impulsi in modo regolare. Se infatti il cuore viene isolato e deafferentato, purche' si trovi in una soluzione nutritiva adatta, ( con ossigeno, metaboliti e ioni di cui necessita in concentrazione adeguata ) si contrae regolarmente. Anche se sotto il controllo nervoso e ormonale il cuore genera da solo il proprio ritmo.

Velocit di conduzioneLa depolarizzazione iniziata nel nodo SA, allinterno del quale si propaga alla velocit di circa 0.05 m/sec, diffonde rapidamente attraverso i due atri, con velocit di circa 1- 1.2 m/sec. La depolarizzazione atriale si completa normalmente in 0.1 sec. Quando il potenziale d'azione raggiunge il nodo AV , passando attraverso i tre fasci internodali, rallenta la velocit di conduzione, che scende a 0.02-0.05 m/sec, in modo che gli atri si contraggano completamente prima che l'impulso raggiunga i ventricoli. Questo ritardo abbreviato dalla stimolazione del simpatico cardiaco ed allungato dalla stimolazione dei vaghi, ( che, ricordiamo, veicolano la stimolazione parasimpatica ). Attraversato il nodo AV gli impulsi raggiungono il fascio di His. Superato il nodo AV , nel fascio di His a livello del setto interventricolare leccitamento si propaga nuovamente con velocit pari a 1.2 m/sec. Lungo la branca destra e lungo la branca sinistra, la velocit dellonda di eccitamento raggiunge i 2 m/sec. Nella rete delle fibre di Purkinje, attraverso le quali l'impulso si propaga in maniera sincrona alla muscolatura di tutti e due i ventricoli, perche' si contraggano simultaneamente, la velocit di conduzione rallenta proporzionalmente al diametro delle fibre stesse. Dalla sommit del setto londa di depolarizzazione si propaga cos rapidamente a tutte le fibre dei ventricoli, in 0.08-0.1 sec. Il nodo SA ha una ritmicit' intrinseca di 70-75 impulsi / minuto. Se il nodo SA non riesce a generare l'impulso, tale attivit' e' assunta dal nodo AV, o dalle fibre di Purkinje, le altre strutture del cuore specializzate nella conduzione dell'impulso. Se l'impulso viene generato da pacemaker diversi dal nodo SA sono detti pacemaker o foci ectopici, e generalmente hanno un ritmo pi' lento.

Principali tappe della diffusione della diffusione delleccitamento della massa cardiaca:1) Attivazione del nodo SA{PAGE }

2) 3) 4) 5) 6) 7)

Eccitazione atriale Eccitazione del nodo AV ( con ritardo atrio-ventricolare) Eccitazione del fascio di His Attivazione del setto interventricolare ( da sinistra verso destra ) Attivazione dellapice Attivazione delle pareti ventricolari ( dallendocardio verso lepicardio, perch le fibre di Purkinje sono interne alla massa muscolare ) 8) Attivazione della base ventricolare (lultima parte ad essre attivata la parete postero basale del ventricolo.

La ripolarizzazione procede invece dallepicardio allendocardio, al contrario della depolarizzazione. Le ultime regioni a depolarizzarsi sono quindi le prime a restaurare il loro potenziale di membrana a riposo. Ricapitolando:

Nodo seno atriale ( 0.05 m/sec )( 1.0-1.2 m/sec )

Muscolo atriale

Vie Internodali ( 1.0-1.2 m/sec )

Nodo atrio-ventricolare

( 0.02-0.1 m/sec )

Fascio di His comune (1.0-1.2 m/sec )Branca di destra (2 .0 m/sec)

/

Branca di sinistra (2 .0 m/sec)

\Muscolo settale muscoli papillari

Muscoli papillari

Fibre di Purkinje ( 2.0 m/sec )

Fibre di Purkinje ( 2.0 m/sec )

Muscolo ventricolare destro( 1.0 m/sec. )

Muscolo ventricolare sinistro( 1.0 m/sec. )

Principali tipi di potenziale dazione nelle cellule cardiache:Il comportamento elettrico delle cellule cardiache e' completamente diverso da quello delle cellule nervose e delle altre cellule muscolari ( lisce e scheletriche).{PAGE }

In genere la durata dei potenziali d'azione e' prolungata rispetto quella che si ha nelle altre cellule muscolari o nervose, a causa di una fase cosiddetta di ''plateau'' che rallenta le ripolarizzazione della membrana dopo il raggiungimento del picco del potenziale d'azione. Nel cuore si registrano due principali tipi di potenziali dazione:

una risposta rapida = si registra nelle fibre del miocardio atriale e ventricolare e nelle fibrespecializzate alla conduzione ( es. fibre di Purkinje )

una risposta lenta = si registra nel nodo senoatriale ( SA ) e nel nodo atrioventricolare ( NA )Il potenziale di riposo delle fibre a risposta rapida notevolmente pi negativo ( - 90 ) di quello delle fibre a risposta lenta ( -75/ -80 ). Inoltre le fibre a risposta rapida hanno una maggior pendenza di depolarizzazione rapida, un ampiezza di potenziale dazione maggiori. Rispetto ai tessuti dotati di risposte rapide, quelli a risposta lenta hanno minor conduzione delleccitamento e maggior tendenza al blocco degli impulsi.

Basi ioniche del potenziale di riposo ( fase 4 ).Le varie fasi del potenziale dazione nelle cellule cardiache sono associate a variazioni della conduttanza agli ioni sodio, potassio e calcio. Si ricorda che la quantit netta di uno ione che attraversa una membrana dipende dalla permeabilit della membrana a questo ione ( canali aperti ), dalla sua differenza di concentrazione attraverso la membrana e dalla differenza del potenziale del potenziale elettrico attraverso la membrana e che le variazioni di permeabilit son dovute allapertura o chiusura di canali membranari per quel determinato ione. Al pari di tutte le altre cellule dellorganismo, le cellule cardiache hanno una concentrazione interna di ione potassio assai maggiore di quella esterna. Sodio e calcio hanno invece concentrazioni opposte. Il potassio tender quindi ad uscire dalla membrana, attraverso canali specifici, che le cellule cardiache contengono in molteplici tipi. Alcuni canali sono voltaggio-dipendenti, altri sono stimolo dipendenti, cio regolati da segnali chimici ( es. concentrazione extracellulare di acetilcolina ). I canali del potassio attivi nella fase 4 sono principalmente voltaggio-dipendentiI grandi anioni positivi, come gi visto non escono dalla cellula, sicch il potassio anche se chimicamente tende ad abbandonare la cellula richiamato allinterno da un potenziale negativo.

Basi ioniche della risposta rapida: fase 0 : la rapida depolarizzazione che ha luogo durante la fase 0 dovuta principalmenteallentrata rapida di sodio provocata da una aumento della conduttanza di membrana al sodio. Quando il potenziale di membrana a riposo passa da -90 mV a -65 mV la membrana si modifica e il sodio entra velocemente attraverso canali cosiddetti rapidi. Il blocco di questi canali provocato da molti farmaci utilizzati come antiaritmici.

