FISIOLOGIA DEL SISTEMA CARDIOVASCOLARE

Nei sistemi cardiovascolari più efficienti il cuore pompa il sangue in un sistema chiuso di vasi. Questo circuito permette di dirigere il flusso sanguigno lungo direzioni prestabilite ed assicura un'efficiente distribuzione di sostanze gassose, nutrienti, molecole segnale e scorie metaboliche.La pressione generata a livello cardiaco spinge continuamente il sangue attraverso il sistema. Il sangue riceve ossigeno dai polmoni e nutrienti dall'intestino e li trasporta alle cellule, rimuovendo allo stesso tempo i cataboliti cellulari destinati all'escrezione. Inoltre il sistema cardiovascolare è importante nella comunicazione intercellulare e nella difesa dell'organismo contro gli agenti esterni.

Le sostanze trasportate possono essere suddivise:1) nutrienti, acqua e gas che entrano nell'organismo dall'ambiente esterno2) materiali che sono trasferiti da una cellula all'altra3) cataboliti da eliminare

l'ossigeno entra nell'organismo a livello degli alveoli polmonari dove avviene lo scambio gassoso, mentre i nutrienti e l'acqua sono assorbiti dall'epitelio intestinale. Una volta nel sangue questi materiali sono distribuiti ai vari distretti corporei (è importante un rifornimento costante di ossigeno affinche alcuni tipi cellulari non subiscano un danno irreparabile. es. i neuroni cerebrali presentano un consumo di ossigeno molto elevato e non sono in grado di utilizzare le vie anaerobie per ottenere l'atp necessario al proprio metabolismo.

La comunicazione intercellulare è una funzione fondamentale del sistema cardiovascolare in quanto vengono trasportati gli ormoni secreti nele ghiandole endocrine verso i loro bersagli e glucosio ed acidi grassi verso cellule metabolicamente attive. Inoltre questo sistema provvede alla rimozione di anidride carbonica e cataboliti cellulari.

Il sistema cardiovascolare è costituito da cuore, vasi sanguigni e sangue.I vasi che trasportano il sangue verso la periferie sono dette arterie; i vasi che dalla periferia tornano al cuore sono detti vene. Il sangue si muove lungo questo sistema in un'unica direzione grazie alla presenza dei sistemi valvolari cardiaco e venoso.

Il cuore è suddiviso da una parte centrale, il setto, che lo divide in una parte destra e sinistra. Ogni parte è costituita da:

atrio: riceve il sangue di ritorno al cuore ventricolo: pompa il sangue nei vasi.

La parte destra del cuore riceve il sangue proveniente dai tessuti periferici e lo invia ai polmponi per essere ossigenato. La parte sinistra riceve il sangue appena ossigenato e lo pompa verso i tessuti di tutto l'organismo. Dall'atrio destro il sangue passa nel ventricolo destro, da qui è pompato attraverso le arterie polmonari nei polmoni dove viene ossigenato. Dai polmoni il sangue torna verso il lato sinistro del cuore attraverso le vene polmonari. L'insieme dei vasi che portano dal ventricolo destro ai polmoni e tornano all'atrio sinisctro viene definito circolazione polmonare.Il sangue proveniente dai polmoni rientra nel cuore a livello dell'atrio sinistro e successivamente passa al ventricolo sinistro. Il sangue pompato dal ventricolo sinistro entra nell'aorta che si ramifica in una serie di arterie di calibro sempre più piccolo sino a sfociare in una rete di capillari.Il sangue dai capillari passa poi nel versante venoso della circolazione, muovendosi dalle piccole vene verso quelle sempre più grandi. Le vene provenienti dalla parte superiore del corpo confluiscono a formare la vena cava superiore; le vene provenienti dalla parte superiore formano la vena cava inferiore. Le 2 vene cave si svuotano nell'atrio destro. L'insieme dei vasi che si portano dal lato sinistro del cuore verso i tessuti e che ritornano al lato destro del cuore è definito circolazione sistemica.

Diramazione aortala sua prima diramazione è rappresentata dalle arterie coronarie che hanno il compito di irrorare il miocardio. Dalle arterie coronarie il sangue scorre nei capillari e poi nelle vene coronarie che lo veicolano direttamente verso l'atrio destro attraverso il setto coronario. La parte ascendente dell'aorta produce

ramificazioni che si portano agli arti superiori e al capo. L'aorta addominale porta il sangue agli arti inferiori tronco e agli organi interni come reni ( arterie renali), fegato (arteria epatica) e al tratto digerente.

Apparato digerente e fegato ricevono sangue ossigenato dalle proprie arterie ma, in aggiunta il sangue refluo dal tratto digerente si porta direttamente al fegato per mezzo della vena porta. Il fegato è la sede del metabolismo dei nutrienti e svolge il ruolo fondamentale nella detossificazione dalle sostanze estranee. La maggior parte dei nutrienti assorbiti a livello intestinale raggiunge direttamente il fegato che rilascerà i metaboliti in circolo.

