Il sistema circolatorio. Contenuto della lezione: Importanti caratteristiche di: arterie...

Il sistema circolatorio

Contenuto della lezione:

Importanti caratteristiche di:

arterie (dimensioni, elasticità)

arteriole (‘rubinetti’)

capillari (numero, dimensioni, permeabilità, filtrazione del fluido, linfa)

Venule e vene (capacità)

4.0 mm 1.0 mm

30.0 m 6.0 m

8.0 m 0.5 m

20.0 m 1.0 m

5.0 mm 0.5 mm

Arterie

Arteriole

Capillari

Venule

Vene

Dia

met

ro

med

io

Sp

esso

re

med

io d

ella

p

aret

e

end

ote

lio

tess

. el

asti

co

mu

sc.

lisc

ia

tess

. fi

bro

so

Quali fattori influenzano la pressione sanguigna?

• Il volume di sangue

• La resistenza vascolare

• L’autoregolazione

• Il sistema nervoso autonomo

Caratteristiche dei diversi vasi sanguigni

Grandi arterie - ~2cm Devono essere elastiche per dare spazio al sangue di fluirvi dentro durante il battito cardiacoDevono essere resistenti per sopportare la pressione (Legge di Laplace)Diametro non troppo grande per evitare turbolenze

Arterie muscolari - 0.5 cm Dotate di rivestimento muscolare per prevenire il collasso

Pre

ssio

ne

Tempo

Piccoli pulsi di flusso

Il cuore si contrae

Tempo

Vel

ocità

di

flu

sso

Perchè l’elasticità dell’aorta è così importante?Cosa succede con un’aorta non elastica (p.es. nell’arteriosclerosi)

Cuore Tessuti

Un’aorta elastica spiana la variazione di pressione

Flusso più regolare

Picchi di pressione più bassi

L’aorta immagazzina sanguee lo stiramento dell’aorta immagazzina energia

Perchè è importante impedire che la velocità del sangue diventi troppo elevata?

Flusso laminare

Pressione

Flu

sso

La resistanza è causata dall’interazione tra gli strati

Flusso laminare

Flusso turbulento

Pressione

Flu

sso

Flusso laminare

La resistenza è causata da frequenti collisioniÈ richiesta una grande quantità di energia per guidare il flusso

Avviene quando certi parametri si modificano fortementebassa viscosità

alta velocitàgrande raggio

Flusso turbolento

Perchè è importante impedire che la velocità del sangue diventi troppo elevata?

Vasi sanguigni con diametro grande sono suscettibili di stiramento

ReneRene

Aorta

Indebolimento

Anuerisma aortico

Legge di Laplace

T = P · r / d

Forza che tende a far collassare

il vaso

Forza che tende a dilatare il vaso

d ≡ spessore della pareter ≡ raggio del vasoT ≡ tensione sulla parete del vaso P ≡ pressione transmurale

La probabilità che un flusso laminare diventi turbolentoaumenta con il diametro del vaso.

Cancelletti girevoliBarriere per favorire il flusso laminare




Arteriole - <0.1cm Rubinetti della circolazione

Le arteriole sono i ‘rubinetti’ della circolazioneCambiando il loro diametero le arteriole possono alterare il flusso

Capillari

Arteriole

Arterie

Venule

Pre

ssio

ne

(m

m H

g)

Vene

Aorta Vena cava

p.es.: un aumento del raggio del 19% porterà ad un raddoppio del flusso

Legge di PoiseuilleP = Q · R

Legge della continuitàQ = cost.

Quindi, in un circuito chiuso, dove il flusso è costante, avremo che:

P R

La caduta di pressione per ogni segmento del letto circolatorio è indice della resistenza al flusso.

La caduta di pressione (P) è massima a livello delle arteriole

perché qui la resistenza al flusso (R) è massima.

La R massima al flussso e quindi la caduta di pressione P massima si ha a livello arteriolare ( ~30 m) e non a livello capillare ( ~6 m).

