LA FUNZIONE CARDIO-CIRCOLATORIA

LA FUNZIONE
CARDIO-CIRCOLATORIA
Galeno (130-201 d.C.)
Pneumatologia
• Arterie
•
Il sangue
scorre nelle
arterie
William Harvey (1578-1657)
• De motu cordis et sanguinis in
animalibus.
• Il cuore è una pompa.
• Il sangue passa dal ventricolo
destro al sinistro attraverso la
circolazione polmonare.
• L’aria rimane nei polmoni.
• Il sangue si muove in un percorso
circolare.
Sistema circolatorio
Sistema cardiovascolare
Richiami di
anatomia
•Epicardio
•Miocardio
•Endocardio
Parietale
Pericardio
Viscerale
Valvole cardiache
Il flusso sanguigno attraverso il cuore
1. Miocardio di lavoro
2. Tessuto autoritmico
3. Tessuto di conduzione
Miocardio di lavoro
Cardiomiociti
Miocardio di lavoro
Sistema di conduzione
Tessuto autoritmico
Tessuto di conduzione
•Generazione del battito
cardiaco
•Conduzione e distribuzione
dell’attivazione
Proprietà generali del miocardio
•
•
•
•
L’eccitabilità (batmotropismo)
La contrattilità (inotropismo)
La conduttività (dromotropismo)
L’automatismo (cronotropismo)
Eccitabilità (Batmotropismo)
Basi ioniche del
potenziale d’azione
fase 0 – depolarizzazione rapida.
•Canali ionici voltaggio-dipendenti per il
Na+ (INa).
•Canali ionici voltaggio-dipendenti per il
Ca2+ del tipo T (ICa,T).
fase 1 – ripolarizzazione parziale
precoce e rapida.
•Inattivazione dei canali ionici voltaggiodipendenti per il Na+.
•Attivazione dei canali ionici voltaggio
dipendenti per il K+ (Ito,f).
fase 2 – plateau.
•Canali ionici voltaggio-dipendenti per il
Ca2+ del tipo L (ICa,L).
•Apertura dei canali ionici voltaggiodipendenti per il Na+ (INa,s).
•Chiusura dei canali anomali del K+ (K1
“inward rectifiers”) (IK,i).
fase 3 – ripolarizzazione tardiva.
•Attivazione lenta canali ionici voltaggio
dipendenti del K+ (IK,r e IK,s).
•Inizio riapertura dei canali anomali del K+
(K1 “inward rectifiers”) (IK,i).
fase 4 – di riposo.
•Riapertura dei canali anomali del K+ (K1
“inward rectifiers”) (IK,i).
La refrattarietà
Nel cuore è impossibile
la
fusione
delle
contrazioni.
Il
cuore
non
tetanizzabile.
è
PRA = periodo refrattario assoluto.
PRR = periodo refrattario relativo.
PS = periodo supernormale.
La contrattilità (Ionotropismo)
0,05-0,1 sec
0,15-0,3 sec
Minore velocità
Rilascio di Ca attivato dal Ca
La contrattilità
Bloccante dei canali del calcio.
•Fenilalchilamine (Verapamil)
•Benzodiazepine (diltiazem)
•1,4-diidropiridine (nifedipina)
Glicosidi cardiaci – Digitossina, digossina e ouabaina
aumentano la contrattilità delle fibre del miocardio.
Ciclo dei ponti trasversi e scorrimento
dei filamenti
La conduzione (Dromotropismo)
La
velocità
di
coduzione è maggiore
quanto maggiore è il
diametro
delle
fibrocellule.
(Costante di spazio )
Velocità di
propagazione
dell’eccitazione
Diffusione dell’attivazione ventricolare
L’automatismo (Cronotropismo)
Nodo seno atriale = Pace-maker (segnapasso)
Le cellule sono incapaci di mantenere uno stabile potenziale membranale
di riposo.
Legge della
dominanza del
ritmo più frequente
La regione del miocardio ove
l’attività autoritmica insorge
con la massima frequenza
impone il proprio ritmo a tutto
il resto del cuore.
Correnti ioniche del
potenziale pace-maker
Fase di depolarizzazione
•Canali ionici voltaggio-dipendenti per il
Ca2+ del tipo L (ICa,L).
Fase di ripolarizzazione
•Inattivazione dei canali ionici voltaggiodipendenti per il Ca2+ del tipo L (ICa,L).
•Attivazione lenta canali ionici voltaggio
dipendenti del K+ (IK,r e IK,s).
•Tardiva riapertura dei canali anomali del K+
(K1 “inward rectifiers”) (IK,i).
Prepotenziale
•Canali HCN (Hyperpolarization-actived
Cyclic Nucleotide-gated channels) (If).
Canali cationici attivati dalla
ripolarizzazione.
