LA CIRCOLAZIONE E IL CUORE

AO 04/12

LA CIRCOLAZIONE

� Evoluzione del sistema circolatorio� Il sistema circolatorio umano� Funzioni del sangue� Composizione del sangue� Elementi figurati� Il cuore� Il ciclo cardiaco� I vasi sanguigni� Patologie delle arterie� Patologie cardiache� Link a: emoglobina, emostasi, tessuto muscolare cardiaco,

valvole cardiache

INDICE

Il sistema circolatorio aperto : il fluido (emolinfa) che scorre liberamente attraverso le cavità del corpo.

� Negli animali più semplici (come le spugne, le meduse e le planarie) tutte le cellule si riforniscono di ossigeno e sostanze nutritive direttamente dall’ambiente esterno per diffusione

� Gli insetti e diversi molluschi hanno invece un sistema circolatorio aperto : i vasi ricevono sangue da un cuore tubulare e lo portano verso spazi (lacune) che circondano gli organi

� VANTAGGI: resistenza alla pressione, maggior controllo temperatura

Il sistema circolatorio chiuso : presenza di vasi

Nel lombrico il sangue circola all’interno di un sistema chiuso di vasi continui, spinto dalle contrazioni dei «cuori», regioni muscolari ingrossate di particolari vasi sanguigni

Il sistema circolatorio dei pesci

Nei pesci la circolazione è chiusa ma semplice . Vi è un solo cuore, costituito da due cavità; il sangue viene pompato nelle branchie (dove si ossigena), passa attraverso i capillari sistemici, per poi ritornare all’atrio del cuore. La circolazione è unica, il sangue passa una sola volta in tutto il circuito attraverso il cuore, nel quale èsempre venoso, non ossigenato.

Il sistema circolatorio degli anfibi

Negli anfibi la circolazione è doppia ma incompleta . Nel cuore ci sono due atri: uno riceve sangue ossigenato dai polmoni e l’altro riceve sangue deossigenato dalla circolazione sistemica. Tutti e due gli atri si svuotano in un unico ventricolo dove avviene un mescolamento tra sangue ossigenato e non ossigenato (Commixtiosanguinis)

Il sistema circolatorio dei rettili

Nei rettili il cuore è dotato di un setto interventricolare incompleto che rende minimo il rimescolamento tra sangue deossigenato e sangue ossigenato

Il sistema circolatorio di uccelli e mammiferi

Negli uccelli e nei mammiferi la circolazione del sangue è doppia e completa .

DOPPIA: piccola e grande circolazione

COMPLETA: Il cuore è suddiviso in due parti: destro e sinistro, ciascuno con un atrio e un ventricolo. Assenza di mescolamento

VANTAGGI: rapido metabolismo, omeotermia

Il sistema circolatorio umano

Il sistema circolatorio umano, o cardiovascolare , è costituito da:

� cuore , posto nella parte anteriore sinistra della cavità toracica

� rete di vasi sanguigni di diametro differente (arterie, vene e capillari), in cui scorre il sangue

Il cuore imprime al sangue una pressione tale da farlo scorrere in vasi sempre più piccoli, fino a raggiungere le singole cellule

Il sangue svolge funzioni di:

Funzioni del sangue

regolazione

� del pH� della pressione arteriosa� della pressione osmotica� dell’equilibrio idrico e salino� della temperatura corporea

protezione

� difesa immunitaria� emostasi

trasporto

� di sostanze nutritive� di gas respiratori� di sostanze di rifiuto� di ormoni

Il sangue trasporta:

� l’ossigeno (dai polmoni alle cellule di tutto l’organismo) e l’anidride carbonica (dalle cellule ai polmoni)

� le sostanze nutritive assorbite a livello intestinale (a tutte le cellule)

� i prodotti di rifiuto (verso il sistema escretore)

� gli ormoni prodotti dalle ghiandole endocrine (alle specifiche cellule bersaglio)

Funzione di trasporto

Il sangue regola:

� il pH dei fluidi corporei variando la quantità di anidride carbonica disciolta in esso

� Sistema tampone acido carbonico

� la temperatura corporea assorbendo e ridistribuendo il calore generato dalla contrazione muscolare

� il contenuto di acqua delle cellule variando la concentrazione dei soluti nel plasma

Funzione di regolazione

Il sangue è costituito dal plasma (55%) e dagli elementi figurati(45%): globuli rossi, globuli bianchi epiastrine

Composizione del sangue

Il plasma è una soluzione acquosa in cui sono disciolti numerosi soluti, sia inorganici che organici

Globuli rossi

I globuli rossi, o eritrociti

� Sono cellule a forma di disco, biconcave e con diametro di 7-8 micrometri, che trasportano l’ossigeno dai polmoni a tutte le cellule

� Sono prodotti dal midollo osseo rosso e durante la maturazione espellono il nucleo e i mitocondri, mentre le altre strutture cellulari si disintegrano

� Non hanno la capacità di riprodursi e vivono circa 120 giorni.

