Regolazione Estrinseca della Gittata Cardiaca: Il Ruolo della Contrattilità PDF

REGOLAZIONE ESTRINSECA DELLA GITTATA CARDIACA: IL RUOLO DELLA CONTRATTILITÀ L'obiettivo di questa lezione è comprendere come la contrattilità cardiaca, ovvero la capacità del ventricolo di generare forza a un dato volume di riempimento, influenza la gittata cardiaca (volume di sangue eiettato ad ogn...

REGOLAZIONE ESTRINSECA DELLA GITTATA CARDIACA: IL RUOLO DELLA CONTRATTILITÀ L'obiettivo di questa lezione è comprendere come la contrattilità cardiaca, ovvero la capacità del ventricolo di generare forza a un dato volume di riempimento, influenza la gittata cardiaca (volume di sangue eiettato ad ogni battito). Relazione Forza-Lunghezza nel Miocardio Analogie con il Muscolo Scheletrico: Applicheremo i concetti della meccanica muscolare visti per il muscolo scheletrico al miocardio. Parametri Cardiovascolari: Invece della lunghezza delle fibre muscolari, utilizzeremo il volume telediastolico (volume di sangue nel ventricolo prima della contrazione) come parametro equivalente. La pressione intraventricolare è analoga alla tensione. Relazione Forza-Lunghezza: Nel muscolo scheletrico, esiste una lunghezza ottimale per la massima forza isometrica (forza sviluppata senza accorciamento). Anche nel miocardio, l'aumento della lunghezza (volume telediastolico) porta a un aumento della forza sviluppata. Precarico: Il precarico è il carico iniziale che determina la lunghezza di un muscolo. Nel cuore, il precarico corrisponde al volume telediastolico. Relazione Pressione-Volume nel Ventricolo Forza Isometrica: All'aumentare del volume telediastolico, aumenta la forza (pressione) sviluppata dal ventricolo durante la sistole (contrazione), in condizioni isometriche (senza eiezione di sangue). Pressione Passiva: La pressione a cui inizia la sistole è analoga alla tensione passiva di un muscolo scheletrico stirato. Pressione Attiva: La pressione sviluppata durante la sistole è analoga alla tensione attiva. Tensione Totale: La somma della pressione passiva e attiva è analoga alla tensione totale. Contrazione Isovolumetrica e il Diagramma Pressione-Volume Contrazione Isovolumetrica: In una condizione ipotetica di contrazione isovolumetrica (dove l'eiezione è impedita), la pressione aumenta progressivamente all'aumentare del precarico (volume telediastolico). Massima Pressione: Il miocardio raggiunge la massima pressione possibile in condizioni isometriche. Diagramma Pressione-Volume: Il diagramma pressione-volume ottenuto in condizioni isovolumetriche rappresenta un involucro entro cui si collocano tutti i cicli cardiaci reali. Il Ciclo Cardiaco Reale nel Diagramma Pressione-Volume Eiezione: Nella realtà, la valvola aortica si apre quando la pressione intraventricolare supera la pressione aortica (post-carico), consentendo l'eiezione di sangue. Posizionamento del Ciclo: Il ciclo cardiaco normale si colloca verso i volumi più piccoli rispetto all'involucro isometrico massimo. Post-Carico: Una definizione semplificata di post-carico per il ventricolo sinistro è la pressione diastolica nell'aorta, che deve essere superata per aprire la valvola e permettere l'accorciamento delle fibre. Analogia con la Contrazione Isotonica nel Muscolo Scheletrico Contrazione Isotonica: Nella contrazione isotonica, il muscolo si accorcia dopo aver raggiunto una forza uguale al carico. Relazione Forza-Lunghezza: La massima forza isometrica a diverse lunghezze definisce un "involucro" o curva limite. Accorciamento: Se il carico è inferiore alla forza massima, il muscolo si accorcia fino alla lunghezza in cui la forza isometrica sarebbe stata uguale al carico. Effetto della Contrattilità sul Diagramma Pressione-Volume Aumento della Contrattilità: Se un muscolo scheletrico potesse aumentare la contrattilità (forza sviluppata ad ogni lunghezza), l'involucro della relazione forza-lunghezza si espanderebbe. Applicazione al Cuore: Nel cuore, l'aumento della