Fisiologia Cardiaca e Legge di Frank-Starling (Fisiologia 23)

Ritorno Venoso: Il Ruolo delle Vene come Serbatoio di Sangue

• Le vene, grazie alla loro elevata compliance, svolgono un ruolo fondamentale di serbatoio per il sangue.
• Elevata Compliance: Le vene hanno la capacità di contenere grandi volumi di sangue a bassa pressione, al contrario delle arterie.
• Funzione di Serbatoio: Le vene immagazzinano la maggior parte del volume ematico.
• Mobilizzazione del Sangue: Le vene possono mobilizzare un volume significativo di sangue, ad esempio 820 mL dal serbatoio epato-splancnico.
• Effetti della Vasocostrizione Venosa:
  • Riduzione della Compliance: La vasocostrizione riduce il volume delle vene e la loro compliance.
  • Aumento della Pressione: Il sangue spinto fuori dalle vene a causa della vasocostrizione porta ad un aumento della pressione venosa.
  • Effetto Propulsivo: Nonostante l'aumento della resistenza al flusso causato dalla vasocostrizione, prevale l'effetto propulsivo della muscolatura liscia sulla spinta del sangue verso il cuore.

Confronto tra Arteriole e Vene

• Le arteriole presentano una maggiore vasocostrizione in risposta alla stimolazione simpatica rispetto alle vene.
• Maggiore Aumento della Resistenza: La vasocostrizione nelle arteriole causa un maggiore aumento della resistenza al flusso.

Il Gradiente Pressorio nel Ritorno Venoso

• Il ritorno venoso è determinato dalla differenza di pressione tra le vene vicine all'atrio destro (pressione venosa centrale, PVC) e l'atrio destro stesso (pressione atriale destra, PAD).
• PVC (Pressione Venosa Centrale): Dipende dal volume di sangue (Vv) nelle grandi vene e dalla compliance venosa (Cv).
• PAD (Pressione Atrio Destro): La pressione all'interno dell'atrio destro.

Fattori che Influenzano la PVC

• Variazioni del Volume Venoso (AVv): Un aumento del volume di sangue nelle vene aumenta la pressione venosa centrale.
• Variazioni della Compliance Venosa (ACv): Una riduzione della compliance venosa, a parità di volume, aumenta la pressione venosa centrale.

Aumento del Ritorno Venoso

• Aumento della PVC: Aumenta la pressione venosa centrale, spingendo più sangue verso il cuore.
• PAD costante: Una pressione atriale destra costante o bassa favorisce un maggiore gradiente di pressione.

Effetti del Passaggio alla Posizione Eretta

• Riduzione del Ritorno Venoso: Il passaggio a posizione eretta riduce il ritorno venoso al cuore.
• Ipotensione Ortostatica: Fenomeno che si manifesta come "giramento di testa" quando ci si alza rapidamente, causato dalla riduzione del ritorno venoso e della pressione arteriosa.
• Meccanismi di Compensazione:
  • Aumento dell'Attività Simpatica: La stimolazione simpatica provoca vasocostrizione, aumentando la pressione arteriosa e contribuendo al ritorno venoso.
  • Compensi Comportamentali: I movimenti degli arti inferiori attivano la pompa muscolare scheletrica, aiutando il sangue a tornare al cuore.

Effetti dell'Aumento della Pressione Idrostatica

• Edemi Declivi: L'aumento della pressione idrostatica spinge il fluido extracellulare dai vasi, causando gonfiore nei tessuti declivi (piedi, caviglie). -Pressione Idrostatica nei Piedi: -Livello Cardiaco come Riferimento: Pressione a livello cardiaco considerata come "0". -Aumento con l'Altezza: La pressione idrostatica aumenta di circa 0,8 mmHg per ogni centimetro di altezza. -Pressione in Piedi: In un uomo in piedi, la pressione nei piedi può arrivare fino a 178 mmHg.

Effetto della Temperatura sulla Compliance Venosa

• Aumento della Temperatura: Provoca vasodilatazione e un aumento della compliance venosa, permettendo un maggiore accumulo di sangue nelle vene.
• Valvole Venose: -Prevenzione del Flusso Retrogrado: Impediscono il reflusso del sangue verso il basso. -Riduzione della Pressione Idrostatica: Le valvole "spezzano" la colonna di sangue, riducendo la pressione sulle vene sottostanti.
• Pompa Muscolare Scheletrica: -Compressione delle Vene: Le contrazioni ritmiche dei muscoli comprimono le vene, spingendo il sangue verso l'alto. -Aumento del Ritorno Venoso: Contribuisce significativamente al ritorno venoso durante l'attività fisica.

