Il sangue e la circolazione
Il trasporto interno negli animali
Il sistema circolatorio ha relazioni molto strette
con tutti i tessuti del corpo
In molti animali, microscopici vasi chiamati
capillari formano un’intricata rete di vasi sanguigni
tra le cellule dei tessuti.
Capillare
Nuclei delle
cellule del tessuto
muscolare liscio
LM 700
Globulo rosso
I capillari sono i siti di scambio tra il sangue il
liquido interstiziale in cui sono immerse le cellule di
un tessuto.
Capillare
Liquido
interstiziale
Cellula tessutale
Diffusione
di molecole
•Il sistema circolatorio può essere aperto, come
quello degli insetti, oppure chiuso, come quello
umano
•Gli cnidari e i vermi piatti hanno una cavità
gastrovascolare che scambia materiale con
l’ambiente, garantisce un sufficiente trasporto
interno agli animali e funziona da apparato
digerente.
Bocca
Canale
circolare
•La maggior parte dei molluschi e tutti gli artropodi
hanno un sistema circolatorio aperto: in alcune
regioni del corpo, il sangue esce dai vasi e scorre
tra le cellule dei tessuti (senza separazione tra
liquido interstiziale e sangue).
Pori
Cuore tubulare
– I vertebrati, compresi i mammiferi, hanno un sistema
circolatorio chiuso, nel quale il sangue si trova
sempre all’interno dei vasi.
– In questo sistema esistono tre tipi di vasi:
• le arterie, che trasportano il sangue dal cuore
agli organi attraverso tutto il corpo;
• le vene, che riportano il sangue al cuore;
• i capillari che fanno passare in ciascun
tessuto il sangue dalle arterie alle vene.
•Il sistema cardiovascolare dei vertebrati deriva
da un processo evolutivo
•Nei pesci il cuore è costituito da due sole cavità e il
sangue scorre in un’unica direzione: viene pompato nelle
branchie, passa attraverso i capillari sistemici, per poi
ritornare all’atrio del cuore.
Capillari branchiali
Letti capillari
Arteriola
Arteria
(sangue ricco di O2)
Cuore:
Ventricolo (V)
Atrio(A)
Venula
Vena
Capillari
branchiali
Atrio
Arteria
Ventricolo
(sangue povero di O2)
Cuore
Capillari sistemici
– Per garantire un maggior flusso di sangue agli
organi, i vertebrati terrestri hanno una circolazione
doppia, in cui il sangue attraversa due volte il
cuore.
– La circolazione polmonare mette in
comunicazione il cuore con il tessuto polmonare in
cui avvengono gli scambi gassosi.
– La circolazione sistemica trasporta il sangue dal
cuore al resto del corpo e poi di nuovo al cuore.
Il cuore di anfibi e rettili è diviso in tre cavità: due atri e un
ventricolo. Nei mammiferi e negli uccelli il cuore è diviso in
quattro cavità: due atri e due ventricoli.
Capillari polmonari e del sistema cutaneo
Circolazione
pulmo-cutanea
A
A
V
Destra
Sinistra
Circolazione
sistemica
Capillari sistemici
Nei mammiferi e negli uccelli il cuore è diviso in quattro
cavità: due atri e due ventricoli.
Capillari polmonari
Circolazione
polmonare
A
A
V
V
Sinistra
Destra
Circolazione
sistemica
Capillari sistemici
Il sistema cardiovascolare umano
mediastino
•Il sistema cardiovascolare umano è costituito
dal cuore e dai vasi sanguigni:
– Il cuore umano e di tutti i mammiferi ha due atri dotati di
una parete sottile che ricevono il sangue che entra nel
cuore e lo spingono per la breve distanza che li separa
dai ventricoli.
– I ventricoli hanno una parete più spessa e pompano il
sangue verso tutti gli altri organi del corpo.
