Figura 20.1 - Una visione generale
dell’apparato circolatorio. Il sangue scorre separatamente nel circolo polmonare ed in quello sistemico,
guidato dalla spinta del cuore.
Ognuno dei 2 circuiti origina dal
cuore e termina in esso, ed è formato da arterie, capillari, e vene.
Arterie
polmonari
Vene
polmonari
Capillari
polmonari
Atrio
destro
Ventricolo
destro
Atrio sinistro
Ventricolo sinistro
Arterie sistemiche
Vene
sistemiche
Capillari nei
tessuti periferici
Circolo polmonare
(Vedi Figura 21.9)
Circolo sistemico
(Vedi da Figura
21.10 a Fig. 21.18)
Figura 20.2 - Posizione del cuore nella cavità toracica. Il cuore
è situato nella porzione anteriore del mediastino, subito dopo lo
sterno. (a) Visione anteriore della cavità toracica aperta, che
mostra la posizione del cuore e dei grossi vasi in rapporto con il
cuore. Il piano di sezione mostra l’orientamento della figura (b). (b)
Sezione mostrante la posizione del cuore nel mediastino e la localizzazione degli altri organi mediastinici. (c) Rapporti tra il cuore e
la cavità pericardica.
Trachea
Prima costa
Polmone
destro
Polmone
sinistro
Esofago
Bronco
polmonare
Diaframma
Connettivo
mediastinico
Aorta
Arteria
polmonare
Cavità pleurica
destra
Pericardio
parietale
(tagliato)
Cavità pleurica
di sinistra
(a)
Vena
polmonare
Atrio sinistro
Vena cava
superiore
Ventricolo sinistro
Aorta
Atrio destro
Ventricolo
destro
Pericardio
viscerale
Linea di
incisione del
pericardio parietale
Cavità pericardica
Pericardio parietale
(b)
Tessuto fibroso
del sacco pericardico
Cavità
pericardica
Legamento
pericardico
frenico
Tessuto
connettivo
lasso
Mesotelio
Pericardio
parietale
Linea di incisione dell’epicardio
(pericardio viscerale)
(c)
Arco aortico
Base
Margine
destro
Aorta
ascendente
Margine sinistro
Aorta discendente
Tronco
polmonare
Vena cava
superiore
Auricola
(orecchietta)
dell’atrio
sinistro
Apice
Margine
inferiore
Atrio destro
(a) Posizione del cuore
Solco coronario
Arterie polmonari
Arco aortico
Ventricolo
sinistro
Ventricolo destro
Vene polmonari
Solco interventricolare
anteriore
(b) Superficie anteriore (sternocostale)
Atrio sinistro
Tessuto adiposo
nel solco
coronario
Vene cava
superiore
Ventricolo
sinistro
Atrio destro
Vena cava inferiore
Ventricolo destro
Solco interventricolare
posteriore
(c) Superficie posteriore (diaframmatica)
Figura 20.3 - Anatomia di superficie del
cuore. (a) Visione anteriore del torace,
mostrante la posizione del cuore rispetto alla
parete toracica ed i limiti anatomici del
cuore. (b) Veduta anteriore del cuore (faccia
sternocostale) che pone in evidenza le principali caratteristiche anatomiche. (c)
Superficie posteriore (diaframmatica) del
cuore. (Le arterie sono rappresentate in
rosso, le vene in blu).
4 Fondamenti di Anatomia e Fisiologia
Arco aortico
Tronco polmonare
Arteria
polmonare
di destra
Arterie polmonari
di sinistra
Vena cava
superiore
Vene polmonari
di sinistra
Muscoli
pettinati
Valvole
semilunari
Atrio
destro
Cuspide della
valvola AV
di sinistra
(bicuspide)
Cuspide
della valvola
AV di destra
(tricuspide)
Ventricolo
sinistro
Corde
tendinee
Ventricolo
destro
Muscoli
papillari
Trabecole
carnee
Setto
interventricolare
Vena cava
inferiore
Aorta discendente
(toracica)
(a)
(b)
Figura 20.4 - Anatomia cardiaca in sezione. (a) Una sezione schematica del cuore, condotta frontalmente, che mostra le principali strutture
e le vie di transito del sangue attraverso gli atri ed i ventricoli. (b) Fotografia dei muscoli papillari e delle corde tendinee collegate alla valvola
tricuspide (valvola AV destra). L’immagine è stata ripresa all’interno del ventricolo destro, osservata grazie ad una luce accesa posta nell’atrio
destro.
