Vena cava superiore) Arteria polmonare valvole semilunari Arterie polmonari sinistre. Arterie polmonari destre) Vena cava inferiore) Ventricolo destro

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1 Fisiologia cardiaca Arterie polmonari destre) Vena cava superiore) Arteria polmonare valvole semilunari Arterie polmonari sinistre Atrio destro Vene polmonari sinistre Valvola bicuspide (mitrale) Valvola tricuspide Corde tendinee Muscoli papillari Vena cava inferiore) Ventricolo sinistro Ventricolo destro Aorta discendente

2 L azione di pompa del cuore è possibile grazie alla contrazione coordinata e simultanea di tutte le cellule che costituiscono le camere cardiache. La contrazione è innescata dal potenziale d azione (pda) che, nel cuore, insorge spontaneamente. Il cuore è innervato dal sistema nervoso autonomo (simpatico e parasimpatico), che regola l attività cardiaca, ma non la genera.

3 Fasci internodali Nel cuore si distinguono tre tipi di fibre muscolari: Fibre nodali: generano spontaneamente il pda. Nodo seno-atriale (pacemaker primario) Nodo atrio-ventricolare Fibre di conduzione: elevata velocità di conduzione trasmettono rapidamente il pda nelle varie parti del cuore Fasci internodali (atri) Fascio di His-fibre del Purkinje (ventricoli) Fibre del miocardio da lavoro (atri e ventricoli): si contraggono in risposta al pda propagato e determinano il lavoro meccanico di pompa.

4 Il pda nasce nel NSA (frequenza di 70/min = Ritmo sinusale). Dischi intercalari Mitocondri Nucleo Cellule muscolari cardiache Il pda si propaga rapidamente da una cellula all altra grazie a sinapsi elettriche (dischi intercalari) tra le cellule cardiache. La velocità di conduzione del pda nelle varie parti del cuore dipende dal diametro delle fibre muscolari. La rapida attivazione elettrica permette la contrazione sincrona delle cellule di atri e ventricoli. Il cuore si comporta come un sincizio funzionale. Dischi intercalari Cellule muscolari cardiache cellula B a riposo cellula C a riposo sinapsi elettrica

5 Il pda si propaga dal NSA alle cellule atriali e arriva al nodo atrio-ventricolare (NAV). Il NAV è capace di generare il pda a frequenza minore del NSA (40-60/min, ritmo nodale), quindi è normalmente attivato dal pda propagato. Funziona da pacemaker solo se il NSA non è funzionante o la trasmissione SNA-NAV è interrotta. La funzione principale del NAV è quella di rallentare la conduzione del pda ritardandone la trasmissione al ventricolo. Questo permette che la contrazione dell atrio si completi prima che inizi quella del ventricolo.

6 Fascio di His Dopo aver attraversato il NAV, il pda viene trasmesso rapidamente ai ventricoli attraverso il fascio di His- cellule di Purkinje (ad elevata velocità di conduzione), e ne determina la contrazione.

7 NODO SENO-ATRIALE ATRI m/sec m/sec NODO ATRIO-VENTRICOLARE 0.05 m/sec FASCIO DI HIS-PURKINJE 1-4 m/sec VENTRICOLI 1 m/sec

8 Diversità tra pda del tessuto nodale e del tessuto di conduzione e contrattile Nel tessuto nodale il pda insorge spontaneamente, è lento e dipende dal Ca 2+ Cellule nodo SA Cellule contrattili Dischi intercalati Sinapsi elettriche Il pda nel tessuto di conduzione e contrattile nasce in seguito alla propagazione del pda generato nel NSA, è rapido e dipende dal Na +

9 PDA DELLE CELLULE DEL NODO SENO-ATRIALE Le cellule del tessuto nodale si depolarizzano spontaneamente (potenziale pacemaker) per ingresso di Na + non controbilanciato da uscita di K +. Il potenziale pacemaker permette il raggiungimento della soglia per la nascita del pda, che dipende dall apertura di canali voltaggio dipendenti per il Ca 2+. La fase di ripolarizzazione dipende da canali voltaggio dipendenti per il K +. Potenziale di membrana, mv Ca 2+ K + Na + potenziale pacemaker

10 PDA NELLE CELLULE DEGLI ATRI E DEI VENTRICOLI Le cellule del miocardio contrattile hanno potenziale di riposo stabile e si depolarizzano solo per propagazione del pda dalle cellule vicine. Il pda nasce per apertura di canali Na + voltaggio-dipendenti e presenta una fase di plateau dovuta ad apertura di canali Ca 2+ voltaggio-dipendenti. La ripolarizzazione dipende da apertura di canali K + voltaggiodipendenti. Il plateau allunga la durata del pda e quindi il periodo refrattario assoluto Potenziale di membrana, mv plateau Ca 2+ Na + K + Periodo refrattario assoluto Tempo, ms

11 Potenziale d azione Periodo refrattario Tensione sviluppata La lunga durata del pda cardiaco e quindi del periodo refrattario assoluto, fa sì che durante la maggior parte della contrazione cardiaca le fibre muscolari siano ineccitabili. Questo impedisce lo sviluppo, nel cuore, di una contrazione tetanica.

12

13 Il sistema nervoso autonomo regola la frequenza cardiaca agendo sul NSA, dove modifica il potenziale pacemaker e quindi la velocità con cui viene raggiunta la soglia per la nascita del pda. Il sistema nervoso simpatico aumenta la frequenza cardiaca (effetto cronotropo positivo) Il sistema nervoso parasimpatico (vago) diminuisce la frequenza cardiaca (effetto cronotropo negativo)

14 L effetto della stimolazione simpatica (Noradrenalina) e dell Adrenalina circolante dipendono dall attivazione dei recettori 1.

15 L effetto della stimolazione parasimpatica (vago) dipende dall interazione dell Acetilcolina con recettori muscarinici M 2.

16 TONO VAGALE E SIMPATICO Il NSA è sotto il controllo costante del sistema nervoso simpatico (Tono simpatico) e parasimpatico (Tono vagale). La frequenza cardiaca normale è il risultato del contemporaneo effetto positivo e negativo del simpatico e del vago sulla frequenza intrinseca del NSA.

17 Il sistema nervoso autonomo può regolare la velocità di conduzione del pda a livello del NAV. Il sistema nervoso simpatico incrementa la velocità (effetto dromotropo positivo) Il sistema nervoso parasimpatico (vago) riduce la velocità (effetto dromotropo negativo)

18 Propagazione del potenziale d azione nel cuore

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