Corso di Laurea Magistrale in
“Medicina e Chirurgia”
Biofisica e Fisiologia I
Sistema circolatorio e
flusso sanguigno
Apparato cardio-circolatorio
L’apparato cardio-circolatorio è un sistema costituito da
tubi (vasi) pieni di liquido (sangue) e connessi ad una
pompa (cuore).
La funzione principale del sistema cardiovascolare è il
trasporto di materiale tra i vari distretti dell’organismo.
Le sostanze trasportate possono essere suddivise in
nutrienti, acqua e gas, che entrano dall’ambiente esterno,
e cataboliti che le cellule devono eliminare.
Trasporto nel sistema cardiovascolare
Sostanze spostate
da
a
_______________________________________________________________
In ingresso
Ossigeno
Nutrienti ed acqua
Da un distretto all’altro
Prodotti di scarto
Cellule difesa ed anticorpi
Ormoni
Nutrienti accumulati
In uscita
Prodotti di scarto
Calore
Anidride carbonica
polmoni
intestino
tutte le cellule
tutte le cellule
alcune cellule
circolo
cellule endocrine
fegato ed adipe
fegato
dove occorrono
cellule bersaglio
tutte le cellule
tutte le cellule
tutte le cellule
tutte le cellule
reni
cute
polmoni
SISTEMA CIRCOLATORIO
POLMONI
VENA
CAVA
AORTA
CUORE
valvole
VENE
ARTERIE
ARTERIOLE
VENULE
CAPILLARI
SISTEMA CIRCOLATORIO
POLMONI
VENA
CAVA
AORTA
CUORE
valvole
VENE
ARTERIE
ARTERIOLE
VENULE
CAPILLARI
● Nel sistema cardio-circolatorio il sangue può
scorrere solo se in una regione si sviluppa una
pressione maggiore rispetto alle altre regioni.
● L’aumento di P è generato a livello delle
camere cardiache quando queste si contraggono.
● Quando il sangue scorre attraverso i vasi, la P
diminuisce a causa dell’attrito
● Il movimento dei fluidi (liquidi e gas) è
stimolato da una differenza di pressione (ΔP).
Il fluido si muove da regioni
a maggiore P verso regioni a P inferiore.
ΔP
Q = portata = Vfluido/Δt
P1-P2 = ΔP
Legge di Poiseuille
Q = [1/R]ΔP
R = resistenza idraulica = ΔP/Q
R = 8ηL/πr4
Q = [πr4/8ηL]ΔP
Ematocrito
Se il raggio raddoppia il flusso aumenterà di 16 volte
Una piccola variazione del raggio di un vaso sanguigno ha un notevole
effetto sulla resistenza al flusso sanguigno. Una vasocostrizione diminuirà il
flusso di sangue attraverso il vaso, mentre una vasodilatazione lo
aumenterà.
Legge di Poiseuille
Q = Portata = [1/R]ΔP
Q1
Q1 = Q2/2
Q2
Q2 = Q3
Q3
SISTEMA CIRCOLATORIO
Pressione di perfusione = (40-10) mmHg
RESISTENZE NEL SISTEMA CIRCOLATORIO
CIASCUNA RETE VASCOLARE (circolo sistemico, circolo polmonare,
vascolarizzazione di un organo, letto capillare, etc)
OFFRE UNA PROPRIA RESISTENZA
La Resistenza derivante dalla combinazione delle resistenze
di tutti i vasi del circolo sistemico viene indicata come
RESISTENZA PERIFERICA TOTALE (TPR) o
RESISTENZA VASCOLARE PERIFERICA (RVP)
Legge di Poiseuille
Q = [1/R]ΔP
CO = MAP/TPR
GC = PAM/RVP
PAM = GC x RVP
PAM = [GS x F] x RVP
EQUAZIONE di CONTINUITA'
v = Q/S
v
Q = V/Δt = SΔx/Δt = SvΔt/Δt = Sv
EQUAZIONE di CONTINUITA'
Conseguenze della legge di continuità
v3
Q = Sv = cost = 5 litri. min-1
v3
vene
nei capillari la sezione
individuale diminuisce,
la sezione totale
aumenta, la velocità
diminuisce.
velocità
venule
v1 > v2 > v3
v3
sezione
capillari
v2
v3
arteriole
v1
arterie
v2
Con l’aumentare della sezione trasversa, la velocità del sangue diminuisce.
Essa pertanto sarà minima a livello dei capillari. Questo favorisce i processi
di scambio
SISTEMA CIRCOLATORIO
POLMONI
VENA
CAVA
AORTA
CUORE
valvole
VENE
● Nel sistema cardio-circolatorio il sangue può
scorrere solo se in una regione si sviluppa una
pressione maggiore rispetto alle altre regioni.
● L’aumento di P è generato a livello delle
camere cardiache quando queste si contraggono.
