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Il sistema cardiovascolare Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012.

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Presentazione sul tema: "Il sistema cardiovascolare Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012."— Transcript della presentazione:

1 Il sistema cardiovascolare Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012

2 Funzioni del sangue: distribuisce ossigeno alle cellule distribuisce nutrienti alle cellule rimuove sostanze di scarto come l’urea trasporta sostanze importanti come ormoni, enzimi interviene nella termoregolazione regola il pH dei fluidi corporei e la quantita’ d’acqua che contengono protegge dalle ferite attraverso la coagulazione difesa immunitaria

3 Fanno parte del sistema cardiovascolare il cuore e i vasi sanguigni, rete di canali di diametro differente. Vasi sanguigni Arterie: vasi che trasportano sangue dal cuore verso gli organi. Capillari: i vasi si ramificano fino a diventare così piccoli da inserirsi tra le cellule. Vene: vasi che portano sangue dagli organi verso il cuore.

4 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012

5 Circolazione sistemica: il sangue parte dal cuore e attraverso l’aorta e le sue diramazioni arriva a tutti gli organi e tessuti, lasciando ossigeno e sostanze nutritive attraverso i capillari. Le vene fanno ritornare il sangue ricco di scorie verso il cuore. La vena cava inferiore raccoglie il sangue venoso della porzione inferiore del corpo, mentre la vena cava superiore raccoglie sangue venoso da testa e braccia. Circolazione polmonare: dal cuore il sangue deossigenato viene pompato ai polmoni tramite le arterie polmonari destra e sinistra; dai polmoni il sangue ossigenato raggiunge il cuore attraverso le vene polmonari.

6 Circolazione portale epatica: avviene a livello delle vene dell’intestino, che trasportano anche molecole ottenute dalla digestione di un pasto. Attraverso la vena porta queste sostanze giungono al fegato dove vengono trasformate in molecole utilizzabili dall’organismo. Queste ultime, tramite le vene epatiche e la vena cava inferiore vengono portate alla parte destra del cuore.

7 Il sangue È un tessuto connettivo fluido, viscoso, rosso, con un pH leggermente alcalino. Una persona di 75 kg possiede circa sei litri di sangue. Il 55% è formato da plasma, un liquido giallo paglierino. Il 45% è formato da elementi figurati ossia globuli rossi, bianchi, e piastrine.

8 Il plasma è formato da acqua e soluti organici e inorganici, contiene ioni e molecole nutritive essenziali per i processi vitali delle cellule. Nel plasma troviamo materiali di rifiuto come l’anidride carbonica (diossido di carbonio) e proteine plasmatiche. Proteine plasmatiche:  fibrinogeno, coinvolto nella coagulazione del sangue;  globuline, difendono il corpo da agenti estranei;  albumina, trasporta ormoni e acidi grassi. Togliendo il fibrinogeno dal plasma si ottiene il siero, che sterilizzato e purificato può essere usato per fornire ai pazienti una migliore difesa immunitaria.

9 I globuli rossi o eritrociti sono cellule di 7-9 micrometri di diametro specializzate nel trasporto dell’ossigeno a tutti i tessuti del corpo. Hanno una forma discoidale biconcava e possono schiacciarsi così da passare nei capillari. Hanno un’ampia area superficiale per scambi da e verso l’esterno. Durante la maturazione espellono nucleo e mitocondri, e contengono solo emoglobina.

10 Il ciclo vitale dei globuli rossi: con l’invecchiamento gli eritrociti vanno incontro alla frammentazione. Sono demoliti da speciali cellule presenti in tutti i tessuti, ma soprattutto nella milza, nel fegato e nel midollo osseo. Se ne formano nuovi nel midollo osseo.

11 Emoglobina: proteina composta da 4 catene polipeptidiche, ciascuna di 150 amminoacidi. È raccolta attorno all’eme, un gruppo chimico contenente ferro, al quale si lega l’ossigeno. Se il valore di emoglobina scende al di sotto degli standard, la persona soffre di anemia. Un solo amminoacido sostituito comporta la perdita di funzionalità nella proteina.

12 L’emoglobina viene demolita in:  globina, scissa nei suoi amminoacidi costituenti, usati per la sintesi di nuove proteine;  ferro del gruppo eme, legato alla proteina plasmatica transferrina e portato al midollo osseo rosso per la sintesi di nuovi globuli rossi;  porzione non ferrosa del gruppo eme, convertita in bilirubina ed escreta tramite la bile prodotta dal fegato.