Atrio
sinistro
Atrio
destro
Valvola
semilunare
Valvola semilunare
Valvola atrioventricolare
(bicuspide)
Valvola
atrioventricolare
(tricuspide)
Ventricolo
destro
Ventricolo
sinistro
superfice sternocostale
superfice diaframmatica
visione dall’alto
valvole (atri rimossi)
setto ventricolare
Endocardio – Miocardio –
Epicardio
pericardio
aorta
•Percorso del sangue attraverso il sistema
cardiovascolare:
Capillari della testa, del torace e delle braccia
Vena cava superiore
8
Arteria polmonare
Arteria polmonare
Aorta
9
Capillari del polmone destro
2
7
Capillari del polmone sinistro
2
3
3
4
5
10
4
Vena polmonare
Atrio destro
Vena polmonare
6
1
9
Atrio sinistro
Ventricolo sinistro
Ventricolo destro
Aorta
Vena cava inferiore
8
Capillari della regione addominale
e delle gambe
tessuto muscolare cardiaco
tessuto muscolare cardiaco
Tessuto muscolare cardiaco
• Il tessuto muscolare cardiaco è composto
da particolari elementi cellulari detti
cardiomiociti, con striatura analoga alle
fibrocellule scheletriche. Alle estremità
delle cellule sono presenti dei complessi
giunzionali che hanno la funzione di
collegare i cardiomiociti e di trasmettere
l’impulso e la forza della contrazione da
una cellula all'altra. Queste connessioni
rendono i cardiomiociti un sincizio
funzionale.
Sistole/Diastole
•Il cuore si contrae e si distende ritmicamente
– Quando il cuore è rilassato, durante una fase
chiamata diastole, il sangue fluisce dentro a tutte e
quattro le sue cavità.
– L’altra fase del ciclo cardiaco è detta sistole e
comincia con una brevissima contrazione degli atri,
che riempie i ventricoli di sangue; poi si
contraggono i ventricoli, si chiudono le valvole
atrioventricolari, si aprono le valvole semilunari e il
sangue viene pompato nelle grandi arterie.
Circolo cardiaco:
2 Gli atri si contraggono.
1 Il cuore è rilassato
e le valvole
atrioventricolari
sono aperte
0.1s
0.4 s
Diastole
0.3 s
Sistole
3 I ventricoli si contraggono;
le valvole semilunari sono aperte
– La quantità di sangue al minuto che il ventricolo
sinistro pompa dentro l’aorta è detta gittata
cardiaca.
– Le valvole atrioventricolari impediscono al sangue
di refluire verso gli atri quando i ventricoli si
contraggono, mentre le valvole semilunari si
chiudono quando i ventricoli si rilassano durante la
diastole, impedendo al sangue di ritornare nei
ventricoli.
Toni cardiaci
• Di solito i toni vengono riferiti con una circonlocuzione
onomatopeica, ta-tum in italiano, lub-dubb in inglese,
doop-teup in tedesco, rrupp-ta per i turchi, htat-ta per i
russi, frou-ti in francese e do-ky per i giapponesi.
I toni udibili sono due:
• Il primo tono è una vibrazione compresa tra i 5 e i
100Hz, causato dalla chiusura quasi contemporanea
delle valvole tricuspide e mitralica, all'inizio della sistole
ventricolare. Nell'elettrocardiogramma corrisponde al
complesso di onda P-R.
• Il secondo tono è di 50-150Hz, generato dalla chiusura
delle valvole semilunari.all’inizio della diastole.
Nell'esame ECG corrisponde alla fine dell'onda T.
•Regioni specializzate del tessuto muscolare
cardiaco, pacemaker, regolano il ritmo del
battito cardiaco
•Il nodo senoatriale (SA) mantiene il ritmo
regolare di pompaggio del cuore determinando la
frequenza con cui esso si contrae.
