PORTA AGLI ORGANI E AI TESSUTI:

a. L’OSSIGENO (O2),

b. LE SOSTANZE NUTRITIZIE ASSORBITE,

c. I SECRETI DELLE GHIANDOLE ENDOCRINE.

RIMUOVE:

a. L’ANIDRIDE CARBONICA (CO2),

b. I PRODOTTI DI RIFIUTO DEL METABOLISMO.

FUNZIONI DELLA CIRCOLAZIONE SANGUIGNA

branchia branchiapolmoni

capillari sistemicicapillari sistemici

cuore

cuore

cuore

vena cardinale

aorta

aorta

vena cava

CIRCOLAZIONE A SISTEMA

APERTO CHIUSO, DOPPIA IN PARALLELO

CHIUSO SEMPLICE, IN SERIE

SISTEMA CHIUSO

Punto centrale è la circolazione del sangue nei capillari

∆x

∆cDJ ⋅=

capillare

parete del capillare

superficie di scambio fino a 1000 m2

(in condizioni normali: utilizzazione 25%)

cellula

distanza massima = 0,1 mm

CIRCOLO POLMONARE

CIRCOLOSISTEMICO

PERFUSIONE TISSUTALE

Cuoredestro

Cuoresinistro

14%

4%

27%

20%

21%

5%

9%

Cervello

Cuore

Polmoni

Reni

Cute

Muscoloscheletrico

Fegato etrattodigerente

Osso e altritessuti

0,70 L·min-1

0,20 L·min-1

1,35 L·min-1

1,00 L·min-1

1,05 L·min-1

0,25 L·min-1

0,45 L·min-1

55 mL·min-1/100 g

70 mL·min-1/100 g

100 mL·min-1/100 g

400 mL·min-1/100 g

5 mL·min-1/100 g

10 mL·min-1/100 g

3 mL·min-1/100 g

Gettata cardiaca 5 L·min-1100% della gettata cardiaca

CSCD

capillari polmonarikapilaret mushkërore

capillari sistemicikapilarët sistemik

aorta

arterie sistemichearteriet sistemik

vena cava superiore

vena cava inferiore

arterie polmonariarteria mushkërore

vene polmonarivena mushkërore

sangue ossigenatogjak i pasur me oksigjen

sangue deossigenatogjak i varfër me oksigjen

LEGGE DELLA CONTINUITÀ

Variazione della velocità di scorrimento del fluido in un condotto

di sezioni diverse (S1 e S2) in stato stazionario (Q = costante)

PRESSIONE INTRAVASALE

- resistenza relativa (vasale)

- diametro trasverso (vasale)

aorta

aorta

arterie

arterie

vene

vene

vene cave

vene cave

arteriole venulecapillari

ventricolosinistro

atriodestro

5

6000

4,5

500

0,5

Flusso ematico[L ·min-1]

Velocità[mm·s-1]

Area trasversa[cm2]

valvola semilunare polmonarevalvula semilunare mushkërore

valvola bicuspidevalvula bikllapeshe

valvola tricuspidevalvula trikuspide

valvola semilunare aorticavalvula semilunare aortike

atrio sinistroveshorja e majtë

atrio destroveshorja e djathtë

ventricolo sinistrobarkushja e majtëventricolo destro

barkushja e djathtë

aorta

arteria polmonare sinistraarteria mushkërore e majtë

arteria polmonare destraarteria mushkërore e djathtë

vene polmonari di destra

vene polmonari di sinistravenat mushkërore të anës së majtë

vena cava superiore

vena cava inferiore

setto interventricolaremuri interventrikular

miocardiomiokardi

pericardio visceraleperikardiumi

corde tendinee

fossa ovalefossa ovalis

volumevëllimi

pres

sion

ep

resi

on

i

telesistolicotelesistolik

telediastolicotelediastolik

aperturahapja

valvola semilunare

chiusurambyllja

valvola semilunare

chiusurambyllja

valvola A-V

aperturahapja

valvola A-VA

B

C

D

I

II

III

IV

a

Volume telediastolico (VTD):volume massimo di sangue contenuto nei ventricoli (volume di sangue nei ventricoli alla fine

della diastole, riempimento ventricolare)

