07 Cuore Circolo

7/25/2019 07 Cuore Circolo

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Potenziale dazione cardiaco: tessuto di lavoro

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

0 50 100 150 200 250 300

ms

mV

Na+

K+ , corrente transiente

Ca2+ entra

K+ delayedattiva corrente Na+

inattiva corrente Na+

attiva corrente K+ transiente

inattiva corrente K+ transiente

attiva corrente Ca2+ L

attiva delayed rectifiersi chiudono i canali Ca2+ tipo L

si chiudono i canali delayed rectifier

si chiudono i canali

Ca2+ ti o L

Caratteristiche particolari: dura circa 200 ms, durante il plateau entra Ca2+ e si inattiva

la inward rectifier.

Inward rectifier open

Inward rectifier open

Inward rectifier closedInward rectifier closed


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Potenziale dazione e contrazione

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

0 50 100 150 200 250 300

ms

mV

Ca2+ entra

Contrazione


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Potenziale dazione, contrazione e refrattariet

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

0 50 100 150 200 250 300

ms

mV

Na+

K+ , corrente transiente

Ca2+ entra

K+ delayed

Contrazione

Refrattariet assoluta relativa


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Accoppiamento eccitazione-contrazione

Il potenziale dazione innesca la contrazione tramite il Ca2+ inducedCa2+ release

Ca2+

Ca2+Ca2+

Ca2+

Ca2+ Ca2+

Contrazione

No No


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La forza di contrazione proporzionale allingresso di Ca2+

Il Ca2+ induced Ca2+ release non un fenomeno tutto-o-nulla

Il sistema Ca2+ induced Ca2+ release costituito da sottosistemi di Ca2+ induced

Ca2+ release (canali ionici-store) funzionalmente indipenenti

Leliminazione del Ca2+ citosolico pone fine alla contrazione

Il Ca2+

viene riassorbito negli store da una Ca2+

-ATPasi di membrana Il Ca2+ viene estruso da una Ca2+-ATPasi di membrana e da uno scambiatore

Na+/Ca2+

La forza e la frequenza di contrazione sono modulabili


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Propagazione del potenziale dazione nel miocardio

Nel miocardio le cellule sono connesse tramite gap junctions

Il PdA si trasmette da una cellula allaltra mediante correnti elettrotoniche che

scorrono attraverso le gap junction

il PdA insorge nel nodo seno-atriale e si propaga velocemente ad entrambi gli

atriiGiunto il nodo atrio-ventricolare rallenta ed impiega circa 0.1 s per passare

nel vicino fascio di His.

Qui invade rapidamente i ventricoli, tramite i due fasci (Dx e Sx) di His e le

fibre del Purkinje.

Note: gli atri sono separati dai ventricoli da tessuto fibroso. Solo attraverso il

nodo atrio-ventricolare leccitamento pu passare dagli atri ai ventricoli


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Leccitamento si propaga alle cellule

adiacenti tramite leGap junction

+ +

+

++

+20 mV - 90 mV

- 90 mV


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Propagazione del potenziale dazione nel

miocardio

Rosso: veloce

Giallo : lento


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Ritmicit (insorgenza del PdA)

La contrazione innescata dal PdA

Il PdA insorge spontaneamente nel nodo seno-atriale, ad una frequenza di

circa 70 i/min

Il PdaA insorge spontaneamente nel nodo atrio-ventricolaree, ad unafrequenza inferiore

Il PdA insorge spontaneamente nel fascio di His e nelle fibre del Purkinje, ad

una frequenza ancora inferiore

Dominanza del ritmo pi frequente Caratteristiche elettiche delle cellule del nodo seno atriale:

Basso Vm -60 mV

Corrente depolarizzante spontanea If

Insorgenza di una corrente di Ca2+


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Potenziale dazione nel nodo S-A

If: attivata dalliperpolarizzazione

ICa2+: attivata dalla depolarizzazione, corrente transiente

10 mV

If (cationica)

-60 mV

K+K+

0.8 s

Ca2+Ca2+


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La funzione meccanica del cuore La legge di Poiseuille (relazione tra pressione e flusso) Il flusso F ( volume che passa attraverso una sezione di un tubo) si misura in l/min, ml/ore,

etc P2-P1= R*F, F=(P2-P1)/R, 1/R=G

Il flusso va da pressione maggiore a pressione minore

R=8l/ r4 (esatta in regime di flusso laminare)

Vasi in serie: RT=R1+R2

Vasi in parallelo

1 2

1/RT=1/R1+1/R2FT=F1+F2

F2

F1FTFT

P1 P2

lF


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Vasi in serie: il flusso uguale nei due vasi

Vasi in parallelo: la differenza di pressione (P) identica ai due capi

Nei singoli vasi in parallelo il flusso inversamente proporzionale ad R1, R2,..