Nodo senoatriale
(pacemaker)
Nodo atrioventricolare
Fibre muscolari specializzate
per la trasmissione degli impulsi
Atrio
destro
Ventricolo
destro
ECG
1
2
3
Apice
4
– Il nodo senoatriale genera impulsi elettrici trasmessi
anche al nodo atrioventricolare (AV), situato tra gli
atri e i ventricoli. Dal nodo atrioventricolare il segnale
si trasmette tramite il fascio di His e le fibre del
Purkinje nella regione ventricolare
ecg
I segnali elettrici che insorgono e si propagano nel
cuore generano dei cambiamenti elettrici sulla pelle
che possono essere rilevati tramite degli elettrodi e
registrati come elettrocardiogramma.
– Il ritmo cardiaco è influenzato anche da ormoni
(adrenalina o acetilcolina) e potenziato dall’esercizio
fisico.
vasi sanguigni
Capillare
Membrana basale
Valvola
Epitelio
Epitelio
Epitelio
Tessuto muscolare
liscio
Tessuto muscolare liscio
Tessuto connettivo
Arteria
Tessuto connettivo
Vena
Arteriola
Venula
arterie
vene
Struttura dei vasi sanguigni:
Arterie e Vene:
• Tonaca intima : endotelio (epitelio pavimentoso
semplice) sopra un connettivo (ricco di fibre elastiche).
• Tonaca media: connettivo di fibre collagene con cellule
muscolari lisce.
(nei vasi di maggior calibro è presente una innervazione
simpatica).
Uno dei due tessuti può prevalere sull’altro: nell’aorta,
ad esempio, la tonaca media è prevalentemente
elastica, nella vena cava inferiore è prevalentemente
muscolare.
• Tonaca avventizia : strato di connettivo
Capillari: rimane solo l’endotelio.
vasi capillari
Pressione sanguigna
Il sangue esercita una pressione sulle pareti dei
vasi
– La pressione sanguigna corrisponde alla forza
che il sangue esercita sulle pareti dei vasi
sanguigni.
– Dipende, in parte, dalla gittata cardiaca e, in parte,
dalla resistenza al flusso sanguigno operata dallo
stretto lume delle arteriole.
Pressione (mm Hg)
Pressione
sistolica
100
80
60
40
20
0
Pressione
diastolica
Dimensione relative
e numero
di vasi
sanguigni
50
40
30
20
10
Vena cava
Vene
Venule
Capillari
Atreriole
Arterie
0
Aorta
Velocità (cm/sec)
La pressione
e la velocità
del sangue
sono
maggiori
nell’aorta e
nelle arterie.
120
•Le grosse vene dei mammiferi sono compresse
tra muscoli scheletrici e hanno valvole (a nido di
rondine) che consentono al sangue di scorrere
solo in direzione del cuore.
Direzione
del flusso
sanguigno
nella vena
Valvola (aperta)
Muscolo scheletrico
Valvola (chiusa)
120/70 mmHg
•Misurando la pressione sanguigna è possibile evidenziare
i problemi cardiovascolari
•Il valore normale della pressione sanguigna di un adulto è
120/70: il primo numero rappresenta la pressione durante
la sistole, mentre il secondo quella durante la diastole.
Pressione sanguigna
120 sistolica
70 diastolica
(ancora da misurare)
Manicotto
di gomma
gonfiata
con aria
Pressione
del manicotto
sopra 120
120
Pressione
del manicotto
sotto i 120
120
70
Suoni udibili
nello
stetoscopio
Arteria
Pressione
del manicotto
sotto i 70
Arteria
chiusa
I suoni si arrestano
– L’alta pressione sanguigna, o ipertensione, viene
definita come pressione sanguigna che raggiunge di
norma valori superiori a 140mmHg per la pressione
sistolica, e superiori a 90 mmHg per la pressione
diastolica.
– L’ipertensione interessa circa un quarto della
popolazione adulta e aumenta il rischio di ictus,
infarto del miocardio e altre patologie cardiache o
renali.
