Fisiologia Cardiaca - Circolo Cardiaco

Fisiologia Cardiaca - Circolo Cardiaco

Ripresa della Legge di Frank-Starling

  • Il ciclo cardiaco può essere rappresentato nel diagramma pressione-volume, utile per analizzare la funzionalità ventricolare.
  • I parametri essenziali del diagramma: variazioni di pressione e di volume.
  • Curve nel diagramma:
    • Curva Passiva (Viola): rantiene dalle proprietà biofisiche del muscolo cardiaco.
    • Curva Passiva (Verde): concerne il muscolo scheletrico; lunghezze sarcomeriche tra 1.8-2.8 micron.
  • Muscolo scheletrico può allungarsi fino a oltre 2.6 micron senza opporre resistenza.
  • Muscolo cardiaco: tensione aumenta esponenzialmente oltre 2.2 micron durante il riempimento oltre un certo volume.
    • Questo aumento è legato all’allungamento dei sarcomeri.
  • Titina: proteina di stabilizzazione nei filamenti di miosina, che varia secondo le isoforme, agendo su elasticità e ritorno elastico di modo da prevenire un riempimento eccessivo del ventricolo.

Curve di Lavoro Attivo

  • Curve del lavoro attivo (verde acqua e marrone) rappresentano il riempimento del ventricolo con stimolazione alla contrazione:
    • Muscolo Scheletrico (Verde): tensione costante su ampia gamma di lunghezze.
    • Muscolo Cardiaco (Marrone): tensione aumenta significativamente da 1.8 a 2.2 micron, indicando una maggiore capacità di generare forza sotto aumento di volume nel ventricolo.

Legge di Starling

  • Provata da Otto Frank ed Ernest Starling nel Novecento: "La forza di contrazione è direttamente proporzionale alla lunghezza iniziale delle fibre muscolari."
  • Affermazione fondamentale: quanto più sangue arriva al cuore, tanto più il cuore riesce a pompare.
  • Un aumento del precarico determina:
    • Gittata Sistolica: volume per contrazione aumenta.
    • Gittata Cardiaca: gittata sistolica per frequenza cardiaca.
  • A 120 ml di volume telediastolico, il cuore non è ancora in massima contrattività, mostrando elasticità nel sistema cardiaco.

Effetto Bowditch

  • Aumento della frequenza cardiaca accorcia la diastole e influisce sul riempimento.
  • Effetto di frequenza su contrazione:
    • Maggiore frequenza cardiaca = maggiore forza di contrazione.
    • Durante la diastole viene recuperato il calcio necessario alla contrazione:
    • Recupero tramite scambiatore sodio-calcio e pompe SERCA.
    • L’efficienza aumenta con la riduzione del tempo di riempimento.

Il Circolo Cardiaco

  • Funzione del cuore nel pompare sangue nei circoli polmonare e sistemico:
    • Venoso: contiene il 16% del sangue circolante.
    • Sistema polmonare: 64% del sangue nelle vene, 13% nelle arterie, e 7% in arterioles e capillari.
    • Arteriole: regolano flusso sanguigno a seconda delle esigenze tissutali, controllate dal sistema nervoso autonomo o localmente.

Pressione, Flusso e Resistenza

  • Legge governante del flusso sanguigno:
    • Flusso = ΔP / R (legge di Ohm).
  • Delta Pressorio: differenza di pressione tra aorta e vene. Utilizzato per calcolare il flusso in vari distretti.
  • Resistenza: funzione del gradiente di pressione rispetto al flusso.

Misura della Pressione

  • Pressione misurata in millimetri di mercurio (mmHg); la severità è che la densità del mercurio è 13 volte quella dell'acqua.
  • Pressione di spinta vs. pressione transmurale:
    • Pressione idrostatica da considerare in relazione alla gravità.
  • Il flusso avviene da zone di alta a bassa pressione; il delta pressorio deve essere positivo per muovere il flusso.

Resistenze in Serie e in Parallelo

  • RESISTENZA PERIFERICA TOTALE (RPT): rapporto tra gradiente pressorio e flusso nel circolo sistemico:
    • Formula in analogia con la legge di Ohm.
  • RPT vale tra pressione aortica e pressione nell’atrio destro:
    • Valori fisiologici mediamentari attorno a 1 mmHg·min/L.
  • Resistenze pulmonaire < RPT (circolo polmonare ha pressione e resistenza più basse).

Legge di Poiseuille-Hagen

  • Formula che verifica il flusso sanguigno considerando le proprietà fisiche dei vasi:
    • Q = ΔP × (πr^4) / (ηL)
  • Resistenza (R): R = ΔP / Q
  • Conduttanza: G = 1 / R guidata dalla geometria del vaso sanguigno e viscosità del fluido, e variabile secondo:
    • Raggio del vaso: influisce in quarta potenza su flusso e resistenza.

Variazioni della Viscosità e Flusso

  • La viscosità aumenta con concentrazione di globuli rossi; variazioni patologiche come policitemia (aumento viscosità) e anemia (diminuzione viscosità) modificano il flusso sanguigno.

Teorema di Bernoulli

  • Conservazione dell’energia totale nel sangue (pressione + energia cinetica):
    • Nei punti di strozzamento, pressione diminuisce mentre velocità aumenta per mantenere flusso costante.
  • Le variazioni di flusso sanguigno in presenza di ostacoli (stenosi) dimostrano il valore energetico invece che la pressione statica.

Conclusione

  • Variazione delle condizioni fisiche e patologiche influenzano notevolmente comportamento e flusso del sangue nel sistema circolatorio.