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CAPITOLO 1FONDAMENTI DI ANATOMIA

E FISIOLOGIA CARDIOVASCOLARE

1. 1 IL CUORE E LA CIRCOLAZIONE

Il cuore, classicamente definito sotto il profilo funzionalecome una doppia in serie, è un organo muscolare cavo, diforma conoide tronca, situato nel mediastino anteriore, appog-giato sul centro tendineo del diaframma, ricoperto ai lati e sullafaccia sterno-costale dai polmoni; nel normotipo e nella mag-gior parte dei casi, il cuore si dispone sull’asse longitudinale,avente una direzione obliqua da destra a sinistra, dall’alto inbasso e dal dietro in avanti. Rispetto al suo asse, il cuore sitrova ruotato disponendo il ventricolo destro in posizione ven-trale ed il ventricolo sinistro in posizione parzialmente dorsale:soltanto una minima parte faccia anteriore risulta essere incontatto diretto con la faccia posteriore dello sterno.All’indagine radiografica, l’angolo “alfa” del cuore, rappresen-tato dall’intersezione del diametro longitudinale con la perpen-dicolare alla linea mediana sternale - indicante l’inclinazionecardiaca - dipende da vari fattori, quali, ad esempio, l’ectotipocostituzionale, le deformità dell’apparato scheletrico, la tonicitàdal muscolo diaframma, la capacità polmonare, l’età, il sessoe, non ultimo, dai vari adattamenti morfo-funzionali indotti daltraining. Il cuore del normotipo, generalmente, è disposto per2/3 nell’emitorace sinistro e per 1/3 in quello destro, conangolo α uguale a 45 gradi e viene definito “cuore obliquo delnormotipo” (Le “malposizioni del cuore”, sono determinatedall’anomala posizione anatomica dell’apice cardiaco; si posso-

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CARDIOLOGIA & FITNESS

no distinguere così le destrocar-die e le mesocardie, con l’apicecardiaco situato rispettivamentea destra o all’altezza della lineamediana del torace; si parlainvece di “levocardia”, quando ilcuore occupa la sua normaleposizione anatomica ma è ano-mala quella degli altri visceri) Lalunghezza del cuore normale(diametro longitudinale), nell’a-dulto è in media di circa 14cm,mentre la larghezza (diametrotrasverso) è di circa 13cm (nelladonna i valori sono sensibilmen-te inferiori, rispettivamente di 13e 12 cm). In particolare, la faccia

sterno-costale del cuore possiede una forma triangolare ed èconvessa (fig1), mentre la faccia diaframmatica (fig. 2) è trian-golare e pianeggiante e si adatta al centro frenico del diafram-ma. Il volume cardiaco totale di un soggetto sedentario corri-sponde a 600-800 ml con un peso indicativamente compresotra i 300 e i 350 grammi. La parete del cuore è costituita da trestrati; dall’interno all’esterno si distinguono l’endocardio, il mio-cardio e, esternamente al miocardio, il pericardio viscerale; ilpericardio viscerale costituisce una membrana di tipo sierosoche si separa dal pericardio parietale (sacco fibroso), tramiteuna quantità minima di ultrafiltrato plasmatico (circa 15-50ml). Ilpericardio impedisce la dilatazione delle cavità cardiache incaso di ipervolemia e durante l’esercizio fisico, facilitandone ilriempimento atriale; inoltre, il pericardio, in condizioni fisiologi-che, delimitando anatomicamente il cuore, riduce gli attriti conle strutture vicine impedendo la torsione dei grandi vasi e, sinoad una certa misura, proteggendolo dalle eventuali infezionipleuriche e polmonari. L’endocardio ricopre le cavità interne edè costituito da endotelio e da una lamina sottile di tessuto con-nettivo, avente funzione di sostegno; dal punto di vista funzio-nale, il miocardio è lo strato più importante, e le sue proprietàverranno esposte dettagliatamente nel prossimo paragrafo. La

a. anonima

arco aortico

vena cavasuperiore

atrio dx

solcocoronario

ventricolo dx

arteria carotidecomune sx

arteria succlavia sx

ramo sx arteriapolmonare

arteria polmonare

auricola sx

solco coronario

arteria coronaria sx

ventricolo sx

solcolongitudinaleanteriore

FIG 1Faccia cardiacasterno-costale.

definizione di “doppia pompain serie”, è dovuta al fattoche il cuore funziona comedue pompe distinte, ciascu-na costituita da due camere,l’atrio ed il ventricolo; gli atriipossiedono fondamental-mente la funzione di raccoltadel sangue, ma compionoanche una piccola azione dipompaggio che facilita il pas-saggio del sangue ai corri-spettivi ventricoli; infatti ilsangue, per il 75% passadirettamente dagli atrii aiventricoli, prima ancora chesiano avvenute le contrazioniatriali: in pratica, soltanto il rimanente 25% del sangue vienespinto nei ventricoli tramite le pompe atriali. I ventricoli sonoquindi le vere pompe. La metà destra del cuore e quella sini-stra risulta essere divisa da una parete longitudinale chiamatasetto che, a sua volta, è divisa da una seconda parete che le èsostanzialmente perpendicolare: suddiviso così, l’organo pre-senta quattro cavitàdistinte con diversedimensioni. Il setto èdunque diviso nel settointeratriale e nel settointerventricolare; lospessore del settointerventricolare èmaggiore di quello inte-ratriale (8-11 mm neisedentari, sino a rag-giungere i 12-13mmnegli atleti di enduran-ce); nel setto interatria-le si distigue la plica diVieussens che costitui-

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vene polmonari sxa. polmonare

aorta

atrio sx

vene polmonari dx

solcocoronario

vena cavainferiore

ventricolo dx

margine acuto

fascio di His

ramo penetrante

branca delfascioprincipale sx

settointerventricolare

nodo senoatriale

nodo A-V

fascio dx

ventricolo sx

FIG 2Faccia cardiacadiaframmatica.

FIG 3Schema del sistema di conduzione.

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sce il residuo di un piccolo foro, attraverso il quale, nella vitaprenatale, il sangue ossigenato passa dall’atrio destro a quellosinistro, per evitare il circolo polmonare non ancora funzionan-te. L’atrio destro, disposto sul suo asse maggiore perpendico-larmente, possiede una forma ovale e raccoglie il sangue veno-so superiormente dalla vena cava superiore, inferiormentedalla vena cava inferiore e posteriormente dal seno coronario,che raccoglie il sangue derivante dalle pareti cardiache; ven-tralmente all’atrio destro si trova l’auricola destra; il ventricolodestro ha una forma piramidale con una base a semiluna e rac-coglie, per poi pomparle, grandi quantità di sangue in un siste-ma vascolare a bassa pressione media (circa 15 mmHg), il cir-colo polmonare. Il sangue è sospinto dal ventricolo destro nel-l’arteria polmonare, che da esso si separa tramite le valvolesemilunari polmonari. L’atrio sinistro ha la forma di un parallele-pipedo e rappresentata la porzione più estesa della base car-diaca, nella quale si immettono, per ciascuno dei due lati, duevene polmonari, prive di valvole. Le vene polmonari hanno ana-tomicamente un tragitto orizzontale rispetto alle vene cave e,così disposte, formano la così detta croce venosa cardiaca. Ilventricolo sinistro è cuneiforme, ma può assumere, nei sog-getti praticanti sports di resistenza, un aspetto più arrotondatoe globoso; la massa ventricolare sinistra, in condizioni normali,equivale a valori compresi tra i 160 e i 220-230 grammi, men-tre il diametro telediastolico ventricolare (quando il ventricolo siriempie di sangue durante la diastole) assume, nell’uomosedentario, valori compresi tra i 43 e i 53 mm, con un relativovolume telediastolico (sangue contenente nel ventricolo in dia-stole) generalmente compreso tra gli 80 e i 120/130 ml. Il ven-tricolo sinistro pompa il sangue nell’aorta. Il sistema valvolaredei ventricoli sinistro e destro sono dunque, rispettivamente, levalvole semilunari delle arterie aorta e polmonare; esse sonoformate da tre lembi connettivali (tasche semilunari rivestite daendotelio) ed hanno il compito di impedire il reflusso del san-gue, durante la diastole, dall’aorta e dall’arteria ai ventricoli. Levalvole atrio- ventricolari impediscono, invece, il reflusso disangue dai ventricoli agli atrii. La valvola atrio-ventricolare didestra è formata da tre lembi membranosi di endocardio eprende il nome di valvola tricuspide, la valvola atrio- ventricola-

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re sinistra possiede invece due cuspidi ed è denominata valvo-la mitrale; alle cuspidi, attraverso delle sottili corde tendinee,sono collegati i minuscoli muscoli che, contraendosi simultaneamente ai ventricoli ma senza faci-litare la chiusura valvolare, impediscono che i lembi possanoribaltarsi negli atrii durante la sistole. Tali valvole, quindi, sonoattivate passivamente e dipendono esclusivamente dai varigradienti di pressione. Disposte a corona intorno al cuore, le arterie coronarie origina-no come rami collaterali del primo tratto dell’aorta, l’aortaascendente, e a loro spetta il compito di nutrire quasi comple-tamente tutto il cuore, tant’è che soltanto l’endocardio puòricevere nutrimento direttamente dal sangue delle cavità car-diache che penetra per un centinaio di micron massivi. L’arteriacoronaria destra dona sangue al cuore destro, al setto inter-ventricolare nella sua parte posteriore ed alla porzione poste-riore del ventricolo sinistro.L’arteria coronaria sinistra origina con un tronco comune, dallalunghezza variabile (pochi millimetri a circa 2,5 cm), per poidividersi in due consistenti rami: l’arteria discendente comune(interventricolare anteriore) e l’arteria circonflessa; l’arteriadiscendente comune è considerata la più importante per l’e-stensione dell’area cardiaca da essa irrorata: il suo decorsocomprende il solco interventricolare per poi raggiungere l’apicecardiaco, dove termina “anastomizzandosi” con le ramificazio-ni terminali dell’arteria coronaria destra. Da essa prendono ori-gine importanti branche che nutrono la maggior parte del ven-tricolo sinistro, come le arterie diagonali e le arterie settali; l’ar-teria circonflessa, ha il suo decorso che si diparte lungo ilsolco atrio-ventricolare posteriore, e dalla parete posterioredel ventricolo sinistro scende verso la punta, offrendo sangueanche ad una parte del ventricolo destro. Ogni ramo delle arte-rie coronarie si divide in maniera dicotomica, così che ogniramo si divide in due più piccoli ed attraversa il muscolo cardia-co, fino a raggiungere gli strati più interni perpendicolarmenteallo spessore delle pareti. Alla periferia, le arterie coronarie, sisuddividono in tanti piccoli vasi che si anastomizzano tra loro,formando il circolo collaterale, che può essere definito omoco-ronarico o intercoronarico a seconda se l’anastomosi è avve-

