Anatomia del cuore

1. Anatomia del cuore

2. Riempimento ventricolare

3. Sistole ventricolare

4. Anatomia del cuore • Atri: due camere a pareti sottili, separate dal setto interatriale • Ventricoli: due camere a pareti spesse, separate dal setto interventricolare • Scheletro fibroso: struttura posta tra atri e ventricoli, formata da quattro anelli su cui si inseriscono le valvole cardiache

5. Miocardio atriale • Miocardio atriale: è costituito da uno strato superficiale, comune ai due atri, e da uno strato profondo, proprio di ciascun atrio. Il miocardio atriale è sottile, essendo bassi i regimi pressori che vengono prodotti nelle camere atriali.

6. Miocardio ventricolare • Miocardio ventricolare: costituito da tre strati muscolari. I due esterni sono a forma di spirale, originando dalla base fibrosa e dirigendosi verso l’apice. La loro contrazione provoca accorciamento della parete ventricolare. Lo strato interno è costituito da fibre circonferenziali, la cui contrazione riduce il lume ventricolare.

7. Caratteristiche funzionali del miocardio • Eccitabilità (o batmotropismo): capacità di generare potenziali d’azione, ossia di dare origine ad un fenomeno elettrico propagato. • Automatismo (o cronotropismo): capacità di dare origine ad una eccitazione ritmica, indipendente dalla innervazione nervosa. • Conducibilità (o dromotropismo): capacità di propagare il fenomeno elettrico. • Contrattilità (o inotropismo): capacità di accoppiare il fenomeno elettrico a quello meccanico dell’accorciamento delle fibre muscolari.

8. Caratteristiche funzionali del miocardio • Le cellule miocardiche primitive possiedono tutte queste funzioni. Con il differenziamento, però, si individuano tre tipi cellulari specializzati: • Cellule del miocardio comune: specializzate in contrattilità, hanno normale conducibilità ma non possiedono automatismo; • Cellule pacemaker: specializzate in automatismo, hanno scarsa conducibilità e non possiedono contrattilità; • Cellule di conduzione: specializzate in conducibilità, non possiedono automatismo

9. Innervazione autonoma del cuore • Ortosimpatico: ha effetto cronotropo, dromotropo, inotropo e batmotropo positivo. • Parasimpatico (nervo vago): ha effetto cronotropo e dromotropo negativo.

10. Innervazione autonoma del cuore • Se si blocca l’azione del parasimpatico (ad es. con atropina), la frequenza cardiaca aumenta da ~ 70 a ~ 160 bpm • Se si blocca anche l’azione dell’ortosimpatico (ad es. con practololo) la frequenza cardiaca scende a ~ 110 bpm • Ciò dimostra che sia l’orto- che il parasimpatico, in condizioni di riposo, modulano la frequenza cardiaca, ma il tono vagale è predominante.

11. ddp interno-esterno RIPOSO: -90 mV STIMOLO: se in grado di superare una soglia implica la generazione di un potenziale d’azione Potenziale di membrana a riposo Lipoproteina molto sottile (7-15 nm) che gioca un ruolo fondamentale nel funzionamento cellulare

12. Fase 1: ripolarizzazione precoce. Fase 3: ripolarizzazione. Fase 4: riposo. Fase 0: depolarizzazione dovuta al superamento soglia. Fase 2: plateau. Potenziale d’azione 1 2 3 0 t 4

13. Pompa sodio-potassio • Il passaggio tra le varie FASI  dipende dagli equilibri ionici. • Passaggi ionici si studiano con la tecnica del VOLTAGE CLAMPING (si tiene costante la ddp e si misura la corrente). • Meccanismo principale: POMPA [Na-K] descrivibile con due fenomeni fondamentali: • permeabilità ionica • potenziale di membrana

14. ik Permeabilità ionica Corrente di K+ dovuta ad un gradiente di concentrazione di potassio. interno cellula: 150 moli_equ/l esterno cellula: 5 moli_equ/l

15. ik Potenziale di membrana Il potenziale di membrana si calcola con le equazioni di Nernst I due fenomeni sono sempre in equilibrio dinamico garantendo in tal modo la sopravvivenza della cellula.

16. Potenziale di membrana R = Costante dei gas (esprime la relazione quantitativa tra livelli di energia e tempe- ratura assoluta per mole di sostanza – è pari a 8,316 joules/°K/mole) T = Temperatura assoluta in gradi Kelvin n = Valenza dello ione F = Costante di Faraday (è la carica porta- ta da una mole di ione monovalente, ed è pari a 96484 coulomb/mole)

17. Potenziale di membrana RT/nF = 26 mV Ln ([K+]e/[K+]i) = ln (4/140) ~ 3,56 EK+ = (26 mV) . (3,6) ~ 94 mV

18. iK+ iNa+ iCl - Potenziale d’azione Riposo: Fase 0: entra corrente sodio Cuori “ipereccitabili” si curano con inibitori di iNa. Fase 1: ripolarizzazione dovuta agli ioni Cloro.