PRESSIONE, VOLUME, FLUSSO E RESISTENZA

il sangue scorre secondo un gradiente di pressione da regioni a pressione maggiore verso regioni a regione minore. Aumento della pressione è generato a livello delle camere cardiache quando queste si aprono. Il sangue scorre dal cuore (regione ad alta pressione) verso il circuito chiuso dei vasi sanguigni (bassa pressione). Quando il sangue scorre verso il sistema, la pressione diminuisce a causa dell'attrito del liquido con la parete dei vasi. La pressione più elevata si trova a livello dell'aorta e delle arterie sistemiche che, ricevono sangue dal ventricolo sinistro mentre la pressione più bassa si ritrova nelle vene cave nel punto in cui si svuotano nell'atrio di destra

La pressione di un liquido corrisponde alla forza esercitata dal liquido stesso sulle pareti del suo contenitore: la pressione è definita pressione idrostatica. A livello cardiaco la contrazione del ventricolo pieno di sangue è simile allo schiacciamento di un palloncino pieno di acqua: la pressione generata dalla contrazione muscolare è trasferita al sangue. La pressione generata a livello dei ventricoli è detta pressione di spinta. La tendenza del sistema cardiovascolare di opporsi allo scorrimento del sangue è detta resistenza : il flusso sanguigno sceglie il percorso che presenta la resistenza minore. Un aumento della resistenza di un vaso sanguigno determina una diminuzione del flusso attraverso quel vaso: se la resistenza aumenta, il flusso diminuisce. Tre parametri determinano la resistenza: raggio del tubo (r ), lunghezza (l) e la viscosità del liquido (n). Legge di Poiseuille = 8ln/p (greco) r^4-la resistenza del flusso aumenta se la lunghezza del tubo aumenta-la resistenza aumenta se la viscosità aumenta-la resistenza diminuisce se aumenta il raggioUna diminuzione del diametro dei vasi sanguigni è definita vaso costrizione , mentre un aumento del diametro dei vasi è detto vasodilatazione

La velocità del flusso dipende dalla portata e dall'area della sezione trasversa: con il termine portata si intende il volume di sangue che passa attraverso una sezione trasversale di un condotto nell'unità di tempo. La velocità di flusso misura la rapidità con cui il sangue attraversa un vaso mentre la portata misura il volume che attraversa un vaso. Il cuore genera pressione quando si contrae e d'immette il sangue nel lato arterioso della circolazione. Le arterie si comportano come riserve di pressione durante la fase di rilasciamento del cuore, mantenendo cosi elevata la pressione media arteriosa: questo valore dipende dalla gittata cardiaca (volume di sangue che il cuore pompa in un minuto) e dalla resistenza periferica

MIOCARDIO e CUORE Il cuore è un organo muscolare, grande come un pugno, situato nella cavità toracica. L'apice è piegato verso sinistra mentre la base più larga si trova dietro lo sterno. Il cuore è avvolto da un robusto sacco membranoso detto pericardio . Uno strato sottile di liquido limpido, il liquido pericardico, lubrifica la superficie esterna del cuore mentre questo batte all'interno del sacco pericardico. Il cuore è costituito da tessuto muscolare striato cardiaco o miocardio. Visto dall'esterno la maggior parte del cuore è costituita dalle pareti spesse dei ventricoli (camere inferiori), mentre i due atri, posti sopra i ventricoli hanno pareti più sottili. I grandi vasi sanguigni emergono alla base del cuore (superiore): l'aorta e l'arteria polmonare portano il sangue verso i tessuti periferici e i polmoni; le vene cave e polmonari riportano il sangue al cuore, sulla superficie dei ventricoli corrono tre solchi contenenti le arterie coronarie e le vene coronarie che forniscono e raccolgono il sangue dal miocardio.Nonostante il flusso del sangue nel cuore destro sia separato da quello nel sinistro i due lati del cuore si contraggono in maniera coordinata:

Impulso parte spontaneamente da cellule muscolari modificate che compongono il tessuto di conduzione e poi si propaga senza il controllo del SN autonomo(SN regola solo frequenza)

1. nodo seno-atriale : un gruppo di cellule autoritmiche nell'atrio destro rappresenta il principale pacemaker che diffonde il segnale attraverso fibre autoritmiche non contrattili.

2. nodo atrio-ventricolare : è costituito da cellule autoritmiche sul pavimento dell'atrio destro. Dal nodo AV la depolarizzazione passa alle fibre del Purkinje del fascio atrioventricolare situato sul setto che separa i 2 ventricoli.

3. fascio di His : si irradia dal nodo AV discendendo lungo il setto ventricolare e di divide in 2 branche, destra e sinistra. I fasci di His si collegano alle fibre del Punkinje le quali penetrano nel miocardio ventricolare attraversando i muscoli papillari e la parete laterale dei ventricoli.