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nuta rispettivamente tra i rami della circonflessa con i ramidella discendente anteriore, oppure tra i rami della coronariasinistra con quelli di destra. Le vene coronarie confluiscono in un unico vaso collettore, ilseno coronario, che raccoglie la circolazione venosa prove-niente dal miocardio; è localizzato posteriormente al solcoatrioventricolare e immette, col suo tratto terminale regolatoda una valvola semicircolare, nell’atrio destro, fra l’orifizio atrio-ventricolare e lo sbocco della vena cava inferiore; il ventricolodestro, invece, usufruisce per la sua circolazione venosa, dellevene cardiache anteriori, che si immettono direttamente nell’a-trio destro. Soltanto una piccola parte del sangue coronaricotorna a versarsi direttamente nelle cavità cardiache, grazie allevene di Tebesio. È durante la diastole che la circolazione coro-narica svolge la sua funzione dato che, durante la sistole, lecoronarie sono compresse e il flusso coronarico è ridotto alminimo, contrariamente a quanto accade al resto del corpo. Incondizioni di riposo il flusso coronarico varia dai 100 a pocopiù di 200 ml di sangue al minuto, pari a 0,7-0,8 ml per gram-mo di muscolo cardiaco (50-60 ml per 100 mg al minuto dimiocardio a riposo). Durante la sistole la pressione agente sulmiocardio subendocardico risulta elevatissima ed i relativi vasisubendocardici sono molto più compressi di quelli situati nellaparte intermedia (endocardio) ed esterna (epicardio). Per que-sta ragione, il plesso arterioso subendocardico, adiacente allacavità ventricolare, risulta essere molto più esteso di quelloepicardico, proprio per compensare la forza di compressionedella muscolatura miocardica, in grado di ridurre, nella fasesistolica, il flusso subendocardico quasi a zero; per questomotivo, in questa regione, il flusso ematico nella diastole èmaggiore rispetto a quello riscontrabile negli strati intermedioed esterno del muscolo cardiaco. Il flusso coronarico è dunquedipendente dalla pressione sanguigna e dalle resistenze coro-nariche; in particolare, è proprio la pressione aortica, a suavolta dipendente dalla “gittata cardiaca” e dalla condizioneanatomica e funzionale dell’organo in toto, oltre che delle val-vole e pareti aortiche, che determina il grado di diffusione delsangue attraverso gli osti coronarici; le resistenze coronarichedipendono dalle arterie coronariche epicardiche di grosso cali-


bro (vasi di conduttanza) e dalle arterie coronariche subendo-cardiche più piccole (vasi di resistenza). In condizioni di norma-lità, dunque, il flusso ematico è determinato dal tempo di dia-stole (durata diastole per frequenza cardiaca) e dalle resisten-ze coronariche; le resistenze dei grossi vasi di conduttanzasono trascurabili, a condizione che essi siano perfettamenteintegri. La circolazione si suddivide, da un punto di vista anato-mo-funzionale, in circolazione sistemica (grande circolazione) ecircolazione polmonare (piccola circolazione); la circolazionesistemica, origina, tramite l’aorta, dal ventricolo sinistro e,attraverso le arterie trasporta sotto pressione il sangue ai tes-suti; nel circolo arterioso la pressione media, in condizioni diriposo, è di circa 100 mmHg. Le arterie si ramificano via vianelle arteriole che rappresentano l’apparato di distribuzione delsangue arterioso, definito come “sistema valvolare di control-lo”, in base alla capacità di regolazione del flusso sanguignonei capillari, in rapporto alle esigenze metaboliche dei tessuti.Ai capillari spetta il compito di attivare lo scambio di sostanzenutritive, acqua, ormoni, elettroliti e sostanze gassose e pro-dotti di rifiuto tra gli spazi interstiziali ed il sangue. Il “lettocapillare” (300-600 m2), è la sede di interposizione tra il siste-ma arterioso e quello venoso; il sistema venoso rappresenta ilsistema di raccolta del sangue caratterizzato da valori bassi dipressione ma elevata capacità, dato che il volume ematico chesi trova nelle vene sistemiche è pari a circa il 60-65% di quellodell’intero organismo e soltanto il 13% è situato nelle arterie(7% nel cuore, 9% nei vasi polmonari, 7% nelle arteriole e neicapillari), e la superficie di sezione è, in media, di circa quattrovolte maggiore a quella delle arterie (2,5 cm2 dell’aorta, 40 cm2

delle arteriole, “contro” gli 8 cm2 delle vene cave e gli 80 e250 cm2 delle piccole vene e delle venule). Raccolto il sanguecapillare, le venule divengono progressivamente sempre piùgrandi e confluiscono nella vena cava inferiore, che si formadalle due vene iliache comuni all’altezza della quarta vertebralombare e che trasporta il sangue proveniente dalla metà infe-riore del corpo e dal circolo portale alla metà destra del cuore,nell’atrio destro (la circolazione portale è formata dalle veneche, a livello del tubo digerente, ricevono i prodotti della dige-stione e si uniscono nella vena porta che confluisce nel fegato:

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il sangue refluo si carica dei prodotti derivanti dal metabolismoepatico e, attraverso le vene epatiche, si immette nella vena cavainferiore). Il circolo polmonare è un sistema a bassa pressionemedia (15 mmHg) e bassa “resistenza”: la pompa è rappresenta-ta dal ventricolo destro; dopo gli scambi gassosi a livello alveola-re, il sangue di nuovo ricco di ossigeno ritorna all’atrio sinistro.Compiti assolti dalla circolazione sono quindi, i sintesi, quelli ine-renti il trasporto (nutrienti, metaboliti, gas, ormoni, acqua) il meta-bolismo (attraverso i capillari) e la termoregolazione.

1. 2 ANATOMIA E FISIOLOGIA DEL MIOCARDIO

L’anatomia del miocardio rivela che la sua ultrasruttura mole-colare è assai simile a quella della muscolo scheletrico; il miocar-dio è composto da cellule muscolari striate, aventi una lunghezzadi 30-60mµ e un diametro di 10-15mµ e che risultano dunquesensibilmente più sottili rispetto a quelle muscolari scheletriche.Queste fibre sono a loro volta composte da multipli fasci incrocia-ti di miofibrille, costituite dalle tipiche unità funzionali e strutturalidella contrazione, disposte in serie nel senso della lunghezza, isarcomeri; le membrane cellulari di alcune cellule adiacenti forma-no particolari margini chiusi denominati dischi intercalari, cheattraversano obliquamente il miocardio. Una regione di questidischi, detta giunzione serrata, permette un contatto funzionaleda cellula a cellula, a bassissima resistenza elettrica, grazie alquale gli ioni possono diffondere con facilità, così che i potenzialid’azione possono propagarsi di fibra in fibra, pure lateralmente. Intal modo, il miocardio si presenta come un reticolo, chiamato“sincizio funzionale”. Come è stato affermato, quindi, la contra-zione del miocardio avviene secondo la teoria dello “scorrimen-to” o dell’avanzamento (“walk-along”), valida pure per la musco-latura scheletrica, dove l’attivazione dei sarcomeri provoca intera-zioni ripetitive a livello dei ponti dell’actina con la miosina, dipen-denti dalla presenza di Mg++ e di ATP e dalla concentrazione delcalcio ionico Ca2+ che, legandosi alla troponinaC, permette lavariazione conformazionale della tropomiosina, esponendo i siti dilegame actinici. La differenza della contrazione miocardica daquella dei muscoli scheletrici si evince, in primo luogo, dallo stu-


dio dei potenziale d’azione del miocardio; questo potenziale, infat-ti, presenta un “plateau”, responsabile della maggior lentezzadella contrazione del miocardio rispetto a quella del muscoloscheletrico. In particolare il potenziale d’azione del miocardiodipende dall’apertura di due tipi di canali per il passaggio di ioni:1)i canali rapidi del sodio (identici quelli del muscolo scheletrico) e i2) canali lenti del calcio; sono proprio questi canali lenti che, rima-nendo aperti per alcuni decimi di secondo, fanno rimanere depo-larizzata la membrana della fibra che presenta, fra l’altro (a diffe-renze di quanto accade nel muscolo scheletrico),dopo l’instaurar-si del potenziale d’azione, una ridotta permeabilità al potassio,che impedisce ulteriormente una precoce ripolarizzazione. Perquesti motivi biochimici, la contrazione miocardica dura più alungo (da 20 a 50 volte) di quella che avviene nella muscolaturascheletrica. In questo contesto, in particolare, si deve ricordareun’altra importante differenza: durante la contrazione del muscolocardiaco una quota aggiuntiva di ioni calcio proviene anche datubuli T che, nel miocardio, hanno un diametro di 5 volte maggio-re di quello del muscolo scheletrico ed un volume di 25 voltesuperiore; questo fenomeno, noto come “liberazione rigenerati-va” di Ca2+, compensa il fatto che l’estensione del reticolo sar-coplasmatico (fonte di calcio ionico) del muscolo cardiaco risultaessere inferiore rispetto a quella del muscolo scheletrico.Durante la ripolarizzazione, il reticolo sarcoplasmatico riaccumulail Ca2+ contro il gradiente di concentrazione, provocando l’inibi-zione tra le proteine contrattili. Da queste considerazioni, si puòintuire che la forza di contrazione del muscolo cardiaco dipendedalla concentrazione di ioni calcio extracellulare e che la duratadella contrazione miocardica è strettamente in funzione delladurata del potenziale d’azione.

1. 3 IL CICLO CARDIACO

Il ciclo cardiaco (fig. 4) è composto da un periodo di rila-sciamento chiamato diastole ed un periodo di contrazione chia-mato sistole e, in sostanza, costituisce il periodo che intercor-re tra l’inizio di una contrazione cardiaca e l’inizio di quella suc-cessiva. Le contrazioni cardiache sono sotto il controllo di un

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sistema specifico, responsabile della formazione e della condu-zione degli impulsi ritmici che regolano l’attività della pompacardiaca, denominato “miocardio specifico”, la cui anatomia efunzione verrà esplicata nel successivo paragrafo. In ogni sin-gola fase dell’attività cardiaca, vengono ritmicamente esclusigli atri o i ventricoli. Il potenziale d’azione si propaga attraversole fibre del miocardio specifico, dopo che si è spontaneamentegenerato nel nodo senoatriale (SA); gli atri si contraggono inanticipo rispetto ai ventricoli. Come è stato detto nel primoparagrafo, gli atri contribuiscono al riempimento ventricolaresoltanto per il 25%. Alla fine della sistole, quando le pressioniventricolari scendono a valori diastolici più bassi di quelli atriali,le valvole atrio-ventricolari si aprono: durante il primo terzodella diastole avviene il periodo di riempimento rapido ventrico-lare, mentre nel secondo terzo della diastole avviene il periododi riempimento lento ventricolare (diastasi); nell’ultimo terzodella diastole gli atri si contraggono “innescando” i ventricoli.Subito dopo l’inizio della contrazione ventricolare, la pressionedei ventricoli aumenta repentinamente, contribuendo alla chiu-sura delle valvole atrio-ventricolari; a questo punto i ventricoli


FIG 4Correlazione traeventi del ciclo

cardiaco edelettrocardiogramma.

efflussosistolico

protodiastole rilasciamento isometrico

riempimento rapidodiastasi

sistole atriale

pressioneaortica

pressioneatrialepressioneventricolare

volumeventricolare

ECG

1° tono

a c v

P

Q

R

S

T

2° tono 3° tonofonocardiogramma

chiusuravalvola aortica(incisura)

aperturavalvola A-V

contrazioneisometrica

apertura valvola aortica

chiusuravalvola A-V

VOLUM

E(m

L)

PRESSIO

NE(m

mHg)

120

100

80

60

40

20

0160

120

80

debbono sviluppare una pressione sufficiente per aprire le val-vole semilunari aortica e polmonare: si ha quindi un periodo dicontrazione isometrica o isovolumetrica (in realtà l’accorcia-mento è ravvisabile in direzione punta-base con allungamentodella circonferenza). Il periodo di eiezione, avviene quando levalvole semilunari si aprono (mediamente ciò accade quando lapressione del ventricolo destro supera gli 8mmHg e quella delventricolo sinistro supera gli 80mmHg); durante il primo terzodella sistole avviene un accorciamento delle fibre ventricolariche determinano l’eiezione rapida di circa il 70% del sangue(periodo di eiezione rapida). Durante i due terzi successivi,avviene invece il periodo di eiezione lenta e, normalmente, l’ef-flusso corrisponde all’incirca al 30%: durante il periodo di eie-zione lenta, accade che la pressione ventricolare risulta essereleggermente inferiore a quella dell’aorta, ma il sangue vienespinto ancora dal ventricolo perché possiede l’energia cineticanecessaria affinché nell’aorta venga convertita in energia pres-soria. Quando alla fine della sistole, i ventricoli si rilasciano, lepressioni delle arterie spingono il sangue verso i ventricoli, pro-vocando l’irruente chiusura delle valvole semilunari: per circa3-6 centesimi di secondo, le pareti dei ventricoli si rilasciano,senza che si modifichi il volume; questa fase corrisponde alperiodo di rilasciamento isometrico (isovolumetrico), in cui lepressioni ventricolari scendono ai loro valori minimi, permet-tendo l’apertura delle valvole atrio-ventricolari per l’inizio di unanuova diastole. Il riempimento ventricolare durante la diastoleprovoca, come si è accennato nel paragrafo introduttivo, unaumento di volume, chiamato “volume diastolico finale” o volu-me telediastolico che può raggiungere i 130 ml; normalmente,circa il 60% del volume telediastolico, viene pompato dal ven-tricolo durante la sistole (frazione di eiezione). La quantità disangue che rimane nei ventricoli (40-60ml) è chiamata “volumesistolico finale” (volume telesistolico), mentre quella che vieneespulsa costituisce la gittata sistolica (circa 70 ml in condizionidi normalità). Caratteristiche sono le curve della pressioneatriale e aortica (vedi figura); nella curva di pressione atriale sipossono distinguere 3 tipologie di onde (a, c, v); l’onda a corri-sponde alla sistole atriale e le pressioni nell’atrio destro e sini-stro, sono fisiologiche per valori rispettivamente di 4-6 e 8

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mmHg; l’onda c è provocata dalla sporgenza delle valvoleatrio-ventricolari e dal piccolo reflusso verso gli atri all’iniziodele contrazioni ventricolari; l’onda v è determinata dall’accu-mulo lento di sangue negli atri che accade alla fine delle con-trazioni ventricolari e scompare con l’apertura delle valvoleatrio-ventricolari. La tipica “incisura” che si nota nella curvadella pressione aortica, è dovuta alla chiusura della valvola aor-tica contemporanea ad un lieve reflusso di sangue verso il ven-tricolo, proprio all’inizio del periodo isovolumetrico, alla finedella sistole. I suoni udibili mediante l’auscultazione del cuoreattraverso uno stetoscopio, sono provocati dalla chiusura dellevalvole. Il primo tono cardiaco, è udibile all’inizio della sistoleventricolare e corrisponde alla chiusura delle valvole atrio-ven-tricolari, mentre il secondo tono cardiaco, più rapido e marcatodel primo corrisponde alla chiusura delle valvole aortica e pol-monare; non è raro udire poi, un terzo tono cardiaco, durante ilprincipio o la metà della distole, provocato dall’entrata del san-gue nella camera ventricolare non del tutto ripiena.

