4. accoppiamento funzionale

Corso Integrato di Fisiologia Umana
Fisiologia
cardiovascolare
La funzione cardiaca:
accoppiamento funzionale tra
cuore e sistema vascolare
Anno accademico 2007 - 2008
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Il lavoro del cuore
•
Il lavoro del cuore si disperde:
- sotto forma di calore agendo
sulle strutture viscosoelastiche del letto circolatorio
- nel vincere le resistenze al
flusso e nellʼindurre la
migrazione del liquido
plasmatico verso lʼinterstizio
•
Lʼenergia totale utilizzata dal
cuore può essere valutata dal
consumo di ossigeno (8-10
mL/min x 100 g tessuto in
condizioni basali)
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Il lavoro a battito del cuore
•
Il lavoro a battito (stroke work)
svolto dal ventricolo sinistro
può venire espresso dalla
seguente relazione:
SW = PVT x GS
quando la PVT supera la Pad
provoca lʼapertura delle valvole
semilunari e lʼeiezione della
GS. Pertanto, la SW dipende
dalla Pad e dalla geometria
della camera ventricolare
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Lavoro statico e dinamico
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La legge di Laplace
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La legge di Laplace applicata al
cuore
La legge di Laplace applicata
al cuore afferma che il
ventricolo che produce al suo
interno una certa pressione
(PVT) deve sviluppare una
tensione (T) nella parete, il cui
valore dipende dallo spessore
della parete (d) e dal raggio (r)
della camera ventricolare
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Se si considera un cuore dilatato (raggio di curvatura pari a 2r) e spessore della parete invariato si ha
che per avere la stessa P intraventricolare la parete deve sviluppare una T doppia
conclusioni
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Il lavoro dinamico
Le curve pressione-volume esprimono il lavoro esterno (dinamico) compiuto dal cuore. Si
considerano la curva di tensione passiva a riposo (curva di riempimento diastolico) e la curva di
tensione attiva,
attiva sviluppata in condizioni isometriche
LE
La variazione di volume ventricolare è pari a:
GS = VTD - VTS
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SW = (PVTS - PVTD) x GS
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Il lavoro statico
A riposo circa il 75-80% dellʼET trasformata dal cuore è spesa allʼinterno del cuore
stesso e non compare come lavoro meccanico. Per mantenere in tensione le fibre
miocardiche prima dellʼeiezione il cuore consuma O2 (lavoro
lavoro statico ). Il termine
attivazione costante (AC) esprime il lavoro statico compiuto dal cuore.
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Il pre-carico e il post-carico
cardiaco
• Pre-carico (pre-load): è lo slittamento iniziale delle fibre
muscolari del ventricolo che è determinato dal volume
telediastolico (VTD)
• Post-carico (after-load): è per il ventricolo sinistro la pressione
in aorta, poiché il ventricolo deve dapprima sviluppare una
tensione isometrica sufficiente a fare sì che PVT ≥ Pa e quindi
che la valvola aortica si apra ed inizi la fase di eiezione
(contrazione isotonica)
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Aumento pre-load
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Effetti dell’azione di pompa del
cuore
Due parametri caratterizzano dal punto di vista quantitativo lʼazione di pompa del
cuore, entrambi finalizzati a ottimizzare gli scambi a livello capillare tra LP e LI
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Fattori cardiaci e fattori di
accoppiamento
+
+
-
-
+
+
• Fattori cardiaci (propri del
tessuto cardiaco):
- frequenza
- contrattilità
• Fattori
di
accoppiamento
(dipendono dalle carateristiche del
cuore e del circolo):
- pre-carico
- post-carico
Questi quattro fattori sono tra loro
interrelati attraverso le leggi di
Frank-Starling e di HagenPoisseuille
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Il controllo della gittata cardiaca
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La legge di Frank-Starling
I due principali meccanismi intrinseci al cuore che consentono al
miocardio di adattarsi alle variazioni delle richieste di apporto di sangue ai
tessuti periferici sono il meccanismo di Frank-Starling (regolazione
eterometrica) e il meccanismo di modulazione della contrattilità indotta
dalla frequenza (effetto di Bowditch o regolazione omeometrica).
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Compensazioni attuate dal
controllo eterometrico
Il meccanismo di Frank-Starling permette al cuore di mantenere costante la GC
nonostante un aumento delle resistenze periferiche (AL) contro le quali pompa il sangue
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La regolazione omeometrica della
gittata cardiaca
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Variazioni dell’inotropismo
cardiaco
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Regolazione cronotropa della
gittata cardiaca
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Connessioni funzionali tra gittata
cardiaca e pressione arteriosa
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Rilevanza funzionale della PAD
nell’accoppiamento tra GC e RV
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Il ritorno venoso
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Pressione media di riempimento
•
•
•
Il continuo trasferimento di sangue dal
versante arterioso al venoso dipende da:
- le proprietà elastiche del letto
arterioso
- le proprietà elastiche del letto venoso
- il volume di sangue presente
allʼinterno del letto circolatorio
Questi tre parametri si possono
caratterizzare mediante la pressione
media di riempimento (Pmr)
La Pmr del letto circolatorio = 7 mm Hg
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La curva della funzione vascolare
Il RV non dipende solo dalla PAD e dalla RPT (in particolare dalla RV),
ma anche dalla Pmr
RV = (Pmr - PVC)/RV
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Accoppiamento cuore-sistema
vascolare
Eʼ possibile esaminare il sistema cardiocircolatorio nella sua globalità
riportando nello stesso asse cartesiano sia la curva della funzione cardiaca
(ventricolare) sia la curva della funzione vascolare (del ritorno venoso)
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