contrattilità è un meccanismo reale, mediato da fattori inotropi positivi (es. stimolazione simpatica). Nuovo Involucro: L'aumento della contrattilità sposta la relazione pressione-volume verso l'alto nel diagramma pressione-volume, permettendo un maggiore accorciamento delle fibre ventricolari e un aumento del volume di eiezione. Riassunto Finale e Chiarezza sul Ciclo Cardiaco Ciclo Cardiaco Normale: Il ciclo cardiaco inizia con un certo volume (telediastolico) e un certo post-carico. Con la contrazione, il ventricolo raggiunge la pressione del post-carico e si apre la valvola, consentendo l'eiezione. Aumento della Contrattilità: Se aumenta la contrattilità, la pressione generata per ogni volume telediastolico aumenta. L'eiezione termina su un nuovo involucro di forza aumentata, che corrisponde alla nuova contrattilità. Differenza con il Muscolo Scheletrico Isotonico: Nel muscolo scheletrico isotonico, la forza è costante durante l'accorciamento. Nel cuore, la pressione aumenta durante la sistole fino a quando non si chiude la valvola semilunare a un valore più alto, e l'accorciamento (e quindi il volume d'eiezione) termina sul nuovo "involucro" di forza. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio della regolazione estrinseca della gittata cardiaca e dei concetti correlati! LA CURVA DEI MASSIMI ISOMETRICI: UN INDICE DI CONTRATTILITÀ In questa lezione, approfondiremo la curva dei massimi isometrici, un importante indicatore della contrattilità cardiaca e come essa possa essere utilizzata per valutare la funzionalità del ventricolo. Definizione e Significato Branca Ascendente della Relazione Pressione-Volume: La curva dei massimi isometrici corrisponde alla branca ascendente della relazione pressione isometrica/volume ventricolare. Massima Pressione a Vari Volumi: Questa curva si ottiene collegando i punti di massima pressione isometrica generata dal ventricolo a diversi volumi telediastolici (volumi all'inizio della contrazione). Indice di Contrattilità: La curva dei massimi isometrici è un indice della capacità contrattile del miocardio. Come Ottenere la Curva dei Massimi Isometrici Difficoltà Sperimentale: In realtà, non è possibile ottenere questa curva chiudendo l'aorta a diversi volumi, quindi, si usa un metodo indiretto. Utilizzo del Diagramma Pressione-Volume: La curva dei massimi isometrici passa anche per il punto finale della sistole, ovvero le coordinate del volume telesistolico (volume alla fine dell'eiezione) e della pressione telesistolica (pressione alla fine dell'eiezione). Effetto della Contrattilità: L'aumento della contrattilità (ad esempio, con stimolazione ortosimpatica) sposta la curva dei massimi isometrici verso l'alto, aumentando la pendenza. La contrattilità è correlata alla pendenza di questa retta. Metodo Indiretto per Ottenere la Curva Necessità di Diversi Livelli di Contrattilità: Per ottenere la retta dei massimi isometrici sono necessari almeno due diversi livelli di contrattilità. Riempiemento a Volumi Differenti: Questo si ottiene inducendo variazioni del volume telediastolico (ad esempio, tramite fattori inotropi negativi che riducono la contrattilità). Punti Finali della Sistole: I punti finali delle sistoli a diversi volumi di riempimento permettono di tracciare la retta dei massimi isometrici. Confronto Controlli ed Esperimento: Confrontando le curve ottenute con controllo e stimolazione (es. adrenalina), si evidenzia l'aumento della contrattilità e lo spostamento della retta. Risultati Sperimentali in Cuore Isolato Verifica del Principio: Esperimenti su cuore isolato denervato confermano come l'aumento della contrattilità sposti verso l'alto i punti finali della sistole. Aumento del Volume d'Eiezione: L'aumento della contrattilità causa un aumento del volume d'eiezione perché il punto finale della sistole si sposta verso l'origine del grafico. Controllo Nervoso del Volume d'Eiezione Effetto Inotropo Positivo: La stimolazione ortosimpatica