Apparato circolatorio

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1 Apparato circolatorio Funzioni dell apparato circolatorio La funzione dell apparato circolatorio è quella di rifornire ogni cellula del nostro organismo di ossigeno (O 2 ), glucosio (C 6 H 12 O 6 ), amminoacidi (aa) e sali. I vasi sanguigni trasportano anche gli ormoni e gli anticorpi (che difendono l organismo dalle aggressioni degli agenti patogeni). L apparato circolatorio è suddiviso in un sistema di vasi. I vasi sanguigni sono vene e arterie: le vene portano il sangue al cuore; le arterie lo portano via dal cuore. Le pareti sono costituite da 3 strati concentrici: internamente un essuto endoteliale (tonaca intima) a contatto col sangue; tonaca media con fibre muscolari lisce che rispondono a stimoli di vasocostrizione e vasodilatazione e sono intercalate a fibre elastiche e collagene; tonaca esterna o avventizia, costituita da fibre elastiche e collagene, intercalate a tessuto connettivo. ARTERIE = vasi che portano il sangue via dal cuore. Esse sono soggette a una forte pressione, perciò hanno una muscolatura possente (per resistere alle alte pressioni della pulsazione cardiaca). VENE = vasi che arrivano al cuore. Sono vene con sezione molto grande e tendono a collassare, hanno pertanto delle valvole (tra cui quelle a nido di rondine) che ne impediscono il collasso e il reflusso del sangue. La circolazione arteriosa è collegata a quella venosa attraverso la rete dei vasi capillari. Le arterie si dividono in arteriole, capillari arteriosi, che diventano venosi dopo lo scambio gassoso (O 2 - CO 2 ). Questi confluiscono in venule che confluiscono in vene. Il sistema di capillarizzazione è diverso nel fegato (sistema portale: vene- capillari- vene) e nel rene (rete mirabile: arterie- capillari- arterie). Pagina 1

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3 Il cuore La circolazione sanguigna umana viene definita doppia, perché il sangue passa e 2 volte dal cuore e completa (completa significa che non c è alcun tipo di comunicazione tra sangue ossigenato e sangue non ossigenato). Il cuore è un muscolo dell apparato circolatorio che, contraendosi ritmicamente, esercita una forza propulsiva sul sangue e ne determina la circolazione all interno dei vasi sanguigni. Il tessuto muscolare miocardio è rivestito internamente ed esternamente da due membrane che si chiamo endocardio e pericardio. Il cuore, risulta suddiviso in quattro cavità. Le due porzioni superiori vengono dette atri e le due inferiori vengono definite ventricoli. I due atri sono settori di ricezione del sangue, essi ricevono quindi il sangue che entra nel cuore. I due ventricoli, invece, sono i settori di propulsione del sangue. Atri e ventricoli sono separati da valvole (tricuspide e bicuspide); ventricole e arterie sono separati dalle valvole semilunari. Il cuore è suddiviso inoltre in una parte destra, che contiene sangue non ossigenato, e in una parte sinistra che contiene sangue ossigenato. Il sangue proveniente da ogni parte del corpo viene trasportato all'atrio destro attraverso due grosse vene: la vena Cava superiore e la vena Cava inferiore. Il cuore riceve nell atrio destro il sangue non ossigenato mediante una vena: la vena Cava comune (che si forma dall unione di vena cava superiore ed inferiore). L atrio sinistro, invece, riceve il sangue arterioso, ricco di ossigeno, proveniente dai polmoni, mediante le vene Polmonari. Il cuore spinge il sangue attraverso i due circuiti chiusi e separati dell'apparato circolatorio umano. Il sangue ricco di ossigeno lascia il ventricolo sinistro attraverso l Aorta e, dopo essere circolato in tutto il corpo, torna desossigenato all atrio destro attraverso le vene cave superiore e inferiore. Introducendolo nell arteria polmonare, il ventricolo destro pompa il sangue ai polmoni, dove si libera dell'anidride carbonica e si carica di ossigeno attraverso la respirazione. Una volta ossigenato torna all atrio sinistro attraverso le vene polmonari, pronto per un nuovo ciclo di circolazione arteriosa. In altri termini si può dire che il sangue arriva nell atrio destro attraverso la vena cava. Un globulo rosso entra nell atrio destro del cuore portato da una delle due vene cave: dalla vena cava superiore se proviene Pagina 3