19. iCa+ iK+ Potenziale d’azione Fase 2: Corrente di sodio si esaurisce e gli ioni calcio permettono il mantenersi del potenziale (plateau). iCa+ Fase 3: Finisce la ripolarizzazione e si torna alla fase di riposo.

20. Propagazione dell’impulso elettrico L’impulso elettrico si propaga attraverso le diverse cellule cardiache. Riposo Depolarizzazione Il fronte di depolarizzazione costituisce un dipolo magnetico

21. Nodo SA Battito cardiaco Le cellule del nodo Seno Atriale sono dotate di depolarizzazione spontanea. “Sparano” 70-80 volte al minuto dando il passo all’attivazione elettrica del cuore. • Pace-maker naturale. • Gli impulsi seguono un percorso specializzato: • partono dall’atrio destro; • si propagano per tutto il muscolo.

22. Battito cardiaco • Fenomeno Elettrico • depolarizzazione • ripolarizzazione • Fenomeno Meccanico • sistole (contrazione) • diastole (rilassamento)

23. 0: Nodo Seno Atriale 1: Nodo Atrio Ventricolare 2: Fascio di His Percorso elettrico Il Percorso Elettrico è altamente specializzato:

24. Cuore come pompa • Il cuore può essere definito come una pompa a due fasi: • Fase di riempimento • Fase di eiezione • Il volume di sangue che il cuore è in grado di espellere ad ogni sistole diminuisce al crescere della pressione presente in uscita

25. 80 70 60 50 C 40 30 B 20 10 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 Cuore come pompa L = P x V A Gittata (ml) Pressione in aorta (mmHg)

26. Cuore come pompa • Il lavoro del cuore si disperde sotto forma di calore, direttamente nel cuore o dopo essere stato utilizzato per deformare le strutture vascolari. • La minima frazione restante al ritorno del sangue al cuore è rappresentata dalla pressione che distende le cavità cardiache.

27. Effetti dell’azione di pompa del cuore • Il lavoro di pompa svolto dal cuore determina: • Portata circolatoria (il volume di sangue che attraversa una sezione complessiva del circolo nell’unità di tempo) • Pressione arteriosa (la pressione impressa al sangue circolante al momento della sua immissione in circolo) • Pressione capillare (la pressione a livello dei vasi di scambio)

28. Gittata Cardiaca e Ritorno Venoso • La Gittata Cardiaca (GC) è il volume di sangue immesso dal ventricolo nell’arteria per unità di tempo • Il Ritorno Venoso (RV) è il volume di sangue che ritorna al cuore nell’unità di tempo • Per la Legge della continuità (il volume di liquido che, nell’unità di tempo, attraversa una qualsivoglia sezione complessiva di un sistema circolatorio chiuso è costante) la GC ed il RV sono uguali

29. Gittata Cardiaca • La GC è il prodotto fra Gittata Sistolica (GS) e Frequenza Cardiaca (FC): GC = GS x FC • La GS è il volume di sangue immesso, ad ogni ciclo, da ogni ventricolo nella rispettiva arteria • La FC è il numero dei cicli che il cuore compie per minuto

30. Fattori che determinano la GC • Frequenza cardiaca • Contrattilità • Precarico (preload) • Postcarico (afterload)

31. Frequenza Cardiaca • È il numero di battiti per minuto • Nel soggetto adulto sano, in condizioni di riposo, varia da 60 a 80 bpm • È influenzata sia dal parasimpatico che dall’ortosimpatico • Il blocco sia del parasimpatico che dell’ortosimpatico fa sì che la FC arrivi ad un valore di circa 110 bpm

32. Contrattilità • Esprime l’efficienza dei processi chimici, a livello degli elementi contrattili, che generano forza ed accorciamento delle fibre • È soggetta a variazioni fisiologiche ed è influenzata dalla FC • I farmaci ad azione inotropa positiva aumentano la contrattilità, aumentando la disponibilità di Ca++ a livello delle proteine contrattili • Alcune condizioni patologiche (acidosi, ipossia, ipercapnia) ed alcuni farmaci (b-bloccanti) riducono la contrattilità miocardica

