Anatomia e circolazione del cuore

Ecco gli appunti di studio:

• Il sistema cardiovascolare si concentra sull'anatomia del cuore e del muscolo cardiaco.

Sistema cardiocircolatorio

• È un sistema di trasporto che mette in movimento il sangue per distribuire gas respiratori (ossigeno e anidride carbonica), ioni, nutrienti (glucidi, aminoacidi, lipidi), scarti metabolici, proteine, ormoni, acqua e calore.

Anatomia del cuore

• Organo muscolare con funzione di pompa.
• Diviso in due parti (destra/sinistra) e quattro camere (atri e ventricoli).
• Le valvole separano le camere cardiache.
• Cellule muscolari conducono lo stimolo elettrico.
• Le arterie coronarie forniscono l'irrorazione.

Circolazione sanguigna

• È doppia e si distingue in piccola e grande circolazione.
• La piccola circolazione porta il sangue dal ventricolo destro ai polmoni per liberare CO₂ e caricarsi di O₂; il sangue ossigenato torna al cuore.
• La grande circolazione porta il sangue dal ventricolo sinistro ai distretti corporei per scambi di ossigeno e nutrienti con prodotti di rifiuto; il sangue di rifiuto torna all'atrio destro.

Strati del cuore

• La parete è costituita da tre strati: epicardio, miocardio ed endocardio.
• Epicardio: strato sottile e trasparente di mesotelio e tessuto connettivale.
• Miocardio: tessuto muscolare cardiaco, il più spesso, con fibre involontarie, striate, ramificate e intrecciate.
• Endocardio: sottile strato di endotelio che tappezza l'interno del miocardio.

Pericardio

• Il cuore è avvolto da una membrana protettiva detta pericardio.
• Pericardio fibroso: tessuto connettivo che previene l'iperestensione del cuore.
• Pericardio sieroso: più sottile e delicato, con due membrane entro cui scorre il liquido pericardico.

Posizione del cuore

• Situato nella cavità toracica, nel mediastino, appoggiato sul centro frenico del diaframma, spostato anteriormente e verso sinistra.

Conformazione interna

• L'atrio destro comunica con il ventricolo destro sottostante, e lo stesso vale a sinistra.
• Non esiste comunicazione diretta tra cuore destro e sinistro, sono separati da un setto con porzione inter-atriale e inter-ventricolare.
• Gli atri comunicano con i ventricoli tramite valvole atrio-ventricolari.
• La valvola destra è tricuspide, la sinistra è bicuspide o mitrale.

Funzione cardiaca

• Il cuore è composto da due pompe separate che funzionano in serie: il ventricolo sinistro pompa nel circolo sistemico (grande circolo) e il ventricolo destro pompa nel circolo polmonare (piccolo circolo).
• Ogni parte è costituita da un atrio superiore e un ventricolo inferiore.
• L'atrio è una pompa debole, mentre il ventricolo è la pompa principale.

Valvole cardiache

• Il cuore ha due valvole atrio-ventricolari (tricuspide e mitrale) e due valvole semilunari che separano i ventricoli dalle arterie.
• Le valvole conferiscono unidirezionalità al flusso sanguigno.
• Le valvole tra vene e atri non esistono.
• Il funzionamento delle valvole è passivo e dipende dai gradienti di pressione.
• Le corde tendinee impediscono ai lembi delle valvole di ripiegarsi eccessivamente verso l'atrio.
• In caso di danneggiamento delle corde o dei muscoli papillari possono intervenire dei problemi cardiaci.

Valvole semilunari

• Si trovano a livello del tronco polmonare e dell'aorta.
• Ogni valvola è formata da tre cuspidi di endocardio a forma di tasca.
• Durante la contrazione, le tasche sono appiattite; durante la diastole, il sangue nelle arterie rifluisce, riempiendo le cuspidi e chiudendo il vaso.

Muscolo cardiaco

• Il tessuto muscolare cardiaco è organizzato in sarcomeri, simili a quelli del muscolo scheletrico.
• Nonostante l'organizzazione in sarcomeri, le cellule del miocardio sono mononucleate e connesse tramite dischi intercalari, apparendo come sincizio.
• Il sarcomero è formato da filamenti di actina e miosina.

Contrazione muscolare

• I filamenti di actina sono formati da proteine globulari disposte a collana.
• La miosina ha una "testa" flessibile che forma ponti trasversali con l'actina.
• Utilizzando ATP, i ponti si incurvano, facendo scorrere i filamenti di actina verso il centro del sarcomero, accorciandolo e facendo scomparire la banda H.

Accoppiamento E-C

• Insieme dei meccanismi attraverso cui l'attività elettrica del cuore causa la contrazione delle fibre muscolari.
• Il tessuto del miocardio presenta cellule ben distinte per cui non si può considerare un sincizio anatomico. Come un tessuto liscio, non dipende dalla volontà e, in risposta a stimoli elettrici, reagisce contraendosi come un insieme unico e coerente; per questo l'organo è definibile come sincizio funzionale.