4. 2 ventricoli

Il sangue fluisce dalle vene agli atri, e da qui, attraverso valvole unidirezionali passa nei ventricoli dove viene pompato. Il sangue lascia il cuore attraverso l'arteria polmonare dal ventricolo destro e attraverso l'aorta del ventricolo sinistro, le uscite dai ventricoli sono controllate da valvole che impediscono il reflusso del sangue.

Valvole cardiacheDue gruppi di valvole assicurano l'unidirezionalità del sangue:

valvole atrio ventricolari poste fra gli atri e i ventricoli valvole semilunari poste tra i ventricoli e le arterie

valvole atrioventricolari: sono costituite da lembi sottili di tessuto attaccati con la loro base a un anello di tessuto connettivo. I lembi, ispessiti a livello del bordo libero, si attaccano sul versante ventricolare a corde di tessuto ricche di collagene dette corde tendinee. Le estremità opposte delle corde tendinee sono inserite su estensioni del muscolo ventricolare, i muscoli papillari. Quando il ventricolo si contrae il sangue urta contro la faccia inferiore dei lembi della valvola AV e li spinge con forza verso l'alto nella posizione di chiusura. Le corde tendinee impediscono che la valvola sia spinta nell'atrio. Le due valvole AV non sono identiche: la valvola che separa l'atrio destro dal ventricolo destro presenta 3 lembi ed è detta valvola tricuspide. La valvola tra l'atrio sinistro e il ventricolo sinistro possiede due lembi ed è detta valvola bicuspide o valvola nitrale.

valvole semilunari: si trovano nel punto di passaggio tra i ventricoli e grosse arterie. La valvola aortica si trova tra il ventricolo sinistro e l'aorta, mentre la valvola polmonare è localizzata tra il ventricolo di destra e l'arteria polmonare

CONTRAZIONE MIOCARDIO segue lo stesso meccanismo del tessuto muscolare scheletrico

Il miocardio è un muscolo striato involontario con un'organizzazione sarcomerica simile alla fibra muscolare scheletrica ma i fasci di miofilamenti non sono organizzati in miofibrille distinte. Le cellule del miocardio non sono sincizi polinucleati ma cellule mononucleate con forma allungata che prendono nomi di cardiomiociti. Le singole cellule adiacenti tra loro sono connesse tramite un complesso di giunzione detto disco intercalare o stria scalariforme costituita da desmosomi (posizione trasversale) e giunzioni Gap (porzione longitudinale). L'accoppiamento elettrico tra le cellule adiacenti rende il miocardio un sincizio funzionale e l'impulso nervoso è diffuso in tutto il tessuto.

La contrazione del miocardio può essere graduata in quanto ogni singola cellula è in grado di eseguire una contrazione graduata, in cui la cellula varia la quantità della forza che genera. La forza generata dal miocardio è proporzionale al numero di ponti trasversali attivi: questo numero è a sua volta determinato dalla quantità di calcio legato alle molecole di troponina.. Se la concentrazione del calcio è basa nel citosol, alcuni ponti trasversali non vengono attivati e la forza sviluppata sarà piccola.

Un altro fattore che influenza la forza di contrazione è la lunghezza del sarcomero all'inizio della contrazione: Sia per il muscolo cardiaco che per quello scheletrico, la tensione generata è direttamente proporzionale alla lunghezza della fibra muscolare. Quando la lunghezza della fibra muscolare e la

lunghezza del sarcomero aumentano, la tensione aumenta fino al valore massimo. Nel cuore in particolare, l'allungamento delle singole cellule dipende dalla quantità di sangue presente nelle camere cardiache.

I potenziali d'azione delle cellule miocardiche variano a senconda del tipo cellulareDue tipi di cellula muscolare cardiaca generano potenziali con caratteristiche peculiari: in entrambi i tipi cellulari il Ca svolge un ruolo importante nel generare il potenziale d'azione.I due tipi cellulari sono a) cellule miocardiche contrattili e b) cellule miocardiche autoritmiche (speciiche)Cellule miocardiche contrattiliI potenziali d'azione di queste cellule sono simili a quelli del muscolo scheletrico e dei neuroni. La fase di depolarizzazione rapida del potenziale d'azione è determinata dall'ingresso di Na, mentre la fase di ripolarizzazione è causata dall'uscita di K. La differenza tra questa contrazione e quella muscolare scheletrica o di un neurone è un prolungamento della durata del potenziale d'azione dovuto all'ingresso di Ca.

