IL SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIO
IL SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
La struttura e l’organizzazione del cuore
Il flusso ematico nel cuore
Il battito cardiaco
Il ciclo elettrico
Il ciclo cardiaco
I fattori che influenzano la frequenza cardiaca
La struttura e la funzione dei vasi sanguigni
Il flusso ematico nei vasi sanguigni
Vie di distribuzione del sangue
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Il cuore ha il compito di pompare
sangue che circola in tutto il corpo
e, passando per i polmoni, si
carica di ossigeno e rilascia
diossido di carbonio.
Il cuore è situato tra i polmoni,
con circa i due terzi della sua
massa a sinistra della linea
mediana.
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Arterie coronarie
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Il cuore è avvolto da una membrana protettiva detta pericardio,
distinta in
• pericardio fibroso: di tessuto connettivo che previene e
impedisce l’iperestensione del cuore;
• pericardio sieroso, più sottile e delicato,
costituito da due membrane, entro le quali
scorre il liquido pericardico.
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Parete cardiaca -
sezione ingrandita
La parete del cuore è
costituita da tre strati.
• epicardio: strato sottile e
trasparente, costituito da
mesotelio
e
tessuto
connettivale;
• miocardio: consiste di
tessuto muscolare cardiaco ed
è il più spesso: le fibre
muscolari cardiache sono
involontarie,
striate,
ramificate e organizzate in
fibre intrecciate;
• endocardio: sottile strato
di endotelio che tappezza
l’interno del miocardio.
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Il cuore contiene quattro cavità:
• atri: due superiori;
• ventricoli: due inferiori.
I due atri sono separati dal setto interatriale così come il setto
interventricolare separa il ventricolo destro dal sinistro.
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Sezione dal lato posteriore
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
• Le vene sono i vasi
sanguigni che riportano il
sangue al cuore.
• Le arterie sono i vasi
sanguigni che portano il
sangue lontano dal cuore.
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Sezione dal lato anteriore
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Ogni cavità cardiaca è dotata di una valvola, costituita da un denso tessuto connettivo,
per impedire il reflusso del sangue nella direzione sbagliata. Complessivamente, quindi, le
valvole sono quattro.
VALVOLA
POLMONARE
VALVOLA
AORTICA
VALVOLA
MITRALE
Sezione dal lato superiore
VALVOLA
TRICUSPIDE
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Le valvole atrioventricolari (AV) si trovano fra atri e ventricoli e sono:
• tricuspide: fra atrio e ventricolo destro;
• bicuspide (o mitrale): fra atrio e ventricolo sinistro.
Impediscono un riflusso (rigurgito) di sangue dal ventricolo all’atrio. In alcuni casi, la
turbolenza che ne risulta può essere udita, soprattutto tramite l’ecodoppler.
1. La struttura e l’organizzazione del cuore
Le valvole semilunari impediscono il reflusso di sangue dalle arterie al
cuore e sono la valvola polmonare e la valvola aortica.
2. Il flusso ematico nel cuore
• Il sangue scorre attraverso il
cuore dalle aree a pressione
maggiore a quelle a pressione
minore con conseguente apertura
delle valvole e contrazione delle
camere successive.
2. Il flusso ematico nel cuore
• Le arterie coronarie destra e sinistra distribuiscono sangue al cuore; le
vene coronarie drenano il sangue dal cuore al seno coronario.
• Come e perché si ammalano? L’aterosclerosi
L'aterosclerosi è una malattia delle arterie in cui si formano
dei depositi di materiale grasso ricco di colesterolo
(placche) nella parete delle arterie. Questi accumuli di
grasso (in termine tecnico «ateromi») con il tempo
tendono a far indurire la parete («sclerosi») e restringono
il lume dell'arteria: ciò può determinare una riduzione del
flusso di sangue attraverso di essa.
La placca aterosclerotica inizia a formarsi in seguito a
piccole lacerazioni dello strato interno della parete
dell'arteria (tonaca intima). I grassi e il colesterolo
penetrano
attraverso
queste
piccole
lacerazioni
depositandosi nella parete. Quando il sottile rivestimento
del deposito («cappuccio fibroso») si lacera, può far
fuoriuscire il suo contenuto liquido creando un piccolo
cratere all'interno del quale si può formare un coagulo
(trombo) il quale può anche occludere completamente il
vaso (fase iniziale dell'infarto).
3. Il battito cardiaco
L’1% delle fibre muscolari cardiache sono in grado di generare potenziali di azione
secondo uno schema ritmico svolgendo due importanti funzioni:
1. agiscono da pacemaker regolando il ritmo del cuore;
2. formano il sistema di conduzione cioè la via seguita dai potenziali di azione
che attraversano il muscolo cardiaco. In tal modo le cavità cardiache sono stimolate a
contrarsi in maniera coordinata.