1. 4 LA POMPA CARDIACA: MECCANISMI DI REGOLAZIONE

IL LAVORO DEL CUORE.

LEGGE DI FRANK STARLING E DI LAPLACE

Considerati gli eventi biochimici che sostengono e influen-zano la contrazione cardiaca e che verranno ripresi nel para-


FIG 5Diagramma

forza/lunghezza di una singola fibra

muscolare. Il rapporto tra la lunghezza

iniziale della fibrae lo sviluppo

della forza è di fondamentale

importanza nella meccanica

cardiaca.Da: Cavagna, 1988

grafo concernente il sistema di conduzione specifico, si discu-te ora circa i meccanismi di regolazione della pompa cardiacache, di fatto, determinano il lavoro del cuore. Come è noto, il muscolo può essere paragonato ad un motorecapace d trasformare l’energia chimica potenziale all’interno diesso, in energia meccanica. La capacità di accorciarsi delmuscolo per una certa distanza ∆L, spostando o sollevando uncarico P, oppure per accelerare l’energia cinetica di una massa(ad esempio quella sanguigna) o per vincere degli attriti, gene-ra una forza che instaura un lavoro meccanico positivo o moto-re W+ = P • ∆L. Ma il muscolo in attività, altrettanto notoria-mente, possiede anche la capacità di resistere ad un allunga-mento prodotto da una forza esterna: in questo contesto ilmuscolo la funzione frenante del muscolo produce un lavoronegativo W- = F (- ∆L); siamo nel tipico caso in cui il muscolosi contrae eccentricamente e la forza sviluppata dal muscolo èdiretta, come nel lavoro concentrico positivo, verso il centrodel muscolo stesso: in pratica il lavoro meccanico è svolto sulmuscolo invece che dal muscolo. In base al rapporto tra lavoro positivo e lavoro negativo e con-siderando come esercizio muscolare il movimento promosso esostenuto esclusivamente dalla contrazione muscolare, il lavo-ro del cuore può essere annoverato tra gli esercizi in cui tale

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FIG 5bDiagrammaforza/lunghezzastatico di unmuscolo sartorio dirana. l0 corrisponde alla lunghezaottimale alla qualeil muscolo sviluppala massima forza.Da: Cavagna, 1988

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lavoro è usufruito per vincere gli attriti esterni ed il lavoro nega-tivo dovuto all’azione frenante è nullo (rapporto W-/W+ =zero), esattamente come il nuoto e vari tipi di volo. In realtà, illavoro sostenuto dalla pompa cardiaca (ventricolo) determinataper accelerare la massa sanguigna attraverso le valvole semilu-nari, definito come lavoro di accelerazione (per fornire l’energiacinetica di flusso sanguigno), costituisce solamente l’1% dellavoro totale del ventricolo, impegnato invece compiere unlavoro di “pressione-volume” che si instaura per trasportare ilsangue dal sistema venoso a bassa pressione alle alte pressio-ni del sistema arterioso. In particolare, rifacendosi all’anatomiafunzionale e alla fisiologia del muscolo, si capisce che la forzadi contrazione del muscolo è in stretta dipendenza da variabiliquali la velocità di accorciamento, la lunghezza del muscolo, gliaspetti biochimici ed enzimatici, la temperatura. Anche nelmuscolo cardiaco è fondamentale riconsiderare il rapporto traforza-lunghezza, forza-velocità e relativi diagrammi e curve;come in tutti muscoli striati pure nel muscolo cardiaco la forzadi contrazione dipende dalla lunghezza iniziale; considerando ildiagramma forza-lunghezza di una singola fibra muscolare (fig.5) si intuisce che la lunghezza del sarcomero che si abbina allacontrazione più vigorosa è di circa 2,2µm, in accordo alla bennota teoria dei “filamenti scorrevoli”: lo sviluppo della forzamuscolare diminuisce in maniera direttamente proporzionalealla diminuzione del livello di affiancamento tra i filamenti spes-si e quelli sottili, da cui dipende la diminuzione dei siti attivi. Adesempio, per una lunghezza di 3,65µm, i filamenti di actina sitrovano tutti al di fuori della banda A, per cui non può esseresviluppata tensione; contrariamente, un accorciamento dei sar-comeri (avvicinamento delle linee Z) inferiore a 2µm, provocauna sovrapposizione dei filamenti sottili e una diminuita sensibi-lità al Ca2+ dei siti attivi e dunque una riduzione della capacitàdi sviluppare la forza. L’interpretazione critica del diagrammaforza-lunghezza della singola fibra muscolare suggerisce chesolamente a lunghezze inferiori a quella ottimale, l’allungamen-to dei sarcomeri è seguito da un aumento di forza che si oppo-ne all’allungamento medesimo. Nel muscolo cardiaco le fibro-cellule muscolari dei ventricoli si allungano in maniera propor-zionale al volume telediastolico (riempimento ventricolare). Le


fibrocellule, in accordo col diagramma forza-lunghezza, rispon-deranno all’allungamento sviluppando una forza che è in funzio-ne della lunghezza a cui sono sottoposte durante la diastole:se tali lunghezze sono inferiori a quella ottimale, durante lasistole le fibrocellule ventricolari, assicureranno lo sviluppo diuna forza che sarà ideale per lo svuotamento fisiologico deiventricoli, evitandone un eccessivo riempimento. In pratica ildiagramma forza-lunghezza del sarcomero (fig. 5) rappresentala base strutturale della legge del cuore di Frank-Starling. Lalegge dice che la forza di contrazione del ventricolo dipendedalla lunghezza che possiede alla fine della diastole (volumeventricolare telediastolico) e, in pratica, entro limiti fisiologici, lapompa cardiaca pompa tutto il sangue che ad essa giunge, evi-tando uno smodato ristagno di sangue nel sistema venoso.Oltre il diagramma forza-lunghezza, per comprendere la funzio-ne e il lavoro del cuore, bisogna considerare anche il diagram-ma forza-velocità di accorciamento (fig. 6) o della “funzionemotrice” di Hill, da cui si evincono importanti concetti chedescrivono la funzione muscolare, quali ad esempio, la relazio-ne tra la velocità di accorciamento e la forza sviluppata, la velo-

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FIG 6Diagrammaforza/velocità di un muscolosartorio di rana. I valori negativiindicano la velocità di allungamentodel muscolo, i valori positivi la velocità di accorciamento.

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cità massima di contrazione muscolare (Vmax), i concetti, lapotenza e, in parte, il rendimento meccanico. La relazioneforza-velocità si applica dunque anche al miocardio, anche sevi sono sostanziali differenze rispetto a quelle riscontrabili nelmuscolo scheletrico; il muscolo scheletrico presenta una curva

forza-velo-cità quasifissa (dia-g r a m m aforza-velo-cità comeun iperbo-le a trasla-z i o n ed ’ a s s i ) ,dove peruna datalunghezzainiziale laforza e a

velocità sono sempre correlate nel medesimo modo. Nelcuore, in pratica, contrariamente a quanto accade nel muscoloscheletrico, il numero di miofibrille e di sarcomeri attivi durantela contrazione è costante, e non dipende dal reclutamento diunità motorie e dalla frequenza degli impulsi nervosi. Lo spo-stamento della curva forza-velocità del miocardio dipende damodificazioni della lunghezza iniziale e dello stato di contrattilità(stato inotropo), a sua volta dipendente, come verrà descrittopiù avanti, da stimolazioni adrenergiche o da altri fattori, come ifarmaci inotropi cardiaci (glicosidi cardioattivi). Il lavoro delcuore può essere espresso graficamente tramite il “diagram-ma volume-pressione” direttamente connesso al ciclo cardiaco(fig. 7); i punti di riferimento fondamentali del diagramma sonole due curve di pressione diastolica e sistolica ventricolare,Fino ad un volume pari a circa 150ml di sangue, la pressionediastolica non subisce importanti incrementi, mentre la pres-sione sistolica cresce fino a raggiungere un valore massimo incorrispondenza ad un volume ventricolare di 150-170 ml circa,per poi decrescere per le conseguenze anatomo-funzionali


FIG 7Diagrammapressione/volume. L’area EWrappresenta il lavoro nettoesterno del ventricolo durante il ciclo dicontrazione.Se il cuore pompa grandi quantità disangue ildiagramma siestende versodestra (maggiorriempimentodiastolico), versol’alto (maggiorpressioneventricolare) everso sinistra(maggior riduzionedi volume tramitestimolazionesimpatica).

appena descritte. Le quattro fasi del ciclo cardiaco (periodo diriempimento I, periodo di contazione isovolumetrica II, periododi eiezione III e periodo di rilasciamento isovolumetrico IV),rappresentate graficamente, delimitano l’area EW, rappresen-tante il lavoro esterno netto del cuore. Le curve di funzioneventricolare, (fig. 8) invece, rappresentano lo stato contrattileo inotropo del ventricolo e sono ottenute dalla relazione trapressione atriale media (pressione telediastolica) e il lavorosistolico (grammo/metri). Il lavoro sistolico, entro i limiti fisio-logici (legge di Frank-Starling), dipende dalle variazioni dellapressione atriale. Durante l’esercizio fisico, l’aumento dellacontrattilità ventricolare fa spostare la curva verso l’alto everso sinistra, viceversa una riduzione della contrattilità ventri-colare determina uno spstamento verso il basso e versodestra; comunque durante la stimolazione adrenergica che siriscontra durante l’attività fisica, il meccanismo di Frank-Starling, come fattore determinante il lavoro del cuore, risultasecondario, rispetto alle variazioni riguardanti la contrattilitàmiocardica, la frequenza cardiaca, le resistenze vascolari peri-feriche, il ritorno venoso, i fattori neuro-ormonali, perché siosserva una modesta variazione del volume telediastolico. Lo stato di funzione ventricolare è ben rappresentato dalla fra-zione di eiezione, ovvero dal rapporto tra il volume telesistoli-

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FIG 8Curve della gettatafisiologica del cuore umano.

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co e telediastolico. La regolazione dell’attività cardiaca è dun-que determinata da tre fattori:1 il precarico (volume telediastolico ventricolare), ovvero la

lunghezza telediastolica delle fibre all’inizio della contrazione(meccanismo di Frank-Starling)

2 lo stato inotropo, rappresentato dalla curva di funzione ven-tricolare e, dunque, dal rapporto forza-velocità-lunghezza edalle concentrazioni di Ca2+ (contrattilità miocardica) 1

3 il postcarico ventricolare, ovvero la “tensione” che il mio-cardio deve sviluppare durante la contrazione, 1rappresen-tato dalla gittata sistolica a sua volta dipendente dall’entitàd’accorciamento delle fibre ventricolari.

