il sangue e la circolazione

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1 il sangue e la circolazione

2 L apparato cardiovascolare L apparato cardiovascolare permette lo scambio tra sangue e liquido interstiziale. Nei mammiferi è un sistema chiuso con due circuiti distinti: la circolazione polmonare; la circolazione sistemica. Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore,

3 LM 700 Il trasporto interno negli animali Il sistema circolatorio ha relazioni molto strette con tutti i tessuti del corpo In molti animali, microscopici vasi chiamati capillari formano un intricata rete di vasi sanguigni tra le cellule dei tessuti. Globulo rosso Capillare Nuclei delle cellule del tessuto muscolare liscio

4 I capillari sono i siti di scambio tra il sangue il liquido interstiziale in cui sono immerse le cellule di un tessuto. Capillare Liquido interstiziale Diffusione di molecole Cellula tessutale

5 Sistemi circolatori degli invertebrati - 1 Negli artropodi e nei molluschi troviamo esempi di sistemi circolatori aperti in cui i vasi riversano il proprio contenuto nei tessuti. Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore,

6 Sistemi circolatori degli invertebrati - 2 I vantaggi dei sistemi circolatori chiusi: il sangue scorre più velocemente; la distribuzione del sangue è selettiva; i vasi trasportano anche ormoni e nutrienti rilasciandoli dove servono. 6 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

7 I vertebrati, compresi i mammiferi, hanno un sistema circolatorio chiuso, nel quale il sangue si trova sempre all interno dei vasi. In questo sistema esistono tre tipi di vasi: le arterie, che trasportano il sangue dal cuore agli organi attraverso tutto il corpo; le vene, che riportano il sangue al cuore; i capillari che fanno passare in ciascun tessuto il sangue dalle arterie alle vene.

8 sistema circolatorio chiuso singolo Arteria Arteriola (sangue ricco di O 2 ) Letti capillari Capillari branchiali Cuore: Ventricolo (V) Venula Atrio(A) Vena Capillari branchiali Atrio Arteria Ventricolo (sangue povero di O 2 ) Cuore Capillari sistemici

9 Sistemi circolatori dei vertebrati Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

10 sistema circolatorio chiuso doppio Per garantire un maggior flusso di sangue agli organi, i vertebrati terrestri hanno una circolazione doppia, in cui il sangue attraversa due volte il cuore. La circolazione polmonare mette in comunicazione il cuore con il tessuto polmonare in cui avvengono gli scambi gassosi. La circolazione sistemica trasporta il sangue dal cuore al resto del corpo e poi di nuovo al cuore.

11 Sistemi circolatori dei vertebrati - 2 Il cuore di anfibi e rettili è diviso in tre cavità: due atri e un ventricolo. Nei mammiferi e negli uccelli il cuore è diviso in quattro cavità: due atri e due ventricoli. Capillari polmonari e del sistema cutaneo Capillari polmonari Circolazione pulmo-cutanea Circolazione polmonare A A V Destra Sinistra Circolazione sistemica A A V V Destra Sinistra Circolazione sistemica Capillari sistemici anfibi e rettili Capillari sistemici mammiferi e uccelli

12 Il sistema cardiovascolare umano Il sistema cardiovascolare umano è costituito dal cuore e dai vasi sanguigni. mediastino

13 cuore: superfice sternocostale

14 cuore: superfice diaframmatica

15 Il cuore I due atri, dotati di una parete sottile, ricevono il sangue che entra nel cuore e lo spingono ai ventricoli. I ventricoli hanno una parete più spessa e pompano il sangue verso tutti gli altri organi del corpo. Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore,

16 setto ventricolare

17 Percorso del sangue attraverso il sistema cardiovascolare: Vena cava superiore 8 Capillari della testa, del torace e delle braccia Arteria polmonare Capillari del polmone destro 9 2 Aorta 7 2 Arteria polmonare Capillari del polmone sinistro Vena polmonare Atrio destro Vena polmonare Atrio sinistro Ventricolo destro Ventricolo sinistro Aorta Vena cava inferiore 8 Capillari della regione addominale e delle gambe

18 parete del cuore La parete del cuore ha tre strati: endocardio: sottile strato epiteliale, forma le valvole miocardio: strato di tessuto muscolare cardiaco, presenta anche del connnettivo epicardio: sottile membrana esterna, riveste il cuore

19 tessuto muscolare cardiaco

20 tessuto muscolare cardiaco Il tessuto muscolare cardiaco è composto da particolari elementi cellulari detti cardiomiociti, con striatura analoga alle fibrocellule scheletriche. Alle estremità delle cellule sono presenti dei complessi giunzionali che hanno la funzione di collegare i cardiomiociti e di trasmettere l impulso e la forza della contrazione da una cellula all'altra. Queste connessioni rendono i cardiomiociti un sincizio funzionale.