non solo aumenta la forza sviluppata dal ventricolo, ma ha anche un effetto inotropo positivo che aumenta la velocità di accorciamento delle fibre. Velocità di Accorciamento: A differenza del muscolo scheletrico, dove la velocità di accorciamento è fissa, nel cuore la velocità di accorciamento può variare grazie alla stimolazione ortosimpatica. Aumento della Velocità di Sviluppo della Pressione: L'effetto della noradrenalina si traduce in un aumento della velocità con cui la pressione ventricolare si sviluppa durante la sistole. Altri Indici di Contrattilità Oltre alla curva dei massimi isometrici, altri indici di contrattilità includono: Curve di Starling: (che verranno trattate in seguito, con la regolazione intrinseca). Pendenza della Retta dei Massimi Isometrici: (descritta in precedenza). Massima Velocità di Salita della Pressione Ventricolare: Elevata nel cuore normale. Massima Velocità di Salita della Pressione Arteriosa: Riflette la velocità di salita della pressione ventricolare nella fase di eiezione. Frazione di Eiezione: La percentuale del volume telediastolico che viene effettivamente eiettata ad ogni battito. Un valore normale è circa 60-70%. Controllo Ormonale e Altre Vie Estrinseche Regolazione Ormonale: Il cuore è soggetto anche a regolazione ormonale, come un altro tipo di controllo estrinseco della frequenza e contrattilità. Spero che questa rielaborazione dettagliata ti sia utile per lo studio della curva dei massimi isometrici e della contrattilità cardiaca! REGOLAZIONE ORMONALE DELLA FUNZIONE CARDIACA In questa lezione, esploreremo come gli ormoni influenzano la funzione cardiaca, agendo sulla contrattilità e sulla frequenza. Ormoni con Effetto Inotropo e Cronotropo Positivo Adrenalina: Simile all'effetto della stimolazione simpatica sui recettori β1 del cuore. Effetti Dannosi a Lungo Termine: La maggior parte degli ormoni che aumentano l'attività cardiaca (forza di contrazione e frequenza) hanno effetti dannosi se la loro azione è prolungata. Ormoni che Aumentano l'Attività Cardiaca e i Loro Effetti Negativi: Noradrenalina, Adrenalina, Angiotensina II, Aldosterone, Endotelina: Aumento della frequenza cardiaca. Aumento della forza di contrazione. Effetto vasocostrittore. Aumento della produzione di fattori infiammatori (es. proteina C reattiva). Ormoni con Effetto Protettivo: Peptide Natriuretico, Estrogeni, Progesterone: Effetto protettivo sul cuore. Riduzione dello stress ossidativo. Un esempio di questo effetto si osserva durante la gravidanza, quando gli ormoni riducono  la vasocostrizione renale e la frequenza cardiaca, riducendo il lavoro cardiaco. Ormoni Tiroidei Azione Diretta: Effetto inotropo e cronotropo positivo (aumento della forza di contrazione e della frequenza). Sensibilizzazione alla Noradrenalina e Adrenalina: Aumentano la risposta del cuore alla stimolazione simpatica, amplificando ulteriormente l'effetto inotropo e cronotropo positivo. Riduzione delle Resistenze Periferiche: Causano vasodilatazione, riducendo le resistenze vascolari. Ormoni Calorigeni: Aumentano la velocità delle reazioni metaboliche, la produzione di calore e la temperatura corporea, portando alla vasodilatazione cutanea per la dispersione del calore. Effetto Complessivo: Aumentano il lavoro cardiaco, ma hanno un effetto protettivo (nonostante possano causare aritmie ed extrasistoli). Angiotensina II Non è un Ormone: È un fattore circolante la cui concentrazione aumenta con la secrezione di renina dal rene (quando la pressione si abbassa). Sistema Renina-Angiotensina: La renina converte l'angiotensinogeno in angiotensina I, che viene poi trasformata in angiotensina II. Effetti dell'Angiotensina II: Aumento della pressione sanguigna attraverso: Vasocostrizione. Ritenzione idrica a livello renale, aumentando il volume plasmatico. Secrezione di aldosterone (ritenzione idrica). Secrezione di vasopressina (ritenzione idrica). Aumento dell'attività simpatica.  