MICROCIRCOLAZIONE Moduli microvascolari: arteriole di resistenza, capillare preferenziale, capillari veri, cellule mioepitaliali, venule, anastomosi artero-venose. Apertura di capillari: vasomotilità. Densità capillare. La parete dei capillari: pori, fenestrae, vacuoli. venula Capillari veri arteriola Sfinteri precapillari Anastomosi a-v aperta chiusa SCAMBIO TRANSCAPILLARE DIFFUSIONE: principale meccanismo per lo scambio di molecole. Limitata, per molecole idrosolubili, dalle dimensioni e dalla disponibilità dei pori: si riduce con l'aumentare del peso molecolare e diventa (quasi) nulla per PM > 60000 Dalton (proteine). Facile per molecole liposolubili perché attraversano le cellule endoteliali. Anche i gas respiratori sono liposolubili e si scambiano molto rapidamente. FILTRAZIONE (RIASSORBIMENTO) Le quattro pressioni: Pressione idrostatica (P) e pressione colloidoosmotica () del capillare e dell'interstizio. A favore della filtrazione: Pc +i A favore del riassorbimento: Pi + c . Coefficiente di filtrazione. Considerazioni sui valori e sul controllo delle quattro pressioni. L'ipotesi di Starling: V = k*[(Pc + i) - (Pi + c)] Valori indicativi: Pc = 30 - 10 mmHg (dall’estremità arteriolare a quella venulare) Pi = - 4,5 mmHg (n.b.: pressione negativa) c = 28 mmHg i = 5 mmHg Viene normalmente filtrato il 2% del plasma e l'85% viene riassorbito. Il restante va a formare linfa. Pressione di filtrazione Pressione di riassorbimento = (35-(-7))-(28-5)=19 = (10-(-7))-(28-5)=-6 Liquido interstiziale: Pli=-7; li= 5 Pc=35 c= 28 Arteriole (resistenze vascolari precapillari) Pc=16.5 Pressione netta = (16.5-(-7))-(28-5)=0.5 per la formazione di linfa Pc=10 Venule (resistenze postcapillari) MODELLO DELLA PRESSIONE INTERSTIZIALE NEGATIVA Sacchetto (tessuto) Fiocchi di cotone (cellule) Fili di cotone (fibre collagene) Tessuto normale P>0 P<0 Edema 20 Pressione interstiziale 15 Congestione 10 5 edema 0 -5 -10 normale Volume del liquido SISTEMA LINFATICO Cenni sulla composizione della linfa e sull'anatomia del sistema: liquido interstiziale con aumentato contenuto proteico. Anatomia del sistema linfatico: dai capillari linfatici al dotto toracico, che sbocca nella vena succlavia destra. Linfonodi. CIRCOLAZIONE PERIFERICA E SUO CONTROLLO Cos'è controllato? regolazione centrale: mantenimento della pressione arteriosa regolazione periferica: adeguamento del flusso alle esigenze locali. EFFETTORE: MUSCOLO LISCIO VASALE controllo intrinseco: autoregolazione. meccanismo miogeno (Bayliss) meccanismi metabolici. controllo estrinseco: innervazione simpatica. Tono vasomotore: vasocostrizione e vasodilatazione. fattori umorali: catecolamine, angiotensina, vasopressina, NO. flusso Tubo rigido pressione Resistenza costante (tubo rigido) Pressione critica di chiusura (apertura) flusso Tubo elastico autoregolazione pressione Il sistema nervoso autonomo sistema centro ORTOSIMPATICO Rami Col. Intermediolaterali mid. Toraco- comunicanti bianchi lombare (C7-L4) MEDIATORI CHIMICI E RECETTORI PARASIMPATICO Pregangl. gangli Postgangl. Catena prevertebrale; gangli paravertebrali Acetilcolina Noradrenalina (rec. Nicotinici) (rec a e badrenergici) Rami comunicanti grigi (n. spinali) Eccitazione effetti Acetilcolina Acetilcolina (rec. Nicotinici) (rec. Muscarinici) Bulbo: nucleo mot. dorsale, nucleo ambiguo Fibre efferenti vagali Inibizione Plesso cardiaco Plesso cardiaco CONTROLLO NERVOSO Attività vasomotoria bulbare; controllo centrale e riflesso. BAROCETTORI: definizione, struttura e funzione. Intervallo di funzionamento; sensibilità alle variazioni; adattamento. Effetti sul cuore e sui vasi di resistenza e di capacitanza. Dinamica dei barocettori: scarica del nervo di Hering Frequenza di scarica saturazione Pressione pulsatile Pressione continua soglia pressione 100 Frequenza di scarica Dinamica dei barocettori: adattamento pressione 100 120 CHEMOCETTORI: definizione, struttura e funzione; ruolo nel controllo cardiovascolare. ALTRI RECETTORI E RIFLESSI: dagli atrii, dai ventricoli, dal circolo polmonare; dalle coronarie. Recettori a bassa pressione (volume). Chemocettori (dolore). CONTROLLO INTEGRATO: alcuni esempi. Emorragia, variazioni di postura, lavoro muscolare, digestione, termoregolazione. Shock. CURVE DELLA FUNZIONE CARDIACA E DELLA FUNZIONE VASCOLARE: distribuzione della compliance; pressione circolatoria media. Volume di sangue: cenni ai fattori di regolazione. Accoppiamento cuore-sistema circolatorio. O2 CHEMOCETTORI FLUSSO CHEMOCETTORI FLUSSO SNC RENINA ED ANGIOTENSINA RESISTENZE PERIFERICHE TOTALI CO2 CHEMOCETTORI CO2 SNC STIMOLAZIONE SIMPATICO AUTOREGOLAZIONE STIMOLAZIONE BAROCETTORI PRESSIONE ARTERIOSA PERDITA RENALE DI LIQUIDO SECREZIONE DI A D H E SETE SECREZIONE DI ALDOSTERONE PRESSIONE CAPILLARE VOLUME VASCOLARE (VARIAZIONI DI CAPACITANZA, STRESS-RELAXATION) VOLUME DI LIQUIDO EXTRACELLULARE VOLUME DI SANGUE PRESSIONE DI RIEMPIMENTO DELLA CIRCOLAZIONE RITORNO VENOSO INTRODUZIONE DI LIQUIDO PERDITA RENALE DI Na GETTATA CARDIACA CIRCOLAZIONI DISTRETTUALI Identificare: scopo funzionale, differenziazione morfofunzionale, rapporto flusso sanguigno/consumo di O2/peso, fattori di regolazione, innervazione e contributo agli aggiustamenti riflessi, frazione della gittata cardiaca a riposo e durante stimolazione funzionale. CIRCOLAZIONE VALORI BASALI ml/min/100 g SCOPO PARTICOLARE ADATTAMEN- ADATTAMENTI TI STRUTTU- FUNZIONALI RALI alta estraz. O2; iperemia metabolica METODI DI MISURA CORONARICA 70-80 300-400 portare O2 al cuore densità capillsenza interruzione lari; MUSCOLO 3-5 15 SCHELETRICO > 60 irrorare un tessuto fibre fasiche e elevato tono va- pletismografia; in cui il metabolismo fibre toniche somotore; ipere- Doppler cambia molto; regomia reattiva; lare RPT debito di O2 CUTANEA 10 -20 1 - 200 termoregolazione CEREBRALE 55 100 (m. grigia) assicurare flusso di circolo di Wil- autoregolazione; O2 per un consumo lis; arterie risposta di costantemente ele- lunghe Cushing vato anastomosi A- risposta alla V; disposizione temperatura locontrocorrente cale; controllo ipotalamico termodiluiz. seno coron.; angiografia termografia traccianti radioattivi; Doppler carotideo CIRCOLAZIONE CUTANEA serve alla regolazione della dispersione termica BREVE RIASSUNTO DELLE FUNZIONE DI TERMOREGOLAZIONE: modalità di dispersione termica: conduzione, convezione, irraggiamento, evaporazione. Concetto di temperatura centrale: centri ipotalamici, termocettori periferici; controllo vasomotorio cutaneo; sudorazione; brivido; stimolazione metabolica. Letto capillare superficiale e profondo; anastomosi A-V: controllo nervoso simpatico; vasodilatazione attiva indiretta per liberazione di bradichinina dalle ghiandole sudoripare stimolate. Scarso tono basale. Disposizione dei vasi a contro-corrente. Triplice risposta; riflesso assonico. Congelamento. CIRCOLAZIONE NEL MUSCOLO SCHELETRICO Grandi variazioni di flusso in funzione del metabolismo muscolare. Diversa distribuzione a muscoli rossi e pallidi. Elevato tono basale e autoregolazione: scarsa estrazione dell'ossigeno. Variazioni della densità capillare e dell'estrazione di ossigeno. Controllo prevalentemente nervoso a riposo e prevalentemente metabolico durante attività. Effetto delle contrazioni prolungate; ridistribuzione all'interno del muscolo per l'alternarsi delle unità motorie attive. Debito di ossigeno e iperemia reattiva. CIRCOLAZIONE CORONARICA Struttura dei vasi coronarici: arterie, capillari e vene. Regolazione prevalentemente metabolica del flusso. Fattori fisici: pressione arteriosa e compressione extravasale: forma caratteristica del flusso coronarico (a sinistra): effetto delle variazioni di frequenza. Principale meccanismo: liberazione di adenosina. Effetto della stimolazione simpatica. Riserva coronarica. Stenosi e spasmi. Pressione aortica Flusso aortico Pressione ventricolare Flusso circonflessa 120 90 10 30 0 5 l/ min 60 0 100 0 ml/ min 50 CONSUMO DI O2 E LAVORO CARDIACO: diverso effetto del lavoro di pressione e di volume. Maggiore rendimento per lavoro di volume. Non è possibile aumentare l'estrazione dell'O2 ne' contrarre debito di O2 per cui aumentate esigenze metaboliche sono possibili solo in funzione dell'aumento del flusso