0

Il sangue e la circolazione

Il trasporto interno negli animali Il sistema circolatorio ha relazioni molto strette con tutti

i tessuti del corpo

In molti animali, microscopici vasi chiamati capillari formano un’intricata rete di vasi sanguigni tra le cellule dei tessuti.

CapillareNuclei delle cellule del tessuto muscolare liscio

Globulo rosso

LM

70

0

Figura 18.1A

Capillare

Liquido interstiziale

Cellula tessutale

Diffusione di molecole

Figura 18.1B

I capillari sono i siti di scambio tra il sangue il liquido

interstiziale in cui sono immerse le cellule di un tessuto.

18.2 Il sistema circolatorio può essere aperto, come quello degli insetti, oppure chiuso, come quello umano

Gli cnindari e i vermi piatti hanno una cavità gastrovascolare che scambia materiale con l’ambiente, garantisce un sufficiente trasporto interno agli animali e funziona da apparato digerente.

Figura 18.2A

Bocca

Canale circolare

Figura 18.2B

PoriCuore tubulare

La maggior parte dei molluschi e tutti gli artropodi hanno un sistema circolatorio aperto: in alcune regioni del corpo, il sangue esce dai vasi e scorre tra le cellule dei tessuti (senza separazione tra liquido interstiziale e sangue).

• I vertebrati, compresi i mammiferi, hanno un sistema circolatorio chiuso, nel quale il sangue si trova sempre all’interno dei vasi.

• In questo sistema esistono tre tipi di vasi:

– le arterie, che trasportano il sangue dal cuore agli organi attraverso tutto il corpo;

– le vene, che riportano il sangue al cuore;

– i capillari che fanno passare in ciascun tessuto il sangue dalle arterie alle vene.

Sistema circolatorio chiuso di un pesce:

Arteria(sangue ricco di O2)

Arteriola

Letti capillari

Venula

Vena

AtrioVentricolo Cuore Arteria

(sangue povero di O2)Capillari branchiali

Il sistema cardiovascolare dei vertebrati ha subìto un processo evolutivo

Nei pesci il cuore è costituito da due sole cavità e il sangue scorre in un’unica direzione: viene pompato nelle branchie, passa attraverso i capillari sistemici, per poi ritornare all’atrio del cuore.

Figura 18.3ACapillari sistemici

Capillari branchiali

Cuore:

Ventricolo (V)

Atrio(A)

• Per garantire un maggior flusso di sangue agli organi, i vertebrati terrestri hanno una circolazione doppia, in cui il sangue attraversa due volte il cuore.

• La circolazione polmonare mette in comunicazione il cuore con il tessuto polmonare in cui avvengono gli scambi gassosi.

• La circolazione sistemica trasporta il sangue dal cuore al resto del corpo e poi di nuovo al cuore.

Figura 18.3B

Circolazione pulmo-cutanea

Circolazione sistemica

Destra Sinistra

AA

V

Capillari polmonari e del sistema cutaneo

Capillari sistemici

Il cuore di anfibi e rettili è diviso in tre cavità: due atri e un ventricolo.

Circolazione polmonare

Circolazione sistemica

Destra Sinistra

AA

V

Capillari polmonarii

Capillari sistemici

V

Figura 18.3C

Nei mammiferi e negli uccelli il cuore è diviso in quattro cavità: due atri e due ventricoli.

Il sistema cardiovascolare umano

Il sistema cardiovascolare umano è costituito dal cuore e dai vasi sanguigni

• Il cuore umano e di tutti i mammiferi ha due atri dotati di una parete sottile che ricevono il sangue che entra nel cuore e lo spingono per la breve distanza che li separa dai ventricoli.

• I ventricoli hanno una parete più spessa e pompano il sangue verso tutti gli altri organi del corpo.