Il precarico è determinato dal volume ematico totale, dalla suadistribuzione e dal grado di contrazione atriale. In particolare il volume telediastolico del ventricolo, al di là del-l’entità del volume ematico totale, è determinato dalla distribu-zione sanguigna tra i compartimenti intra ed extratoracici, a suavolta dipendente dalla posizione del corpo, dalla pressioneintratoracica, dalla pressione intrapericardica, dal ritorno veno-so e dall’azione di pompa dei muscoli scheletrici in attività. La riduzione dei riempimenti e dunque del lavoro ventricolari, inortostasi e in posizione eretta, è determinata dall’aumentodella “frazione toracica”; durante l’inspirazione la pressioneintratoracica diviene più negativa ed il ritorno venoso risultataaumentato; la venocostrizione che si riscontra durante l’eserci-zio fisico, ad opera della muscolatura liscia, e la spremitura delletto venoso da parte della muscolatura scheletrica, oppuredurante gli stati ipotensivi o di stress emotivo, diminuisce lafrazione di sangue extratoracica e aumenta quella intratoracicae dunque lo stato di contrattilità cardiaca. Anche la contrazione atriale ha un’influenza diretta sulla funzio-ne della pompa cardiaca, in quanto capace di fare aumentare ilriempimento ventricolare, il volume telediastolico e la frequen-za cardiaca del 10-20%, fattore di importanza fondamentaleche si riscontra proprio quando v’è una perdita della contrazio-ne atriale nei casi di ipertrofia ventricolare concentrica. Lo stato inotropo o di contrattilità miocardica è correlato anumerosi fattori capaci di influenzare dunque le relazioni esi-


1 Uno dei metodiutilizzati per la valu-tazione della con-trattilità cardiacaconsiste nelladeterminazione delrapporto dP/dt(mmHg/sec) cheesprime la variazio-ne di velocità dellapressione ventrico-lare nel tempo. Idati sperimentalisuggeriscono chela velocità (picco divelocità) con laquale la pressionev e n t r i c o l a r eaumenta è correla-ta con la forza dic o n t r a z i o n e ;comunque il piccodP/dt dipende siadel precarico, siadal postcarico: perevitare questevariabili, differentida soggetto a sog-getto, si è dunquericorso ad altri cri-teri quantitatvi, divi-dendo per esem-pio, la dP/dt per lapressione ventrico-lare istantanea P:(dP/dt) /P.

stenti tra forza, lunghezza, velocità e concentrazione di calcioionico. Tralasciando il fattore precarico, la stato contrattile delcuore è influenzato sinteticamente dai seguenti fattori:• tono o “drive” simpatico (attività nervosa adrenergica), che agi-

sce aumentando stato inotropo e frequenza i contrazione, tra-mite l’azione della noradrenalina agente sui recettori beta-adre-nergici del miocardio e attraverso la liberazione di catecolamineda parte della midollare del surrene e dei gangli simpatici

• depressori fisiologici e farmacologici: questi fattori deprimo-no la curva forza-velocità; tra i depressori fisiologici si men-zionano l’ischemia, l’ipossia, l’acidosi miocardica, mentretra quelli farmacologici si ricordano i calcioantagonisti, i bar-biturici, gli anestetici ed altri farmaci che verranno descrittinel 5°capitolo

• agenti inotropi esogeni: tra questi si annoverano le sostan-ze “simpaticomimetiche” (calcio, caffeina ecc), i glicosidicardiaci (isoproterenolo), in grado di migliorare il rapportoforza-velocità del miocardio e dunque potenziando la funzio-ne ventricolare

• fattori deprimenti legati a patologie: tra questi, a titolo diesempio, si ricorda la necrosi di una porzione di miocardiodovuta ad attacchi ischemici (infarto miocardico) e gli eventilegati all’insufficienza cardiaca cronica (scompenso cardia-co cronico), in grado di deprimere la funzione venticolare elo stato di inotropismo intrinseco del cuore, indipendente-mente dal precarico (volume telediastolico).

Il postcarico ventricolare è valutabile durante il periodo di eie-zione essendo rappresentato dalla tensione (o stiramento) chele fibre muscolari della parete ventricolare producono durantel’eiezione del sangue; la tensione delle fibre ventricolari dipen-de secondo la legge di Laplace2 dal prodotto del raggio delventricolo per la pressione ventricolare intracavitaria diviso lospessore di parete; in pratica la quota di accorciamento dellefibre muscolari ventricolari, indipendentemente dal precarico edallo stato inotropo, è inversamente proporzionale al postcari-co, che si oppone all’accorcia-mento. Il postarico dunque tendea ridurre l’accorciamento delle

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Pressione Sistolica= costante

spessore parete/raggio cavità ventricolare

2 In base al lalegge di Laplace,nel “cuore d’atle-ta” (cap 2°) la ten-sione della pareteventricolare rimanecostante:

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fibre muscolari, esattamente al contrario di quanto provocal’aumento del precarico e della contrattilità. L’aumento dellapressione arteriosa (che è in funzione del rapporto tra portatacardiaca e resistenze periferiche) provoca a sua volta l’aumen-to del postcarico; tale aumento si oppone all’accorciamentodelle fibre del miocardio, riducendone la gittata sistolica (deter-minata all’entità d’accorciamento delle fibre e le dimensioniventricolari) e la portata cardiaca: questi meccanismi di regola-zione della funzione cardiaca, associati ad importanti meccani-smi umorali a breve termine, tramite feedback, tendono a ripor-tare la pressione arteriosa alle condizioni di normalità.

1. 5 IL MIOCARDIO SPECIFICO

Il miocardio specifico rappresenta il sistema di formazione(autoeccitazione ritmica) e di conduzione degli impulsi cardiaci.Prima ancora di entrare nei dettagli si ricorda che tramite ilsistema specifico, in condizioni di normalità: • gli atri si contraggono prima dei ventricolo (circa 1/6 di

secondo prima, fungendo dunque da “pompe d’innesco” peri ventricoli potenziandone l’aliquota di sangue ventricolare:l’impulso viene “ritardato” nel nodo atrioventricolare A-V)

• tutte le parti ventricolari (attraverso il sistema di His-Purkinje) si contraggono simultaneamente in modo da ren-dere la pompa cardiaca potente ed ergonomica

• le fibre adrenergiche e colinergiche, innervando il miocardiospecifico, determinano la bilancia simpato-vagale, dalla qualescaturisce la velocità di scarica degli impulsi e la funzione car-diovascolare in toto.

Anatomia (fig. 3). Il nodo senoatriale, denominato anchenodo S-A o nodo del seno, identificato dai fisiologi inglesiKeith e Flack nel 1907, è una struttura di miocardio specifico aforma di fuso elissoidale (spessa 1 mm, larga 2-3 mm e lunga15mm) posizionata sulla superficie epicardica dell’atrio destroappena a lato e al di sotto dello sbocco della vena cava supe-riore; Il nodo S-A è irrorato, nella maggior parte dei casi, dal-l’arteria che origina dalla coronaria destra (60%) o dall’arteriacirconflessa (40% dei casi) la conduzione degli impulsi in alcu-


ne parti dell’atrio è più rapida: in particolare, nelle fibre delfascio interatriale anteriore l’eccitamento cardiaco, dalle paretiatriali anteriori fino all’atrio sinistro, raggiunge la velocità dicirca 1 metro/secondo, rispetto a quella di 0,3 metri/secondodella restante muscolatura atriale. Le fibre del nodo S-A pos-siedono una ritmicità automatica di maggior grado rispetto allealtre fibre del miocardio specifico ed alle altre fibre del miocar-dio; ciò è dovuto alla scarsa tenuta della membrana delle fibredel nodo S-A al sodio ionico, così che il “potenziale di riposo”risulta essere meno negativo (- 55 mV) rispetto a quello dellefibre muscolari del ventricolo (variabile da – 85 a – 95 mV). Ilnodo del seno è riccamente innervato dalle fibre nervose adre-nergiche e colinergiche postgangliari che regolandone la velo-cità di scarica; in particolare, la stimolazione vagale, attraversoil rilascio di acetilcolina, rallenta la velocità di scarica, contraria-mente agli effetti dovuti alla noradrenalina rilasciata dalle fibreadrenergiche. L’impulso che si diparte dal nodo S-A e dal tes-suto perinodale, giunge al nodo o giunzione atrioventricolare(A-V) (descritto nel 1906 da Aschoff e Tawara), collocato sottol’endocardio atriale destro e anteriormente al seno coronaricoe aldisopra dell’annulus della valvola tricuspide; in flusso san-guigno nel nodo A-V è sostenuto nel 90% dei casi dall’arteriacoronaria discendente posteriore. Nel nodo A-V la conduzionediventa lenta (circa 0,05 m/sec,1/8 di quella delle fibre delmiocardio non specifico); la lentezza è dovuta principalmentedal fatto che le fibre nodali sono molto più piccole delle altrefibre comuni atriali, fibre che, tra l’altro, contengono un esiguonumero di giunzioni serrate (vedi “sincizio funzionale” del mio-cardio) che non facilitano il movimento ionico come avvienenelle altre fibre miocardiche comuni. La contrazione atriale, inanticipo rispetto a quella ventricolare (intervallo PR dell’elettro-cardiogramma), come è stato affermato precedentemente,permette agli atri di svuotare il loro contenuto ai ventricoliprima della loro sistole. Dal nodo A-V si origina il fascio di His(1893) o fascio A-V* che, percorrendo la parete membrano-sa del setto interventricolare, giunge nella sua porzione dista-le dando origine a due ramificazioni: la branca sinistra e labranca di destra, più sottile. Le branche si ramificano origi-nando il sistema periferico His-Purkinje che, in sede sottoen-

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* In condizionifisiologiche, la con-duzione del poten-ziale d’azionelungo il fascio A-Vavviene soltanto inmaniera anterogra-da e cioè soltantodagli atri ai ventri-coli; del resto lamembrana fibrosacontinua esistentetra gli atri ed i ven-tricoli ha la stessafunzione.

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docardica ventricolare, formano fibre intrec-ciate che trasmettono l’impulso quasi con-temporaneamente all’endocardio ventricola-re sinistro e destro. Il fascio di His, dunque,percorre il setto interventricolare per circa5-15mm verso l’apice cardiaco ed è nutritodall’arteria del nodo A-V e dai rami dellacoronaria discendente anteriore; l’impulsocardiaco compie in media 0,03 secondi perpassare dal fascio A-V alle terminazioni dellefibre di Purkinje. Dalle fibre di Purkinje l’im-pulso giunge alla muscolatura ventricolarecon una velocità inferiore a quella raggiunta

nelle fibre del miocardio specifico. In particolare, l’impulso car-diaco che si trasmette dalla superficie endocardica e quellaepicardica del ventricolo, segue un andamento obliquo dovutoalla disposizione a spirale della muscolatura cardiaca; taleimpulso richiede altri 0,03 secondi, determinando un tempocomplessivo di trasmissione (dalle branche all’epicardio) dicirca 0,06 secondi. L’attivazione della cellula cardiaca provoca un movimento ioni-co attraverso la membrana, in grado di generare una transito-ria depolarizzazione della membrana, denominata “potenzialed’azione”; nel muscolo atriale e ventricolare e nel sistemaHis-Purkinjie, hanno parti ascendenti rapide (fase 0) grazie allapresenza dei canali sodio-calcio rapidi, nel nodo S-A e delnodo A-V la fase ascendente dei loro potenziali d’azione risul-tano essere lente per la prevalenza di canali calcio-sodio lenti.Una rappresentazione schematica del potenziale d’azione diuna cellula cardiaca contempla 5 fasi (fig. 9) La fase 4, equiva-le al potenziale di membrana a riposo (come si è detto nelventricolo varia da -85 a -95 mV), dove la concentrazione dipotassio K+ intracellulare risulta essere elevata: uno stimoloche riduce i potenziale di membrana al valore di soglia vicino a-70mV (come accade nelle fibre di Purkinje), provoca un rapi-do aumento della permeabilità della membrana al sodio Na+avviene dunque la depolarizzazione, determinando il trattorapido ascendente del potenziale d’azione (fase 0). L’iniziodella ripolarizzazione (fase 1) è rapida ma poi avviene il “pla-


FIG 9Corrispondenza

tra il ciclo QRS-T dell’ECG e le diverse fasidel potenziale

d’azione.

teau” (fase 2) caratteristico delle cellule cardiache determina-to dai canali calcio-sodio lenti ma anche dal fatto che la per-meabilità della membrana del miocardio per il potassio K+diminuisce di circa 5 volte durante il potenziale d’azione,fattoche impedisce la ripolarizzazione precoce della membrana.Dopo il “plateau”, la fase 3 è caratterizzata dall’emissionedegli ioni K+ e dunque dal ripristino della negatività intracellu-lare (ripolarizzazione rapida); il ritorno alla fase 4 è rappresen-tato dal ripristino dell’equilibrio ionico ed allo stato di riposocon bassi livelli di Na+ intracellulare ed alta concentrazione diK+intracellulare. Il periodo refrattario determina la refrattarietàdi una cellula cardiaca ad eccitarsi nuovamente per l’effetto diun nuovo potenziale d’azione o, in altre parole, un secondopotenziale d’azione, anche se molto intenso, non può averluogo fintanto che dura la depolarizzazione della fibra stessa(periodo refrattario assoluto, determinato dall’inattivazione deicanali del sodio e/o del calcio); nel periodo refrattario relativoè possibile invece, tramite stimoli di intensità abnormale, riec-citare la fibra e rappresenta il proseguire del periodo refratta-rio effettivo, dove un nuovo stimolo è in grado di provocareuna risposta locale e non propagata (come avviene nel nodoA-V). Dunque il nodo senoatriale S-A funge da “segnapassi”o pacemaker ma, in talune situazioni patologiche, in un’altraparte del cuore può accadere che si sviluppi una frequenza discarica ritmica più alta di quella del nodo S-A: questo pace-maker anomalo viene definito ectopico.

