Fisiologia cardiovascolare

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1 Corso Integrato di Fisiologia Umana Fisiologia cardiovascolare La funzione cardiaca: accoppiamento funzionale tra cuore e sistema vascolare Anno accademico

2 Il lavoro del cuore Il lavoro del cuore si disperde: - sotto forma di calore agendo sulle strutture viscosoelastiche del letto circolatorio - nel vincere le resistenze al flusso e nellʼindurre la migrazione del liquido plasmatico verso lʼinterstizio Lʼenergia totale energia totale utilizzata dal cuore può essere valutata dal consumo di ossigeno (8-10 ml/min x 100 g tessuto in condizioni basali) Anno accademico

3 Il lavoro a battito del cuore Il lavoro a battito (stroke work) svolto dal ventricolo sinistro può venire espresso dalla seguente relazione: SW = P VT x GS quando la P VT supera la P ad provoca lʼapertura delle valvole semilunari e lʼeiezione della GS. Pertanto, la SW dipende dalla P ad e dalla geometria della camera ventricolare Anno accademico

4 Lavoro statico e dinamico Anno accademico

5 La legge di Laplace Anno accademico

6 La legge di Laplace applicata al cuore La legge di Laplace legge di Laplace applicata al cuore afferma che il ventricolo che produce al suo interno una certa pressione (P VT ) deve sviluppare una tensione (T) nella parete, il cui valore dipende dallo spessore della parete (d) e dal raggio (r) della camera ventricolare Anno accademico

7 Se si considera un cuore dilatato (raggio di curvatura pari a 2r) e spessore della parete invariato si ha che per avere la stessa P intraventricolare la parete deve sviluppare una T doppia conclusioni Anno accademico

8 Il lavoro dinamico Le curve pressione-volume esprimono il lavoro esterno (dinamico) compiuto dal cuore. Si considerano la curva di tensione passiva a riposo (curva di riempimento diastolico) e la curva di tensione attiva, sviluppata in condizioni isometriche L E La variazione di volume ventricolare è pari a: GS = V TD - V TS SW = (P VTS - P VTD ) x GS Anno accademico

9 Il lavoro statico A riposo circa il 75-80% dellʼe T trasformata dal cuore è spesa allʼinterno del cuore stesso e non compare come lavoro meccanico. Per mantenere in tensione le fibre miocardiche prima dellʼeiezione il cuore consuma O 2 (lavoro statico ). Il termine attivazione costante (AC) esprime il lavoro statico compiuto dal cuore. Anno accademico

10 Anno accademico

11 Il pre-carico e il post-carico cardiaco Pre-carico (pre-load): è lo slittamento iniziale delle fibre muscolari del ventricolo che è determinato dal volume telediastolico (V TD ) Post-carico (after-load): è per il ventricolo sinistro la pressione in aorta, poiché il ventricolo deve dapprima sviluppare una tensione isometrica sufficiente a fare sì che P VT P a e quindi che la valvola aortica si apra ed inizi la fase di eiezione (contrazione isotonica) Anno accademico

12 Aumento pre-load Anno accademico

13 Effetti dell azione di pompa del cuore Due parametri caratterizzano dal punto di vista quantitativo lʼazione di pompa del cuore, entrambi finalizzati a ottimizzare gli scambi a livello capillare tra LP e LI Anno accademico

14 Anno accademico

15 Fattori cardiaci e fattori di accoppiamento Fattori cardiaci (propri del tessuto cardiaco): - frequenza - contrattilità Fattori di accoppiamento (dipendono dalle carateristiche del cuore e del circolo): - pre-carico - post-carico Questi quattro fattori sono tra loro interrelati attraverso le leggi di Frank-Starling e di Hagen- Poisseuille Anno accademico

16 Il controllo della gittata cardiaca Anno accademico

17 La legge di Frank-Starling I due principali meccanismi intrinseci al cuore che consentono al miocardio di adattarsi alle variazioni delle richieste di apporto di sangue ai tessuti periferici sono il meccanismo di Frank-Starling (regolazione eterometrica) e il meccanismo di modulazione della contrattilità indotta dalla frequenza (effetto di Bowditch o regolazione omeometrica). Anno accademico

18 Anno accademico

19 Compensazioni attuate dal controllo eterometrico Il meccanismo di Frank-Starling permette al cuore di mantenere costante la GC nonostante un aumento delle resistenze periferiche (AL) contro le quali pompa il sangue Anno accademico

20 La regolazione omeometrica della gittata cardiaca Anno accademico

21 Variazioni dell inotropismo cardiaco Anno accademico

22 Regolazione cronotropa della gittata cardiaca Anno accademico

23 Anno accademico

24 Connessioni funzionali tra gittata cardiaca e pressione arteriosa Anno accademico

25 Rilevanza funzionale della P AD nell accoppiamento tra GC e RV Anno accademico

26 Il ritorno venoso Anno accademico

27 Pressione media di riempimento Il continuo trasferimento di sangue dal versante arterioso al venoso dipende da: - le proprietà elastiche del letto arterioso - le proprietà elastiche del letto venoso - il volume di sangue presente allʼinterno del letto circolatorio Questi tre parametri si possono caratterizzare mediante la pressione media di riempimento (P mr ) La P mr del letto circolatorio = 7 mm Hg Anno accademico

28 La curva della funzione vascolare Il RV non dipende solo dalla P AD e dalla RPT (in particolare dalla R V ), ma anche dalla P mr RV = (P mr - P VC )/R V Anno accademico

29 Anno accademico

30 Accoppiamento cuore-sistema vascolare Eʼ possibile esaminare il sistema cardiocircolatorio nella sua globalità riportando nello stesso asse cartesiano sia la curva della funzione cardiaca (ventricolare) sia la curva della funzione vascolare (del ritorno venoso) Anno accademico

GC = F x Gs. Gli aumenti di GC sono possibili grazie ad aumenti della frequenza cardiaca e della gittata sistolica.

GC = F x Gs. Gli aumenti di GC sono possibili grazie ad aumenti della frequenza cardiaca e della gittata sistolica. Volume di sangue espulso dal cuore in un minuto. Dipende dalle esigenze metaboliche dell organismo e quindi dal consumo di O 2 Consumo O 2 medio in condizioni basali 250 ml/min GC = 5 l/min Consumo O 2

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