Cardio Circo La to Rio

Fisiologia Cardiovascolare1. Generalit e elettrofisiologia

Prof. Carlo CapelliFisiologia Generale e dellEsercizio

Facolt di Scienze MotorieUnivesit degli Studi di Verona

Obiettivi

Prof. Carlo Capelli Fisiologia Generale e dellEsercizio Facolt di Scienze Motorie Univesit degli Studi di Verona

Organizzazione generale: piccoloe grande circolo

Organizzazione generale

Distretti in serie e in parallelo

Pressione, velocit del sangue,area trasversale totale,distribuzione del volumecircolante nel grande circolo

Caduta pressoria arteriolare

Distribuzione del volume circolante

v = Q / A

Velocit del sangue e crosssectional area

Struttura vasale: arterie e vene

Pressione transmurale ediametro dei vasi

Compliance arteriosaminore di quella venosa

Attivit Elettrica del Miocardio: cellulea risposta rapida e lenta

Quattro fasi

Attivit Elettrica del Miocardio: 1. Basiioniche del potenziale a riposo

Due forze in opposizione sono coinvolte nei movimenti di K+attraverso la membrana: una chimica ed una elettrostatica

La grandezza che ci consente di paragonare i contributi relatividelle concentrazioni ioniche e del potenziale elettrico ilpotenziale elttrochimico ()

= o + RTlnC + zFE

0. Potenziale elettrochimico della sostanza in condizionidi riferimento (1M , 0 C, E = 0)

R: costante universale dei gas

T: temperatura assoluta in gradi K

lnC: logaritmo naturale della concentrazione C

Z: numero di cariche dello ione

F: numero di Faraday

E: potenziale elettrico

Il potenziale elettrochimico

espresso in unit di energia per mole

Rappresenta lenergia potenziale posseduta da unamole di ioni ed il risultato della concentrazione e delpotenziale vigenti

Il flusso di ioni va dal sito in cui pi alto a quello incui pi basso

Differenza di potenziale elettrochimico dello ione xa cavallo della membrana.

= A(x) - B(x)

Il significato del potenzialeelettrochimico

A(x) = oA(x) + RTln[x]A + zFEAB(x) = oB(x) + RTln [x]B + zFEB(x) = A(x) - B(x) =

RTln [x]A/[x]B + zF (EA - EB)

(x) = 0 = A(x) - B(x) = RTln [x]A/[x]B + zF (EA - EB)

Potenziale elettrochimico econdizioni di equilibrio

(EA - EB) = - RT/ zF ln [x]A/[x]B = RT/ zF ln [x]B/[x]A

EQUAZIONE di NERNST

E valida solo per gli ioni allequilibrio

Quantifica la differenza di potenziale elettrico (EA - EB)richiesta per produrre una forza elettrostatica (zF (EA -EB)) uguale ed opposta a quella chimica (RTln([x]A/[x]B)) che tende a far diffondere x da A a B

Risoluzione per condizione diequilibrio: lEquazione di Nernst

EK = -61.5 log ([K+]i / [K+]o) = - 90 / - 100 mV

ENa = -61.5 log ([Na+]i / [Na+]o) = 40 / 70 mV

Equazione di Nernst per Na+ e K+

PRM = -90 mv

Equazione di Goldman

PRM = EK gK /(gK + gNa) + ENa gNa /(gK + gNa)

Il PRM la media pesata dei potenziale di equilibrio delNa+ e del K+ pesati per le corrispondenti conduttanze

Poich gK ~ 100 gNa, PRM molto pi vicino a Ek chea ENa

Il potassio che esce dalla cellulaed il sodio che entra nella cellulavengono ripompati allinterno edallesterno per merito di una pompaNa+/K+ ATPasi dipendente(consuma energia perch funzionecontro gradiente)

La pompa elettrogenica: 3 Na+ : 2K+

Ruolo della pompa Na/K

Caliemia e PRM cardiaco

Attivit Elettrica del Miocardio: 1. Basiioniche del potenziale di azione

(miocellule a risposta rapida)

Genesi della fase 0Potenziale di soglia: circa -65 mV

PM = EK gK /(gK + gNa) +ENa gNa /(gK + gNa)

Conduttanze di membrana e fase 0

Ripolarizzazione veloce-Fase 1

Corrente di K+ diretta allesterno: Ito

Fase 1 e corrente Ito

Genesi del plateau

Canali tipo L Predominanti Bloccati da farmaci (verapamil, nifedipina etc. etc.

Canali tipo T (transienti)gCa aumentata dalle catecolamineche interagiscono con i recettori; ilmeccanismo mediato dal secondomessaggero cAMp e leffetto finale un aumento della gCa dei canali T

Lingresso del Ca++ fondamentale perlaccoppiamento elettro -meccanico

Canali per il C++

Out

ward

Inwa

rd Ci determina una bassa

gK durante la fase 2

iK1: inwardly rectified

Vm < -70 mV (EK): la corrente diretta allinterno

Vm > -70 mV (EK): la corrente diretta allesterno

ma gK piccola per le correnti diretteallesterno e sostanziale per quelladiretta allinterno

Canali voltaggio - dipendenti

Correnti per il K+ nella fase 2

Rettificazione ritardata: canali IK I canali sono attivati dai valori di voltaggio che prevalgono verso

la fine della fase 0 La loro attivazione molto lenta Quindi, gK aumenta molto lentamente e di poco durante la

fase 2 Questi due fenomeni prevengono una perdita eccessiva di K+

durante la fase 2 La piccola corrente di K+ verso lesterno sufficiente a

controbilanciare le corrente verso linterno di Ca++ e Na+

Vm rimane relativamente costante

Ruolo della corrente Ik nell fase 2

Ripolarizzazione finale

Almeno tre correnti per il K+ dirette verso lesternodeterminano il ritorno di gK verso il valore di riposo

Ito: contribuisce a determinare la della fase 2. Quindi,contribuisce ad iniziare la fase 3

IK: continua ad essere attivata lentamente durante la fase2

iK1: contribuisce sostanzialmente alla ripolarizzazione(bump della corrente verso lesterno)

I canali per il Ca++ sono via via inattivati

Correnti per il K+ nella fase 3

Leccesso di Na+ eliminato grazie allaNa+/K+ ATPasidipendente

Leccesso di Ca++ eliminato da unoscambiatore Na +/Ca ++(3:1) e da una pompaATPasi dipendente

Ricostituzione delleconcentrazioni ioniche

Attivit Elettrica del Miocardio: 2. Basi ioniche delpotenziale di azione (miocellule a risposta lenta)

Se i canali rapidi per il Ca++ vengono bloccati (tetrodotossina),scompare la fase 0

La depolarizzazione nell cellule del nodo SA a AV (lente) causato da correnti lente per il Ca++ e per il Na+ attraversocanali per il Ca++

Le conduttanze dei canali voltaggio dipendentinelle quattro fasi

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 10: Cuore (Capitolo 10.1) Capitolo 11: Circolazione (Capitolo 11.1)

Fisiologia Cardiovascolare2. Conduzione e ritmogenesi

cardiaca



Obiettivi


Il miocardio un sincizio funzionale

3. Conduzione nelle FibreCardiache

Disco intercalare

I dischi intercalari

2.5 nm7.