Hanno importanza nell’ipertensione fattori come:
•aumentato tono del sistema nervoso simpatico
•diminuita capacità del rene ad eliminare sodio
•fattori genetici
•fattori alimentari
•condizioni di stress sociale
•sedentarietà
•invecchiamento
•Molte sostanze riescono a passare attraverso
le pareti dei capillari
Parete
capillare
Lume
capillare
Liquido
interstiziale
TEM 5000
Nucleo
di una cellula
epiteliale
Cellula
muscolare
Spazio tra due
cellule epiteliali
della parete capillare
I capillari sono i siti di scambio tra il sangue il
liquido interstiziale in cui sono immerse le cellule di
un tessuto. Capillare
Liquido
interstiziale
Cellula tessutale
Diffusione
di molecole
– Lo scambio di sostanze tra il sangue e il liquido
interstiziale avviene in diversi modi:
• per diffusione ed endocitosi;
• per pressione sanguigna e pressione osmotica.
Cellule tessutali
Estremità
capillare
vicina all’arteriola
Pressione
sanguigna
Liquido
interstiziale
Pressione
osmotica
Pressione netta
verso l’esterno
Pressione
osmotica
Pressione
sanguigna
Pressione netta
verso l’interno
Estremità
capillare
vicina
alla venula
– Due forze attive spingono il liquido all’interno e
all’esterno del capillare:
• una è la pressione sanguigna che tende a far uscire il
liquido fuori dal lume del capillare;
• l’altra è la pressione osmotica che tende ad attirarlo
dentro al lume.
•Il tessuto muscolare liscio controlla la
distribuzione del sangue
•La muscolatura liscia delle pareti delle arteriole può
contrarsi o rilassarsi, ostacolando oppure favorendo
l’ingresso del sangue nel letto capillare.
1
2
Composizione e proprietà del
sangue
•Il sangue è costituito dal plasma e da elementi
cellulari in sospensione che si originano nel
midollo osseo
– Il sangue è formato da diversi tipi di elementi
cellulari, chiamati nel loro insieme elementi
figurati, che sono in sospensione in un liquido,
detto plasma.
– Il plasma è composto per circa il 90% da acqua; tra
i numerosi soluti si trovano sali inorganici sotto
forma di ioni, proteine, sostanze nutritive, prodotti
di scarto, ormoni.
– Gli elementi figurati in sospensione nel plasma
sono i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine.
– I globuli rossi sono chiamati anche eritrociti e
la loro funzione principale è quella di trasportare
ossigeno.
– I globuli bianchi, o leucociti, hanno la funzione
di combattere le infezioni e di impedire la crescita
delle cellule cancerose.
Composizione del sangue:
Plasma (55%)
Componenti
Acqua
Ioni inorganici:
Sodio
Potassio
Calcio
Magnesio
Cloruro
Bicarbonato
Proteine plasmatiche:
Albumina
Elementi cellulari (45%)
Principali funzioni
Tipi di cellule
Solvente per diluire le altre
sostanze
Equilibrio osmotico,
azione tampone,
trasmissione di
impulsi nervosi
Funzioni
Numero
(per mm3 di sangue)
Eritrociti
(globuli rossi)
5–6 milioni
Leucociti
(globuli bianchi)
5000–10 000
Sangue
centrifugato
Equilibrio osmotico
e azione tampone
Coagulazione
Immunità
Sostanze trasportate dal sangue:
Sostanze nutritive
Prodotti di rifiuto del metabolismo
Gas respiratori (O2 eCO2)
Ormoni
Difesa e
immunità
Linfociti
Basofili
Fibrinogeno
Immunoglobuline
Trasporto
di ossigeno e, in
parte, di anidride
carbonica
Esosinofili
Neutrofili
Piastrine
Monociti
250 000–
400 000
Coagulazione
del sangue
albumina
fibrinogeno
immunoglobuline
eritrociti
emoglobina
• L’emoglobina contribuisce al trasporto di O2
e CO2 e a regolare il pH del sangue
• L’emoglobina trasporta l’ossigeno (legandolo o
rilasciandolo, a seconda della situazione), contribuisce
al trasporto del diossido di carbonio nel sangue e
regola il pH ematico, impedendone bruschi
cambiamenti. Atomo di ferro
Ossigeno prelevato
nei polmoni
Ossigeno liberato
nei tessuti
Gruppo eme
Catena polipeptidica
– La maggior parte del CO2 nel sangue è
trasportato nel plasma come ione bicarbonato.