Differenze tra muscolo cardiaco e scheletrico

• Il muscolo cardiaco è striato come il muscolo scheletrico e contiene actina e miosina che si interdigitano. Le fibre si ramificano e si interdigitano fra loro.
• Il muscolo scheletrico è in grado di sostenere una contrazione prolungata in regime tetanico, al contrario di quello cardiaco.
• La disposizione delle fibre nel miocardio è interconnessa con ramificazioni e fibre di collagene, mentre il muscolo scheletrico ha fibre parallele e meno collagene.
• Il meccanismo di eccitazione nel cuore è unico e intrinseco, con fibre incendiate e reclutate insieme.
• Il muscolo scheletrico è più reattivo del miocardio.
• Le cellule muscolari cardiache sono mononucleate, ricche di mitocondri e devono contrarsi ripetutamente senza debito di ossigeno.

Aumento del calcio citosolico

• Può aumentare la forza di contrazione (effetto inotropo positivo).
• Le catecolamine si legano al recettore β-adrenergico, aumentando il calcio tramite fosforilazione dei canali DHP-sensibili (L-type).
• I glicosidi cardiaci (digitale) bloccano la Na-K ATPasi, aumentando il Na citosolico, che riduce l'efficacia dello scambiatore Na-Ca, provocando accumulo di calcio ed effetto inotropo positivo.
• Un incremento dell'effetto inotropo ad opera delle catecolamine è seguito da un effetto lusitropo, che ne velocizza il rilassamento, consentendo una ancora più efficace rimozione del calcio intracellulare. Ciò è determinato dall'attività della Ca-ATPasi e dalla conseguente fosforilazione della regolatrice proteica fosfolambano, che favorisce un'ulteriore dissociazione di calcio dalla troponina contemporaneamente fosforilata.
• Il miocardio è formato da tessuto muscolare striato cardiaco, con fibre orientate in tutte le direzioni per garantire lo svuotamento delle camere.
• Il miocardio atriale è sottile, composto da uno strato interno che forma un sacco incompleto per ciascun atrio e uno strato esterno con fasci trasversali comuni agli atri.

Ciclo Cardiaco

• Il ciclo cardiaco è l'insieme degli eventi compresi fra un battito cardiaco e il successivo.
• Comprende un periodo di rilassamento (diastole, circa 500ms) durante il quale il cuore si riempie di sangue e un periodo di contrazione (sistole, circa 300ms) durante il quale il sangue viene pompato fuori.
• Un intero ciclo dura circa 800ms, e un individuo normale ha circa 72-75 battiti al minuto.
• In diverse fasi del ciclo è possibile registrare i toni cardiaci, 4 in totale.
• L'elettrocardiogramma (ECG) registra l'attività elettrica del cuore di cui si discuterà in seguito.

Pressione ventricolare

• Sale fino a 80 mmHg.
• Quando la pressione ventricolare supera quella aortica, la valvola semilunare aortica si apre, iniziando la fase di eiezione.

Eiezione

• Comprende due fasi: rapida e lenta.

Eiezione rapida

• La pressione ventricolare sale fino a 120 mmHg, rimanendo superiore alla pressione aortica.
• Il 70% del volume di sangue espulso durante la sistole (circa 70ml) è espulso nella prima parte dell'eiezione (circa 50ml).

Eiezione lenta

• La pressione ventricolare diminuisce e quando scende sotto quella aortica, la valvola semilunare si chiude (2° tono).
• Il rimanente 30% del volume viene riversato.
• Il volume espulso durante la sistole è circa 70ml (volume sistolico), e nel ventricolo rimane un volume residuo di circa 50ml.
• L'eiezione termina in questa fase.
• Il ventricolo inizia a rilassarsi e la pressione scende, con rilassamento isovolumetrico poiché le valvole sono chiuse.
• Quando la pressione scende sotto quella atriale, la valvola atrio-ventricolare (mitrale) si apre, iniziando la fase di riempimento (3° tono).

Fase di riempimento

• La pressione atriale è superiore alla pressione ventricolare a causa del ritorno venoso.
• Riempimento rapido: il volume ventricolare aumenta rapidamente.
• Riempimento lento (o diastasi): il ventricolo raggiunge circa 120ml.
• L'ultima parte della diastole comprende la sistole atriale che rende conto dell'ulteriore 25% di riempimento del ventricolo (4° tono).
• La pressione nel ventricolo aumenta e il ciclo ricomincia.
• Durante la diastole, l'aorta restituisce energia, diminuendo la pressione a circa 80 mmHg.

Energia del cuore

• Il lavoro di pompa richiede un notevole consumo di ATP, con costante apporto di O₂ e nutrienti.
• Nel cuore normale, l'ATP deriva principalmente dal metabolismo ossidativo a livello mitocondriale, con supporto da glicolisi.
• Il cuore utilizza acidi grassi, glucosio e lattato, e l'ATP mitocondriale deriva perlopiù dall'ossidazione di acidi grassi e piruvato.