{PAGE }

fase 1 : in molte cellule cardiache la fase uno rappresenta un primo breve periodo diripolarizzazione. Tale periodo dovuto ad una corrente di potassio diretta allesterno, in relazione allapertura di determinati canali, ma questo breve efflusso di ioni positivi determina una breve e limitata ripolarizzazione. Tale fase particolarmente evidente nelle fibre di Purkinje, nelle fibre epicardiche e mediocardiche del miocardio ventricolare, ma molto meno nelle endocardiche.

fase 2 : durante la fase di plateau del potenziale dazione si verifica entrata di calcio nella cellulaattraverso canali per tale ione che si attivano e disattivano molto pi lentamente dei canali rapidi per il sodio. Durante la porzione piatta di tale fase il flusso di calcio in entrata controbilanciato dal flusso di potassio in uscita. I canali del calcio sono voltaggio dipendenti e si attivano quando la differenza di potenziale diventa meno negativa. Nel tessuto cardiaco sono stati identificati canali per il calcio di molteplice tipologia. Lingresso del calcio durante il plateau partecipa al processo di eccitazione-contrazione che origina la contrazione del miocardio. La conduttanza al calcio pu essere aumentata da numerosi farmaci, es. noradrenalina e catecolamine, spiegando cos la maggior forza di contrazione del cuore dietro stimolazione ortosimpatica, mentre pu essere diminuita dal neurotrasmettitore del parasimpatico, lacetilcolina . Per aumentare la conduttanza al calcio le catecolamine agiscono attraverso processi metabotropi, che coinvolgono processi metabolici a cascata avvalentesi di secondi messaggeri quali AMP ciclico. Il plateau del potenziale dazione persiste finch lentrata di cariche positive rappresentate dal calcio controbilanciata dalluscita di cariche positive di potassio. Lequilibrio di ingresso e uscita di tali cariche garantisce il plateau. In presenza di sostanze che bloccano i canali voltaggiodipendenti per il potassio tale fase risulta meno pronunciata.

fase 3 : ripolarizzazione finale. Tale processo ha inizio quando luscit di cariche positive comeioni potassio non pi controbilanciata da cariche positive come ioni calcio in entrata.

fase 4 : ripristino dell concentrazioni ioniche operato dalla ATP-asi sodio potassio. Gli ionicalcio vengono espulsi da uno scambiatore sodio calcio che scambia 3 ioni sodio con uno ione calcio.

Basi ioniche della risposta lenta:Nelle fibre a risposta lenta la fase 0 molto m,eno ripida, meno veloce, e la fase 1 assente. Il plateau meno piatto e meno prolungato e la fase di transizione dal plateau alla ripolarizzazione molto meno distinguibile.

Basi ioniche della automaticitDiverse correnti ioniche contribuiscono alla genesi della lenta autodepolarizzazione diastolica delle cellule pacemaker del cuore. Nelle cellule pacemaker la depolarizzazione e' dovuta ad almeno tre correnti ioniche:ossia funny,

1 ) Una corrente in ingresso del Na+, detta if{PAGE }

2 ) Una corrente in ingresso del Ca++, iCa++ 3 ) Una corrente in uscita del K+ , iK+ 1 ) Tale corrente si attiva verso la fine della ripolarizzazione. Il sodio entra attraverso canalidiversi dai canali consueti che hanno generato il potenziale dazione, detti dai ricercatori canali

funny, buffi, perch durante la ripolarizzazione i ricercatori non prevedevano entrate disodio. La corrente funny si attiva quando il potenziale di membrana diventa meno negativo di circa -50 mV.

2 ) La seconda corrente responsabile della spontanea depolarizzazione la corrente in ingresso delcalcio, che si attiva verso la fine della fase 4 del potenziale dazione, quando il potenziale circa 55 mV. Lentrata di calcio accelera la depolarizzazione che genera la fase ascendente del potenziale dazione. Se si bloccano i canali del calcio si riduce sia ampiezza che pendenza del potenziale dazione delle cellule pacemaker del nodo SA ( es. farmaci ca-antagonisti ).

3 ) La terza corrente, quella in uscita di potassio, si riduce durante la fase 4, e contrasta in misuraminore leffetto dellentrata di sodio e calcio. Dall'equilibrio di queste correnti trae origine la instabilit del potenziale di membrana delle cellule autoritmiche, che dopo un determinato periodo di tempo raggiunge il valore critico perch si origini un potenziale d'azione.

EVENTI MECCANICI DEL CICLO CARDIACOIl ciclo cardiaco comprende tutti gli eventi meccanici che si svolgono ad ogni battito cardiaco, che sono: contrazione ( sistole ) di entrambi gli atri; rilasciamento ( diastole ) di entrambi gli atri; contrazione di entrambi i ventricoli; rilasciamento di entrambe i ventricoli.

Dapprima si contraggono contemporaneamente i due atri, e poi, mentre essi si rilasciano, si contraggono contemporaneamente i due ventricoli, cosicch mai tutto il muscolo cardiaco si contrae simultaneamente.

1 ) SISTOLE ATRIALEI due atri sono camere con pareti sottili e a bassa pressione, e fungono pi da serbatoi del sangue per i rispettivi ventricoli che da strutture di spinta del sangue. I due atri si contraggono e la forza di contrazione spinge il sangue, attraverso le valvole atrioventricolari aperte ( sinistra = mitrale; destra = tricuspide ), all'interno dei due ventricoli. I{PAGE }

ventricoli sono rilasciati e si riempiono. Le valvole semilunari sono chiuse, perci il sangue non puo' entrare in aorta o nell'arteria polmonare.La contrazione degli atri non essenziale per la spinta del sangue nei ventricoli,

2 ) CONTRAZIONE ( SISTOLE ) VENTRICOLARE ISOVOLUMETRICAE' un periodo brevissimo di tempo in cui il volume del ventricolo rimane costante mentre la pressione intraventricolare aumenta rapidamente. Le valvole semilunari durante questo periodo breve restano chiuse.

3 ) EIEZIONEE' la fase del ciclo cardiaco in cui si aprono le valvole semilunari e il sangue viene spinto con forza in circolo ( sistemico attraverso l'aorta e polmonare attraverso l'arteria polmonare ). E' suddiviso in due fasi: - una piu' veloce, denominata eiezione rapida, durante la quale un flusso ematico violento arriva ai sistemi arteriosi, caratterizzata da una elevata pressione ventricolare e aortica; - una fase piu' lenta, detta eiezione ridotta, in cui il volume ventricolare si riduce meno bruscamente. Volume residuo = al termine della eiezione nei ventricoli resta una elevata quantita' di sangue, detta appunto volume residuo. In condizioni di scompenso cardiaco il volume di sangue residuo residuo puo' superare quello eiettato.

4 ) RILASCIAMENTO ( DIASTOLE ) VENTRICOLARE ISOVOLUMETRICOE' la fase iniziale della diastole ventricolare, in cui le valvole semilunari si chiudono dopo l'eiezione, per evitare che il sangue retroceda nei ventricoli, mentre le valvole atrioventricolari non sono ancora aperte perche' la pressione degli atri non supera quella dei ventricoli che si stanno rilasciando. E' la fase in cui la pressione dei ventricoli diminuisce ma non diminuisce il volume, perci si definisce tale fase rilasciamento isovolumetrico.

5 ) RIEMPIMENTO VENTRICOLARE PASSIVOLa pressione del sangue venoso di ritorno dai distretti sistemico e polmonare aumenta la pressione intraatriale e forza le valvole atrioventricolari ad aprirsi. In questa fase i ventricoli sono rilasciati ed aumentano rapidamente di volume perche' il sangue fluisce in essi velocemente. La sistole atriale che consegue a tale fase e completa lo svuotamento degli atri da' origine ad un nuovo ciclo cardiaco. TONI CARDIACI Sono i rumori prodotti dal cuore durante il ciclo cardiaco, che ai possono udire attraverso lo stetoscopio.{PAGE }

-

Primo tono ( tono sistolico ) = sembra dovuto alla vibrazione dovuta alla chiusura delle valvole atrioventricolari e alla contrazione dei ventricoli. Secondo tono ( tono diastolico ) = piu' lungo e meno intenso del precedente, pare causato dalla vibrazione per la chiusura delle valvole semilunari.

I toni cardiaci hanno importanza clinica, in quanto rilevano lo stato delle valvole cardiache. Il soffio cardiaco e' il rumore anomalo causato da una chiusura incompleta delle valvole. Vari farmaci e neurotrasmettitori possono influenzare la corrente del Ca++. Essa puo' essere: aumentata = da adrenalina e noradrenalina ( catecolamine ), con conseguente aumento della frequenza e della forza di contrazione del miocardio; diminuita = da antagonisti dei canali del Ca++, come il verapamil, la nifedipina, e il diltiazem, che riducono la corrente del Ca++ e diminuiscono la forza di contrazione cardiaca, rallentano frequenza di scarica delle cellule del nodo SA, e la velocit di conduzione del nodo AV. Gli antagonisti dei canali del Ca++ sono molto usati clinicamente nella terapia dei disturbi del ritmo cardiaco, dell'insufficienza cardiaca e nell'ipertensione.