Vasi in parallelo: maggiore il loro numero, minore la RT

Caduta di pressione

Procedendo lungo un vaso, la pressione scende (l aumenta)

Lungo il vaso, la caduta di pressione proporzionale alla R di quel pezzo di vaso

P1 R1 P2 R2 P3 R3 P4

F

Il i l di


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Il ciclo cardiaco

Il ciclo cardiaco dura, a riposo, 0.8 s: 0.1 sistole atriale, 0.3 sistole ventricolare e

diastole atriale, 0.4 diastole atriale e ventricolare. Frequenza= 60 s/0.8s=70 b/m La gettata sistolica di circa 80 ml, circa 70 ml restano nel ventricolo (volume

telesistolico

Volume telediastolico=150 ml

Riempimento Ventricolare 70 ml circa sono residui dalla sistole precedente 60 ml affluiscono durante la diastole

20 ml affluiscono durante la sistole atriale

Sistole ventricolare

Alla fine della sistole atriale si chiudono le valvole atrio-ventricolari

Sistole isometrica, finch P80 mm/Hg (pressione arteriosa-aortica minima)

Quando la P ventricolare maggiore di quella aortica si apre la valvola aortica.

Efflusso, rapido, poi lento, Pmax 120 mm/Hg

Quando la P ventricolare minore di quella aortica si chiude la valvola aortica(allincirca, alla fine della sistole).

Diastole isometrica

Riempimento

Il flusso regolato (on-off) da valvole unidiraezionali aperte o chiuse a secondadella P. Funzione dei muscoli papillari


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(Casella-Taglietti)

Pressioni nel ventricolo Dx: stesso andamento temporale, ma minore ampiezza (0-30 mm/Hg)

Pressioni atriali (v. figura) Pressione arteriosa grande circolo (90-130 mm/Hg); pressione ventricolo SX: 0-130 mm/Hg

Pressione arteriosa massima piccolo circolo (circa 30 mm/Hg)

La gettata cardiaca (GC)


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La gettata cardiaca (GC)

GC= gettata sistolicaxfrequenza cardiaca= 70 mlx 70 b/min= 4900 ml 5 l

La gettata sistolica pu circa triplicare

La frequenza cardiaca pu circa triplicare

La GC aumenta 9 volte 45 l (aumenta ovviamente anche la ventilazione polmonare)

La Gc aumenta

durante lesercizio fisico

quando fa caldo

Controllo della gettata sistolica : la legge di Starling (regolazione intrinseca) Volgarmente, pi sangue arriva, pi sangue esce

0

0 50 100 150 200 250 300 350

Volume (ml), lunghezza fibre cardiaca, P diastolica

F,

Psistolica

Controllo della gettata sistolica: ortosimpatico (regolazione estrinseca)


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g p ( g )

Sinapsi, Ach

Sinapsi, NA

NeuroneMidollo spinale

Neuronegangliare

Miocita ventricolare

Sinapsi gangliare, Ach, recettore nicotinico

Sinapsi neurone-miocita, noradrenalina, recettore adrenergico

G protein, attiva adenilato ciclasi, aumenta AMP ciclico, aumenta PKA, aumenta ICa2+,

aumenta la forza di contrazione

Controllo della gettata sistolica: midollare del surrene

Lortosimpatico innerva la midollare: sinapsi neurone-cellula midollare (Ach)

La midollaresecerne Adrenalina, che va in circolo e raggiunge tutte le varie parti del corpo,

cuore incluso

Stesso meccanismo molecolare: G protein, attiva adenilato ciclasi, aumenta AMP ciclico,

aumenta PKA, aumenta ICa2+, aumenta la forza di contrazione

Controllo della frequenza: problema complesso


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Controllo della frequenza: problema complesso Legge del ritmo dominante

