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”