Arterie polmonari. Vene polmonari. Capillari polmonari. Atrio destro. Atrio sinistro. Ventricolo sinistro. Ventricolo destro. Arterie sistemiche

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2 Arterie polmonari Vene polmonari Figura Una visione generale dell apparato circolatorio. Il sangue scorre separatamente nel circolo polmonare ed in quello sistemico, guidato dalla spinta del cuore. Ognuno dei 2 circuiti origina dal cuore e termina in esso, ed è formato da arterie, capillari, e vene. Capillari polmonari Atrio destro Ventricolo destro Vene sistemiche Atrio sinistro Ventricolo sinistro Arterie sistemiche Capillari nei tessuti periferici Circolo polmonare (Vedi Figura 21.9) Circolo sistemico (Vedi da Figura a Fig )

3 Trachea Prima costa Figura Posizione del cuore nella cavità toracica. Il cuore è situato nella porzione anteriore del mediastino, subito dopo lo sterno. (a) Visione anteriore della cavità toracica aperta, che mostra la posizione del cuore e dei grossi vasi in rapporto con il cuore. Il piano di sezione mostra l orientamento della figura (b). (b) Sezione mostrante la posizione del cuore nel mediastino e la localizzazione degli altri organi mediastinici. (c) Rapporti tra il cuore e la cavità pericardica. Polmone destro Polmone sinistro Esofago Diaframma Pericardio parietale (tagliato) Cavità pleurica destra Bronco polmonare Connettivo mediastinico Aorta Arteria polmonare Cavità pleurica di sinistra (a) Vena polmonare Atrio sinistro Linea di incisione del pericardio parietale Vena cava superiore Atrio destro Ventricolo destro Pericardio viscerale Ventricolo sinistro Aorta Cavità pericardica Pericardio parietale Tessuto fibroso del sacco pericardico (b) Cavità pericardica Tessuto connettivo lasso Mesotelio Pericardio parietale Legamento pericardico frenico (c) Linea di incisione dell epicardio (pericardio viscerale)

4 Margine destro Base Arco aortico Margine sinistro Aorta ascendente Aorta discendente Vena cava superiore Tronco polmonare Apice Auricola (orecchietta) dell atrio sinistro Margine inferiore Atrio destro (a) Posizione del cuore Solco coronario Vene polmonari Arterie polmonari Arco aortico Ventricolo destro Ventricolo sinistro Solco interventricolare anteriore Atrio sinistro (b) Superficie anteriore (sternocostale) Tessuto adiposo nel solco coronario Vene cava superiore Ventricolo sinistro (c) Superficie posteriore (diaframmatica) Atrio destro Vena cava inferiore Ventricolo destro Solco interventricolare posteriore Figura Anatomia di superficie del cuore. (a) Visione anteriore del torace, mostrante la posizione del cuore rispetto alla parete toracica ed i limiti anatomici del cuore. (b) Veduta anteriore del cuore (faccia sternocostale) che pone in evidenza le principali caratteristiche anatomiche. (c) Superficie posteriore (diaframmatica) del cuore. (Le arterie sono rappresentate in rosso, le vene in blu).

5 Arco aortico Arteria polmonare di destra Vena cava superiore Tronco polmonare Arterie polmonari di sinistra Vene polmonari di sinistra Muscoli pettinati Atrio destro Cuspide della valvola AV di destra (tricuspide) Ventricolo destro Trabecole carnee Vena cava inferiore Valvole semilunari Cuspide della valvola AV di sinistra (bicuspide) Ventricolo sinistro Corde tendinee Muscoli papillari Setto interventricolare (a) Aorta discendente (toracica) (b) Figura Anatomia cardiaca in sezione. (a) Una sezione schematica del cuore, condotta frontalmente, che mostra le principali strutture e le vie di transito del sangue attraverso gli atri ed i ventricoli. (b) Fotografia dei muscoli papillari e delle corde tendinee collegate alla valvola tricuspide (valvola AV destra). L immagine è stata ripresa all interno del ventricolo destro, osservata grazie ad una luce accesa posta nell atrio destro.

6 Solco interventricolare posteriore Ventricolo destro Ventricolo sinistro (b) Dilatato (fine diastale) Ventricolo sinistro Ventricolo destro (a) Solco interventricolare anteriore (c) Contratto (fine sistale) Figura Differenze strutturali tra i ventricoli destro e sinistro. (a) Dettagliata vista in sezione del cuore, che mostra gli spessori relativi dei 2 ventricoli. Notare la forma a tasca del ventricolo destro e la massa del ventricolo sinistro. (b) Visione schematica dei ventricoli rilasciati poco prima di una contrazione, quanto essi sono pieni di sangue. (c) Visione comparativa dei ventricoli contratti.

