Il sangue e la circolazione

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

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

Il sistema circolatorio può essere aperto, come quello degli insetti, oppure chiuso, come quello umano Gli cnidari e i vermi piatti hanno una cavità gastrovascolare che scambia materiale con l ambiente, garantisce un sufficiente trasporto interno agli animali e funziona da apparato digerente. Bocca Canale circolare

La maggior parte dei molluschi e tutti gli artropodi hanno un sistema circolatorio aperto: in alcune regioni del corpo, il sangue esce dai vasi e scorre tra le cellule dei tessuti (senza separazione tra liquido interstiziale e sangue). Pori Cuore tubulare

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.

Il sistema cardiovascolare dei vertebrati deriva da un processo evolutivo Nei pesci il cuore è costituito da due sole cavità e il sangue scorre in un unica direzione: viene pompato nelle branchie, passa attraverso i capillari sistemici, per poi ritornare all atrio del cuore. Arteria Arteriola (sangue ricco di O 2 ) Letti capillari Venula Vena Capillari branchiali Cuore: Ventricolo (V) Atrio(A) Capillari branchiali Atrio Arteria Ventricolo (sangue povero di O 2 ) Cuore Capillari sistemici

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.

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 Circolazione pulmo-cutanea A A V Destra Circolazione sistemica Sinistra Capillari sistemici

Nei mammiferi e negli uccelli il cuore è diviso in quattro cavità: due atri e due ventricoli. Capillari polmonari Circolazione polmonare A V Destra A V Sinistra Circolazione sistemica Capillari sistemici

Il sistema cardiovascolare umano mediastino

Il sistema cardiovascolare umano è costituito dal cuore e dai vasi sanguigni: Il cuore umano e di tutti i mammiferi ha due atri dotati di una parete sottile che ricevono il sangue che entra nel cuore e lo spingono per la breve distanza che li separa dai ventricoli. I ventricoli hanno una parete più spessa e pompano il sangue verso tutti gli altri organi del corpo.

Atrio destro Atrio sinistro Valvola semilunare Valvola semilunare Valvola atrioventricolare (tricuspide) Valvola atrioventricolare (bicuspide) Ventricolo destro Ventricolo sinistro

superfice sternocostale

superfice diaframmatica

visione dall alto

valvole (atri rimossi)

setto ventricolare

Endocardio Miocardio Epicardio

pericardio

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 3 3 4 5 10 Vena polmonare Atrio destro 9 1 6 4 Vena polmonare Atrio sinistro Ventricolo destro Ventricolo sinistro Aorta Vena cava inferiore 8 Capillari della regione addominale e delle gambe

tessuto muscolare cardiaco

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.

Sistole/Diastole Il cuore si contrae e si distende ritmicamente Quando il cuore è rilassato, durante una fase chiamata diastole, il sangue fluisce dentro a tutte e quattro le sue cavità. L altra fase del ciclo cardiaco è detta sistole e 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.

Circolo 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

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.

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 50-150Hz, generato dalla chiusura delle valvole semilunari.all inizio della diastole. Nell'esame ECG corrisponde alla fine dell'onda T.

Regioni specializzate del tessuto muscolare cardiaco, pacemaker, regolano il ritmo del battito cardiaco 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 1 2 3 4 ECG

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

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 come elettrocardiogramma.

Il ritmo cardiaco è influenzato anche da ormoni (adrenalina o acetilcolina) e potenziato dall esercizio fisico.

vasi sanguigni Tessuto muscolare liscio Arteria Epitelio Epitelio Capillare Tessuto connettivo Membrana basale Valvola Vena Epitelio Tessuto muscolare liscio Tessuto connettivo Arteriola Venula

arterie

Struttura dei vasi sanguigni: Arterie e Vene: Tonaca intima : endotelio (epitelio pavimentoso semplice) sopra un connettivo (ricco di fibre elastiche). Tonaca media: connettivo di fibre collagene con cellule muscolari lisce. (nei vasi di maggior calibro è presente una innervazione simpatica). Uno dei due tessuti può prevalere sull altro: nell aorta, ad esempio, la tonaca media è prevalentemente elastica, nella vena cava inferiore è prevalentemente muscolare. Tonaca avventizia : strato di connettivo Capillari: rimane solo l endotelio.

vasi capillari

Pressione sanguigna Il sangue esercita una pressione sulle pareti dei vasi 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.

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. 120 100 80 60 40 20 0 Dimensione relative e numero di vasi sanguigni Pressione diastolica Pressione sistolica 50 40 30 20 10 0

Le grosse vene dei mammiferi sono compresse tra muscoli scheletrici e hanno valvole (a nido di rondine) che consentono al sangue di scorrere solo in direzione del cuore. Direzione del flusso sanguigno nella vena Valvola (aperta) Muscolo scheletrico Valvola (chiusa)

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 120 120 Pressione del manicotto sotto i 120 120 Pressione del manicotto sotto i 70 70 Suoni udibili nello stetoscopio I suoni si arrestano Arteria Arteria chiusa

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

TEM 5000 Molte sostanze riescono a passare attraverso le pareti dei capillari Parete capillare Lume capillare Liquido interstiziale Nucleo di una cellula epiteliale Cellula muscolare Spazio tra due cellule epiteliali della parete capillare

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

Lo scambio di sostanze tra il sangue e il liquido interstiziale avviene in diversi modi: per diffusione ed endocitosi; per pressione sanguigna e pressione osmotica. Estremità capillare vicina all arteriola Pressione sanguigna Pressione osmotica Cellule tessutali Pressione sanguigna Pressione osmotica Estremità capillare vicina alla venula Liquido interstiziale Pressione netta verso l esterno Pressione netta verso l interno

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.

Il tessuto muscolare liscio controlla la distribuzione del sangue La muscolatura liscia delle pareti delle arteriole può contrarsi o rilassarsi, ostacolando oppure favorendo l ingresso del sangue nel letto capillare. 1 2

Composizione e proprietà del sangue Il sangue è costituito dal plasma e da elementi cellulari in sospensione che si originano nel midollo osseo Il sangue è formato da diversi tipi di elementi cellulari, chiamati nel loro insieme elementi figurati, che sono in sospensione in un liquido, detto plasma. 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.

Gli elementi figurati in sospensione nel plasma sono i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine. I globuli rossi sono chiamati anche eritrociti e la loro funzione principale è quella di trasportare ossigeno. I globuli bianchi, o leucociti, hanno la funzione di combattere le infezioni e di impedire la crescita delle cellule cancerose.

Composizione del sangue: Componenti Acqua Ioni inorganici: Sodio Potassio Calcio Magnesio Cloruro Bicarbonato Plasma (55%) Principali funzioni Solvente per diluire le altre sostanze Equilibrio osmotico, azione tampone, trasmissione di impulsi nervosi Sangue centrifugato 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 5000 10 000 Difesa e immunità Proteine plasmatiche: Albumina Fibrinogeno Immunoglobuline Equilibrio osmotico e azione tampone Coagulazione Immunità Basofili Esosinofili Linfociti Sostanze trasportate dal sangue: Sostanze nutritive Prodotti di rifiuto del metabolismo Gas respiratori (O 2 eco 2 ) Ormoni Piastrine Neutrofili 250 000 400 000 Monociti Coagulazione del sangue

albumina

fibrinogeno

immunoglobuline

eritrociti

emoglobina

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

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

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.

linfocita

leucocita neutrofilo

leucocita basofilo

leucocita eosinofilo

monicita

piastrine

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.

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

COLLEGAMENTI 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.

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

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

coronarie

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

aterosclerosi

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.

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