Prof LUIGI SABINO CORSO DI LAUREA IN FISIOTERAPIA

Prof. LUIGI SABINO CORSO DI LAUREA IN FISIOTERAPIA E RIABILITAZIONE UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA «SAPIENZA» APPARATO CARDIO-CIRCOLATORIO

APPARATO CARDIO-CIRCOLATORIO Possiamo paragonare il sistema cardiocircolatorio ad un impianto idraulico chiuso e continuo in cui una pompa (il cuore) imprime all’acqua (il sangue) la forza necessaria per circolare nei tubi (i vasi sanguigni).

FUNZIONE Trasporto verso i tessuti del corpo di tutte le sostanze necessarie alla vita delle cellule e al funzionamento degli organi, come: Ossigeno, Nutrienti, Ormoni, enzimi ecc Rimozione dai tessuti di tutti i prodotti di scarto del metabolismo cellulare, come: anidride carbonica, cataboliti, ecc. e il loro trasporto verso gli organi deputati alla eliminazione. Termoregolazione. Protezione: ― ― Emostasi. Riguarda la capacità delle piastrine di creare dei coaguli impedendo le emorragie. Difesa immunitaria: Riguarda la capacità dei globuli bianchi e degli anticorpi di aggredire ed eliminare organismi o sostanze estranee. Omeostasi. Riguarda il mantenimento e il ripristino dell’equilibrio dell’ambiente interno del corpo

L’APPARATO CARDIO CIRCOLATORIO È FORMATO DA: Sangue Cuore Vasi sanguini: − Arterie − Capillari − vene

IL SANGUE 1 È un tessuto connettivo liquido che, scorrendo nei vasi sanguigni, svolge la funzione di trasporto. È formato dal plasma (55%) e dalla componente corpuscolata: globuli rossi (44%), globuli bianchi e piastrine (1%)

IL SANGUE 2 IL PLASMA Il plasma è un liquido di color giallo citrino, è formato da: acqua per la gran parte (91%) proteine ematiche (7%) La proteina nutrienti (2%) maggiormente rappresentata (60% del totale) è l'albumina, essa mantiene la pressione osmotica costante, numerose le globuline (35% del totale), di cui fanno parte, tra le altre, le globuline β con funzioni di trasporto ionico, di ormoni e di lipidi, e le immunoglobuline o anticorpi, che partecipano alla difesa immunitaria. Un'altra nota proteina è il fibrinogeno (5% del totale), la forma inattiva della fibrina, fondamentale per la costituzione dei coaguli. Vi sono poi altri fattori della coagulazione, la protrombina, le proteine del sistema del complemento (glicidi, lipidi aminoacidi, vitamine), e da sostanze inorganiche ioni magnesio, sodio, potassio, cloruro, calcio, acido urico, urea, ammoniaca, ed altri cataboliti.

IL SANGUE 3 L’EMATOPOIESI L’ematopoiesi è la produzione degli elementi cellulari del sangue (globuli rossi, globuli bianchi, piastrine). Questo processo si compie grazie al midollo osseo rosso, un particolare tipo di tessuto connettivo presente all’interno delle cavità ossee.

IL SANGUE 4 I GLOBULI ROSSI Gli eritrociti sono gli elementi anucleati più numerosi del sangue, nell'uomo adulto raggiungono i 5 milioni, nella donna 4, 5 milioni per millimetro cubo. Hanno la forma di un disco biconcavo. Contengono al loro interno l’emoglobina. L’emoglobina, nel sangue arterioso, si lega all’Ossigeno (ossiemoglobina) trasportandolo fino ai tessuti e quindi alle cellule del corpo; nel sangue venoso si lega all’anidride carbonica (carbossiemoglobina), formatasi a seguito del metabolismo cellulare , depurando così i tessuti del corpo.