5 nm

Connessina(26 - 70kDa)

Gap junctions (nexi-connessoni)

Il potenziale di azione si propaga per mezzo dicorrenti locali

1 Ampiezza del potenziale di azione

Lintensit delle correnti locali proporzionale alladifferenza di potenziale tra le zone depolarizzate equelle polarizzate Maggiore la differenza di potenziale tra le duezone, maggiore sar lintensit delle correnti locali --> potenziale soglia

Conduzione nelle cellule a rispostarapida

2. Variazione nel tempo di Vm (Vm/dt) nella fase 0 Se Vm/dt lenta, le correnti locali saranno di piccola

intensit

3. Potenziale di riposo Inattivazione dello stato h dei canali veloci per il Na+

voltaggio dipendente Se la cellula parzialmente depolarizzata, molti canali si

trovano gi nello stato inattivo

Conduzione nelle cellule a rispostarapida

Importante: PRM pudiventare meno negativoallaumentare dellaconcentrazione extracellularedi K+

Inattivazione parziale canaliper il Na+

Caliemia, depolarizzazione econduzione

Anche in questo caso il potenziale di azione si propaga permezzo di correnti locali

La conduzione molto pi lenta: 0.02 - 0.1 m/sec vs. 0.3 - 1 - 2 m/s Sono molto pi suscettibili al blocco

Conduzione nelle cellule arisposta lenta

A. Cellule a risposta rapida

Periodo refrattario assoluto e periodo refrattariorelativo

Dipendono dalla totale o parziale inattivazione dei canalirapidi per il Na+

4. Eccitabilit Cardiaca

Due Caratteristiche Intrinseche:1. Automaticit2. Ritmicit

Pacemaker naturale del cuore: nodo SA(altri 2-3 siti atriali: complesso atriale segnapassi)

5. Eccitazione Naturale Cardiaca

Tessuto di conduzione cardiaco

Tre correnti ioniche

1 Corrente diretta allinterno if indotta dalliperpolarizzazione

Canali specifici per il Na+ attivata nella fase di

ripolarizzazione quando Vm minore di -50mV

Pi PM negativo, maggiore lintensit di if

Basi ioniche della ritmicit edellautomaticit 1

Corrente lenta diretta allinterno iCaindotta dalliperpolarizzazione ed veicolata essenzialmente da Ca++

E responsabile della depolarizzazione in diastole

attivata verso la fine della fase4

canali di tipo T

3 Corrente diretta allesterno veicolata da K+, iK

Tende a ripolarizzare la cellula dopoil potenziale di azione

Continua dopo listante di massimadepolarizzazione e diminuisce gradualmente durante la fase 4

Basi ioniche della ritmicit edellautomaticit

Sistema Simpatico: Azione cronotropa positiva Aumenta la velocit di depolarizzazione spontanea

aumentando if e iCa

Sistema Parasimpatico: Azione cronotropanegativa (recettori muscarinici)

Rallenta la velocit di depolarizzazione (if, bassasoglia) - tono vagale

Iperpolarizza le cellule aumentando gK (correnteiK,ACh specifica, alta soglia)

Sistema neurovegetativo eritmicit cardiaca

Modulazione della ritmicitcardiaca

Sino

-Atri

al No

deEffetti del simpatico e del

parasimpatico sulla ritmicita

Foci ectopici - possono diventare segnapassi cardiaci se:

1) ritmicit propria aumenta2) la ritmicit dei segnapasso superiori depressa3) le vie di conduzione tra le regioni dei fociectopici e quelle che ospitano i segnapassi aritmicit pi rapida sono interrotte

Foci ectopici

A. Conduzione atriale

Circa 1 m/s

6a. Conduzione cardiaca atriale

B. Conduzione atrio - ventricolareNodo AV Diviso in tre regioni

distinte dal punto divista funzionale

1. AN2. N3. NH

6b. Conduzione cardiaca atrio-ventricolare

1. Il ritardo principale avviene a livellodelle regioni AN e N

2. Questo ritardo rende contodellintervallo temporale che sisinstaura tra londa P e il complessoQRS dellECG

3. Cellule a lenta risposta: i farmacibloccanti i canali per il Ca++ riduconolampiezza del potenziale di azioneedeprimono la conduzione AV

4. Refrattariet postpolarizzazione:protezione

5. Conduzione retrograda: un sitocomune di rientro

Struttura del nodo AV

1. Simpatico (dromotropa positiva):

diminuisce il tempo di conduzione AV (aumentaampiezza e velocit fase 1)

aumenta la ritmicit dei pacemakers latenti

2. Parasimpatico (dromotropanegativa):

prolunga il tempo di conduzione AV (diminuisce lapendenza della fase 1)

iperpolarizza le cellule della regione nodale

Sistema neurovegetativo econduzione cardiaca

c. Conduzione ventricolare Fibre del Purkinje (2-

4 m/s) Fase 1 pi pronunciata e fase

2 pi lunga Lungo periodo refrattario:

attivazioni premature dal nodoAV sono bloccate prevenendoattivazione meccanica deiventricoli (molto importante abasse frequenze cardiache)

La durata del periodorefrattario inversamenteproporzionale alla frequenzacardiaca

6c. Conduzione cardiacaventricolare

Sequenza della diffusionedelleccitazione ventricolare

BI

UNI REENTRY

A B

C D

Blocchi uni e bi direzionale edimplicazioni cliniche

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 10: Cuore (Capitoli 10.2.1. 10.2.2)

Fisiologia Cardiovascolare3. Accoppiamento eccitazione-

contrazione



Obiettivi



Reticolo sarcoplasmico cardiaco

Diade

Il cuore non pu essere tetanizzato

La forza contrattile del cuore non pu esseremodulata variando il numero di unit contrattilicoinvolte

1. La depolarizzazione di membrana ottenuta permezzo del potenziale di azione pu arrivare inprofondit per mezzo dei tubuli T

Arrivo del PA

2. Apertura dei canali per il Ca++ di tipo L (6 mmol Ca++/kg muscolofresco)Lingresso di Ca++ pu essere modulato da neuromediatori:catecolamine e AchLa maggior parte del Ca++ coinvolto di origine intracellulare e ricircola

Apertura dei canali per il calcio

Ca++ si lega alla troponina C(TNC)

Il legame induce una modificazionedella disposizione della TNI e dellatropomiosina rispetto allactina. Questamodificazione consente linterazione trala testa della miosina e lactina

Legame del calcio alla troponina C

Lattivit ATPasica e la forza sviluppata sono correlate allaconcentrazione di Ca++

Attivit ATPasica e Ca++

Laumento della lunghezza delsarcomero aumenta laffinit dilegame e della TNC per il calcio:

Affinit per il Ca++ lunghezzasarcomero

Ca++ viene espulso dalla cellula. Termine della contrazione

Scambiatore Na+/Ca++: il sistema principale di rimozione e pulavorare ad alti flussi

Pu anche invertire il flusso Funzionamento dei glicosidi: inibizione della Na+/K+ ATPasi -->

aumento della [Na+]i -- > causa linversione del flusso conespulsione del sodio e captazione del calcio --> aumenta laforza contrattile

Pompa sarcolemmale per il Ca++: in grado, data la sua Km, difunzionare a basse concentrazioni citoplasmatiche di Ca++; mantienei livelli diastolici di Ca++ intracellulari

Termine della contrazione

Il ciclo cellulare del Ca++ influenzato dalla durata del potenziale di azione Se la FC aumenta ---> aumenta la tensione sviluppata (inotropismo +) -

fenomeno della scala.

I Mitocondri e il ciclo cellulare del Ca++ PDH e OGDH sono due deidrogenasi sensibili al Ca++. Tutti i fattori che aumentano la concentrazione intracellulare di Ca++ possono

influenzare, aumentandone lattivit, la respirazione mitocondriale -->aumentata produzione di ATP

Energetica del ciclo del Ca++ Circa il 20 - 25 per cento dellenergia totale del cuore dedicata al

funzionamento dei processi implicati nel ciclo del calcio 31%: pompa SR 13 %: pompa Sl 56 %: pompa sodio - potassio

Fattori che influenzano il ciclo delCa++

Noradrenalina: sistema simpaticoAcetilcolina: sistema parasimpatico

Vago di destra (nodo SA - frequenza cardiaca)Vago di sinistra (nodo AV - conduzione atrio - ventricolare)

Azioni: CronotropaInotropaDromotropa

1. Azione cronotropaa. Vago: Cronotropa Negativa (nodo SA)

Rallenta la velocit di depolarizzazione (if, bassa soglia) -tono vagale

Iperpolarizza le cellule aumentando gK (corrente iK,ACh specifica, alta soglia)

8.Influenze autonomiche sui processielementari eccito- contrattili del cuore

b. Simpatico: Cronotropa Positiva Aumenta la velocit di depolarizzazione spontanea

aumentando if e iCa

2. Azione inotropaa. Vago: Inotropa Negativa

Accorcia la durata del potenziale di azione

b. Simpatico: Inotropa Positiva Aumenta la forza contrattile e la velocit con la quale

si sviluppa


3. Azione dromotropaa. Vago: Dromotropa Negativa (Nodo AV)

Diminuisce la pendenza della fase 1 Iperpolarizza le cellule della zona nodale


b. Simpatico: Dromotropa positiva diminuisce il tempo di conduzione AV (aumenta ampiezza e

velocit fase 1) (aumenta la ritmicit dei pacemakers latenti)