Riassunto. Le correnti elettriche che diffondono nel miocardioderivano dalle cellule che regolano il ritmo (pacemaker), dal tes-suto di conduzione specifico (miocardio specifico) e dal muscolocardiaco medesimo. Il potenziale di depolarizzazione (stimolazio-ne) origina dal nodo S-A dove le cellule pacemaker sono dotatedi automatismo. Nella prima fase l’onda di depolarizzazione negliatri è seguita dalla contrazione atriale: l’impulso poi si dirige versoil nodo A-V e il fascio di His, che insieme formano la giunzione A-V.Il fascio di His si divide in due fasce (branche),destra e sinistrache, attraverso e fibre di Purkinje, trasmettono le onde di depola-rizzazione al miocardio di ventricoli destro e sinistro, il fascio sini-stro a sua volta si divide in nel ramo sinistro anteriore e nel ramo

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sinistro posteriore. L’elettrocardiogramma (ECG) registra sola-mente i potenziali di depolarizzazione e ripolarizzazione (riposo).L’ECG è composto da un’onda P, di un complesso “QRS”, dalsegmento ST e dalle onde T e U. Le onde P e le componenti delcomplesso QRS dunque sono onde di depolarizzazione, rispetti-vamente degli atri e dei ventricoli, mentre il tratto ST-T-U (seg-mento ST ed onde T e U) rappresentano la ripolarizzazione ventri-colare (in condizioni di normalità le onde di ripolarizzazione degli atrisono troppo basse per essere rilevate). Esiste una corrispondenzatra le onde ORS-T e i potenziali di azione ventricolari (fig. 10): lafase 0 corrisponde all’inizio del complesso QRS, la fase 2 (pla-teau) corrisponde al segmento ST, mentre la ripolarizzazione atti-va (fase 3) corrisponde all’inizio dell’onda T. Dunque l’onda Pappare immediatamente prima dell’inizio della contrazione atrialeed il complesso QRS appena prima dell’inizio della contrazioneventricolare; i ventricoli, per alcuni millesimi di secondo, rimango-no contratti sino dopo l’avvenuta ripolarzzazione (fine dell’ondaT). L’ECG (per approfondimenti vedi 4°capitolo) è registrato sucarta millimetrata e le suddivisioni orizzontali corrispondono piùpiccole (1mm) corrispondono a 0,04 sec (40ms), mentre le lineepiù marcate corrispondono ad intervalli di 5 mm (0,2 sec o200ms) dato che la carta possiede normalmente una velocità di25mm/s; nell’ECG si rilevano quattro intervalli principali: R-R, PR,QRS e QT. La valutazione dell’intervallo può dare utili indicazionisulla bilancia “simpato-vagale” e sull’entità della frequenza car-diaca, l’intervallo PR (120-200ms) indica il tempo che passa tra ladepolarizzazione atriale e quella ventricolare; l’intervallo QRS(100ms) indica la durata della depolarizzazione ventricolare, men-tre l’intervallo QT (indica il tempo necessario per la depolarizza-zione e la ripolarizzazione ventricolare e risulta essere inversa-mente proporzionale alla frequenza cardiaca (0,44 sec)

1. 6 PRINCIPI DI EMODINAMICA

FLUSSI, RESISTENZE E PRESSIONI

Il principio fondamentale dell’emodinamica è rappresentatodalla legge di Ohm (Q=∆P/R), dove il flusso in un vaso sanguino (Q)è direttamente alla differenza di pressione tra le due estremità del


vaso (∆P) e inversamente proporzionale alla resistenza (R); dunqueil flusso è determinato dalla differenza di pressione esistente agliestremi del vaso e non dal valore assoluto della pressione; il flussolaminare è il flusso di sangue che scorre in maniera costante nelladirezione dell’asse vasale, disponendosi in strati concentrici; nelflusso turbolento, opposto a quello laminare, il sangue si muoveanche nella direzione del diametro vasale: la tendenza alla turbolen-za del flusso sanguigno è espressa dal numero di Reynold (Re) ed èdirettamente proporzionale al diametro del vaso d (cm) e alla velo-cità del flusso v (cm/sec) ed è inversamente proporzionale allaviscosità ρ (poisies) divisa per la sua densità η; nelle arterie il nume-ro di Reynold varia dai 200 ai 400, ma in prossimità dell’aorta e del-l’arteria polmonare si eleva anche ad alcune migliaia. La resistenza4

rappresenta l’impedimento al flusso sanguigno all’interno di un vaso.In base alle legge di Ohm, la resistenza nel letto vascolare sistemico(RVS) 5, in condizioni di riposo, è direttamente proporzionale alla dif-ferenza tra la pressione media sistemica (pressione media in aortaPAM: 100mmHg) e la pressione media nell’atrio destro (PAD: 2-8mmHg) e inversamente proporzionale al flusso sistemico (Fs inl/min); la resistenza nel letto vascolare polmonare (RVP) è diretta-mente proporzionale alla differenza tra la pressione in arteria polmo-nare (PPM: 9-18mmHg) e la pressione in atrio sinistro (PAS e inver-samente proporzionale al flusso polmonare Fp (l/min).

∆PLegge di Ohm: Q= ———R

80 (PAM PAD) 80 (PPM – PAS) RVS= ——————— ; RVP= ———————

Fs Fp

ρ∆Pr4Conduttanza ∝ Diametro 4; legge di Poiseuille Q = ————

8η l

La conduttanza di un vaso è il reciproco della resistenza edè la quantità di flusso ematico in un vaso per un certo gra-diente di pressione; in particolare la conduttanza aumentain proporzione della quarta potenza del diametro vasale. Il marcato aumento della conduttanza in funzione del dia-metro (anche se quest’ultimo aumenta di soltanto di quat-

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4 A riposo, il valo-re del flusso emati-co è di circa 100ml/sec e P traarterie e venesistemiche è dicirca 100mmHg:da ciò deriva chela resistenza com-plessiva della cir-colazione sistemi-ca è ( legge diOhm) a 100/100ovvero 1, definitacome U. R. P.(unità di resistenzaperiferica); nelcorso dell’eserci-zio fisico (aumentodi flusso, pressionie vasodilatazione)l’U. R. P può ridur-si a circa 1/3 deivalori a r iposo(0,3-0,2 U. R. P.).Nel circolo polmo-nare l’U. R. P. è dicirca 0,14.

5 RVS e RVPsono espresse inunità del sistemaCGS (centrime-t r o , g r a m m o ,secondo), ovveroin dyne x sec/cm5;80 è la costante diconversione inunità metrico-deci-male; RVS risultaessere normal-mente compresatra i 700-1600dyne x s/cm5,mentre RVP puòassumere valoricompresi tra i 20 ei 130 dyne xs/cm5.

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tro volte) si evince dalla legge di Jean Leon e MariePoiseuille, in cui l’entità del flusso sanguigno Q è diretta-mente proporzionale al gradiente pressorio tra gli estremidel vaso moltiplicato per la quarta potenza del vaso r einversamente proporzionale alla sua lunghezza l e la visco-sità6 del sangue. In sostanza, la legge di Poiseuille èsostenuta dalle caratteristiche intrinseche del “flusso lami-nare” in cui il sangue adiacente all’endotelio vasale scorrecon notevole difficoltà, mentre il flusso di. sangue chescorre negli anelli concentrici più lontani dalla parete vasaleè via via sempre più veloce.

1. 7 GETTATA CARDIACA E RITORNO VENOSO:

VALUTAZIONE E REGOLAZIONE

La gettata cardiaca Q rappresenta il volume di sangue chela passa per il cuore ad ogni minuto (volume/minuto cardiaco);nell’individuo adulto, allo stato di riposo, è di circa 5-6 l/min: inortostatismo si riduce del 10-20%, ed è influenzata dall’età, dalsesso e dalle dimensioni corporee7. La gettata cardiaca è influenzata da numerosi fattori e variabili.1. Ritorno venoso (RV) (e dunque il precarico e la legge di

Frank-Starling), a sua volta determinato dai seguenti fattori:a il riempimento ventricolare provoca uno “stretching” della

parete atriale destra che stimola il nodo del seno ed evocail riflesso nervoso di Bainbridge: questi due eventi contribui-scono ad aumentare la frequenza cardiaca di del 10-15%;dunque la gettata cardiaca è determinata dall’entità dei flus-si sanguigni locali e quindi dalla risultante del metabolismolocale dei vari tessuti: è implicito che l’attività fisica (aumen-to dei flussi in determinati distretti, aumento del consumo diossigeno) costituisce un fattore determinante (incremento)della gettata.

b la pressione circolatoria media di riempimento8 (MSFP) chein condizioni di normalità assume valori medi di 7mmHg, èin stretto rapporto col volume del sangue, e direttamenteinfluenzata dal ruolo de sistema nervoso autonomo;

c a resistenza al ritorno venoso (RRV) è quella che si oppone


6 La viscosità delsangue è di circa 3volte quella dell’ac-qua ed è in funzionedel volume percen-tuale di sangue rap-presentato dalle cel-lule (ematocrito); inparticolare nei pic-coli vasi, dove laresistenza è mag-giore, la viscositàdel sangue puòridursi anche dellametà, grazie all’ef-fetto Fahraeus-Lindqvist caratterz-zato da un allinea-mento dei globulirossi, effetto checomunque vienecontrobi lanciatodalla notevole ridu-zione della velocitàcapillare (0,3mm/sec) e all’ade-sione delle emaziefra di loro e allepareti vasali o alblocco del flussocapillare per qualchefrazione si secondo.

7 La gettata cardia-ca viene espressamediante l’indicecardiaco (I. C.) corri-spondente alla get-tata cardiaca permetro quadrato disuperficie corporea.Per un uomo di 70Kg, la superficiecorporea di circa1,7 m e l’I. C. risultaessere circa 3-3,5litri al minuto e permetro quadrato.

8 È la pressionerilevabile in qualsiasipunto della circola-zione sistemica sesi arrestasse com-pletamente il flusso.

alla spinta che subisce il sangue per ritornare al cuoredestro è determinato per 2/3 dalla resistenza venosa e 1/3da quella delle piccole arterie e arteriole: il suo valore si evin-ce dalla formula sotto enunciata e dipende dalla pressionesistemica media di riempimento (MSFP), dalla pressioneatriale destra (PAD) e, logicamente, dal ritorno venoso (RV):

MSFP - PADRV = ———————

RRV

Normalmente il suo valore è di circa 1,4-1,5 mmHg, conuna pressione atriale destra di 0mmHg; in particolare unlieve aumento della pressione atriale provoca la drasticadiminuzione del ritorno venoso e quindi della gettata e dellapressione arteriosa. Via via che la pressione atriale destraaumenta, la pressione arteriosa subisce un decremento evengono ad equivalersi nel sull’asse delle ascisse (PSR)della figura 10 corrispondente a 7 mmHg definito comepressione sistemica media di riempimento;

d gradiente di pressione per il ritorno venoso: più è grande ladifferenza tra la pressione sistemica media di riempimentopressione dell’atrio destro, più elevato risulta essere il ritor-no venoso.