FASE 4: potenziale di membrana a riposo (-90mV) FASE 0: depolarizzazione . Il potenziale di membrana diventa più positivo (+20mV) causa entrata Na FASE 1: ripolarizzazione iniziale . I canali del cacio si chiudono si aprono i canali di K che esce FASE 2: Plateau . La ripolarizzazione iniziale è di breve durata ed il potenziale d'azione si apiattisce

nel cosiddetto plateau che si verifica in seguito a due eventi: una diminuzione della permeabilità di membrana al K e un aumento della permeabilità al Ca. I canali del calcio voltaggio-dipendenti attivati dalla depolarizzazione hanno cominciato ad aprirsi nella fase 0 e fasi 1 e quando sono completamente aperti contemporaneamente si chiudono quelli del K.

FASE 3 : ripolarizzazione rapida . Il plateau termina quando i canali del Ca si chiudono e la permeabilità per il K aumenta. I canali del K sono attivati dalla depolarizzazione ma si aprono lentamente. Quando questi canali del K tardivi sono aperti il K esce dalla cellula riportando il potenziale in condizioni di riposo.

FASE 4: ritorno a potenziale di membrana a riposo (-90mV)

L'ingresso del Ca in fase 2 prolunga la durata del potenziale d'azione miocardico che dura 200ms (nello scheletrico dura 1/5 ms). La presenza di un potenziale d'azione di durata maggiore nelle cellule miocardiche impedisce che si verifichi una contrazione mantenuta nel tempo denominata tetano.

Cellule miocardiche autoritmiche (miocardio specifico)Queste cellule possiedono la peculiare capacità di generare potenziali d'azione spontaneamente in assenza di uno stimolo proveniente dal sistema nervoso. Questa proprietà deriva dal loro potenziale di membrana instabile che partendo da -60mV, lentamente sale verso il valore soglia per la scarica dei potenziali d'azione. Poiché il potenziale non è mai fisso, viene definito potenziale pacemaker. Ogni volta che questo potenziale depolarizza la cellula portandola al valore soglia, la cellula autoritmica genera un potenziale d'azione. L'instabilità del potenziale di membrana è determinato da canali differenti da quelli presenti negli altri tessuti eccitabili. Quando il potenziale è -60mV sono aperti sia i canali permeabili al Na che al K. Questi canali detti canali If permettono il flusso di ioni.A potenziali di membrana negativi questi canali si aprono e l0ingresso di Na supera l'uscita di K. L'ingresso netto di cariche positive depolarizza lentamente le cellule autoritmiche. Man mano che il potenziale diventa positivo, i canali If man mano si chiudono ed alcuni canali per il Ca si aprono. L'ingresso di Ca continua a depolarizzare la cellula ed il potenziale di membrana si sposta verso il valore soglia. Raggiunto questo valore altri canali del Ca si aprono e l'entrata di ioni Ca causa la fase di depolarizzazione rapida del potenziale. Al picco del potenziale i canali del Ca si chiudono mentre si aprono quelli del K che permettono l'uscita dalla cellula di questo ione causando la ripolarizzazione della cellula.

I neurotrasmettitori del sistema autonomo modulano la frequenza cardiacaL a velocità con cui le cellule pacemaker si depolarizzano determina la frequenza alla quale il cuore si contrae. L'intervallo di tempo che separa i potenziali d'azione può essere modificato alterando la permeabilità di membrana: l'aumento verso Na e Ca accelera la frequenza; mentre la diminuzione della permeabilità o aumento verso K porta al rallentamento della frequenza.La stimolazione ortosimpatica:

Noradrenalina ed Adrenalina incrementano il flusso di ioni sia attraverso i canali If che attraverso quelli per il Ca che causa una veloce depolarizzazione e causa aumento della frequenza cardiaca. Le catecolammine si legano a recettori B1 che utilizzano come secondo messaggero il cAMP.

Acetilcolina (Ach) rallenta la frequenza cardiaca in quanto attiva i recettori colinergici muscarinici che influenzano i canali di Ca e K: la permeabilità al K aumenta, iperpolarizzando la cellula pacemaker. Diminuisce la permeabilità al Ca che causa il rallentamento della velocità di depolarizzazione.

IL CUORE COME POMPA (vedi contrazione pag.3)

Il segnale elettrico che innesca la contrazione origina quando il nodo SA genera un potenziale d'azione e la depolarizzazione si propaga alle cellule adiacenti attraverso giunzioni comunicanti. La conduzione è rapida attraverso la via di conduzione internodale mentre è più lenta attraverso le cellule contrattili dell'atrio.I potenziali d'azione, propagandosi negli atri, incontrano lo scheletro fibroso cardiaco alla giunzione tra atri e ventricoli: questa barriera impedisce il trasferimento dei segnali elettrici dagli atri ai ventricoli. Di conseguenza il nodo AV è il solo percorso attraverso il quale i potenziali d'azione possono raggiungere le fibre contrattili ventricolari (attraverso il fascio di His che si dirama nelle fibre del Purkinje).Le fibre del Purkinje trasmettono gli impulsi molto velocemente (4ms) e tutte le cellule contrattili dell'apice si contraggono quasi contemporaneamente. La contrazione dell'apice verso la base permette l'espulsione del sangue verso gli ostii valvolari arteriosi posti alla base (in alto) del cuore. L'eiezione del sangue dai ventricoli viene agevolata dalla disposizione a spirale dei muscoli nelle pareti, che contraendosi determinano l'avvicinamento dell'apice e della base del cuore, spingendo in tal modo il sangue verso le aperture nella parte superiore dei ventricoli. La seconda funzione del nodo AV è quella di ritardare lievemente la trasmissione dei potenziali d'azione permettendo agli atri atri di completare la loro contrazione.