Effetto Inotropo Positivo: Aumento della forza di contrazione. Effetti Dannosi sul Cuore: Distrofia. Apoptosi (morte cellulare programmata). Fibrosi del miocardio. Rilascio di citochine infiammatorie. Vasocostrizione coronarica. Recettori AT1 e AT2: Presenti sui miociti e sulle terminazioni postsinaptiche del sistema ortosimpatico. L'angiotensina stimola il rilascio di noradrenalina, amplificando ulteriormente la stimolazione cardiaca. Stimola il cuore ma causa anche alterazioni nei fibroblasti e altri effetti negativi. Riassunto dei Concetti Chiave Regolazione Ormonale: Il cuore è soggetto a una complessa regolazione ormonale che influisce sulla sua funzionalità. Effetti Diversi: Alcuni ormoni (es. adrenalina) aumentano la contrattilità e la frequenza, mentre altri (es. estrogeni) hanno un effetto protettivo. Effetti Collaterali: Molti ormoni che aumentano l'attività cardiaca hanno effetti collaterali dannosi se la loro azione è prolungata. Angiotensina II: Nonostante sia un fattore importante nella regolazione della pressione sanguigna, ha anche effetti negativi sul cuore. Spero che questa rielaborazione dettagliata ti sia utile per lo studio della regolazione ormonale della funzione cardiaca! RITMI CIRCADIANI E REGOLAZIONE ORMONALE Questa lezione esplora come i ritmi circadiani, controllati dal sistema nervoso centrale, influenzano la funzione cardiaca attraverso la modulazione di vari ormoni. Melatonina Produzione: Rilasciata dall'epifisi durante la notte, con un picco attorno a mezzanotte. Effetti: La melatonina influenza la secrezione di altri ormoni, la frequenza cardiaca, la pressione arteriosa, la temperatura corporea e la ventilazione. Corticosteroidi e Glucocorticoidi (Cortisolo) Ritmo Circadiano: Il cortisolo, un glucocorticoide, ha un picco di produzione nelle prime ore del mattino. Andamento: La concentrazione di cortisolo aumenta di notte, raggiunge un picco al risveglio, e poi diminuisce durante il giorno. Correlazione con Pressione Arteriosa: L'andamento della pressione arteriosa è simile a quello del cortisolo, con valori massimi al risveglio. Influenza del Simpatico: Lo stress del risveglio aumenta la pressione arteriosa, in sinergia con l'aumento del cortisolo. Andamento Notturno: Di notte, con bassi livelli di cortisolo, la pressione arteriosa si abbassa. Effetti sui Cardiomiociti: I miociti cardiaci hanno recettori per i glucocorticoidi. A differenza  dell'angiotensina, i glucocorticoidi hanno effetti positivi sui cardiomiociti. Importanza dei Recettori: Animali senza recettori per i glucocorticoidi hanno ipertrofia, disfunzione sistolica e dilatazione cardiaca. Mineralcorticoidi (Aldosterone) Produzione: Prodotti dalla corticale del surrene, insieme ai glucocorticoidi. Recettori sui Miociti: I miociti hanno anche recettori per l'aldosterone. Effetti Dannosi: L'interazione tra aldosterone e recettori cardiaci ha effetti negativi. Animali senza recettori per i mineralcorticoidi mostrano cardioprotezione. Aldosterone "Cattivo", Cortisone "Buono": In generale, l'aldosterone ha effetti dannosi, mentre il cortisone ha effetti più protettivi. Antagonisti dei Recettori per i Glucocorticoidi: Farmaci che antagonizzano i recettori per i glucocorticoidi aumentano la proliferazione cellulare. Meccanismi di Azione dell'Aldosterone: Aumento dell'assorbimento di sodio a livello renale, con riassorbimento di acqua. Effetti distrofici sul cuore e sull'endotelio. Riduzione dell'infiammazione e dello stress ossidativo. Aumento della frequenza cardiaca, aumentando l'espressione dei canali IF. Ipocretina/Orexina Neuromodulatori: Prodotti da specifici neuroni dell'ipotalamo. Ruolo Multifunzionale: Le orexine regolano la fame (sono oressigene), il ritmo sonno-veglia  (aumentano durante la veglia), l'attività del sistema nervoso simpatico (aumento attività cardiaca), e il ritmo circadiano. Circuito della Ricompensa e della Veglia: Le orexine sono inserite nei circuiti nervosi della ricompensa e della