4 dalla circolazione della parte superiore del corpo, dalla vena cava inferiore se proviene dalla circolazione della parte inferiore. Una volta raggiunto l atrio destro, il sangue passa nel sottostante ventricolo destro e subito dopo nelle arterie Polmonari. L arteria destra e sinistra polmonari sono dirette ai polmoni. Nei polmoni, il globulo rosso scarica l anidride carbonica, si carica di ossigeno e imbocca le vene polmonari (sono 4). Da qui passa nell atrio sinistro e dal ventricolo sinistro all arco Aortico. La circolazione è ora la circolazione periferica. Dalla circolazione periferica farà ritorno con le vene cave all atrio destro del cuore, nuovamente povero di ossigeno e ricco di anidride carbonica. L apparato circolatorio, nasce a livello evolutivo, quando l organismo inizia a diventare grosso. Il cuore ha origine da due vasi aortici che, riunendosi, formano un organo pulsante. I movimenti del cuore I due movimenti del cuore sono la contrazione e il rilasciamento che prendono il nome di sistole e diastole e insieme danno via al ciclo cardiaco. SISTOLE = contrazione DIASTOLE = rilasciamento Per consentire al sangue di passare dall atrio ai ventricoli, l atrio deve essere in sistole e il ventricolo è in diastole. Gittata cardica= frequenza cardiaca gittata sistolica Il cuore è un organo ad eccitazione autonoma poiché possiede dei centri nervosi a sé. Questi due centri ad eccitazione autonoma sono: il NODO SENO ATRIALE (situato nell atrio destro sotto l inserimento della vena cava) e il NODO ATRIO VENTRICOLARE (che si trova tra atrio e ventricolo). Il nodo seno atriale causa la sistole degli atri, alla quale segue l eccitazione del nodo atrio ventricolare che determina la contrazione dei ventricoli. La contrazione del tessuto muscolare cardiaco, che permette il pompaggio del sangue, viene generata da particolari gruppi di cellule specializzate (nodi), capaci di produrre impulsi elettrici in modo autonomo e ritmico. Questi stimoli hanno origine dal nodo seno-atriale, situato nell'atrio destro, e si propagano agli atri, facendoli contrarre; raggiungono poi il nodo atrio-ventricolare, in cui l impulso nervoso viene rallentato, permettendo ad atri e ventricoli di contrarsi in momenti diversi. Esso è localizzato alla base dell atrio destro e, trasmettendosi lungo il setto interventricolare mediante un fascio di fibre nervose (fascio di His), si diffonde ai ventricoli, determinandone a loro volta la contrazione. Fascio di His = fascio di fibre nervose presenti nel setto interventricolare, responsabile della trasmissione alla muscolatura cardiaca dell impulso di contrazione che ha origine nel nodo seno-atriale. Elettrocardiogramma: la prima onda che si vede è l onda P e corrisponde alla contrazione degli atri; poi complesso QRS (rilasciamento atri e contrazione ventricoli), poi onda T (rilasciamento ventricoli). Regolazione battito SN autonomo regola ritmo e potenza con meccanismo a feed back sia tramite barocettori che registrano la pressione del sangue a livello dell arco aortico e delle carotidi, sia tramite chemiocettori che registrano la concentrazione H +, CO 2, O 2. Ormone adrenalina e noradrenalina aumentano Forza contrazione e frequenza. Alcuni ormoni tiroidei Pagina 4

