Il sistema di conduzione del cuore

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1 IL CUORE Il cuore è un organo muscolare situato nella gabbia toracica, tra i due polmoni, dietro lo sterno. Ha forma conica, della grandezza del pugno dell individuo con la base rivolta in alto e indietro e la punta in basso e in avanti e a sinistra. Nel cuore si distinguono due facce anteriore e in cui sono visibili i grossi vasi che si dipartono e arrivano al cuore. Nella faccia anteriore l arteria polmonare e l aorta, in quella posteriore le due vene cave, inferiore e superiore, le quattro vene polmonari. Il cuore è strutturalmente distinto in 3 strati: il pericardio, sottile membrana che lo avvolge esternamente, il miocardio che rappresenta la struttura muscolare e l endocardio altra sottile membrana che riveste le sue cavità interne. Internamente il cuore presenta quattro cavità ben delimitate, due superiori dette atri e due inferiori ventricoli. Ciascun atrio comunica con il ventricolo sottostante, mentre nessuna comunicazione, se non in situazioni patologiche, è possibile tra i due atri o i due ventricoli. La comunicazione atrio-ventricolare è assicurata da particolari valvole di tessuto connettivo, la bicuspide o mitrale a sinistra e la tricuspide a destra. Queste valvole permettono il flusso del sangue dall artio al sottostante ventricolo e mai viceversa, esse vengono regolate dai muscoli papillari della parete ventricolare. Ogni ventricolo presenta in alto una seconda apertura che conduce all arteria polmonare per il ventricolo destro e all orta in quello sinistro. Anche queste aperture sono rivestite da valvole dette sigmoidee formate da lembi a forma di semiluna. L atrio di destra presenta lo sbocco di due grosse vene, la cava inferiore e quella superiore, mentre l atrio di sinistra evidenzia l apertura delle quattro vene polmonari. La metà destra del cuore è da considerarsi venosa, quella sinistra arteriosa. Il cuore, come del resto qualsiasi organo è irrorato da un sistema circolatorio composto da due arterie coronariche che prendono origine dall aorta e si diramano per tutto l organo e da un sistema di vene coronariche che rifanno in senso opposto il cammino delle arterie e si immettono poi con il seno coronarico nell atrio di destra.

2 Il sistema di conduzione del cuore Tale sistema ha il compito di far insorgere spontaneamente il ritmo cardiaco e di condurlo in tutte le parti dell organo. Esso è composto da particolari cellule muscolari ricchi di glicogeno in cui l eccitazione insorge in modo spontaneo e ritmico, da qui il nome di pacemaker ossia segnapassi. Il sistema è formato dal nodo di Keith-Flack o seno-atriale, situato sotto l epicardio dell atrio di destra lateralmente allo sbocco della vena cava superiore. Eso viene considerato il pacemaker primario perché da qui si originano in condizioni normali tutti gli impulsi che sono poi condotti al pacemaker secondario il nodo di Tawara o atrio ventricolare sistemato nel setto interventricolare al di sotto degli atri. Da qui si diparte poi il fascio di His che si biforca in due branche destra e sinistra per i due ventricoli, destinate a risolversi in un gran numero di fibre per tutta la muscolatura ventricolare. Il ciclo cardiaco In settant anni di vita il nostro cuore batte circa 2,5 miliardi di volte riposando solo per un breve tempo tra un battito e l altro. Ad ogni battito del cuore le sue quattro cavità passano attraverso fasi di contrazione (sistole) e di rilassamento (diastole). Questa sequenza periodica di contrazioni e rilassamenti costituisce il ciclo cardiaco. Il ciclo cardiaco inizia con la sistole contemporanea dei due atri pieni di sangue che spingono il sangue, a valvole aperte, nei due ventricoli sottostanti. I ventricoli ovviamente in diastole si riempiono di sangue mentre gli atri si svuotano. Segue la sistole ventricolare con la contemporanea chiusura delle due valvole atrio-ventricolari e l apertura delle valvole sigmoidee che immettono il sangue nelle due arterie; la polmonare a destra e l aorta a sinistra. Nel frattempo gli atri si sono riempiti nuovamente di sangue cominciando un nuovo ciclo, e ciò si ripete in condizioni normali circa 70 volte al minuto (frequenza cardiaca). La figura di seguito mostra la relazione tra il ciclo cardiaco e gli eventi elettrici che lo accompagnano. Il tracciato che se ne deriva è detto elettrocardiogramma. (1) La linea isoelettrica indica l assenza di qualsiasi fenomeno elettrico del cuore essa corrisponde al momento immediatamente antecedente au un nuovo ciclo cardiaco quando i ventricoli sono rilasciati. (2) L onda P corrisponde alla stimolazione atriale, il sangue passa ai ventricoli. (3) nel tratto isoelettrico P-Q l impulso si trasmette al nodo di Tawara e al fascio di His.(4) Il complesso di onde Q R S corrisponde alla sistole ventricolare, gli atri saranno in diastole. Nel tratto S-T i ventricoli rimangono in sistole senza che si verifichino nuovi fenomeni elettrici. (5) In corrispondenza dell onda T si ha la ripolarizzazione dei ventricoli e quindi la diastole ventricolare.