Ventricolo destro
Solco
interventricolare
posteriore
Ventricolo sinistro
(b) Dilatato
(fine diastale)
Ventricolo sinistro
Solco
interventricolare
anteriore
Ventricolo destro
(a)
(c) Contratto
(fine sistale)
Figura 20.5 - Differenze strutturali tra i ventricoli destro e sinistro. (a) Dettagliata vista in sezione del cuore, che mostra gli spessori relativi dei 2 ventricoli. Notare la forma a tasca del ventricolo destro e la massa del ventricolo sinistro. (b) Visione schematica dei ventricoli rilasciati
poco prima di una contrazione, quanto essi sono pieni di sangue. (c) Visione comparativa dei ventricoli contratti.
6 Fondamenti di Anatomia e Fisiologia
Figura 20.6 - Circolazione coronaria. (a) Un calco dei vasi coronarici che mostra la complessità e l’estensione del circolo coronarico. (b) Vasi coronarici destinati alla superficie anteriore del cuore.
(c) Vasi coronarici destinati alla superficie posteriore del cuore.
(b)
Arco
aortico
Tronco
polmonare
Arteria
coronaria
destra
Arteria coronaria
di sinistra
Ramo
circonflesso
Grande
vena
cardiaca
Piccola vena
cardiaca
Grande vena
cardiaca
Vene cardiache anteriori
Ramo
marginale
Arteria interventricolare anteriore
(ramo discendente)
Ramo
circonflesso
Seno coronario
Vena cardiaca
posteriore
(a)
(c)
Piccola
vena
cardiaca
Arteria
coronaria
destra
Vena cardiaca media
Ramo
marginale
Arteria interventricolare posteriore
(ramo discendente)
L’apparato cardiovascolare: il cuore 7
Scheletro fibroso
Connettivo
fibroso
denso
Pericardio
parietale
Connettivo
lasso
Mesotelio
Cavità pericardica
Mesotelio
Connettivo lasso
Epicardio
(pericardio
viscerale)
Miocardio
(tessuto muscolare cardiaco)
Connettivo lasso
Endotelio
Endocardio
(a)
(b)
Nucleo
Dischi
intercolari
(c)
Mitocondrio
Figura 20.7 - Organizzazione del tessuto muscolare nel cuore. (a) Una sezione schematica del cuore che mostra le posizioni relative di
epicardio, miocardio, ed endocardio. (b) Tessuto muscolare cardiaco che forma strati concentrici che avvolgono gli atri spiralizzandosi nello
spessore delle pareti ventricolari. (c) Sezione e visione schematica del tessuto muscolare cardiaco. Rispetto alle fibre muscolari scheletriche,
quelle cardiache presentano alcune caratteristiche istologiche quali: (1) piccole dimensioni, (2) nucleo piccolo e centrale, (3) interconnessioni
ramificate tra le fibre, e (4) presenza dei dischi intercalari.
Fibra muscolare scheletrica
Sviluppo della tensione
Potenziale transmembrana (mV)
lare
sco
mu
nto
me
scia
Rila
Co
ntra
zio
ne
mu
sco
lare
Stimolo
Periodo refrattario
Tempo (msec)
(a)
Fibra muscolare cardiaca
Stimolo
Depolarizzazione
Sviluppo della tensione
Co
ntra
zio
ne
mu
sco
lare
Ripolarizzazione
lare
sco
mu
nto
me
scia
Rila
Potenziale transmembrana (mV)
Picco
Periodo refrattario
Tempo (msec)
(b)
Figura 20.8 - Meccanica della contrazione delle fibre miocardiche. ‘a) In una fibra muscolare scheletrica il periodo refrattario è
relativamente breve, intorno ai 10 msec. Poichè la membrana si è
ripolarizzata prima della fine della fase di contrazione, una stimolazione ripetuta produrrà una contrazione tetanica. (b) Nella fibra
muscolare cardiaca il periodo refrattario è prolungato, ed essa
entra nella fase di rilasciamento prima che sia stata completata la
ripolarizzazione. Pertanto una stimolazione ripetuta non può produrre una contrazione tecnica.