ELETTROCARDIOGRAMMAL'elettrocardiogramma (ECG) è la registrazione e la riproduzione grafica dell'attività elettrica del cuore che si verifica nel ciclo cardiaco.

Tracciato dell'elettrocardiogramma

Il principio su cui si basa la misurazione dell'attività elettrica del cuore è prettamente fisiologico: l'insorgere degli impulsi nel miocardio porta alla generazione di differenze di potenziale (in seguito ddp), che variano nello spazio e nel tempo e che possono essere registrate tramite degli elettrodi. La registrazione della ddp da parte di elettrodi posti sulla superficie corporea avviene grazie alla conducibilità dei liquidi interstiziali del corpo umano. Il tracciato elettrocardiografico rappresenta il metodo più facile, meno dispendioso e più pratico per osservare se l'attività elettrica del cuore è normale oppure se sono presenti patologie di natura meccanica o bioelettrica. Il normale tracciato ECG presenta un aspetto caratteristico che varia soltanto in presenza di problemi. Il tracciato è caratterizzato da diversi tratti denominati onde, positive e negative, che si ripetono ad ogni ciclo cardiaco.

Onda P: è la prima onda che si genera nel ciclo, e corrisponde alla depolarizzazione degli atri. È di piccole dimensioni, poiché la contrazione degli atri non è cosi potente. La sua durata varia tra i 60 e i 120 ms, l'ampiezza (o altezza) è uguale o inferiore ai 2,5 mm.Complesso QRS: si tratta di un insieme di tre onde che si susseguono l'una all'altra, e corrisponde alla

depolarizzazione dei ventricoli. L'onda Q è negativa e di piccole dimensioni, e corrisponde alla depolarizzazione del setto interventricolare; la R è un picco molto alto positivo, e corrisponde alla depolarizzazione dell'apice del ventricolo sinistro; la S è un'onda negativa anch'essa di piccole dimensioni, e corrisponde alla depolarizzazione delle regioni basale e posteriore del ventricolo sinistro. La durata dell'intero complesso è compresa tra i 60 e 90 ms. In questo intervallo avviene anche la ripolarizzazione atriale che però non risulta visibile perché mascherata dalla depolarizzazione ventricolare. Onda T: rappresenta la ripolarizzazione dei ventricoli. Non sempre è identificabile, perché può anche essere di valore molto piccolo. Onda U: è un'onda che non sempre è possibile apprezzare in un tracciato, dovuta alla ripolarizzazione dei muscoli papillari.

Tratto ST: rappresenta il periodo in cui le cellule ventricolari sono tutte depolarizzate e pentanto non sono rilevabili movimenti elettrici. Da ciò deriva che di norma è isoelettrico, cioè posto sulla linea di base del tracciato, da cui si può spostare verso l'alto o il basso di non più di 1mm. Intervallo QT: rappresenta la sistole elettrica, cioè il tempo in cui avviene la depolarizzazione e la ripolarizzazione ventricolare. La sua durata varia al variare della frequenza cardiaca, generalmente si mantiene tra i 350 e i 440ms.

Il tracciato ECG viene compilato su carta millimetrata, che scorre nell'elettrocardiografo ad una velocità di 25 mm al secondo, quindi cinque lati di quadrati da 5 mm rappresentano 1 secondo. È quindi facile immaginare come si possa immediatamente ricavare la frequenza cardiaca, valutando quanto tempo passa tra un ciclo e l'altro (si misura il tempo intercorso tra due complessi QRS). A solo titolo di esempio se abbiamo un complesso ogni 4 quadrati da 5 millimetri, significa che la nostra frequenza è attorno ai 75 battiti al minuto. Ovvero, visto che ogni quadrato da 5 mm corrisponde a 0.2 sec e, quindi, 4 quadrati a 0.8 sec, basterà dividere 60 sec (1 minuto) per 0.8 sec per ottenere la frequenza di 75 battiti al minuto, appunto.

