Diapositiva 1

funzione di pompa del cuore;
regolazione della contrattilità;
regolazione nervosa del cuore
LA CELLULA MIOCARDICA
Struttura cellulare del cuore: sincizio funzionale
per l'esistenza di dischi intercalari, che
contengono giunzioni stette. Analogo ai muscoli
lenti: alta densità di capillari, in rapporto di 1:1
con le cellule muscolari.
Rapporto pressione/volume (analogo a
tensione/lunghezza): differenze con il muscolo
scheletrico; base per spiegare l'autoregolazione
cardiaca (legge di Frank Starling); il cuore lavora
nel tratto ascendente della curva.
RICORDARE:
CURVA TENSIONE/LUNGHEZZA DEL
MUSCOLO SCHELETRICO
Esiste una lunghezza ottimale alla quale il
muscolo produce il massimo della forza (o
dell’accorciamento)
m
m
m
Tensione totale
Tensione passiva
Tensione attiva
Nel cuore, la tensione
passiva (pressione
diastolica) aumenta prima
della lunghezza ottimale:
Il cuore funziona nel
braccio ascendente della
curva
Nel cuore, il rapporto tensione/lunghezza nella parte
ascendente della curva è più ripido che nel muscolo
scheletrico: non entra in gioco soltanto il fattore
geometrico (formazione di un numero maggiore di
ponti laterali), ma anche la sensibilità al calcio della
macchina contrattile aumenta con l’aumentare della
lunghezza dei sarcomeri.
Le due tappe fondamentali nello studio della
funzione di pompa:
Cuore isolato di rana di Frank: contrazioni
isometriche a precarico crescente
Preparato cuore-polmoni di Starling
Innervato o denervato
Controllo indipendente delle due variabili che
determinano il lavoro sistolico del cuore:
precarico (ritorno venoso) e postcarico
(impedenza aortica)
L’esperimento di Frank
Esperimento di
Frank
Pressione sistolica
(isometrica)
Pressione diastolica
(aumento volume)
Grafico ricavato
dall’esperimento di
Frank
MASSIMI
ISOMETRICI
MASSIMI
ISOMETRICI
CORRETTI
Il Professor E.H, Starling
Preparato cuore-polmoni
Il “cardiometro”
Preparato cuorepolmoni di Starling
Il serbatoio venoso
può essere alzato o
abbassato per
variare il precarico
La resistenza
arteriosa può
essere modificata
par variare il
postcarico
Pressione 0 mmHg
Pressione 100 mmHg
Aumento del
postcarico
Effetto dell’aumento di pressione sul flusso coronarico e quindi sulla contrattilità
LEGGE DEL CUORE
DI FRANK e STARLING:
Quando non è insufficiente, il cuore
automaticamente produce il lavoro richiesto
dal sistema circolatorio.
Lavoro = Forza x spostamento (dine * cm)
= pressione x volume
dine * cm-2 *cm3 = dine * cm
LEGGE DEL CUORE
DI FRANK e STARLING:
A parità di postcarico, la gettata sistolica è
unguale al riempimento diastolico
Al variare del postcarico, la gettata sistolica
rimane uguale al riempimento diastolico
L’equilibrio non è immediato, ma richiede
qualche battito
Diagramma (anello) pressione/volume
Un elastico ideale quando è stirato sviluppa una forza proporzionale
all’allungamento
Il rapporto fra allungamento e forza (angolo della retta) è chiamato modulo
di Young o di elasticità e misura l’elastanza di un materiale: più è alto più
rigido è il materiale
grammi
Un materiale molto rigido
ha un’alta elastanza;
Un materiale molto
elastico ha una bassa
elastanza;
cm
Nel corso dell’attivazione, si modifica l’elastanza del cuore:
È una palla molto elastica in diastole
È una palla molto più rigida in sistole
La massima elastanza del cuore si verifica alla fine della sistole.
La pendenza di questa retta è una misura obiettiva di
contrattilità miocardica (indipendente da pre e post carico)
Volume
telesistolico
L’aumento del volume
telediastolico (precarico)
aumenta il lavoro perché aumenta
la gettata sistolica (rettangolo
grigio)
L’aumento della pressione
(postcarico) aumenta il lavoro
perché mantiene la stessa
gettata sistolica (rettangolo blu)
ma con maggiore pressione
FUNZIONE DI POMPA: REGOLAZIONE INTRINSECA
Preparato cuore-polmoni: spiegazione dei fenomeni.
Importanza pratica nell'adeguamento della gittata al
ritorno venoso. Come funziona per aumenti del precarico e
del postcarico (regolazione eterometrica).
Curve pressione telediastolica/lavoro sistolico in vivo.
Variazioni di contrattilità (regolazione omeometrica):
effetto della distensione delle fibre.
REGOLAZIONE ESTRINSECA
Controllo nervoso; interazione vago-simpatica.
Controllo umorale: catecolamine circolanti; ormoni tiroidei;
insulina; glucagone; gas del sangue.
