02Fisiologia-parte seconda

La gettata cardiaca (GC) o flusso sanguigno
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GC= gettata sistolica x frequenza cardiaca= 70 ml x 70 b/min= 4900 ml≈ 5 l
La gettata sistolica può circa triplicare
La frequenza cardiaca può circa triplicare (ma un aumento della frequenza
tende a limitare l’aumento della gettata sistolica)
La GC aumenta circa 7-8 volte, cioè 35-40 l (aumenta ovviamente anche la
ventilazione polmonare)
La GC aumenta
– durante l’esercizio fisico
– quando fa caldo
La gettata cardiaca è il parametro fondamentale della
funzione cardiaca: la funzione del cuore è di
assicurare un’adeguata gettata cardiaca, cioè un
adeguato flusso saguigno
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Starling
Forza di contrazioe, Accorciamento,
Pressione sistolica
F, P sistolica
• Controllo della gettata sistolica : la legge di
(regolazione intrinseca). Si descrive il grafico
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Volume (ml), lunghezza fibre cardiaca, P diastolica
Lunghezza delle fibre muscolari,Volume telediastolico, Pressione
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telediastolica
• Controllo della gettata sistolica : la legge di
Starling (regolazione intrinseca)
• Sinteticamente, più sangue arriva al cuore, più
sangue esce dal cuore (fino ad un riempimento
ottimale)
• Attenzione: all’aumentare del riempimento
telediastolico, aumenta la forza di contrazione e
quindi la gettata sistolica. Ma fino ad un certo
volume telediastolico. Poi, all’aumentare del
riempimento, la forza, e quindi la GC,
diminuisce.
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• Controllo della gettata sistolica: agisce positivamente l’ortosimpatico
(regolazione estrinseca). Il parasimpatico ha poca efficacia.
Sinapsi, NA
Sinapsi, Ach
Neurone
Midollo spinale
Neurone
gangliare
Miocita ventricolare
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Sinapsi gangliare, Ach, recettore nicotinico
Sinapsi neurone-miocita, noradrenalina, recettore ß adrenergico
G protein, attiva adenilato ciclasi, aumenta AMP ciclico, aumenta PKA, aumenta I Ca2+,
aumenta la forza di contrazione
Controllo della gettata sistolica: midollare del surrene (regolazione estrinseca)
L’ortosimpatico innerva la midollare: sinapsi neurone-cellula midollare (Ach)
La midollaresecerne Adrenalina, che va in circolo e raggiunge tutte le varie parti del corpo, cuore
incluso
Stesso meccanismo molecolare: G protein, attiva adenilato ciclasi, aumenta AMP ciclico, aumenta
PKA, aumenta ICa2+, aumenta la forza di contrazione
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Effetto della frequenza cardiaca sulla gettata sistolica
•Aumentando la frequenza, aumenta la forza:
Tende ad aumentare il riempimento di Ca2+ negli store, e quindi
aumenta la liberazione di Ca2+, ma diminuisce la durata della
diastole e quindi il riempimento diastolico può diminuire
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Controllo della frequenza: problema complesso
• Legge del ritmo dominante
• La frequenza max è circa 200 b/min
• La frequenza viene controllata agendo sulle cellule del nodo senoatriale dall’ortosimpatico e dalla midollare del surrene, e dal
parasimpatico,
• L’ortosimpatico (NA) e la midollare del surrene (adrenalina)
aumentano la frequenza
Sinapsi, NA
Sinapsi, Ach
Neurone
Midollo spinale
Neurone
gangliare
Miocita del nodo seno-atriale
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Il Parasimpatico diminuisce la frequenza attivando una
proteina Gi che inibisce l’Adenilato Ciclasi
Sinapsi, Ach
Sinapsi, Ach
Nervo vago
Neurone
vagale
Neurone
Gangliare
Nel cuore
Miocita nodo SA
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• If: attivata dall’iperpolarizzazione
• ICa2+: attivata dalla depolarizzazione, corrente transiente
Ca2+
Ca2+
K+
10 mV
K+
0.8 s
If (cationica)
-60 mV
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• l’Ach diminuisce If ed iperpolarizza (apre canali al potassio Inward
rectifier tramite Gß)
• NA ed Adrenalina aumenta If, tramite l’azione diretta dell’AMPc
(AMPc attiva If)
Ca2+
Ca2+
K+
10 mV
K+
0.8 s
NA, A
If (cationica)
-60 mV
soglia
Ach9
Controllo della frequenza: che cosa succede alla durata della sistole
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A 70 B/m la sistole dura 01.1 + 0.3 s, e la diastole dura 0.4. A 140 b/min, il ciclo dura 0.4
s: : deve diminure la durata del potenziale d’azione, della sistole (atriale e ventricolare) e
deve diminuire il ritardo del nodo seno-atriale (a 70 b/min è pari a 0.1 s)
Durante la diastole avviene il riempimento dei ventricoli e l’irrorazione del ventricolo Sx
Il SNO aumenta la forza di contrazione e la frequenza. Contemporaneamente:
-accorcia la durata del PdA, attivando in anticipo Ik delayed
- accorcia la durata sistole, aumentando l’attività della SERCA. La SERCA è inibita
da una proteina, il fosfolambano, che le sta attaccato. IL SNO, tramite la PKA, fosforila
il fosfolambano. Questo cambia conformazione e non è più capace di inibire la SERCA.