IL SANGUE 5 L’EMOGLOBINA La molecola dell'emoglobina è formata da quattro catene proteiche, globulina, uguali a due, a ciascuna delle quali è legato un gruppo eme, che è chimicamente un tetrapirrolo. Al centro del gruppo eme è legato un atomo di ferro. In questa rappresentazione schematica si notano i 4 gruppi eme (nello schema per maggiore evidenza ingranditi rispetto alle proporzioni dell’intera molecola), composti ciascuno da 4 nuclei pirrolici attorno a un atomo di ferro. Ogni eme è a sua volta inserito in una delle 4 catene globiniche, dal cui viluppo risulta l’intera molecola emoglobinica. I gruppi eme si legano o all’ossigeno o all’anidride carbonica, consentendone il trasporto nellorganismo.

IL SANGUE 6 I GLOBULI BIANCHI I leucociti (o globuli bianchi) sono cellule contenenti un nucleo, più grandi ma meno numerose dei globuli rossi, in condizioni normali la loro concentrazione nel sangue è di circa 7000/mm cubo; essi hanno inoltre il compito di difendere l'organismo dagli attacchi di agenti patogeni quali batteri o virus I leucociti si distinguono in base alla presenza o assenza di granuli nel citoplasma I granulociti si dividono in neutrofili (che hanno affinità per i coloranti neutri), eosinofili (che si colorano con quelli acidi) e basofili (affini a coloranti basici). I linfociti, che comprendono linfociti T, linfociti B e cellule natural killer, partecipano alle difese specifiche: dapprima riconoscono un agente patogeno, poi lo attaccano in modo mirato. La risposta mirata implica quasi sempre la produzione di proteine circolanti nel sangue, chiamate anticorpi. I monociti sono i leucociti più grandi, caratterizzati da un grosso nucleo a forma di ferro di cavallo.

IL SANGUE 7 LE PIASTRINE Le piastrine svolgono un ruolo essenziale nella coagulazione del sangue. Esse non sono vere cellule ma frammenti derivati da grandi cellule prodotte dal midollo osseo, che prendono il nome di megacariociti. Quando un vaso sanguigno è danneggiato, vengono richiamate nella zona interessata le piastrine, che si aggregano aderendo alla parete liberando una sostanza che trasforma il fibrinogeno (proteina plasmatica) in fibrina. Questa sostanza, forma una rete di fibre in cui si impigliano gli eritrociti formando un grumo (il coagulo). La barriera del sangue coagulato e delle piastrine arresta la fuoriuscita del sangue. La concentrazione delle piastrine nel sangue è di circa 250'000/mm cubo.

IL CUORE 1 Il cuore è posto nel mediastino. È un muscolo involontario, cavo, che con le sue pulsazioni pompa il sangue che, così, circola in tutto il corpo all’interno dei vasi sanguigni. Il cuore è formato dal miocardio (tessuto muscolare striato). Possiamo distinguere il miocardio comune, la gran parte del cuore, formato da cellule capaci di contrarsi ma non di autoeccitarsi, dal miocardio specifico (1% circa), formato da cellule in grado di autoeccitarsi (vedi slide 17). Queste cellule sono raggruppate nel nodo seno-atriale, posto in prossimità dello sbocco della vena cava superiore, e in quello atrioventricolare, posto alla base del setto interatriale. Il cuore è rivestito all’esterno da una membrana sierosa che prende il nome di

IL CUORE 2 ANATOMIA Il cuore è nettamente diviso, dal setto interatriale e interventricolare, in due metà, destra (dove arriva e parte sangue non ossigenato, detto venoso) e sinistra (dove arriva e parte sangue ossigenato, detto arterioso). Ognuna delle due metà è formata da un atrio, superiormente, e da un ventricolo, inferiormente. Tra atrio e ventricolo destro è posta la valvola Tricuspide, tra atrio e ventricolo sinistro la valvola Bicuspide o Mitrale. Negli atri sfociano le vene, Cave a destra e Polmonari a sinistra. Dai ventricoli si dipartono le arterie, Polmonare a destra e Aorta a sinistra. Anche tra il ventricolo e l’arteria corrispondente si trovano delle valvole, Polmonare a destra e Aortica a sinistra.

