1

La gettata cardiaca (GC) o flusso sanguigno

• GC= gettata sistolica x frequenza cardiaca= 70 ml x 70 b/min= 4900 ml≈ 5 l• La gettata sistolica può circa triplicare• La frequenza cardiaca può circa triplicare (ma un aumento della frequenza

tende a limitare l’aumento della gettata sistolica)• La GC aumenta circa 7-8 volte, cioè 35-40 l (aumenta ovviamente anche la

ventilazione polmonare)• La GC aumenta

– durante l’esercizio fisico– quando fa caldo

La gettata cardiaca è il parametro fondamentale della funzione cardiaca: la funzione del cuore è di

assicurare un’adeguata gettata cardiaca, cioè un adeguato flusso saguigno

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• Controllo della gettata sistolica : la legge di Starling (regolazione intrinseca). Si descrive il grafico

0

0 50 100 150 200 250 300 350

Volume (ml), lunghezza fibre cardiaca, P diastolica

F,

P s

isto

lica

Lunghezza delle fibre muscolari,Volume telediastolico, Pressione telediastolica

For

za d

i con

traz

ioe,

Acc

orci

amen

to,

Pre

ssio

ne

sist

olic

a

3

• Controllo della gettata sistolica : la legge di Starling (regolazione intrinseca)

• Sinteticamente, più sangue arriva al cuore, più sangue esce dal cuore (fino ad un riempimento ottimale)

• Attenzione: all’aumentare del riempimento telediastolico, aumenta la forza di contrazione e quindi la gettata sistolica. Ma fino ad un certo volume telediastolico. Poi, all’aumentare del riempimento, la forza, e quindi la GC, diminuisce.

4

• Controllo della gettata sistolica: agisce positivamente l’ortosimpatico (regolazione estrinseca). Il parasimpatico ha poca efficacia.

NeuroneMidollo spinale

Neuronegangliare

Sinapsi, Ach

Sinapsi, NA

Miocita ventricolare

• Sinapsi gangliare, Ach, recettore nicotinico• Sinapsi neurone-miocita, noradrenalina, recettore ß 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 (regolazione estrinseca)• L’ortosimpatico 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

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Effetto della frequenza cardiaca sulla gettata sistolica

•Aumentando la frequenza, aumenta la forza:

Tende ad aumentare il riempimento di Ca2+ negli store, e quindi aumenta la liberazione di Ca2+, ma diminuisce la durata della diastole e quindi il riempimento diastolico può diminuire

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Controllo della frequenza: problema complesso• Legge del ritmo dominante• La frequenza max è circa 200 b/min• La frequenza viene controllata agendo sulle cellule del nodo seno-atriale

dall’ortosimpatico e dalla midollare del surrene, e dal parasimpatico, • L’ortosimpatico (NA) e la midollare del surrene (adrenalina) aumentano la frequenza

NeuroneMidollo spinale

Neuronegangliare

Sinapsi, Ach

Sinapsi, NA

Miocita del nodo seno-atriale

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Neuronevagale

NeuroneGangliareNel cuore

Sinapsi, Ach

Sinapsi, Ach

Miocita nodo SA

Nervo vago

Il Parasimpatico diminuisce la frequenza attivando una proteina Gi che inibisce l’Adenilato Ciclasi

8

10 mV

If (cationica)

Ca2+Ca2+

-60 mV

• If: attivata dall’iperpolarizzazione

• ICa2+: attivata dalla depolarizzazione, corrente transiente

K+K+

0.8 s

9

10 mV

If (cationica)

Ca2+Ca2+

-60 mV

K+K+

0.8 s

• l’Ach diminuisce If ed iperpolarizza (apre canali al potassio Inward rectifier tramite Gß)

• NA ed Adrenalina aumenta If, tramite l’azione diretta dell’AMPc (AMPc attiva If)

Ach

NA, A soglia

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Controllo della frequenza: che cosa succede alla durata della sistole

• A 70 B/m la sistole dura 01.1 + 0.3 s, e la diastole dura 0.4. A 140 b/min, il ciclo dura 0.4 s: : deve diminure la durata del potenziale d’azione, della sistole (atriale e ventricolare) e deve diminuire il ritardo del nodo seno-atriale (a 70 b/min è pari a 0.1 s)