● Quando il sangue scorre attraverso i vasi, la P
diminuisce a causa dell’attrito
ARTERIE
ARTERIOLE
VENULE
CAPILLARI
Vasi di pressione
Vasi di resistenza
Vasi di capacità
Le vene agiscono come riserva di
volume dalla quale, se la
pressione sanguigna scende
troppo, il sangue può essere
inviato alla parte arteriosa della
circolazione
Vasi di pressione
Vasi di resistenza
Vasi di capacità
Arterie: vie di trasporto veloce del
sangue dal cuore agli organi.
Serbatoio di pressione.
ARTERIE
Poiché le arterie offrono scarsa resistenza al movimento del sangue, in esse si perde per attrito solo
una quantità trascurabile di energia pressoria. Perciò la PAM è essenzialmente la stessa in tutto
l’albero arterioso
Arterie: vie di trasporto veloce del
sangue dal cuore agli organi.
Serbatoio di pressione.
Arteriole: vasi di resistenza.
L’elevata resistenza causa
una caduta di pressione da
93-90 a 35-37 mmHg.
Questa diminuzione di pressione aiuta
ad instaurare il differenziale di
pressione che favorisce il movimento di
sangue dal cuore ai vari organi
La regolazione del loro diametro
determina la distribuzione della
gittata cardiaca tra organi ed
apparati. Oltre a regolare la PAM
ΔP = Q x R
MAP = ΔP = Forza propulsiva che mette in circolazione il sangue
Il muscolo liscio arteriolare presenta uno stato di costrizione
parziale detto tono vascolare dovuto a due fattori:
-Il muscolo liscio arteriolare ha una attività miogena, cioè il
suo potenziale d’azione fluttua indipendentemente da ogni
influenza nervosa o ormonale, determinando un’attività
contrattile autoindotta.
-le fibre simpatiche che innervano la maggior parte delle
arteriole rilasciano continuamente noradrenalina, che
accresce ulteriormente il tono vascolare.
Aumenta la resistenza e il flusso diminuisce
Riduce la resistenza e il flusso aumenta
Non soltanto la gittata
cardiaca
aumenta
durante l’attività fisica,
ma la sua distribuzione
viene regolata in modo
da
sostenere
l’aumentata
attività
fisica.
Aumenta la percentuale di gittata
cardiaca che va al muscolo
scheletrico e al cuore, apportando
così l’O2 e i nutrienti addizionali
necessari per sostenere
l’aumentata velocità del loro
consumo di ATP.
La percentuale che va alla pelle aumenta
per dissipare dalla superficie del corpo il
calore addizionale generato dai muscoli in
esercizio
La percentuale che va alla maggior parte
degli altri organi diminuisce
Soltanto il valore dell’afflusso
sanguigno all’encefalo rimane
invariato
● Variazioni attività metabolica
(vasodilatatori metabolici: CO2, H+,
K+)
● Variazioni flusso ematico
Intrinseci
● Risposta miogena allo
stiramento
● Secrezione paracrina (NO,
endotelina, istamina)
Meccanismi di controllo
delle resistenze periferiche
Estrinseci
● SNA
● Ormoni (vasopressina,
angiotensina II)
Mentre i meccanismi di controllo estrinseco di una pressione arteriosa sufficiente
per portare il sangue verso tutti gli organi, sono poi questi ultimi a regolare il
flusso locale secondo le loro necessità
● Variazioni attività
metabolica (vasodilatatori
metabolici: CO2, H+, K+)
Le influenze metaboliche locali
sul raggio arteriolare aiutano
ad adeguare il flusso
sanguigno alle richieste
dell’organismo
Autoregolazione miogena
In alcuni tessuti la
muscolatura liscia
arteriolare è sensibile
allo stiramento e
risponde alle variazioni
della pressione
sanguigna all’interno
delle arteriole.
● Secrezione paracrina (NO, endotelina, istamina)
VASOATTIVI LOCALI:
-Monossido di azoto (NO): fattore rilasciante di origine endoteliale (EDRF),
induce il rilasciamento del muscolo liscio arteriolare.
-Endotelina (ET): azione fortemente vasocostrittice.
- Istamina: non viene rilasciata in risposta a modificazioni metaboliche locali
e non si origina da cellule endoteliali, ma da cellule danneggiate,
azione vasodilatatrice. Responsabile del gonfiore e del rossore che si manifesta nelle sedi
di infiammazione
-Serotonina: azione vasocostrittice. Si libera dalle piastrine aderenti a pareti vasali,
arteriose o venose, in seguito a lesioni.
- Prostaciclina e trombossano A2: la prima è prodotta dalle cellule endoteliali, il secondo
dalle piastrine. Il trombossano produce aggregazione piastrinica e vasocostrizione. La
prostaciclina inibisce l’aggregazione e provoca vasodilatazione. La loro sintesi parte
dall’ac. arachidonico e richiede l’intervento della cicloossigenasi.
