Il sistema
cardiovascolare
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Funzioni del sangue:
• distribuisce ossigeno alle cellule
• distribuisce nutrienti alle cellule
• rimuove sostanze di scarto come l’urea
• trasporta sostanze importanti come ormoni, enzimi
• interviene nella termoregolazione
• regola il pH dei fluidi corporei e la quantita’ d’acqua che
contengono
• protegge dalle ferite attraverso la coagulazione
• difesa immunitaria
Fanno parte del sistema cardiovascolare il cuore e i vasi
sanguigni, rete di canali di diametro differente.
Vasi sanguigni
Arterie: vasi che trasportano sangue dal cuore verso gli
organi.
Capillari: i vasi si ramificano fino a diventare così piccoli da
inserirsi tra le cellule.
Vene: vasi che portano sangue dagli organi verso il cuore.
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Circolazione sistemica: il sangue
parte dal cuore e attraverso l’aorta e
le sue diramazioni arriva a tutti gli
organi e tessuti, lasciando ossigeno
e sostanze nutritive attraverso i
capillari.
Le vene fanno ritornare il sangue
ricco di scorie verso il cuore. La
vena cava inferiore raccoglie il
sangue venoso della porzione
inferiore del corpo, mentre la vena
cava superiore raccoglie sangue
venoso da testa e braccia.
Circolazione polmonare: dal cuore il
sangue deossigenato viene
pompato ai polmoni tramite le
arterie polmonari destra e sinistra;
dai polmoni il sangue ossigenato
raggiunge il cuore attraverso le vene
polmonari.
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Circolazione portale epatica:
avviene a livello delle vene
dell’intestino, che trasportano
anche molecole ottenute dalla
digestione di un pasto.
Attraverso la vena porta queste
sostanze giungono al fegato dove
vengono trasformate in molecole
utilizzabili dall’organismo.
Queste ultime, tramite le vene
epatiche e la vena cava inferiore
vengono portate alla parte
destra del cuore.
Il sangue
È un tessuto connettivo fluido, viscoso, rosso,
con un pH leggermente alcalino.
Una persona di 75 kg possiede circa sei litri di
sangue.
Il 55% è formato da plasma, un liquido giallo
paglierino.
Il 45% è formato da elementi figurati ossia
globuli rossi, bianchi, e piastrine.
Il plasma è formato da acqua e soluti organici e inorganici,
contiene ioni e molecole nutritive essenziali per i processi
vitali delle cellule.
Nel plasma troviamo materiali di rifiuto come l’anidride
carbonica (diossido di carbonio) e proteine plasmatiche.
Proteine plasmatiche:
fibrinogeno, coinvolto nella coagulazione del sangue;
globuline, difendono il corpo da agenti estranei;
albumina, trasporta ormoni e acidi grassi.
Togliendo il fibrinogeno dal plasma si ottiene il siero, che
sterilizzato e purificato può essere usato per fornire ai
pazienti una migliore difesa immunitaria.
I globuli rossi o eritrociti sono
cellule di 7-9 micrometri di
diametro specializzate nel
trasporto dell’ossigeno a tutti i
tessuti del corpo.
Hanno una forma discoidale
biconcava e possono schiacciarsi
così da passare nei capillari.
Hanno un’ampia area superficiale
per scambi da e verso l’esterno.
Durante la maturazione espellono
nucleo e mitocondri, e
contengono solo emoglobina.
Il ciclo vitale dei
globuli rossi: con
l’invecchiamento gli
eritrociti vanno
incontro alla
frammentazione.
Sono demoliti da
speciali cellule
presenti in tutti i
tessuti, ma
soprattutto nella
milza, nel fegato e nel
midollo osseo.
Se ne formano nuovi
nel midollo osseo.
Emoglobina: proteina
composta da 4 catene
polipeptidiche, ciascuna di
150 amminoacidi.
È raccolta attorno all’eme,
un gruppo chimico
contenente ferro, al quale si
lega l’ossigeno.
Se il valore di emoglobina
scende al di sotto degli
standard, la persona soffre
di anemia. Un solo
amminoacido sostituito
comporta la perdita di
funzionalità nella proteina.
L’emoglobina viene
demolita in:
globina, scissa nei suoi
amminoacidi costituenti,
usati per la sintesi di nuove
proteine;
ferro del gruppo eme,
legato alla proteina
plasmatica transferrina e
portato al midollo osseo
rosso per la sintesi di nuovi
globuli rossi;
porzione non ferrosa del
gruppo eme, convertita in
bilirubina ed escreta
tramite la bile prodotta dal
fegato.
