Fisiologia cardiovascolare-Scambi capillari

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Fisiologia Generale C. Capelli 2019-2020

Obiettivi 1.0 I capillari 2.0 Tipi di endotelio 3.0 Microcircolo 4.0 Velocità del flusso di sangue nei

capillari 5.0 Pressione transmurale e legge di

Laplace 6.0 Diffusione attraverso la parete

capillare 7.0 Distribuzione dell’acqua

exracellulare 8.0 Filtrazione – Bilancia di Starling 8.1 Pressione netta di filtrazione –

Bilancia di Starling 8.2 Regolazione della pressione capillare 9.0 Sistema venoso 9.1 Pompa muscolare 10.0 Il sistema linfatico

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1.0 I capillari •  I vasi sanguigni più piccoli.

•  40.000 km di capillari, ognuno lungo 1 mm con un diametro interno 8 µ

•  Contengono circa il 5% del sangue circolante.

•  In tutti i tessuti tranne che nella cornea.

•  Scambi di gas e nutrienti per diffusione, di acqua per filtrazione

•  Non c’è tessuto elastico!

•  Cellule endoteliali su membrana basale

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2.0 Tipi di endotelio 1.  Continuo

•  Le giunzioni intercellulari sono "sigillate" da bande interrotte con canali preferenziali per acqua e piccoli soluti

•  Il tipo più diffuso •  La sua permeabilità è molto eterogenea e dipende dal distretto vascolare

2.  Con “fenestrae”

•  Sulla superficie dell'endotelio ci sono molte fenestrae (50 - 60 nm diam); aperte o chiuse da un sottile diaframma

•  Alta permeabilità all'acqua, agli ioni e ai piccoli soluti •  Organi escretori e secretori, plesso corioeideo, glomerulo renale

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2.0 Tipi di endotelio 3.  Discontinuo

•  Lamina basale incompleta •  Solo il passaggio delle cellule è in qualche modo limitato •  Fegato, midollo osseo, milza

4.  Giunzioni serrate •  Alta resistenza elettrica, bassa conduttività idraulica •  Il passaggio di ioni e piccoli soluti è estremamente difficile •  Il passaggio di sostanze non liposolubili dipende dall’esistenza di carriers

specifici •  Microvasi del sistema centrale e della retina

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3.0 Microcircolo •  Il flusso sanguigno attraverso i

capillari dipende dallo stato degli altri vasi che contribuiscono alla microcircolazione

•  Il flusso non è omogeneo ed è oscillante

•  Distribuzione variabile nel tempo e nello spazio del flusso

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3.0 Microcircolo

1.  Controllo della perfusione capillare •  Il flusso è controllato dalle resistenze capillare e dagli sfinteri precapillari •  Arteriole ! Metarteriole ! Capillari •  Shunts artero-venosi: arteriole ! direttamente a venule (cute esposta) •  Flusso a riposo: distribuito in modo disomogeneo, oscillante •  Flusso in risposta all’aumento delle richieste energetiche: reclutamento di

vasi non perfusi, vasodilatazione 2. Struttura dei vasi sito di scambi capillari •  Capillari e venule post-capillari - velocità del sangue < 1 mm/s

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

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4.0 Velocità del flusso di sangue nei capillari •  Quando un flusso continuo e costante si muove

attraverso una serie consecutiva di tubi disposti in parallelo, la velocità diminuisce

•  Ciò è causato dall'aumento del STT totale

v = Q’/CSA

•  La STT totale dei capillari è la più grande del letto vascolare

•  La bassa velocità (<1 mm/s) facilita lo scambio di acqua e soluti tra capillari e intersiti

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5.0 Pressione transmurale e legge di Laplace

•  I capillari, sebbene senza componente elastica, possono comunque sopportare un'elevata pressione transmurale (PTM) di circa 30 mmHg

•  Questo a causa del loro raggio molto piccolo (r) che si traduce in una tensione parietale molto bassa (Tc)

•  Secondo la legge di Laplace, nei capillari

Tc = PTP × r 16 dine/cm = 4 × 104 dine/cm × 4 ×10-6 cm

•  Al contrario, nell’aorta

170000 dine/cm ! = 1.3 × 105 dine/cm × 1.3 cm

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5.0 Pressione transmurale e legge di Laplace

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6.0 Diffusione attraverso la parete capillare

•  Gli scambi nell'endotelio continuo riguardano principalmente acqua, gas e piccoli soluti (nutrienti, prodotti finali del metabolismo)

•  Le proteine, gli ormoni sono trasportati principalmente da eso / endocitosi

•  I gradienti responsabili della diffusione di gas e sostanze nutritive sono i risultati dei tassi di consumo cellulare e di produzione, cioè del metabolismo cellulare

•  Esempio di glucosio, O2 e CO2

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6.0 Diffusione attraverso la parete capillare •  Sostanze Scambiate

•  Acqua e sostanze liposolubili di piccoli dimensioni: direttamente attraverso le cellule

•  Soluti liposolubili di maggiori dimensioni: ! cellula ! spazio pericellulare

•  Cationi e piccole sostanze lipofobiche: attraverso gli spazi intergiunzionali o pori

•  Proteine: pori di maggiori dimensioni

•  Proteine plasmatiche: vescicole cellulari

•  La lamina basale non esercita praticamente alcuna azione di setaccio per l’acqua ed i piccoli soluti

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7.0 Distribuzione dell’acqua extracellulare

•  Flusso di massa di acqua priva di proteine

•  La sua funzione è la regolazione della distribuzione del liquido extracellulare tra plasma e fluido interstiziale

•  Il fluido viene filtrato attraverso l'endotelio

•  La direzione in cui il fluido si sposta ai capillari dipende dalla differenza tra la pressione idrostatica netta e la pressione colloido-osmotica netta.