4. (Azione batmotropa): sulleccitabilit

5. Tono vagale sul nodo SA: frequenza intrinseca del pacemaker SA = 100 bpm

a. Acetilcolina (ACH) - vago - sistema parasimpatico recettori muscarinici M2: aumento della permeabilit di canali

per il K+ - iperpolarizzazione Proteina Gi: inibisce ladenilico ciclasi Contrasta lazione dei b recettori (Gp(q): Gpi e Gps )

b. e recettori - catecolamine - sistema simpatico Proteina Gs - la subunit a legante GTP attiva ladenilico-

ciclasi --> cAMP --> attivazione della PKA --> Fosforilazione deicanali per il Ca++ di tipo L

1: effetti cronotropi e inotropi 2. cronotropi

Meccanismo di azione deineurotrasmettitori del sistema

nervoso autonomo

Territori di innervazione

Effetti sul potenziale di azione esulla tensione

Meccanismo Proteina Gdipendente

Meccanismo di azionedelle catecolamine

Recettori citosolici per IP3-

Sono canali per il rilascio diCa++ da depositi intracellulari

ER: nel miocardio non sonoimportanti

DAG: attiva PKC -->complesse funzioni diregolazione

Recettori

Proteina Gs - la subunit a legante GTP attiva ladenilico-ciclasi --> cAMP --> attivazione della PKA

Attivazione di kinasi Fosforilazione dei canali per il Ca di tipo L

Recettori

Recettori muscarinici M2 (aumento della permeabilit per il K+) Proteina Gi: inibisce ladenilico ciclasi la subunit / interagisce con una particolare classe di canali per il K+ (Gp(q): Gpi e Gps )

Acetilcolina

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 10: Cuore (Capitolo 10.2)

Fisiologia Cardiovascolare4. Caratteristiche Biomeccaniche dellacontrazione della cellula miocardica-

energetica cardiaca



Obiettivi



Il muscolo viene stimolato, si contrae, ma non si accorcia

Importante: il miocardio non pu essere tetanizzato

Contrazione isometrica

Il tempo al picco non varia Aumenta la tensione dT/dt aumenta

Modificazione delpreload

Diminuisce la durata della contrazione

Modificazione dellinotropismo

Il muscolo viene stimolato, si contrae e siaccorcia contro un carico (afterload)

Il muscolo pu venire pre-stiratoapplicando un preload

Contrazione isotonica

A. Curva lunghezza - tensione passiva

Non dipendedallinotropismo

Stiramento deglielementi elastici inparallelo

EES

EEP

Curve caratteristiche

b. Curva lunghezza - tensione isometerica

Totale

Passiva

Attiva


c. Curva Lunghezza - Accorciamento


d. Curva Forza- Accorciamento E ricavata plottando laccorciamento in funzione del

postcarico corrispondente la relazione tra accorciamento e postcarico inversa


e. Curva lunghezza tele sistolica -tensione isometerica

La lunghezza e la tensione al termine diuna contrazione isotonica contro lostesso post-carico ma da diversipreloads sono relativamente indipendentidalla lunghezza iniziale

La tensione sviluppata da un muscolo altermine dellaccorciamento tende adessere identica a quella che avrebbesviluppato se si fosse contrattoisometricamente alla stessa lunghezza.

La curva tensione - lunghezzaisometrica costituisce il limite per lacontrazione isotonica


f. Curva Forza- Velocit E ricavata plottando la velocit iniziale di accorciamento

(dl/dt) ottenuta nel corso di contazioni isotoniche eseguite contro diversi valori di afterlodas


P0: corrisponde alla tensione isometrica alla lunghezzamuscolare studiata

Vmax: corrisponde alla velocit d accorciamento a carico 0E diminuita da stimoli inotropici negativi; aumentatada stimoli inotropici positivi (vedi oltre)

Velocit e carico sono inversamente correlate in modocurvilineo: iperbole a traslazione dassi

Curva forza-velocit:caratteristiche

Curva forza-velocit e inotropismo

La curva Forza - velocit consente di calcolare il lavoromeccanico e la potenza meccanica

sono entrambe dipendenti dal carico

Curva forza-velocit, potenza elavoro meccanico

Quattro fattori influenzano la forza, la velocit e laccorciamentodel muscolo cardiaco:

1 Precarico (la lunghezza muscolare a riposo)2 Postcarico3 Lo stato di inotropismo (contrattilit)4 La frequenza di contrazione (frequenza

cardiaca)

Prestazioni meccaniche

Come abbiamo gi imparato, una modificazione della contrattilitcausa modificazioni delle performance meccaniche cardiacheindipendenti dalle modificazioni di post-o precarico

Una modificazione di contrattilit procura una vera e propriamodificazione (shift) delle curve di funzionalit meccanica cardiaca

le curve pi utile per valutare una modificazione di contrattilit sono lacurve Tensione - Lunghezza (Accorciamento) e quella Forza -Velocit

Contrattilit

Contrattilit e curve T/L e F/V

Riassumendo



cardiaca)

Riassumendo

Come abbiamo gi imparato, una modificazione della contrattilitcausa modificazioni delle performance meccaniche cardiacheindipendenti dalle modificazioni di post- o precarico

Una modificazione di contrattilit procura una vera e propria modificazione (shift) delle curve di funzionalit meccanica cardiaca

Le curve pi utile per valutare una modificazione di contrattilit nelmuscolo cardiaco sono la curve Tensione - Lunghezza(Accorciamento) e quella Forza - Velocit

Riassumendo

Energetica cardiaca

Lavoro cardiaco

Lavoro (w) = P l V

W = Pv dV

W = Pvmedia l SV

W = (PAmedia + 0.5rv2) l SV

Potenza meccanica: 1 - 1.3 W

Lavoro cardiaco

Determinanti del VO2

E descritto da:

E = Pv dV + a T dt + a x

A sua volta, il rendimento meccanico dato da:

Pv dV / ( Pv dV + a T dt + a x)

Dispendio energetico totale-rendimento

Energetica e dimensioni cardiache

Scompenso

Aumento della HR

Con laumento diHR, il tempo spesodurante lattivitsistolica rappresentauna frazione semprepi elevatadellintero ciclocardiaco

Fattori determinanti il VO2

Esercizio isometrico-dinamico erendimento

Fonti Energetiche

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 10: Cuore (Capitoli 10.2.3, 10.2.4, 10.2.5, 10.2.6)

Fisiologia Cardiovascolare5. Il cuore come pompa-

Relazione Pressione - Volumenel cuore isolato



Obiettivi



Cateterismo cardiaco:

Eventi del ciclo cardiaco

Eventi del ciclo cardiaco: cuoredestro-cuore sinistro

I toni cardiaci

Timing degli eventicardiaci

Polso venoso Azione retrogada del battito cardiaco (vena giugulare) Ciclo respiratorio Contrazioni muscolari

PICCHIa: contrazione atrio destro;c: aumento di P nel ventricolo

destro;v: riempimento atrio destro con

tricuspide chiusa

MINIMIav: rilassamento atriale;x: contrazione ventricolo destro

con accorciamento duranteeiezione;

y: riempimento rapidoventricolare con caduta dellapressione atriale

Preparato cuore - polmone

Curva pressione - volumenellorgano isolato

Lavoro cardiaco

Curva P-V del ventricolo sinistro

PSPrESPr

EDVlEDPr

SV

Pressioni nel cuoredestro-sinistro

25Media10Media

15

Capillari sistemiciCapillari polmonari80Telediastolica8Telediastolica

130Sistolica25Sistolica95MediaMedia

AortaArteria polmonare10Telediastolica6Telediastolica

130Sistolica30SistolicaVentricolo sinistroVentricolo destro

15Onda v12Onda c13Onda a

8Media2MediaAtrio sinistroAtrio destro

PRESSIONE (mm Hg

1. La parete del ventricolo sinistro composta da muscolatura condisposizione spiroidale e afasci circolari

2. La parete del ventriclo destro formata essenzialmente da fascidisposti a spirale

1. Correlati anatomo - funzionali

2. Correllati anatomo-funzionali

Trasformazione della tensione in pressione Legge di Laplace: P = 2 Tw/r

Pressione transparietale e legge diLaplace

1. Relazione tra pressione intraventricolare, raggio di curvatura delventricolo, spessore parietale e tensione muscolare

Esempi pratici

2. Cardiomegalia: se le dimensioni del cuore aumentano (r aumenta), la stessa pressione P pu essere generata solo aumentando T