-

Relazioni pressione volume nel ventricolo:Allinizio della diastole nella camera ventricolare si ha il riempimento ad una pressione di circa 10 mmHg; tale pressione diminuisce ancora per il progressivo rilasciamento e distensione, nonostante lafflusso di sangue. Nel restante periodo di diastole la pressione aumenta secondo il riempimento e le caratteristiche elastiche del ventricolo. Durante la contrazione isovolumetrica si ha un rapido incremento di pressione senza variazione del volume ventricolare ( in isometria ). In seguito ( nelluomo poco prima di aver raggiunto gli 80 mmHg) si apre la valvola semilunare aortica, e durante la prima fase di eiezione ( rapida ) si nota una rapida diminuzione di volume unita ad un rapido incremento della pressione intraventricolare, seguita da una pi lenta diminuzione del volume e della pressione. Dopo la chiusura della valvola aortica si ha il rilasciamento isovolumetrico del ventricolo, caratterizzato da una brusca diminuzione della pressione intraventricolare senza variazioni del volume, perch tutte le valvole sono chiuse. Allapertura della valvole atrioventricolare il ventricolo di nuovo in diastole ed il ciclo riprende.

APPARATO CARDIO-VASCOLARELapparato cardiovascolare costituito da una pompa ( il cuore ) e da una serie di condotti di distribuzione e raccolta, pi una vasta rete di piccoli vasi che consentono un rapido scambio di sostanze tra sangue e tessuti.

Cuore e sistema circolatorio costituiscono infatti primariamente un apparato di trasporto e di scambio.{PAGE }

In 75 anni di vita nel nostro sistema vascolare circolano 400 milioni di litri di sangue, lequivalente di un lago profondo 10 m, lungo un km e largo 40 m ) Ulteriori compiti del sistema vascolare sono: il trasporto di messaggeri chimici ( ormoni ), la dissipazione del calore e la mediazione della risposta infiammatoria. La parte sinistra del cuore ( atrio e ventricolo sinistro ) fornisce lenergia necessaria per spingere sangue ossigenato nel circuito di vasi sanguigni del circolo sistemico, che, grandi e piccoli, distribuiscono e raccolgono il sangue nei vari tessuti, al fine di scambiare O2, CO2, e altri metaboliti ( nutrienti o sostanze di scarto derivanti dal metabolismo cellulare ). La parte destra del cuore ( atrio e ventricolo destro ) fornisce lenergia necessaria per spingere sangue deossigenato, refluo da tutti i distretti dellorganismo, nel circolo polmonare, che provvede a eliminare la CO2 prodotta del metabolismo cellulare e ad immagazzinare O2. Circolo sistemico e circolo portale sono collegati in serie. Tutti i vasi che dal cuore portano sangue alla periferia sono denominati arterie mentre tutti i vasi che dalla periferia portano sangue al cuore sono denominati vene. Quindi le arterie del circolo polmonare veicolano sangue deossigenato ( erroneamente definito venoso ) e le vene del circolo polmonare veicolano sangue ossigenato.

VASI SANGUIGNILe pareti dei vasi sanguigni sono costituite da strati di tessuti diversi : endotelio, muscolatura liscia, che conferisce capacit di costrizione e dilatazione del vaso, tessuto connettivo elastico ( principalmente elastina ) tessuto connettivo fibroso ( principalmente collagene ). La presenza di questi tipi di tessuto, in rapporto percentuale, varia a seconda della dislocazione e quindi della funzione del vaso, dal momento che ogni organo strutturato nel modo pi consono alla propria funzione. Ad es., in aorta, vaso sottoposto a notevoli valori pressori della colonna di sangue in uscita dal ventricolo, prevale la componente elastica rispetto a quella muscolare. I capillari, che sono la sede di scambio, sono costituiti solo da tessuto endoteliale, che, un tempo considerato unicamente una barriera passiva, in realt partecipe della regolazione del flusso attraverso la produzione dei cosiddetti fattori di rilascio endoteliali e fattori di crescita cellulare. Il sistema vascolare si pu suddividere in:

1 ) COMPARTIMENTO ARTERIOSO 2 ) COMPARTIMENTO CAPILLARE 3 ) COMPARTIMENTO VENOSOCircolo sistemico e circolo polmonare sono costituiti dagli stessi compartimenti, sebbene con notevoli differenze morfo-funzionali.{PAGE }

Parte del sistema vascolare il SISTEMA LINFATICO, di notevole importanza funzionale per quanto concerne il drenaggio degli interstizi, la protezione immunitaria, lassorbimento dei lipidi.

CIRCOLO SISTEMICOL

ARTERIE ARTERIOLE CAPILLARI

VENE VENULE

Le arterie del circolo sistemico si diramano dallaorta dando origine ad un sistema di distretti che, ad eccezione del sistema portale epatico e del circolo renale, sono disposti in parallelo. Alcuni organi ( es: cuore, fegato e rene ) hanno un tipo di circolazione particolarmente specializzata, finalizzata alla propria funzione, ma i componenti fondamentali che provvedono al trasporto e alla raccolta di sangue nei vari distretti di possono riassumere in:

COMPARTIMENTO ARTERIOSOIl compartimento arterioso provvede alla distribuzione di sangue ossigenato proveniente dal ventricolo sinistro. La parete delle arterie costituita in prevalenza da fibre elastiche e fibre muscolari lisce. Le arterie si suddividono in: ARTERIE DI GRANDE CALIBRO Prima parte ARTERIE DI PICCOLO CALIBRO ARTERIOLE e METARTERIOLE Seconda parte

La prima parte del sistema arterioso contiene in prevalenza fibre elastiche, la seconda fibre muscolari; arteriole e metarteriole sono infatti costituite prevalentemente da fibre muscolari, con una ridotta componete elastica.

ARTERIE ELASTICHELaorta e le grandi arterie hanno elevata capacit di allargare il proprio calibro e di espandersi prontamente ogni volta che il volume di sangue eiettato durante la sistole entra nel letto vascolare.Tali vasi, similmente ai palloni di gomma quando vengono riempiti di acqua, si espandono ed immagazzinano temporaneamente il sangue ( EFFETTO WINDKESSEL ), che, durante la diastole, viene spinto avanti e sposta la colonna del sangue che lo precede, creando un flusso continuo.{PAGE }

In aorta la pressione del sangue sulle pareti oscilla da un massimo, nel momento in cui il ventricolo sinistro eietta sangue (sistole ) ad un minimo, nel momento in cui il ventricolo sinistro rilasciato e accoglie sangue dallatrio ( diastole ). Particolarit importante delle grandi arterie il fatto che, a motivo della propria costituzione tissutale, mostrano comportamento sia compliante che elastico. Durante la sistole aumenta il volume di sangue in aorta ed aumenta la pressione. Maggiore la complianza della parete, minore sar laumento della pressione. In seguito la pressione del sangue diminuisce ed il vaso, essendo elastico, torna alla sua condizione iniziale. Lenergia potenziale immagazzinata nelle pareti si converte in energia cinetica, spingendo in circolo il sangue accumulato. In questo modo le grandi arterie, complianti ed elastiche, convertono la gittata intermittente del cuore in un flusso continuo, e, soprattutto a livello del sistema capillare, le oscillazioni di pressione sono lievissime. A livello del sistema capillare infatti importantissimo un flusso continuo, perch gli scambi di gas e metaboliti possano avvenire in modo ottimale. In breve: le pareti complianti elastiche delle grandi arterie hanno una triplice funzione: a ) Smorzano la pressione sistolica. b ) Ricedono gradualmente lenergia e mantengono la pressione idrostatica dal sangue intorno a valori ed oscillazioni costanti. c ) Rendono continuo il flusso di sangue eliminando picchi pressori. Le grandi arterie, soprattutto con lavanzare dellet sono soggette ad un irrigidimento delle pareti, causato da accumuli di colesterolo ed altri lipidi, i quali possono causare anche restringimenti ed occlusioni dei vasi. I fattori che determinano la pressione arteriosa possono essere arbitrariamente divisi in fattori fisici e fattori fisiologici: Fattori fisici = volume del sangue e propriet elastiche del sistema. Fattori fisiologici = frequenza cardiaca, portata cardiaca ( prodotto della frequenza cardiaca per la gittata sistolica ) e resistenza periferica. La PRESSIONE SISTOLICA dipende soprattutto dalla velocit di riempimento delle grandi arterie elastiche e dalla gittata sistolica. E indice della forza di contrazione del cuore e della elasticit di aorta e delle grandi arterie elastiche. La PRESSIONE DIASTOLICA dipende soprattutto dalla velocit di svuotamento del sistema elastico e dalla resistenza periferica. E indice dellelasticit delle pareti dei vasi e della resistenza.