I globuli bianchi o leucociti
difendono l’organismo da
agenti esterni come virus e
batteri. Ne abbiamo 600010000 unità per millimetro
cubo di sangue. Hanno il nucleo
e sono incolori.
Non sono confinati nei vasi
sanguigni, ma possono migrare
nei liquidi interstiziali.
Leucociti granulari: granulociti
neutrofili, eosinofili e basofili.
Leucociti non granulari:
monociti, linfociti B e linfociti T.
I globuli bianchi o leucociti si
appiattiscono come le amebe e si
muovono mediante pseudopodi.
Questa capacità di migrazione è tipica
anche delle cellule cancerose.
Inglobano agenti estranei per fagocitosi
e usano i lisosomi, vescicole che
contengono gli enzimi per la
degradazione.
Vengono distrutti dopo aver svolto il
loro compito, si formano nuovi
leucociti in milza, linfonodi e midollo
osseo.
Il pus è formato da globuli bianchi
morti.
Le piastrine sono frammenti
cellulari di forma irregolare, con
diametro di 2 micrometri. Sono
prodotte nel midollo osseo a
partire dai megacariociti.
Vivono per 7-8 giorni e muoiono
nella milza e nel fegato,
promuovono la coagulazione del
sangue e tamponano vasi
sanguigni rotti.
In carenza di piastrine sono
frequenti emorragie spontanee
evidenziate dalle petecchie
emorragiche, piccole chiazze
sotto pelle.
L’emopoiesi è il processo di produzione dei globuli rossi,
regolato da ormoni come l’eritropoietina secreta dal rene.
Dalle cellule staminali mieloidi e linfoidi:
globuli rossi, piastrine, globuli
bianchi che contengono
granuli nel citoplasma, e altri
senza (monociti).
leucociti non granulari,
come i linfociti T e B.
La coagulazione:
• Contrazione cellule muscolari lisce del vaso danneggiato
• Attivazione delle fibre dolorifiche
• Rilascio di serotonina che induce la vasocostrizione riducendo
le perdite ematiche.
• Le piastrine si agganciano alla parete interrotta e richiamano
altre piastrine, diventano appiccicose.
• Fattore tissutale presente sulla superficie esterna delle cellule:
quando reagisce con una specifica proteina plasmatica si avviano
reazioni chimiche a cascata che culminano con la conversione
del fibrinogeno in fibrina.
Le molecole di fibrina formano una rete che intrappola i globuli
rossi e le piastrine, dando origine al coagulo.
Il coagulo si contrae tirando l’uno verso l’altro i margini della
ferita
Prelievo e analisi del sangue: viene praticato a digiuno
attraverso la vena cefalica del braccio. Nelle provette viene
aggiunto l’anticoagulante e infine il campione viene
centrifugato.
Emocromo: conteggio di globuli rossi, globuli bianchi,
piastrine, molecole di emoglobina, grandezza globuli rossi,
quantità media di emoglobina per globulo rosso.
Ematocrito: percentuale di volume occupata da elementi
figurati rispetto al volume complessivo del sangue.
Formula leucocitaria: i globuli bianchi presenti in maggior
numero sono i granulociti neutrofili, seguiti dai linfociti.
Un aumento dei neutrofili indica che c’è un’infezione in corso.
Un aumento degli eosinofili o dei basofili può indicare allergia.
I monociti vengono richiamati per la formazione di macrofagi:
in gran numero possono indicare una infezione.
L’aumento dei linfociti può segnalare un attacco virale o una
infiammazione cronica.
Trasfusione e gruppi sanguigni: le trasfusioni diventarono
sicure con la scoperta dei gruppi sanguigni umani.
I 4 gruppi sanguigni sono determinati da un gene che possiede
3 alleli e i globuli rossi sono caratterizzati dagli antigeni,
molecole che l’organismo non riconosce come proprie.
Agglutinazione: antigeni e anticorpi si legano dando origine ad
ammassi che potrebbero ostruire i capillari, l’agglutinazione
induce l’emolisi, ossia la rottura dei globuli rossi con rilascio di
emoglobina.
I gruppi sanguigni devono essere compatibili: se i globuli rossi
hanno un antigene estraneo, vi sarà reazione con gli anticorpi
del plasma.
•Il gruppo 0 non ha antigene: è un donatore universale.
•Il gruppo AB senza anticorpi né A né B: è un ricevente
universale.