21 tessuto muscolare cardiaco

22 L epicardio insieme ad un altra membrana esterna forma il pericardio. Tra le due membrane è presente del liquido lubrificante. pericardio

23 valvole cardiache

24 Le valvole cardiache impediscono il reflusso sanguigno. Le atrio-ventricolari sono poste tra atri e ventricoli (atrio destro tricuspide, sinistro mitrale o bicuspide), le due semilunari tra i ventricoli e le arterie. Atrio destro Atrio sinistro Valvola semilunare Valvola semilunare Valvola atrioventricolare (tricuspide) Valvola atrioventricolare (bicuspide) Ventricolo destro Ventricolo sinistro

25 Il ciclo cardiaco Il cuore si contrae ritmicamente e spontaneamente; la contrazione è detta sistole e il rilassamento diastole. 25 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

26 Sistole Sistole: comincia con una brevissima contrazione degli atri, che riempie i ventricoli di sangue; poi si contraggono i ventricoli, si chiudono le valvole atrioventricolari, si aprono le valvole semilunari e il sangue viene pompato nelle grandi arterie.

27 Diastole Diastole: il cuore è rilassato,il sangue fluisce dentro a tutte e quattro le sue cavità.

28 Ciclo cardiaco: 1 Il cuore è rilassato e le valvole atrioventricolari sono aperte 2 Gli atri si contraggono. 0.1s Sistole 0.4 s 0.3 s 3 I ventricoli si contraggono; le valvole semilunari sono aperte Diastole

29 Il battito cardiaco Regioni specializzate del tessuto muscolare cardiaco, pacemaker, regolano il ritmo del battito cardiaco. Il ritmo cardiaco è influenzato anche da ormoni (adrenalina o acetilcolina) e potenziato dall esercizio fisico. 29 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

30 Un ciclo cardiaco inizia con la contrazione degli atri all unisono in seguito all impulso elettrico generato nel nodo seno-atriale. Il nodo senoatriale (SA) mantiene il ritmo regolare di pompaggio del cuore determinando la frequenza con cui esso si contrae. Nodo senoatriale (pacemaker) Nodo atrioventricolare Fibre muscolari specializzate per la trasmissione degli impulsi Atrio destro Ventricolo destro Apice ECG

31 Il nodo senoatriale genera impulsi elettrici trasmessi anche al nodo atrioventricolare (AV), situato tra gli atri e i ventricoli. Dal nodo atrioventricolare il segnale si trasmette tramite il fascio di His e le fibre del Purkinje nella regione ventricolare

32 La quantità di sangue al minuto che il ventricolo sinistro pompa dentro l aorta è detta gittata cardiaca. Le valvole atrioventricolari impediscono al sangue di refluire verso gli atri quando i ventricoli si contraggono, mentre le valvole semilunari si chiudono quando i ventricoli si rilassano durante la diastole, impedendo al sangue di ritornare nei ventricoli.

33 Toni cardiaci Di solito i toni vengono riferiti con una circonlocuzione onomatopeica, ta-tum in italiano, lub-dubb in inglese, doop-teup in tedesco, rrupp-ta per i turchi, htat-ta per i russi, frou-ti in francese e do-ky per i giapponesi. I toni udibili sono due: Il primo tono è una vibrazione compresa tra i 5 e i 100Hz, causato dalla chiusura quasi contemporanea delle valvole tricuspide e mitralica, all'inizio della sistole ventricolare. Nell'elettrocardiogramma corrisponde al complesso di onda P-R. Il secondo tono è di Hz, generato dalla chiusura delle valvole semilunari.all inizio della diastole. Nell'esame ECG corrisponde alla fine dell'onda T.