3 -Ciclo cardiaco e fenomeni elettrici- Il lavoro cardiaco Il cuore durante la sua incessante attività sviluppa energia che serva a spingere il sangue nei vasi che prendono origine dai due ventricoli. L energia complessiva è convertita in condizioni normali per il 90% in calore e per il restante 10% in lavoro meccanico, ma la sua efficienza può aumentare ad esempio nell esercizio muscolare. In ciascuna contrazione del ventricolo sinistro vengono spinti nell aorta circa 70 ml di sangue ad una pressione di 120 mmhg. Il lavoro cardiaco viene normalmente espresso in kilogrammetri (kgm), esso deriva dal peso della gittata sistolica (kg) per l altezza a cui viene spinta (m). A riposo il lavoro medio del cuore è di circa 5 Kgm per minuto, ma durante un esercizio muscolare intenso il lavoro totale cardiaco può raggiungere i 70 Kgm al minuto. Alcuni dati per comprendere la grande efficienza, e la grande resistenza di questo organo: - nell arco della vita di un individuo pompa circa 170 milioni di litri di sangue; - il suo lavoro è di di Kgm il che equivarrebbe a portare un peso di 51 Kg ad una altezza di 1900 Km; - in uno sforzo intenso il cuore può aumentare la sua gittata di 30 volte al minuto per ventricolo. Con il termine cuore atletico si indicano abitualmente le caratteristiche morfologiche e funzionali del cuore di chi fà attività sportiva agonistica. Il cuore di una persona fisicamente allenata deve essere in grado di aumentare il più possibile la gittata se richiesto, il massimo apporto di ossigeno ai muscoli dipende infatti da questa. Morfologicamente il cuore di un atleta si presenta aumentato di volume, ma non ipertrofico, significa coiè che tale aumento è dovuto ad una dilatazione del miocardio e non ad un ispessimento delle sue pareti (cuore bovino). Questo è dovuto alla quantità di sangue circolante che in un atleta è superiore alla norma. A riposo la quantità di sangue residuo a fine sistole è aumentata, ma quando l atleta inizia uno sforzo vigoroso viene inviato alla periferia più sangue e il cuore diventa più piccolo. L allenamento influisce anche sulla funzionalità