IL CUORE 3 Dal cuore prendono origine due diverse circolazioni sanguigne. Esse sono chiuse, simmetriche e continue, ma hanno funzioni diverse, ― La grande circolazione o circolazione sistemica convoglia il sangue verso tutti i tessuti corporei per ossigenarli, nutrirli, difenderli, raccogliere le scorie ecc. che vengono riportate verso il cuore; ha origine nella metà sinistra del cuore, tramite l’arteria aorta, si dirama in tutto il corpo e ritorna alla metà destra del cuore tramite le vene cave. ― la piccola circolazione o circolazione polmonare convoglia il sangue verso gli alveoli polmonari, dove sarà ossigenato e depurato dall’anidride carbonica; ha origine nella metà destra del cuore, tramite l’arteria polmonare, e ritorna alla metà sinistra, tramite la vena polmonare.

IL CUORE 4 IL BATTITO CARDIACO Il cuore esercita la propria funzione di pompa tramite l’alternanza di una fase di rilassamento del miocardio (la diastole) in cui gli atri e i ventricoli si riempiono di sangue e due fasi di contrazione del miocardio (la sistole atriale e successivamente quella ventricolare) in cui il sangue contenuto nel cuore viene spinto con forza delle arterie. Questo ciclo si ripete intorno alle 70 volte al minuto (frequenza cardiaca).

IL CUORE 5 CICLO MECCANICO Nel corso della sistole atriale (0, 1 secondi) gli atri si contraggono e ciò spinge il sangue nei ventricoli sottostanti. La sistole ventricolare (0, 3 secondi) succede immediatamente alla cessazione di quella atriale e comprende due fasi: nella prima si ha un aumento della pressione sanguigna internamente ai ventricoli; il contenuto di sangue rimane invariato, ma l’aumentata pressione determina la chiusura delle valvole bicuspide e tricuspide; nella seconda, la pressione del sangue nei ventricoli supera quella presente nell'arteria polmonare e nell'aorta, si determina, pertanto, l’apertura delle valvole aortica e polmonare e il passaggio del sangue dai ventricoli alle arterie corrispondenti. Nella diastole (0, 4 secondi), fase di rilascio, le cavità del cuore si allargano e il sangue passa dalle vene cave inferiori e superiori e dalle vene polmonari agli atri e in parte

IL TESSUTO MIOCARDICO SPECIFICO, È FORMATO DA CELLULE MUSCOLARI STRIATE CHE PERÒ DIFFERISCONO DALLE COMUNI CELLULE MUSCOLARI PERCHÉ INSTABILI PER CIÒ CHE RIGUARDA IL MANTENIMENTO DEL POTENZIALE DI MEMBRANA E QUINDI IN GRADO DI AUTOECCITARSI. NON HANNO CIOÈ BISOGNO CHE UN IMPULSO NERVOSO ATTIVI LA LORO DEPOLARIZZAZIONE, MA SONO IN GRADO, AUTONOMAMENTE E CICLICAMENTE, DI INVERTIRE LA LORO POLARITÀ DA NEGATIVA A POSITIVA GENERANDO UN POTENZIALE D’AZIONE, CHE METTE IN MOTO LA CONTRAZIONE MUSCOLARE. QUESTA MODIFICAZIONE È DOVUTA ALL’INGRESSO NELLA CELLULA DI IONI SODIO (NA+) E ALLA LORO SUCCESSIVA USCITA GRAZIE A TRASPORTATORI, PRESENTI NELLA MEMBRANA DELLA CELLULA, CHIAMATI “POMPE AL SODIO”. LE CELLULE DEL TESSUTO MIOCARDIO SPECIFICO SONO DETTE CELLULE PACEMAKER, IN QUANTO DANNO L’AVVIO AL BATTITO CARDIACO. IL CUORE 6 CICLO ELETTRICO – TESSUTO MIOCARDICO SPECIFICO