•Canali ionici voltaggio-dipendenti
per il Ca2+ del tipo T (ICa,T).
Controllo nervoso del cuore
Noradrenalina (NA)
Canali del K+ di tipo GIRK1 o KACh
Acetilcolina (Ach)
Controllo ormonale del cuore
• Catecolamine – come ortosimpatico.
• Ormoni tiroidei – effetto inotropo e
cronotropo positivo, ipertrofia cardiaca,
• Insulina – effetto inotropo positivo.
• Glucagone – effetto inotropo e cronotropo
positivo.
La sensibilità meccanica del miocardio
• Volocettori
– Vene e atrii.
– Fibre afferenti ai centri nervosi ipotalamici.
• Ridurre la produzione dell’omone antidiuretico (ADH) (riduzione della
volemia).
– Fibre afferenti ai centri nervosi bulbari (inducono tachicardia)
• Volocettori venosi di tipo A (scaricano durante la sistole atriale)
• Volocettori di tipo B (scaricano durante la massima distensione
atriale).
– Fibre dell’ortosimpatico che innervano il rene (sistema RAAS).
• Pressocettori o barocettori cardiaci
– Ventricoli e arterie (arterie polmonari, zona sottoendocardica del
ventricolo e nel pericardio).
– Diminuzione dell’attività cardiaca (riduzione della pressione
arteriosa).
Cuore come ghiandola endocrina
• Cellule atriali con granuli del peptide natriuretico atriale
(Atrial Natriuretic Peptide, ANP).
• La secrezione aumenta con l’aumento della volemia, con la
natriemia e con l’immersione in acqua.
• La secrezione si riduce passando dalla posizione
normostatica alla ortostatica.
• ANP promuove la secrezione di Na+ a livello dei tubuli
renali e inibisce la produzione di renina.
• Inibisce l’azione di sostanze vasocostrittrici.
• Tiorfan (antiipertensivo) inibitore della endopeptidasi
neutra che metabolizza l’ANP.
L’elettrocardiogramma
(ECG)
L’elettrocardiogramma
è
la
registrazione extracellulare del
potenziale d’azione che si origina
da tutti i cardiomiociti del cuore.
(registrazione
da
volume
conduttore)
Basi dell’elettrocardiogramma
Potenziale d’azione bifasico
Propagazione di un campo elettrico
Linee isopotenziali
Fattori che influenzano la
differenza di potenziale:
•La tensione del dipolo.
•La posizione degli elettrodi.
•La distanza degli elettrodi.
L’elettrocardiogramma o ECG
Derivazioni elettrocardiografiche
Derivazioni elettrocardiografiche
Il triangolo dell’ECG secondo Einthoven
Il ciclo
cardiaco
Successione di eventi
meccanici
che
caratterizzano l’attività
ritmica del cuore.
Sistole = contrazione del cuore
Diastole = rilasciamento del cuore
Comportamento valvole cardiache
Riempimento diastolico del cuore
• Pressione
negativa
intratoracica.
• Vis a tergo.
• Meccanismo del
piano delle
valvole.
• Spremitura del
sangue operata
dai muscoli
scheletrici.
I toni cardiaci
Il primo tono è una vibrazione
compresa tra i 25 e i 50 Hz,
durata 0,10-0,17 s.
Il secondo tono è di 50-200 Hz,
durata 0,10 s.
I soffi cardiaci:
•sistolici
•diastolici
Valvole cardiache: "B" (Bicuspide o mitrale), "T"
(Tricuspide), "A" (Aortica), e "P" (Polmonare).
I tono: causato dalla chiusura delle valvole
atrioventricolari Mitrale (B) e Tricuspide (T) - II
tono: causato dalla chiusura delle valvole
semilunari Aortica (A) e Polmonare (P).
Legge di Frank-Starling
L’energia di contrazione
delle
fibrocellule
cardiache cresce con
l’aumentare del loro
allungamento iniziale.
Legge di Frank-Starling
Diagramma pressione-volume
Diagramma di Straub
Il lavoro del cuore
Componente statica + componente dinamica
V1
L
V1
2
P dV
V0
L = lavoro
m = densità del sangue
V = volume
mv dV
V0
P = pressione
v = velocità
La gettata cardiaca
Quantità di sangue espulsa dal ventricolo
sinistro (o destro) nell’unità di tempo (l/min).
GC
GC = gettata cardiaca
GS F
GS = gettata sistolica
F = frequenza cardiaca
4,5 – 6 l/min (condizioni di riposo)
Fino a 35 l/min (sforzo muscolare intenso)
Regolazione gettata cardiaca
Metabolismo energetico e funzione cardiaca
Concentrazione ATP
4-5 mol/g
(10 sec)
Fosforilazione ossidativa
30 % v/v di mitocondri
Consumo ATP
Metabolismo energetico
70 %
30 %
Cuore organo “onnivoro”