PAM = GC x RVP
PAM = [GS x F] x RVP
L’effetto del SNA sulla
resistenza delle arteriole è
importante nel mantenere
una giusta PAM che
mantiene un’adeguata
pressione di perfusione. I
meccanismi locali agiscono
invece nel regolare il flusso ai
vari organi a secondo le
necessità
L’attività
simpatica
dà
un
contributo
importante
al
mantenimento
della
PAM
assicurando la forza propulsiva
adeguata all’encefalo, a spese di
organi capaci di resistere meglio
a una riduzione dell’irrorazione
sanguigna. Se un altro organo ha
necessità di ricevere sangue
addizionale, come nel caso dei
muscoli in attività lo ottiene
attraverso regolazioni locali.
L’innervazione parasimpatica
delle arteriole è irrilevante. La
vasodilatazione viene prodotta
riducendo l’attività simpatica
SNA
alta
alta
Rinforza i meccanismi locali
Tutti i recettori adrenergici sono collegati a proteine G.
α1
SNA
Quantità elevate di adrenalina vengono liberate durante la risposta lotta e fuggi che prepara
l’organismo a un vigoroso impegno fisico.
Ormoni vasoattivi
Vasocostrittori:
● Angiotensina II
● Noradrenalina
● Vasopressina
● Urotensina II
Vasodilatatori:
● Adrenomedullina
● Chinine: Bradichinina e Callidina
● Adrenalina
Stimolazione adrenergica
tonica
↑ attività miogena
↑ [O2]
↓ [CO2]
↑Endotelina
↑Stimolazione simpatica
↑Freddo,
↑vasopressina, angiotensina II
↓ attività miogena
↓ [O2]
↑ [H+]
↑ [CO2]
↑ [NO]
↓ Stimolazione simpatica
↑Istamina
↑caldo
Distribuzione del sangue
tra arterie e vene
Fattori
Intrinseci
Fattori
Estrinseci
Gittata cardiaca
(quantità di sangue che
entra nelle arterie)
Intrinseci
PAM
Estrinseci
Resistenza periferica
PAM = [GS x F] x RVP
Volemia
ipotalamo
corteccia
Arterie: vie di trasporto veloce del
sangue dal cuore agli organi.
Serbatoio di pressione.
Arteriole: vasi di resistenza.
L’elevata resistenza causa
una caduta di pressione da
93-90 a 35-37 mmHg.
La regolazione del loro diametro
determina la distribuzione della
gittata cardiaca tra organi ed
apparati. Oltre a regolare la PAM
Capillari: siti di scambio.
RUOLO DEGLI SFINTERI PRECAPILLARI
-Non sono innervati, hanno elevato tono miogeno, sono sensibili a modificazioni
metaboliche locali.
↑ Attività metabolica tissutale
↑ CO2 e metaboliti, ↓ O 2,
↑ Rilasciamento sfinteri
↑ Vasodilatazione arteriole
↑ Flusso nei capillari
↑ Superficie di scambio
↑ Scambi tra sangue e
tessuti
FORZE DI STARLING
Pfiltr.= 11 mmHg
Pass. = - 9mmHg
ΔP = 2 mmHg
IL SISTEMA LINFATICO
tonsille
vena succlavia destra
dotto toracico
linfonodi
Il sangue non è l’unico
liquido che circola nel
nostro corpo; accanto
al sistema dei vasi
vena succlavia sinistra sanguigni, infatti,
esiste il sistema
timo
linfatico, fatto di vasi
in cui si raccoglie una
milza
parte di plasma,
cellule e sostanze del
sangue (soprattutto
proteine) in eccesso
fuoriuscite dai
capillari.
vasi linfatici
Il liquido che scorre nel
sistema linfatico prende il
nome di linfa.
•
Linfa si forma alla fine
della porzione
arteriosa dei capillari,
dove la pressione è
elevata
•
Acqua, elettroliti ed
alcune proteine
trasudano nel tessuto
•
L'inversione di
pressione nella
porzione venosa, non è
in grado di produrre un
completo
riassorbimento nelle
vene
Circa 30 litri passano dai capillari sanguigni agli spazi
interstiziali
Solo 27 litri tornano ai capillari sanguigni
Restanti 3 litri entrano nei capillari linfatici e attraverso il
sistema linfatico ritornano al sangue
Funzione del Sistema Linfatico
•
Bilancio dei fluidi
– L’eccesso di fluidi interstiziali entra nei capillari linfatici
•
Assorbimento dei lipidi
•
Difesa
– Microorganismi ed altre sostanze vengono “filtrate” dalla
linfa nei linfonodi e dal sangue nella milza
Circolazione venosa
Stimolata da
1) Spinta cardiaca: la pressione nelle venule è 12-18 mmHg e
decresce gradualmente nelle grandi vene extra-toraciche fino
a 5-6 mmHg.
2) Pompa toracica: la pressione venosa centrale oscilla tra 6
(espirazione) e 2 mmHg (inspirazione). L’abbassamento del
diaframma nell’inspirazione causa un innalzamento della
pressione intra-addominale che contribuisce a spingere il
sangue verso il cuore. Questo movimento è favorito dalla
diminuzione della pressione venosa centrale.
3) Pompa muscolare.