IL CUORE 7 CICLO ELETTRICO – I PACEMAKER NATURALI Le cellule del miocardio specifico si raggruppano nei due importanti nodi: il nodo senoatriale e il nodo atrioventricolare. Tuttavia, a causa di caratteristiche fisiologiche differenti, è comunemente il nodo seno-atriale a generare la contrazione. Queste caratteristiche sono essenzialmente derivanti dalla maggiore velocità del primo nella genesi degli impulsi per minuto, e dal fatto che il nodo atrio-ventricolare, si trova sovente nel suo periodo di refrattarietà.

IL CUORE 6 CICLO ELETTRICO La propagazione dell’eccitamento dal nodo seno-atriale a tutto il cuore avviene per tappe successive. ― Dapprima si diffonde al miocardio comune degli atri per contatto da cellula e arriva al nodo atrioventricolare. ― Dal nodo ventricolare si propaga lungo il fascio di Hiss e alle due branche, dx e sx, senza coinvolgere ancora la muscolatura dei ventricoli (sistole atriale). ― Quando l’eccitazione arriva alla rete del Purkinje comincia a diffondersi al miocardio comune dei ventricoli a partire dalla parte bassa di essi (sistole ventricolare). La fase di ripolarizzazione del miocardio corrisponde alla diastole. Poiché l’eccitazione di una cellula è un evento elettrico è possibile registrarne l’andamento utilizzando degli elettrodi opportunamente collocati. Tale metodica prende il nome di elettrocardiogramma.

IL CUORE 7 I TONI CARDIACI I toni cardiaci sono prodotti durante il "battito cardiaco", rappresentano l'aspetto sonoro della cinetica cardiaca. Tali toni vengono prodotti dalle valvole cardiache, al loro chiudersi, o dal flusso sanguigno che passa attraverso esse. Il primo tono è causato dalla chiusura quasi contemporanea delle valvole tricuspide e mitralica, all'inizio della sistole ventricolare. Il secondo tono è generato dalla chiusura delle valvole polmonare e aortica. Altri due toni, quindi impercettibili all'orecchio umano, sono Il terzo tono è causato dal brusco riempimento del ventricolo. È udibile tipicamente nei bambini e i soggetti con alta gittata cardiaca. Il quarto tono precede di circa 100 ms il primo, ed è invece generato dalla sistole atriale o pre-sistole.

IL CUORE 8 PARAMETRI CARDIACI Frequenza 70 -75 • F = numero di battiti al minuto Volume Sistolico 70 ml • VS = quantitativo di sangue immesso in circolo ad ogni sistole Gittata Cardiaca F X VS = 70 X 70 = Circa 5 litri • GC = quantitativo di sangue immesso in circolo in un minuto.

I VASI SANGUIGNI I vasi sanguigni formano un sistema chiuso di tubi, essi distribuiscono il sangue in tutti i tessuti del corpo e lo riportano al cuore, I vasi sanguigni sono: Arterie, dove il sangue va in direzione centrifuga dal cuore. Capillari, dove avvengono gli scambi sia gassosi (O 2 e CO 2) sia delle sostanze nutritizie tra il sangue e i tessuti circostanti. Vene, dove il sangue va in direzione centripeta verso il cuore. Arterie, capillari e vene si riuniscono a formare la grande circolazione o circolazione sistemica che prende origine dalla metà sinistra del cuore e arriva alla metà destra, e la piccola circolazione o circolazione polmonare che prende origine dalla metà destra del cuore e arriva alla metà sinistra. 1