34 L attività elettrica del cuore L elettrocardiogramma (ECG) è un importante strumento diagnostico. 34 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

35 ecg I segnali elettrici che insorgono e si propagano nel cuore generano dei cambiamenti elettrici sulla pelle che possono essere rilevati tramite degli elettrodi e registrati.

36 I vasi sanguigni Tessuto muscolare liscio Arteria Epitelio Epitelio Capillare Tessuto connettivo Membrana basale Valvola Vena Epitelio Tessuto muscolare liscio Tessuto connettivo Arteriola Venula L apparato cardiovascolare presenta tre categorie di vasi sanguigni: arterie, vene e capillari che differiscono tra loro per funzione e pressione sanguigna che devono sopportare. 36 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

37 Struttura dei vasi sanguigni: Arterie e Vene: Tonaca intima : endotelio (epitelio semplice) sopra un connettivo (ricco di fibre elastiche). Tonaca media: connettivo e tessuto muscolari liscio (nei vasi di maggior calibro è presente una innervazione simpatica). Nelle arterie prevale un connettivo che presenta collagene e elastina, nelle grandi vene è prevalentemente la componente muscolare. Tonaca avventizia : strato di connettivo Capillari: rimane solo il singolo strato di cellule epiteliali che forma l endotelio.

38 Le arterie e le vene Portano il sangue dal cuore ai tessuti Riportano il sangue al cuore 38 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

39 arterie Le arterie sono resistenti ed elastiche, e sopportano una pressione intermittente.

40 arteria aorta Lunga approssimativamente cm e il diametro è di 2,5-3,5 cm.

41 vene Le vene, dalle pareti sottili e poco elastiche, adottano accorgimenti particolari per riportare il sangue al cuore.

42 Il flusso a senso unico del sangue Direzione del flusso sanguigno nella vena Le vene hanno delle valvole a nido di rondine che impediscono al sangue di scorrere a ritroso. Valvola (aperta) Muscolo scheletrico Valvola (chiusa) Il sangue è spinto nelle vene dalla contrazione dei muscoli scheletrici. 42 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

43 I capillari I capillari hanno pareti sottili e al loro interno il sangue passa lentamente permettendo lo scambio di sostanze con il liquido interstiziale. Gli scambi sono condizionati da: pressione sanguigna; pressione osmotica. 43 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

44 Pressione sanguigna La pressione sanguigna corrisponde alla forza che il sangue esercita sulle pareti dei vasi sanguigni. Dipende, in parte, dalla gittata cardiaca e, in parte, dalla resistenza al flusso sanguigno operata dallo stretto lume delle arteriole.

45 Aorta Arterie Atreriole Capillari Venule Vene Vena cava Velocità (cm/sec) Pressione (mm Hg) La pressione e la velocità del sangue sono maggiori nell aorta e nelle arterie, diminuiscono man mano che ci si allontana dal cuore Pressione diastolica Pressione sistolica Dimensione relative e numero di vasi sanguigni

46 Misurare la pressione sanguigna La pressione del sangue, misurata con lo sfigmomanometro, si indica come valore sistolico sul valore diastolico: i valori normali per un giovane adulto sono 120/70 mmhg. Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore,

47 120/70 mmhg Misurando la pressione sanguigna è possibile evidenziare i problemi cardiovascolari Il valore normale della pressione sanguigna di un adulto è 120/70: il primo numero rappresenta la pressione durante la sistole, mentre il secondo quella durante la diastole. Pressione sanguigna 120 sistolica 70 diastolica (ancora da misurare) Manicotto di gomma gonfiata con aria Pressione del manicotto sopra Pressione del manicotto sotto i Pressione del manicotto sotto i Suoni udibili nello stetoscopio I suoni si arrestano Arteria Arteria chiusa

48 L alta pressione sanguigna, o ipertensione, viene definita come pressione sanguigna che raggiunge di norma valori superiori a 140mmHg per la pressione sistolica, e superiori a 90 mmhg per la pressione diastolica. L ipertensione interessa circa un quarto della popolazione adulta e aumenta il rischio di ictus, infarto del miocardio e altre patologie cardiache o renali. Hanno importanza nell ipertensione fattori come: aumentato tono del sistema nervoso simpatico diminuita capacità del rene ad eliminare sodio fattori genetici fattori alimentari condizioni di stress sociale sedentarietà invecchiamento