4 cardiaca e in particolare sulla frequenza che sia sotto sforzo che a riposo. Il cuore atletico è un fenomeno perfettamente normale privo di alcun significato patologico. La circolazione generale A seguito della sua attività il cuore spinge il sangue attraverso una serie di condotti chiusi noti come arterie e vene in tutte le regioni del corpo fino ad ogni singola cellula attravero le più sottili ramificazioni di tali condotti, i capillari arteriosi e venosi. L insieme di tale rete di condotti costituisce la circolazione generale del sangue. La circolazione umana ha due proprietà: - è doppia in quanto prevede una parte di circolazione arteriosa (sangue ossigenato) e una parte venosa (sangue carico di CO 2 ). - è completa in quanto i due circoli non si mischiano, quindi il sangue arterioso non viene mai a contatto con quello venoso. La circolazione si divide in piccola circolazione o polmonare e grande circolazione o sistemica. Nella piccola circolazione il sangue proveniente dalla metà destra del cuore viene spinto dal ventricolo destro nell arteria polmonare e quindi inviato ai polmoni dove viene ossigenato diventando così arterioso. Torna così all atrio sinistro del cuore attraverso le quattro vene polmonari e poi giù fino al ventricolo omolaterale. La grande circolazione inizia proprio dal ventricolo di sinistra. Da qui spinto nell aorta, attraverso le varie diramazioni di questo grosso vaso il sangue arriva in tutti i distretti del corpo fino ad ogni singola cellula, cederà ossigeno trasformandosi in venoso e attraverso i vasi omonimi che si riuniscono nelle due vene cave inferiore e superiore arriva all atrio di destra e da qui al sottostante ventricolo ripetendo il ciclo. Una buona circolazione è alla base di un buon funzionamento sia del cuore che del sistema di vasi arteriosi e venosi che lo servono. Il mantenimento in buono stato di queste strutture non solo favorisce una buona emodinamica ma nel contempo non affatica il cuore nel suo lavoro.

5 I vasi sanguigni La circolazione si atua mediante una serie di condotti di diametro variabile e di diversa struttura che vanno sotto il nome di arterie e vene. Le arterie si presentano come tubi cilindrici, molto elastici e rigidi al punto da rimanere aperti una volta recisi. Strutturalmente sono formate da tre tuniche; l avventizia, la media e l intima, rispettivamente connettivale, muscolare ed elastica (figura a fianco). Complessivamente si tratta di una struttura in grado di impartire al vaso elevata resistenza ed elasticità. Il sangue scorre nelle arterie sotto la pressione esercitata dalle contrazioni cardiache.. L arteria più grande di tutto il circolo è l Aorta che si diparte dal ventricolo sinistro del cuore e lungo il suo decorso dà origine ad altri vasi di calibro minore che vanno ad irrorare il collo e la testa, il tronco e gli arti superiori, gli arti inferiori. Una caratteristica dell aorta almeno nella sua parte emergente dal cuore è quella di compensare con la sua elasticità gli intervalli di flusso tra una diastole e una sistole dando alla circolazione un flusso continuo e omogeneo. Le vene strutturalmente ricordano le arterie ma si distinguono da queste sia per una direzione centripeta, che per il fatto che se recise si afflosciano e i loro margini si accollano chiudendo il vaso (fig. a fianco). Nelle vene il sangue circola aa bassa pressione, perché non è più spinto dalla pressione sistolica bensì viene come aspirato dal cuore nella sua fase diastolica. La superficie interna di questi vasi presenta delle piccole pieghe della tunica interna di forma semilunare dette valvole a nido si rondine che impediscono al sangue di refluire a causa della forza di gravità. Tali valvole sono più numerose nella regione sottodiaframmatica dove l onda sanguigna causa proprio la forza di gravità tende a tornare indietro determinando una stasi ematica localizzata maggiormente negli arti inferiori (vene varicose). Con l età soprattutto le arterie sono soggette ad indurimento per una diminuzione della componente elastica o per accumulo nella sua parete interna di placche di colesterolo (LDL) che ne restringono il lume fino, in certi casi, a chiuderlo. Nel primo caso si ha un carico di lavoro eccessivo per il cuore a causa di tali ostruzioni e ciò può inoltre favorire con maggior frequenza attacchi cardiaci. Nel secondo caso, quello della occlusione totale, il sangue non riesce più a passare, la circolazione a valle della occlusione si arresta ed è l ictus. L occlusione del vaso oltre che per restringimento può avvenire a causa di piccole coagulazioni intravasali (emboli) che lungo il circolo vanno ad ostruire il vaso di minor calibro.