Volume telesistolico (VTS):volume minimo di sangue contenuto nei ventricoli (volume di sangue nei ventricoli alla fine

della sistole, svuotamento ventricolare)

Gettata sistolica (GS):volume di sangue che ogni ventricolo espelle in ciascun battito

GS = VTD - VTS (≅ 70 mL·battito-1)

Gettata cardiaca (GC):volume di sangue pompato in un minuto dal ventricolo sinistro nell’aorta

GC = f·GS (72 [battiti·min-1]·70 [mL·battito-1] ≅ 5 L·min-1)

Circolo polmonareCircolo sistemico

[mm Hg][mm Hg]

80

120

10Diastole

27Sistole

Contrazione ventricolare

Rilasciamento ventricolare

1 - contrazione ventricolare,2 - apertura valvola semilunare,3 - espansione di aorta e grandi

arterie (immagazzinamentoenergia pressoria nelle paretielastiche),

4 – rilasciamento ventricolare(isovolumetrico),

5 – ritorno elastico della paretedelle arterie,

6 – chiusura valvola semilunare (riflusso impedito),

7 – sangue spinto verso il circolo.

ELASTICITÀ DELLE ARTERIE

Tempo

Pre

ssio

ne a

rter

iosa

[mm

Hg]

80

120

93

pressione sistolica

pressione diastolica

pressione media

pressione differenziale

PRESSIONE ARTERIOSA

diastolica80 mm HgMIN120 / 80 mm Hg

sistolica120 mm HgMAX

Pressione differenziale = Psistolica– Pdiastolica= 40 mm Hg Pressione media = media pressioni intero ciclo cardiaco

incisura

valvola venosa(sfintere venoso)

flusso normale

VALVOLE VENOSE “a nido di rondine”

l’azione di pompaggio dei muscoli è fondamentale per il flusso ematico all’interno delle vene (basse pressioni)

3 – vena dilatata con valvola incontinente

POMPA MUSCOLARE SCHELETRICApompa muskulare skeletrike

Le valvole venoseimpediscono

il riflusso di sangue.

Comprimendo le vene,i muscoli scheletricispingono il sangue

verso il cuore.

valvulat venozepengojnë

refluksin e gjakut.

valvula e mbyllur

valvula e mbyllur

valvula e hapur

duke kompresuar venat,muskujt e skeletit

shtyjnë gjakun drejt zemrës.

TEOREMA DI BERNOUILLI

Volume [mL]

A B

CD

CALCOLO DEL LAVORO CARDIACO – VENTRICOLO SINISTROP

ress

ione

[mm

Hg]

80 160

80

120100

PB

PA

pv

1. Polmoni sangue V.S. ⇒ dilatazione da VA a VB

(senza aumento sensibile di P: PA → PB; ≅ 5 mm Hg)

2. a) V.S. pieno → chiusura bicuspide

b) contrazione muscolare: PB → PC; ≅ 80 mm Hg

(sangue incomprimibile → volume inalterato)

3. apertura comunicazione aorta con cuore in contrazione

P ↑ → 120 mm Hg

4. rilassamento (diastole)

ABCD = lavoro

L = pv·(VB-VA)pv ?

mL83min60

min mL5000min60cardiacafrequenza min L5rdiacaportata ca

1-

1

1-

1-

=⋅==−

==⋅==

−

n

QVV

nQ

AB

25 cmdine103,1 mm Hg100)80; 120(arteriosa pressione −⋅⋅==⇒== p PP adiastolicasistolica

2 21 1 1 2 2 2

1 1

2 2p v g h p v g hρ ρ ρ ρ+ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = + ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅

