Cenni di Fisiologia: CUORE E POLMONE Biologia e scienze PAS : Classe di insegnamento A60 Biologia e scienze A.A . 2013/2014 28/03/2014 Docente: Valentina Greco

Sistema cardiovascolare Il sistema circolatorio umano, o cardiovascolare, è costituito da: cuore, posto nella parte anteriore sinistra della cavità toracica rete di vasi sanguigni di diametro differente (arterie che portano il sangue dal cuore ai tessuti, vene che riportano il sangue al cuore e infine capillari) Il cuore è una pompa che imprime al sangue una pressione tale da farlo scorrere in vasi sempre più piccoli, fino a raggiungere i tessuti periferici

Funzioni del sistema cardiovascolare trasporto di sostanze nutritive di gas respiratori di sostanze di rifiuto di ormoni regolazione del pH della pressione arteriosa della pressione osmotica dell’equilibrio idrico e salino della temperatura corporea protezione difesa immunitaria emostasi

Struttura del cuore

Ogni cavità cardiaca è dotata di una valvola, costituita da un denso tessuto connettivo, per impedire il reflusso del sangue nella direzione sbagliata. Le valvole atrioventricolari (AV) si trovano fra atri e ventricoli e sono tricuspide: fra atrio e ventricolo destro; bicuspide (o mitrale): fra atrio e ventricolo sinistro. Le valvole semilunari impediscono il reflusso di sangue dalle arterie al cuore e sono la valvola polmonare e la valvola aortica.

Il sangue nel sistema cardio-circolatorio A livello cardiaco la contrazione ventricolare genera una pressione , definita pressione di spinta che corrisponde alla forza che spinge il sangue nei vasi sanguigni Il sangue scorre dal cuore ( regione ad alta pressione) verso il circuito chiuso dei vasi ( regione a bassa pressione) , secondo gradiente di pressione . La pressione più elevata nei vasi si trova a livello dell’aorta dove questa riceve il sangue dal ventricolo sinistro; man mano diminuisce nei vasi più periferici ed a livello della vena cava, da cui il sangue passa nell’atrio desto del cuore, si ha la pressione è più bassa Quando il sangue scorre attraverso il sistema la pressione diminuisce a causa dell’attrito. Questa tendenza del sistema cardiovascolare a opporsi al flusso viene definita resistenza.

Il sangue nel sistema cardio-circolatorio I parametri che influenzano la resistenza de vasi: Lunghezza del tubo, Raggio e Viscosità del liquido che passa nel tubo La relazione tra questi fattori è descritta dalla legge di Poiseuille La resistenza aumenta quando la lunghezza del tubo e la viscosità del liquido aumentano, ma diminuisce se aumenta il raggio Cambiamenti del diametro dei vasi andrà ad influenzare maggiormente la variabilità della resistenza nel sistema circolatorio Vasocostrizione diminuirà il volume di sangue che passa attraverso il vaso e vasodilatazione aumenterà il flusso. La velocità del flusso invece, ossia la distanza percorsa da un ipotetico globulo rosso in un dato periodo di tempo è influenzata principalmente dal calibro del vaso ( minore è il calibro del vaso, maggiore sarà la velocità di flusso).

Il battito cardiaco L’1% delle fibre muscolari cardiache sono in grado di generare potenziali di azione secondo uno schema ritmico svolgendo due importanti funzioni: agiscono da pacemaker regolando il ritmo del cuore; formano il sistema di conduzione cioè la via seguita dai potenziali di azione che attraversano il muscolo cardiaco. In tal modo le cavità cardiache sono stimolate a contrarsi in maniera coordinata. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il battito cardiaco Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il ciclo cardiaco Ogni ciclo cardiaco comprende tutti gli eventi associati al battito cardiaco e dura circa 0,8 secondi. Il termine sistole si riferisce alla fase di contrazione. Il termine diastole alla fase di rilasciamento. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il ciclo cardiaco Il ciclo cardiaco si divide in tre fasi fase di rilasciamento; sistole atriale (contrazione); sistole ventricolare (contrazione). Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il ciclo cardiaco Il volume di sangue emesso ogni minuto dal ventricolo sinistro nell’aorta è definito gittata cardiaca. La gittata cardiaca è determinata da gittata sistolica o volume di eiezione: sangue emesso dal ventricolo sinistro durante ogni battito; frequenza cardiaca: numero di battiti al minuto. In genere un valore medio della frequenza cardiaca in un soggetto adulto a riposo è di 70 battiti al minuto Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

