Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia Biofisica e Fisiologia I Sistema circolatorio e flusso sanguigno
Apparato cardio-circolatorio L apparato cardio-circolatorio è un sistema costituito da tubi (vasi) pieni di liquido (sangue) e connessi ad una pompa (cuore). La funzione principale del sistema cardiovascolare è il trasporto di materiale tra i vari distretti dell organismo. Le sostanze trasportate possono essere suddivise in nutrienti, acqua e gas, che entrano dall ambiente esterno, e cataboliti che le cellule devono eliminare.
Trasporto nel sistema cardiovascolare Sostanze spostate da a In ingresso Ossigeno polmoni tutte le cellule Nutrienti ed acqua intestino tutte le cellule Da un distretto all altro Prodotti di scarto alcune cellule fegato Cellule difesa ed anticorpi circolo dove occorrono Ormoni cellule endocrine cellule bersaglio Nutrienti accumulati fegato ed adipe tutte le cellule In uscita Prodotti di scarto tutte le cellule reni Calore tutte le cellule cute Anidride carbonica tutte le cellule polmoni
SISTEMA CIRCOLATORIO POLMONI VENA CAVA AORTA CUORE valvole VENE ARTERIE VENULE ARTERIOLE CAPILLARI
SISTEMA CIRCOLATORIO POLMONI VENA CAVA CUORE AORTA Nel sistema cardio-circolatorio il sangue può scorrere solo se in una regione si sviluppa una pressione maggiore rispetto alle altre regioni. L aumento di P è generato a livello delle camere cardiache quando queste si contraggono. Quando il sangue scorre attraverso i vasi, la P diminuisce a causa dell attrito valvole VENE ARTERIE VENULE ARTERIOLE CAPILLARI
Il movimento dei fluidi (liquidi e gas) è stimolato da una differenza di pressione (ΔP). Il fluido si muove da regioni a maggiore P verso regioni a P inferiore. ΔP Q = portata = V fluido /Δt P 1 -P 2 = ΔP Legge di Poiseuille Q = [1/R]ΔP R = resistenza idraulica = ΔP/Q R = 8ηL/πr 4 Q = [πr 4 /8ηL]ΔP
Ematocrito
Se il raggio raddoppia il flusso aumenterà di 16 volte Una piccola variazione del raggio di un vaso sanguigno ha un notevole effetto sulla resistenza al flusso sanguigno. Una vasocostrizione diminuirà il flusso di sangue attraverso il vaso, mentre una vasodilatazione lo aumenterà.
Legge di Poiseuille Q = Portata = [1/R]ΔP Q 1 Q 1 = Q 2 /2 Q 2 Q 2 = Q 3 Q 3
SISTEMA CIRCOLATORIO
Pressione di perfusione = (40-10) mmhg
RESISTENZE NEL SISTEMA CIRCOLATORIO CIASCUNA RETE VASCOLARE (circolo sistemico, circolo polmonare, vascolarizzazione di un organo, letto capillare, etc) OFFRE UNA PROPRIA RESISTENZA La Resistenza derivante dalla combinazione delle resistenze di tutti i vasi del circolo sistemico viene indicata come RESISTENZA PERIFERICA TOTALE (TPR) o RESISTENZA VASCOLARE PERIFERICA (RVP) Legge di Poiseuille Q = [1/R]ΔP CO = MAP/TPR GC = PAM/RVP
PAM = GC x RVP PAM = [GS x F] x RVP
EQUAZIONE di CONTINUITA' v = Q/S v Q = V/Δt = SΔx/Δt = SvΔt/Δt = Sv
EQUAZIONE di CONTINUITA'
Conseguenze della legge di continuità v 2 v 3 v 3 Q = Sv = cost = 5 litri. min -1 v 1 v 2 v 3 v 3 velocità sezione v 1 > v 2 > v 3 nei capillari la sezione individuale diminuisce, la sezione totale aumenta, la velocità diminuisce. arterie arteriole capillari venule vene
Con l aumentare della sezione trasversa, la velocità del sangue diminuisce. Essa pertanto sarà minima a livello dei capillari. Questo favorisce i processi di scambio
SISTEMA CIRCOLATORIO POLMONI VENA CAVA CUORE AORTA Nel sistema cardio-circolatorio il sangue può scorrere solo se in una regione si sviluppa una pressione maggiore rispetto alle altre regioni. L aumento di P è generato a livello delle camere cardiache quando queste si contraggono. Quando il sangue scorre attraverso i vasi, la P diminuisce a causa dell attrito valvole VENE ARTERIE VENULE ARTERIOLE CAPILLARI
Vas i di pressione Vasi di resistenza Vasi di capacità Le vene agiscono come riserva di volume dalla quale, se la pressione sanguigna scende troppo, il sangue può essere inviato alla parte arteriosa della circolazione
Vasi di pressione Vasi di resistenza Vasi di capacità
Arterie: vie di trasporto veloce del sangue dal cuore agli organi. Serbatoio di pressione.