2 2

2

1 1

2 20

1

2

v v a a

v

v a a

p v p v

v

p p v

ρ ρ

ρ

+ ⋅ ⋅ = + ⋅ ⋅

=

= + ⋅ ⋅

ipotesi: V.S. e I tratto dell’aorta alla stessa h ⇒ ρ·g·h = 0

n

Qvρp )V(Vp L 2

aaABv sinistroventricolo ⋅

⋅⋅+=−⋅=21

( ) J17,1 erg 1017,1 83450130000 21 7 =⋅=⋅+=⋅

⋅⋅+=n

Qvρp L 2

aa sinistroventricolo

mm Hg20

51

p

L L

polmonare arteria

sinistroventricolodestro ventricolo

≅≅ W3,1 J 3,1 ⇒≅+= LLL sinistrodestrototale

3

1-

25

cm83

s cm30cmdine10 3,1 mm Hg 100

n

Q v

p

a

a

=

⋅=⋅⋅== −

CALCOLO DEL LAVORO CARDIACO

PRESSIONI IN POSIZIONE ORIZZONTALE E ORTOSTATICA[mm Hg]

95 95100

8 83

178

95

46

-41

-2

91

arteriosa

venosa

piano di indifferenza idrostatica

-49

+83

POSIZIONE ORIZZONTALE

2pp

2tt

2cc vρ

2

1pvρ

2

1pvρ

2

1p ⋅⋅+=⋅⋅+=⋅⋅+

0hgρ 0h =⋅⋅→=10095 95

ptc ppp ≅≅

ptc vvv arterie nelle ≅≅

POSIZIONE ORTOSTATICA

p'pt

'tc

'c hgρphgρphgρp ⋅⋅+=⋅⋅+=⋅⋅+

p'ptc

'c hgρpphgρp ⋅⋅−==⋅⋅+

t'ttt pp 0hgρ 0h =→=⋅⋅→=

piano di indifferenza idrostatica

60

100

185

) Sf(Q,v arteria=

2p

2t

2c vρ

2

1vρ

2

1vρ

2

1 ⋅⋅≅⋅⋅≅⋅⋅

p'ptc

'c hgρpphgρp ⋅⋅−==⋅⋅+

cm120 - cm50

mm Hg100 0 cm170statura:

=+=

≅=→=

h h

p ph

pc

t'tt

mm Hg85 cm dine1176001209801 mm Hg40 cm dine49000509801

2-

2-

≅⋅=⋅⋅=⋅⋅≅⋅=⋅⋅=⋅⋅

p

chgρ

hgρ

mm Hg18585100 mm Hg6040100

=+≅⋅⋅+==−≅⋅⋅−=

pt'p

ct'c

hgρpphgρpp

60

100

185

+50

-120

0

mm Hg cm

ρ·g·hnon ha influenza diretta su Q e v, ma su p

accelerazione testa →→→→ piedi

G > g ⇒ a livello cerebraleρ·g·h ↑

0100 hgρ - p'c →⋅⋅=

Hg mm 20- 40310031003 =⋅=⋅⋅⋅=→⋅= - hgρ - p g G 'c

ischemia cerebrale

↓↓↓↓

perdita della visione,incoscienza

accelerazione piedi →→→→ testa

appannamento visione,campo visivo rosso

a'c

'c p p p >↑= ,

stenosi

aneurisma

FLUSSO LAMINAREvelocità di scorrimento

legge di Poiseuille?41

8

rQ p

l

πη

= ∆ ⋅ ⋅ ⋅

LEGGE DI POISEUILLE

Non applicabile rigorosamente perchè:

a. caratteri fisici del sangue ≠ H2O (presenza elementi corpuscolati);

b. vasi non rigidi, ma elastici;

c. la pressione è pulsatoria.

