IL CONTROLLO DEL CUORE cardiaco_5 1
Quali fattori regolano la forza e la frequenza cardiaca? La forza cardiaca è regolata da: Fattori intrinseci (legge di Frank-Starling) Fattori estrinseci (controllo nervoso e ormonale) La frequenza cardiaca è regolata da: Controllo nervoso e ormonale Controllo riflesso (barocettori) cardiaco_5 2
Regolazione intrinseca dell attività cardiaca (legge di Frank-Starling) Osservazioni sperimentali: Frank (1895): aumentando il precarico, il cuore isolato risponde con contrazioni più vigorose. Starling (1914): variando la pressione dell atrio destro (precarico) e aortica (postcarico) il cuore risponde con un aumento della gettata sistolica (legge del cuore di Frank- Starling). cardiaco_5 3
Curva della funzione ventricolare (legge di Frank-Starling) Il volume di scarica sistolica aumenta all aumentare della forza di contrazione derivante da una maggiore distensione diastolica ventricolo destro Alla base della relazione di Frank-Starling c è la curva tensione- lunghezza del muscolo striato. Il volume telediastolico ventricolare regola il grado di stiramento dei sarcomeri prima della contrazione: maggiore il volume telediastolico, maggiore lo stiramento, maggiore la contrazione... ma fino ad un certo punto. La legge di Frank-Starling è strettamente legata all eguaglianza della gettata del ventricolo destro (pareti sottili) e del ventricolo sinistro (pareti spesse) nell unità di tempo. Curva tensionelunghezza per il muscolo scheletrico cardiaco_5 4 % lunghezza muscolare
Risposta del cuore ad un aumentata Patriale (precarico) L aumento della Patriale (precarico) fa aumentare il volume ventricolare e la lunghezza delle fibre. La maggiore lunghezza delle fibre fa aumentare la forza di contrazione e quindi il volume di sangue espulso, fino a raggiungere un nuovo equilibrio: la g. sistolica aumenta proporzionalmente all aumentato volume di riempimento. Risposta del cuore ad un aumentata Parteriosa (postcarico) Le variazioni della lunghezza diastolica delle fibre consentono al cuore isolato di compensare anche un aumento delle resistenze periferiche (postcarico) cardiaco_5 5
Tabella I. Prima manovra di Starling: aumento della resistenza. Numero di battiti 1 2 3 4 5 Ritorno venoso per diastole 10 ml 10 ml 10 ml 10 ml 10 ml Volume telediastoli co 20 ml 20 ml 23 ml 24 ml 24 ml Gettata sistolica 10 ml 7 ml 9 ml 10 ml 10 ml Residuo sistolico 10 ml 13 ml 14 ml 14 ml 14 ml Tra il battito 1 e il battito 2 l aumento della pressione da aumento della resistenza causa un aumento dell impedenza all eiezione ventricolare. Questo aumento fa ridurre la gittata sistolica (GS) del battito 2 da 10 a 7 ml con aumento del residuo sistolica da 10 a 13 ml. Poiché il ritorno venoso per diastole continua ad essere di 10 ml, il volume telediastolico (VTD) per il battito 3 sarà pari a 23 ml con recupero della GS a 9 ml. Il battito 3 lascerà nel ventricolo un residuo sistolica di 14 ml (23 ml di VTD 9 ml di GS). Questo residuo sistolica, sommato ad un ritorno venoso che per il battito 4 sarà ancora di 10 ml, formerà un VTD di 24 ml. Questo VTD renderà possibile una GS di 10 ml, quale era prima che aumentasse la pressione contra la quale il ventricolo deve spingere il sangue. Se nel battito 1 l eiezione ventricolare avveniva con una pressione di A mmhg, il lavoro per battito era di 10 moltiplicato ad A. ora, a causa dell aumento della pressione da A ad A+X, il lavoro per battito sarà aumentato a 10 x (A+X). Che cosa permette ora al cuore di sviluppare un maggior lavoro per battito? Il maggior VTD ossia la maggiore distensione delle fibre miocardiche.