49 Gli scambi nei capillari La distribuzione del sangue nei capillari è regolata dalle arteriole che limitano o aumentano il flusso di sangue attraverso gli sfinteri precapillari. La muscolatura liscia delle pareti delle arteriole può contrarsi o rilassarsi, ostacolando oppure favorendo l ingresso del sangue nel letto capillare. 49

50 TEM 5000 struttura vaso capillare Parete capillare Lume capillare Liquido interstiziale Nucleo di una cellula epiteliale Cellula muscolare Spazio tra due cellule epiteliali della parete capillare

51 I capillari sono i siti di scambio tra il sangue il liquido interstiziale in cui sono immerse le cellule di un tessuto. Capillare Liquido interstiziale Diffusione di molecole Cellula tessutale Molte sostanze riescono a passare attraverso le pareti dei capillari per diffusione.

52 Due forze attive spingono il liquido all interno e all esterno del capillare: una è la pressione sanguigna che tende a far uscire il liquido fuori dal lume del capillare; l altra è la pressione osmotica che tende ad attirarlo dentro al lume. Cellule tessutali Estremità capillare vicina all arteriola Pressione osmotica Pressione osmotica Estremità capillare vicina alla venula Pressione sanguigna Pressione sanguigna Liquido interstiziale Pressione netta verso l esterno Pressione netta verso l interno

53 Regolare la pressione sanguigna Il sistema nervoso autonomo controlla la frequenza cardiaca in risposta alle informazioni sulla pressione e sulla composizione del sangue provenienti dal midollo allungato. Le informazioni sono recepite da: barorecettori (recettori della pressione); chemiorecettori. 53 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

54 La composizione del sangue Il sangue è costituito dal plasma e da elementi figurati (cellule o porzioni di cellule) in sospensione. Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore,

55 plasma Plasma (55%) Il plasma è composto per circa il 90% da acqua; tra i numerosi soluti si trovano sali inorganici sotto forma di ioni, proteine, sostanze nutritive, prodotti di scarto, ormoni. Componenti Acqua Ioni inorganici: Sodio Potassio Calcio Magnesio Cloruro Bicarbonato Proteine plasmatiche: Albumina Fibrinogeno Immunoglobuline Principali funzioni Solvente per diluire le altre sostanze Equilibrio osmotico, azione tampone, trasmissione di impulsi nervosi Equilibrio osmotico e azione tampone Coagulazione Immunità Sostanze trasportate dal sangue: Sostanze nutritive Prodotti di rifiuto del metabolismo Gas respiratori (O 2 eco 2 ) Ormoni

56 Equilibrio osmotico e azione tampone Coagulazione Immunità albumine Diverse funzioni, tra cui garantire l equilibrio osmotico e l azione tampone.

57 fibrinogeno Coagulazione

58 immunità immunoglobuline

59 elementi figurati Tipi di cellule Eritrociti (globuli rossi) Leucociti (globuli bianchi) Elementi cellulari (45%) Numero (per mm 3 di sangue) Funzioni 5 6 milioni Trasporto di ossigeno e, in parte, di anidride carbonica Difesa e immunità Sono generati da cellule staminali multipotenti del midollo osseo. Basofili Esosinofili Linfociti Neutrofili Monociti Piastrine Coagulazione del sangue

60 Eritrociti, leucociti, piastrine Gli eritrociti (globuli rossi) contengono emoglobina e trasportano ossigeno, inoltre sono privi di nucleo. I leucociti (globuli bianchi) hanno funzione difensive (sistema immunitario). Le piastrine servono per la coagulazione del sangue. 60 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

61 eritrociti

62 eritrociti Hanno la funzione di trasportare i gas respiratori, principalmente ossigeno. La vita media è di 120 giorni, quando non sono più funzionali vengono demoliti nella milza. Ogni globulo rosso comprende circa 250 milioni di molecole di emoglobina.