13 I globuli bianchi o leucociti difendono l’organismo da agenti esterni come virus e batteri. Ne abbiamo unità per millimetro cubo di sangue. Hanno il nucleo e sono incolori. Non sono confinati nei vasi sanguigni, ma possono migrare nei liquidi interstiziali. Leucociti granulari: granulociti neutrofili, eosinofili e basofili. Leucociti non granulari: monociti, linfociti B e linfociti T.

14 I globuli bianchi o leucociti si appiattiscono come le amebe e si muovono mediante pseudopodi. Questa capacità di migrazione è tipica anche delle cellule cancerose. Inglobano agenti estranei per fagocitosi e usano i lisosomi, vescicole che contengono gli enzimi per la degradazione. Vengono distrutti dopo aver svolto il loro compito, si formano nuovi leucociti in milza, linfonodi e midollo osseo. Il pus è formato da globuli bianchi morti.

15 Le piastrine sono frammenti cellulari di forma irregolare, con diametro di 2 micrometri. Sono prodotte nel midollo osseo a partire dai megacariociti. Vivono per 7-8 giorni e muoiono nella milza e nel fegato, promuovono la coagulazione del sangue e tamponano vasi sanguigni rotti. In carenza di piastrine sono frequenti emorragie spontanee evidenziate dalle petecchie emorragiche, piccole chiazze sotto pelle.

16 L’emopoiesi è il processo di produzione dei globuli rossi, regolato da ormoni come l’eritropoietina secreta dal rene. Dalle cellule staminali mieloidi e linfoidi: globuli rossi, piastrine, globuli bianchi che contengono granuli nel citoplasma, e altri senza (monociti). leucociti non granulari, come i linfociti T e B.

17 La coagulazione: Contrazione cellule muscolari lisce del vaso danneggiato Attivazione delle fibre dolorifiche Rilascio di serotonina che induce la vasocostrizione riducendo le perdite ematiche. Le piastrine si agganciano alla parete interrotta e richiamano altre piastrine, diventano appiccicose. Fattore tissutale presente sulla superficie esterna delle cellule: quando reagisce con una specifica proteina plasmatica si avviano reazioni chimiche a cascata che culminano con la conversione del fibrinogeno in fibrina.

18 Le molecole di fibrina formano una rete che intrappola i globuli rossi e le piastrine, dando origine al coagulo. Il coagulo si contrae tirando l’uno verso l’altro i margini della ferita

19 Prelievo e analisi del sangue: viene praticato a digiuno attraverso la vena cefalica del braccio. Nelle provette viene aggiunto l’anticoagulante e infine il campione viene centrifugato. Emocromo: conteggio di globuli rossi, globuli bianchi, piastrine, molecole di emoglobina, grandezza globuli rossi, quantità media di emoglobina per globulo rosso. Ematocrito: percentuale di volume occupata da elementi figurati rispetto al volume complessivo del sangue.

20 Formula leucocitaria: i globuli bianchi presenti in maggior numero sono i granulociti neutrofili, seguiti dai linfociti. Un aumento dei neutrofili indica che c’è un’infezione in corso. Un aumento degli eosinofili o dei basofili può indicare allergia. I monociti vengono richiamati per la formazione di macrofagi: in gran numero possono indicare una infezione. L’aumento dei linfociti può segnalare un attacco virale o una infiammazione cronica.

21 Trasfusione e gruppi sanguigni: le trasfusioni diventarono sicure con la scoperta dei gruppi sanguigni umani. I 4 gruppi sanguigni sono determinati da un gene che possiede 3 alleli e i globuli rossi sono caratterizzati dagli antigeni, molecole che l’organismo non riconosce come proprie. Agglutinazione: antigeni e anticorpi si legano dando origine ad ammassi che potrebbero ostruire i capillari, l’agglutinazione induce l’emolisi, ossia la rottura dei globuli rossi con rilascio di emoglobina.

22 I gruppi sanguigni devono essere compatibili: se i globuli rossi hanno un antigene estraneo, vi sarà reazione con gli anticorpi del plasma. Il gruppo 0 non ha antigene: è un donatore universale. Il gruppo AB senza anticorpi né A né B: è un ricevente universale.