5 Regolazione del flusso sanguigno Il sistema nervoso controlla la quantità di sangue che affluiscono ai vari organi. Esistono fondamentalmente due DISTRETTI da vascolarizzare: quello muscolare- encefalico e quello viscerale- cutaneo. La regolazione del flusso sanguigno avviene nel momento in cui dalle arterie si passa alle arteriole, controllando la diversa vasodilatazione- vasocostrizione. Muscolatura delle arteriole: Art. A = arteriola rilasciata in seguito vaso dilatazione - il sangue passa in abbondanza e l organo controllato è ossigenato Art. B = del tutto contratta in seguito a vaso costrizione-.il sangue non passa. Art. C = è mediamente contratta. Art. D = è mediamenterilasciata e riceve una media quantità di sangue. Oltre al sistema nervoso anche gli ormoni adrenalina e noradrenalina determinano vasocostrizione e dilatazione, i peptidi cardiaci e la renina prodotta dal rene (sensibile all apporto ematico al rene), così come istamina e altre sostanze (caffeina, teina) e l ADH (antidiuretico) prodotta dall ipofisi. Pagina 5

6 Organizzazione del sistema nervoso Il sistema nervoso comprende il sistema nervoso centrale e il sistema periferico. Il primo è formato dall encefalo e dal midollo spinale; il secondo si suddivide in sensitivo (che porta gli stimoli dagli organi di senso al midollo spinale) e motorio (che porta le risposte agli stimoli dal midollo ai muscoli motori). Il centro di regolazione è situato nel tronco. Il sistema periferico motorio si suddivide inoltre in somatico o volontario (che innerva tutti i muscoli scheletrici, ovvero delle ossa e riguarda meccanismi sotto controllo della volontà); e autonomo o involontario (che agisce mediante archi riflessi). Questo, a sua volta, è suddiviso in simpatico (che si eccita in momenti di stress o pericolo e che funziona con adrenalina noradrenalina) e parasimpatico (che è sempre attivo e funziona con acetilcolina. Il sistema nervoso autonomo ha, quindi, due specificità. Quello simpatico, che si eccita in momenti di stress o pericolo, funziona con l Adrenalina (Adr) e la Noradrenalina (Nor), due neurotrasmettitori che provocano l aumento del battito cardiaco e l innalzamento della pressione sanguigna. Quello, parasimpatico, invece, funziona con un neurotrasmettitore che si chiama Acetilcolina (Ach). Durante l attività del sistema nervoso simpatico si ha una vaso costrizione cutanea e viscerale e una vaso dilatazione encefalica e muscolare, che permette di preparare l animale alla situazione di pericolo. SISTEMA NERVOSO Centrale Periferico encefalo midollo spinale Sensitivo(porta stimoli dagli organi di senso al mi dollo spinale). Motorio (portano le risposte dal midollo ai muscoli del corpo) SOMATICO o VOLONTARIO (innerva tutti i muscoli scheletrici) AUTONOMO o INVOLONTARIO (agisce mediante un arco riflesso) SIMPATICO (si attiva in momenti di stress o pericolo). PARASIMPATICO attivo sempre Pagina 6

7 Anatomia comparata dell apparato circolatorio Negli animali più semplici glucosio, ossigeno e altre piccole molecole passano per diffusione, quindi non c è un apparato circolatorio; negli insetti c è un apparato aperto (cuore tubulare e lacune che circondano gli organi), i primi vasi compaiono nel lombrico.tra tutti i vertebrati, i primi ad avere il cuore sono i pesci. Nella maggior parte dei pesci l'apparato circolatorio è semplice ed è formato da un cuore a due sole camere (un atrio e un ventricolo). Nei pesci, la circolazione viene detta unica (perché il sangue passa una sola volta dal cuore). Gli anfibi invece sono provvisti di due atri (atrio destro e atrio sinistro) e un solo ventricolo (ventricolo unico). Il cuore degli anfibi è quindi più evoluto di quello dei pesci (che è suddiviso in un solo atrio e in un solo ventricolo). Nonostante ciò questo tipo di circolazione sanguigna risulta inefficiente per gli anfibi, i quali si servono della respirazione cutanea. La circolazione degli anfibi è detta circolazione doppia incompleta. Nei coccodrilli l apparato circolatorio è simile a quello umano. La sola differenza è la presenza, nel cuore dei coccodrilli, di un piccolo foro tra i due ventricoli: il foramen cieco. Le principali arterie Le arterie sono i vasi che portano il sangue dal cuore alla periferia. I nomi delle arterie principali: Dall arco aortico coronarie (cuore) (ventricolo sin.) portano il sangue al cuore. 2 carotidi che vanno al cervello 2 succlavie che vanno agli arti superiori Quando l arco aortico si ripiega diventa aorta prima toracica e poi addominale dall aorta partono: AORTA ARTERIA GASTRICA (stomaco) ARTERIA EPATICA (fegato) ARTERIA MESENTERICA (intestino) ARTERIA SPLENTICA (milza) ARTERIA RENALE (reni) 2 ILIACHE vanno negli arti inferiori: da qui arterie femorale, tibiale, fibulare. Pagina 7