3. Il battito cardiaco
Tessuto miocardico specifico
• Il tessuto miocardico specifico, è formato da cellule muscolari striate che però
differiscono dalle comuni cellule muscolari perché sono in grado di autoeccitarsi.
• Non hanno cioè bisogno che un impulso nervoso attivi la loro depolarizzazione, ma
sono in grado, autonomamente e ciclicamente, di invertire la loro polarità da negativa
a positiva generando un potenziale d’azione, che mette in moto la contrazione
muscolare. Questa modificazione è dovuta all’ingresso nella cellula di ioni Sodio (Na+)
e alla loro successiva uscita grazie a trasportatori, presenti nella membrana della
cellula, chiamati «pompe al sodio».
∙ Le cellule del tessuto miocardio
specifico
sono
dette
cellule
pacemaker,
in quanto danno
l’avvio al battito cardiaco.
3. Il battito cardiaco
1. L’eccitazione inizia nel nodo senoatriale (SA) nella parete dell’atrio
destro;
2. il potenziale di azione si trasmette attraverso le fibre muscolari atriali
fino al nodo atrioventricolare (AV);
3. dal nodo AV il potenziale di azione passa nel fascio atrioventricolare
(o fascio di His) (AV).
4. si trasmette alle branche destra e sinistra del fascio che corrono verso
l’apice del cuore;
5. le fibre del Purkinje conducono il potenziale di azione prima all’apice
e poi al resto del miocardio ventricolare.
4. Il ciclo elettrico
La propagazione dell’eccitamento dal nodo
seno-atriale a tutto il cuore avviene per tappe
successive:
• Dapprima si diffonde al miocardio comune
degli atri per contatto da cellula a cellula e
arriva al nodo atrio-ventricolare.
• Dal nodo ventricolare si propaga lungo il
fascio di Hiss e alle due branche, dx e sx,
senza coinvolgere ancora la muscolatura dei
ventricoli (sistole atriale).
• Quando l’eccitazione arriva alla rete del
Purkinje comincia a diffondersi al miocardio
comune dei ventricoli a partire dalla parte
bassa di essi (sistole ventricolare).
• La fase di ripolarizzazione del miocardio
corrisponde alla diastole.
Poiché l’eccitazione di una cellula è un evento elettrico è possibile registrarne
l’andamento utilizzando degli elettrodi opportunamente collocati. Tale
metodica prende il nome di elettrocardiogramma.
5. Il ciclo cardiaco (o meccanico)
Il cuore esercita la propria funzione di pompa tramite
1. l’alternanza di una fase di rilassamento del
miocardio (la diastole) in cui gli atri e i ventricoli si
riempiono di sangue e
2. due fasi di contrazione del miocardio la sistole
atriale e
3. successivamente quella ventricolare, in cui il
sangue contenuto nel cuore viene spinto con forza
nelle arterie.
Il volume di sangue emesso ogni minuto dal ventricolo
sinistro nell’aorta è definito gittata cardiaca.
La gittata cardiaca è determinata da :
• (G) gittata sistolica: sangue emesso dal ventricolo
sinistro durante ogni battito (circa 70 mL);
• (F) frequenza cardiaca: numero di battiti al minuto
(circa 70-75).
• (GC) gittata cardiaca: FxG = circa 5 litri al minuto
5. Il ciclo cardiaco (o meccanico)
- Nel corso della sistole atriale (0,1
secondi) gli atri si contraggono e ciò spinge
il sangue nei ventricoli sottostanti.
11
2-
La sistole ventricolare (0,3 secondi) succede
immediatamente alla cessazione di quella atriale e
comprende due fasi: nella prima si ha un aumento
della pressione sanguigna internamente ai ventricoli;
il contenuto di sangue rimane invariato, ma
l’aumentata pressione determina la chiusura delle
valvole bicuspide e tricuspide; nella seconda, la
pressione del sangue nei ventricoli supera quella
presente nell'arteria polmonare e nell'aorta, si
determina, pertanto, l’apertura delle valvole aortica e
polmonare e il passaggio del sangue dai ventricoli
alle arterie corrispondenti.
3-
Nella diastole (0,4 secondi), fase di rilascio, le cavità del
cuore si allargano e il sangue passa dalle vene cave inferiori e
superiori e dalle vene polmonari agli atri e in parte ai ventricoli.
6. I fattori che influenzano la frequenza cardiaca
Il ritmo cardiaco normalmente è di 70-80 battiti al minuto.
I tessuti richiedono l’afflusso di volumi di sangue differenziati secondo le diverse
condizioni.
I fattori più importanti nella regolazione della frequenza cardiaca sono il sistema
nervoso autonomo e gli ormoni adrenalina e noradrenalina, rilasciati dalle
ghiandole surrenali.