3. Emodinamica in vivo: assumendo che il ventricolo abbia una formasferica e misurando il decorso della pressione intraventricolare Ppossiamo descrivere lndamento di T applicando la legge di Laplacerisolta per T:

T = P r/2w

Inoltre possiamo calcolare il volume di eiezione (SV) per mediante ecocardiografia e ottenere le curve pressione - voume del cuore che descrivono la biomeccanica dellorgano isolato in vivo. (SV = 4/3 p (r13 - r23))

Esempi pratici

Curve massimali isovolumetriche,isobariche e postcarico

Agiscono solo grazie allecaratteristiche intrinsechedel miocardio (Legge diFrank-Starling)

1. Adattamenti a variazioniacute di volume(precarico)

Le risposte autoregolatorie-variazioni di precarico

Legge di Starling

Meccanismo di Frank- Starling nel cuore in situ: davveroimportante ?

Sebbene linfluenza del sistema simpatico sia dominante negliaggiustamenti in vivo della gettata cardiaca, il meccanismo di Frank-Starling continua ad operare quando modificazioni del riempimentocardiaco avvengono non correlati con variazioni dellattivit fisica e incaso di blocco farmacologico e dei b recettori.

Opera sulla base del singolo ciclo equilibrando in modo pressochistantaneo le gettate sistoliche DX e SX.

Anche gli atri sono soggetti al meccanismo di Frank-Starling

Continua ad agire anche nel caso in cui il volume ventricolare siriduce rispetto al valore normale (esercizio, shock)

Frank-Starling nel cuore in situ

Importanza della legge di Frank-Starling in vivo: esempio

2. Adattamenti a variazioniacute di pressione(postcarico)

Le risposte autoregolatorie-variazioni di postcarico

Interazione ventricolo dx-ventricolo sn

Variazioni dellinotropismo e curveisovolumetriche

Laumento della contrattilit e della FC previene ilriempimento delle camere cardiache

Effetti di variazionedellinotropismo (cuore in situ)

Contrattilit e Frequenzacardiaca

Riassumendo



cardiaca)

Riassumendo

Come abbiamo gi imparato, una modificazione della contrattilitcausa modificazioni delle performance meccaniche cardiacheindipendenti dalle modificazioni di post- o precarico

Una modificazione di contrattilit procura una vera e propria modificazione (shift) delle curve di funzionalit meccanica cardiaca

Le curve pi utili per valutare una modificazione di contrattilit nelmuscolo cardiaco (Cardiovascolare 4) sono la curve Tensione -Lunghezza (Accorciamento) e quella Forza - Velocit

Riassumendo

Agenti inotropi

Aumento della contrattilit Vasocostrizione Scarso aumento di CO Aumento di PA Bradicardia riflessa vago-mediata

1 (cardiaci) agonista1 (vasi) agonista2 (m. lisci bronchi) agonista(debole)

Noradrenalina

Aumento della contrattilitventricolare e atriale

Tachicardia Aumento della velocit di

conduzione A-V Vasodilatazione riflessa Scarso aumento della PA

1 (cardiaci) agonistaDobutamina

Aumento della contrattilit Aumento della velocit di

conduzione A-V Vasocostrizione dose-dipendente

renale

1 (cardiaci) agonistaRilascio secondario di catecolamineDA2 agonista

Dopamina

EffettiMeccanismo di azioneSostanza

Agenti inotropi

Aumento della contrattilit Effetto cronotropo positivo

Aumento della concentrazione diAMPc con incremento dellafosforilazione delle proteine

Inibitori dellafosfodiesterasi(amrinone,milrinone)

Aumento della contrattilitInibizione della Na+-K+ ATPasi dimembtrana dei cardiomiociti conaumento della disponibilit di Ca++intracellulare

Derivati delladigitale

Aumento della contrattilit Vasodilatazione

1 (cardiaci) agonista2 agonista

Isoptroterenolo

Aumento della contrattilit Aumento della velocit di

conduzione A-V Tachicardia Aumento del flusso muscolare e

splancnico Aumento del consumo di O2 Glicemia e lattacidemia

1 (cardiaci) agonista2 agonista

Adrenalina

EffettiMeccanismo di azioneSostanza

Importanza fisiologica in vivo deiquattro fattori

In vivo operano assieme Il ventricolo in grado di rispondere a

variazioni di carico addirittura nel corso dello ciclo cardiaco in cui esse si sono instaurate

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 10: Cuore (Capitolo 10.2.4)

Fisiologia Cardiovascolare6. Emodinamica


Facolt di Scienze MotorieUniversit degli Studi di Verona

Obiettivi

Prof. Carlo CapelliFisiologia Generale e dellEsercizioFacolt di Scienze MotorieUniversit degli Studi di Verona

Le forze applicate sul sistemacircolatorio

Hanno tutte le dimensioni di una pressione, ovvero dienergia per unit di volume

1. Pressione di riempimentoMisura il grado di replezione di un sistema idraulico chiuso in condizionistaticheDipende dal volume di fluido contenuto dal sistema edalla distensibilit totale dei condotti

2. Pressione di propulsione (contrazione cardiaca)

3. Pressione idrostatica (P = g h)

4. Fattore cinetico (1/2 v2)

Pressione - energia in un sistemaidraulico

La somma delle forze pressorie che vigono allinternodi un sistema idraulico costituisce lenergia totale (perunit di volume) del sistema

1. Condizioni statiche: ET = P + gh = Epot

2. In moto: ET = Epot + EcinET = Epot + 0,5 v2

(dove P la somma di pressione di riempimento e di propulsione)

Lenergia meccanica per unit divolume di sangue (erg per cm3)ha le stesse dimensioni di unapressione (gr per cm2). Le dueunit, quindi, sono equivalenti.

Pressione, ovvero Energia/V

ENERGY OF A STATIC VS A DYNAMICFLUID

TOTAL ENERGY= POTENTIAL E. + KINETIC E. TE = PE + KE

FLUID AT REST

FLUID IN MOTION)

Quindi lenergia meccanica E posseduta da unfluido per unit di volume uguale a:

E = P + gh + 0.5v2

In un liquido perfetto E rimane costante (Lenergia siscambia nelle varie forme)

(h = P/g + h + 0.5 v2/g)

Energetica della circolazione

In un fluido reale, lenergia per unit di volume non costante a causa delle forze di attrito

Ne consegue che per ottenere in un liquido realeuna portata costante deve esistere una differenza dienergia agli estremi del condotto

Q = E/R

R: resistenza

Fluido reale

La variazione di energia in un fluido omogeneoincomprimibile Newtoniano lungo un condotto asezione trasversa variabile pu essere attribuito a:

1. Dissipazione viscosa2. Dissipazione associata ad effetti inerziali

3. Variazioni di energia cinetica

4. Variazioni di energia potenziale

Variazioni di energia in un fluido realein moto

Variazioni di energia in un fluido realein moto

Ep=50

Ek=36

Etot= 101 Etot= 86 Etot= 71Ep=100

Ek=1Ep=70

Ek=1

Ek

In un flusso costante in un tubo orizzontale posto allastessa altezza di diametro costante, non si verificanomodificazioni di energia cinetica e potenziale. Inoltre, seil flusso si mantiene in regime laminare, gli effettiinerziali non sono importanti.