Atrio destro Atrio

sinistro

Valvola semilunare

Valvola semilunare

Valvola atrioventricolare(tricuspide)

Valvola atrioventricolare (bicuspide)

Ventricolo destro

Ventricolo sinistroFigura 18.4A

Figura 18.4B

1

722

5

6

4

410

33

9

9

8

8

Vena cava superiore Capillari della testa, del torace e delle braccia

Arteria polmonare

Capillari del polmone sinistro

Vena polmonare

Aorta

Atrio sinistro

Ventricolo sinistroAorta

Capillari della regione addominale e delle gambe

Vena cava inferiore

Ventricolo destro

Atrio destro

Vena polmonare

Capillari del polmone destro

Arteria polmonare

Percorso del sangue attraverso il sistema cardiovascolare:

La struttura dei vasi sanguigni è perfettamente adattata alle loro funzioni

• I capillari hanno pareti molto sottili costituite da un singolo strato di cellule epiteliali.

• Arterie, arteriole, vene e venule hanno pareti più spesse, rivestite da un epitelio e rinforzate da uno strato di tessuto muscolare liscio e da uno di tessuto connettivo.

Figura 18.5

CapillareEpitelio

Membrana basale

Valvola

Epitelio

Tessuto muscolare liscio

Tessuto connettivo

Vena

VenulaArteriola

Arteria

Tessuto connettivo

Tessuto muscolare liscio

Epitelio

Il cuore si contrae e si distende ritmicamente

• Quando il cuore è rilassato, durante una fase chiamata diastole, il sangue fluisce dentro a tutte e quattro le sue cavità.

• L’altra fase del ciclo cardiaco è detta sistole e comincia con una brevissima contrazione degli atri, che riempie i ventricoli di sangue; poi si contraggono i ventricoli, si chiudono le valvole atrioventricolari, si aprono le valvole semilunari e il sangue viene pompato nelle grandi arterie.

Circolo cardiaco:

Figura 18.6

Il cuore è rilassato e le valvole atrioventricolari sono aperte

1 2 Gli atri si contraggono.

Sistole

Diastole

0.4 s

0.1s

0.3 s 3 I ventricoli si contraggono; le valvole semilunari sono aperte

• La quantità di sangue al minuto che il ventricolo sinistro pompa dentro l’aorta è detta gittata cardiaca.

• Le valvole atrioventricolari impediscono al sangue di refluire verso gli atri quando i ventricoli si contraggono, mentre le valvole semilunari si chiudono quando i ventricoli si rilassano durante la diastole, impedendo al sangue di ritornare nei ventricoli.

Il nodo senoatriale regola il ritmo del battito cardiaco

Una regione specializzata del tessuto muscolare cardiaco detta nodo senoatriale (SA), o pacemaker, mantiene il ritmo regolare di pompaggio del cuore determinando la frequenza con cui esso si contrae.

Figura 18.7

1 2 3 4

Nodo senoatriale (pacemaker) Nodo atrioventricolare

Fibre muscolari specializzate per la trasmissione degli impulsi

ApiceVentricolo destro

Atrio destro

ECG

• Il nodo senoatriale genera impulsi elettrici trasmessi anche a una regione particolare, il nodo atrioventrcicolare (AV).

• I segnali elettrici che insorgono e si propagano nel cuore generano dei cambiamenti elettrici sulla pelle che possono essere rilevati tramite degli elettrodi e registrati come elettrocardiogramma.

• Il ritmo cardiaco è influenzato anche da ormoni e potenziato dall’esercizio fisico.

COLLEGAMENTI Che cos’è un attacco cardiaco?

Se uno o più vasi sanguigni si ostruiscono, le cellule muscolari cardiache muoiono rapidamente, il cuore non è più in grado di pompare sufficiente sangue nel corpo e si verifica un attacco cardiaco, o infarto del miocardio.

AortaVena cava superiore

Arteria polmonare

Arteria coronarica sinistra

Arteria coronarica destra

Occlusione

Tessuto muscolare morto

Figura 18.8A

Tessuto connettivo

Tessuto liscio

Epitelio

LM

16

0

LM

60

Placche

Figura 18.8B

L’aterosclerosi è una patologia cardiovascolare cronica dovuta a formazione di placche (ateromi) che si sviluppano e si accrescono all’interno delle pareti dei vasi, determinando il restringimento del lume delle arterie e facendo scorrere il sangue con maggiore difficoltà.