CICLO CARDIACO (contrazione-rilasciamento)

Un ciclo cardiaco presenta 2 fasi: la diastole: periodo in cui il cuore è rilasciato la sistole: periodo in cui il muscolo è contratto

Nel ciclo cardiaco il sangue scorre da un'area ad alta pressione verso un'area a bassa pressione e che la contrazione aumenta la pressione mentre il rilasciamento lo diminuisce. Il ciclo è suddiviso in 5 fasi:

1. Cuore a riposo: diastole atriale e ventricolare Sia gli atri che i ventricoli sono rilasciati. Gli atri sono in fase di riempimento (riceve il sangue refluo dalle vene), mentre i ventricoli hanno appena terminato la loro contrazione. Appena i ventricoli si rilasciano, le valvole AV si aprono permettendo al sangue di fluire dagli altri verso i ventricoli. I ventricoli rilasciati si espandono per accogliere il sangue che entra.

2. Completamento del riempimento ventricolare: sistole atriale Un ulteriore 20% del riempimento si verifica durante la contrazione atriale che spinge il sangue nei ventricoli. La sistole atriale inizia a seguito dell'onda di depolarizzazione che attraversa gli atri. L'aumento della pressione fa rifluire una piccola quantità di sangue verso le vene.

3. Fase iniziale della contrazione ventricolare e primo tono cardiaco Mentre gli atri si contraggono,l'onda di depolarizzazione si muove lentamente attraverso le cellule di conduzione del nodo AV, poi rapidamente lungo le fibre del Purkinje fino a raggiungere l'apice del cuore. La sistole ventricolare inizia a questo livello, con i fasci muscolari disposti a spirale che spingono il sangue verso la base del cuore. Il sangue spinto verso l'alto esercita una pressione sulla faccia inferiore dei lembi delle valvole AV, determinandone la chiusura (no riflusso). Le vibrazioni generate dalla chiusura delle valvole AV danno origine al primo tono cardiaco s1. Il sangue rimane intrappolato nei ventricoli che continuano a contrarsi (contrazione ventricolare isovolumetrica). Mentre i ventricoli iniziano a contrarsi, le fibre muscolari atriali si ripolarizzano e si rilasciano. Quando la pressione all'interno degli atri diventa inferiore a quella presente nelle vene, riprende il flusso dalle vene verso gli atri. La chiusura della valvola AV separa le camere cardiache superiore dalle inferiori, perciò il riempimento atriale è indipendente dagli eventi che hanno luogo nei ventricoli.

4. Il cuore come pompa: l'eiezione ventricolare i ventricoli in contrazione ad un certo punto riescono a generare una pressione sufficiente a determinare l'apertura delle valvole semilunari, permettendo il passaggio del sangue nelle arterie. La

pressione generata dalla contrazione ventricolare diventa la forza motrice per il flusso sanguigno (pressione elevata del sangue nelle arterie).

5. Rilasciamento ventricolare e secondo tono cardiaco al termine dell'eiezione ventricolare, i ventricoli iniziano a rilassarsi e la pressione diminuisce. Quando la pressione ventricolare diventa inferiore a quella presente nelle arterie, il sangue comincia a refluire verso il cuore: questo flusso retrogrado riempie le cuspidi delle valvole semilunari forzandole verso la posizione di chiusura. Le vibrazioni originate dalla chiusura di queste valvole danno origine al secondo tono cardiaco s2. Una volta chiuse le semilunari, i ventricoli tornano ad essere delle camere isolate dagli atri e dalle arterie. Le valvole AV restano chiuse perchè la pressione ventricolare è ancora più elevata rispetto a quella atriale: questa fase viene detta rilasciamento ventricolare isovolumico. Quando la pressione ventricolare diventa inferiore a quella atriale, le valvole si aprono. Il sangue accumulato a livello atriale durante la contrazione ventricolare fluisce nei ventricoli.

CURVE PRESSIONE-VOLUME RAPPRESENTANO UN CICLO CARDIACO

Punto A : il ventricolo ha terminato la contrazione e contiene una ridotta quantità di sangue che manterrà durante tutto il ciclo. Il sangue sta passando dalle vene polmonari verso l'atrio. Quando la pressione atriale supera quella ventricolare, la valvola mitrale (tra atrio e ventricolo sx) si apre ed il sangue passa dall'atrio al ventricolo, aumentandone il volume. (passaggio dal punto A al B).