PRESSIONE SISTOLICA

PRESSIONE DIASTOLICA

PRESSIONE DIFFERENZIALE

{PAGE }

120 - 125 mmHg

70 - 75 mmHg

Sistolica diastolica 40 - 50 mmHg

Lungo tutto il tragitto dellaorta la pressione media circa 100 mmHg e nelle grandi arterie si aggira attorno allo stesso valore in quanto tali vasi, avendo un diametro relativamente ampio oppongono bassa resistenza.

COMPARTIMENTO ARTERIOLARELe arteriole, di diametro che va da 5 a 100 micron, sono vasi costituiti in prevalenza da tessuto muscolare liscio. In esse il rapporto tra lo spessore delle pareti ed il calibro molto elevato; ci favorisce la funzione del sistema arteriolare, che principalmente quella di regolazione della resistenza vascolare periferica. Le arteriole hanno un diametro molto piccolo e oppongono alta resistenza. Nel sistema arteriolare la pressione cala fino ad un valore di circa 40 mmHg. La caduta pressoria che si osserva elevata, circa 60 mmHg, perci si parla di strozzatura del sistema. A parit di gradiente pressorio il flusso varia al variare della resistenza. La funzione delle arteriole quindi quella di mantenere valori pressori elevati nel sistema arterioso e di distribuire il sangue nei vari distretti a seconda dello stato fisiologico. Le arteriole infatti sono innervate dal sistema nervoso ortosimpatico, la cui attivit induce costrizione o dilatazione a seconda dello stato fisiologico dellorganismo ( es durante un esercizio fisico si avr vasodilatazione delle arteriole nel compartimento muscolare e vasocostrizione delle arteriole nel sistema gastro-enterico ). La presenza di numerose sostanze chimiche rilasciate a livello endoteliale provoca vasocostrizione o vasodilatazione a seconda della regione tissutale, costituendo un controllo regionale al flusso che si affianca a quello centrale del sistema nervoso ortosimpatico. Si gi detto che il rapporto tra spessore della pareti e diametro delle arteriole molto elevato; perci la contrazione o il rilasciamento della muscolatura liscia delle pareti arteriolari consente a tali vasi di funzionare come rubinetti che regolano il flusso vasale. Una piccola variazione di calibro delle arteriole di un determinato distretto del corpo causer variazioni di flusso. A parit di gradiente pressorio il flusso varia al variare della resistenza. Lelevata pressione del sistema del sistema arterioso necessaria per permettere il flusso di sangue fino al circolo capillare che vastissimo, ma che oppone minima resistenza essendo collegato in parallelo.

COMPARTIMENTO CAPILLARE

{PAGE }

I vasi arteriosi si ramificano e si suddividono in unit di dimensioni sempre pi piccole, fino ai capillari, sede degli scambi materiali. Dalle arteriole possono avere origine diretta i capillari, che hanno un diametro variabile da 5 a 10 micron, oppure, in alcuni tessuti le METARTERIOLE, che hanno un diametro di circa 10 - 20 micron. Le metarteriole possono dare origine a vasi capillari oppure funzionare come vasi di shunt, che sfociano direttamente nelle venule cortocircuitando il sistema capillare. Lestensione in lunghezza del sistema capillare calcolata attorno a 80000 Km per unarea di sezione di circa 6300m2 ( due campi da calcio ) Nei capillari la pressione idrostatica decresce ulteriormente e va da 35 mmHg al capo arterioso a circa 15 mmHg al capo venoso. Nel punto in cui originano i capillari, sia dalle arteriole che dalle metarteriole, presente un anello di fibre muscolari lisce che costituisce lo sfintere precapillare, che ha un ruolo fondamentale nella regolazione del flusso allinterno del vaso. Gli sfinteri precapillari hanno un tono muscolare, che pu essere regolato da fattori nervosi e ormonali, ma anche da fattori locali ( condizioni critiche di pH, pCO2, pO2 ): gli sfinteri precapillari vicini a cellule in condizioni critiche ( pH basso, pO2 bassa, pCO2 alta ) si aprono e lasciano entrare il sangue nel capillare, con apporto di ossigeno e sostanze nutritive. La distribuzione dei capillari varia da tessuto a tessuto: nel muscolo scheletrico o in tessuti ghiandolari sono molto numerosi, perch in tali sedi lattivit metabolica elevata, mentre nella cartilagine sono relativamente pochi.

Tutto il sistema cardiovascolare finalizzato allapporto ed alla rimozione di sangue dal sistema capillare.I capillari sono costituiti da un endotelio unicellulare, piatto, pi o meno ricco di fenestrature ( pori ), che variano ampiamente per numero, a seconda della collocazione in diversi organi: ad es. nel fegato o nel rene tale endotelio ampiamente fenestrato, mentre nel cervello relativamente continuo. Negli alveoli polmonari il diametro dei capillari talmente ridotto ( da 3 a 5 micron ), che gli eritrociti sono costretti a scorrere in fila, ottimizzando cos gli scambi gassosi che avvengono a questo livello. Le cellule dellendotelio capillare sono pi sottili di quelle delle arterie e delle vene, e, oltre alle fenestrature, in alcuni tessuti possono essere presenti vere e proprie fessure tra le cellule stesse. Gli scambi di metaboliti non avvengono solo attraverso i pori, ma possono essere scambiate sostanze anche attraverso le cellule stesse. Nella parte esterna delle cellule endoteliali si trova la membrana basale, una granulia diffusa, che al microscopio appare grigiastra, che in alcuni tessuti ( rene ) pu avere ruolo fondamentale nel limitare la permeabilit e che conferisce allendotelio una certa rigidit

La velocit media del flusso sanguigno nei capillari bassa, circa 1 mm / sec. Essa non uniforme, pu variare da 0 a vari mm / sec; dipende dallo stato contrattile{PAGE }

( vasomotilit ) delle arteriole, metarteriole e degli sfinteri precapillari. Inoltre le cellule endoteliali dei capillari contengono actina e miosina, e sono in grado di modificare la propria forma in risposta a stimoli chimici. E infatti recente la scoperta che tali cellule possono sintetizzare sostanze capaci di modificare anche lo stato contrattile delle arteriole. Una di queste sostanze il monossido di azoto ( NO ) che si forma e si rilascia dietro stimolazione di istamina, ATP, acetilcolina, bradichinina. Unaltra la prostaciclina. La velocit del flusso bassa perch la sezione totale complessiva del sistema capillare e estesissima, essendo i vasi in numero considerevole. Questo permette un maggior numero ed una miglior qualit degli scambi di O2, CO2 ed altri metaboliti. Anche la PRESSIONE TRANSMURALE, la differenza tra pressione idrostatica endovasale ed extravasale,

Pt = Pc - Pi Pc = pressione interna al capillare. Pi = pressione del liquido interstiziale. un fattore che influenza la velocit del flusso ematico capillare. F = P / R F = flusso ( volume / unit di tempo ) P = differenza di pressione R = resistenza vascolare Se la resistenza dipendesse solo dal raggio, nei capillari dovrebbe essere elevatissima, maggiore di quella delle arteriole. I capillari per sono disposti in parallelo. Quando le resistenze sono poste in serie, il valore della resistenza totale la somma dei singoli valori. Se le resistenze sono poste in parallelo la resistenza totale inferiore al valore di una delle resistenze singole. Questo il motivo per cui la resistenza del sistema capillare non cos elevata.