7 (b) Arteria coronaria destra Arco aortico Tronco polmonare Arteria coronaria di sinistra Figura Circolazione coronaria. (a) Un calco dei vasi coronarici che mostra la complessità e l estensione del circolo coronarico. (b) Vasi coronarici destinati alla superficie anteriore del cuore. (c) Vasi coronarici destinati alla superficie posteriore del cuore. Ramo circonflesso Grande vena cardiaca Piccola vena cardiaca Vene cardiache anteriori Ramo marginale Arteria interventricolare anteriore (ramo discendente) Ramo circonflesso Grande vena cardiaca Seno coronario Vena cardiaca posteriore (a) (c) Vena cardiaca media Ramo marginale Arteria coronaria destra Piccola vena cardiaca Arteria interventricolare posteriore (ramo discendente)

8 Scheletro fibroso Connettivo fibroso denso Connettivo lasso Pericardio parietale Mesotelio Cavità pericardica Connettivo lasso Miocardio (tessuto muscolare cardiaco) Connettivo lasso Endotelio Mesotelio Endocardio Epicardio (pericardio viscerale) (a) (b) Nucleo Dischi intercolari (c) Mitocondrio Figura Organizzazione del tessuto muscolare nel cuore. (a) Una sezione schematica del cuore che mostra le posizioni relative di epicardio, miocardio, ed endocardio. (b) Tessuto muscolare cardiaco che forma strati concentrici che avvolgono gli atri spiralizzandosi nello spessore delle pareti ventricolari. (c) Sezione e visione schematica del tessuto muscolare cardiaco. Rispetto alle fibre muscolari scheletriche, quelle cardiache presentano alcune caratteristiche istologiche quali: (1) piccole dimensioni, (2) nucleo piccolo e centrale, (3) interconnessioni ramificate tra le fibre, e (4) presenza dei dischi intercalari.

9 Fibra muscolare scheletrica Stimolo Potenziale transmembrana (mv) Contrazione muscolare Rilasciamento muscolare Sviluppo della tensione Periodo refrattario Tempo (msec) (a) Fibra muscolare cardiaca Stimolo Picco Potenziale transmembrana (mv) Ripolarizzazione Depolarizzazione Contrazione muscolare Rilasciamento muscolare Sviluppo della tensione Periodo refrattario Tempo (msec) (b) Figura Meccanica della contrazione delle fibre miocardiche. a) In una fibra muscolare scheletrica il periodo refrattario è relativamente breve, intorno ai 10 msec. Poichè la membrana si è ripolarizzata prima della fine della fase di contrazione, una stimolazione ripetuta produrrà una contrazione tetanica. (b) Nella fibra muscolare cardiaca il periodo refrattario è prolungato, ed essa entra nella fase di rilasciamento prima che sia stata completata la ripolarizzazione. Pertanto una stimolazione ripetuta non può produrre una contrazione tecnica.

10 Figura Circolazione coronarica e suo esame clinico. (a) Una immagine PET del cuore, ottenuta dopo l introduzione di un mezzo di contrasto contenente il radioisotopo Tc 99. Più intensa è la luminosità, maggiore è il flusso ematico nel tessuto. La parete del cuore ha un esteso apporto circolatorio. (b) Una immagine PET di un cuore danneggiato ottenuta utilizzando la stessa procedura. La maggior parte del cuore è privata dell apporto circolatorio. (c) L angioplastica mediante palloncino qualche volta può essere utilizzata per rimuovere un ostacolo alla circolazione. Il catetere viene guidato attraverso le arterie coronarie fino all ostacolo e viene gonfiato per comprimere la placca ateromasica contro la parete vasale.