La frequenza max circa 200 b/min

La frequenza viene controllata agendo sulle cellule del nodo seno-atriale Lortosimpatico (NA) e la midollare del surrene (adrenalina) aumentano la frequenza

Parasimpatico diminuisce la frequenza: proteina Gi, inibisce Adenilato Ciclasi

Sinapsi, Ach Sinapsi, NA Miocita nodo

seno-atriale

Neurone

Midollo spinale

Neurone

gangliare

Sinapsi, Ach Sinapsi, Ach

Nervo vago

Miocita nodo SA

Neurone

Gangliare

Nel cuore

Neurone

vagale


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If: attivata dalliperpolarizzazione

ICa2+: attivata dalla depolarizzazione, corrente transiente

Ca2+ Ca2+

10 mV

If (cationica)

-60 mV

K+K+

0.8 s


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Ach diminuisce If ed iperpolarizza (apre canali al potassio tramite G)

NA ed Adrenalina aumenta If

Ca2+ Ca2+

10 mV

If (cationica)

-60 mV

K+K+

0.8 s

Ach

NA, A soglia

Controllo della frequenza: che cosa succede alla diastole


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q

180 b/min, il ciclo dura 0.33 s : 0.1 sistole atriale, 0.3 sistole ventricolare ???

Durante la diastole avviene il riempimento dei ventricoli e lirrorazione del ventricolo Sx

Diminuisce la durata del PdA e della sistole SNO aumenta la forza di contrazione, aumenta la frequenza, accorcia la durata del PdA e della

sistole, aumentando lattivit della SERCA (fosfolambano)


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C un tono basale sia per il SNO che per il SNP, evidenziabile con il taglio della

rispettiva innervazione

Effetti del SNO

Cronotropo positivo

Inotropo positivo

Dromotropo positivo

Effetti del SNP

Cronotropo negativo

Inotropo negativo, ma assai scarso

Dromotropo negativo

Parasimpatico agisce prevalentemente tramite una Gi, quindi pu solo inibire

lattivit delladenilato ciclasi

Organizzazione schematica del sistema circolatorio


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g zz z

E un sistema ramificato e de-

ramificato di vasi, chiuso

Interposto tra i vasi (in serie) vi

una pompa muscolare, il

cuore

Tipi di vasi


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Tipi di vasi

Vasi di accumulo a bassa complianza (aorta)

Vasi di trasporto: arterie

Vasi di resistenza (variabile): arteriole

Vasi di scambio: capillari

Vasi di trasporto:vene

Vasi di accumulo ad alta complianza (2 litri, costituiscono una riserva di sangue):grosse vene

Complianza : V/P

Le vene hanno una complianza>> delle arterie

Dimensione e strutturadei vasi

La legge di Poiseuille (relazione tra pressione e flusso)


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La legge di Poiseuille (relazione tra pressione e flusso) Il flusso F ( volume che passa attraverso una sezione di un tubo) si misura in l/min, ml/ore,

etc

P2-P1= R*F, F=(P2-P1)/R, 1/R=G

Il flusso va da pressione maggiore a pressione minore R=8l/ r4 (esatta in regime di flusso laminare)

Vasi in serie: RT=R1+R2

Vasi in parallelo1 2

P1 P2

F

F1FTFT

F21/RT=1/R1+1/R2

FT=F1+F2

l



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Vasi in parallelo: la differenza di pressione (P) identica ai due capi

Nei singoli vasi in parallelo il flusso inversamente proporzionale ad R1, R2,..

Vasi in parallelo: maggiore il loro numero, minore la RT

Caduta di pressione

Procedendo lungo un vaso, la pressione scende (la lunghezza l aumenta)

Lungo il vaso, la caduta di pressione proporzionale alla R di quel pezzo di vaso

P1 R1 P2 R2 P3 R3 P4

F

- La pressione oscillatoria nel sistema arterioso.

- La pressione tende a scendere man mano ci si allontana dal


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p

ventricolo

- La pressione scende poco ai capi del sistema arterioso, molto ai

capi delle arteriole, non molto ai capi dei capillari, molto poco ai

capi delle vene, che sfociano negli atrii.Le cadute di pressione sono proporzionali alla resistenza globale

del letto arterioso, arteriolare, capillare e venoso.

Riguardare il concetto di vasi in serie ed in parallelo.