I VASI SANGUIGNI 2 LE ARTERIE Le arterie partono dal cuore e si dirigono a tutto il corpo. Possiedono pareti robuste ed elastiche formate da tre strati concentrici: un epitelio monostratificato chiamato endotelio, che riveste il lume interno, uno strato di tessuto muscolare liscio e uno strato di connettivo nel quale abbondano le fibre di collagene e di elastina. La componente elastica è importante perché consente alle arterie di resistere alle alte pressioni del sangue che scorre rapidamente dal cuore. La componente muscolare è importante soprattutto nelle arteriole permettendo a questi vasi di restringersi (vasocostrizione) o dilatarsi (vasodilatazione) variando così la quantità di sangue che fluisce al loro interno e la distribuzione del sangue ai differenti tessuti del corpo. Man mano che si allontanano dal cuore le arterie si diramano, per raggiungere tutti i distretti del corpo e il loro diametro diminuisce. Possiamo, pertanto distinguere grandi arterie, medie arterie,

I VASI SANGUIGNI 3 I CAPILLARI Sono vasi di dimensioni piccolissime. Le pareti sono formate da un unico strato di cellule endoteliali che consente la diffusione di varie sostanze dal lume del capillare al liquido intercellulare. Di conseguenza il sangue che entra in un capillare modifica gradualmente la propria composizione. Possiamo così dividere il capillare in una prima metà, detta capillare arterioso, e in una seconda metà, detta capillare venoso. Nella circolazione sistemica, per esempio, il sangue entra a una estremità del capillare ricco di ossigeno e privo di anidride carbonica ed esce all’estremità opposta, privo di ossigeno e ricco di anidride carbonica. La situazione opposta si verifica nei capillari della circolazione polmonare. Gli scambi gassosi sono determinati dalla diversa pressione parziale dell’O 2 e della CO 2, nel sangue e nell’aria contenuta negli alveoli polmonari. I gas infatti diffondono attraverso una parete permeabile, l’endotelio capillare e quello alveolare, da dove hanno una maggiore pressione parziale a dove questa è inferiore. Oltre a questi scambi gassosi nella circolazione sistemica si verifica anche la diffusione, in uscita e in entrata dal lume del capillare, dei vari elementi necessari alla vita e al funzionamento delle cellule e le scorie prodotte dal metabolismo cellulare. In questo caso nella prima parte del capillare la pressione idrostatica del sangue è maggiore della pressione oncotica, dovuta alle proteine presenti nel sangue, e i liquidi vengono filtrati verso l’esterno. Nella seconda parte i valori si invertono e i liquidi rientrano nel capillare.

I VASI SANGUIGNI 4 LE VENE Le vene hanno una struttura molto simile a quella delle arterie. La grande differenza è che le vene possiedono delle valvole dette "a nido di rondine" che impediscono al sangue di rifluire. Le vene possono avere la medesima distribuzione delle arterie, decorrendo parallelamente a queste, come negli arti, oppure avere un'arborizzazione propria e differente, come nel fegato e nel cervello. A seconda del calibro si distinguono venule, piccole vene, medie vene e grandi vene. La circolazione venosa ha una pressione molto più bassa di quella arteriosa ed è insufficiente a spingere il sangue verso il cuore. Inoltre, il flusso sanguigno attraverso le vene che si trovano sotto il livello del cuore avviene contro gravità. Per agevolare il ritorno venoso intervengono, quindi, altre forze. La forza più importante che spinge il sangue dalla periferia al cuore è la compressione delle vene dovuta alle contrazioni dei muscoli scheletrici che le circondano. Quando i muscoli si contraggono, i vasi vengono compressi e il sangue è spinto attraverso di essi. Per impedire che la contrazione muscolare spinga il sangue nella direzione sbagliata, intervengono le valvole a nido di rondine, costituite da lembi di tessuto che dalle pareti sporgono all’interno del vaso. Le valvole si aprono a senso unico e impediscono il reflusso del sangue. Altre forze che intervengono ad agevolare il ritorno venoso sono: la pompa respiratoria nel tronco, e la pompa cardiaca.