Diagramma Pressione-Volume del Ventricolo Sinistro

• Aumento del Volume di Eiezione: L' aumento del volume di eiezione è determinato da un aumento del precarico o da una riduzione della pressione telesistolico.
• Aumento del Precarico: L'esercizio muscolare attiva la pompa muscolare e ventilatoria, determinando un aumento del ritorno venoso e del precarico.
• Aumento dell'Inotropismo: La maggiore forza di contrazione del ventricolo contribuisce all'aumento del volume di eiezione.
• Aumento della Frequenza Cardiaca: Una maggiore richiesta di ossigeno aumenta la frequenza cardiaca.

Misurazione del Volume Ventricolare e Indici di Precarico

• Metodi Invasivi: Utilizzo di ecocardiografia e emettitore/ricevitori di ultrasuoni all'interno del cuore.
• Metodi Non Invasivi: Ecocardiografia per valutare il volume e i diametri ventricolari.
• Risonanza Magnetica (RM): Per ottenere immagini dirette del cuore ad alta risoluzione per valutare il volume ventricolare.

Indici di Precarico

• Volumi Telediastolici e Telesistolici: Misurazione diretta dei volumi ventricolari in diastole e sistole per valutare il precarico e il volume di eiezione.
• Pressioni Telediastoliche: Pressione a fine diastole, indicatore del volume telediastolico.
• Importanza: Le pressioni telediastoliche forniscono un'indicazione del grado del riempimento ventricolare e del precarico.

Curve di Starling e Condizioni Patologiche

• Relazione trap carico e gittata sistolica.
• Modifiche in condizioni patologiche come infarto e dilatazione cardiaca.

Pressione Atriale Destra come Indicatore di Precarico

-Asse delle Ascisse: Per le curve di Starling in genere si usa la pressione dell'atrio destro. -Pressione Atrio Destro e Precarico Ventricolo Destro: La pressione nell'atrio destro influenza direttamente il precarico del ventricolo destro. -Pressione Atrio Destro e Precarico Ventricolo Sinistro: La pressione dell'atrio destro si collega allo spostamento del ventricolo sinistro. -Pressione Incuneata: Pressione si misura durante un cateterismo cardiaco destro, fornisce una stima della pressione nell'atrio sinistro. -Pressione Venosa Centrale: Indicatore della pressione nell'atrio destro, ed è quindi un indicatore del carico.

Circolo e Pressione: Vene e Arterie

• Pressione Venosa: Il prelievo di sangue dalle vene causa una diminuzione della pressione venosa.
• Pressione Arteriosa: Il ventricolo sinistro pompa sangue nelle arterie.

Trasfusione, Emorragia e Regolazione del Sistema Cardiovascolare

• Trasfusione: Aumento del volume ematico, determinando un aumento della pressione sistemica media di riempimento e dello spostamento della curva del ritorno venoso verso destra.
• Emorragia: Perdite di sangue causano una diminuzione del volume ematico, determinando una diminuzione della pressione sistemica media di riempimento, con conseguente spostamento della curva del ritorno venoso verso sinistra.

Impatto dell'Attività Ortosimpatica

• Aumento dell'Attività Simpatica: Aumento dell'inotropismo (forza di contrazione) del miocardio, con un aumento del ritorno venoso.
• Aumento della Gittata Cardiaca, con un aumento del ritorno venoso.

Insufficienza Cardiaca: Variazioni Progressive

• Situazione Normale: Equilibrio tra gittata cardiaca (GC) e ritorno venoso.
• Infarto: Riduzione della gittata cardiaca.
• Intervento del Sistema Nervoso Simpatico e Umorale: Compensazione con aumento dell'attività simpatica (inotropismo positivo, venocostrizione) e con l'ormoni quali ADH e aldosterone che producono ritenzione idrica.
• Equilibrio: Nuovo punto di equilibrio con pressione atriale più alta.
• Punti Chiave: Trasfusioni ed emorragie, attività ortosimpatica e alterazioni di volemia influenzano la GC e il ritorno venoso.