� Contengono quasi esclusivamente emoglobina, alla quale si lega l’ossigeno per essere trasportato

Globuli bianchi

I globuli bianchi, o leucociti

� Hanno la funzione di difendere il corpo dall’attacco di virus, batteri o altre particelle estranee

� Si formano nel midollo osseo, nella milza e nei linfonodi

� Sono tutti provvisti di un nucleo e sono praticamente incolori

� Non sono confinati dentro i vasi sanguigni

� Dopo aver combattuto un’infezione, sono spesso distrutti: il pus ècostituito in gran parte da queste cellule morte

Piastrine

Le piastrine

� Sono frammenti cellulari prodotti nel midollo osseo a partire da speciali cellule dette megacariociti

� Hanno forma irregolare e diametro di circa 2 micrometri

� Hanno vita breve: dopo solo 7-8 giorni vengono distrutte

� Svolgono un ruolo essenziale nell’emostasi, la serie di meccanismi che l’organismo mette in atto quando un vaso sanguigno si rompe

La circolazione polmonare parte dall’arteria polmonare e trasporta, verso i polmoni, il sangue ricco di anidride carbonica. Negli alveoli l’anidride carbonica viene ceduta e il sangue si arricchisce di ossigeno

La circolazione sistemica trasporta il sangue ricco di ossigeno e sostanze nutritive dal cuore ai tessuti di tutto il corpo, dove cede ossigeno e sostanze nutritive e raccoglie le sostanze di rifiuto

Circolazione polmonare e sistemica

� Il cuore è un muscolo rivestito dall’endocardio all’interno e dal pericardio all’esterno

� È suddiviso in quattro cavità: i due atri (superiori) comunicano tramite valvolecon i due ventricoli

� Viene rifornito di ossigeno e di sostanze nutritive tramite le arterie coronarie , che si ramificano dal tratto iniziale dell’aorta

Il cuore

� Il cuore si contrae ritmicamente stimolato dagli impulsi elettrici che si generano nel nodo senoatriale , o pace-maker cardiaco

� Questi impulsi provocano la contrazione degli atri; la stimolazione si estende al nodo atrioventricolare , il quale trasmette lo stimolo al fascio di His , con conseguente contrazione quasi simultanea dei ventricoli

Il ciclo cardiaco

Quando il cuore è rilassato, durante la diastole , il sangue fluisce dentro tutte e quattro le sue cavità

Durante la sistole atriale i ventricoli si riempiono di sangue; con la sistole ventricolare le valvole atrioventricolari si chiudono, le valvole semilunari si aprono e il sangue viene pompato nelle grandi arterie

L’attività elettrica del cuore si registra tramite elettrodi posti sulla superficie corporea. Il tracciato che si ottiene è detto elettrocardiogramma

Sistole e diastole

� 1887 (Augustus Waller e William Einthoven)

� registra l'attività del cuore tramite elettrodi applicati in diversi punti del corpo

� Permette di rappresentare graficamente l'attività elettrica cardiaca durante la fase di contrazione (sistole) e di rilasciamento (diastole) degli atri e dei ventricoli; il principio che sta alla base dell'elettrocardiogramma è quello che le contrazioni muscolari si accompagnano a variazioni elettriche che vengono denominate depolarizzazioni

Elettrocardiogramma

� la velocità di un elettrocardiografo è di 25 mm al se condo; i lati dei quadrati rappresentati sulla

carta millimetrata misurano 5 mm, onde per cui cinq ue di essi rappresentano un secondo;

sulla carta è possibile osservare tre onde positive (onde P, R e T) e due onde negative (onde Q

e S). Talvolta è possibile osservare, dopo l'onda T, un altro tipo di onda (onda U); è inoltre

possibile apprezzare alcuni intervalli che vengono denominati PQ, QRS, QT e il segmento ST.