I VASI SANGUIGNI 5 LA VENA PORTA Le vene che raccolgono il sangue refluo dal tubo digerente (nella sua porzione sottodiaframmatica), dalla milza dalla cistifellea, e dal pancreas, confluiscono in un tronco venoso comune, la vena porta, che penetra nell'ilo del fegato e attraversa quest'ultimo, prima di versare nella vena cava inferiore tramite le vene epatiche. La vena porta ha il compito quindi di convogliare al fegato il sangue proveniente dalla digestione intestinale e dalla milza, costituendo un sistema detto appunto sistema della vena porta o sistema portale, collegato al circolo sistemico attraverso diverse vie anastomotiche.

LA CIRCOLAZIONE DEL SANGUE 1 LA CIRCOLAZIONE SISTEMICA Si intende per circolazione sistemica o grande circolazione quella parte dell'apparato circolatorio che ha il compito di inviare il sangue (già ossigenato per mezzo della piccola circolazione e ricco di sostanze nutritizie raccolte dalla pareti intestinali) a tutti i tessuti. Nella grande circolazione il sangue è di tipo arterioso nelle arterie e di tipo venoso nelle vene. Inizia dalla metà sinistra del cuore tramite l’arteria aorta che dopo aver fatto un arco, lasciando i rami arteriosi che irroreranno il cuore stesso (coronarie) e la parte alta del corpo, ridiscende prendendo il nome di aorta toracica e aorta addominale. Quest’ultima si dirama nelle due arterie iliache daranno origine nel loro percorso alle arterie degli arti inferiori. Le arterie vanno mano diminuendo di calibro fino ad arrivare alle arteriole e quindi ai capillari dove avvengono gli scambi gassosi e metabolici. I capillari sistemici si raccolgono nelle venule e queste, via, in vene di calibro sempre maggiore che decorrono in genere parallelamente alle arterie, ma in posizione più superficiale. Le vene, infine si raccolgono nelle vene cave superiore ed inferiore che sfociano nell’atrio destro.

LA CIRCOLAZIONE DEL SANGUE 2 LA CIRCOLAZIONE POLMONARE La piccola circolazione o circolazione polmonare inizia dall’atrio destro, dove, tramite le vene cave è arrivato il sangue venoso proveniente dalla grande circolazione. Il sangue venoso viene spinto nel ventricolo destro e di qui nell'arteria polmonare che lo porta nei polmoni. Anch'essa, come le arterie del circolo sistemico, si divide in arterie sempre più piccole e sottili che arrivano infine agli alveoli polmonari dove cedono anidride carbonica e ricevono l’ossigeno introdotto con la respirazione; il sangue nei capillari polmonari diventa, quindi, di tipo arterioso Dai capillari polmonari ha origine il sistema venoso del piccolo circolo che riporterà il sangue, tramite la vena polmonare, all’atrio sinistro. Da cui inizia la grande circolazione.

LA CIRCOLAZIONE DEL SANGUE 3 LA PRESSIONE SANGUIGNA La pressione arteriosa esprime l'intensità della forza con cui il sangue (contenuto) spinge sulle pareti arteriose (contenente), divisa per l'area della parete. Tale pressione è il risultato dei seguenti fattori: ― forza di contrazione del cuore ― gittata sistolica ― frequenza cardiaca ― resistenze periferiche, ovvero la resistenza opposta alla progressione del sangue dallo stato di costrizione delle piccole arterie ― elasticità dell'aorta e delle grandi arterie. La pressione arteriosa varia in base al ciclo cardiaco, si distingue in: ― pressione sistolica (o "massima"), circa 125 mm. Hg, durante la sistole ventricolare ― pressione diastolica (o "minima"), circa 75 mm. Hg, durante la diastole. La piccola circolazione offre resistenze emodinamiche molto minori rispetto a quelle della circolazione sistemica; questo è il motivo per cui, nonostante la portata dell'aorta sia uguale a quella delle arterie polmonari il cuore destro è più debole e ha pareti più sottili. La pressione sanguigna nel circolo polmonare è molto più bassa di quella sistemica, e nei capillari non supera mai la pressione oncotica, impedendo che i liquidi siano filtrati negli alveoli.