ARTERIE
Poiché le arterie offrono scarsa resistenza al movimento del sangue, in esse si perde per attrito solo una quantità trascurabile di energia pressoria. Perciò la PAM è essenzialmente la stessa in tutto l albero arterioso
Arterie: vie di trasporto veloce del sangue dal cuore agli organi. Serbatoio di pressione. Arteriole: vasi di resistenza. L elevata resistenza causa una caduta di pressione da 93-90 a 35-37 mmhg. Questa diminuzione di pressione aiuta ad instaurare il differenziale di pressione che favorisce il movimento di sangue dal cuore ai vari organi La regolazione del loro diametro determina la distribuzione della gittata cardiaca tra organi ed apparati. Oltre a regolare la PAM
ΔP = Q x R MAP = ΔP = Forza propulsiva che mette in circolazione il sangue
Aumenta la resistenza e il flusso diminuisce Riduce la resistenza e il flusso aumenta
Non soltanto la gittata cardiaca aumenta durante l attività fisica, ma la sua distribuzione viene regolata in modo da sostenere l aumentata attività fisica. Aumenta la percentuale di gittata cardiaca che va al muscolo scheletrico e al cuore, apportando così l O 2 e i nutrienti addizionali necessari per sostenere l aumentata velocità del loro consumo di ATP. La percentuale che va alla pelle aumenta per dissipare dalla superficie del corpo il calore addizionale generato dai muscoli in esercizio La percentuale che va alla maggior parte degli altri organi diminuisce Soltanto il valore dell afflusso sanguigno all encefalo rimane invariato
Meccanismi di controllo delle resistenze periferiche Intrinseci Variazioni attività metabolica (vasodilatatori metabolici: CO 2, H +, K + ) Variazioni flusso ematico Risposta miogena allo stiramento Secrezione paracrina (NO, endotelina, istamina) Estrinseci SNA Ormoni (vasopressina, angiotensina II)
Variazioni attività metabolica (vasodilatatori metabolici: CO 2, H +, K + ) Le influenze metaboliche locali sul raggio arteriolare aiutano ad adeguare il flusso sanguigno alle richieste dell organismo
Autoregolazione miogena In alcuni tessuti la muscolatura liscia arteriolare è sensibile allo stiramento e risponde alle variazioni della pressione sanguigna all interno delle arteriole.
VASOATTIVI LOCALI: Secrezione paracrina (NO, endotelina, istamina) -Monossido di azoto (NO): fattore rilasciante di origine endoteliale (EDRF), induce il rilasciamento del muscolo liscio arteriolare. -Endotelina (ET): azione fortemente vasocostrittice. - Istamina: non viene rilasciata in risposta a modificazioni metaboliche locali e non si origina da cellule endoteliali, ma da cellule danneggiate, azione vasodilatatrice. Responsabile del gonfiore e del rossore che si manifesta nelle sedi di infiammazione -Serotonina: azione vasocostrittice. Si libera dalle piastrine aderenti a pareti vasali, arteriose o venose, in seguito a lesioni. - Prostaciclina e trombossano A 2 : la prima è prodotta dalle cellule endoteliali, il secondo dalle piastrine. Il trombossano produce aggregazione piastrinica e vasocostrizione. La prostaciclina inibisce l aggregazione e provoca vasodilatazione. La loro sintesi parte dall ac. arachidonico e richiede l intervento della cicloossigenasi.