Onda P– visualizza lo stato di attivazione degli atri

Complesso QRS - visualizza la sistole ventricolare con l'arrivo dell'impulso ai ventricoli (onda Q) e l'estensione a tutto il tessuto (onde R e S). Il complesso QRS dà indicazioni su aritmie, fibrillazioni e può essere utile anche in caso d'infarto

Tratto ST – Il lungo intervallo ST che segue l'onda S e comprende l'onda T può rilevare problemi ischemici, visto che rappresenta il periodo in cui i ventricoli si contraggono e poi (con l'onda T) ritornano a riposo

Onda T - L'onda T rappresenta la ripolarizzazione dei ventricoli

Intervallo QT – è la rappresentazione della sistole elettrica, ovvero quel periodo di tempo in cui si hanno la depolarizzazione e la ripolarizzazione dei ventricoli. La durata di questo intervallo varia a seconda della frequenza cardiaca;

Onda U –processo di ripolarizzazione ventricolare;

La forza che il sangue esercita sulle pareti delle arterie quando viene pompato al loro interno èchiamata pressione sanguigna . La pressione è massima durante la contrazione ventricolare e minima quando il cuore è in diastole

La pressione sanguigna si misura con lo sfigmomanometro e lo stetoscopio

La pressione sanguigna

� Le pareti delle arterie e delle vene sono costituite da tre strati detti tonache (intima, media e avventizia)

� Le arterie sopportano la pressione impressa al sangue dai ventricoli: la loro componente elastica e muscolare è infatti più spessa di quella delle vene; il lume, invece, è maggiore nelle vene che nelle arterie, per rendere minima la resistenza al flusso sanguigno nel suo ritorno verso il cuore

Struttura dei vasi sanguigni

I vasi sanguigni possiedono una struttura specifica per le loro funzioni

I capillari

Allontanandosi dal cuore, il sangue scorre in vasi arteriosi sempre più piccoli e ramificati, fino ad arrivare alle arteriole e poi ai capillari . La parete dei capillari è costituita da un solo strato di cellule endoteliali e consente gli scambi tra il sangue e le cellule

� Teorema di Bernoulli e vasi sanguigni

� Se la sezione 2 è piùpiccola della sezione 1 si ha v2 > v1 e quindi p1 > p2.

� A sezione maggiore corrisponde pressione maggiore e viceversa.

Quando in un condotto c’è una strozzatura si verifica una caduta di pressione (effetto Venturi) e un aumento della velocità.

avremo una velocità massima in aorta (e una sezione minima 3 cmq) mentre avremo una velocità minima (e sezione massima nei capillari = 2500 cmq).

CONSIDERARE TUTTO IL SISTEMA CAPILLARE! (sezione TOTALE nettamente maggiore a quella dell'aorta singola, e una velocità TOTALE nettamente inferiore).

Le vene

Per facilitare il ritorno del sangue al cuore, le grosse vene sono compresse tra muscoli scheletrici e hanno valvole che consentono al sangue di scorrere solo in direzione del cuore

� Le pareti delle arterie possono assottigliarsi per la degenerazione delle fibre elastiche a causa di infezioni, traumi o malattie degenerative: si può formare un aneurisma

� L’aneurisma è una patologia che può riguardare qualsiasi arteria, ma che si verifica più frequentemente nel tratto discendente dell’aorta

� L'aneurisma generalmente èasintomatico e la sua diagnosi viene fatta spesso accidentalmente durante un esame ecografico eseguito per altri motivi

Patologie delle arterie: aneurisma

� Le pareti delle arterie possono ispessirsi (aterosclerosi ) e il lume restringersi fino ad occludersi, riducendo l’ossigenazione del tessuto irrorato da quell’arteria, a causa dell’infiltrazione tra gli strati di tessuti di placche (ateromi) formate da lipidi, specialmente dal colesterolo

� L’ostruzione può riguardare le arterie coronarie determinando un infarto o le arterie cerebrali provocando un ictus

Patologie delle arterie: aterosclerosi

� Con il termine aritmie si intendono le alterazioni del regolare ritmo e della frequenza dei battiti cardiaci che possono dar luogo a tachicardia (battito troppo veloce) o bradicardia (battito troppo lento)

� Le aritmie possono essere causate da fattori eccitanti (emozioni, esercizio fisico, alcol, caffeina, nicotina, droghe e certi farmaci) o da malformazioni congenite, patologie delle coronarie, infarto del miocardio, ipertensione, valvole cardiache difettose, malattia reumatica del cuore, ipertiroidismo e carenza di potassio

Patologie cardiache: aritmie

L'arresto cardiaco improvviso non deve essere confuso con l'attacco cardiaco. Generalmente chi viene colpito da un attacco cardiaco è vigile e presente mentre avverte il dolore causato dalla riduzione del flusso ematico diretto al cuore. Una persona colpita da arresto cardiaco improvviso perde immediatamente coscienza, collassa e presenta un ritmo cardiaco irregolare, denominato fibrillazione ventricolare (il muscolo cardiaco si contrae in modo caotico).