L’apparato cardiovascolare: il cuore 9
Figura 20.9 - Circolazione coronarica e suo esame clinico. (a) Una immagine PET del cuore, ottenuta dopo l’introduzione di un
mezzo di contrasto contenente il radioisotopo Tc–99. Più intensa è la luminosità, maggiore è il flusso ematico nel tessuto. La parete del
cuore ha un esteso apporto circolatorio. (b) Una immagine PET di un cuore danneggiato ottenuta utilizzando la stessa procedura. La
maggior parte del cuore è privata dell’apporto circolatorio. (c) L’angioplastica mediante palloncino qualche volta può essere utilizzata
per rimuovere un ostacolo alla circolazione. Il catetere viene guidato attraverso le arterie coronarie fino all’ostacolo e viene gonfiato per
comprimere la placca ateromasica contro la parete vasale.
L’apparato cardiovascolare: il cuore 10
Mesoderma
Cavità
pericardica
VISIONE ANTERIORE
Faringe
Faringe
Tronco
arterioso
Solco
neurale
Tubi
cardiaci
Ventricolo
Atrio sinistro
primitivo
Cavità
pericardica
VISIONE LATERALE
La porzione laterale del mesoderma in questa regione presenta
una suddivisione in uno strato
parietale ed in uno viscerale,
creando uno spazio che andrà a
formare la cavità pericardica.
Durante la seconda settimana
di sviluppo il cuore risulta formato da un paio di condotti
muscolari a parete sottile al
davanti del pavimento del
faringe.
25 GIORNI
A partire dalla terza settimana il cuore pompa e fa
circolare il sangue. I tubi cardiaci si sono fusi, formando un cuore con una singola cavità centrale.
Due grosse vene portano il sangue al cuore, ed
un’unica grossa arteria, il tronco arterioso, porta il
sangue nella circolazione sistemica.
Atrio
sinistro
Setto
interatriale
Faringe
Archi
aortici
Apertura del
seno venoso
Ventricoli
Setto
interventricolare
Nella quinta settimana di sviluppo i setti interatriale ed interventricolare iniziano a dividere interamente il cuore.
Tronco
arterioso
Seno
venoso
4 SETTIMANA
Il cuore si allunga contemporaneamente
all’accrescimento dell’embrione. Esso si
incurva indietro su se stesso, formando una
curva a S che diviene gradualmente più
accentuata. Le regioni atriale e ventricolare
iniziano ad avere differente spessore.
Setto
interatriale
Forame
ovale
Atri
Atrio
destro
Fossa ovale
Atrio sinistro
Si sviluppano due setti atriali che si sovrappongono l’uno all’altro. Una apertura tra i 2
chiamata forame ovale, permette al sangue
di passare dall’atrio destro a quello sinistro.
Il rigurgito dall’atrio sinistro a quello destro
viene impedito da un lembo di tessuto che
agisce come una valvola unidirezionale.
Fino alla nascita questo corto circuito esclude il sangue dal circolo polmonare.
Alla nascita il forame ovale si chiude
separando, nel cuore, il circolo polmonare da quello sistemico. Una depressione poco profonda, la fossa ovale,
segna nell’adulto la sede del primitivo
forame ovale. (Altri cambiamenti circolatori che avvengono alla nascita
sono descritti nel Capitolo 21).
Ventricolo
destro
1 ANNO DI VITA
Compendio di Embriologia: sviluppo del cuore.