I fattori che influenzano la frequenza cardiaca Il ritmo cardiaco normalmente è di 70-80 battiti al minuto. I tessuti richiedono l’afflusso di volumi di sangue differenziati secondo le diverse condizioni. I fattori più importanti nella regolazione della frequenza cardiaca sono il sistema nervoso autonomo e gli ormoni adrenalina e noradrenalina, rilasciati dalle ghiandole surrenali. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Sistema respiratorio Regolazione omeostatica del pH corporeo Lo scambio dei gas tra atmosfera e sangue Protezione da patogeni inalati e da sostanze irritanti Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Le funzioni generali della respirazione L’intero processo degli scambi gassosi nell’organismo, la respirazione, avviene in tre passaggi la ventilazione polmonare, o respirazione generale: è il flusso d’aria dentro e fuori dai polmoni; la respirazione esterna: è lo scambio di gas che avviene tra gli alveoli polmonari e il sangue; la respirazione interna: è lo scambio di gas fra il sangue nei capillari e le cellule nei tessuti. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

L’apparato respiratorio Strutturalmente l’apparato respiratorio consiste in due parti la parte superiore: comprende la bocca, cavità nasale, la faringe, la laringe e trachea la parte inferiore è costituita dai due bronchi con le loro ramificazioni e dai polmoni Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Gli organi dell’apparato respiratorio inferiore I polmoni sono due organi cavi spugnosi posti nella cavità toracica e separati l’uno dall’altro dal cuore. La pleura è una membrana sierosa a doppio strato che racchiude e protegge ciascun polmone. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Gli organi dell’apparato respiratorio inferiore Ciascun lobo polmonare è diviso in segmenti più piccoli riforniti da un bronco terziario e una suddivisione ulteriore, produce piccoli compartimenti chiamati lobuli. I bronchioli terminali si suddividono in ramificazioni microscopiche chiamate bronchioli respiratori, che a loro volta si suddividono in diversi dotti alveolari. Due o più alveoli che condividono uno spazio comune prendono il nome di sacchi alveolari. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Gli organi dell’apparato respiratorio inferiore Ogni alveolo polmonare è una tasca a forma di coppa che si trova in un sacco alveolare. La loro funzione primaria è lo scambio di gas tra l’aria presente al loro interno e il sangue Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Gli organi dell’apparato respiratorio inferiore Lo scambio di gas respiratori (O2 e CO2) avviene per diffusione attraverso la membrana respiratoria. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il trasporto dei gas respiratori La maggior parte dell’O2 è trasportato dall’emoglobina in forma di ossiemoglobina all’interno dei globuli rossi; la maggior parte della CO2 è trasportata nel plasma sanguigno sotto forma di ioni bicarbonato. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

La ventilazione polmonare La ventilazione polmonare è il flusso d’aria che si crea tra l’atmosfera e i polmoni che avviene a causa delle differenze di pressione dell’aria. L’atto di immettere aria all’interno viene chiamato inspirazione. I muscoli che permettono un’ispirazione tranquilla sono il diaframma e i muscoli intercostali esterni. L’atto di espellere l’aria all’esterno (espirazione) comincia quando il diaframma e i muscoli intercostali si rilasciano. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il controllo della respirazione Il ritmo di base della respirazione è controllato da gruppi di neuroni situati nel tronco encefalico. L’area da cui provengono gli impulsi nervosi è chiamata centro respiratorio e consiste di neuroni presenti nel midollo allungato e nel ponte. I centri della ritmicità respiratoria del midollo controllano il ritmo di base della respirazione; al suo interno ci sono i centri espiratori e inspiratori. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il controllo della respirazione Durante la normale respirazione tranquilla, il centro espiratorio è inattivo. Durante la respirazione forzata, il centro inspiratorio attiva il centro espiratorio. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Il controllo della respirazione Sebbene il ritmo di base sia regolato e coordinato dal centro inspiratorio, esso può essere modificato in risposta a stimoli provenienti da altre regioni del cervello, a recettori nel sistema nervoso periferico e ad altri fattori: l’influenza della corteccia; la regolazione dei chemiocettori che determinano quanto velocemente e profondamente si deve respirare. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

La respirazione La respirazione gioca un ruolo importante nella regolazione del pH dei fluidi corporei. Se diossido di carbonio (CO2) aumenta, aumenta anche la concentrazione di H+ con conseguente diminuzione del pH e viceversa. L’espirazione di CO2 abbassa la concentrazione di ioni H+ nel sangue, cioè ne aumenta la basicità. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano © Zanichelli editore 2009

Patologie polmonari che influenzano la ventilazione alveolare e lo scambio di gas Nell’enfisema, la distruzione degli alveoli detemina una diminuzione dell’area utile per lo scambio dei gas Nella fibrosi polmonare, l’ispessimento della membrna alveolare causato da tessuto cicatriziale determina una rallentamento dello scambio dei gas. Inoltre la perdita della compliance polmonare può diminuire la ventilazione alveolare, portando ad una P02 alveolare inferiore. Nell’edema polmonare, l’eccesso di liquido nello spazio interstiziale aumenterà la distanza di diffusione tra gli alveoli ed il sangue. Nell’asma, la broncocostrizione determina una diminuzione della ventilazione alveolare