In queste condizioni, la caduta di energia E dipendesolo dalla dissipazione viscosa in accordo alla legge diHagen-Poiseuille:

Q = E r4 / ( 8 l)R = 8 l / ( r4)

Hagen-Poiseuille-Dissipazioneviscosa

Lenergia posseduta da una unit di volume disangue viene dissipata quasi interamente incalore lungo tutto il tragitto percorso cheriporta il volume di sangue dal cuore sinistro aquello destro

Il lavoro del cuore necessario per ricostituirequesto patrimonio di energia per unit divolume di sangue

A cosa serve il cuore ?

Viscosit, responsabile principale della dissipazione di E = Shear stress/Shear rate = / y

= (dF/A) / (dv/dx)

Flusso laminare e viscosit

Poise: indica una forza tangenziale di 1 dine applicata aduna superficie di contatto di 1 cm2 quando il gradiente divelocit unitario (1 cm/se per cm)

Viscosit dellacqua: 0.01 poise ----> centipoise

Viscosit relativa - rispetto a quella dellacqua alla stessatemperatura

La viscosit specifica per ogni fluido e rappresenta ilgrado con cui, in un determinato fluido, si ha trasferimentoirreversibile di quantit di moto (m v)

Viscosit - definizioni

Fluidi Newtoniani: la viscosit uniforme e non muta con lavariazione di velocit

Il sangue non un fluido newtoniano: viscosit dipende da shearrate

Fluidi newtoniani e sangue

Viscosit del sangue 3 - 4 volte quella dellacqua

Effetto Fhraeus-Lindquist

La diminuzione di viscosit inperiferia compensa largamentelaumento che si osserva al centrodel vaso

La viscosit media del sangue chescorre nei vasi inferiore a quellaattesa in base al valore ematocrito

Laccumulo assiale delle emazie spiega inparte leffetto F-L

Viscosit e ematocrito

Inversamente proporzionale a r4: r pu cambiare:

1. (attivit simpatica, meccanismi locali)2. Passivamente (aumento della pressione

transmurale)

Resistenze Vascolari al Flusso

Q = P / r Pressione critica di

chiusura

Resistenze al flusso nellalberocardiovascolare

Rt = R1 + R2 + R3. In serie

1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 In parallelo.

COSA ACCADE VERAMENTE NEL SCV?

ARTERIE

ARTERIOLE

CAPILLARI

BASSA R ALTA R BASSA R

SERIE PARALLELOR1 R2 R3

R1

R3R2

= 4 An2/k

Resistenze in serie e in parallelo: non tutto scontato

Rart / Rx = (Pi - Po)art / (Pi - Po)x

Rart = (Pi - Po)art / Qart

Rx = (Pi - Po)x / Qx

Il rapporto tra la caduta di pressione di due distretti uguale al rapporto tra le rispettive resistenze

idrauliche

Silenzioso Profilo parabolico

della velocit

Flusso Laminare

Rn = Vc r /h = 1000

Vc = Rn h/r

Vc = velocit critica (media) Aorta: Vc = 40 cm/s Flusso non silenzioso (vortici)

Flusso Turbolento

Flusso Turbolento e velocit delsangue

Il profilo della velocit non parabolico

P = k Qx

CSA E VELOCITA

Q=10ml/s

A= 2cm2 10cm2 1cm2

V= 5cm/s 1cm/s 10cm/s

V = Q / A

a b c

Stenosi

Nel caso di una stenosi, con flusso costante, la velocit delflusso pu raggiungere il valore Vc

Si instaura flusso turbolento

Soffi vascolari in periferia

Lesioni parietali della porzione di vaso a valle della stenosi

StaticaE = P + g h

Tilting

DinamicaPl + 0.5 v2 = E/v = costante = Pressione frontale

Pressione e fattore cinetico neivari distretti

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 11: Circolazione (Capitoli 11.1.4, 11.2)

Fisiologia Cardiovascolare7. Il sistema arterioso,

arteriole e regolazione deltono vascolare



Obiettivi

COMPLIANCE PRESSIONE ARTERIOSA MEDIA POLSO PRESSORIO DETERMINAZIONE DELLA PRESSIONE

Compliance e Concetto di Filtro idraulico

SYSTOLE DIASTOLE

COMPLIANT

RIGID

Il filtro idraulicorappresentatodallaorta minimizza illavoro meccanico delcuore per pompare ilsangue

Lavoro meccanicocardiaco ecaratteristiche deivasi

Differenze tra tubi rigidi ed elasticiCo

nsum

o di O

2 (ml

O2/10

0g/be

at) 0.1

0Volume di eiezione (ml)5 15

Aorta

Tubo di plastica

Relazione P-V statica nellaorta

% Inc

r Volu

me

Pressione (mmHg)

Modulo elastico-elastanza

Ep = P / Dm/DEp= Modulo elasticoDm= Mass. variazione del D= medio dellaorta

Elastanza ComplianceP

EP inversamente proporzionale a C

PVP

Le caratteristicheelastiche cambiano nelcorso dellet

Le arterie diventano pirigide

Elastanza ed invecchiamento

Equilibrio vasale

Pressione Arteriosa

PAVolumeEmaticoComplianceArteriosa

GettataCardiaca(SV * FC)ResistenzePeriferiche

Fattori FisiologiciFattori Fisici

Determinanti della PA

CARDIAC OUTPUT PERIPHERAL RESISTANCE

INSTANTANEOUSINCREASE

STEADY STATEINCREASE

Control Conditions: Pa = 100 mmHg; R = 20 mmHg(l min-1); Q= 5 l min-1

Esempio

Effetto della compliance sulla PAM

Pa = Qh - Qr / Ca

Qh- inflow (CO)Qr- outflowCa- CompliancePa- PAM

Pre

ssio

ne a

rterio

sa (m

mH

g)

Tempo

Piccola Ca

Grande Ca

Aumento di CO

dVa/dt = Qh - QrR = (Pam - Pram)/Qr; Pram = 0R = Pam/QrCa = dVma/dPamdVam = Ca dPamdVam/dt = Ca dPam/dtdPam/dt = (Qh - Qr)Ca ----> Eq. Differenziale di PrimoordineCostante di tempo t = R* Ca

Il livello della pressione arteriosa media dipende quindidalla gettata cardiaca e dalle resistenze periferiche

Polso pressorio

Stroke volume Compliance

V4

VBV3

V2VAV1

P1 PA P2 PP33 PB P4

VOLUME

PRESSIONE

Pressione differenziale

COMPLIANCE RESISTENZE PERIFERICHE TOTALI

TPR

Effetti sullaPressionePulsatoria:

Determinazione della PA

Onda sfigmica inperiferia

Tensione passiva, attiva,pressione critica di chiusura

Sfinteri artero-capillari

Muscolatura liscia, tononeurovegetativo e resistenza

1. Autoregolazione miogenica (Effetto Bayliss)a. tono vascolare basaleb. mantenimento della pressione capillare -> regolazione dellaultrafiltrazione capillare

2. Dilatazione flusso - dipendente (shear stress)NO: la produzione modulata dall'ampiezza e dalla frequenza delle

fluttuazioni di flusso e pressione; stimolata da ipossia P02 < 50 mmHg),da bradichinina, ATP, ADP, istamina, serotonina, noradrenalina,trombina, acetilcolina, ossitocina, vasopressina, VIP, CGRP, sostanza P)Attenua il release di catecolamine da parte delle terminazioni nervose delsimpatico. L'espressione della NO sintetasi aumenta nel caso dielevazione cronica dello shear stress. II meccanismo di dilatazionemediato dal NO compromesso nel caso di ipercolesterolemia.

3. Vasodilatazione metabolico - dipendente (effetto Schretzenmayer)iperemia funzionaleiperemia reattivamediatori: adenosina (recettori A2),K+ (attivazione della pompa sodio -potassio) 4. Vasomotilit mediata da autacoidi infiammatori

Meccanismi intrinseci di regolazionevascolare

Autoregolazione

Autoregolazione: celulepacemaker

Autoregolazione e sommazione diPA e tensione

Regolazione contrattilit muscolo liscio

MCLK: Myosin light chain kinase

Calponina Caldesmone Inibiscono tonicamente le interazioni actina-miosina

Meccanismi contrattili nel muscolo liscio

Rilassamento nel muscolo liscio

Vasodilatazione Metabolico-Dipendente

Vasodilatazione Flusso-Dipendente

Sintesi NO

1. Gravit: Modificazioni posturali, distensione passiva

2. Regolazione NervosaLinnervazione simpatica (vasocostrittrice) quella prevalente.Lattenuazione del tono vasocostrittore mantenuto dal simpatico per viariflessa,ormonale o locale, costituisce il meccanismo vasodilatatorioneurogenico pi importante.