veglia. Picco Mattutino: La concentrazione raggiunge un picco verso le 8 di mattina, rimanendo elevata per un periodo più lungo e soggetto a variazione stagionale, con un picco maggiore in estate. Effetti sul Cuore: L'iniezione locale di orexina provoca un aumento immediato della frequenza cardiaca. Inibitori dell'orexina riducono l'attività cardiaca. Partecipano alla regolazione della pressione arteriosa. Ruolo nel Ritmo Pressorio: Insieme al cortisolo, le orexine contribuiscono all'abbassamento della pressione notturna e al suo aumento durante il giorno. Studi su Topi Knock-Out per l'Orexina: Topi senza il gene per l'orexina mostrano una minore risposta allo stress, con aumenti ridotti della frequenza cardiaca e della pressione. Leptina Produzione: Ormone prodotto dagli adipociti (tessuto adiposo). Effetto Anoressizzante: Induce sazietà e toglie la fame. Effetti sul Cuore: Simili all'orexina, la leptina aumenta l'attività cardiaca. Riassunto dei Concetti Chiave Ritmi Circadiani: Molte funzioni corporee sono regolate da segnali che variano nel corso della giornata. Ormoni e Cuore: Diversi ormoni, come la melatonina, il cortisolo, l'aldosterone, l'orexina e la  leptina, hanno un impatto significativo sulla funzione cardiaca. Regolazione Complessa: Gli ormoni interagiscono tra loro e con il sistema nervoso per modulare la frequenza cardiaca, la pressione arteriosa e la contrattilità. Importanza dei Ritmi: Il mantenimento dei ritmi circadiani è fondamentale per la salute cardiovascolare e il benessere generale. Spero che questa rielaborazione dettagliata ti sia utile per lo studio della regolazione ormonale e dei ritmi circadiani! REGOLAZIONE FARMACOLOGICA DELL'ATTIVITÀ CARDIACA In questa lezione, esploreremo come i farmaci possono modulare l'attività cardiaca agendo sui canali ionici e su altri meccanismi cellulari. Farmaci che Agiscono sui Canali Ionici Meccanismo d'Azione: Molti farmaci agiscono sui canali responsabili delle varie fasi dell'attività elettrica del cuore. Farmaci Antiaritmici  Inibitori della Corrente IF: Meccanismo: Riducono la pendenza del prepotenziale e quindi la frequenza cardiaca, simulando l'effetto dell'esercizio muscolare. Classificazione: I farmaci antiaritmici sono classificati in base al canale ionico su cui agiscono: Bloccanti del Canale del Sodio: Meccanismo: Impediscono o rallentano la fase di depolarizzazione rapida, riducendo la frequenza dei potenziali d'azione. Effetto aggiuntivo: Hanno anche un effetto anestetico locale. Beta-Bloccanti: Meccanismo: Antagonisti della noradrenalina sui recettori β. Effetto: Riducono la frequenza cardiaca (effetto cronotropo negativo) e la forza di contrazione (effetto inotropo negativo). Bloccanti dei Canali del Potassio: Meccanismo: Chiudono i canali del potassio che mediano la ripolarizzazione, prolungando la durata del potenziale d'azione e ritardando la ripolarizzazione. Antagonisti dei Canali del Calcio: Meccanismo: Bloccano i canali del calcio. Farmaci Inotropi Positivi Aumento della Forza di Contrazione: Questi farmaci sono utilizzati per aumentare la forza di contrazione del cuore. Classificazione: Agonisti β-Adrenergici: Esempio: L'isoproterenolo, che aumenta la corrente di calcio. Farmaci Digitalici:  Farmaci che Attivano la SERCA: Meccanismo: Inibiscono o fosforilano il fosfolambano (regolatore della SERCA). Effetto: Aumentano l'attività della SERCA, aumentando l'ingresso di calcio nel reticolo sarcoplasmatico, e di conseguenza aumentando il rilascio di calcio e la forza di contrazione. Farmaci che Agiscono sul Legame Calcio-Troponina o sulla Miosina: Meccanismo: Aumentano direttamente l'interazione calcio-troponina o attivano la miosina. Inibitori della Fosfodiesterasi: Meccanismo: Inibiscono la degradazione del cAMP, prolungando l'effetto delle catecolamine. Farmaci Digitalici: Un Approfondimento Farmaci Inotropi Antichi: Sono tra i farmaci inotropi più antichi e ancora ampiamente utilizzati. Scambiatore