Punto B : mente il sangue scorre, il ventricolo rilasciato si prepara ad accoglierlo: il volume ventricolare aumenta mentre la pressione rimane costante. L'ultima parte del riempimento ventricolare è completata dalla contrazione atriale. I ventricoli ora contengono il volume massimo di sangue di tutto il ciclo cardiaco. Poiché il riempimento massimo si verifica alla fine del rilasciamento ventricolare (diastole), questo volume viene definito volume telediastolico (EDV=135 mL). All'inizio della contrazione ventricolare, la valvola mitrale è chiusa. Con le valvole AV e semilunari chiuse, il sangue presente nei ventricoli non può uscire. I ventricoli tuttavia continuano a contrarsi provocando l'aumento rapido della pressione intraventricolare (passaggio da B a C)

Punto C : quando la pressione ventricolare supera la pressione nell'aorta, la valvola aortica si apre. La pressione continua ad aumentare man mano che il ventricolo prosegue la contrazione, mentre il volume ventricolare diminuisce poiché il sangue viene spinto nell'aorta. (passaggio da C a D)

Punto D : il cuore non si svuota completamente a ogni contrazione ventricolare. La quantità di sangue che rimane nel ventricolo al termine della sistole viene definita volume telesistolico (ESV=65mL). Questo volume è la quantità minima di sangue che il ventricolo conterrà durante il ciclo cardiaco. Dopo la contrazione, il ventricolo inizia a rilasciarsi e la pressione intraventricolare decresce con conseguente chiusura delle valvole semilunari ed il ventricolo diventa di nuovo una camera chiusa. (pass D a A)

La gittata sistolica è il volume di sangue pompato da un ventricolo nel corso di una contrazioneIl volume telesistolico (65mL) fornisce un margine di sicurezza: il cuore può, mediante una contrazione più energica, diminuire il suo ESV, pompando più sangue verso i tessuti. Il cuore di solito non lavora al massimo delle sue possibilità. La quantità di sangue pompata da un ventricolo durante la contrazione e detta gittata sistolica(gittata= EDV-ESV= 135-65= 70 mL). La gittata sistolica non è un valore costante e può aumentare fino a 100mL nell'esercizio fisico.

La gittata cardiaca è una misura della prestazione del cuoreLa gittata cardiaca è il volume di sangue pompato dal cuore in un periodo stabilito di tempo ed è indice del flusso ematico totale nell'organismo. Gittata cardiaca (GC)= frequenza cardiaca (bpm) X gittata sistolica (mL/battito).Il volume totale del sangue in media è di 5 litri: questo significa che a riposo un ventricolo pompa tutto il sangue presente nell'organismo in 1 solo minuto (GC= 72x70=5040ml/minuto= 5Litri).Durante l'esercizio fisico la gittata cardiaca può aumentare fino a 30-35L/minuto. I cambiamenti omeostatici della gittata cardiaca sono determinati da variazioni della frequenza cardiaca e della gittata sistolica

(controllo del sistema nervoso).

La frequenza cardiaca è modulata dai neuroni autonomi e dalle catecolammine

70 battiti/minuto : adulto a riposo 50 battiti/minuto : atleti 125 battiti/minuto : soggetti eccitati o ansiosi

Le branche ortosimpatiche e parasimpatiche del sistema nervoso autonomo influenzano la frequenza cardiaca per mezzo di un controllo antagonista.

SN parasimpatico: rallenta la frequenza cardiaca SN simpatico: aumenta frequenza cardiaca

Un aumento della frequenza cardiaca può essere ottenuto in 2 modi: diminuire l'attività dei neuroni parasimpatici: le cellule riprendono il loro ritmo intrinseco di

depolarizzazione e la frequenza aumenta a 90/100 battimi al minuto attivazione del sistema simpatico

ADRENALINA e NORADRENALINA, legandosi ai recettori b1, aumentano la velocità di depolarizzazione delle cellule autoritmiche e incrementano la frequenza cardiaca.Le due branche del sistema nervoso autonomo modificano la velocità di conduzione dei potenziali d'azione nel nodo AV. L' ACETILCOLINA rilasciata dai neuroni parasimpatici rallenta la conduzione dei potenziali d'azione attraverso il nodo AV, aumentando cosi il ritardo della trasmissione a livello del nodo AV. Al contrario, le catecolammine adrenalina e noradrenalina accelerano la conduzione dei potenziali d'azione attraverso il nodo AV ed il sistema di conduzione.

Diversi fattori influenzano la gittata sistolicaLa gittata sistolica (quantità di sangue pompata dal ventricolo a ogni contrazione) è direttamente correlata alla forza generata dal miocardio durante la contrazione stessa: più elevata è la forza, maggiore sarà la gittata sistolica. Nel cuore isolato (denervato), la forza della contrazione ventricolare è influenzata da due parametri:

la lunghezza della fibra muscolare all'inizio della contrazione la contrattilità miocardica

Il volume di sangue presente nel ventricolo all'inizio della contrazione determina l'entità della lunghezza delle fibre muscolari. Per ogni data lunghezza, la contrattilità rappresenta la capacità intrinseca della fibra muscolare cardiaca di contrarsi e dipende dall'interazione del Ca con i filamenti contrattili.

Relazione lunghezza tensione e legge del cuore di Frank-StarlingNel cuore integro, lo stiramento delle pareti ventricolari determina un incremento della gittata sistolica. Se una quota aggiuntiva di sangue passa nei ventricoli, le fibre muscolari si allungano e quindi si contraggono con maggiore forza, spingendo fuori il sangue. Il grado di stiramento del miocardio prima dell'inizio della contrazione è denominato precarico sul cuore, perchè tale stiramento costituisce un carico imposto al muscolo cardiaco prima che si contragga.