Aumenta la velocità di riassorbimento del Ca2+ e la fibra si rilascia. Nel frattempo,
anche il PdA è accorciato e l’ingresso di Ca2+ dura per un tempo più breve.
In conclusione, la sistole si accorcia (anche il PdA si accorcia) e
rimane un po’ di tempo per la diastole
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Inoltre, se il ciclo dura 0.4 s, non posso aspettare 0.1 s nel nodo atrio-ventricolare, quindi
il passaggio dell’eccitamento dall’atrio al ventricolo è più rapido. E’ tutto OK, perchè
anche la durata della contrazione atriale è diminuita, quindi è necessario un minore
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ritardo nel nodo atrio-ventricolare.
Controllo della frequenza: che cosa succede alla diastole
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C’è un tono basale sia per il SNO che per il SNP, evidenziabile con il taglio della
rispettiva innervazione
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Effetti del SNO
– Cronotropo positivo
– Inotropo positivo
– Dromotropo positivo
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Effetti del SNP
– Cronotropo negativo
– Inotropo negativo, ma assai scarso
– Dromotropo negativo
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Parasimpatico agisce prevalentemente tramite una Gi, quindi può solo inibire l’attività
dell’adenilato ciclasi
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Misura della gettata cardiaca:
Quantità di O2 che parte dai polmoni=
Quantità di O2 che arriva ai polmoni+Quantità di O2 che entra dall’ambiente
Quantità=Concentrazione x massa
POLMONI
QO2 che entra =
si misura
+
QO2= GC x [O2]
Sangue arterioso
QO2= GC x [O2]
Sangue venoso
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L’extrasistole è una contrazione prematura: se l’intervallo tra
due contrazioni è minore di quello fissato dal SNO e dal SNP, la
forza di contrazione è minore poichè
- il riempimento è limitato
- il PdA è anomalo (i canali al Na+ sono ancora in parte inattivi,
la depolarizzazione è meno ampia e quindi minore il numero
dei canali L che si aprono)
- Vi è una limitata liberazione di Ca2+ dal RS ( probabilmente vi
è una refrattarità meccanica, cioè il Ca2+ riassorbito dagli store
non è immediatamente disponibile per essere nuovamente
liberato)
Attenzione: l’extrasistole è una contrazione prematura rispetto
alla frequenza vigente. Non sono quindi attivi quei meccanismi
che consentono di diminuire la durata del ciclo cardiaco senza
incorrere negli inconvenienti sopra citati.
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Elettrocardiogramma
• Pag 301-303
• V=R x I, I=G x V, V2-V1 = R x I
I (corrente)
V1
V2
H2O+ sali (conduttanza)
+
(zona depolarizzata)
CUORE
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L’apparato circolatorio
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La legge di Poiseuille (relazione tra pressione e flusso)
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Il flusso F (volume che passa attraverso una sezione di un tubo) si misura in l/min, ml/ore, etc
P2-P1= R*F, F=(P2-P1)/R,
1/R=G
Il flusso va da pressione maggiore a pressione minore
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R= 8ηl/ πr4(esatta in regime di flusso laminare)
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Vasi in serie: RT = R1+R2
Vasi in parallelo FT=F1+F2
1
2
F1
FT
FT
F2
FT =F1+F2
1/RT=1/R1+1/R2
GT=G1+G2
P2
P1
F
l
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Legge di Bernoulli: presuppone l’assenza di attriti
Se diminuisce la velocità aumenta la pressione
Aneurisma
V1
>
V2
<
V3
P1<P2
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Flusso= Velocità x Sezione
Quantità=Velocità x Sezione x tempo
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Legge di Laplace: T= P x R (T=tensione distendente applicata alla parete del vaso)
Aneurisma
Aorta e capillari
• Diametro finale del vaso: alla pressione, che distende il vaso, si oppone l’elasticità
del vaso e la contrazione delle cellule muscolari liscie.