considerazioni qualitative

41

8

rQ p

l

πη

= ∆ ⋅ ⋅ ⋅ 4( )Q f r=

16

QQ →costantep∆ =

2

rr →

Jean Leonard Marie Poiseuille1799 – 1869

RESISTENZA DEL CONDOTTO

4 4

8 1( )

p lR f

Q r r

ηπ

∆ ⋅ ⋅= = =⋅

A Bp p p∆ = −

Q Q

aorta vene cavevenearterie

A B

arteriole venulecapillaripA pB

costante l

costante η

==

ventricolosinistro

atriodestro

CASO 1 – INDIVIDUO NORMALE

.R. U14183

95,

Q

∆pR ≅==

1-1-

cava venaB

aA

smL 83 minL 5 Q

Hg mm 5 Pp

Hg mm 100Pp

⋅=⋅=

≅===

Hg mm955100 - pp∆p BA ==−=

1-

A

minL 5 Q

Hg mm 100p

⋅=

=1-

B

minL 5 Q

Hg mm 5 p

⋅=

=

aorta vene cave

CASO 2 – INDIVIDUO NORMALEesercizio muscolare intenso o attività sportiva

.R. U580250

145,

Q

∆pR ≅==

Hg mm1455150 - pp∆p BA ==−=

Hg mm 5 Pp

Hg mm 120 P

Hg mm 180 P

cava venaB

diastolica

sistolica

≅=≅

≅

1-1-

cava venaB

aA

smL 250 minL 15 Q

Hg mm 5 Pp

Hg mm 150Pp

⋅≅⋅→

≅===

aorta vene cave

1-

A

minL 15 Q

Hg mm 150p

⋅→

=1-

B

minL 15 Q

Hg mm 5p

⋅→

=

r ↑

CASO 3 – IPERTENSIONE ESSENZIALE

.R. U3283

195,

Q

∆pR ≅==

1-1-

cava venaB

aA

smL 83 minL 5 Q

Hg mm 5 Pp

Hg mm 200 Pp

⋅=⋅=

≅=→=

Hg mm 1955200 ==−= - pp∆p BA

1-

A

minL 5 Q

Hg mm 200p

⋅=

=1-

B

minL 5 Q

Hg mm 5p

⋅=

=

aorta vene cave

TONI CARDIACI E FONOCARDIOGRAMMA

0,11

0,14

DURATA

[s]

TONO

riempimento ventricolareflusso turbolento nei ventricoliIII

inizio diastolechiusura valvole semilunariII

inizio sistole ventricolarechiusura valvole atrioventricolariI

IV contrazione atriale

1

2

3

normale

insufficienza aortica

insufficienza mitralica

PUNTI (o focolai) DI AUSCULTAZIONE

T

M

P

A

valvola tricuspide

valvola mitrale

valvola polmonare

valvola aortica

FATTORI INFLUENZANTI IL VOLUME MINUTO CARDIACO

VMC

frequenza cardiaca gittata sistolica

riempimento diastolico svuotamento sistolico

Gittata cardiaca (GC):volume di sangue pompato in un minuto dal ventricolo sinistro nell’aorta

VMC = GC = f·GS (72 [battiti·min-1]·70 [mL·battito-1] ≅ 5 L·min-1)

ONDA SFIGMICA E POLSO

distensione aortica⇒ onda di pressione (sfigmica) → arterie periferiche

ampiezza (o polso) = f(Psistolica– Pdiastolica) = f(Pdifferenziale)

polso forte (ben percepibile) durante esercizio fisico:Psistolica↑ ; Pdiastolica≅

⇓⇓⇓⇓Pdifferenziale↑

MISURA DELLA PRESSIONE ARTERIOSAmetodo ascoltatorio

LIVELLI DI PRESSIONE ARTERIOSA(normali e patologici)

> 110> 180ipertensione grave

100 - 109160 - 179ipertensione media

90 - 99140 - 159ipertensione lieve

85 - 89130 - 139normale - alta

80 - 84120 - 129normale

< 80< 120ottimale

diastolicasistolicaPressione arteriosa

Linee guida Società Europea dell’Ipertensione, Società Europea di Cardiologia (2003)

LIVELLI DI PRESSIONE ARTERIOSA(normali e patologici)

Linee guida Società Europea dell’Ipertensione, Società Europea di Cardiologia (2013)

.