Regolazione estrinseca della frequenza cardiaca: controllo simpatico e parasimpatico Il cuore è riccamente innervato da fibre simpatiche e parasimpatiche (vagali). Controllano la frequenza e la forza di contrazione cardiaca Nei soggetti adulti normali la frequenza cardiaca a riposo è 70 battiti/min. Può aumentare durante esercizio fisico, febbre, insufficienza cardiaca (min 20 batt/min, max 250 battiti/min) Il nodo SA è innervato dal s. n. simpatico (NA: aumenta frequenza e forza di contrazione ario-ventricolare) e parasimpatico (ACh: riduce frequenza e forza di contrazione atriale). cardiaco_5 7
Tono basale della frequenza cardiaca L attività ritmica del nodo SA è controllata dal s.n. simpatico e parasimpatico Conclusioni: Gli esperimenti 1 e 2 suggeriscono che la frequenza del cuore può essere aumentata o diminuita attraverso stimolazioni simpatiche e parasimpatiche (vagali). Gli esperimenti 3 e 4 suggeriscono che l attività del cuore è controllata basalmente dai due sistemi nervosi autonomi cardiaco_5 8 Il s.n. parasimpatico domina il tono cardiaco a riposo
Blocco farmacologico del controllo simpatico e parasimpatico basale (antagonista muscarinico) (antagonista β-adrenergico) Frequenza del battito cardiaco dopo il blocco completo dei recettori β-ar e muscarinici (M 2 ) i.e. Frequenza intrinseca del NdS il blocco del parasimpatico (atropina) aumenta drasticamente la frequenza cardiaca. la soppressione della attività simpatica (propanololo) produce una lieve riduzione della frequenza. nei soggetti sani a riposo prevale il tono parasimpatico cardiaco_5 9
Azione del sistema simpatico e parasimpatico sulla frequenza cardiaca a,b,c sono potenziali pace-maker controllo stimolazione S.N. simpatico stimolazione S.N parasimpatico Potenziale di soglia tempo simpatico: aumenta la pendenza del potenziale pacemaker. Il nodo SA raggiunge la soglia più rapidamente: la frequenza cardiaca aumenta. parasimpatico: riduce la pendenza del potenziale pacemaker. Il nodo SA raggiunge la soglia più lentamente: la frequenza cardiaca diminuisce. cardiaco_5 11
Regolazione estrinseca della contrattilità La densità di innervazione simpatica (destra) di atri e nodi è 3 volte superiore a quella dei ventricoli. Il simp. di sinistra innerva prevalentemente i ventricoli: aumenta la f. di contrazione non la freq. La stimolazione simpatica: aumenta la Pventricolare e la forza di contrazione aumenta la velocità di svuotamento (cuore iperdinamico, dp/dt positiva) aumenta la velocità di riempimento (lieve azione succhiante del ventricolo, dp/dt negativa) La stimolazione simpatica: aumenta la Parteriosa diminuisce il tempo di contrazione sistolica il tempo di riempimento diastolico diminuisce, ma meno di quello che ci aspetta per l aumento di frequenza aumenta la Pventr sistolica e diminuisce la Pventr diastolica ventricolare 12
La funzione ventricolare è regolata dall attività simpatica La NA (s.n. simpatico) e la A (cellule cromaffini, midoll. surrenale): 1 aumentano la forza di contrazione e la freq. cardiaca 2 aumentano la velocità ed il grado di svuotamento del ventricolo 3 diminuiscono l intervallo di contrazione sistolica compensato da un maggior tempo di caricamento ventricolare (diastolico). Entrambi i fenomeni compensano per il ridotto intervallo fra contrazioni. Insufficienza cardiaca La curva della funzione ventricolare cambia in funzione dello stato di stimolazione del cuore: si alza e si sposta verso sinistra durante una stimolazione simpatica si abbassa e si sposta verso destra cardiaco_5 durante una riduz. attiv. simpatica 13 o in caso di insuff. cardiaca
inotropo positivo lusotropo positivo
Le catecolamine hanno effeti positivi su inotropismo, cronotropismo, batmotropismo, dromotropismo, lusitropismo. L acetilcolina ha effeti negativi su inotropismo atriale, cronotropismo, batmotropismo, dromotropismo, lusitropismo.
Riepilogo cardiaco_5 16
Fattore natiuretico
CUORE Effetti M. lisci vasi Scarsi (vasocostrizione) Vasocostrizione (alfa mediata) Vasodilatazione (beta mediata) Vasocostrizione (recettori AT1)