Infatti R dipende oltre che dal calibro (R 1 / r4) anche dal numero dei condotti posti in parallelo (1/Rt = (1/Ri))

Ra=10

1/Rta=2·(1/10)=0.2

Rta=1/0.2=5

Rc=100

1/Rtc=2000·(1/100)=20

Rta=1/20=0.5

Pre

ssio

ne

mm

Hg

Pressione sistolica

Pressionediastolica

Pressionemedia

Pulsi di pressione

CapillariArterioleArterie Venulevene

Ventricolosinistro

Atriodestro

La pressione nei vasi non è costante. La pressione nei vasi rispecchia le pressioni generate nel cuore – le pressioni sistolica e diastolica.Sistole = contrazione dei ventricoli Diastole = riempimento dei ventricoliQuando il sangue scorre attraverso il sistema la pressione diminuisce a causa dell’attrito





Capillari 4-7µm Piccoli per permettere un letto esteso e una bassa resistenza (flusso in singola fila)

I capillari consistono di un monostrato di cellule endotelialiendoteliali (Raggio piccolo importante nel minimizzare la tensione delle pareti)

Tale permeabilità porta ad una perdita di fluidodal sangue per ‘ultrafiltrazione’

I capillari sono permeabili ad acqua, ioni e a piccole molecole

Capillaricontinui

CapillarifenestratiAumento della permeabilità

Esso è chiamato fluido interstiziale e bagnala maggior parte delle cellule dell’organismo

Il letto capillare ha una resistenza relativamente piccola nonostante il loro piccolo diametro

Brevi (~1mm)Resistanza al flusso lunghezza del vaso

Inoltre ve ne sono molti connessi in parallelo, per cui la loro sezione trasversa globale è grande

Ciò comporta una bassa velocità a livello dei capillari che dà il tempo per la diffusione

Capillari

1000

100

10

11Are

a to

tale

di

sezi

one

(cm

2 )

Grandi arterie

Art

erio

le

Ven

ule

Vene

nt RR

11

Q = P/R = v · A

P/R = v · A

Pv = R·A

Flusso in singola fila ( 3-10µm)

Il letto capillare ha una resistenza relativamente piccola nonostante il loro piccolo diametro

Brevi (~1mm)Resistanza al flusso lunghezza del vaso

Ve ne sono molti connessi in parallelo

Flusso in singola fila






Venule 50-200µm Vene ~1cm Acquiescienti per immagazzinare sangue ma contrattiliDotate di valvole per prevenire un riflusso

A riposo ~2/3 del sangue è nelle vene

VenosoArterie

Capillari

CuorePolmoni

1000

100

10

11Are

a to

tale

di

sezi

one

(cm

2 )

Grandi arterie

Art

erio

le

Ven

ule

Vene

lunghezza






Venule 50-200µm Vene ~1cm Acquiescienti per immagazzinare sangue ma contrattiliDotate di valvole per prevenire un riflusso

Vena cava

Filtrazione dei fluidi

La velocità di filtrazione del fluido dipende da 4 insiemi di variabili

Gradiente di pressione idrostatica(Pc - Pi)

Gradiente di pr. colloido-osmotica(c - i)

Questi fattori produconola forza e determinano

la direzione

Questi fattori influenzanol’ampiezza del flusso

Area superficiale

Permeabilità idraulica

= pressione osmotica, P = pressione idrostatica i = interstiziale, c = capillare

Flusso d’acqua = area · permeabilità · ( (Pc-Pi) - (c-i) )

L’equazione di Starling

Poche parole circa la composizione del sangue

Un essere umano ne possiede circa 5.5 litri (8% per 70 Kg di peso).Gli eritrociti rappresentano circa il 47% del volume

Un certo numero di globuli bianchi (<0.1%), piastrineIl resto è plasma

(acqua, sali, proteine, agenti coagulanti, glucoso, aminoacidi ecc)

Importanza del globulo rosso per la circolazione

Se l’emoglobina umana fosse libera nel plasma la viscosità sarebbe troppo alta.

Fluido extracellulare

Plasma 3L (= sangue - eritrociti)

Interstiziali 11L

Intracellulari 28L

Distribuzione dei fluidi in un essere umano ‘medio’

Interstiziali

Plasma

Fluidi intracellulari

Tipi di capillariTipi di capillari• Struttura dei capillari

– Una volta che il sangue raggiunge i capillari, il plasma e le cellule scambiano materia

– La maggior parte delle cellule distano circa 100 m dai capillari

• Due tipi di capillari– Capillari continui

• Le cellule endoteliali sono strettamente unite• Alcune piccole molecole passano attraverso le giunzioni cellulari• Molecole più grandi (es. proteine) sono trasportate tramite

vescicole

– Capillari fenestrati• Hanno grandi pori che permettono a grandi volumi di fluido di

passare rapidamente

Tipi di capillari

Flusso nei capillari

–Nei capillari la velocità del sangue è la più bassa

– Il flusso è proporzionale all’area della sezione totale

Scambi a livello dei capillariScambi a livello dei capillari

Area della sezione totale

Velocità del flusso

Art

eri

e

Art

eri

ole

Ca

pil

lari

Ve

nu

le

Ve

ne

Ve

na

ca

va

Ao

rta

• Diffusione:– È la sorgente della maggior parte degli scambi tra plasma e

liquidi interstiziali– Eritrociti e proteine sono troppo grandi per attraversarli