vena cava superiore

vene polmonarivenat mushkërore

vena cava inferiore

fascio di Histufaatrioventrikulare

branca destradega e djathtë

branca sinistradega e majtë

(rami anteriore e posteriore)

nodo senoatrialenyja senoatriale

nodo atrioventricolarenyja atrioventrikulare

atriosinistro

veshorja e majtë

atriodestro

veshorja e djathtë

nodo senoatriale(avviatore primario)

uomo: 70 min-1; sotto sforzo → 200 min-1

topolino: 400 min-1

elefante: 35 min-1

nodo atrioventricolare(avviatore secondario)

miocardio atriale

muscolatura ventricolare

fascio di His

branche fascio di Hissistema di Purkinje

AVVIATORI CARDIACI E CONDUZIONE

COMUNICAZIONE ELETTRICA TRA LE FIBRE MIOCARDICHE

ritmo sinusale

RITMI CARDIACI

ritmo nodale

ritmo idioventricolare

OR.

VENT.

OR.

OR.

VENT.

VENT.

(blocco AV)

SA

AV

V

AV

V

SA

IL POTENZIALE D’AZIONE CARDIACO (miocardio di lavoro)

0, apertura dei canali del sodio;1, chiusura dei canali del sodio e apertura dei canali del potassio rapidi;2, apertura dei canali del calcio (fase di plateau) e chiusura dei canali del potassio;3, chiusura dei canali del calcio e apertura dei canali lenti del potassio;4, ritorno al potenziale di riposo

IL TESSUTO DI CONDUZIONE CARDIACO

tempo

pote

nzia

le in

trac

ellu

lare

[mV

]cellula A

cellula B

cellula Bsincizialmenteconnessa con A

-40-60

-40-60

-40

-60

0

0

0

potenziale intracellulare [mV]

+100

-40

-60

soglia

prepotenziali

tempo

T1

T

T2

Tf

1=

D1

D2 D3

D1

D2 D3

elettrodo esplorante

elettrodo neutro

ELETTROCARDIOGRAMMA (ECG)

Willem Einthoven(1860 – 1927)

VR VL

VF

V1 V2

V3V4

V5

V6

1903, Wilhelm Einthoven rileva l’attività elettrica del cuore: nasce l’elettrocardiografia

linea isoelettrica tracciatobipolare

DERIVAZIONI UNIPOLARI (V1 - V6) eAUMENTATE AGLI ARTI (aVR, aVL, aVF)

TRACCE ECG(nelle 3 derivazioni standard)

tempomV

ventricologrammaatriogramma

sistole diastole

depolarizzazione ventricolare

ripolarizzazione ventricolaredepolarizzazione atriale

tempo

mV

80 - 100P

120 - 140PQ

mstratto

300 - 350QT

70 - 80QRS

EVENTI ELETTRICI DEL CUORE

normale(frequenza e ritmo)

extrasistolecontrazione ventricolare prematura

(anormalità del ritmo)

extrasistole

tachicardia(anormalità della frequenza)

fibrillazione ventricolare(anormalità del ritmo)

fibrillazione ventricolare

blocco cardiaco completo(anormalità del ritmo)

infarto miocardico(miocardiopatie)

P P P P P PT T T T T T

INNERVAZIONE CARDIACA

SNC

gangli

muscolo scheletrico

simpatico

parasimpatico

n. somatico

visceremuscologhiandola

Regolazioneattività cardiaca

simpatico • dal tratto toracico del midollo spinale• azione accelerante• liberazione di noradrenalina (su stimolazione)

parasimpatico • da un ramo del X paio di nervi cranici (vago e pneumogastrico)• azione moderatrice e inibitoria• liberazione di acetilcolina (su stimolazione)

La stimolazione del parasimpatico produce:1. intensità delle contrazioni ↓ (azione inotropa negativa)2. frequenza del battito ↓ (azione cronotropa negativa) 3. eccitabilità ↓ (azione batnotropa negativa)4. velocità di conduzione A → V ↓ (azione dromotropa negativa)5. metabolismo muscolare cardiaco ↓ → consumo O2 ↓ → produzione calore ↓