La regolazione del cuore da parte del sistema nervoso ha luogo nel centro
cardiovascolare (CV), situato nel midollo allungato.
Da esso partono i neuroni simpatici che raggiungono il cuore attraverso i nervi
cardiaci acceleratori, come anche i neuroni parasimpatici che raggiungono il cuore
attraverso i nervi vaghi, e che hanno, al contrario, un effetto inibitore.
Alcune sostanze chimiche circolanti influenzano sia la fisiologia del muscolo cardiaco sia il
ritmo di contrazione.
1. Ormoni: adrenalina e noradrenalina aumentano la frequenza cardiaca e la
forza delle contrazioni; acetilcolina, invece, agisce in maniera opposta.
2. Ioni: diminuiscono la frequenza cardiaca e la forza della contrazione.
7. La struttura e le funzioni dei vasi sanguigni
P'2
E'
P1
ATRIO
SINISTRO
VENTRICOLO
SINISTRO
A
.
ZV
RP
POLMONI
.
CIRCOLAZIONE
POLMONARE
CIRCOLAZIONE
SISTEMICA
TESSUTI
ZP
RV
A'
P'1
E
VENTRICOLO
DESTRO
ATRIO
DESTRO
P2
I vasi sanguigni formano un sistema chiuso di tubi che allontanano il sangue dal
cuore (le arterie), lo trasportano ai tessuti (arteriole, capillari) e quindi lo riportano al
cuore (venule e vene).
7. La struttura e le funzioni dei vasi sanguigni
Le arterie trasportano il sangue lontano dal cuore e si
dividono in arterie ancora più piccole, dette arteriole.
Le arteriole all’interno di un tessuto si ramificano in vasi
microscopici chiamati capillari.
Gruppi di capillari in un tessuto si riuniscono a formare
piccole vene che prendono il nome di venule.
Queste poi confluiscono a formare vasi sempre più grandi
dette vene.
•
•
•
•
•
•
Il ventricolo destro (1) pompa il sangue nei polmoni
attraverso due arterie polmonari (2).
Scorre attraverso i capillari (3) dei polmoni, liberando
CO2 e assorbendo O2.
Il sangue ricco di ossigeno torna mediante le vene
polmonari (4) nell’atrio sinistro (5) e poi passa al
ventricolo sinistro (6) (quando il ventricolo si dilata e
l’atrio si contrae).
3
8
10
2
7
2
3
3
4
11
5
12
4
1
6
9
Quando il sangue lascia il ventricolo passando nell’aorta (7) (vaso sanguigno più grosso)
dall’aorta si ramificano le grosse arterie che si dirigono verso la parte superiore del corpo (8).
L’aorta si piega dietro al cuore, in basso, e si divide in arterie che portano sangue agli organi
addominali e alle regioni inferiori del corpo (9).
Il sangue povero di ossigeno proveniente dalla parte superiore del corpo e dalla testa si
raccoglie nella vena cava superiore (10), mentre la vena cava inferiore (11) raccoglie il sangue
proveniente dalla parte inferiore del corpo. Entrambe le vene confluiscono nell’atrio destro (12).
7. La struttura e le funzioni dei vasi sanguigni
Le arterie elastiche sono grossi vasi di diametro superiore a 2,5 cm.
Le pareti delle arterie presentano tre strati di tessuto che circondano una cavità, il
lume, in cui scorre il sangue.
Lo strato più interno è costituito da endotelio, da una membrana basale, da una
lamina elastica, uno strato intermedio (tonaca media) ricco di muscolatura liscia, e
uno strato di tessuto connettivo (tonaca avventizia).
7. La struttura e le funzioni dei vasi sanguigni
I capillari sono vasi microscopici che connettono le arteriole alle venule.
Consistono di uno strato di endotelio circondato da una membrana basale.
Il letto capillare
La lentezza del flusso ematico
nei capillari è utile perché
consente
lo
scambio
di
sostanze attraverso le loro
pareti.
Le arteriole regolano il flusso
sanguigno nei capillari dove
nutrienti, gas e sostanze di
rifiuto sono scambiati tra il
sangue e il fluido interstiziale.
7. La struttura e le funzioni dei vasi sanguigni
L’acqua e i soluti fluiscono fuori dal capillare sanguigno nel fluido interstiziale
circostante (filtrazione).
Se l’acqua e i soluti
migrano dal fluido interstiziale al capillare si dice
riassorbimento.
Alla base di questi
scambi di materiali c’è il
gradiente
di
concentrazione e la
pressione osmotica.
8. Il flusso ematico nei vasi sanguigni
La contrazione dei ventricoli produce la pressione sanguigna, cioè la pressione
esercitata dal sangue sulle pareti del vaso. La pressione arteriosa diminuisce
progressivamente quando il sangue passa dalle arterie sistemiche ai capillari e torna
all’atrio destro; il calo massimo della pressione si registra nelle arteriole.