6 Patologie Il cuore e i vasi, come del resto tutti gl altri organi, sono soggetti a particolari patologie che incidono più o meno gravosamente sul funzionamento di tutto il sistema pregiudicando spesso la stessa vita dell individuo. Alcune di queste forme morbose sono congenita ma altre derivano sicuramente da abitudini e stili di vita errati. Patologie cardiache Tra le più comuni affezioni legate al muscolo cardiaco troviamo: Le palpitazioni che consistono in una piccola scarica di battiti cardiaci, di ritmo diverso da quello regolare; Le extrasistoli che si presentano come un battito precoce, seguito da un attimo di pausa. Possono essere atriali e ventricolari. Le prime come le seconde si originano nella cavità cardiaca di appartenenza per la presenza di cellule diverse da quelle del nodo senoatriale, o atrio-ventricolare. Le fibrillazioni consistono in battiti anomali che si originano per una elevata eccitazione di fuochi ectopici localizzati sia negli atri che nei ventricoli. Come risultato si hanno diverse parti del cuore che si contraggono in modo indipendente l uno dall altro. Nella fibrillazione ventricolare la circolazione si arresta e si ha la morte dell individuo a meno che non si effettui immediatamente il massaggio cardiaco. Le Aritmie sono delle alterazioni del normale battito cardiaco. Quando si osserva un aumento anomalo dei battiti si parla di tachiaritmie o tachicardie. Se al contrario si ha una diminuzione anomala del numero dei battiti si parla di bradiaritmie o bradicardie. In entrambi i casi ci si trova di fronte ad una alterazione del normale funzionamento dei circuiti elettrici del cuore. Quando la frequenza cardiaca è molto alta ci possono essere senso di schiacciamento al petto, mancanza di respiro, sudorazione, spossatezza, vertigini. Nelle bradicardie si possono avere senso di affaticamento, ridotta tolleranza agli sforzi, vertigini, ed anche in questo caso, nelle forme più gravi, si può arrivare alla perdita di coscienza. Non sempre il riscontro di una aritmia cardiaca è da considerarsi espressione di una malattia del cuore. Extrasistoli possono normalmente comparire in persone sane, la febbre o lo sforzo fisico possono dare tachicardie, l'allenamento sportivo può dare bradicardie. Le aritmie inoltre possono originare da qualsiasi malattia del cuore ed anche da alcune malattie sistemiche come ad esempio le disfunzioni della ghiandola tiroide. Le sincopi cardiache per esempio possono essere correlate ad uno sforzo come nel caso del restringimento della valvola aortica (stenosi aortica) che, ostacolando il flusso di sangue che viene pompato dal cuore, impedisce lo sviluppo di una adeguata pressione sanguigna durante l esercizio fisico, quando maggiori sono le necessità dell organismo. Oppure possono essere improvvise, brutali, come ricorda l etimologia della parola (spezzare, tagliare insieme), non precedute da sintomi, con caduta a terra e trauma importante; un esempio di quest ultimo caso sono le aritmie, cioè battiti cardiaci irregolari, o regolari ma troppo lenti o troppo veloci, con una conseguente insufficiente attività di

7 pompa del cuore che porta ad una riduzione o addirittura nei casi più gravi ad un azzeramento temporaneo della pressione sanguigna. L infarto del miocardio è la conseguenza dell occlusione di una arteria coronarica o di un suo ramo; altre volte del semplice restringimento del lume vascolare per uno spasmo intenso e prolungato della sua muscolatura. In genere insorge dopo sforzi fisici o intense stimolazioni psichiche che alterano, con vari meccanismi, una ottimale ossigenazione del muscolo cardiaco. Il sintomo principale è un forte dolore retrosternale che spesso si irradia alla spalla e al braccio sinistro o allo stomaco. Gli esiti dell infarto sono ovviamente tanto più gravi quanto più estesa è la zona interessata dalla necrosi cellulare. Qui a fianco viene riportata una drammatica complicazione dell infarto costituita dalla rottura del cuore. Il diabete e l ipertensione, le diete sregolate a base di grassi, la sedentarietà e il fumo, lo stress sono tutti fattori predisponenti a tale patologia. L infarto cardiaco è un evento che oggi può essere contrastato soprattutto con una efficace prevenzione cercando di evitare tutti i fattori predisponenti, ma anche con la chirurgia attraverso interventi che tendono a rimuovere eventuali restringimenti delle coronarie (bypass coronarico).