SCAMBIO TRANSCAPILLAREAttraverso la parete endoteliale dei capillari si ha movimento di solvente e di soluti, tramite 3 meccanismi: 1 ) DIFFUSIONE 2 ) PINOCITOSI 3 ) FILTRAZIONE 1 ) La diffusione il meccanismo fondamentale di trasferimento dai capillari ai tessuti e viceversa di gas, nutrienti e prodotti di rifiuto a basso peso molecolare. La forza efficace per il trasporto per diffusione il gradiente di concentrazione: le sostanze passano da un ambiente a concentrazione elevata ad uno a concentrazione pi bassa.{PAGE }

Molecole idrofile: piccole molecole come H2O, urea, glucosio, Na Cl diffondono facilmente attraverso i pori dei capillari. La quantit di molecole idrofile che diffonde nellunit di tempo proporzionale al flusso di sangue allinterno del vaso ( diffusione flusso-limitata ). Molecole lipofile: tali sostanze (es: O2, CO2) non si limitano a passare attraverso i pori, ma attraversano direttamente lintero endotelio capillare. La quantit di molecole liofile che diffonde nellunit di tempo proporzionale al gradiente di concentrazione ( diffusione gradiente-limitata). La diffusione complessivamente influenzata da 5 fattori principali: ( 1 ) Distanza intercapillare ( 2 ) Flusso ematico ( 3 ) Gradiente di concentrazione per il soluto ( 4 ) Permeabilit capillare ( 5 ) Estensione della superficie capillare di scambio. La quantit maggiore di sostanze viene scambiata per diffusione, circa 300 ml/minuto. 2 ) La pinocitosi ( o transcitosi ) il meccanismo secondo cui molecole di grosse dimensioni ( es. grosse proteine ) vengono trasferite attraverso lendotelio capillare. Le cellule inglobano tali molecole in vescicole da un lato della parete capillare, le vescicole attraversano la cellula e depositano le sostanze al lato opposto. 3 ) La filtrazione di un fluido attraverso le pareti di un capillare determinata dalla differenza tra pressione idrostatica ed osmotica del capillare e del liquido interstiziale. Acqua e piccoli soluti filtrano attraverso le pareti capillari in quantit di circa 0.06ml/minuto, quantit esigua relativamente a quella scambiata per diffusione. Tale quantit filtrata al capo venoso deve essere riassorbita al capo venoso del capillare, per evitare la formazione dei edemi ( edema = presenza di liquido in eccesso negli interstizi intracapillari ). La pressione idrostatica P la pressione impressa dal cuore alla colonna di sangue. La pressione osmotica ( o colloidosmotica o oncotica ) determinata dal numero delle molecole in soluzione. Si pu definire sommariamente come forza che richiama soluto in un ambiente a maggior concentrazione di solvente attraverso una membrana semipermeabile, che lascia passare il solvente ma non il soluto. Il principio di Starling - Landis mette in relazione questi due tipi di pressione e suggerisce anche lorientamento del fluido.

Qf = K [ ( Pc + i ) - ( Pi + c ) ] Qf = movimento di fluido / unit di tempo ( flusso ) K = costante di filtrazione del capillare Pc = pressione idrostatica del capillare Pi = pressione idrostatica del liquido interstiziale{PAGE }

c = pressione osmotica del capillare i = pressione osmotica del liquido interstizialePc e i sono forze che tendono a spingere il fluido al di fuori del capillare, mentre Pi e c tendono a richiamarlo dentro il capillare. Esaminando fattore per fattore:

K = la costante di filtrazione del capillare e varia da tessuto a tessuto ( es: la costante difiltrazione dei capillari renali per lacqua molto pi alta di quella dei capillari del muscolo scheletrico ). In corso di processi infiammatori il valore di K pu aumentare di molto. Pc = la pressione idrostatica allinterno del capillare, e pu variare in seguito a variazioni del calibro degli sfinteri precapillari, ma lungo il tragitto del capillare, passando dallestremo arterioso a quello venoso, diminuisce. Solo nei capillari del glomerulo renale Pc elevata per tutto il tragitto e determina filtrazione per tutta la lunghezza del vaso. Pi = la pressione idrostatica del liquido interstiziale, alla quale sono ancora oggi attribuiti valori discordi. Il suo valore medio prossimo allo 0, ma in determinate patologie esse pu divenire di molto positiva. c = la pressione osmotica interna al capillare, determinata dal numero delle molecole e degli ioni presenti. Circa il 75% del suo valore determinato dallalbumina, il resto pressoch tutto dalle globuline. i = la pressione osmotica del liquido interstiziale, che ha un valore molto basso, da 0.1 a 5 mmHg, ed determinata da molecole proteiche che sfuggono al capillare, generalmente minime quantit di albumina. La velocit con cui il liquido si muove attraverso la membrana dipende anche dallarea della parete disponibile per la filtrazione ( Am ), dalla distanza attraverso la parete capillare ( x ) dalla viscosit del fluido ( ) e dalla costante di filtrazione della membrana ( K ).

COMPARTIMENTO VENOSOIl sistema venoso un sistema di vasi ad alta capacit e a bassa pressione. A differenza del sistema arterioso, che principalmente costituito da vasi di resistenza, e che deve mantenere livelli pressori adeguatamente elevati, il sistema venoso costituito da vasi di capacit, che hanno funzione principale di conduzione e deposito. Il sistema venoso costituito da. VENULE, che hanno origine allestremit venosa dei capillari VENE DI MEDIO CALIBRO GRANDI VENE di raccolta e confluenza finale del sangue. Il sistema venoso contiene normalmente circa il 75% del volume ematico / minuto, ma tale quantit pu variare notevolmente a seconda delle condizioni in cui si trova lorganismo. Due sono le funzioni principali del sistema venoso:{PAGE }

1 ) Ricondurre al cuore il sangue deossigenato, ricco di sostanze di rifiuto e CO2 e povero di nutrimento. 2 ) Modificare con prontezza e facilit la quantit di sangue contenuta, a seconda della necessit dei vari organi e distretti.Se le grandi vene sono soggette ad una pur minima costrizione, un grosso quantitativo di sangue si mette in movimento. Questo fenomeno, denominato venocostrizione, sotto il controllo del sistema nervoso autonomo ortosimpatico. Le scariche ortosimpatiche aumentano il tono della muscolatura liscia delle pareti venose, che, seppure in quantit inferiore a quella contenuta nelle arterie provoca costrizione del vaso.

Perch, anche se contiene un grande volume ematico, il sistema venoso ha valori pressori cos bassi?1 ) Gran parte del gradiente pressorio si dissipa a livello delle arteriole, perci il sangue raccolto da venule e vene ha una pressione media di circa 15 mmHg. 2 ) La dimensione delle vene maggiore di quella delle arterie. 3 ) Le vene hanno una distensibilit pi elevata rispetto alle arterie, solo aumenti di pressione molto elevati aumentano la tensione e quindi la pressione del sangue nelle vene. Questo tipo di comportamento dovuto alla presenza di una quantit elevata di fibre collagene.

RITORNO VENOSO DEL SANGUE AL CUORELa forza propulsiva che favorisce il ritorno del sangue al cuore il gradiente pressorio dovuto alluscita del sangue dal sistema arterioso. La pressione media del sistema venoso circa 15 mmHg allinizio del sistema, nelle venule, e attorno allo 0 alla fine. Il gradiente pressorio comunque variabile e dipende principalmente dal tono arteriolare. Diversi fattori influenzano il ritorno del sangue al cuore: 1 ) AZIONI CHE MODIFICANO IL GRADIENTE PRESSORIO 2 ) SPREMITURA DEI VASI VENOSI 1 ) Azioni sul gradiente pressorio: Il cuore, durante la contrazione dei ventricoli, esercita una certa aspirazione, perch la sua base tende a stirarsi e gli atri si dilatano, aspirando come una pompa e aumentando il P. Gli atti respiratori aumentano il gradiente di pressione tra periferia e vene centrali. Quando la cavit toracica si dilata la cavit addominale si rimpicciolisce, perci la pressione nella cavit{PAGE }

toracica e nella vena cava diminuisce, mentre la pressione nella cavit addominale e nelle vene addominali aumenta. 2 ) Spremitura dei vasi La spremitura dei vasi favorisce il ritorno del sangue al cuore: i muscoli scheletrici avvolti attorno alle vene si contraggono e schiacciano i tronchi venosi. Il diaframma, muscolo coinvolto nei meccanismi respiratori, quando si contrae si abbassa e preme sullintestino, che ricco di vene. La presenza di valvole sulla parete interna dei vasi venosi fa si che la spremitura sia diretta solo in un senso. Tali valvole sezionano la colonna di sangue in modo che il valore pressorio diminuisca sulla parte inferiore delle vene, evitando sfiancature.