8.0 Filtrazione – Bilancia di Starling

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1.  Pressione idrostatica •  E’ la forza esercitata dal fluido

contro le pareti. •  Nei capillari corrisponde alla

pressione del sangue capillare, Pc

•  Tende a fare uscire dal capillare il fluido

•  HPc versante arterioso: 35 mmHg •  HPc versante venoso: 15 mmHg •  HPFI = 0 mmHg •  HPnet,a = 35 mm Hg •  HPnet,v = 15 mm Hg

Filtrazione – Bilancia di Starling

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2.  Pressione colloido-osmotica •  Questa forza si oppone a quella

idrostatica •  É dovuta all’esistenza di molecole

non diffusibili come le proteine plasmatiche.

•  Rimane pressochè costante lungo il capillare.

•  πc = 28 mm Hg •  πFI = 3 mm Hg

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8.1 Pressione netta di filtrazione – Bilancia di Starling

•  PNF = (HPC – HPIF) – (πC – πIF)

•  PNFa = (35 – 0) – (28 – 3) = 10 mmHg

•  La filtrazione è favorita al terminale arterioso

•  PNFv = (15 – 0) – (28 – 3) = -10 mm Hg

•  L’assorbimento è favorito al terminale venoso

•  Flusso, J = Lp × A × PNF •  Lp: conduttività idraulica (permeabilità) •  A: superficie disponibile per gli scambi •  Lp × A = coefficiente di filtrazione K

•  In generale, il flusso di liquido perso e non ricircolato è di circa 1.5 ml/min. E’ drenato dal sistema linfatico e reimmesso in circolo

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8.2 Regolazione della pressione capillare •  La pressione sanguigna capillare non è

costante •  È influenzato dalla postura, p.e. •  In qualsiasi regione è anche soggetto a

regolamentazione fisiologica •  Vasodilatazione delle arteriole !

aumento dell’Pc ! ↑ filtrazione dell'acqua e ↑ π dell'estremità venosa (le proteine sono più concentrate)

•  Vasocostrizione delle arteriole ! diminuzione dell’Pc ! ↓ filtrazione dell'acqua e ↓ π dell'estremità venosa (le proteine sono meno concentrate)

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9.0 Sistema venoso •  La struttura delle venule varia man mano che esse allontanano dai capillari.

•  Le vene hanno tutte tre strati tessutali distinti (tuniche). Le pareti sono più sottili delle arterie, quindi appaiono spesso collabite in immagini istologiche.

•  Le vene hanno valvole unidirezionali che impediscono il riflusso del sangue

•  Le vene hanno anche meno muscolo liscio e più elastina rispetto alle arterie.

•  Le vene sono altamente distensibili (alta compliance), quindi sono chiamate vasi di capacità che fungono da serbatoi di sangue

•  Quasi il 60-65% del volume del sangue in un soggetto in piedi è immagazzinato nelle vene profonde e più grandi

•  La muscolatura liscia delle vene è sotto il controllo SNS e si contrae quando stimolata, in modo simile alla muscolatura liscia arteriosa. Ciò provoca la contrazione e un restringimento del lume che spinge il sangue verso l’atrio destro

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9.1 Pompa muscolare •  Non strettamente necessaria per fare tornare il

sangue all’atrio destro (vedi Emodonamica)

1.  Pompa muscolare •  Quando i muscoli si contraggono,

schiacciano le vene. Ciò si traduce in sangue che avanza e nelle vene è impedito il riflusso. Questo sposta il sangue verso il cuore e "aiuta" il ritorno venoso e aumenta il precarico

2.  Pompa respiratoria •  Le variazioni di pressione toracica

dovute alla respirazione aiuta a defluire il sangue al cuore.

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9.1 Pompa muscolare •  È anche responsabile del

rapido aumento della conduttanza idraulica muscolare quando iniziamo la contrazione muscolare

•  Svuotando le vene, il gradiente della pressione sanguigna necessario per superare la resistenza capillare aumenta

•  Il flusso di sangue nella rete capillare muscolare può aumentare improvvisamente

9.2 Determinanti della pressione venosa

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•  La muscolatura liscia delle vene è sotto il controllo SNS e si contrae quando stimolata, in modo simile alla muscolatura liscia arteriosa.

•  Ciò provoca la contrazione e un restringimento del lume.

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10.0 Il sistema linfatico •  Il sistema linfatico è costituito da vasi linfatici

e tessuto linfatico.

•  Lo scopo è quello di raccogliere il fluido perso dai capillari e riportarlo in circolazione e ospitare i fagociti e i linfociti che svolgono un ruolo nel sistema immunitario.

•  I vasi linfatici possono assorbire cellule, proteine, detriti ecc., a differenza dei vasi sanguigni. Raggiungono i linfonodi dove la linfa viene vagliata dalle cellule immunitarie per agenti patogeni ecc. ecc.