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Il fattore Rh è stato isolato per la prima volta nella scimmia
Macacus rhesus. È un altro antigene presente sulla superficie
dei globuli rossi, importante in gravidanza. Il feto riceve gli
anticorpi dalla madre, tra cui quelli contro il fattore Rh, che
dipende dalla presenza di un allele dominante, ed è assente
negli omozigoti recessivi.
Un tempo era una delle cause più frequenti di decessi
neonatali. Il problema si risolve ora iniettando alla madre Rh
negativa, entro 72 ore dal primo parto, anticorpi contro i globuli
rossi fetali Rh positivi. Il processo viene ripetuto alla nascita di
un altro figlio Rh positivo.
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Il cuore
Si trova nella cavità toracica e ha le dimensioni di un pugno.
Pesa 300 g circa ed è suddiviso in due atri e due ventricoli.
La punta del cuore si trova in contatto con il diaframma; la
parte sinistra del cuore è più sviluppata.
Il miocardio è un tipo di tessuto muscolare particolare che
costituisce le pareti del cuore. L’endocardio riveste le pareti
interne del cuore e infine il pericardio riveste esternamente le
pareti del cuore.
Le arterie coronarie: portano le sostanze nutritive e l’ossigeno
al miocardio, si ramificano a partire dall’aorta e danno origine a
una fitta rete di capillari.
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La contrazione del cuore: i due atri si contraggono all’unisono,
così come i ventricoli.
•Sistole: contrazione.
•Diastole: rilassamento, le cavità possono riempirsi di sangue.
Ciclo cardiaco: insieme di sistole-diastole sia degli atri sia dei
ventricoli, dura 0,8 secondi in tutto. Quando gli atri sono in
diastole i ventricoli sono in sistole e viceversa.
In un adulto a riposo si hanno circa 70 battiti al minuto, sotto
sforzo la frequenza può superare il doppio.
Le valvole tra atri e ventricoli si chiudono per evitare un
reflusso di sangue verso gli atri.
•Valvole tricuspide e bicuspide: poste tra gli atri e i ventricoli.
•Valvole semilunari: poste all’uscita dei ventricoli.
Le valvole tra i ventricoli e la vena o l’arteria si chiudono per
evitare che il sangue ritorni al ventricolo.
La contrazione è stimolata dallo stesso muscolo cardiaco.
Sistema di conduzione: le fibre si autocontraggono diffondendo
la contrazione alle cellule che si trovano nei nodi e nei fasci.
Il nodo senoatriale o pacemaker è situato nell’atrio destro ed è
formato da cellule muscolari che possono dare avvio alla
contrazione.
Le strie intercalari conducono in modo rapido impulsi elettrici
fra cellule adiacenti.
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Una parte della corrente elettrica degli impulsi cardiaci si trasmette ai
liquidi corporei e può essere misurata con degli elettrodi disposti sul
torace.
L’elettrocardiogramma è uno strumento diagnostico.
L’elettrocardiogramma:
onda P: corrisponde alla contrazione degli atri;
complesso QRS: contrazione dei ventricoli;
onda T: rilassamento dei ventricoli.
Ogni ripetizione P-QRS-T corrisponde a un ciclo cardiaco. L’ampiezza
delle onde e la distanza tra l’una e l’altra fornisce informazioni sulla
contrattilità del cuore.
La regolazione del battito cardiaco: il sistema nervoso regola il
ritmo e la potenza delle contrazioni del miocardio, non innesca,
ma può accelerare o rallentare il battito.
Anche ormoni e ioni regolano chimicamente la frequenza
cardiaca.
Il ritmo cardiaco cambia in funzione dell’attività svolta: in caso
di attività fisica deve far fronte a un aumento del fabbisogno di
ossigeno richiesto dai muscoli.
I barorecettori registrano la pressione del sangue in uscita dal
ventricolo sinistro, mentre i chemiorecettori registrano le
variazioni di H+, CO2 e O2.
Le informazioni vengono raccolte da un centro nel midollo
allungato; dal centro escono fibre nervose che provocano
accelerazione o rallentamento del battito.
Adrenalina e noradrenalina sono gli ormoni della regolazione
chimica del cuore. Aumentano la frequenza cardiaca e la forza di
contrazione del cuore. Rilasciati in caso di paura, stress e
aumento dell’attività fisica.
Il cuore pompa il sangue nelle grosse
arterie passando poi a quelle più
piccole fino alle arteriole e ai capillari.
Dai capillari il sangue passa alle
venule, poi alle vene più grosse e da
qui di nuovo al cuore.
Onda sfigmica: onda che si propaga
quando il sangue esce dal cuore,
corrisponde al battito cardiaco e si
percepisce come pulsazione nei vasi
periferici.