• Durante la diastole avviene il riempimento dei ventricoli e l’irrorazione del ventricolo Sx• Il SNO aumenta la forza di contrazione e la frequenza. Contemporaneamente:

-accorcia la durata del PdA, attivando in anticipo Ik delayed

- accorcia la durata sistole, aumentando l’attività della SERCA. La SERCA è inibita da una proteina, il fosfolambano, che le sta attaccato. IL SNO, tramite la PKA, fosforila il fosfolambano. Questo cambia conformazione e non è più capace di inibire la SERCA. Aumenta la velocità di riassorbimento del Ca2+ e la fibra si rilascia. Nel frattempo, anche il PdA è accorciato e l’ingresso di Ca2+ dura per un tempo più breve.

In conclusione, la sistole si accorcia (anche il PdA si accorcia) e rimane un po’ di tempo per la diastole

• Inoltre, se il ciclo dura 0.4 s, non posso aspettare 0.1 s nel nodo atrio-ventricolare, quindi il passaggio dell’eccitamento dall’atrio al ventricolo è più rapido. E’ tutto OK, perchè anche la durata della contrazione atriale è diminuita, quindi è necessario un minore ritardo nel nodo atrio-ventricolare.

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Controllo della frequenza: che cosa succede alla diastole

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• C’è 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 può solo inibire l’attività dell’adenilato ciclasi

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• Misura della gettata cardiaca:

Quantità di O2 che parte dai polmoni=

Quantità di O2 che arriva ai polmoni+Quantità di O2 che entra dall’ambiente

Quantità=Concentrazione x massa

+

QO2 che entra = si misura

QO2= GC x [O2]Sangue arterioso

QO2= GC x [O2]Sangue venoso

POLMONI

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L’extrasistole è una contrazione prematura: se l’intervallo tra due contrazioni è minore di quello fissato dal SNO e dal SNP, la forza di contrazione è minore poichè - il riempimento è limitato - il PdA è anomalo (i canali al Na+ sono ancora in parte inattivi, la depolarizzazione è meno ampia e quindi minore il numero dei canali L che si aprono) - Vi è una limitata liberazione di Ca2+ dal RS ( probabilmente vi è una refrattarità meccanica, cioè il Ca2+ riassorbito dagli store non è immediatamente disponibile per essere nuovamente liberato)Attenzione: l’extrasistole è una contrazione prematura rispettoalla frequenza vigente. Non sono quindi attivi quei meccanismi che consentono di diminuire la durata del ciclo cardiaco senza incorrere negli inconvenienti sopra citati.

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Elettrocardiogramma• Pag 301-303• V=R x I, I=G x V, V2-V1 = R x I

- +(zona depolarizzata)

H2O+ sali (conduttanza)

I (corrente)

V1 V2

CUORE

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L’apparato circolatorio• 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= 8ηl/ πr4(esatta in regime di flusso laminare)

• Vasi in serie: RT = R1+R2

• Vasi in parallelo FT=F1+F2

P1 P2

F

1 2

FT =F1+F2

1/RT=1/R1+1/R2

GT=G1+G2

F2

F1

FTFT

l

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• Legge di Bernoulli: presuppone l’assenza di attriti

• Se diminuisce la velocità aumenta la pressione

• Aneurisma

V1 > V2 < V3 P1<P2

• Flusso= Velocità x Sezione

• Quantità=Velocità x Sezione x tempo

• Legge di Laplace: T= P x R (T=tensione distendente applicata alla parete del vaso)

• Aneurisma

• Aorta e capillari

• Diametro finale del vaso: alla pressione, che distende il vaso, si oppone l’elasticità del vaso e la contrazione delle cellule muscolari liscie.