Potenziale di membrana (mV)
L’apparato cardiovascolare: il cuore 11
Frequenza cardiaca: 60 battiti
per minuto
Soglia
Figura 20.10 - Attività pacemaker (segnapassi). (a) Le cellule
segnapassi hanno potenziali di membrana leggermente più bassi
di quelli delle altre cellule miocardiche. Le loro membrane cellulari
vanno incontro a depolarizzazioni spontanee, producendo potenziali d’azione ad una frequenza determinata dal (1) potenziale di
riposo delle membrane e (2) dalla frequenza della depolarizzazione
spontanea. (b) In seguito a stimolazione del parasimpatico viene
rilasciata ACh, che iperpolarizza le cellule segnapassi e riduce la
frequenza delle depolarizzazioni spontanee, riducendo così la frequenza cardiaca. (c) In seguito a stimolazione dell’ortosimpatico
viene rilasciata NE, che depolarizza le cellule segnapassi ed accelera la frequenza delle depolarizzazioni spontanee, aumentando
così la frequenza cardiaca.
Depolarizzazione
spontanea
(prepotenziale)
Potenziale
di riposo
Potenziale di membrana (mV)
(a)
Frequenza cardiaca: 30 battiti
per minuto
Soglia
Depolarizzazione
più lenta
Potenziale
di riposo
più grande
Potenziale di membrana (mV)
(b)
Frequenza cardiaca: 90 battiti
per minuto
Soglia
Potenziale
di riposo
più piccolo
Depolarizzazione più rapida
Tempo in secondi
L’apparato cardiovascolare: il cuore 12
L’attività del nodo SA
e l’attivazione atriale
iniziano al tempo 0
Nodo SA
Lo stimolo raggiunge
il nodo AV. Tempo
trascorso = 40 msec
Nodo SA
Nodo AV
Nodo SA
Nodo AV
Fascio AV
Dopo un ritardo di 0,1
secondi nel nodo AV,
l’impulso viaggia lungo il
setto interventricolare,
lungo il fascio di His ed i
suoi rami fino alle cellule di
Purkinje. Tempo trascorso
= 175 msec.
Rami destro e
sinistro del
fascio AV
(a)
Fibre di Purkinje
Figura 20.11 - Il sistema di conduzione del cuore. (a) Lo stimolo
per le contrazioni viene generato dalle cellule segnapassi del nodo
SA. Da qui gli impulsi seguono tre differenti vie per raggiungere il
nodo AV attraverso le pareti atriali. Dopo un breve ritardo, gli impulsi
vengono condotti al fascio di His (fascio AV), e quindi da qui ai suoi
rami, alle cellule di Purkinje, ed al miocardio ventricolare. (b) Il movimento dello stimolo contrattile attraversa il cuore.
L’impulso viene distribuito dalle cellule di
Purkinje e ritrasmesso
al miocardio ventricolare attraverso i dischi
intercalari. Tempo
intercorso per completare la depolarizzazione ventricolare = 200
msec.
(b)
L’apparato cardiovascolare: il cuore 13
Ventricolo sinistro
Aorta
Pressione
(mm Hg)
Ventricolo destro
Arteria
polmonare
Atrio
sinistro
Atrio
destro
Volume
telediastolico
Volume ventricolare
sinistro (ml)
Volume
telesistolico
Valvole semilunari
Valvole atrioventricolari
Toni cardiaci
CHIUSO
APERTO
Quarto S4
APERTO
CHIUSO
CHIUSO
APERTO
“Lubb”S1
“Dupp”S1
Terzo S3
Figura 20.12 - Il ciclo cardiaco.
Una visione integrata dei cambiamenti di pressione e volume
nel cuore e nei grossi vasi,
l’ECG, i toni cardiaci, e lo stato
delle valvole cardiache durante
un singolo ciclo cardiaco.
Tempo (secondi)
(b)
(a)
(c)
AS
AD
VD
VS
(d)
(e)
Figura 20.13 - Controllo del cuore vivente. (a) Immagine TC tridimensionale di una sezione frontale del cuore. (b) Immagine TC tridimensionale della superficie del cuore. (c) Immagine RMN che mostrano le modificazioni del cuore durante la diastole ( a sinistra) e
la sistole (a destra) ventricolare. (d) Immagine ecocardiografica di una sezione del cuore, con uno schema esplicativo. (e) Angiogramma coronarico che mostra il circolo cardiaco.