GS = gettata sistolica (in inglese: stoke volume = SV)
o SV
GSSW
W
A parità di pressione: GS * P = lavoro sistolico (in inglese: stoke work =
SW)
A parità di pressione e frequenza cardiaca (HR): GS*HR = gettata
cardiaca (cardiac output = CO). CO*P = lavoro minuto o potenza (W)
CURVA DI STARLING: il
riempimento ventricolare,
misurato come volume o
pressione telediastolica,
determina il lavoro del cuore
Volume o pressione ventricolare alla fine della diastole
CONCETTO DI CONTRATTILITA'
Lavoro cardiaco: prodotto pressione*volume; cenno alla
componente cinetica (1/2 mv2)
La componente cinetica, difficile da determinare, è
percentualmente irrilevante per il ventricolo sinistro in
condizioni basali ed è normalmente trascurata. Aumenta
però quando la gettata sistolica è alta (esercizio fisico).
È percentualmente più elevata per il ventricolo destro
perché la pressione media è bassa (16 mmHg), mentre la
pulsatoria è elevata (25-12= 13 mmHg)
Relazioni pressione/volume (Frank Starling) e forza/velocità:
importanza del precarico e del postcarico nel determinare il
lavoro del cuore.
Variazioni di contrattilità: famiglia di curve di Starling.
Fattori che regolano la massima forza e la massima velocità.
Valutazione indiretta della contrattilità: derivata della
pressione ventricolare (dP/dt).
A parità di altre condizioni (ritorno venoso e impedenza aortica), ogni
variazione di contrattilità modifica il volume telediastolico del cuore
(dilatazione nel cuore insufficiente) e di conseguenza anche il volume
telesistolico perché per la legge di Starling la gettata sistolica
rimane costante
VARIAZIONI DI CONTRATTILITA'
Le variazioni di contrattilità (diminuita: ischemia; aumentata:
stimolazione del simpatico) riducono o aumentano la riserva
funzionale del cuore.
Il cardiopatico sta bene a riposo, ma dopo un piano di scale gli
manca il fiato; se prende un farmaco che aumenta la
contrattilità, aumenta la sua capacità di svolgere lavoro.
Nell’esercizio la GC aumenta da 4 a 6 (8) volte e la pressione
aumenta del 50%. La sola legge di Starling consentirebbe un
aumento del lavoro di circa 3 volte, ma la stimolazione del
simpatico amplifica di molto la possibilità di aumentare il lavoro
Fattori che determinano Pmax: formazione di ponti laterali –
disponibilità di Ca2+ nel sarcoplasma durante l’attivazione.
Regolazione fasica (simpatico)
Fattori che determinano Vmax: proprietà enzimatiche (ATPasi)
della miosina. Diverse isoforme, anche di actina. Analogia con
fibre scheletriche lente (rosse) e veloci (pallide). Regolazione
tonica (accoppiamento meccanico cuore-vasi)
REGOLAZIONE DEL LAVORO MUSCOLARE:
CONFRONTO FRA MUSCOLO SCHELETRICO E
CARDIACO
MECCANISMO
controllo nervoso
tensione/lunghezza
propagazione da fibra a
fibra
unità motorie
sommazione (tetano)
variaz. contrattilità
compliance a riposo
M. SCHELETRICO
essenziale
saturo
non è possibile
M. CARDIACO
regolatorio
essenziale
essenziale
essenziale
essenziale
solo con allenamento
non esiste
non è possibile
essenziale: fasica e
tonica
relativamente bassa
(pressione diastolica >>
0 a Lmax)
relativamente alta
(allungamento senza
forza fino a Lmax)
nomenclatura
effetto
cronotropo
inotropo
frequenza
forza contrazione
dromotropo
velocità di conduzione
batmotropo
eccitabilità
lusitropo
metabolico
rilasciamento
consumo di ossigeno
REGOLAZIONE NERVOSA DEL CUORE
Innervazione reciproca: parasimpatico (n. vaghi) e simpatico
(fibre postgangliari dal ganglio stellato).
effetto
cronotropo
Vago
Simpatico
---
+++
-
+++
dromotropo
----
+
batmotropo
--
+++
inotropo
lusitropo
metabolico
+++
-
+
REGOLAZIONE DELLA GETTATA CARDIACA
Il cuore, quando funziona normalmente, non determina la
funzione circolatoria, ma "serve" alle esigenze imposte dal
sistema circolatorio, in termini di ritorno venoso (precarico)
e di pressione arteriosa media (postcarico).
I due fattori che determinano la gittata cardiaca sono la
frequenza cardiaca e la gittata sistolica. Valori "normali" e
loro variazioni.
Regolazione della frequenza: frequenza intrinseca (100
bpm); influenze parasimpatiche e simpatiche. Tono
autonomico e sue variazioni.
Gettata cardiaca: valori "normali" e loro variazioni.
A riposo 5 l/min. Durante esercizio fisico aumenta
normalmente di 4 volte; fino a 6 volte (=30 l/min;
documentato) o a 8 volte (= 40 l/min; stimato) in soggetti
molto allenati.
Aumenta anche (in misura variabile): durante la digestione;
quando il corpo disperde calore; in alcune condizioni
patologiche.
Regolazione della frequenza: frequenza intrinseca (100
bpm); influenze parasimpatiche e simpatiche. Tono
autonomico e sue variazioni.
Entrambe le branche del SNA sono attive tonicamente.
L’attività ha origine in centri bulbari, controllati sia da centri
superiori, sia dai riflessi cardiovascolari