18.9 Il sangue esercita una pressione sulle pareti dei vasi

• La pressione sanguigna corrisponde alla forza che il sangue esercita sulle pareti dei vasi sanguigni.

• Dipende, in parte, dalla gittata cardiaca e, in parte, dalla resistenza al flusso sanguigno operata dallo stretto lume delle arteriole.

Figura 18.9A

Pre

ssio

ne (

mm

Hg)

120100

80604020

0

Pressione sistolica

Pressione diastolica

Dimensione relative e numero di vasi sanguigni

Vel

ocità

(cm

/sec

)

50

40

30

20

10

0

Aor

ta

Art

erie

Atr

erio

le

Cap

illar

i

Ven

ule

Ven

a ca

va

Ven

e

La pressione e la velocità del sangue sono maggiori nell’aorta e nelle arterie.

Muscolo scheletrico

Direzione del flusso sanguigno nella vena Valvola (aperta)

Valvola (chiusa)

Figura 18.9B

Le grosse vene dei mammiferi sono compresse tra muscoli scheletrici e hanno valvole che consentono al sangue di scorrere solo in direzione del cuore.

Pressione sanguigna 120 sistolica70 diastolica(ancora da misurare)

Manicotto di gomma gonfiata con aria

Arteria

Pressione del manicotto sopra 120

120

Pressione del manicotto sotto i 120

120

Pressione del manicotto sotto i 70

70

I suoni si arrestanoSuoni udibili nello stetoscopio

Arteria chiusa

COLLEGAMENTI18.10 Misurando la pressione sanguigna è possibile

evidenziare i problemi cardiovascolari

Il valore normale della pressione sanguigna di un adulto è 120/70: il primo numero rappresenta la pressione durante la sistole, mentre il secondo quella durante la diastole.

1 2 3 4Figura 18.10

• L’alta pressione sanguigna, o ipertensione, viene definita come pressione sanguigna che raggiunge di norma valori superiori a 140mmHg per la pressione sistolica, e superiori a 90 mmHg per la pressione diastolica.

• L’ipertensione interessa circa un quarto della popolazione adulta e aumenta il rischio di ictus, infarto del miocardio e altre patologie cardiache o renali.

Venula Arteriola

Venula Arteriola

Sfinteri precapillari Metarteriola

Capillari

Metarteriola

Il tessuto muscolare liscio controlla la distribuzione del sangue

La muscolatura liscia delle pareti delle arteriole può contrarsi o rilassarsi, ostacolando oppure favorendo l’ingresso del sangue nel letto capillare.

Figura 18.11

1

2

Sfinteri rilassati

Sfinteri contratti

18.12 Molte sostanze riescono a passare attraverso le pareti dei capillari

TE

M 5

000

Cellula muscolare

Spazio tra due cellule epiteliali della parete capillare

Nucleo di una cellula

epiteliale

Parete capillare

Lume capillare

Liquido interstiziale

Figura 18.12A

• Lo scambio di sostanze tra il sangue e il liquido interstiziale avviene in diversi modi:

– per diffusione ed endocitosi;

– per pressione sanguigna e pressione osmotica.

Cellule tessutali

Pressione osmotica

Estremità capillare

vicina all’arteriola

Liquido interstiziale

Pressione netta verso l’esterno

Pressione netta verso l’interno

Pressione sanguigna

Pressione sanguigna

Pressione osmotica

Estremità capillare

vicina alla venula

Figura 18.12B

• Due forze attive spingono il liquido all’interno e all’esterno del capillare:

– una è la pressione sanguigna che tende a far uscire il liquido fuori dal lume del capillare;

– l’altra è la pressione osmotica che tende ad attirarlo dentro al lume.

Composizione e proprietà del sangue

Il sangue è costituito dal plasma e da elementi cellulari in sospensione che si originano nel midollo osseo

Il sangue è formato da diversi tipi di elementi cellulari, chiamati nel loro insieme elementi figurati, che sono in sospensione in un liquido, detto plasma.