Fibre nervose amieliniche entrano nellavventizia delle arterie,arteriole, vene eVenuleNelle arterie e nelle arteriole le fibre non entrano nella tonaca mediaNon vi sono terminazioni sinaptiche specializzate; vescicole terminali conMediatore (sinapsi diffuse)Neuroni simpatici pregangliari (trasmissione colinergica, recettori nicotinici)localizzati nella colonna intermedio laterale dei segmenti toracico lombaredel midollo spinale

Meccanismi estrinseci di regolazionevascolare

Questi neuroni integrano inputs discendenti (aminoacidi eccitatori) provenienti dalcentro vasomotorio (bulbo spinale, parte rostrale ventrolaterale) con afferenzeprovenienti dalla cute e dai visceri

A sua volta, il centro vasomotorio il punto di arrivo e di integrazione di inputsprovenienti dai barocettori, dai chemocettori, dallipotalamo laterale e dai centrinocicettivi

Lattivit pregangliare frutto di questa mediazione differente per i neuronivasocostrittori cutanei, muscolari e viscerali

I corpi cellulari dei neuroni postgangliari sono posti nei gangli della catena simpaticaparavertebrale --> fibre nervose amieliniche

Cute: azione vasomotrice, sudomotrice e pilomotrice (termoregolazione) Muscoli: essenziamente vasocostrittrice (regolazione della pressione arteriosa).

Regolazione nervosa-organizzazione

Mediatore: noradrenalina (adrenalina, ma dopo uptake da parte delle terminazioni)

Comediatori: ATP e NPY

Recettori: i - vasocostrizione P2: ATP NPY: contribuiscono alla vasocostrizione : vasodilatazione (muscoli, coronarie)

Il release di mediatore pu essere modulato: da farmaci dal neurotrasmettotore (2)-

autoinibizione presinaptica; -facilitazione presinapticaangiotensina II: facilitazioneNO, acetilcolina: inibizioneautacoidi infiammatori

Regolazione nervosa: mediatori erecettori

1. Ioni - Inibitori od Attivatori del Tono VascolareIpocaliemia: iperpolarizzazione

depolarizzazione per inibizione della pompa sodio -potassio ATP dipendente I

Ipercaliemia: depolarizzazione iperpolarizzazione per attivazionedella pompa sodio - potassio ATP dipendente

2. Attivazione Mediante Recettore (proteina G Mediata)Recettori e 1 postgiunzionali: - noradrenalina;

- ubiquitari- attivazione di canali per il calcio voltaggiodipendenti (1 - A)-stimolazione della idrolisi del fosfatidilinositolo con formazione di IP3; liberazione di Ca2+- dal reticolosarcoplasmatico (1 - B)

- accoppiati alla fosfolipasi C (ai -C)

Effettori modificazioni tono muscolare


2 postgiunzionali: - piccole arterie distali, arteriole e vene- grandi arterie e piccole arteriole che controllano le resistenze periferiche;la loro stimolazione (G - Protein mediata)diminuisce il rilascio di catecolamine

2: - vasi muscolari e circolazione coronarica- adrenalina --> effetto vasodilatante consoglia molto bassa

Noradrenalina: alta affinit per recettoriminore affinit per recettori

Adrenalina alta affinit per 2 recettoriminore affinit per recettori1: cardiaci (affinit uguale per adrenalina e noradrenalina)

Regolazione Nervosa-meccanismi pre epostsinaptici


Neurotrasmettitori con eff.i vasocostrittori Serotonina, angiotensina II, endotelina, istamina, arginina NPY, prostanoidi

Neurotrasmettitori con eff.i vasodilatanti Istamina, adernalina (2), (EDRF) NO, la cui produzioen pu essere aumenttata da Ach, NE, angiotensina II,trombina, serotonina, istamina, bradichnina, ADP, acido arachidonico, leucotrieni) Adenosina, canali KATP TNF leucocitaria

3. Fattori fisici PCO2: ipercapnia----->acidosi----->vasodiatazione

ipocapnia------>alcalosi----->vasocostrizione PO2: ipossia----->----->vasodiatazione (rilascio di PGI2, EDRF) Shear stress NO

SNA sistema cardiovascolare

3. Regolazione ormonale

Renina - Angiotensina

Renina: reni, in risposta alla caduta di pressione arteriosa, allattivazione di adrenocettori 1, alla diminuzione del riassorbimento diNaCl nelle cellule della macula densa renale

Angiotensinogeno. Fegato ACE. Endoteli, miociti, testicoli Angioensina II potente vasocostrittore, aumenta il release di

noradrenalina, attiva i rilascio di aldosterone e di ormone antidiuretico, aumenta il riassorbimento di Na+ renale, un importante fattore di crescita per i miociti cardiaci e dei vasi. Lazione mediata da due recettori: AT1 e AT2.


Renina - Angiotensina

Ormone natriuretico

Tre tipi (ANP, BNP e CNP). Quello cardiaco (hADP) rilasciato dallecellule cardiache atriali in risposta alla distensione delle pareti atriali. Effetti aumenta l adiuresi, inibisce il rilascio di renina, attenua il rilascio di noradrenalina dalle terminazioni nervose, dilata le arteriole

Adrenalina Midollare del surrene Escreta durante stress od esercizio muscolare Effetti vasodilata ( recettori) le coronarie, i vasi dei muscoli scheletrici (PAdiminuisce) e del fegato, aumenta anche il metabolismo di questi organi. Ha effetti anche vasocostrittori mediati da recettori (soglia pi alta che per i recettori)

Vasopressina Neuroipofisi Effetti regola il riassorbimento di acqua a livello renale, vasocostrizione ad alte concentrazione (ipotensione grave in caso di shock) vasodilatazione endotelio- dipendente (NO)


Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 11: Circolazione (Capitoli 11.3, 11.4, 11.5, 11.7, 11.8, 11.9)

Fisiologia Cardiovascolare8. Scambi capillari



Obiettivi

Prof. Carlo Capelli Fisiologia Generale e dellEsercizio Facolt di Scienze Motorie Universit degli Studi di Verona

Capillari e Microcircolo

Microcircolo e Scambi Capillari

1. Controllo della Perfusione Capillare- Arterie Terminali: il flusso controllato dalle resistenze capillari- Sfinteri precapillari- Metarteriole- Shunts artero-venosi arteriole ---> direttamente a venule; cute esposta

- Flusso a riposo: distribuito in modo disomogeneo, oscillante- Flusso in risposta allaumento delle richieste energetiche:

reclutamento di vasi non perfusi, vasodilatazione

2. Struttura dei Vasi Sito di Scambi Capillari- Capillari e venule postcapillari - velocit del sangue < 1 mm/s

- superficie di scambio > 50 cm2/gr- distanza tra sangue e cellule < 50mm

Tensione parietale, pressione transparietale eraggio-legge di Laplace applicata ai vasi

a. Endotelio continuo: -Le giunzioni intercellulari sono sigillate da bande interrotte che posseggono vie preferenziali per il transito intercellulare di acquae piccoli soluti- E il tipo di endotelio pi diffuso- Possiede caratteristiche molto eterogenee in termini di permeabilit nei vari distretti vascolari

b. Endotelio fenestrato: -Sulla superficie cellulare esistono numerose fenestrae (50 - 60 nm diam) aperte o chiuse da un sottile diaframma- Permeabilit sostanzialmente pi elevata per lacqua, ioni e piccoli soluti- Organi secretori ed escretori, plesso corioideo

c. Endotelio discontinuo: - La lamina basale incompleta: limitatosolo il passaggio delle cellule- Sinusoidi epatici, splenici, del midollo osseo

Tipi di endotelio

d. Endotelio a giunzioni serrate- Alta resistenza elettrica, bassa conduttivit idraulica- Il passaggio di ioni e piccoli soluti estremamente difficile- Il passaggio di sostanze non liposolubili dipendedallesistenza di carriers specifici- Microvasi del sistema centrale e della retina