coronarico. Il cuore produce lavoro: gettata sistolica*pressione media in sistole= lavoro/sistole gettata cardiaca*pressione aortica media= lavoro minuto cardiaco= potenza Rendimento (efficienza)= lavoro prodotto/energia consumata gettata cardiaca*pressione aortica media /consumo O2 Esempio (pressione in mmHg, gettata in l/min, cons. O2 in unità arbitrarie): pressione=100, gettata=5 potenza=500, cons. O2=10 pressione=100, pressione=200,gettata=10 gettata=5 potenza=1000, potenza=1000, cons. cons. O O22== 15 25 Generare pressione è energeticamente costoso: l’aumento di pressione diminuisce il rendimento CIRCOLAZIONE CEREBRALE Particolari dell'anatomia: carotidi e vertebrali; circolo fortemente anastomizzato attraverso il "poligono di Willis". La presenza della scatola cranica (rigida) impedisce variazioni del volume ematico totale all'interno del cranio. Variazioni del flusso basale molto limitate, ma precisa ridistribuzione funzionale nelle aree maggiormente attive. Effetti devastanti dell'ischemia: i neuroni utilizzano solamente glucosio (non controllato dall'insulina) e metabolismo aerobico. Autoregolazione globale basata soprattutto sulla PCO2 . CIRCOLAZIONE POLMONARE STRUTTURA: unico distretto posto fra ventricolo destro ed atrio sinistro. Vasi sottili con scarsa componente muscolare ed alta distensibilità; le arteriole non provocano una brusca caduta di pressione, come nel circolo sistemico. I capillari formano lamine di sangue fra le pareti di alveoli adiacenti; sono sottoposti alla pressione vigente negli alveoli; i vasi angolari si comportano diversamente. L'innervazione simpatica e parasimpatica ha scarsi effetti vascolari (molto più importanti quelli sui bronchioli). PRESSIONI (mmHg): ventricolo destro: 0-25; arteria polmonare: 12-25, media 16; atrio sinistro 6-8; capillari: intermedia fra pressione arteriosa e venosa, ancora pulsatile. FLUSSO dell'arteria polmonare: in condizioni stazionarie uguale a quello dell'aorta. RESISTENZE: 1/6 di quelle sistemiche. Atrio sx Vene Venule Capillari A.piccole A.polmonare V. dx mmHg Caduta di pressione nel piccolo circolo 30 15 0 DISTRIBUZIONE DEL FLUSSO: risente della gravità. Si distinguono 3 zone, in base ai gradienti pressori che regolano il flusso: PA = pressione alveolare, Pa = pressione arteriosa, Pv = pressione venosa. Zona I: PA > Pa > Pv: i capillari sono chiusi; Zona II: Pa > PA > Pv : il flusso dipende dalle fasi della respirazione; Zona III: Pa > Pv > PA : il flusso segue il regime di Poiseuille. Pa=25/10 -20 Pv=6 PA=2 Pidro Pidro 0 PA>Pa>Pv Zona I PAa>P >PAa>Pv Zona II Pa>Pv>PA Zona III Pa>Pv>>PA 20 Pidro REGOLAZIONE: l'attività dell'innervazione autonoma ha soprattutto effetti capacitivi, modificando la quantità di sangue contenuta nel circolo polmonare. Il principale fattore di regolazione è la tensione dell'ossigeno nell'aria inspirata. A differenza che in tutti gli altri vasi, l'ipossia provoca vasocostrizione. Può essere localizzata: devia il sangue da zone scarsamente ventilate a quelle normalmente ventilate, riducendo il disequilibrio fra perfusione e ventilazione (shunt arterovenosi). Oppure generalizzata: se cronica, causa aumento delle resistenze e quindi della pressione polmonare, portando a ipertrofia del ventricolo destro. ADATTAMENTI FUNZIONALI: quando aumenta la gittata cardiaca, vi è riduzione di resistenza dovuta a distensione dei vasi e reclutamento di unità alveolo-capillari: tutto il polmone passa alla zona III. La pressione polmonare pertanto aumenta poco. Le resistenze polmonari sono normalmente elevate durante la vita fetale e si abbassano bruscamente con i primi atti respiratori, quando il sistema circolatorio si adatta alla nuova situazione (chiusura del forame ovale e del dotto di Botallo). Questa caduta è dovuta all'improvvisa comparsa di aria con elevata tensione di ossigeno negli alveoli. I vasi polmonari nella vita fetale hanno le caratteristiche strutturali di quelli sistemici e si modificano progressivamente dopo la nascita. Se questi processi non avvengono normalmente, la resistenza polmonare e la reattività dei vasi possono rimanere elevati.