Valvola tricuspide
(AV destra)
chiusa
Valvola mitrale
(AV sinistra)
chiusa
Atrio
sinistro
Valvola
mitrale
(chiusa)
Aorta
Valvola
semilunare
aortica
(aperta)
Muscoli
papillari
in tensione
Valvola semilunare
aortica (aperto)
Ventricolo
sinistro
contratto
Valvola semilunare
polmonare (aperta)
SEZIONE TRASVERSALE
SEZIONE FRONTALE
(a) Sistole
Valvola tricuspide
(aperta)
Valvola aortica
(chiusa)
Valvola
mitrale
(aperta)
Valvola mitrale
(aperta)
Valvola
semilunare
aortica
(chiusa)
SEZIONE TRASVERSALE
Ventricolo
sinistro
(dilatato)
Muscoli
papillari
(rilasciati)
Valvola semilunare
polmonare (chiusa)
SEZIONE FRONTALE
(b) Diastole
Suoni della valvola
semilunare polmonare
Suoni della valvola
semilunare aortica
Suoni della
valvola tricuspide
(c) Suono cardiaci
Suoni della
valvola mitralica
Figura 20.14 - Le valvole del cuore. (a) L’aspetto delle valvole
cardiache durante la sistole ventricolare, quando le valvole AV
sono chiuse e quelle semilunari sono aperte. Nella sezione frontale
si nota come la valvola bicuspida sia trattenuta dalle corde tendinee e dai muscoli papillari. (b) Posizione delle valvole durante la
diastole ventricolare, quando le valvole AV sono aperte e quelle
semilunari sono chiuse. Si noti come le corde tendinee sono allentate ed i muscoli papillari rilasciati. (c) Posizionamento dello stetoscopio per poter ascoltare i suoni generati dalla azione delle singole valvole (cosiddetti focolai o foci di ascolto, N.d.T.).
Segmento
P-R
Onda P
Intervallo
Segmento
S-T
Onda T
Intervallo
Intervallo QRS
Intervallo
Gli atri si
contraggono
I ventricoli si
contraggono
Gli atri si
contraggono
I ventricoli si
contraggono
Figura 20.15 - Elettrocardiogramma. Un
tracciato ECG è una striscia di carta contenente una registrazione dei fenomeni
elettrici operata mediante elettrodi attaccati alla superficie del corpo. Il posizionamento degli elettrodi influenza la forma e
l’ampiezza delle onde registrate. Questo è
un esempio di un ECG normale usando
tre elettrodi in posizione standard (polso
destro e sinistro, caviglia sinistra).
L’ingrandimento mostra i principali componenti dell’ECG e le misurazioni più spesso
eseguite durante gli esami clinici.
Figura 20.16 - Fattori che influenzano la gittata cardiaca.
Ai tessuti
periferici
Legge di
Starling
Volume
sistolico
VTD
VTS
Ritorno
venoso
Volume
del sangue
Attività
respiratoria
Riflesso
atriale
Ormoni:
epinefrina
norepinefrina
Innervazione
autonomica
Frequenza
cardiaca
Temperature
Ioni
(Na , K+, Ca2+)
+
Gittata
cardiaca
18 Fondamenti di Anatomia e Fisiologia
Nucleo del vago
Centro
cardioinibitore
Nervo vago (X)
Centro
cardioacceleratore
ORTOSIMPATICO
PARASIMPATICO
Fibra
parasimpatica
pregangliare
Fibra
ortosimpatica
pregangliare
Gangli
simpatici
(T1-T4)
Nervo
cardiaco
Sinapsi nel
flusso cardiaco
Fibra parasimpatica
postgangliare
Fibra
ortosimpatica
postgangliare
Figura 20.17 - Innervazione
autonomica del cuore.
Gittata
cardiaca
(l/min)
Gittata
cardiaca
(bpm)
Con normale innervazione
simpatica
Volume
sistolico
(ml)
Senza stimolazione
simpatica
Figura 20.18 - L’effetto della frequenza cardiaca sul volume
sistolico e sulla gittata cardiaca.