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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

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20

La pressione arteriosa

• La pressione arteriosa (PA) varia ciclicamente: 120 mmHg sistolica, 80 mmHg diastolica• Pressione media ≈ 95 mmHg

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Elasticità dele arterie

• La gettata sistolica in parte procede, in parte si accumula nell’aorta ascendente

• L’elasticità delle arterie, principalmente l’aorta ascendente, fa sì che P ed F non vadano a zero durante la diastole

• Il polso arterioso è la deformazione elastica dell’aorta ascendente che si trasmette a tutto l’albero arterioso (e torna anche indietro)

• Maggiore è la rigidità delle arterie, maggiore è la velocità di propagazione

• Polso arterioso: fasi anacrotica, catacrotica, onda dicrota (incisura aortica

• Polso : permette la misura della frequenza cardiaca

• Polso ampio e celere: è causato da un’insufficienza della valvola aortica

• Polso piccolo e tardo: è causato da una stenosi della valvola aortica

P=120

P=90

sangue

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La pressione arteriosa

• La pressione arteriosa origina dall’attività contrattile del cuore• Lo scopo del Sistema Circolatorio? Mantenere un adeguato flusso• Se consideriamo il grande circolo:• P1 è la pressione nell’aorta, in media circa 100 mmHg• P2 è la pressione nell’atrio destro, circa 0• P1 – P2 = R x F 100 -0 = R X F: se aumenta R, è opportuno che aumenti P1, se F deve restare

costante• Un modo per aumentare F? Aumentare la gettata sistolica e la frequenza• La volemia. Se aumenta, tende ad aumentare il ritorno venoso (perchè il sangue si accumula nelle

grosse vene, aumenta la pressione venosa e quindi il ritorno di sangue al cuore, e quindi la presione sistolica)

• Un modo per aumentare F? Diminuire la resistenza periferica, cioè vasodilatare i vasi. La necessità di aumentare F è però selettiva e quindi anche la vasodilatazione è selettiva,

• Misura della Pa con il manometro di Riva-Rocci: libro

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• La legge di Starling: insufficienza ventricolare o aumento R sistemica

Dx SxFlussoo GC

I 2 flussi devono essere uguali1) Stazionario: escono 80 ml, arrivano 80 ml. Volume telediastolico 150, GS=80, volume telesistolico 702) Il ritorno venoso dipende dalla pressione venosa, proporzionale al riempimento venoso e dalla

contrazione delle cellule muscolari liscie delle vene operata dal SNO.

3) La contrattiltà del ventricolo sinistro diminuisce: GS=50, volume telesistolico 100 (Pa diminuisce)4) Il ritorno venoso a Dx non cambia (nelle vene vi sono 2000 ml, se ne arrivano 70 o 50, poco cambia5) Da Dx escono ancora 80 ml, che arrivano ad Sx.6) Il volume telediastolico di Sx è ora 180 ml : aumenta

la forza di contrazione, Gs torna 80, il volume telesistolico è 100 (Pa torna normale).

Lo stesso avviene se R sistemica aumenta (per esempio, vasocostrizione generalizzata) Pa però aumenta.

L’inverso avviene se R diminuisce

150 ml 80 ml 70 ml

80 mlNelle vene vi sono 2000 ml

80 ml

,

Dx Sx insuff.Flussoo GC

150 ml 50 ml100 ml 80 ml

Nelle vene vi sono 1970 ml

80 ml

Dx SxFlussoo GC

180 ml 80 ml100 ml

80 mlNelle vene vi sono 2000 ml

80 ml

50 ml

80 ml

80 ml

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• La pressione arteriosa può aumentare con la volemia• La pressione arteriosa tende a dimunuire con l’emorragia• Compliance delle arterie: se le arterie hanno maggire compliance, diminuisce

la massima• La pressione arteriosa aumenta con l’aumentare dellle R periferiche• La pressione arteriosa può aumentare con l’aumento della GC• Gli atti respiratori (circa 15/min) influenzano la PA (oscillazioni del II ordine)

• Le arteriole ottimizzano la distribuzione del flusso sanguigno• La resistenza delle arteriole (cioè il loro calibro) è controllata dalle cellule

muscolari 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 l’endotelio controlla in modo attivo la permeabilità degli ioni, costituendo la BLOOD-BRAIN BARRIER (veicolazione farmaci al SNCentrale); nei capillari epatici la permeabilità alle proteine è rimarchevole.

• STRUTTURA del circolo capillare: minidomini irrorati da una arteriola, con sfinteri precapillari e shunt artero-venoso. La circolazione nei capillari in condizioni basali è alternata. La massima irrorazione si ottiene aprendo tutti gli sfinteri e chiudendo lo shunt.

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• Durante l’esercizio fisico, si chiudono le arteriole di alcuni distretti, si vasodilatano le arteriole dei distretti cardiaco e muscolare scheletrico interessato. Il circolo capillare è pervio in misura massima