63 emoglobina

64 L emoglobina contribuisce al trasporto di O 2 e CO 2 e a regolare il ph del sangue L emoglobina trasporta l ossigeno (legandolo o rilasciandolo, a seconda della situazione), contribuisce al trasporto del diossido di carbonio nel sangue e regola il ph ematico, impedendone bruschi cambiamenti. Atomo di ferro Ossigeno prelevato nei polmoni Ossigeno liberato nei tessuti Gruppo eme Catena polipeptidica

65 La maggior parte del CO 2 nel sangue è trasportato nel plasma come ione bicarbonato. Il CO 2 reagisce con l acqua formando acido carbonico (H 2 CO 3 ). Le molecole di H 2 CO 3 si dissociano in ioni idrogeno e ioni bicarbonato. CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 diossido di carbonio acqua acido carbonico ione idrogeno ione bicarbonato

66 Se i tessuti non ricevono abbastanza ossigeno, i reni secernono un ormone chiamato eritropoietina (EPO), che stimola il midollo osseo a produrre più globuli rossi. Alcuni atleti scelgono metodi drastici o illegali per incrementare la capacità di trasporto di O 2 nel sangue, al fine di migliorare le proprie prestazioni, iniettandosi EPO sintetica.

67 leucociti Conosciuti anche come globuli bianchi, comprendono diversi tipi di cellule: Linfociti (30%) Monociti (6%) Granulociti Neutrofili (60%) Granulociti Eosinofili (4%) Granulociti Basofili (0,1%)

68 linfocita

69 leucocita neutrofilo

70 leucocita basofilo

71 leucocita eosinofilo

72 monicita

73 piastrine Piccoli frammenti cellulari privi di organuli ma ricchi di enzimi, fondamentali per il processo della coagulazione.

74 piastrine

75 Colonizzata SEM 3400 coagulazione La coagulazione blocca la fuoriuscita di sangue dai vasi sanguigni danneggiati Le piastrine e la proteina plasmatica fibrinogeno sono sempre presenti nel sangue e si attivano per produrre un coagulo nel momento un cui un vaso sanguigno viene leso.

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78 Il processo di coagulazione del sangue: 1 Le piastrine aderiscono al tessuto connettivo, lesionato a causa di una ferita Epitelio 2 Si forma un aggregato di piastrine 3 Un coagulo di fibrina intrappola le cellule Tessuto connettivo Piastrine Tappo di piastrine

79 La coagulazione del sangue 79 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

80 L emopoiesi 80 Sadava et al. Biologia.blu Zanichelli editore, 2012

81 Analisi del Sangue Attraverso l analisi del sangue si possono diagnosticare molte malattie L analisi del sangue è probabilmente l esame clinico più diffuso e più richiesto dai medici. L esame del sangue permette di: evidenziare carenze ormonali o vitaminiche e squilibri nell alimentazione; valutare il rischio di sviluppare malattie cardiovascolari o renali; avere indicazioni sulla presenza di un infezione o anche di un tumore non ancora diagnosticati.

82 Infarto del miocardio Che cos è un attacco cardiaco? Se uno o più vasi sanguigni si ostruiscono, le cellule muscolari cardiache muoiono rapidamente, il cuore non è più in grado di pompare sufficiente sangue nel corpo e si verifica un attacco cardiaco, o infarto del miocardio. Vena cava superiore Arteria polmonare Aorta Arteria coronarica sinistra Arteria coronarica destra Occlusione Tessuto muscolare morto

83 coronarie

84 L aterosclerosi è una patologia cardiovascolare cronica dovuta a formazione di placche (ateromi) che si sviluppano e si accrescono all interno delle pareti dei vasi, determinando il restringimento del lume delle arterie e facendo scorrere il sangue con maggiore difficoltà. Tessuto connettivo Tessuto liscio Epitelio Placche LM 160 LM 60

85 aterosclerosi

86 aritmie extrasistole: alterazione del ritmo cardiaco dovute a contrazioni cardiache premature, sopraventricolari o ventricolari. soffio al cuore: suoni estranei rispetto ai toni cardiaci, dovuti ad anomalie nei flussi del sangue nel cuore.

87 anemia Quantità troppo basse di emoglobina, o un numero ridotto di globuli rossi comportano una patologia di nome anemia.

88 COLLEGAMENTI Le cellule staminali potrebbero essere utilizzate per curare la leucemia e altre malattie delle cellule del sangue Le cellule staminali si differenziano negli elementi figurati del sangue e possono essere usate per la cura di malattie come, per esempio, la leucemia. Cellule staminali linfoidi Cellule staminali mieloidi Eritrociti Basofili Piastrine Eosinofili Linfociti Monociti Neutrofili