8 Composizione del sangue Il sangue è una soluzione acquosa (plasma) composta in prevalenza da acqua, oltre ad una parte corpuscolata costituita da cellule o elementi figurati : 1. globuli rossi: sono 5-6 milioni /mq di sangue, vengono prodotti nel midollo osseo rosso e distrutti dopo 3 mesi nella milza, nel fegato e nel midollo osseo. Sono cellule anucleate, il nucleo è sostituito da un enorme proteina, l emoglobina (composta da 4 catene, nell adulto 2 α e 2β. Dal catabolismo dell emoglobina si ottiene globina (viene scissa nei propri a.a che poi vengono riutilizzati); ferro dal gruppo eme (viene legato a trabsferrina che lo porta al midollo per poi riutilizzarlo); porzione non ferrosa del gruppo eme (poi convertita in bilirubina ed escreta tramite la bile) 2. globuli bianchi (cellule ameboidi con possiblità di emettere pseudopodi e facogitare corpi estranei): sono 5-6 mila/mq di sangue e contengono gli anticorpi. Vengono suddivisi in monociti, granulociti (eosinofili: aumentano durante allergie; basofili; neutrofili: aumentano durante le infezioni), linfociti (T= killer e helper e B=anticorpi e cellule memoria). 3. Piastrine: sono frammenti di cellule che servono per la coaugulazione del sangue. Si formano nel midollo a partire da megacariociti e vengono distrutte dopo 7-8 gg nella milza e nel fegato. Una loro carenza (trombocitopenia) porta a difficoltà di coaugulazione, che necessita anche di almeno 15 altri fattori. Nel plasma sono immersi 1. Ormoni 2. Anticorpi 3. Elementi nutritivi 4. Sali Pagina 8

9 5. Proteine che determinano la pressione osmotica (albumina e globuline permettono a livello tissutale il riassorbimento di acqua per osmosi, quando non si verifica si forma un edema). Meccanismo della coaugulazione 1. Contrazione muscolare della muscolatura liscia del vaso danneggiato (anche grazie alla serotonina rilasciata dalle piastrine) 2. Formazione del tappo piastrinico (le piastrine si attaccano alla parete) 3. Produzione di fibrinogenofibrina con proprietà agglutinante e successiva formazione del coaugulo 4. Contrazione del coaugulo Analisi del sangue (emocromo) prelevato da vene e inserito in provetta con anticoaugulante. MCV= grandezza dei globuli rossi MCH= quantità di HB/globulo rosso Formula leucocitaria: numero relativo di neutrofili, basofili, eosinofili e numero totale Ht: %V occupata dagli elementi figurati del sangue (aumenta per disidratazione, alcolismo, diabete, insufficienza renale acuta, infiammazioni acute [peritonite], diminuisce per carenza Fe o vit B12, cirrosi epatica, infezioni gravi, insufficienza renale cronica, leucemie e altri tumori) Glicemia Azotemia Transaminasi (indici di funzionalità epatiche Malattie del sangue Anemia: legata alla carenza di globuli rossi Anemia falciforme: legata ad una mutazione che porta alla sostituzione dell amminoacido acido glutamico con valina, che tende a polimerizzare Anemia mediterranea o β talassemia: genetica, microcitemia (hanno globuli rossi più piccoli) Macrocitemia: globuli rossi più grandi Emofilia: mancanza fattore 8 coaugulazione, genetica legata a cromosoma X Leucemia mieloide: interessa la linea cellulare derivata dalle c. staminali mieloidi (granulociti, eritrociti, monociti e piastrine) Leucemia linfoide: interessa linfociti T e B a livello di circolo Linfoma: linfociti a livello di linfonodi Pagina 9