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24 Il fattore Rh è stato isolato per la prima volta nella scimmia Macacus rhesus. È un altro antigene presente sulla superficie dei globuli rossi, importante in gravidanza. Il feto riceve gli anticorpi dalla madre, tra cui quelli contro il fattore Rh, che dipende dalla presenza di un allele dominante, ed è assente negli omozigoti recessivi. Un tempo era una delle cause più frequenti di decessi neonatali. Il problema si risolve ora iniettando alla madre Rh negativa, entro 72 ore dal primo parto, anticorpi contro i globuli rossi fetali Rh positivi. Il processo viene ripetuto alla nascita di un altro figlio Rh positivo.

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26 Il cuore Si trova nella cavità toracica e ha le dimensioni di un pugno. Pesa 300 g circa ed è suddiviso in due atri e due ventricoli. La punta del cuore si trova in contatto con il diaframma; la parte sinistra del cuore è più sviluppata. Il miocardio è un tipo di tessuto muscolare particolare che costituisce le pareti del cuore. L’endocardio riveste le pareti interne del cuore e infine il pericardio riveste esternamente le pareti del cuore. Le arterie coronarie: portano le sostanze nutritive e l’ossigeno al miocardio, si ramificano a partire dall’aorta e danno origine a una fitta rete di capillari.

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28 La contrazione del cuore: i due atri si contraggono all’unisono, così come i ventricoli. Sistole: contrazione. Diastole: rilassamento, le cavità possono riempirsi di sangue. Ciclo cardiaco: insieme di sistole-diastole sia degli atri sia dei ventricoli, dura 0,8 secondi in tutto. Quando gli atri sono in diastole i ventricoli sono in sistole e viceversa. In un adulto a riposo si hanno circa 70 battiti al minuto, sotto sforzo la frequenza può superare il doppio.

29 Le valvole tra atri e ventricoli si chiudono per evitare un reflusso di sangue verso gli atri. Valvole tricuspide e bicuspide: poste tra gli atri e i ventricoli. Valvole semilunari: poste all’uscita dei ventricoli. Le valvole tra i ventricoli e la vena o l’arteria si chiudono per evitare che il sangue ritorni al ventricolo.

30 La contrazione è stimolata dallo stesso muscolo cardiaco. Sistema di conduzione: le fibre si autocontraggono diffondendo la contrazione alle cellule che si trovano nei nodi e nei fasci. Il nodo senoatriale o pacemaker è situato nell’atrio destro ed è formato da cellule muscolari che possono dare avvio alla contrazione. Le strie intercalari conducono in modo rapido impulsi elettrici fra cellule adiacenti.

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32 Una parte della corrente elettrica degli impulsi cardiaci si trasmette ai liquidi corporei e può essere misurata con degli elettrodi disposti sul torace. L’elettrocardiogramma è uno strumento diagnostico. L’elettrocardiogramma:  onda P: corrisponde alla contrazione degli atri;  complesso QRS: contrazione dei ventricoli;  onda T: rilassamento dei ventricoli. Ogni ripetizione P-QRS-T corrisponde a un ciclo cardiaco. L’ampiezza delle onde e la distanza tra l’una e l’altra fornisce informazioni sulla contrattilità del cuore.

33 La regolazione del battito cardiaco: il sistema nervoso regola il ritmo e la potenza delle contrazioni del miocardio, non innesca, ma può accelerare o rallentare il battito. Anche ormoni e ioni regolano chimicamente la frequenza cardiaca. Il ritmo cardiaco cambia in funzione dell’attività svolta: in caso di attività fisica deve far fronte a un aumento del fabbisogno di ossigeno richiesto dai muscoli.

34 I barorecettori registrano la pressione del sangue in uscita dal ventricolo sinistro, mentre i chemiorecettori registrano le variazioni di H +, CO 2 e O 2. Le informazioni vengono raccolte da un centro nel midollo allungato; dal centro escono fibre nervose che provocano accelerazione o rallentamento del battito. Adrenalina e noradrenalina sono gli ormoni della regolazione chimica del cuore. Aumentano la frequenza cardiaca e la forza di contrazione del cuore. Rilasciati in caso di paura, stress e aumento dell’attività fisica.

35 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Il cuore pompa il sangue nelle grosse arterie passando poi a quelle più piccole fino alle arteriole e ai capillari. Dai capillari il sangue passa alle venule, poi alle vene più grosse e da qui di nuovo al cuore. Onda sfigmica: onda che si propaga quando il sangue esce dal cuore, corrisponde al battito cardiaco e si percepisce come pulsazione nei vasi periferici.