SISTEMA LINFATICOI vasi del sistema linfatico decorrono in strettissima associazione coi vasi sanguigni e interagiscono con tre sistemi fisiologici: sistema cardiovascolare, sistema digerente e sistema immunitario. I capillari linfatici hanno una struttura molto simile ai capillari sistemici, una permeabilit elevatissima e sono a fondo cieco, con propaggini terminali dilatate. Lendotelio unicellulare, la membrana basale scarsa o assente, i pori molto ampi e sono presenti fessure estese tra cellula e cellula. Il diametro dei capillari linfatici varia ampiamente, da quello dei bulbi terminali ( che sono dilatati ) a vasi che possono essere strettissimi o aperti a seconda del funzionamento del capillare e dellorgano. Sono presenti filamenti di ancoraggio che si legano a fibre collagene del connettivo circostante.

I capillari linfatici drenano il liquido raccolto in vasi sempre pi ampi, che finiscono per costituire una vera e propria rete attorno ai vasi venosi.Lungo il tragitto dei vasi linfatici si trovano i linfonodi, che sono aggregati di cellule nei quali sono prodotti i leucociti, e nei quali vengono trasportati batteri o eritrociti fuoriusciti dai capillari durante i processi infiammatori. I pi grossi vasi linfatici si formano nelle estremit e nei visceri, per poi sfociare nel dotto toracico e nel dotto linfatico destro. Da questi la linfa viene riversata nel torrente circolatorio attraverso le vene succlavie. Nel sistema linfatico esiste una considerevole specializzazione regionale. Alcuni tessuti, come cartilagine, tessuto osseo, epitelio e tessuti del sistema nervoso centrale, sono privi di vasi linfatici. La LINFA un fluido molto simile al plasma, contenente proteine ( sebbene in percentuale molto minore rispetto al plasma ) enzimi, anticorpi e tutto il liquido interstiziale in eccesso, cio tutto ci che viene filtrato e non riassorbito dai capillari sanguigni e che viene drenato dagli attigui capillari linfatici. La quantit giornaliera di linfa prodotta circa uguale alla quantit di plasma. Attraverso il sistema linfatico viene reimmesso in circolo circa il 50% di proteine sfuggite al plasma.{PAGE }

Durante la contrazione muscolare i filamenti di ancoraggio provocano distorsioni dei vasi e determinano lapertura delle fessure intracellulari, per cui grosse proteine, e anche cellule ( es batteri o eritrociti ) presenti nel liquido interstiziale possono entrare nei capillari linfatici. Tale procedimento pu avvenire anche per pinocitosi. Il filtrato capillare, le proteine ed alcuni elementi cellulari vengono cos reimmessi in circolo soprattutto a causa della pressione tissutale, dellattivit dei muscoli scheletrici e della contrazione dei muscoli lisci dei vasi linfatici. esiste anche un esteso sistema di valvole unidirezionali ( simili a quelle del sistema venoso ) che impediscono il reflusso di linfa. Riassumendo, il sistema linfatico: 1 ) Riporta in circolo e quindi recupera proteine, acqua ed elettroliti filtrati dai capillari e rimasti nellinterstizio. 2 ) Assorbe sostanze nutritive a livello gastroenterico, soprattutto lipidi sotto forma di chilomicroni. 3 ) Drena il liquido interstiziale in eccesso, impedendo la formazione di edemi. 4 ) Produce leucociti ed parte integrante del sistema immunitario.

EMODINAMICAIl sangue circola seguendo approssimativamente le stesse regole secondo le quali circolano tutti i fluidi. Il termine approssimativamente significa che il sistema cardiovascolare non si presta ad analisi esatte, in quanto il cuore una pompa dal comportamento particolare, modificabile da vari fattori chimici e fisici, i vasi sanguigni sono condotti elastici dalle dimensioni che variano continuamente, il sangue non una semplice soluzione omogenea, ma un vero e proprio tessuto in movimento, con cellule quali eritrociti e leucociti, con piastrine e globuli lipidici mantenuti sospesi in un sol ( sol una soluzione colloidale con preponderanza della parte liquida ) composto da proteine e fattori anitaggreganti.

Un fluido si muove in un condotto quando ai due lati di esso esiste un gradiente pressorio, e va da un punto di maggiore ad un punto di minore pressione.

F = P / R F = flusso ( volume / unit di tempo ), definibile anche come Q. P = differenza di pressione R = resistenza vascolareLa prima e la seconda legge di Newton sanciscono infatti che: un fluido non puo' scorrere quando la pressione e' la stessa ai due lati del condotto; un fluido scorre solo se la pressione e' pi elevata in un area rispetto ad un'altra e va sempre da maggiore a minore.{PAGE }

Il sangue circola dal ventricolo sinistro all'atrio destro perch esiste una differenza di pressione. Perch venga mantenuta la circolazione del sangue occorre infatti mantenere un continuo gradiente pressorio, occorre cio che il valore di pressione idrostatica nel sistema arterioso venga mantenuto costantemente maggiore di quello del sistema venoso. La pressione del sangue in aorta quando il ventricolo si contrae, pressione sistolica, mediamente, a riposo di circa 120 mmHg, mentre quella diastolica di circa 80 mmHg, con una pressione media di 100 mmHg. La progressiva diminuzione della pressione del sangue. nel torrente circolatorio e' dovuta alla resistenza della pareti vasali. In aorta la resistenza al flusso ematico e' bassa, la maggiore caduta pressoria ( di 40-50 mmHg ) si verifica nelle arteriole. Entro determinati limiti le leggi della statica e della dinamica dei fluidi sono applicabili allo studio della circolazione del sangue nei vasi,. Le grandezze fisiche basilari per lo studio funzionale del sistema vascolare sono: pressione, flusso, viscosit e resistenza.

Pressione: PIn un sistema di liquidi che viaggiano in condotti la forza di spinta si manifesta come pressione, i cui effetti osservabili sono il moto del sangue causato dal gradiente di pressione del fluido nel letto circolatorio e la vasodilatazione dei condotti causata da un aumento della pressione transmurale

La pressione transmurale la differenza di pressione tra interno ed esterno di un organo cavoCome unit di misura della pressione in fisiologia viene usato il millimetro di mercurio ( mmHg ), ma per misurare livelli pressori bassi si ricorre spesso allunit di misura cm di H2O 1 mmHg = 1.36 cm di H2O

Flusso: o QIl flusso sanguigno ( o portata ) di un organo, una grandezza fisica fondamentale per lo studio dellemodinamica, e rappresenta il volume di sangue che nellunit di tempo passa attraverso la sezione trasversa complessiva del letto circolatorio dellorgano medesimo.

Distinzione dei termini flusso e velocit 1) Il flusso ha le dimensioni di un volume ( lunghezza al cubo / unit di tempo ), e si misura in ml/min. 2 ) La velocit di scorrimento rappresenta lentit dello spostamento, la velocit di dislocamento di una massa di liquido nellunit di tempo (lunghezza/unit di tempo ) e si misura in cm/sec.{PAGE }

Per un dato flusso costante la velocit inversamente proporzionale allarea della sezione trasversa del condotto:

v = Q/ANel caso del flusso in un condotto come se il fluido fosse costituito da una serie di lamine cilindriche coassiali, sottilissime, che scivolano luna sullaltra, in parallelo, e ognuna si muove con velocit diversa dallaltra

Quando il valore di flusso basso le linee di corrente si muovono parallelamente alle paretidel tubo. La pressione proporzionale al valore del flusso:

P = K VTale genere di flusso detto FLUSSO LAMINARE, definito dalla legge di POISEUILLE

= P r4 / 8 l = P r4 / 8 lLegge di HAGEN-POISEUILLE

= flusso ( volume / unit di tempo ) = viscosit del fluido l = lunghezza del vaso r = raggio del vaso La legge di Hagen-Poiseuille valida con ottima approssimazione per i fluidi definiti fluidi puri ( o newtoniani ), mentre non applicabile totalmente per sospensioni e dispersioni, che sono miscugli di diversi tipi di materiali, a causa del fatto che la viscosit varia in modo non lineare al variare della pressione. Il sangue un fluido di questo tipo, non - newtoniano . Una differenza di pressione doppia pu triplicare o quadruplicare il flusso di sangue perch diminuisce notevolmente la viscosit.