10 Reazione antigene- anticorpo Antigene: è una parte di molecola (in genere dell agente patogeno) in grado di scatenare una risposta immunitaria. Qualsiasi corpo estraneo di origine animale che non siamo noi, provoca una risposta immunitaria. Questo succede perché alla superficie di ognuna delle nostre cellule c è una serratura. Il riconoscimento di un antigene da parte di un anticorpo avviene in modo specifico grazie al fatto che la struttura dell'anticorpo è complementare a quella dell'antigene: ciò permette alle due molecole di legarsi in modo analogo alla combinazione di una chiave con la corrispondente serratura. Ogni antigene è riconosciuto da un particolare specifico anticorpo. Gli anticorpi sono molecole complementari agli antigeni. L anticorpo ha la funzione di attivare la produzione di altri anticorpi a scopo di difesa immunitaria dell organismo. Le malattie autoimmuni sono malattie causate del sistema immunitario, che reagisce contro i tessuti dello stesso organismo; queste malattie provocano nel l organismo una produzione di anticorpi che possono colpire l individuo stesso. Tutto ciò a causa di una modificazione dei meccanismi di riconoscimento cellulare, che normalmente permettono all organismo di riconoscere gli elementi ad esso appartenenti rispetto a quelli ad esso estranei. Es. sclerosi multipla. Una trasfusione di sangue può provocare l immunodepressione, se il gruppo sanguigno del donatore non è compatibile con quello del ricevente. L immunodepresso è colui che manifesta la riduzione delle difese immunitarie. Gli antigeni più noti si trovano nei globuli rossi e sono noti come antigene A e antigene B. Il sangue umano può appartenere a uno di questi 4 tipi: A, B, AB, 0 (è privo di antigeni) Gruppi sanguigni Sulla superficie del globulo rosso si trovano alcuni antigeni. Gli antigeni sono 3: A, B e 0 e danno luogo a gruppi sanguigni che sono più o meno compatibili. In effetti l antigene A determina la presenza dell anticorpo anti-b, antigene B avrà anticorpo anti A, AB avrà sia l antigene A, si l antigene B e sono senza anticorpi. Il gruppo 0, che non ha antigeni, ha tutti gli anticorpi. Così il gruppo 0 è donatore universale, poiché il sangue zero non può essere attaccato e il gruppo AB è ricevente universale, poiché è senza anticorpi. A può ricevere da 0 e da A, non da B o AB, poiché gli anticorpi anti B distruggerebbero il sangue ricevuto FATTORE RH: E un altro tipo di antigene che può essere presente sulla superficie dei globuli rossi del sangue. L antigene, in base alla sua presenza o assenza, permette di distinguere il sangue rispettivamente in Rh positivo e Rh negativo. Il contatto di sangue tra Rh positivo e Rh negativo provoca una reazione di incompatibilità. Il contatto del sangue di un individuo Rh negativo con gli antigeni Rh di un soggetto Rh positivo, infatti, attiva il sistema immunitario e provoca la produzione di anticorpi diretti contro l'antigene Rh da parte dell'individuo che ne è privo. Se ciò si verifica durante il parto di un bambino Rh positivo di una donna che è Rh negativa, ne può derivare una gravissima patologia (nei successivi figli) che prende il nome di eritroblastosi fetale. Pagina 10

11 In questo caso, nel corso prima gravidanza, soprattutto al momento del parto, la donna sviluppa anticorpi anti-rh (quindi contro quelli del figlio). Per evitare questa patologia alla donna viene somministrato un antisiero contenente anticorpi anti-rh, in modo che essa riceva un immunità passiva contro tale fattore. Gruppo sanguigno Antigene Anticorpo Dona a Riceve da A A ANTI B A, AB 0, A B B ANTI A B, AB 0,B AB A,B NESSUNO AB TUTTI 0 NESSUNO ANTI A ANTI B TUTTI 0 FATTORE rh + RH NESSUNO RH+ TUTTI - NESSUNO ANTI RH TUTTI RH- Credits: Alessia Ruggieri classe 2G Besta (A.S ) Pagina 11