65simpatico

battiti·min-1taglio di

esperimenti sul cane

a riposo

90 battiti·min-1

110entrambi

250vago

esperimenti di Loewi (1921) su cuore di ranastimolazione del vago → riduzione di vari parametriacetilcolina

stimolazionedel vago

leva isotonica

AB

INNERVAZIONE CARDIACA E NODO SENOATRIALE

EFFETTI DELLA STIMOLAZIONE SIMPATICA E PARASIMPATICA

GETTATA CARDIACA

gettata sistolica frequenza cardiaca

+ + –

volume ventricolaretelediastolico

aumentatoritorno venoso

attivazione parasimpatico

attivazione ortosimpatico

liberazione catecolamine

–+ + +

+

meccanismi estrinsecimeccanismo intrinseco (Starling)

REGOLAZIONE DELLA PRESSIONE ARTERIOSA

dispositivi sensoriali per raccolta informazioni (recettori)I parte

Sistema di controllo

dispositivi che trasmettono le istruzioni dal centro di controllo agli effettori

III parte

centro di controllo

• riceve ed elabora le informazioni

• dà le istruzioni relative

II parte

centro di controllo(midollo allungato)

recettori di pressione(arco aortico – seno carotideo)

gittata cardiaca resistenza periferica

pressione arteriosa

LOCALIZZAZIONE DI BAROCETTORI E CHEMOCETTORI(barocettori: sulle pareti delle arterie più grosse)

barocettori aorticibarocettori carotidei

BAROCETTORI

segnali nervosi → centro cardiovascolare(midollo allungato)

arterie carotidi comunisangue → encefalo aorta

sangue → resto del corpo

normale elevata bassaPar

teri

osa

[mm

Hg]

scarica dei neuroni afferenti(riceventi segnali dai

barocettori del seno carotideo

80

120

Tempo

nel cane:inattivi per P.A. < 60 mm Hgfmax fra 160 e 220 mm Hg

CENTRO DI CONTROLLO

centro vasomotore

(resistenza periferica)

centro cardiaco

2

1 influenza il cuore con il sistema simpatico e vagale

azione su muscolatura liscia delle arterie

• fibre costrittrici simpatiche

• fibre dilatatrici parasimpatiche

REGOLAZIONE UMORALE(sostanze in circolo)

ghiandola surrenalecellula cromaffine

SNCnoradrenalina (15 – 20%)

adrenalina (80 – 85%)flusso sanguigno

simpatico

• adrenalina, liberata dalla midollare surrenale

• ormoni (vasocostrizione → PA ↑)

• angiotensina (agisce direttamente su muscolatura liscia)

• bradichinina (demolizione enzimatica di α-globuline)

caduta pressione

liberazione renina(enzima proteolitico)

α2 - globuline

aumento sodio ematico

secrezione aldosterone

aumento pressione

angiotensina

α2 - globuline

bradichininogeno

lisil-bradichinina(decapeptide)

bradichinina(nonapeptide)

(callicreina)

IL MICROCIRCOLO

cellula endoteliale

membrana plasmatica

citoplasma

poro acquoso

proteineplasmatiche

O2, CO2proteine

scambiabili

Na+, K+, glucosio,aminoacidi

liquido interstiziale

plasma

sostanze liposolubili

sostanze idrosolubili

trasporto vescicolare

cellula endoteliale

pori capillari

CIRCOLAZIONE CAPILLARE

SCAMBI CAPILLARI

SCAMBI CAPILLARI CON L’INTERSTIZIO

componenti:• rete di capillari a fondo cieco,• vasi,• organi linfatici (midollo osseo,

tonsille, timo, milza),• linfonodi

IL SISTEMA LINFATICO

funzioni:• drena l’eccesso di fluido

interstiziale → sangue,• trasporta i grassi (dai processi

digestivi) + vitamineliposolubili → sangue venoso,

• componente sistema immunitario.

RAPPORTO FRA TESSUTI, CAPILLARI SANGUIGNI E CAPILLARI LINFATICI

STRUTTURA DI UN LINFONODO(filtrazione del liquido interstiziale prima del convogliamento nel sangue)

linfa liberata da:• sostanze tossiche,• detriti cellulari,• agenti patogeni (azione dei linfociti).