Resistenza Periferica e Post-Carico

• Aumento della Resistenza Periferica: Aumenta la pressione aortica, ostacolando l'eiezione di sangue.
• Post-Carico: L'aumento della resistenza periferica è un fattore che contribuisce al post-carico.
• Post-Carico e Volume di Eiezione: Maggiore è il post-carico, minore è il volume di eiezione.

Innervazione Simpatica

• Effetto Inotropico Positivo: Maggiore forza di contrazione del cuore.
• Vasocostrizione: Aumento della resistenza periferica, quindi del post-carico.

Stenosi Aortica: Un Esempio di Aumento del Post-Carico

• Aumento della Resistenza Periferica: A causa della costrizione aortica, aumenta la difficoltà di eiezione del sangue.
• Post-Carico Aumentato: Aumento della pressione aortica.
• Fattori che Influenzano la Tensione di Parete Ventricolare: Legge di Laplace che spiega la relazione tra pressione, raggio e spessore della parete.

Effetto dell'Aumento del Post-Carico sulla Funzione Ventricolare

• Riduzione del Volume di Eiezione: L'aumento del post-carico riduce il volume di eiezione.
• Interazione tra Precarico e Post-Carico: Se aumenta sia il precarico che il post-carico, l'effetto combinato può essere diverso, potenzialmente mantenendo un volume adeguato di eiezione grazie alla legge di Starling.
• Meccanismi di Contrazione Muscolare: E' utile far riferimento ai principi della meccanica muscolare, in particolare alla contrazione isotonica.
• Effetto Progressivo dell'Aumento del Post-carico: Aumenta il volume telesistolico, con un aumento del precarico, che a sua volta aumenta la forza di contrazione del cuore.
• Meccanismi Compensatori Intrinseci: La legge di Frank-Starling per il cuore; la compensazione per aumento del volume telediastolico.

Schema Riassuntivo:

• Post-Carico Basso: Il ventricolo ha un volume di eiezione normale.
• Aumento del Post-Carico: il volume di eiezione si riduce immediatamente mentre il volume telesistolico aumenta.
• Aumento del Ritorno Venoso: il sangue che riempie il ventricolo durante la diastole (ritorno venoso) si somma al volume telesistolico aumentato.
• Aumento del Precarico (insieme al ritorno venoso): il ventricolo raggiunge un volume telediastolico più elevato.
• Aumento della Forza di Contrazione: La forza di contrazione aumenta, in relazione alla legge di Frank-Starling.
• Compensazione del Post-Carico: Il ventricolo può pompare di nuovo un volume di eiezione simile al precedente.

Adattamento Cardiaco al Post-Carico

• Compensazione Intrinseca: Il cuore ha una capacità intrinseca di compensare la riduzione della gittata sistolica.
• Gittata Cardiaca Conservata: Fino a quando la pressione arteriosa non raggiunge valori eccessivamente elevati.

Fattori che Influenzano il Post-Carico

• Aumento del Post-Carico:
  • Aumento della Resistenza Periferica (vasocostrizione).
  • Aumento dell'impedenza aortica.
  • Danno alla valvola semilunare aortica (stenosi aortica).
• Riduzione del Post-Carico:
  • Vasodilatazione.
  • Riduzione della resistenza periferica.

Stenosi Mitralica/Insufficienza Aortica

• Stenosi Mitralica (impedimento al flusso sanguigno dall'atrio sinistro al ventricolo sinistro).
• Insufficienza Aortica (reflusso di sangue dall'aorta al ventricolo sinistro durante la diastole).
• Impatto sulle dinamiche pressorie.
• Resistenza Aumentata/Riduzione del Precarico: Aumento della pressione nell'atrio sinistro e riduzione del precarico ventricolare.
• Volume Telediassolico: Aumento del volume telediastolico.

Caduta Rapida/Pressione Diastolica Aortica Bassa/Pressione Sistolica Aortica Alta

• Insufficienza Aortica: diminuzione del post-carico. Caduta rapida della pressione aortica durante la diastole.

Questo quiz esplora i concetti fondamentali della fisiologia cardiaca, in particolare la legge di Frank-Starling e le sue implicazioni sul funzionamento del cuore. Si approfondiranno argomenti come il volume telediastolico, la gittata sistolica e l'ipotensione ortostatica. Ideale per studenti di medicina e scienze della salute.