2. Resistenza periferica totale: in base alla legge di Ohm, siintuisce che un aumento della resistenza periferica totale fadiminuire il valore di gettata cardiaca, mentre una sua dimi-nuzione ne provoca un aumento.

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FIG 10Curva del ritornovenoso in condizioni di normalità.Il plateaucorrisponde al collasso delle grandi veneche affluiscononel torace.

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Pressione ArteriosaGettata cardiaca = —————————————

Resistenza Periferica Totale

3. Stimolazione e inibizione simpatica: la stimolazione simpaticapotenzia lo stato inotropo del cuore e, attraverso la vasoco-strizione periferica, fa elevare la resistenza al ritorno venososenza cospicue variazioni della pressione atriale destra; lestimolazioni massimali del simpatico provocano l’aumentoprogressivo della gettata sino a valori anche doppi del nor-male; l’inibizione simpatica, attraverso una caduta dei valoripressori medi di riempimento sistemico e la diminuzione del-l’efficienza della pompa cardiaca anche del 70-80%, provocala riduzione della gettata di circa il 55-60% del normale.

4. Variazioni del volume sanguigno: l’aumento del volume san-guigno eleva il valore della pressione sistemica media diriempimento e del ritorno venoso, il che corrisponde adaumento di gettata anche di 3 volte rispetto a quelle normali;tale aumento viene comunque compensato nel giro di alcunediecine di minuti da fenomeni9 in grado di determinare l’in-cremento di resistenza della circolazione periferica attraver-so la costrizione vasale. Una diminuzione del volume di san-gue e una dilatazione venosa acuta (per un’improvvisa eanomala diminuzione del sistema simpatico) possono essse-re responsabili di una marcata riduzione di gettata, tali daprovocare uno schock circolatorio.

5. Variazioni indotte dalle malattie sistemiche: l’aumento dellagettata cardiaca può essere determinato da alcune malattiein grado di diminuire la resistenza periferica totale quali, adesempio,gli stati di ipovitaminosi (come il deficit di tiaminanel “beri-beri), l’ipertiroidismo, l’anemia, la fistola artero-venosa (shunt), turbe psicologiche come l’ansia. Una dimi-nuzione della gettata può essere determinata da importantipatologie che hanno un’influenza diretta sul cuore alterando-ne profondamente la funzione di pompa (precarico, statoinotropo e post carico) e i livelli metabolici del miocardio: traqueste patologie vi sono l’infarto miocardico acuto, le lesionivalvolari gravi, le miocarditi, le alterazioni determinate dall’ar-trite reumatoide e dalle collagenopatie vascolari e da neopla-


9 A livello capilla-re, l’aumento dellagettata cardiacaprovoca l’aumentodell’essudato all’e-sterno dei capillari(verso i tessuti)con diminuzionedel volume a livellidi norma; il feno-meno di stress-r i l a s c i a m e n t origuardante le veneè particolarmenteevidente a livellodi fegato e milzache diventano impor-tanti serbatoi disangue; l’eccessi-vo flusso sangui-gno periferico elevai valori di resisten-za periferica.

sie quali i carcinoidi e il feocromocitoma, nelle quali si posso-no riscontrare abnormi livelli di catecolamine e di altresostanze vasoattive (serotonina e chinina); altri importantieffetti di patologie sul sistema cardiovascolare, in grado divariarne l’emodinamica, saranno trattati nei prossimi capitoli.

1. 8 REGOLAZIONE DELLA CIRCOLAZIONE E MECCANISMI

DI CONTROLLO DELL’OMEOSTASI PRESSORIA

Premessa

La regolazione della circolazione avviene sia a livellolocale (in base alle esigenze dei tessuti e meccanismi diautoregolazione dei flussi sanguigni locali, tramite agentivasocostrittori e vasodilatatori di tipo umorale, siano essiormoni o ioni), sia a livello centrale, attraverso l’interventodel sistema nervoso centrale che agisce a più livelli, inprevalenza riguardanti l’attività della pompa cardiaca ed ilcontrollo “rapido” della pressione arteriosa. Il ruolo dellasezione simpatica è predominante rispetto a quello eserci-tato dalla sezione parasimpatica. Il sistema simpatico haun ruolo prevalentemente vasocostrittore, anche se pos-siede fibre vasodilatatrici; il sistema parasimpatico agiscetramite i nervi vaghi e a livello del controllo della circola-zione agisce in maniera importante soltanto sulla frequen-za cardiaca. L’attività efferente simpatica origina nella for-mazione reticolare del bulbo e nel terzo inferiore delponte, chiamata “centro vasomotore”, in cui sono stateindividuate 3 aree: l’area C-1 vasocostrittrice, l’area A-1vasodi latatr ice e l ’area A-2 sensit iva che raccogl ie isegnali dai nervi vago e glossofaringeo, in grado di modu-lare l’attività vasomotoria (sia essa vasocostrittrice ovasodilatatrice); il tono vasomotore, in condizioni di nor-malità, garantisce un parziale grado di tensione dei vasidel sistema circolatorio, ed è il risultato della continua atti-vità simpatica, senza il quale si avrebbe una drastica cadu-ta dei livelli pressori. Il sistema nervoso simpatico esplicala sua funzione attraverso la liberazione di catecolamine: lanoradrenalina (NA), l’adrenalina e la dopamina che sono

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sintetizzate a partire dall’aminoacido tirosina e vengonoimmagazzinate nelle terminazioni simpatiche e nella midol-lare del surrene (tessuto cromaffine) in granuli sub cellula-ri, per poi essere liberate per esocitosi. Le catecolamine interagiscono con le cellule effettrici chepossiedono recettori specifici disposti sulla loro superfi-cie. I recettori alfa-adrenergici, interagendo con NA e Amediano la vasocostrizione, il rilasciamento intestinale e lapupilla, mentre i recettori beta-adrenergici mediano lavasodilatazione e la broncodilatazione, la lipolisi e poten-ziano lo stato inotropo del cuore.

Meccanismi di controllo e regolazione della pres-

sione arteriosa

I meccanismi deputati al controllo dell’omeostasi distin-guono a seconda della velocità con cui manifestano la lorofunzione fisiologica. Meccanismi di controllo ad azione rapida:

- riflesso barocettivo a feedback negativo (inclusi i recettoridi bassa pressione) - meccanismo chemocettivo- meccanismo ischemico del SNC

Meccanismi di controllo a medio termine:- meccanismo vasocostrittore del sistema renina-angiotensina- processo stress-rilasciamento delle strutture vascolari- meccanismi di riequilibrio del volume ematico

Meccanismi di controllo a lungo termine:- meccanismo reni-liquidi corporei (sistema renina-angiotensi-na-aldosterone)

Il riflesso barocettivo10 è determinato dallo stiramento deibarorecettori del seno carotideo e dell’arco aortico dovuto adun aumento della pressione arteriosa; gli impulsi afferenti pro-venienti dai seni carotidei passano, tramite il nervo di Hering alnervo glossofaringeo, sino a raggiungere il nucleo del trattosolitario del tronco encefalico NTS (fig. 11) dove, segnali disecondo ordine provocano l’inibizione dell’attività simpaticacentrale, con riduzione del centro vasocostrittore ed eccita-zione del centro vagale; in sostanza, il riflesso barocettivo rap-


10 Tale riflesso èdi estrema impor-tanza durante lavariazioni di postu-re del corpo, adesempio quandol’individuo passadal clino all’ortosta-tismo.

presenta un sistema di regolazione a feedback negativo, doveaumenti o diminuzioni dei valori pressori determinano rispetti-vamente l’inibizione o lo stimolo dell’attività neurovegetativa.In pratica la riduzione della pressione arteriosa, in caso di rapi-do aumento, tramite l’intervento dei barocettori, avviene inpochi decine di secondi, per diminuzione sia della gettata car-diaca, sia della resistenza periferica. Il meccanismo chemocet-tivo è la risultante della stimolazione dei chemocettori che

sono cellule influenzabili da un deficit di ossigeno ed ad uneccesso di anidride carbonica ed idrogenioni, situate nei corpicarotidei e nei corpi aortici; dai corpi carotidei e aortici, irroratida piccole arterie, le fibre afferenti decorrono lungo i nervivaghi e di Hering sino a raggiungere il centro vasomotore;

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FIG 11Regolazionesimpatica della circolazione.

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quando la pres-sione arter iosadiminuisce al disotto di un valorecritico, la riduzio-ne dei l ivel l i diossigeno e l’accu-mulo di anidridecarbonica e idro-genioni stimola ichemocettori adeccitare la rispo-sta simpatica cen-trale e viceversa. I

riflessi atriali e dell’arteria polmoare sono determinati darecettori di bassa pressione disposti sulle pareti, sensibili allevariazioni di volume sanguigno e contribuiscono all’omeostasipressoria malgrado variazioni volumetriche di una certa porta-ta. Quando, a livello encefalico, si crea una situazione ische-mica, essa provoca una potente e rapida stimolazione e rispo-sta di vasocostrizione simpatica, tale da determinare unaumento della pressione arteriosa; questo meccanismo defini-to come “risposta ischemica del sistema nervoso centrale”11

fornisce il suo massimo effetto soltanto quando la pressionescende a livelli prossimi a quelli letali (15-25mmHg). Il mecca-nismo reni-liquidi corporei è un meccanismo di controllo dellapressione arteriosa a lungo termine e si basa sulla capacitàdei reni di eliminare il liquido extracellulare in eccesso (diuresida pressione) e il cloruro di sodio (natriuresi da pressione);questo meccanismo viene bene rappresentato dalla figura rap-presentante il confronto della curva di eliminazione renale conla curva dell’assunzione di acqua e sale; il punto di equilibriodefinisce il livello al quale la pressione arteriosa viene regola-ta; dunque, da questo grafico, si capisce che la regolazione alungo termine della pressione primariamente sono (fig. 12):

a il grado di spostamento della curva della funzione renale(che può modificarsi per una disfunzione dei reni12, senzache si sia modificata il livello d’assunzione di acqua e sale)


FIG 12Regolazione

della pressionearteriosa.

11 A livello cere-brale esiste un’al-tra risposta ische-mica del sistemadel sistema nervo-so: la reazione diCusching, caratte-rizzazata.

b il livello della retta rappresentante l’assunzione di acqua esale (in grado di far salire la pressione arteriosa.

Il sistema renina-angiotensina13 vasocostrittore, esplica il suoruolo nel controllo della pressione arteriosa essendo soprattut-to influenzato dalla volemia che determina il grado di secrezio-ne dell’ enzima renina14 dell’apparato iuxtaglomerulare delrene (dove è immagazzinata in una forma inattiva, la (proreni-na), la cui funzione globale è correlata all’aldosterone in unciclo di feedback negativo. La renina non è una sostanzavasoattiva ma agisce su una plasmaproteina, il substrato dellarenina (angiotensinogeno) in grado di liberare l‘angiotensina I,la quale, tramite un’enzima convertitore presente nell’endoteliodei vasi polmonari (Angiotensin Converting Enzyme - “ACE”),viene trasformata in angiotensina II, un vasocostrittore moltopotente che viene inattivato nel giro di uno o due minuti daglienzimi chiamati angiotensinasi. L’angiotensina II innalza i valoripressori tramite due meccanismi (fig. 13):

• la vasocostrizione delle arteriole e delle vene che aumentala resistenza periferica totale e il ritorno venoso aumentan-do lo stato inotropo cardiaco

• la ritenzione renale di cloruro di sodio e acqua, dovuta siaall’azione diretta sui reni (vasocostrizione capillari peritubu-lari), sia attraverso la stimolazione e conseguente secrezio-ne da parte della corteccia surrenale di aldosterone (cheagisce a livello dei tubuli renali): l’effetto produce l’aumentodel volume extracellulare di liquido e una diminuzione dell’e-liminazione renale anche di 6 volte del normale.