Sodio-Calcio: Questo scambiatore, insieme alla SERCA e all'ATPasi calcica, rimuove calcio dalla cellula, permettendo il rilassamento muscolare. Ruolo della Pompa Sodio-Potassio: Il gradiente di sodio creato dalla pompa sodio-potassio è fondamentale per il funzionamento dello scambiatore sodio-calcio. Meccanismo d'Azione dei Digitalici: Inibizione Selettiva: Inibiscono selettivamente la pompa sodio-potassio nel cuore. Aumento del Sodio Intracellulare: Inibendo la pompa, la concentrazione intracellulare di sodio aumenta. Alterazione del Gradiente di Sodio: Questo può invertire il gradiente di sodio e far sì che lo scambiatore sodio-calcio porti dentro calcio (o ne elimini di meno) invece che farlo uscire. Aumento del Calcio e Forza di Contrazione: L'aumento di calcio intracellulare porta a un aumento della forza di contrazione. Effetti a Diverse Concentrazioni: L'aumento della concentrazione intracellulare di sodio aumenta con la concentrazione del farmaco. Picco di Calcio: In presenza di farmaci digitalici, il picco di calcio intracellulare è molto più elevato, portando a un aumento della forza di contrazione. (Visualizzato con aequorina, una proteina che emette luce in presenza di calcio.) Riassunto dei Concetti Chiave Farmaci e Canali Ionici: I farmaci possono modulare l'attività cardiaca agendo sui canali ionici che regolano le fasi del potenziale d'azione cardiaco. Antiaritmici: I farmaci antiaritmici mirano a ristabilire il normale ritmo cardiaco attraverso diversi meccanismi. Inotropi Positivi: I farmaci inotropi positivi aumentano la forza di contrazione del cuore, attraverso meccanismi diversi come l'aumento della corrente di calcio o l'inibizione della fosfodiesterasi. Farmaci Digitalici: Questi farmaci agiscono inibendo la pompa sodio-potassio, aumentando il calcio intracellulare e la forza di contrazione. Regolazione Complessa: La funzione cardiaca è finemente regolata da una combinazione di segnali elettrici, ormonali e farmacologici. Spero che questa rielaborazione dettagliata ti sia utile per lo studio della regolazione farmacologica della funzione cardiaca! LA LUNGHEZZA OTTIMALE DELLE FIBRE MIOCARDICHE E LA REGOLAZIONE INTRINSECA In questa lezione, esploreremo il concetto di lunghezza ottimale delle fibre miocardiche e come questo influenzi la forza di contrazione e il volume di eiezione, descrivendo la regolazione intrinseca dell'attività cardiaca. Relazione Forza-Lunghezza nel Miocardio Aumento del Volume e della Forza: L'aumento del volume ventricolare telediastolico (volume alla fine del riempimento) comporta un aumento della lunghezza delle fibre miocardiche e della forza di contrazione, e quindi della pressione intraventricolare sviluppata. Avvicinamento alla Lunghezza Ottimale: Questo incremento di forza indica che le fibre si stanno avvicinando alla lunghezza ottimale. Posizione del Cuore nel Diagramma Pressione-Volume: Il diagramma pressione-volume del cuore a riposo è spostato verso i volumi più piccoli; ciò indica che le fibre cardiache lavorano ad una lunghezza inferiore a quella ottimale. Vantaggio Fisiologico: Questa condizione è vantaggiosa perché permette al cuore di aumentare la forza di contrazione e la pressione generata se il volume ventricolare aumenta. Non Aumento della Contrattilità: L'aumento di forza a seguito dell'aumento del volume non è dovuto ad un aumento della contrattilità (capacità di produrre forza ad una data lunghezza), ma al semplice avvicinamento alla lunghezza ottimale. Differenza con il Muscolo Scheletrico: Il muscolo scheletrico di solito opera intorno alla sua lunghezza ottimale a riposo, e perde forza se allungato o accorciato. Il miocardio invece lavora ad una lunghezza inferiore e può aumentare la forza con l'aumento della lunghezza delle fibre (e quindi del volume telediastolico). Tensione Passiva nel Miocardio Tensione Passiva Elevata: Il miocardio sviluppa una tensione passiva molto più grande rispetto al muscolo