Per un alto valore di flusso le linee di corrente si disorganizzano, e il si dice che il fluido scorre con FLUSSO TURBOLENTO.La pressione non proporzionale allentit del flusso, ma, approssimativamente, al suo quadrato.

P = K V2Il flusso turbolento non veloce quanto il laminare. Nel flusso turbolento ha molta importanza il valore della densit del fluido, non quello della viscosit. Tramite un numero adimensionale, definito Numero di Reynolds, si pu determinare in particolari condizioni se il flusso in un condotto di tipo laminare o turbolento.{PAGE }

La formula del Numero di Reynolds indica se il flusso laminare o turbolento:

NR= = densit del fluido v = velocit media del fluido D = diametro del tubo = viscosit del fluido.

Dv/

Si sviluppa facilmente turbolenza quando la velocit media alta, la densit alta e il diametro del tubo di grandi dimensioni. Un numero di Reynolds minore di 3000 ci indica che il flusso laminare. Un numero di Reynolds, alto, maggiore di 3000 ci indica che il flusso turbolento. Normalmente un flusso turbolento si accompagna a vibrazioni di frequenza nel campo delludibile., riconoscibili come soffi, che denotano comunque situazioni patologiche di lieve o maggiore entit. I coaguli o trombi si formano con maggior frequenza se il flusso turbolento.

Viscosit: La viscosit rappresenta una caratteristica del fluido e ne influenza lo scorrimento. La viscosit definita come il rapporto tra la forza di taglio ( una forza tangenziale per unit di area F/A ) e la velocit di deformazione di un fluido in movimento, ( la variazione di velocit V tra due lamine adiacenti di fluido diviso la variazione della loro distanza, V/X )

= F/A

V/X

Un fluido si definisce newtoniano ( es acqua, quando la sua viscosit non varia al variare della velocit di flusso, mentre ci accade per un fluido non-newtoniano. In una sospensione nonnewtoniana complessa, come il sangue la viscosit determinata principalmente dagli eritrociti, e, in minor misura, dalle proteine del plasma. Nel sangue la viscosit varia considerevolmente in relazione alla velocit di flusso, al valore di ematocrito, alle dimensioni dei vasi. Le dimensioni della viscosit sono espresse in unit chiamate Poise ( da Poiseuille ), 2 cio dyne/cm diviso (cm/s)/cm. A fini pratici si utilizza il centipoise. Lacqua a temperatura ambiente ha la viscosit di un centipoise.

Resistenza: RLa resistenza esprime la perdita di energia che si verifica per la collisione delle molecole che compongono il liquido, che viene dispersa sotto forma di calore, ed proporzionale alla lunghezza del condotto e alla viscosit del liquido, mentre inversamente proporzionale al raggio del condotto medesimo. E definita dalla formula R = 8 l / r4

{PAGE }

Nel sistema cardiovascolare le diverse componenti ( arterie di grande e medio calibro, arteriole, capillari, venule, vene di medio e grande calibro ) sono collegate in serie. Allinterno di ciascuna componente i vasi sono per di norma disposti in parallelo. Es. i capillari di tutto il corpo (ad eccezione dei capillari glomerulari e peritubulari e di quelli splancici ed epatici che sono disposti in serie) sono disposti in parallelo, Ricordiamo che: In un sistema di resistenze in serie la resistenza totale uguale alla somma delle resistenza singole, ossia:

Rtot = R1+R2+R3+R4 ecc.In un sistema di resistenze in parallelo la resistenza totale inferiore alla resistenza di ogni singolo componente, ossia:

Quando il sangue scorre nei grandi vasi lenergia totale (E) del fluido proporzionale alla pressione statica o laterale, ad un fattore correlato alla forza di gravit, e allenergia cinetica:

1/ Rtot =1/ R1+1/R2+1/R3+1/R4 ecc

E = P + gh + 1/2V2 Legge di Bernoulli P = pressione idrostatica ( dyne/cm2 ) = densit (g/cm2 ) g = accelerazione di gravit ( 980 cm/s2) h = altezza della colonna di fluido al di sopra o al di sotto del livello di riferimento V = velocit di flusso ( cm/s )Quando nel vaso sanguigno si formano placche ateromatose il lume del condotto si restringe. Nel tratto di restrizione aumenta la velocit di flusso e diminuisce la pressione idrostatica, in accordo con la legge di conservazione dellenergia totale. In uscita dal restringimento, quando il sangue si ritrova in una parte di condotto pi larga, la velocit diminuisce mentre la pressione idrostatica torna ad aumentare. Nel punto in cui la pressione aumenta, il tessuto del vaso, sollecitato in maniera anomala, va incontro a perdita di consistenza ed elasticit ( formazione di aneurismi ).

LA PRESSIONE ARTERIOSARicordiamo che la pressione del sangue in aorta quando il ventricolo si contrae, pressione sistolica, mediamente, a riposo di circa 120 mmHg, mentre quella diastolica di circa 80 mmHg, con una pressione media di 100 mmHg.

I fattori che determinano la pressione arteriosa possono essere arbitrariamente divisi in fattori fisici e fattori fisiologici:

Fattori fisici ={PAGE }

1 ) - volume del sangue 2 ) - complianza ( propriet elastica ) del sistema.

Fattori fisiologici =1 ) - frequenza cardiaca 2 ) - portata cardiaca ( prodotto della frequenza cardiaca per la gittata sistolica ) 3 ) - resistenza periferica. La PRESSIONE SISTOLICA dipende soprattutto: a ) - dalla gittata sistolica b ) - dalla velocit di riempimento delle grandi arterie elastiche. E indice della forza di contrazione del cuore e della elasticit di aorta e delle grandi arterie elastiche. La PRESSIONE DIASTOLICA dipende soprattutto: a ) - dalla resistenza periferica b ) - dalla velocit di svuotamento del sistema elastico E indice dellelasticit delle pareti dei vasi e della resistenza periferica.

PRESSIONE SISTOLICA

PRESSIONE DIASTOLICA

PRESSIONE DIFFERENZIALE Sistolica diastolica 40 - 50 mmHg

120 125 mmHg

70 75 mmHg

MISURAZIONE DELLA PRESSIONE ARTERIOSALa misurazione della pressione arteriosa si effettua tramite lo SFIGMOMANOMETRO. Lo sfigmomanometro un apparecchio costituito da un bracciale a camera daria collegato ad un manometro e ad una piccola pompa, e da uno stetoscopio. Si pone il bracciale attorno al braccio della persona allaltezza dellarteria brachiale e, attraverso pompa si insuffla aria nel bracciale ( es. finch il manometro non indica una pressione di circa 200 mmHg ). Si inserisce inoltre uno stetoscopio sotto il bracciale, allincirca nel punto in cui passa larteria brachiale. A questo valore, in condizioni fisiologiche, le arterie strette dal bracciale sono chiuse. Si apre poi unapposita valvola della pompetta per fare uscire aria dal bracciale e diminuire la pressione interna ad esso. Quando la pressione esercitata dal bracciale diventa minore di quella dellarteria, un piccolo getto di sangue riesce a passare e si odono deboli rumori ad ogni battito cardiaco ( TONI O RUMORI DI KOROTKOFF ). Il valore segnato dal manometro al momento del primo debole rumore indica il valore della pressione massima ( PRESSIONE SISTOLICA ).

{PAGE }

Se la pressione allinterno del bracciale continua a diminuire i rumori diventano sempre pi intensi a causa del flusso turbolento del sangue, ma poi, ad un determinato valore pressorio, essi scompaiono. Questo livello pressorio corrisponde al valore della pressione minima ( PRESSIONE DIASTOLICA ). Comparsa del rumore = valore della pressione sistolica. Scomparsa del rumore = valore della pressione diastolica. La comparsa delle pulsazioni a livello dellarteria brachiale del polso indice del valore della pressione sistolica, perch la pulsazione compare solo quando larteria brachiale non chiusa, costretta da valori pressori del bracciale pi elevati del proprio. Il fattore principale che determina la pressione arteriosa e' il volume di sangue nelle arterie, che e' direttamente proporzionale alla gittata cardiaca e alla resistenza periferica. tori.