1. 9 FLUSSO SANGUIGNO LOCALE: FATTORI DI REGOLAZIONE

TESSUTALI E UMORALI. CONTROLLO ACUTO

E A LUNGO TERMINE DELLA MICROCIRCOLAZIONE

L’importanza fisiologica del controllo del flusso sanguignolocale (fig. 14) da parte de tessuti è dovuta al fatto che se tuttodipendesse dal sistema circolatorio, esso dovrebbe possedereuna portata molto più elevata di quanto la pompa cardiaca è ingrado di sopportare; il flusso sanguigno locale è principalmente

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12 La pressionearteriosa, in basealla sua equazionefondamentale, sibasa dal prodottodella gettata car-diaca la resistenzaperiferica totale; inrealtà l ’aumentodella resistenzaperiferica totalenon può essereconsiderato comemeccanismo alungo termine dellapressione, in quan-to viene compen-sata nel giro di 24ore. È infatti, l’au-mento della resi-stenza vascolarerenale i l fattoreresponsabile del-l ’ i n s t a u r a r s idel l ’“ipertensio-ne”a lungo termi-ne. Inoltre ad unaumento a lungotermine della resi-stenza perifericatotale corrispondeuna diminuzionedella gettata car-diaca e viceversa.

13 Il sistema reni-na-ang iotens inaesercita la suamassima funzionedopo 20 minutidalla sua attivazio-ne e risulta esserequindi molto piùlento dei meccani-smi dettati dalsistema simpaticoattraverso le cate-colamine.

14 scoperta nel1940 da Page,Braun-Menendezed Helmer.

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RENELiberazione

di renina

Impulsi simpatici Ritenzione delsodio (azione

diretta sul tubulo)

Secrezionealdosterone

VasocostrizioneSete

Ansiotensinogeno(fegato)

AngiotensinaI

AngiotensinaII

Regolazione• S. N. Simpatico• pressione

perfusione renale• carico di sodio

del tubulo renale• vasopressina• K+, Ca++

FIG 13Schema

del sistema renina-

angiotensina.

subordinato dal metabolismo dell’organo e del tessuto a cui cisi riferisce15. Il flusso sanguigno viene mediato da:sostanze vasodilatatrici: l’adenosina è la sostanza ritenuta piùimportante soprattutto a livello coronarico, ma vengono consi-derati pure altri prodotti di degradazione dell’adenosintrifosfa-to, l’istamina, l’anidride carbonica, gli idrogenioni e gli ioni K+. richiesta di ossigeno a livello tessutale e dunque alle richie-ste di sostanze nutritizie da parte del tessuto, in grado diinfluenzare la vasomozione16 di una “unità tessutale”, for-mata da una metarteriola, un capillare singolo ed il circostan-te tessuto. Due fenomeni di regolazione metabolica del flusso sangui-gno locale sono rappresentati dall’iperemia reattiva (cheavviene allorché il flusso di sangue in un distretto si vieneper qualche motivo interrompere, a cui sussegue, quando lacircolazione ritorna nella norma, un aumento del flusso che

15 Il flusso locale,espresso inml/min/100g diorgano, è moltoelevato nella tiroide(150ml/min/100g)e nelle ghiandoles u r r e n a l i(300ml/min/100g);nei muscoli a riposorisulta esseremolto basso(4ml/min/100g),quasi come quellorelativo alle ossa edalla cute.

16 la vasomozio-ne s i real izza alivello degli sfinteriprecapillari che siaprono e si chiu-dono varie volte alminuto, c ic l ica-mente e in propor-zione alle neces-sità metabolichedel tessuto.

può essereanche di 5 voltesuper iore aquello fisiologi-co, se lo stopcircolator io èdurato ore), ed a l l ’ i p e r e m i aattiva, tipica delmuscolo schele-trico in attività, in cui la vasodilatazione è promossa dallecellule che hanno esaurito le sostanze nutritive del liquidointerstiziale e liberano così sostanze vasodilatatrici. Il flussosanguigno non subisce grandi variazioni, pure se i valoridella pressione arteriosa divengono rilevanti, grazie al feno-meno di autoregolazione del flusso sanguigno determinato,secondo la fisiologia da due teorie:la teoria metabolica, dove l’ingente flusso ematico che giun-ge in periferia, trasporta in loco eccessive quantità disostanze nutritive, allontanandone quelle vasodilatatricila teoria miogena,17 in cui i meccanismo di autoregolazione

fa sì che non vi sia una marcata vasodilatazione indotta daaumenti pressori, proprio per un fenomeno di autodifesamesso in atto dalla muscolatura liscia vasale che si opponeallo stiramento per proteggere i capillari da aumenti repentied eccessivi di pressione

Vasodilatazione delle arteriole e delle piccole

arterie: il fattore rilasciante endoteliale (EDRF)

L’endotelio, lo strato unicellulare a diretto contatto col sangue,possiede cellule attive sotto il profilo metabolico; se l’endotelioè sottoposto a “stress da taglio” determinato dall’aumento delflusso sanguigno (dilatazione arteriolare secondaria all’aumen-to di flusso microvascolare), esso libera un fattore di rilascia-mento a rapida diffusione e notevole labilità, chiamatoendothelium-derived relating factor (EDRF), tramite il qualeavviene il controllo del lume di arteriole e arterie. La liberazionedell’EDRF è stimolata anche da sostanze quali L’ATP, l’ADP, laserotonina, l’acetilcolina, la trombina. Un altro vasodilatatore di

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DAVIDE GIROLA

FIG 14Variazione del flusso ematicomuscolare in seguito ad aumento della pressionearteriosa.

17 Nei reni il con-trollo del f lussosanguigno è costi-tuito dal feedbacktubuloglomerula-re,composto da unmeccanismo vaso-dilatatore a feded-back della arteriolaafferente e a unmeccanismo vaso-costrittore a feed-back della arteriolaefferente: in prati-ca, la composizio-ne del liquido con-tenuto del primotratto del tubulodistale mandasegnali all’apparatoiuxtaglomerulare, inrapporto con l’arte-riola afferente.

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origine endoteliale è la prostaciclina PGI218 che, interagendocon l’EDRF, inibisce l’aggregazione piastrinica. In caso di com-promissione dell’endotelio determinato da alcune patologie(aterosclerosi, ipertensione, ischemia, iperlipidemia e traumimeccanici), la sintesi di EDRF può risultare inibita. L’endotelioproduce pure due sostanze vasocostrittrici, un peptide formatoda 21 aminoacidi, l’endotelina (EDCF1) e l’EDCF2 al qualesembra corrispondere la vasocostrizione indotta dall’ipossia.

1. 10 CONTROLLO DELLA VASCOLARIZZAZIONE A LUNGO

TERMINE: IL RUOLO DELL’OSSIGENO E L’ANGIOGENESI19

Il ruolo dell’ossigeno nella regolazione a lungo terminedella vascolarizzazione è evidente se si considera l’aumentatavascolarizzazione dei tessuti riscontrabile in animali e soggettiche vivono in luoghi ad elevata altitudine, dove la quota di ossi-geno atmosferico è ridotta. Per contro un eccesso di ossigenoblocca la neoformazione vascolare (riscontrata nei neonatiumani prematuri sottoposti a terapia con tende ad ossigeno): atale ipossia fa seguito una repente crescita vascolare.L’endotelio ha la proprietà di secernere dei fattori di crescita20

che determinano la formazione di nuovi vasi sanguigni (angio-genesi); il fenomeno è rilevabile nei tessuti ischemici, nei tes-suti ad elevato metabolismo e nei tessuti che stanno rapida-mente evolvendo. L’angiogenesi a livello cardiaco con neofor-mazione di circoli collaterali diviene un fattore protettivo e tera-peutico nei confronti della malattia coronarica. Gli ormoni ste-roidei provocano effetti opposti a quelli dei fattori angiogeneti-ci, in grado di dissolvere le cellule vascolari e far scomparirevasi sanguigni.

1. 11 COMPLIANCE VASCOLARE

La compliance (o capacitanza) vascolare indica la quantità totaledi sangue che un determinato settore del circolo può contenere inrelazione ad ogni aumento pressorio di 1 mmHg. La compliance dellevene è di circa 24 volte quella della arterie ed è data dal rapporto tra


18 La prostaciclinaPGI2 è una delleprostaglandine deri-vanti dal metaboli-smo dell’acido ara-chidonico; vennerochiamate così per-ché si pensava chefossero secretedalla prostata dopoche furono identifi-cate nel liquidoseminale. La pro-prietà vasodilatatri-ce della PGI2 èaccompagnata daquella di un’altraprostaglandina, laPGE2, i cui effettidilatatori avvengonoa patto che si man-tenga invariata lapressione arteriosa:in caso di ipotensio-ne sistemica, la lorofunzione vasodilata-trice viene soppres-sa da quella vasoco-strittrice indottadalle catecolamine.

19 L’angiogenesiverrà ritrattata nelcapitolo 2° riguar-dante gli adatta-menti indotti daltraining aerobico.

20 Gli stimoliangiogenici deter-minano l’elongazio-ne e la proliferazio-ne delle celluleendoteliali tramitedei fattori di cresci-ta endoteliale e dafattori mitogeniangiogenici costi-tuiti da peptidi cheformano legamicon l’eparina.

l’aumento del volume e l’aumento di pressione in un dato segmentovascolare. La compliance non va confusa con la “distensibilità”21,che comunque risulta essere sempre più elevata nelle vene rispettoalle arterie. La compliance ritardata, corrisponde al fenomeno di“stress-rilasciamento” vascolare, che si verifica quando in un seg-mento vascolare la pressione aumenta grazie ad un aumento delvolume ematico ma va progressivamente a tornare ai valori normaligrazie all’adattamento delle pareti muscolari lisce dei vasi; con que-sta capacità il letto circolatorio può rispondere efficacemente a note-voli cambiamenti di volume sanguigno. Possedendo questa grandecapacità adattiva e capacitanza, la sezione venosa della circolazionesistemica funge da “serbatoio” di sangue (il sistema venoso contie-ne circa il 60% di sangue dell’intero apparato circolatorio), grazie alquale anche una importante emorragia può venire compensata, tra-mite la venocostrizione indotta dal sistema simpatico.

1. 12 PRESSIONE VENOSA CENTRALE, PERIFERICA

E PRESSIONE IDROSTATICA.

La pressione venosa centrale è quella determinata dal ritor-no venoso e, come è stato precedentemente descritto, daglistessi fattori influenzanti la gettata cardiaca. Essa è rilevabile nel-l’atrio destro e corrisponde più o meno al valore della pressioneatmosferica (0 mmHg) ma può elevarsi anche fino a 30mmHg nelcorso di alcune patologie come lo scompenso cronico di cuoregrave o in altre situazioni come un elevato aumento di volume disangue o ad un aumento delle pressioni venose periferiche; incerti punti del corpo (tratto ascellare, endoaddominale e a livellodel tratto finale del braccio a livello della prima costa dove passala vena succlavia), per ragioni anatomiche, alcune vene di grossocalibro determinano una certa resistenza al flusso, solitamentepiù alta di 3-7mmHg rispetto alla pressione venosa centrale. Lapressione idrostatica22 determina notevoli differenze di pressio-ne venosa nei vari punti del corpo così che, per esempio, a livellodell’atrio destro, in condizioni di normalità, essa è uguale a zero(grazie alla legge di Frank-Starling che evita ogni accumulo edeccesso di sangue nell’atrio) mentre in ortostasi, a livello dei piedila pressione venosa è di circa 90 mmHg. La pressione idrostatica

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21 Distensibilitàvascolare: aumen-to di volume divisol’aumento di pres-sione moltiplicatoper il volume origi-nario del vaso.

22 In una massadi acqua, al lasuperficie, la pres-sione sul liquido èpari a zero ma, perogni 13,6mm diprofondità il pesodell’acqua stessane determina uninnalzamento pariad1 mmHg: questapressione è defini-ta pressione idro-statica.

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determina variazioni di pressione anche nel sistema arterioso(una pressione arteriosa di 90/100mmHg a livello cardiaco, alivello dei piedi corrisponde a circa 180/190mmHg); quindi se siafferma che in un soggetto i valori pressori sono di 100mmHgcirca è come se ci si riferisse alla “pressione al livello idrostaticodel cuore”23.