La pressione è massima durante la contrazione ventricolare (sistole) e minima
durante il successivo rilassamento (diastole).
Diastole: Il cuore
è rilassato
e le valvole
atrioventricolari
sono aperte
0.1s
Sistole atriale:
Gli atri si contraggono
Sistole
La resistenza vascolare è la resistenza
che incontra il flusso sanguigno lungo le
pareti dei vasi.
Essa dipende da:
1. ampiezza del lume;
2. viscosità del sangue;
3. lunghezza complessiva del vaso
sanguigno.
0.4 s
Diastole
Sistole ventricolare
I ventricoli si contraggono;
le valvole semilunari sono aperte
8. Il flusso ematico nei vasi sanguigni
Pressione (mm Hg)
Il grafico mostra l’andamento della pressione sanguigna e della velocità del flusso
sanguigno nel passare dal distretto arterioso a quello venoso: a partire dall’aorta, in cui
sono massime, poi si riducono nelle arterie via via più lontane dal cuore, con una brusca
caduta nei punti in cui queste si diramano in arteriole e un’ulteriore diminuzione nella rete
capillare. In ciascuna delle due vene cave, infine, la pressione è praticamente nulla,
tuttavia, in esse la velocità aumenta perché diminuisce l’attrito.
Vena cava
Vene
Venule
Capillari
Atreriole
Arterie
Aorta
Velocità (cm/sec)
Dimensione relative
e numero di vasi sanguigni
8. Il flusso ematico nei vasi sanguigni
In conclusione
La pressione sanguigna dipende sia dalla gittata cardiaca sia dalla resistenza al flusso
che esercitano i vasi sanguigni.
La pressione e la velocità del sangue sono maggiori vicino al cuore e calano quando il
sangue entra nelle arterie e ancora di più nelle arteriole.
Il calo di pressione è dovuto soprattutto alla resistenza al sangue provocato
dall’attrito tra il sangue e le pareti interne delle arteriole. Con l’abbassamento della
pressione, nelle arteriole non si trovano valori elevati di pressione; questo il motivo
per cui sentiamo le pulsazioni solo nelle arterie.
La velocità del sangue diminuisce nelle arteriole a causa dell’attrito e anche per un
problema strutturale, infatti, l’estensione complessiva della superficie di un numero
elevato di arteriole è più grande di quella dell’arteria che porta il sangue ad esse.
Insomma, se ci fosse una sola arteriola per ciascuna arteria in essa il sangue
scorrerebbe molto più velocemente.
8. Il flusso ematico nei vasi sanguigni
Nel momento in cui il sangue arriva alle vene la
sua pressione è quasi pari a zero per la
resistenza che ha incontrato nelle arterie.
Le vene dei mammiferi sono comprese tra i
muscoli scheletrici e ogni volta che il corpo si
muove i muscoli schiacciano le vene e spingono
il sangue verso il cuore.
Quindi, il ritorno del sangue al cuore è
garantito dalla contrazione dei muscoli
scheletrici, che spremono le vene mettendo
in movimento il sangue in esse contenuto; il
riflusso del sangue è impedito da un sistema di
valvole
presenti
nelle
vene
(valvole
semilunari).
Direzione
del flusso
sanguigno
nella vena
Valvola (aperta)
Muscolo scheletrico
Valvola (chiusa)
8. Il flusso ematico nei vasi sanguigni
Il centro cardiovascolare (CV), come è stato già accennato, è la principale regione
del sistema nervoso deputata alla regolazione della frequenza cardiaca, della forza
delle contrazioni, della vasodilatazione o vasocostrizione dei vasi sanguigni.
8. Il flusso ematico nei vasi sanguigni
Il riflesso dei barocettori consente una regolazione rapida della pressione
sanguigna.
I chemiocettori sono situati nei due glomi carotidei nelle arterie carotidi
comuni e nel glomo aortico nell’arco aortico.
Diversi ormoni partecipano alla regolazione della pressione e del flusso
sanguigno.
1. il sistema renina-angiotensina-aldosterone (RAA);
2. adrenalina e noradrenalina;
3. ormone antidiuretico (ADH);
4. peptide antidiuretico atriale (ANP).
9. Vie di distribuzione del sangue
I vasi sanguigni sono organizzati a formare vie di distribuzione che
trasportano il sangue a tutto l’organismo.
Le vie principali sono:
• il circolo sistemico;
• il circolo polmonare;
• il sistema portale epatico.
9. Vie di distribuzione del sangue
Il cuore, i grossi vasi, i capillari
e la loro distribuzione nei vari
organi
perfusione degli organi in %
della gittata cardiaca
consumo di O2 da parte degli
organi in % del consumo totale di O2
FINE