36 Le tonache di vene e arterie sono pareti costituite da tre strati concentrici. Si dividono in:  tonaca intima - strato interno a contatto con il sangue, formato da tessuto endoteliale su fibre elastiche;  tonaca media - strati di fibre muscolari lisce che rispondono con vasocostrizione o vasodilatazione agli stimoli dati dal sistema nervoso autonomo;  tonaca esterna o avventizia - fibre elastiche e collagene. I vasi sanguigni

37 Struttura di vene e arterie: la parete delle arterie è più elastica e resistente di quella delle vene perché devono supportare l’alta pressione del flusso sanguigno. I prelievi di sangue e le trasfusioni vengono effettuati sulle vene perché scorrono in superficie, non si rovina l’elasticità forandole e la spinta della pressione non è così forte da ostacolare l’ingresso di sangue.

38 38 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Le vene hanno un lume più grande e pareti più sottili rispetto alle arterie per rendere minima la resistenza al flusso di ritorno. All’interno sono presenti numerose valvole a nido di rondine prodotte dal ripiegamento dell’endotelio: chiudono temporaneamente i vasi per impedire che il sangue fluisca verso il basso.

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40 I capillari hanno pareti sottili formate da un unico strato di endotelio e sono i soli a permettere per diffusione lo scambio di sostanze nutritive, O 2, CO 2, e altre molecole tra sangue e liquidi extracellulari. Filtrazione: prima fase di fuoriuscita di acqua e soluti. Riassorbimento: la parte liquida tende a rientrare per osmosi. Edema: rottura dell’equilibrio tra fluidi, accumulo di liquidi all’esterno del capillare. Edema polmonare: accumulo di liquidi negli alveoli.

41 La pressione sanguigna La pressione sanguigna è la misura della forza per unità di superficie esercitata dal sangue contro le pareti dei vasi sanguigni. Varia in modo proporzionale a ritmo e forza delle contrazioni, alla resistenza vascolare e al flusso ematico. Viene misurata a livello di arteria brachiale nella parte alta del braccio con lo sfigmomanometro e lo stetoscopio, la pressione in un adulto è di circa 120 mm di mercurio quando i ventricoli si contraggono, 80 mm di mercurio quando si rilasciano (120/80).

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43 Resistenza vascolare: attrito allo scorrimento del sangue nei vasi. Maggiore sarà la resistenza e maggiore sarà la pressione. È direttamente proporzionale alla viscosità del sangue e alla lunghezza del vaso e inversamente proporzionale al diametro del vaso stesso.Una dieta povera di grassi aiuta a prevenire l’ipertensione. Vasocostrizione: per aumentare la pressione, diminuisce il diametro del vaso.

44 La regolazione dell’afflusso sanguigno: grazie alla contrazione della muscolatura liscia diminuisce il flusso sanguigno: il lume delle arteriole diventa più piccolo. Grazie al rilassamento della muscolatura si ottiene la vasodilatazione delle arteriole e quindi l’aumento del flusso sanguigno nei capillari.

45 I muscoli lisci sono controllati da:  nervi del sistema nervoso autonomo;  concentrazione di ormoni adrenalina e noradrenalina;  peptidi cardiaci, che regolano il volume dei vasi e l’equilibrio idrosalino;  renina, rilasciata dal rene in caso di ridotto apporto ematico;  istamina, sostanze ingerite o inalate come la caffeina (vasocostrittore, utile nelle cefalee) e la nicotina o l’alcool (vasodilatatore).

46 Contrazione e vasodilatazione delle arteriole regolano il flusso ematico in relazione al fabbisogno di nutrienti dell’organismo. Il flusso aumenta nei muscoli per attività fisica, nello stomaco o nell’intestino per la digestione e attraverso la pelle per le elevate temperature, mentre diminuisce a quelle basse. I nervi che regolano la muscolatura e quelli che agiscono sulla forza e la frequenza del battito si coordinano con il centro di regolazione cardiovascolare nel tronco cerebrale.

47 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La pressione sanguigna Controllo a feedback negativo: quando la pressione diminuisce, l’attività del cuore aumenta e i vasi si restringono facendo aumentare la pressione e viceversa. Se il flusso sanguigno aumenta per vasodilatazione, il cuore viene stimolato a battere più velocemente per sviluppare una maggior pressione che supporti il flusso.

48 Il sistema cardiovascolare nei pesci

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