Tipi di endotelio

Sostanze Scambiate

Acqua e sostanze liposolubili di piccoli dimensioni: direttamente attraversole cellule

Soluti liposolubili di maggiori dimensioni: --> cellula --> spazio pericellulare

Cationi e piccole sostanze lipofobiche: attraverso gli spazi intergiunzionali opori Proteine: pori di maggiori dimensioni

Proteine plasmatiche: vescicole cellulari

La lamina basale non esercita praticamente alcuna azione di setaccio perlacqua ed i piccoli soluti

Vie degli scambi capillari

a. Diffusione Gas, sostanze nutritive, piccoli solutiLegge di Fick: Js (massa/s) = PA (Cp - Ci)

P: = D/x PA (cm3/s)

dove D (cm2/s) il coefficiente di diffusione limitata*; P la permeabilit; A e la superficie di scambio e x lo spessore di membrana. D aumenta con la temperatura ed inversamente proporzionale a viscosit del solvente.*Diffusione libera o limitata: dipende dallambiente che circonda la molecola

Diffusione limitata dal fusso.- Riguarda sostanze con basso coefficiente di riflessione quando il flusso plasmatico molto basso- In questo caso Ci diventa uguale a Cp

Js = Q (Cp - Ci)(1-e-(PA/Q))

Meccanismi di Scambio Capillare

Ultrafiltrazione Ipotesi di Starling

b. Ultrafiltrazione Movimenti di massa (bulk) di acqua e soluti. Avvengono con modificazioni di volumeUltrafiltrato: acqua, ioni, soluti di piccole dimensioni

Ipotesi di Starling:

Jv = Lp A [(Pc - Pi) - s (pc - pi)]

- Lp: conduttivit idraulica: rappresenta la permeabilit allultrafiltrato;- A: superficie capillare;- Lp A: coefficiente di filtrazione (Kf)

Pc: Pressione idrostatica capillare 32 mmHg versante aterioso15 mmHg versante venoso

Pi: pressione idrostatica interstiziale -1/-2 mmHgpc: p. colloido-osmotica capillare 25 mmHgpi: P. colloido-osmotica interstiziale 0.1 - 0.5 mmHgs: coeff.e di riflessione (p = s RTC)

Meccanismi di Scambio Capillare

1. Lultrafiltrazione dipende dal valore di Pc. A sua volta Pc dipende dallapressione idrostatica delle grandi vene (Pv) e dal rapporto tra laresistenza postcapillare (Rv) e la resistenza precapillare (Ra):

Pc = Pv + [(Rv/ Ra)Pa]/ [1+(Rv/ Ra)]

2. Dipende anche dallarea A (Lp A): reclutamento capillare

c. Transcitosi: E lo scmbio di plasma, fluido interstiziale e sostanze ivicontenute tramite vescicole che transitano attraverso le cellule endoteliali. Emolto pi lento dei due processi appena descritti. Ha significato solo per leproteine plasmatiche ed altre macromolecole.

Fattori che influenzanolultrafiltrazione

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, MilanoCapitolo 11: Circolazione (Capitolo 11.10)

Fisiologia Cardiovascolare9. Distretti Speciali



ObiettiviProf. Carlo CapelliFisiologia Generale e dellEsercizioFacolt di Scienze MotorieUniversit degli Studi di Verona

Pressioni nel circolo polmonare

Circolo polmonare

R = (Pi - Po) / Q

Resistenze vascolari polmonari

Dipendono dalla pressione Sono circa un decimo di

quelle sistemiche

Reclutamento e distensionecapillare

Resistenze vascolari polmonari evolume polmonare

Distribuzione del FlussoPolmonare

Le tre zone di West

Circolazione Coronarica

Determinanti della perfusionecoronarica

Inotropismo, ipertensione,tachicardia e esercizio

VO2 miocardico e fllussocoronarico

Meccanismo di azione

Vasodilatazione metabolicodipendente e neurogena

Perfusione zonale miocardica

Tensione parietale e perfusionemiocardica

Autoregolazione coronarica

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, MilanoCapitolo 11: Circolazione (Capitolo 11.12)

Fisiologia Cardiovascolare10. Lelettrocardiogramma



Obiettivi


Registrazione extracellulare (cutanea) dei potenzialidazione prodotti dalla muscolatura cardiaca

Leccitazione del tessuto miocardico causa unaseparazione di cariche

Si forma un Campo Elettrico che pu essererappresentata sotto forma di un Dipolo Elettricoequivalente

Attorno a questo dipolo pu essere misurato unpotenziale e differenze di potenziale tra duepunti:lECG

ECG: definizione e cause

E una grandezza vettoriale: modulo (momento), direzione everso (asse)

Dipolo Equivalente

Registrazione del potenziale

Andamento nel tempo delpotenziale ergistrato conderivazioen unipolare di un dipoloequivalente che cambia nel tempo enello spazio

La traccia una registrazioen neltempo di una grandezza scalare (ilpotenziale) generata dalle variazioninel tempo e nello spazio di ungrandezza vettoriale (dipoloequivalenet)

Derivazioni convenzionali: uni ebi-polari

Derivazioni precordiali

Genesi del complesso QRS

Il tracciato ECG

Genesi del complesso QRS

Le onde dellECG (QRS, T)sono il risultato dellasottrazione delle curve (simili alpotenziale di azionemiocardico) del cuore destro edel cuore sinistroSe la depolarizzazione sinistra lenta, T si inverte

Posizionamento del vettoreelettrico QRS medio

E la somma vettoriale dei singoli vettori del dipolo equivalente che sisono succeduti duranet tutta la durata del complesso QRS

QRS medio normale

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 10: Cuore (Capitolo 10.3)

Fisiologia Cardiovascolare11. Le curve di Guyton,Accoppiamento CO-RV



Obiettivi


CO

HR Preload

MC Afterload

CARDIACI ACCOPPIAMENTO

Fattori di accoppiamento CO-RV

Curva della funzione vascolare

In che modo la gettata cardiaca controlla lapressione venosa centrale

Curva della funzione cardiaca

In che modo la pressione venosa centralecontrolla la gettata cardiaca

Accopiamento Cuore - Vasi

Accopiamento Cuore - Vasi

Pompa ARTERIEVENE

Qh 5L/min

Qr5L/min

R periferica = Pa - Pv / QrR = 20mmHg/L/min

MPA=102mmHgCPV=2mmHg=Pv

COMPLIANCESCv = 19CaCv>>>>Ca

Condizione di controllo

Pa

Arresto cardiaco!EFFETTO IMMEDIATO

Pompa ArterieVene

Qh 0L/min

Qr5L/min

CPV=2mmHg=Pv

Pa

Flusso interrotto qui

Flusso continua quiTRANSFER Art-->Vene

R = 20mmHg/L/minQr= Pa - Pv/20

Qr continua sino a che mantenuto ungradiente di pressione

MPA=102mmHg

Arresto cardiacoALLEQUILIBRIO

Pompa ArterieVene

Qh 0L/min

Qr0L/min

Pv = 7mmHg = pressione circolatoria media o PCM

Pa = 7mmHg

Flusso interrotto

Flusso interrotto

Qr = 0 ( No differenza Pa - Pv)

95mmHg

5mmHg

Pompa ArterieVene

Qh 1L/min

Qr0L/min

Pv = 7mmHg

Pa = 7mmHg

Flusso riprende

Qui non c ancora flusso

SOME VENOUS BLOOD

Riprende il flusso !EFFETTO IMMEDIATO

Pompa ArterieVene

Qh 1L/min

Qr1L/min

Pv = 6mmHg

Pa = 26mmHg

Flusso riprende

R = 20mmHg

Qr = Pa - Pv / 20 = 1L/min

Riprende il flussoQr = nuovo Qh

In che modo le modificazioni di COmodificano la Pressione Venosa Centrale

(PVC) ?

PVC

(mm

Hg)

-1

8

CO (L/min)

0 8

Curva funzione vascolarePcm

B

A

Curva della Funzione Vascolare

In che modo la volemia ed iltono venomotore modificano lacurva della funzione vascolare ?