– Il CO2 reagisce con l’acqua formando acido
carbonico (H2CO3).
– Le molecole di H2CO3 si dissociano in ioni
idrogeno e ioni bicarbonato.
CO2
diossido
di carbonio
+
H2O
acqua
H2CO3
acido
carbonico
H+
ione
idrogeno
+
HCO3–
ione
bicarbonato
– Se i tessuti non ricevono abbastanza ossigeno, i
reni secernono un ormone chiamato eritropoietina
(EPO), che stimola il midollo osseo a produrre più
globuli rossi.
– Alcuni atleti scelgono metodi drastici o illegali per
incrementare la capacità di trasporto di O2 nel
sangue, al fine di migliorare le proprie prestazioni,
iniettandosi EPO sintetica.
linfocita
leucocita neutrofilo
leucocita basofilo
leucocita eosinofilo
monicita
piastrine
coagulazione
•La coagulazione blocca la fuoriuscita di sangue
dai vasi sanguigni danneggiati
Colonizzata SEM 3400
•Le piastrine e la proteina plasmatica fibrinogeno sono
sempre presenti nel sangue e si attivano per produrre un
coagulo nel momento un cui un vaso sanguigno viene leso.
•Il processo di coagulazione del sangue:
1 Le piastrine aderiscono al
tessuto connettivo, lesionato
a causa di una ferita
Epitelio
2 Si forma un aggregato
di piastrine
intrappola le cellule
Tessuto
connettivo
Piastrine
3 Un coagulo di fibrina
Tappo di piastrine
COLLEGAMENTI
•Attraverso l’analisi del sangue si possono
diagnosticare molte malattie
– L’analisi del sangue è probabilmente l’esame
clinico più diffuso e più richiesto dai medici.
– L’esame del sangue permette di:
• evidenziare carenze ormonali o vitaminiche e squilibri
nell’alimentazione;
• valutare il rischio di sviluppare malattie cardiovascolari o
renali;
• avere indicazioni sulla presenza di un’infezione o anche di
un tumore non ancora diagnosticati.
COLLEGAMENTI
•Le cellule staminali potrebbero essere
utilizzate per curare la leucemia e altre malattie
delle cellule del sangue
•Le cellule staminali si differenziano negli elementi
figurati del sangue e possono essere usate per la
cura di malattie come, per esempio, la leucemia.
Cellule staminali
linfoidi
Cellule staminali mieloidi
Basofili
Eritrociti
Piastrine
Monociti
Linfociti
Eosinofili
Neutrofili
Infarto del miocardio
•Che cos’è un attacco cardiaco?
•Se uno o più vasi sanguigni si ostruiscono, le
cellule muscolari cardiache muoiono rapidamente,
il cuore non è più in grado di pompare sufficiente
sangue nel corpo e si verifica un attacco cardiaco,
o infarto del miocardio.
Vena cava
superiore
Arteria
polmonare
Arteria
coronarica
destra
Aorta
Arteria
coronarica
sinistra
Occlusione
Tessuto muscolare morto
coronarie
L’aterosclerosi è una patologia cardiovascolare
cronica dovuta a formazione di placche (ateromi) che
si sviluppano e si accrescono all’interno delle pareti
dei vasi, determinando il restringimento del lume delle
arterie e facendo scorrere il sangue con maggiore
difficoltà.
Tessuto
liscio
Placche
LM 60
Epitelio
LM 160
Tessuto
connettivo
aterosclerosi
aritmie
• extrasistole: alterazione del ritmo cardiaco
dovute a contrazioni cardiache premature,
sopraventricolari o ventricolari.
• soffio al cuore: suoni estranei rispetto ai
toni cardiaci, dovuti ad anomalie nei flussi
del sangue nel cuore.
anemia
• Quantità troppo basse di emoglobina, o un
numero ridotto di globuli rossi comportano
una patologia di nome anemia.