BAROCETTORISono agglomerati di cellule nervose, localizzati nei SENI CAROTIDEI o nellARCO AORTICO. Le fibre provenienti dai barocettori dei seni carotidei decorrono nel nervo del seno carotideo, una branca del nervo glosso-faringeo ( IX nervo cranico ). Le fibre che nascono nei barocettori dellarco aortico raggiungono il bulbo assieme alle fibre afferenti del nervo vago ( X nervo cranico ). Entrambe i fasci di fibre raggiungono un un'area specializzata del bulbo ( midollo allungato ) detta CENTRO DI CONTROLLO CARDIACO. Tale centro in relazione ad aumenti pressori rilevati dai barocettori invia stimoli inibitori della frequenza cardiaca ( impulsi parasimpatici ) attraverso il nervo vago ( inibizione vagale ). Il preciso meccanismo cellulare che attiva i barocettori tuttora sconosciuto, e le esigue dimensioni di questi agglomerati cellulari hanno impedito di effettuare studi elettrofisiologici. Le fibre pressocettrici hanno terminali recettivi posti sulle pareti del seno carotideo e dellarco aortico; tali terminali vengono attivati dagli stiramenti delle pareti vasali provocati da aumenti pressori. La frequenza di scarica dei barocettori aumenta in seguito ad un aumento pressorio che stira la parete dellarteria, mentre cala se la pressione si riduce. I barocettori non vengono stimolati da pressioni inferiori a 50 mmHg. a tale livello di pressione aortica corrisponde una debolissima attivit di scarica. La massima frequenza di scarica si ha in corrispondenza di valori pressori quali 170 mmHg circa; oltre questo valore ulteriori incrementi della pressione non provocano incremento dellattivit di scarica dei barocettori, e questo sistema di controllo risulta inefficiente. In entrambe gli atri cardiaci sono presenti inoltre recettori di volume , che, in seguito a stiramento delle fibre, dovuto ad aumento del volume del sangue negli atri, attraverso riflessi vagali, inducono bradicardia e, indirettamente diminuzione della pressione. RESISTENZA PERIFERICA Per resistenza al flusso si intende la forza di attrito che si crea tra il sangue e le pareti dei vasi. Tale resistenza , come si visto, in relazione al diametro dei vasi e alla viscosita' del fluido.{PAGE }

La resistenza opposta al sangue dai vasi del sistema cardiocircolatorio sottoposta a controllo attraverso due tipi di meccanismi:

1 ) CENTRALE ( estrinseco ) = sotto il controllo del Sistema Nervoso Centrale ( SNC ). 2 ) LOCALE ( intrinseco ) = in seguito a condizioni che si verificano nei tessuti dei varidistretti. In alcuni distretti circolatori del corpo si ha predominanza delluno o dellaltro meccanismo. Ad es. i distretti cutanei e viscerali sono regolati da un controllo centrale predominante, mentre a livello cardiaco e cerebrale prevale la regolazione intrinseca. In linea generale per la regolazione della circolazione avviene sotto il controllo concertato di entrambe i meccanismi. Un ruolo fondamentale nella regolazione del volume di sangue presente in circolo attribuibile alla costrizione o dilatazione dei vasi di resistenza, ( arterie, soprattutto piccole arterie e arteriole ), e dei vasi di capacit ( vene ). Ricordiamo: muscolo liscio vascolare = le cellule del muscolo liscio sono piccole, mononucleate e disposte circolarmente o obliquamente, in vari strati attorno ai vasi maggiori e in singolo strato nelle arteriole. Il muscolo liscio dei vasi dotato di unattivit tonica ( tono basale ), ossia si trova costantemente in stato di parziale contrazione. Le ipotesi sui fattori responsabili di questo tono sono molteplici: si pensato a cellule pacemaker , ad un meccanismo miogenico, a sostanze vasocostrittrici presenti nel sangue.

1 ) CONTROLLO CENTRALE Vasocostrizione nervosa simpaticaSe si stimola una regione del bulbo in posizione dorso-laterale si osserva aumento dellattivit contrattile del miocardio, aumento della frequenza cardiaca e vasocostrizione periferica. Tale zona detta REGIONE VASOMOTORIA. Da essa originano fibre che arrivano al midollo spinale e formano sinapsi a vari livelli della regione toraco-lombare. In posizione ventro-mediale rispetto alla zona pressoria si trova, sempre nel bulbo, una regione la cui stimolazione provoca ipotensione. Tale regione, detta REGIONE DEPRESSORIA, pu inibire la regione pressoria bulbare o direttamente i neuroni spinali. Le cellule della regione vasocostrittrice sono tonicamente attive, e la loro inibizione provoca vasodilatazione. La regolazione nervosa della resistenza periferica si attua in seguito a variazioni della frequenza di scarica di tali cellule, da cui nascono fibre simpatiche vasocostrittrici che innervano i vasi sanguigni

{PAGE }

Le fibre vasocostrittrici innervano ARTERIE, ARTERIOLE e VENE, ma le influenze esercitate sulla microcircolazione sono di gran lunga quelle pi importanti. Le fibre nervose del sistema parasimpatico hanno effetti di lieve entit sulla resistenza vascolare totale, in quanto solo una piccola parte dei vasi di resistenza innervata da fibre parasimpatiche, che non innervano ad es. i muscoli scheletrici e la cute.

2 ) CONTROLLO LOCALEL autoregolazione della resistenza periferica data da una variazione delle resistenze vascolari di un dato distretto in risposta a variazioni pressorie. Il meccanismo miogenico il fenomeno secondo cui il muscolo liscio vascolare si contrae in risposta al proprio stiramento, provocato da un aumento della forza che lo distende, e si rilascia se questa forza si riduce. In condizioni fisiologiche tale meccanismo molto importante quando si passa dalla posizione supina a quella eretta, perch si verifica un forte aumento dellafflusso di sangue a livello dei vasi delle estremit inferiori con conseguente aumento della pressione transmurale in tali vasi. La regolazione metabolica invece il meccanismo secondo cui il flusso sanguigno viene regolato dallattivit metabolica dei tessuti. Quando aumenta lattivit metabolica di un tessuto si riduce la quantit di O2 , aumentano CO2 e sostanze di rifiuto e si formano maggiori quantit di sostanze vasodilatatrici a livello delle arteriole. Per questo motivo, nonostante la pressione generale rimanga su valori pressoch costanti, lattivit metabolica e il flusso ematico in condizioni fisiologiche sono strettamente in relazione. La vasodilatazione della arteriole mediata dai fattori di rilascio di origine endoteliale, EDRF, ( endothelium - derived releasing factors ), uno dei quali il monossido di azoto. Tali fattori sono liberati dalle cellule endoteliali delle arteriole in risposta alla tensione di taglio esercitata dal flusso sullendotelio stesso.

Il duplice controllo dei vasi periferici dovuto a meccanismi estrinseci ed intrinseci fa si che il flusso sanguigno venga inviato a distretti circolatori che in quella determinata situazione necessitano di maggiore apporto di sangue, sottratto in quel momento a distretti con necessit metaboliche inferiori. Nella CUTE predominante il controllo estrinseco. Nel MUSCOLO SCHELETRICO non c predominanza delluno o dellaltro controllo, ma esiste un equilibrio tra i due sistemi che varia a seconda dellattivit. Nel muscolo a riposo predomina il tono vasocostrittore estrinseco, mentre durante lattivit predomina la regolazione intrinseca del flusso: a causa di modificazioni chimiche del sangue in determinate regioni i vasi si dilatano.

I meccanismi finora descritti attuano un controllo della pressione arteriosa definito a breve termine.{PAGE }

Il controllo a medio e lungo termine della pressione arteriosa ( per giorni o settimane ) si attua attraverso il sistema renina-angiotensina e la regolazione dellequilibrio idrico dellorganismo, equilibrio tra assunzione e perdita di liquidi dal quale deriva il volume del sangue. Lorgano fondamentale in questo tipo di regolazione il rene.

{PAGE }