PVC

(mm

Hg)

-1

8

0 8

Curva funzione vascolare

CO (L/min)

Trasfusione

Normale

Emorragia

Curva della funzione vascolare,volemia e tono venomotorio

In che modo le resistenzeperiferiche totali modificanola curva della funzionevascolare ?

PVC

(mm

Hg)

-1

8

0 8

Curva funzione vascolare

CO (L/min)

Normale

Vasodilatazione

Vasocostrizione

Curva della funzione vascolare e RPT

PVC (mmHg)

CO

(L/m

in)

Curva della funzione cardiaca

In che modo laumentodellattivit simpatica agiscesulla curva di funzionecardiaca ?

CO

(L/

min

)

PVC (mmHg)

Curva di funzione cardiaca e attivitsimpatica

CO

(L/m

in)

PVC (mmHg)

Volume Resistenze

Curva di funzione cardiaca, volemia e RPT

PVC (mmHg)

CO

(L/m

in)

Curva della funzione cardiaca escompenso cardiaco

Curva della funzione cardiaca eesercizio

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 10: Cuore (Capitolo 10.2.7) Chapter 30, Physiology, 3rd edition, Berne RM e Levy MN,

Mosby, NY

Fisiologia Cardiovascolare12. Regolazione dellaPressione Arteriosa



Obiettivi


Perch regolare PA?

Controllo della pressione arteriosa ebaroriflesso trasporto di sangue allencefalo ed al

cuore fornire il sangue agli altri organi controllare la pressione capillare e la

formazione di trasudato

Circolazione centrale (grande e piccolocircolo)

Microcircolo

Regolazione della circolazione

G (s)

H (s)

Y (s)

H (s) Y (s)

M (s) -+E (s)

Sistema di controllo a retroazione negativa

Modello della regolazione

Barocettori del seno carotideo

Sistema Cardiovascolare Centrale

Centro Cardiovascolare del tronco encefalico integra i messaggi raccolti da vari recettori del nostro

corpo chemorecettori - CO2, O2 e pH. meccanorecettori - volume olmonare, somatici. termorecettori - recettori per la temperatura barorecettori - pressione arteriosa encefalo

Medulla

Centro Cardiovascolare del tronco encefalico

Brain Stem


Centro Cardiovascolare del Troncoencefalico coordina gli output via effettori autonomici al

cuore al muscolo liscio delle vene e delle arteriole encefalo: centro di controllo della respirazione ed

alter aree

(PS)

Brain Stem

Autonomic Output

(S - A Node)

(ghiandole salivari, ghiandolegasgtrointestinali, tessutogenitale erettile)


Controllo nervoso autonomico Simpatico

sistema combatti ofuggi

aumento di PA & CO

Parasimpatico funzioni vegetative diminuzione di PA &

CO

Barocettori Arteriosi

Barocettori amielinici anfibi, rettili e mammiferi rispondono a valori di PA al di sopra della norma

Barocettori mielinici mammiferi rispondono a valori di PA al di sotto della norma

Barocettori Arteriosi

Che ti po di struttura un barocettore ? E un meccanocettore

Terminazioni sensorie stimolate dalladistensione della parete vascolare dovutaallaumento della pressione transmurale

Localizzazione dei BarocettoriArteriosi

Seno carotideo* Arco aortico Succlavia carotide comune Arterie polmonari

*

Neurofisiologia dei barocettori delSeno Carotideo

Polso pressorio

Frequenzadi scarica

Frequenzadi scaricadelrecettore(% max)

PA media (mm Hg)

Risposte funzionali alla stimolazionedei barocettori del Seno Carotideo

Risposta alla diminuzione della pressione arteriosa(disinibizione simpatica) vasocostrizione aumento FC aumento inotropismo Gettata cardiaca

Pressione arteriosa

Risposte funzionali alla stimolazionedei barocettori del Seno Carotideo

Risposta allaumento della pressione arteriosa(inibizione simpatica) vasodilatazione diminuzione di FC diminuito inotropismo

Gettata cardiaca

Pressione arteriosa

Barocettori e controllo a brevetermine della pressione arteriosa

Controllo di PA e NO

Risposta integrataortostatica

Chemocettori arteriosi

Localizzati nei corpi carotidei e aortici regolano la ventilazione regolano il sistema cardiovascolare

CO2 O2, pH

frequenza di scarica*

SANGUE

CHEMOCETTORI

Vasocostrizione per.a FC

* Se lanimale non sta respirando

Chemocettori arteriosi

Questo meccansimo importante quandolanimale si immerge ?

CO2 O2, pH

frequenza di scarica*

SANGUE

CHENMOCETTORI

Vasocostrizione per.a FC

* Se lanimale non sta respirando

Recettori cardiaci

Meccanocettori & Chemorecettori cuore MS centri cardiovascolari del

tronco encefalico alter aree encefaliche Stimolazione pu modificare il rialscio di

alcuni ormoni Risposte riflesse

fc Inotrpismo cardiaco dolore

Recettori cardiaci atriali &ventricolari

Recettori atriali: Meccanocettori

Fibre afferenti mieliniche A-type: rispondono a modificazioni di FC B-type: rispondono allaumento di riempimento

cardiaco e alla velocit di riempimento cardiaco Fibre afferenti amieliniche

C-type: influenzano FC e volume del cuore Localizzati alla giunzione tra vene e atri

Recettori atriali

Fibre afferenti mieliniche B-type: rispondono allaumento di riempimento

cardiaco e alla velocit di riempimento cardiaco Aumento della pressione venosa conduce a

Aumento di FC diuresi: aumento di escrezione urinaria

(inibizione del rilascio di ADH dallipofisi)

Fibre afferenti mieliniche sensorie meccanocettori

Interruzione del flusso coronarico

Recettori ventricolari

Fibre miliniche afferenti sensorie Chemorecettori

bradichinina

stimolazione ~ output simpatico ~ inotropismo e PA

stimolazione ~ percezione di angor

Recettori venticolari

Controlla la permeabilit del dotto collettore(volume di acqua che escreta con le urine)

Pi ADH = aumento della permeabilit Il livello di ADH controllato dale celleule

neuroscretorie dellipotalamo in risposta avariazioni di PA e dellosmolaritplasmatica

Vasopressina (ADH)

Hypothalamic cells

Neurosecretoryterminals in

pituitary

ADHIncreasedH2O perm.

Water Reaborptionin collecting duct

Low blood pressure

High plasmaosmolarity

+

Low BloodPressure

High plasmaOsmolarity

+

+ -

Vasopressina (ADH)

Ricevono input inibitori arteriosi e daibarocettori atriali

Emorragia = caduta di PA, ridotta attivitdei barocettori, diminuzione dellinibizionedel rilascio di ADH

Cellule ipotalamiche

Recettori atriali

Cellule secretorie sensibili allo stiramento :producono peptide atriale natriuretico(ANP) Sono stirati e rilasciano ANP quando il volume

ematico aumenta e il ritorno venoso incrementa

Agisce sul reneper ridurre il

riassorbimentodi sodio

Riduce ilriassorbim

ento diacqua

Aumento diproduziona

di urina

Aumentoescrezione

di sodio

Volumeematico e

PA pi bassiANP

ANP

ANP

Aumento dellapressionevenosa nestimola il rilascioda partedellatrio heart

Riduce ilrilascio di

ContrastaleffettodellADH edellaldosterone

ANP

Il sistema renina-angiotensina-aldosterone (RAAS)

E un sistema di controllo complesso a feedback negativo cheassicura lomeostasi

IN GENERALE: La caduta di PA e lipovolemia sono un segnale per il rilascio di

renina La renina induce la conversione di angiotensinogeno ad

angiotensina II Langiotensina II un potente vasocostrittore, aumenta il

riassorbimento di NaCl e H2O dai tubuli prossimali del nefrone estimola il rilascio di aldosterone

Laldosterone induce un riassorbimento maggiore di Na+ e H2O daparte d tubuli distali

Ci comporta laumento della volemia e della PA

Bibliografia

Fisiologia dellUomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 17: Controllo nervoso ed umorale delsistemacardiovascolare

Cardio Circo La to Rio

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