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I vasi sanguigni
Le tonache di vene e arterie sono pareti costituite da tre strati
concentrici.
Si dividono in:
 tonaca intima - strato interno a contatto con il sangue,
formato da tessuto endoteliale su fibre elastiche;
 tonaca media - strati di fibre muscolari lisce che rispondono
con vasocostrizione o vasodilatazione agli stimoli dati dal
sistema nervoso autonomo;
 tonaca esterna o avventizia - fibre elastiche e collagene.
Struttura di vene e arterie: la parete delle arterie è più elastica
e resistente di quella delle vene perché devono supportare
l’alta pressione del flusso sanguigno.
I prelievi di sangue e le trasfusioni vengono effettuati sulle vene
perché scorrono in superficie, non si rovina l’elasticità forandole
e la spinta della pressione non è così forte da ostacolare
l’ingresso di sangue.
Le vene hanno un lume più grande e
pareti più sottili rispetto alle arterie
per rendere minima la resistenza al
flusso di ritorno.
All’interno sono presenti numerose
valvole a nido di rondine prodotte dal
ripiegamento dell’endotelio: chiudono
temporaneamente i vasi per impedire
che il sangue fluisca verso il basso.
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I capillari hanno pareti sottili formate da un unico strato di
endotelio e sono i soli a permettere per diffusione lo scambio di
sostanze nutritive, O2, CO2, e altre molecole tra sangue e liquidi
extracellulari.
Filtrazione: prima fase di fuoriuscita di acqua e soluti.
Riassorbimento: la parte liquida tende a rientrare per osmosi.
Edema: rottura dell’equilibrio tra fluidi, accumulo di liquidi
all’esterno del capillare.
Edema polmonare: accumulo di liquidi negli alveoli.
La pressione sanguigna
La pressione sanguigna è la misura della forza per unità di
superficie esercitata dal sangue contro le pareti dei vasi
sanguigni.
Varia in modo proporzionale a ritmo e forza delle contrazioni,
alla resistenza vascolare e al flusso ematico.
Viene misurata a livello di arteria brachiale nella parte alta del
braccio con lo sfigmomanometro e lo stetoscopio, la
pressione in un adulto è di circa 120 mm di mercurio quando i
ventricoli si contraggono, 80 mm di mercurio quando si
rilasciano (120/80).
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Resistenza vascolare: attrito allo scorrimento del sangue nei
vasi. Maggiore sarà la resistenza e maggiore sarà la pressione.
È direttamente proporzionale alla viscosità del sangue e alla
lunghezza del vaso e inversamente proporzionale al diametro
del vaso stesso.Una dieta povera di grassi aiuta a prevenire
l’ipertensione.
Vasocostrizione: per aumentare la pressione, diminuisce il
diametro del vaso.
La regolazione dell’afflusso sanguigno: grazie alla contrazione
della muscolatura liscia diminuisce il flusso sanguigno: il lume
delle arteriole diventa più piccolo.
Grazie al rilassamento della muscolatura si ottiene la
vasodilatazione delle arteriole e quindi l’aumento del flusso
sanguigno nei capillari.
I muscoli lisci sono controllati da:
nervi del sistema nervoso autonomo;
concentrazione di ormoni adrenalina e noradrenalina;
peptidi cardiaci, che regolano il volume dei vasi e l’equilibrio
idrosalino;
renina, rilasciata dal rene in caso di ridotto apporto ematico;
istamina, sostanze ingerite o inalate come la caffeina
(vasocostrittore, utile nelle cefalee) e la nicotina o l’alcool
(vasodilatatore).
Contrazione e vasodilatazione delle
arteriole regolano il flusso ematico in
relazione al fabbisogno di nutrienti
dell’organismo.
Il flusso aumenta nei muscoli per
attività fisica, nello stomaco o
nell’intestino per la digestione e
attraverso la pelle per le elevate
temperature, mentre diminuisce a
quelle basse.
I nervi che regolano la muscolatura e
quelli che agiscono sulla forza e la
frequenza del battito si coordinano con
il centro di regolazione cardiovascolare
nel tronco cerebrale.
La pressione sanguigna
Controllo a feedback negativo:
quando la pressione diminuisce,
l’attività del cuore aumenta e i vasi si
restringono facendo aumentare la
pressione e viceversa.
Se il flusso sanguigno aumenta per
vasodilatazione, il cuore viene
stimolato a battere più velocemente
per sviluppare una maggior
pressione che supporti il flusso.
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Il sistema cardiovascolare
nei pesci