11 Cavità pericardica Faringe Tubi cardiaci Mesoderma Faringe Solco neurale Ventricolo Cavità pericardica VISIONE ANTERIORE Tronco arterioso Atrio sinistro primitivo VISIONE LATERALE Durante la seconda settimana di sviluppo il cuore risulta formato da un paio di condotti muscolari a parete sottile al davanti del pavimento del faringe. La porzione laterale del mesoderma in questa regione presenta una suddivisione in uno strato parietale ed in uno viscerale, creando uno spazio che andrà a formare la cavità pericardica. Atrio sinistro 25 GIORNI A partire dalla terza settimana il cuore pompa e fa circolare il sangue. I tubi cardiaci si sono fusi, formando un cuore con una singola cavità centrale. Due grosse vene portano il sangue al cuore, ed un unica grossa arteria, il tronco arterioso, porta il sangue nella circolazione sistemica. Apertura del seno venoso Setto interatriale Archi aortici Faringe Ventricoli Setto interventricolare Nella quinta settimana di sviluppo i setti interatriale ed interventricolare iniziano a dividere interamente il cuore. Setto interatriale Forame ovale Atrio destro Tronco arterioso Seno venoso Fossa ovale Atri 4 SETTIMANA Il cuore si allunga contemporaneamente all accrescimento dell embrione. Esso si incurva indietro su se stesso, formando una curva a S che diviene gradualmente più accentuata. Le regioni atriale e ventricolare iniziano ad avere differente spessore. Atrio sinistro Si sviluppano due setti atriali che si sovrappongono l uno all altro. Una apertura tra i 2 chiamata forame ovale, permette al sangue di passare dall atrio destro a quello sinistro. Il rigurgito dall atrio sinistro a quello destro viene impedito da un lembo di tessuto che agisce come una valvola unidirezionale. Fino alla nascita questo corto circuito esclude il sangue dal circolo polmonare. Ventricolo destro Alla nascita il forame ovale si chiude separando, nel cuore, il circolo polmonare da quello sistemico. Una depressione poco profonda, la fossa ovale, segna nell adulto la sede del primitivo forame ovale. (Altri cambiamenti circolatori che avvengono alla nascita sono descritti nel Capitolo 21). 1 ANNO DI VITA Compendio di Embriologia: sviluppo del cuore.

12 Potenziale di membrana (mv) Soglia Potenziale di riposo Frequenza cardiaca: 60 battiti per minuto Depolarizzazione spontanea (prepotenziale) (a) Figura Attività pacemaker (segnapassi). (a) Le cellule segnapassi hanno potenziali di membrana leggermente più bassi di quelli delle altre cellule miocardiche. Le loro membrane cellulari vanno incontro a depolarizzazioni spontanee, producendo potenziali d azione ad una frequenza determinata dal (1) potenziale di riposo delle membrane e (2) dalla frequenza della depolarizzazione spontanea. (b) In seguito a stimolazione del parasimpatico viene rilasciata ACh, che iperpolarizza le cellule segnapassi e riduce la frequenza delle depolarizzazioni spontanee, riducendo così la frequenza cardiaca. (c) In seguito a stimolazione dell ortosimpatico viene rilasciata NE, che depolarizza le cellule segnapassi ed accelera la frequenza delle depolarizzazioni spontanee, aumentando così la frequenza cardiaca. Potenziale di membrana (mv) Soglia Potenziale di riposo più grande Frequenza cardiaca: 30 battiti per minuto (b) Depolarizzazione più lenta Potenziale di membrana (mv) Frequenza cardiaca: 90 battiti per minuto Soglia Potenziale di riposo più piccolo Depolarizzazione più rapida Tempo in secondi

13 Nodo SA L attività del nodo SA e l attivazione atriale iniziano al tempo 0 Nodo SA Nodo AV Lo stimolo raggiunge il nodo AV. Tempo trascorso = 40 msec Nodo SA Nodo AV Fascio AV Rami destro e sinistro del fascio AV (a) Dopo un ritardo di 0,1 secondi nel nodo AV, l impulso viaggia lungo il setto interventricolare, lungo il fascio di His ed i suoi rami fino alle cellule di Purkinje. Tempo trascorso = 175 msec. Fibre di Purkinje Figura Il sistema di conduzione del cuore. (a) Lo stimolo per le contrazioni viene generato dalle cellule segnapassi del nodo SA. Da qui gli impulsi seguono tre differenti vie per raggiungere il nodo AV attraverso le pareti atriali. Dopo un breve ritardo, gli impulsi vengono condotti al fascio di His (fascio AV), e quindi da qui ai suoi rami, alle cellule di Purkinje, ed al miocardio ventricolare. (b) Il movimento dello stimolo contrattile attraversa il cuore. (b) L impulso viene distribuito dalle cellule di Purkinje e ritrasmesso al miocardio ventricolare attraverso i dischi intercalari. Tempo intercorso per completare la depolarizzazione ventricolare = 200 msec.