1. 13 LA PRESSIONE ARTERIOSA: METODI DI VALUTAZIONE,

POLSI DI PRESSIONE, TONI CARDIACI

Sono trascorsi poco più di cent’anni dalla presentazione dellosfigmomanometro (sphygmòs=polso, métron=misura) del dottorScipione Riva-Rocci sulla Gazzetta Medica di Torino (1896), tutta-via il suo metodo è ancora largamente diffuso per la valutazionedei valori pressori. Nel 1905 Korotkoff descrive i suoni prodottinelle arterie con il variare della pressione determinano così nonsoltanto la pressione sistolica ma anche quella diastolica. La cor-retta valutazione della pressione arteriosa è di straordinaria impor-tanza, in quanto l’ipertensione è riconosciuta come principale fat-tore di rischio per le malattie cardiovascolari e come causa accer-tata per morte improvvisa. La classificazione dell’OrganizzazioneMondiale della Sanità stabilisce che la pressione arteriosa è daconsiderarsi normale al di sotto dei valori 140/90mmHg. La defini-zione di “Ipertensione essenziale” (essentielle Hypertonie) risaleal 1911 ad opera di Frank, termine con il quale indicava tutte letipologie di ipertensione, mentre oggi, per essenziale si indicano leipertensioni di cui non si conoscono le cause. Nel 1954 Pickeringpone una prima linea divisoria tra i valori di normotensione ed iper-tensione. Attualmente l’ipertensione borderline è compresa travalori di 140/90 e 160/95, mentre viene definita ipertensione lapressione diastolica che supera i 95mmHg. Secondo l’AmericanNational Committee on Detection, Evalutation and TreatmentofHigh Blood Pressure i pazienti si distinguono i tre categorie aseconda dei valori pressori diastolici

• ipertensione Lieve (PAD compresa tra 90 e 104 mmHg) • ipertensione Moderata (PAD compresa tra 105 e 114mmHg) • ipertensione Grave (PAD maggiore di 115 mmHg)

La pressione arteriosa dipende da numerose variabili quali, ad


23 A livello dellavalvola tricuspide(grazie ai meccani-smi di autoregola-zione intr insecadella pompa car-diaca descritti neiprimi paragrafi) vi èun punto in cui lemisurazioni dellapressione sonoscevre da ognipossibile influenzadata dal le varieposture del corpoe dalla pressioneidrostatica: talepunto viene perciòdefinito come illivello zero di riferi-mento della pres-s i o n e(Milnor,WR.:Hemody n a m i c s .Baltimore,Williams& Willkins,1989).

esempio, l’età, dal peso, dall’iperventilazione (alcalosi respiratoria)l’assunzione di sodio con la dieta, l’assunzione di integratori dimagnesio, potassio e calcio, il grado di consumo di alcol, la postu-ra e modificazioni sotto il diretto controllo del sistema nervososimpatico, come quelle “fasiche” dovute agli stati psicologici esituazioni di stress psicofisico od emotivo, dal ritmo sonno-veglia(modificazioni “toniche”), dalla temperatura esterna e, ovviamentedalla presenza di determinate patologie dell’apparato cardiovasco-lare e/o di altri apparati e organi ed in presenza o meno di terapiafarmacologica. La PA durante l’esercizio subisce degli “aggiusta-menti” a seconda della situazione (fase della gara) e,ovviamentedal tipo di disciplina (“lavoro di pressione” negli sports di potenzacon elevati valori pressori e “lavoro di volume” negli sports diendurance con valori di PA prossimi alla norma)

Valutazione della Pressione Arteriosa

Come è intuibile, la valutazione della Pressione Arteriosanon è sempre di facile attuazione e, anche se è un problemariguardante la clinica, l’importanza della sua determinazioneè fondamentale, soprattutto se si desidera valutare la qualitàdel training ed ottenere una valutazione precipua e globalenei soggetti cardiopatici o ad elevato rischio cardiovascola-re. Inoltre, come si vedrà più avanti, in questi soggetti, sononumerosi i casi “di ischemia silente da sforzo” e un attentavalutazione o monitoraggio della PA è praticamente d’obbli-go soprattutto nei pazienti “borderline” o in fase di terapiaantipertensiva. Il metodo di Riva-Rocci impone una serie di

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CLASSIFICAZIONE DELLA PRESSIONE ARTERIOSA

Range (mmHg) Diastolica<8585-8990-104105-114≥115Sistolica (quando la PAD è 90 mmHg) <140140-159≥160

Categoria

Pressione normalePressione normale altaIpertensione LieveIpertensione ModerataIpertensone Grave

Pressione normaleIpertensione sistolica isolata borderlineIpertensione sistolica isolata

FIG 15

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accorgimenti e considerazioni che possono essere di tipotecnico-metodologico, tanto che i valori pressori possonorivelarsi diversi anche di misurazione in misurazione sulmedesimo soggetto e nello stesso momento; inoltre, moltisoggetti possono risultare apparentemente ipertesi ma sitratta soltanto di un condizionamento psicologico scatenantereazioni neurovegetative adrenergiche in grado di aumentarela PA (“ipertensione da ambulatorio” o “da camice bianco”).La British Hypertension Society impone una serie di racco-mandazione per una corretta tecnica di valutazione tramitesfigmomanometro.

1 Il soggetto deve essere rilassato con il braccio appoggiato;i vestiti non devono stringere l’arto; il soggetto deve essereseduto da almeno 5 minuti, l’ambiente circostante deveessere tranquillo.

2 Il manicotto gonfiabile deve essere a livello del cuore (mar-gine inferiore del manicotto di 2-3 cm al di sopra spazioantecubitale del braccio: la lunghezza e la larghezza delmanicotto è di estrema importanza e deve essere rapporta-ta alla circonferenza del braccio; un manicotto troppo stret-to comporta una sovrastima della PA (considerazioneiimportanza nei soggetti con braccia ipertrofiche o grasse).

3 Il diaframma dello stetoscopio deve essere sull’arteria brachiale


FATTORI INFLUENZANTI I VALORI DI PRESSIONE ARTERIOSA

Fattori biologici (soggetto)

EtàTemperatura ambiente esternoS. N. S (status psicofisico, emozionale,

ritmo sonno-veglia) PosturaPatologie cardiovascolari e/o di altri

apparati ed organi (grado di iperensione e presenza di terapia antipertensiva)

Overtraining ed OvereachingTipo di sforzo effettuatoDistanza temporale dal fumo, dal pasto,

dall’attività fisicaAbitudine alla misurazioneAssunzione di sodio, alcol e integratori

di Potassio, Magnesio e Calcio

Fattori tecnico-metodologici

(osservatore)

Tipo e manutenzione della strumentazioneTecnica di misurazioneDimensioni del manicottoCriteri di valutazione

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4 La colonnina di mercurio deve essere in posizione verticale.5 Bisogna gonfiare tramite il bulbo collegato al manicotto fino

a che il polso scompare (scomparsa del polso radiale).6 Ridurre la pressione (sgonfiare) di 2-3 mmHg/sec.7 Misurare la PA Sistolica (primo suono, 1° tono di Korotkoff)

e la diastolica (scomparsa, 5° tono di Korotkoff) il più vicinoai 2mmHg.

8 Nei bambini e durante lo sforzo fisico, la diastolica deveessere valutata al il 4° tono di Korotkoff (fase di smorza-mento).

9 La prima misurazione va effettuate su entrambe le braccia eva effettuata anche in ortostaismo.

10 Le seconde misurazioni vanno effettuate a distanza di 2minuti circa.

Polsi di pressione

Fin dall’antichità la palpazione dei polsi arteriosi, parte integrantedell’esame obiettivo dell’intero sistema cardiovascolare, ha rap-presentato un valido sistema di valutazione per stabilire l’adegua-tezza del flusso sistemico e addirittura per evidenziare la presenzadi alcune patologie, come quelle di tipo ostruttivo o valvolare. Uncaratteristico tracciato dei polsi di pressione è rapresentato daquello del primo tratto dell’aorta: la differenza tra le due pressionivigenti in questo tratto (sistolica-diastolica=120-80=40mmHg),indica la pressione del polso, che risulta essere influenzata dallagettata sistolica e dalla complianza (distensibilità) dell’albero arte-rioso. Il tracciato del polso di pressione (sfigmogramma) rivelache l’onda normale del polso aortico centrale è costituita da unfase di ascesa rapida (effluso rapido), un picco di forma arroton-data (efflusso lento), una fase ascendente comprendente un’inci-sura (incisura anacrota corrispondente al massimo flusso aorti-co), una branca discendente meno rapida interrotta dall’incisuradicrota (chiusura della valvola aortica); alterazioni di tale sfigmo-gramma indicano la presenza di patologie cardiovascolari comel’aterosclerosi, la pervietà del dotto arterioso o l’insufficienza aor-tica. Il polso (radiale) può essere debole (pulsus parvus) in casodi riduzione della gettata sistolica del ventricolo sinistro (iperatti-vità del sistema simpatico per emorragie o freddo intenso); puòessere ipocinetico (ipovolemia, insufficienza ventricolare sinistra

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dopo infarto miocardico), ipercinetico (ipercinesa circolatoria daansia, anemia, esercizio fisico, diminuzione delle resistenzevascolari periferiche); il polso paradosso presenta invece oscilla-zioni di forza, caratterizzato dall’accentuazione della fisiologicariduzione dell’ampiezza del polso durante l’inspirazione, dato chein questa fase la gettata sistolica diminuisce (accumulo di sanguenei polmoni durante l’inspirazione per aumento del diametro deivasi con l’aumentata negatività intratoriacica): talvolta il polsoparadosso é rilevabile nel tamponamento cardiaco (versamentodi liquido nelsacco pericardico), dove la diminuzione della pressio-ne sistolica durate l’inspirazione supera il valore fisiologico di10mmHg. Altri tipi di polsi arteriosi (bifido, dicroto, alternante omancante) indicano extrasistoli, mioardiopatie dilatative, ipertrofi-che, extrasistoli e fibrillazioni atriali.

Toni cardiaci

I toni cardiaci sono determinati dalla repenti e brusche accelera-zioni e decelerazioni del sangue all’interno del sistema cardiova-scolare; in particolare, sono costituiti dalle vibrazioni delle valvole(atrio-ventricolari e semilunari) in tensione appena dopo la lorochiusura e dalla vibrazione del sangue che vibra intorno ad esse,delle pareti del cuore e dei vasi vicini. Tali vibrazioni si propaganoalla cassa toracica e vengono auscultate tramite lo stetoscopio;1° tono cardiaco (T1): dura circa 0,14 secondi e dipende dalla

chiusura delle valvole atrio-ventricolari (A-V); la contrazionedei ventricoli provoca un reflusso di sangue verso le valvoleche le fa proitettare (sollevamento a cupola) verso gli atri finoa che non vengono trattenute bruscamente dalle corde tendi-nee; a questo punto la tensione elastica prodotto provoca un“controritorno” del sangue verso i corrispondenti ventricoli;

2° tono cardiaco (T2): dura circa 0,11 secondi (maggior tensio-ne delle valvole semilunari) si origina dalla chiusura dellevalvole semilunari, mentre la “camera vibrante” è costituitaprincipalmente dalle arterie aorta e polmonare che posside-no un coefficiente di elasticità maggiore rispetto a quellodei ventricolo (suono più rapido e schioccante, con frequen-za più alta rispetto al primo tono); durante l’inspirazione ilsecondo tono cardiaco si sdoppia in due componenti, aorti-ca (A2) e polmonare (P2), allorché il maggior ritorno venoso


aumenta il volume ventricolare destro ed il corrispondenteperiodo di eiezione (ritardo chiusura della valvola polmonare);

3° tono cardiaco (T3): è un suono prodotto nel ventricolo all’i-nizio del terzo medio della diastole (termine riempimentorapido) circa 0,14-0,16 secondi dopo A2; è apprezzabile neibambini e in soggetti portatori di determinate patologiecome lo scompenso cardiaco;

4°tono cardiaco (T4): è associato ad una contrazione atrialeefficace ed è un rumore presistolico; è frequente quando èpresente una diminuita elasticità ventricolare che aumentala resistenza al riempimento, come nei casi di ipertensionesistemica miocardiopatia ipertrofica, insufficienza mitralica einfarto miocardico acuto.

I toni T3 e T4 sinistri sono particolarmente accentuati durante l’e-sercizio fisico specie se sono associati a cardiopatia ischemica

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Bibliografia

1. Guide de Cardiologie du sport. F. Plas. les Editions J. B. Baillière Paris 1976

2. Trattato di Fisiologia Medica. AC Guyton. Piccin Ed. 19913. Principles of Internal Medicine. Harrison 14th edition 1998.

McGraw Hill ed4. Muscolo e Locomozione GA Cavagna. Cortina ed 19885. Treatment of Heart Disease. TJ Willerson Gower Med Publ 19966. Cardiologia dello Sport. P. Zeppilli C. E. S. I. 19907. Muscolo e locomozione. Cavagna, Cortina Ed 1988


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