scheletrico. Aumento con l'Allungamento: La tensione passiva aumenta all'aumentare dell'allungamento (e quindi del volume ventricolare). Meccanismi Molecolari dell'Aumento di Forza Calcio Intracellulare Costante: L'aumento di forza con l'aumento del volume non è dovuto ad un aumento di calcio intracellulare, che rimane costante. Aumento dei Ponti Actina-Miosina: L'aumento di forza è dovuto ad un aumento del numero di ponti actina-miosina che si formano, poichè più teste della miosina riescono a legarsi ai siti attivi dell'actina. Relazione tra Volume e Accorciamento delle Fibre Volume e Lunghezza: La lunghezza delle fibre miocardiche è proporzionale al volume ventricolare. Accorciamento e Volume d'Eiezione: Il grado di accorciamento delle fibre è proporzionale al volume d'eiezione (gittata sistolica). Contrazione Isometrica al Variare della Lunghezza: Se facciamo contrarre il muscolo in condizioni isometriche (senza accorciamento) da un volume di riempimento piccolo, avremo una forza sviluppata inferiore rispetto a quella che si svilupperebbe ad una lunghezza ottimale. Se accorciassimo ulteriormente le fibre, la forza sarebbe ancora più bassa. Contrazione Isotonica e Volume Telediastolico Contrazione Isotonica: Durante la contrazione isotonica (con accorciamento), il muscolo deve superare un carico. Accorciamento Dipendente dalla Lunghezza: Se la lunghezza delle fibre è inferiore al valore ottimale, l'accorciamento sarà minore. Se la lunghezza è maggiore, si accorcerà di più. Volume Telediastolico e Volume d'Eiezione: Se il volume telediastolico è piccolo, il volume d'eiezione sarà piccolo. Se il volume telediastolico (precarico) è grande, il volume d'eiezione aumenterà.  Modulazione del Precarico: Si può modulare il precarico (volume telediastolico) in modo artificiale, ad esempio chiudendo una vena cava, riducendo il riempimento ventricolare. Limiti all'Aumento del Volume Telediastolico Raggiungimento della Lunghezza Ottimale: All'aumentare del precarico, la forza di contrazione aumenta fino al raggiungimento della lunghezza ottimale. Perdita di Capacità: Oltre la lunghezza ottimale, il muscolo perde le sue capacità contrattili. Riassunto dei Concetti Chiave Lunghezza Ottimale: Il miocardio lavora normalmente ad una lunghezza inferiore a quella ottimale, permettendo un aumento di forza se aumenta il riempimento. Tensione Passiva: Il miocardio sviluppa una tensione passiva elevata, che aumenta con l'allungamento delle fibre. Aumento del Numero di Ponti Actina-Miosina: La forza aumenta con il numero di ponti actina- miosina, non con l'aumento di calcio intracellulare. Volume Telediastolico e Gittata Sistolica: Il volume telediastolico influenza il volume d'eiezione (gittata sistolica). Limiti della Regolazione: L'aumento del precarico ha un limite, ovvero la lunghezza ottimale, oltre la quale la capacità contrattile si riduce. Spero che questa rielaborazione dettagliata ti sia utile per lo studio della lunghezza ottimale e della regolazione intrinseca del cuore! LA LEGGE DI FRANK-STARLING: REGOLAZIONE INTRINSECA DELLA GITTATA CARDIACA In questa lezione, esploreremo la Legge di Frank-Starling, un principio fondamentale che descrive come il cuore regola intrinsecamente la propria gittata cardiaca in risposta alle variazioni del volume telediastolico. La Curva di Starling Relazione Gittata Sistolica-Volume Telediastolico: La curva di Starling mostra come il volume di eiezione (gittata sistolica) aumenta all'aumentare del volume telediastolico (volume di sangue nel ventricolo alla fine della diastole). Rappresentazione Grafica: I valori del volume di eiezione vengono rappresentati sull'asse delle y e quelli del volume telediastolico sull'asse delle x. Definizione della Legge di Starling: Un ventricolo normale pompa in circolo esattamente tutto il sangue che riceve durante la diastole. Se entra più sangue, la sua capacità di produrre forza aumenta e il volume di eiezione aumenta di conseguenza. Aumento