14 Ventricolo sinistro Aorta Pressione (mm Hg) Ventricolo destro Atrio sinistro Atrio destro Arteria polmonare Volume telediastolico Volume ventricolare sinistro (ml) Volume telesistolico Valvole semilunari Valvole atrioventricolari Toni cardiaci CHIUSO APERTO APERTO CHIUSO Lubb S 1 Dupp S 1 CHIUSO APERTO Quarto S 4 Terzo S 3 Figura Il ciclo cardiaco. Una visione integrata dei cambiamenti di pressione e volume nel cuore e nei grossi vasi, l ECG, i toni cardiaci, e lo stato delle valvole cardiache durante un singolo ciclo cardiaco. Tempo (secondi)

15 (b) (a) (c) AS AD VD VS (d) (e) Figura Controllo del cuore vivente. (a) Immagine TC tridimensionale di una sezione frontale del cuore. (b) Immagine TC tridimensionale della superficie del cuore. (c) Immagine RMN che mostrano le modificazioni del cuore durante la diastole ( a sinistra) e la sistole (a destra) ventricolare. (d) Immagine ecocardiografica di una sezione del cuore, con uno schema esplicativo. (e) Angiogramma coronarico che mostra il circolo cardiaco.

16 Valvola tricuspide (AV destra) chiusa Valvola mitrale (AV sinistra) chiusa Aorta Atrio sinistro Valvola mitrale (chiusa) Valvola semilunare aortica (aperta) Valvola semilunare aortica (aperto) SEZIONE TRASVERSALE Valvola semilunare polmonare (aperta) (a) Sistole Muscoli papillari in tensione SEZIONE FRONTALE Ventricolo sinistro contratto Valvola tricuspide (aperta) Valvola aortica (chiusa) Valvola mitrale (aperta) Valvola mitrale (aperta) Valvola semilunare aortica (chiusa) SEZIONE TRASVERSALE Valvola semilunare polmonare (chiusa) Muscoli papillari (rilasciati) SEZIONE FRONTALE Ventricolo sinistro (dilatato) (b) Diastole Suoni della valvola semilunare aortica Suoni della valvola semilunare polmonare Suoni della valvola tricuspide Suoni della valvola mitralica Figura Le valvole del cuore. (a) L aspetto delle valvole cardiache durante la sistole ventricolare, quando le valvole AV sono chiuse e quelle semilunari sono aperte. Nella sezione frontale si nota come la valvola bicuspida sia trattenuta dalle corde tendinee e dai muscoli papillari. (b) Posizione delle valvole durante la diastole ventricolare, quando le valvole AV sono aperte e quelle semilunari sono chiuse. Si noti come le corde tendinee sono allentate ed i muscoli papillari rilasciati. (c) Posizionamento dello stetoscopio per poter ascoltare i suoni generati dalla azione delle singole valvole (cosiddetti focolai o foci di ascolto, N.d.T.). (c) Suono cardiaci

17 Onda P Intervallo Gli atri si contraggono Onda T Intervallo Intervallo I ventricoli si contraggono Segmento P-R Intervallo QRS Gli atri si contraggono Segmento S-T I ventricoli si contraggono Figura Elettrocardiogramma. Un tracciato ECG è una striscia di carta contenente una registrazione dei fenomeni elettrici operata mediante elettrodi attaccati alla superficie del corpo. Il posizionamento degli elettrodi influenza la forma e l ampiezza delle onde registrate. Questo è un esempio di un ECG normale usando tre elettrodi in posizione standard (polso destro e sinistro, caviglia sinistra). L ingrandimento mostra i principali componenti dell ECG e le misurazioni più spesso eseguite durante gli esami clinici.

18 Figura Fattori che influenzano la gittata cardiaca. Ai tessuti periferici VTD Legge di Starling Volume sistolico VTS Volume del sangue Ritorno venoso Ormoni: epinefrina norepinefrina Innervazione autonomica Gittata cardiaca Attività respiratoria Riflesso atriale Frequenza cardiaca Ioni (Na +, K +, Ca 2+ ) Temperature

19 Centro cardioinibitore Nucleo del vago Centro cardioacceleratore Nervo vago (X) ORTOSIMPATICO PARASIMPATICO Fibra ortosimpatica pregangliare Fibra parasimpatica pregangliare Gangli simpatici (T 1 -T 4 ) Nervo cardiaco Sinapsi nel flusso cardiaco Fibra parasimpatica postgangliare Fibra ortosimpatica postgangliare Figura Innervazione autonomica del cuore.

20 Gittata cardiaca (l/min) Gittata cardiaca (bpm) Con normale innervazione simpatica Volume sistolico (ml) Senza stimolazione simpatica Figura L effetto della frequenza cardiaca sul volume sistolico e sulla gittata cardiaca.

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