La curva di Starling rappresenta la relazione tra l'allungamento e la forza nel cuore in toto. Asse X: volume telediasistolico (misura dell'entità dello stiramento a cui sono sottoposti i ventricoli

e determina la lunghezza dei sarcomeri) Asse Y: la gittata sistolica ed è indice della forza di contrazione

Legge del cuore di Frank-Starling: il grafico mostra che la gittata sistolica è proporzionale al volume teledistolico. Quando nel cuore entra una quantità maggiore di sangue, esso si contrae con maggiore forza ed espelle più sangue.

Gittata sistolica e ritorno venosoLa gittata sistolica aumenta all'aumentare del volume telediasistolico. Quest'ultimo è determinato a sua volta dal ritorno venoso, vale a dire dalla quantità di sangue che torna al cuore dalla circolazione venosa.Tre fattori influenzano il ritorno venoso:

1. la contrazione muscolare che comprime le vene che riportano il sangue al cuore (Pompa muscolare)2. le variazioni pressorie nella cavità addominale o in quella toracica nel corso della respirazione

(pompa respiratoria)3. innervazione ortosimpatica delle vene

Pompa muscolare : è la denominazione data alle contrazioni del muscolo scheletrico che comprimono le vene producendo un'azione di spremitura che spinge il sangue verso il cuore. La pompa muscolare favorisce il flusso di sangue verso il cuore. Nei periodi di inattività la pompa muscolare non assiste il ritorno venoso.

Pompa respiratoria: è generata dal movimento del torace durante l'inspirazione. Quando la gabbia toracica si espande ed il diaframma si abbassa verso la cavità addominale, la cavità toracica si allarga e sviluppa una pressione subatmosferica. Questa bassa pressione determina una riduzione di pressione nella vena cava inferiore al suo ingresso nel torace favorendo cosi il richiamo di sangue dalle vene addominali. La combinazione dell'aumento della pressione delle vene addominali e della diminuzione della pressione delle vene toraciche incrementa il ritorno venoso durante l'inspirazione.

Innervazione ortosimpatica delle vene: quando le vene si contraggono, il loro volume diminuisce ed il sangue viene “spremuto” verso il cuore. Ne consegue un aumento del volume ventricolare all'inizio della contrazione successiva ed i ventricoli si contraggono con maggiore forza, pompando il sangue nel comparto arterioso della circolazione. L'innervazione ortosimpatica permette all'organismo di ridistribuire il sangue dal versante venoso a quello arterioso della circolazione.

La contrattilità è controllata dal sistema nervoso e da quello endocrino-agente ionotropo: è una sostanza chimica che è in grado di influenzare la contrattilità esplicando il suo effetto ionotropo (catecolammine, adrenalina e noradrenalina e la digitale hanno effetto ionotropo positivo).

Adrenalina e Noradrenalina si legano e attivano i recettori b1 presenti nella membr. delle cell del cuore: 1. Una volta attivati, i recettori b1 utilizzano quale secondo messaggero l'cAMP per promuovere la

fosforilazione di specifiche proteine intracellulari. La fosforilazione dei canali voltaggio-dipendenti del Ca aumenta la probabilità che essi si aprano in seguito a una depolarizzazione di membrana; un maggior numero di canali aperti permette l'ingresso di una maggiore quantità di Ca nella cellula.

2. Le catecolammine promuovono l'accumulo di Ca nel ret. sarcoplasmatico attraverso l'azione su una proteina regolatrice, il fosfolambano. La fosforilazione del fosfolambano incrementa l'attività della Ca-ATasi nel reticolo sarcoplasmatico.

3. Questa ATPasi accumula Ca nel reticolo sarc.in modo che ne diventi disponibile una quantità maggiore per il rilascio del calcio calcio-indotto.

Il risultato finale della stimolazione catecolaminergica è una contrazione più forte. Inoltre queste accorciano la durata della contrazione stessa: l'aumento dell'attività atpasica determina un traspoto molto più rapido del calcio dal citoplasma al ret sarc. E questo riduce a sua volta la durata del legame tra calcio e troponina.

La pressione arteriosa determina il post caricoSi definisce il post carico, la resistenza arteriosa che si oppone all'espulsione del sangue dal ventricolo.Un aumento del post-carico si riscontra in monte condizioni patologiche (pressione arteriosa e perdita di elasticità delle pareti dell'aorta).Nella pratica clinica, la pressione arteriosa è utilizzata come indicatore del post-carico. In un esame ecocardiografico (registrazione ultrasuoni riflessi del cuore) un indice usato è la frazione di eiezione o % del volume telediastolico (EDV) espulso dal ventricolo.