PAM = GC x RVP PAM = [GS x F] x RVP
L effetto del SNA sulla resistenza delle arteriole è importante nel mantenere una giusta PAM che mantiene un adeguata pressione di perfusione. I meccanismi locali agiscono invece nel regolare il flusso ai vari organi a secondo le necessità SNA L attività simpatica dà un contributo importante al mantenimento della PAM assicurando la forza propulsiva adeguata all encefalo, a spese di organi capaci di resistere meglio a una riduzione dell irrorazione sanguigna. Se un altro organo ha necessità di ricevere sangue addizionale, come nel caso dei muscoli in attività lo ottiene attraverso regolazioni locali. L innervazione parasimpatica delle arteriole è irrilevante. La vasodilatazione viene prodotta riducendo l attività simpatica Rinforza i meccanismi locali
Tutti i recettori adrenergici sono collegati a proteine G. α 1
SNA
Quantità elevate di adrenalina vengono liberate durante la risposta lotta e fuggi che prepara l organismo a un vigoroso impegno fisico.
Ormoni vasoattivi Vasocostrittori: Angiotensina II Noradrenalina Vasopressina Urotensina II Vasodilatatori: Adrenomedullina Chinine: Bradichinina e Callidina Adrenalina
Stimolazione adrenergica tonica attività miogena [O 2 ] [CO 2 ] Endotelina Stimolazione simpatica Freddo, vasopressina, angiotensina II attività miogena [O 2 ] [H + ] [CO 2 ] [NO] Stimolazione simpatica Istamina caldo
Distribuzione del sangue tra arterie e vene Intrinseci Fattori Estrinseci Intrinseci Fattori Estrinseci Gittata cardiaca (quantità di sangue che entra nelle arterie) PAM Resistenza periferica PAM = [GS x F] x RVP Volemia
ipotalamo corteccia
È utile che ci sia un piccolo errore nel segnale per mantenere attiva la risposta a compensare la perdita di sangue
Arterie: vie di trasporto veloce del sangue dal cuore agli organi. Serbatoio di pressione. Arteriole: vasi di resistenza. L elevata resistenza causa una caduta di pressione da 93-90 a 35-37 mmhg. La regolazione del loro diametro determina la distribuzione della gittata cardiaca tra organi ed apparati. Oltre a regolare la PAM Capillari: siti di scambio.
RUOLO DEGLI SFINTERI PRECAPILLARI -Non sono innervati, hanno elevato tono miogeno, sono sensibili a modificazioni metaboliche locali. Attività metabolica tissutale CO 2 e metaboliti, O 2, Rilasciamento sfinteri Vasodilatazione arteriole Flusso nei capillari Superficie di scambio Scambi tra sangue e tessuti
FORZE DI STARLING
P filtr. = 11 mmhg P ass. = - 9mmHg ΔP = 2 mmhg
IL SISTEMA LINFATICO tonsille vena succlavia destra dotto toracico linfonodi vena succlavia sinistra timo milza vasi linfatici Il sangue non è l unico liquido che circola nel nostro corpo; accanto al sistema dei vasi sanguigni, infatti, esiste il sistema linfatico, fatto di vasi in cui si raccoglie una parte di plasma, cellule e sostanze del sangue (soprattutto proteine) in eccesso fuoriuscite dai capillari. Il liquido che scorre nel sistema linfatico prende il nome di linfa.
Linfa si forma alla fine della porzione arteriosa dei capillari, dove la pressione è elevata Acqua, elettroliti ed alcune proteine trasudano nel tessuto L'inversione di pressione nella porzione venosa, non è in grado di produrre un completo riassorbimento nelle vene Circa 30 litri passano dai capillari sanguigni agli spazi interstiziali Solo 27 litri tornano ai capillari sanguigni Restanti 3 litri entrano nei capillari linfatici e attraverso il sistema linfatico ritornano al sangue
Funzione del Sistema Linfatico Bilancio dei fluidi L eccesso di fluidi interstiziali entra nei capillari linfatici Assorbimento dei lipidi Difesa Microorganismi ed altre sostanze vengono filtrate dalla linfa nei linfonodi e dal sangue nella milza
Circolazione venosa Stimolata da 1) Spinta cardiaca: la pressione nelle venule è 12-18 mmhg e decresce gradualmente nelle grandi vene extra-toraciche fino a 5-6 mmhg. 2) Pompa toracica: la pressione venosa centrale oscilla tra 6 (espirazione) e 2 mmhg (inspirazione). L abbassamento del diaframma nell inspirazione causa un innalzamento della pressione intra-addominale che contribuisce a spingere il sangue verso il cuore. Questo movimento è favorito dalla diminuzione della pressione venosa centrale. 3) Pompa muscolare.