Il plasma è composto per circa il 90% da acqua; tra i numerosi soluti si trovano sali inorganici sotto forma di ioni, proteine, sostanze nutritive, prodotti di scarto, ormoni.

Gli elementi figurati in sospensione nel plasma sono i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine.

I globuli rossi sono chiamati anche eritrociti e la loro funzione principale è quella di trasportare ossigeno.

I globuli bianchi, o leucociti, hanno la funzione di combattere le infezioni e di impedire la crescita delle cellule cancerose.

La composizione del sangue:

Elementi cellulari (45%)

Tipi di cellule Numero(per mm3 di sangue)

Funzioni

Eritrociti (globuli rossi)

5–6 milioni Trasporto di ossigeno e, in parte, di anidride carbonica

Leucociti (globuli bianchi)

5000–10 000 Difesa e immunità

Basofili

Esosinofili

Linfociti

Monociti

Coagulazione del sangue

250 000–400 000

Piastrine

Neutrofili

Plasma (55%)

Componenti Principali funzioni

Acqua Solvente per diluire le altre sostanze

Ioni inorganici:SodioPotassioCalcioMagnesioCloruroBicarbonato

Equilibrio osmotico, azione tampone, trasmissione di impulsi nervosi

Proteine plasmatiche:Albumina

FibrinogenoImmunoglobuline

Equilibrio osmotico e azione tampone

CoagulazioneImmunità

Sostanze trasportate dal sangue:Sostanze nutritive Prodotti di rifiuto del metabolismoGas respiratori (O2 eCO2)

Ormoni

Sangue centrifugato

Figura 18.13

COLLEGAMENTI La mancanza o l’eccesso di globuli rossi possono essere

dannosi per la salute

Quantità troppo basse di emoglobina o un ridotto numero di

globuli rossi comportano una patologia detta anemia.

Col

oniz

zata

SE

M 3

400

Figura 18.14

• Se i tessuti non ricevono abbastanza ossigeno, i reni secernono un ormone chiamato eritropoietina (EPO), che stimola il midollo osseo a produrre più globuli rossi.

• Alcuni atleti scelgono metodi drastici o illegali per incrementare la capacità di trasporto di O2 nel sangue, al fine di migliorare le proprie prestazioni, iniettandosi EPO sintetica.

La coagulazione blocca la fuoriuscita di sangue dai vasi sanguigni danneggiati

Le piastrine e la proteina plasmatica fibrinogeno sono sempre presenti nel sangue e si attivano per produrre un coagulo nel momento un cui un vaso sanguigno viene leso.

Col

oniz

zata

SE

M 3

400

Figura 18.15B

Epitelio

1 Le piastrine aderiscono al tessuto connettivo, lesionato a causa di una ferita

Tessuto connettivo

PiastrineTappo di piastrine

2 Si forma un aggregato di piastrine 3 Un coagulo di fibrina

intrappola le cellule

Figura 18.15A

Il processo di coagulazione del sangue:

Attraverso l’analisi del sangue si possono diagnosticare molte malattie

L’analisi del sangue è probabilmente l’esame clinico più diffuso e più richiesto dai medici.

L’esame del sangue permette di:

evidenziare carenze ormonali o vitaminiche e squilibri nell’alimentazione;

valutare il rischio di sviluppare malattie cardiovascolari o renali;

avere indicazioni sulla presenza di un’infezione o anche di un tumore non ancora diagnosticati.

COLLEGAMENTI

Le cellule staminali potrebbero essere utilizzate per curare la leucemia e altre malattie delle cellule del sangue

Le cellule staminali si differenziano negli elementi figurati del sangue e possono essere usate per la cura di malattie come, per esempio, la leucemia.

Figura 18.17B

COLLEGAMENTI

Cellule staminali linfoidi

Cellule staminali mieloidi

Eritrociti Basofili

Eosinofili

NeutrofiliMonocitiLinfociti

Piastrine