Rispetto a una persona vittima di attacco cardiaco, una persona colpita da arresto cardiaco improvviso corre un maggiore rischio di morte immediata se non viene eseguita la defibrillazione in brevissimo tempo.

1 ogni 19 minuti: questa è la frequenza di casi di morte per arresto cardiaco improvviso in Italia, per un totale di 60.000 vittime ogni anno 810% decessi annui). La percentuale di sopravvivenza all’arresto cardiaco è inferiore al 2%, dal momento che i sistemi tradizionali di soccorso non arrivano in tempo per eseguire con successo la defibrillazione elettrica, terapia in grado di ripristinare la normale attività cardiaca. Infatti, ogni minuto di ritardo nel somministrare la scarica elettrica riduce del 5-10% le possibilità di riavviare il cuore. La tempestività dell’intervento è quindi un punto cruciale.

Arresto cardiaco

La causa principale dell’arresto cardiaco è la cardiopatia ischemica (diminuzione (provocata generalmente da un’ostruzione) del flusso sanguigno al miocardo, che provoca, a sua volta, uno squilibrio di richiesta di ossigeno da parte del cuore) anche se esistono delle cause cosiddette non cardiache, che possono essere a loro volta suddivise in meccaniche (ad esempio tamponamento cardiaco, embolia polmonare, pneumotorace iperteso e altre) e anossiche (ad esempio ostruzione delle vie aeree ed eventi neurologici).

Tra le cause meno comuni sono state riportate alcune patologie di origine genetica, come alterazioni dell’elettrocardiogramma che consistono nel prolungamento dello intervallo tra le onde Q e T.

Patologie croniche a carico delle coronarie (le arterie che portano il sangue al cuore), l'ipertensione o il diabete mellito, sono presenti in più del 75 per cento delle persone che muoiono improvvisamente.

Più del 75% dei soggetti senza una coronaropatia conosciuta che muoiono improvvisamente, presentano almeno due dei seguenti quattro fattori di rischio:

1. ipercolesterolemia,2. ipertensione,3. iperglicemia,4. abitudine al fumo di sigarette.

Arresto cardiaco

Massaggio cardiaco

� Lateralmente al paziente appoggiate il palmo della mano sulla parte centrale del torace, nella sua metà inferiore. Quindi poggiate il palmo dell’altra mano sul dorso della prima, incrociate le dita delle due mani e, con le braccia distese e le spalle in posizione perpendicolare al torace del paziente, premete decisamente verso il basso in direzione della colonna vertebrale in modo da ottenere, in un individuo adulto, una escursione di 5 centimetri. Sospendete bruscamente la compressione, permettendo al torace di riespandersi, ma non staccate le mani per non perdere la posizione e per evitare rimbalzi.

� Praticate 30 compressioni del torace e, di seguito, la respirazione bocca a bocca con 2 ventilazioni in rapida sequenza.

Emoglobina

L’emoglobina è una proteina coniugata formata da 4 catene polipeptidiche e 4 gruppi eme, ciascuno contenete un atomo di ferro capace di legare una molecola di ossigeno

Emostasi

� Una ferita innesca una serie di reazioni chimiche a cascata in cui, oltre alle piastrine, intervengono almeno 15 fattori , normalmente presenti nella corrente sanguigna o sulle membrane cellulari

� Nell’ultimo passaggio una proteina plasmatica solubile, il fibrinogeno , viene convertita in fibrina insolubile

� La fibrina dà origine a una rete che intrappola globuli rossi e piastrine formando il coagulo

� Il coagulo forma una barriera che impedisce sia la perdita di liquidi sia l’ingresso di microrganismi infettivi

Tessuto muscolare cardiaco

Il tessuto muscolare cardiaco è involontario e costituito da cellule mononucleate (interconnesse da strie intercalari), in cui le proteine contrattili sono organizzate in sarcomeri che gli conferiscono le tipiche striature

tessuto muscolare cardiaco sarcomero

Valvole cardiache

� Le valvole cardiache sono strutture di tessuto connettivo fibroso che regolano il flusso del sangue tra gli atri e i ventricoli (valvola tricuspide a destra e bicuspide a sinistra) e tra i ventricoli e le arterie aorta e polmonare (valvole semilunari )

� Il principale compito delle valvole cardiache è di impedire il riflusso del sangue verso gli atri durante la sistole ventricolare (valvole tricuspide e bicuspide) o verso i ventricoli durante la diastole (valvole semilunari)

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