33. Precarico (preload) • È la capacità di variare la forza di contrazione (sia del muscolo cardiaco che di quello striato scheletrico) in funzione delle dimensioni iniziali (lunghezza) del muscolo stesso • Questa relazione è valida fino ad un determinato grado di lunghezza iniziale, superato il quale la forza declina rapidamente • La relazione lunghezza – tensione sviluppata è nota come Legge di Frank-Starling

34. Postcarico (afterload) • È la forza che si oppone alla eiezione del sangue nel corso della sistole cardiaca • Il postcarico è funzione della Pressione Arteriosa • Il principale fattore che determina l’entità del postcarico è la Resistenza Periferica Totale • La Resistenza Periferica Totale è la resistenza alla gittata cardiaca offerta da tutto il letto vascolare periferico

35. Meccanismi di controllo della Gittata Cardiaca • Meccanismi intrinseci • Regolazione eterometrica • Regolazione omeometrica • Meccanismi estrinseci • Regolazione nervosa • Regolazione umorale

36. Regolazione eterometrica Gittata sistolica Fase di compenso Fase di scompenso 0 180 ml Volume telediastolico

37. VTD = 150 cc GS = 70 cc VTS = 80 cc RV = 70 cc Aumento delle RPT VTD = 120 cc GS = 50 cc VTS = 70 cc RV = 70 cc VTD = 140 cc GS = 60 cc VTS = 80 cc RV = 70 cc Regolazione eterometrica VTD = 120 cc GS = 70 cc VTS = 50 cc RV = 70 cc

38. Regolazione omeometrica • Effetto Bowditch • All’aumentare della frequenza di contrazione corrisponde, nel giro di pochi battiti, un progressivo incremento dello sviluppo della tensione. Ciò dipende probabilmente dall’accumulo di Ca++ intracitoplasmatico • Effetto Anrep • Un improvviso aumento delle resistenze periferiche induce un lento aumento della contrattilità

39. Simpatico Parasimpatico Regolazione nervosa

40. Regolazione umorale • Gli effetti umorali più potenti sono quelli esercitati dalle catecolamine: • Adrenalina • Noradrenalina • L’effetto è cronotropo ed inotropo positivo, grazie alla stimolazione dei b1 recettori cardiaci

41. Attivazione del Sistema Nervoso Ortosimpatico Feedback negativo Esercizio fisico e Sistema Nervoso Autonomo

42. Esercizio fisico e Sistema Nervoso Autonomo • La attivazione del Sistema Nervoso Ortosimpatico comporta la produzione di catecolamine che hanno effetto cronotropo ed inotropo positivo

43. Riposo Esercizio fisico Esercizio fisico e Sistema Nervoso Autonomo SW = GS x PA Effetto aumentato inotropismo VTD (ml) Effetto aumentato cronotropismo

44. Stenosi mitralica • Ingrandimento del volume atriale sinistro • Aumento della pressione atriale sinistra • Ipertensione polmonare • Normale pressione diastolica del ventricolo sinistro • Ridotta funzione ventricolare sinistra, da riduzione del preload • Ridotta portata cardiaca, prima dopo sforzo e poi a riposo

45. Insufficienza mitralica • Riduzione del postload • Incremento del volume telediastolico del ventricolo sinistro • Progressivo deterioramento della funzione ventricolare sinistra • Diminuzione della gittata cardiaca anterograda

46. Stenosi aortica • Gradiente pressorio transvalvolare • Ipertrofia ventricolare sinistra • Nei casi gravi: • Dilatazione atriale sinistra • Ipertensione polmonare • Aumento della pressione ventricolare destra • Aumento delle richieste miocardiche di ossigeno • Segni metabolici di ischemia miocardica

47. Insufficienza aortica • Aumento del volume telediastolico • Dilatazione ventricolare sinistra • La portata cardiaca può essere normale a riposo, ma non aumenta in corso di esercizio fisico • Aumenta il consumo miocardico di ossigeno • Si può verificare ischemia miocardica

48. Sistema Cardiovascolare • I vasi sanguigni formano un sistema chiuso che parte dal cuore • È un sistema di strutture dinamiche, che si dilatano, contraggono, pulsano e proliferano per adattarsi ai bisogni del corpo

49. Funzioni • Trasporto • O2 e CO2 • Nutrienti • Metaboliti • Ormoni • Calore • Affidabilita’ • Quanti battiti fa in una vita? • Flessibilita’ • La pompa puo’ cambiare portata • I vasi possono cambiare la direzione del flusso

50. Ci sono 3 tipi principali di vasi • Arterie • Vasi per la distribuzione del sangue al corpo • Capillari • Piccoli vasi che portano sangue alle cellule • Vene • Grossi vasi di raccolta che riportano il sangue al cuore • Vasi intermedi • Arteriole: portano il sangue ai capillari • Venule: richiamano il sangue dai capillari