della Forza di Contrazione con il Precarico: All'aumentare del precarico (volume telediastolico), aumenta la forza di contrazione. Effetto sulla Velocità di Accorciamento: Il precarico influisce anche sulla velocità di accorciamento delle fibre miocardiche. Avvicinandosi alla lunghezza ottimale, la velocità di accorciamento aumenta per ogni data forza. Contributi di Frank e Starling  Esperimenti di Frank: Frank studiò il cuore isolato di rana, misurando la pressione isovolumetrica massima e la tensione passiva e attiva al variare del volume di riempimento. Esperimenti di Starling: Starling ha utilizzato il preparato cuore-polmone. Questo preparato consisteva nell'isolare il cuore con i polmoni connessi, ma separati dal resto dell'organismo, permettendo di studiare la relazione tra i volumi ventricolari e la gittata sistolica. Studio del Circolo Polmonare: Nel preparato di Starling, il circolo sistemico è simulato da un sistema di tubi con un manometro, una capacità per regolare il volume, e dei morsetti per regolare la resistenza vascolare. Legame con il Ritorno Venoso: Il sangue dal circolo sistemico arriva all'atrio destro, da qui al ventricolo e quindi nei polmoni e torna nell'atrio sinistro. L'aumento del ritorno venoso aumenta il volume telediastolico del ventricolo sinistro (il precarico). Regolazione del Precarico: Variando l'altezza del serbatoio di sangue, Starling poteva regolare il precarico del ventricolo sinistro, poichè il sangue rientrava per gradiente di pressione idrostatica. Abbassando il serbatoio diminuiva il volume e viceversa. Volume Eietto: Aumentando la pressione di riempimento (aumentando l'altezza del serbatoio), Starling osservò che il volume di sangue pompato dal ventricolo sinistro (il volume d'eiezione) aumentava. Implicazioni della Legge di Frank-Starling Volume di Eiezione Dipendente dal Precarico: Il volume di eiezione aumenta con l'aumentare del precarico. Gittata Cardiaca Dipendente dal Volume Telediastolico: Se la frequenza cardiaca rimane costante, la gittata cardiaca (volume di sangue pompato al minuto) aumenta con l'aumentare del volume telediastolico ventricolare. Aumento della Forza e del Volume d'Eiezione: In sintesi, il volume di eiezione può aumentare sia in risposta all'aumento del precarico (a causa della legge di Frank-Starling) sia a seguito dell'aumento della contrattilità (ad esempio per effetto del simpatico). Influenza del Simpatico sulla Curva di Starling Curve di Starling a Diverse Contrattilità: Studiando la curva di Starling al variare della stimolazione del simpatico, si osserva che la relazione precarico-gittata sistolica è modificata, e per ogni dato valore di precarico si ottiene una maggiore gittata. Effetto Inotropo del Simpatico: Aumentando la contrattilità (effetto inotropo positivo), il simpatico causa un aumento del volume di eiezione ad ogni dato volume telediastolico. Effetto Cronotropo del Simpatico: Il simpatico aumenta anche la frequenza cardiaca (effetto cronotropo positivo), e diminuisce il tempo di riempimento ventricolare; ma se aumenta la contrattilità, ad uno stesso volume la forza di contrazione è maggiore e quindi anche il volume d'eiezione è aumentato. Riassunto dei Concetti Chiave Legge di Frank-Starling: Il cuore regola la gittata sistolica in base al volume telediastolico. Precarico e Forza di Contrazione: L'aumento del precarico porta ad un aumento della forza di contrazione e del volume di eiezione. Curva di Starling: La curva di Starling rappresenta graficamente la relazione tra volume telediastolico e volume d'eiezione. Ruolo del Simpatico: La stimolazione simpatica aumenta la contrattilità, modificando la curva di Starling e aumentando ulteriormente il volume d'eiezione. Regolazione Intrinseca: La legge di Frank-Starling rappresenta un meccanismo intrinseco di regolazione della funzione cardiaca. Spero che questa rielaborazione dettagliata ti sia utile per lo studio della Legge di Frank-Starling!