Controllo riflesso della pressione arteriosa.Vi sono delle cellule specializzate che misurano la


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Vi sono delle cellule specializzate che misurano la

pressione arteriosa (sono dette recettori per la pressione o

pressocettori). Se la pressione scende,

1) viene attivato il Sistema Nervoso Ortosimpatico, che

a) Aumenta la forza di contrazione del miocordiob) Aumenta la frequenza di contrazione

c) Causa veno-costrizione. Questa aumenta il ritorno

venoso, quindi la gettata sistolica. Tutto questo aumenta

la forza di contrazione del ventricolo e la gettata cardiaca

2) viene inibito il Sistema Nervoso Parasimpatico, il che

aumenta la frequenza cardiaca.

Il SNO agisce anche sui vasi, favorendo la contrazione

delle fibre muscolari lisce dei vasi del distretto splancnico

(stomaco, intestino), renale e cutaneo, e favorendo

lafflusso di sangue al cuore ed al Sistema NervosoCentrale.


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Aggiustamenti cardiovascolari in caso di emorragia: vengono privilegiati il cuore e lencefalo. La freccia verso lalto

significa aumento

Uno stimolo emotivo pu inibire il SNO ed attivare il SNP.

La freccia verso lalto significa aumento


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Passando dalla posizione orizzontale a quella

eretta, il peso della colonna di sangue tende a


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distendere le pareti delle vene degli arti

inferiori, il sague si accumula nelle vene ed i

ritorno venoso tende a diminuire. Il

riempimento cardiaco diminuisce e diminuiscela pressione. Questo pu cusare un leggero

svenimento. Normalmente, passare dalla

posizione orizzontale a quella eretta attiva il

SNO, che causa una venocostrizione che

impedisce laccumulo d sangue nelle vene.

La pressione arteriosa tende a dimunuire con lemorragia Compliance delle arterie: se le arterie hanno maggire compliance, diminuisce la


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p gg p ,massima

La pressione arteriosa aumenta con laumentare dellle R periferiche

La pressione arteriosa pu aumentare con laumento della GC

Le arteriole ottimizzano la distribuzione del flusso sanguigno

La resistenza delle arteriole (cio il loro calibro) controllata dalle cellulemuscolari liscie

I capillari consentono gli scambi e consentono il passaggio di tutte le molecole,proteine escluse. Le poche proteine che filtrano sono riassorbite dai vasi linfatici.Eccezioni: 1) nei capillari cerebrali lendotelio controlla in modo attivo lapermeabilit degli ioni, costituendo la BLOOD-BRAIN BARRIER (veicolazione

farmaci al SNCentrale); nei capillari epatici la permeabilit alle proteine rimarchevole.

STRUTTURA del circolo capillare: minidomini irrorati da una arteriola, consfinteri precapillari e shunt artero-venoso. La circolazione nei capillari incondizioni basali alternata. La massima irrorazione si ottiene aprendo tutti gli

sfinteri e chiudendo lo shunt.

Elasticit dele arterie


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La gettata sistolica in parte procede, in parte si accumula nellaorta ascendente

Lelasticit delle arterie, principalmente laorta ascendente, fa s che P ed F nonvadano a zero durante la diastole

Il polso arterioso la deformazione elastica dellaorta ascendente che si trasmette a

tutto lalbero arterioso (e torna anche indietro)

Maggiore la rigidit delle arterie, maggiore la velocit di propagazione Polso arterioso: fasi anacrotica, catacrotica, onda dicrota (incisura aortica

Polso : frequenza cardiaca

Polso ampio e celere: insufficienza

Polso piccolo e tardo: stenosi

P=120

P=90

Scambi a livello dei capillari


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I capillari sono molto vicini alle cellule: nel cuore 1 capillare ogni cardiocita La diffusione perci efficiente Q=C x tempo x (K x superficie di scambio)

K elevata poich i capillari sono costituiti dal solo endotelio

Superficie di scambio1000 m2

La pressione osmotica dovuta alle proteine del sangue, principalmente albumine Trasporto di massa (pressione idraulica): Psanguigna-Posmotica (Pinterstizio0)

Lato arteriolare 32 -25+7

Lato venulare 17-25-8 (valori nel circolo sistemico)

Esce pi liquido di quanto ne rientri: ci pensano i vasi linfatici

Edema: accumulo di liquidi nellinterstizio

H2O+ soluti H2O+ soluti

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