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• Tipi di vasi
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Vasi di accumulo a bassa complianza (aorta)
Vasi di trasporto: arterie
Vasi di resistenza (variabile): arteriole
Vasi di scambio: capillari
Vasi di trasporto:vene
Vasi di accumulo ad alta complianza (2 litri, costituiscono una riserva di
sangue): grosse vene
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Complianza : V/  P
Le vene hanno una complianza>> delle arterie
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La pressione arteriosa
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La pressione arteriosa (PA) varia ciclicamente: 120 mmHg sistolica, 80 mmHg diastolica
Pressione media ≈ 95 mmHg
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Elasticità dele arterie
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La gettata sistolica in parte procede, in parte si accumula nell’aorta ascendente
L’elasticità delle arterie, principalmente l’aorta ascendente, fa sì che P ed F non vadano
a zero durante la diastole
Il polso arterioso è la deformazione elastica dell’aorta ascendente che si trasmette a tutto
l’albero arterioso (e torna anche indietro)
Maggiore è la rigidità delle arterie, maggiore è la velocità di propagazione
Polso arterioso: fasi anacrotica, catacrotica, onda dicrota (incisura aortica
Polso : permette la misura della frequenza cardiaca
Polso ampio e celere: è causato da un’insufficienza della valvola aortica
Polso piccolo e tardo: è causato da una stenosi della valvola aortica
P=120
P=90
sangue
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La pressione arteriosa
• La pressione arteriosa origina dall’attività contrattile del cuore
• Lo scopo del Sistema Circolatorio? Mantenere un adeguato flusso
• Se consideriamo il grande circolo:
• P1 è la pressione nell’aorta, in media circa 100 mmHg
• P2 è la pressione nell’atrio destro, circa 0
• P1 – P2 = R x F
100 -0 = R X F: se aumenta R, è opportuno che
aumenti P1, se F deve restare costante
• Un modo per aumentare F? Aumentare la gettata sistolica e la frequenza
• La volemia. Se aumenta, tende ad aumentare il ritorno venoso (perchè il
sangue si accumula nelle grosse vene, aumenta la pressione venosa e quindi il
ritorno di sangue al cuore, e quindi la presione sistolica)
• Un modo per aumentare F? Diminuire la resistenza periferica, cioè
vasodilatare i vasi. La necessità di aumentare F è però selettiva e quindi anche
la vasodilatazione è selettiva,
• Misura della Pa con il manometro di Riva-Rocci: libro
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La legge di Starling: insufficienza ventricolare o aumento R sistemica
Dx
Flusso
o GC
Sx
150 ml
80 ml
70 ml
80 ml
80 ml
Nelle vene vi
sono 2000 ml
Dx
80 ml
Flusso
o GC
Sx insuff.
150 ml
50 ml
100 ml
80 ml
80 ml
Nelle vene vi
sono 1970 ml
Dx
50 ml
Flusso
o GC
80 ml
80 ml
Nelle vene vi
sono 2000 ml
80 ml
Sx
180 ml
80 ml
100 ml
I 2 flussi devono essere uguali
1) Stazionario: escono 80 ml, arrivano 80 ml.
Volume telediastolico 150, GS=80, volume
telesistolico 70
2) Il ritorno venoso dipende dalla pressione venosa,
proporzionale al riempimento venoso e dalla
contrazione delle cellule muscolari liscie delle vene ,
operata dal SNO.
3) La contrattiltà del ventricolo sinistro diminuisce:
GS=50, volume telesistolico 100 (Pa diminuisce)
4) Il ritorno venoso a Dx non cambia (nelle vene vi
sono 2000 ml, se ne arrivano 70 o 50, poco cambia
5) Da Dx escono ancora 80 ml, che arrivano ad Sx.
6) Il volume telediastolico di Sx è ora 180 ml : aumenta la
forza di contrazione, Gs torna 80,
il volume telesistolico è 100 (Pa torna normale).
Lo stesso avviene se R sistemica aumenta (per esempio,
vasocostrizione generalizzata) Pa però aumenta.
L’inverso avviene se R diminuisce
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La pressione arteriosa può aumentare con la volemia
La pressione arteriosa tende a dimunuire con l’emorragia
Compliance delle arterie: se le arterie hanno maggire compliance, diminuisce
la massima
La pressione arteriosa aumenta con l’aumentare dellle R periferiche
La pressione arteriosa può aumentare con l’aumento della GC
Gli atti respiratori (circa 15/min) influenzano la PA (oscillazioni del II ordine)
Le arteriole ottimizzano la distribuzione del flusso sanguigno
La resistenza delle arteriole (cioè il loro calibro) è controllata dalle cellule
muscolari liscie
I capillari consentono gli scambi e consentono il passaggio di tutte le molecole,
proteine escluse. Le poche proteine che filtrano sono riassorbite dai vasi
linfatici. Eccezioni: 1) nei capillari cerebrali l’endotelio controlla in modo
attivo la permeabilità degli ioni, costituendo la BLOOD-BRAIN BARRIER
(veicolazione farmaci al SNCentrale); nei capillari epatici la permeabilità alle
proteine è rimarchevole.
STRUTTURA del circolo capillare: minidomini irrorati da una arteriola, con
sfinteri precapillari e shunt artero-venoso. La circolazione nei capillari in
condizioni basali è alternata. La massima irrorazione si ottiene aprendo tutti
gli sfinteri e chiudendo lo shunt.
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Durante l’esercizio fisico, si chiudono le arteriole di alcuni distretti, si
vasodilatano le arteriole dei distretti cardiaco e muscolare scheletrico
interessato. Il circolo capillare è pervio in misura massima
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