• Flusso di massa:– Movimento di massa di acqua e soluti come risultato della

pressione idrostatica o colloido-osmotica• Fuori dai capillari: filtrazione• Dentro I capillari: assorbimento

– La maggior parte dei capillari mostrano una transizione:• Da una filtrazione netta ad un assorbimento netto • Muovendosi dal lato arterioso a quello venoso

– È regolato da due forze:• Pressione idrostatica: componente della pressione laterale che

spinge il fluido attraverso I pori dei capillari• Pressione colloido-osmotica: determinata dalle differenze di

concentrazioni di soluti tra I due compartimenti (PROTEINE)


Filtrazione nei capillari

pressione netta = pressione idrostatica + pressione colloido-osmotica

PN = P -

P=

=

P

P > P = P <

• Pressione netta:PN = P idrostatica – P colloido-osmoticaPN = (Pc – Pi) - (c-i)

• Pc diminuisce lungo il capillare• PiI molto bassa c ~ 25 mm Hg i ~ 0

Lato arterioso:• PN = 32 – 25 = 7 mm Hg Filtrazione

Lato venoso:• PN = 15 – 25 = -10 mm Hg Assorbimento

• Filtrazione > AssorbimentoFlusso di massa ~ 3 L/dieQuesto fluido come torna indietro?


Sistema linfatico• Tre funzioni principali:

– Recupero di fluido e proteine filtrate fuori dai capillari– Prelievo dei grassi assorbiti dall’intestino– Serve da filtro per catturare e distruggere elementi

patogeni esterni

• Organizzato per un movimento a senso unico dei fluidi interstiziali dai tessuti al circolo

• Struttura:– Capillari linfatici a fondo cieco sono nelle strette vicinanze

dei capillari sanguigni– Costituiti da un monostrato di cellule endoteliali piatte– Grosse fessure tra le cellule permettono a fluidi, proteine,

batteri, di essere trascinati dentro dal flusso di massa

Relazione tra i capillari e i vasi linfatici

venulearteriole

vasilinfatici

filtrazionenetta assorbimento

netto

Ritorno della linfa al circolo generale

I capillari linfatici hanno un singolo strato di cellule endotelialicon ‘grandi’ aperture tra di esse

I vasi linfatici hanno valvole

I grandi vasi linfatici si contraggono ritmicamente

Contrazione muscolare, respirazione e movimenti intestinali guidano il flusso linfatico

Nei mammiferi la linfa ritorna in circolo a livello della vena succlaviaentro la quale il sangue ‘succhia’ la linfa

A fondo cieco

Edema linfatico

Causato da un accumulo di linfa•Rimozione dei dotti linfatici•Bloccco dei dotti linfatici

Edema polmonare

Un aumento nella filtrazione di fluido nei polmoni è particolarmente pericoloso.

Un aumento di fluido disaccoppia gli scambi gassosi

Verifiche

La velocità del flusso è direttamente o inversamente proporzionale all’area della sezione trasversa?

Se si modifica l’area della sezione trasversa, quale effetto si avrà sulla portata (flusso)?

(a) La velocità del flusso è inversamente proporzionale all’area. Aumentando l’area, la velocità decresce.

(b) Modificando l’area della sezione trasversa non si ha alcun effetto sulla portata (flusso). Infatti, Per la legge dell’azione di massa l’intensità del flusso nel condotto non

cambia: Q1=Q2 ↔ v1A1=v2A2 ↔ v1/v2=A2/A1

Area della sezione totale

Velocità del flusso

Art

erie

Art

erio

le

Cap

illar

i

Ven

ule

Ven

e

Ven

a ca

va

Ao

rta

v

1

v

2

La pressione idraulica in un capillare aumenta a 35 mmHg mentre rimane a 15 mmHg al capo venoso. In questo capillare la filtrazione netta aumenterà, diminuirà o rimarrà costante?

Una persona con patologia epatica può perdere la capacità di sintetizzare le proteine plasmatiche. Cosa succederà alla pressione colloido-osmotica del suo sangue? E all’equilibrio tra filtrazione e assorbimento a livello dei suoi capillari?

Quale fattore determina principalmente la resistenza al flusso ematico?

In quali vasi sanguigni si accumulerà il sangue se il ventricolo sinistro non pompa regolarmente? Dove si verificherà un edema?

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