L’APPARATO CIRCOLATORIO Lavoro a cura di Regina Tatiana classe III A a. s. 2007/08

L’apparato circolatorio FUNZIONI: Veicola ossigeno e anidride carbonica Distribuisce nutrimento alle cellule Elimina i prodotti di rifiuto del metabolismo dirigendoli verso specifici organi

Trasporto interno nei mammiferi Avviene attraverso i capillari poiché il corpo umano è troppo grande per far passare l’ossigeno dai polmoni al cervello o far arrivare le sostanze nutritive dall’intestino tenue al muscoli delle braccia o delle gambe. Il sangue pompato dal cuore passa prima dai polmoni dove si arricchisce di ossigeno e poi passa dai capillari, che formano una rete che unisce le varie cellule dei tessuti;così nessuna sostanza deve compiere per diffusione tragitti lunghi

Le molecole passano per diffusione dal sangue alle cellule del tessuto I capillari sono i siti di scambio tra il sangue liquido interstiziale in cui sono immerse le cellule di un tessuto Capillare Liquido interstiziale Cellula tessutale Diffusione di molecole Le molecole passano per diffusione dal sangue alle cellule del tessuto Non avviene uno scambio diretto di sostanze tra il sangue e le cellule del corpo( poiché ogni cellula è immersa nel liquido interstiziale) Alcune molecole come quelle di ossigeno escono dai capillari nel liquido interstiziale e da questo passano nelle cellule dei tessuti

Due tipi di apparati: aperto o chiuso Apparato circolatorio chiuso È costituito da un cuore e da una rete di vasi tubulari dentro cui passa tenendolo separato dal liquido interstiziale Tre tipi di vasi: Arterie:trasportano il sangue dal cuore agli organo attraverso tutto il corpo Vene:trasportano il sangue al cuore Capillari:fanno passare in ciascun organo il sangue dalle arterie alle vene Apparato circolatorio aperto Viene così definito perché ci sono parti del corpo dove il sangue esce dai vasi e scorre tra le cellule interstiziali(non c’è separazione tra il liquido interstiziale e il sangue)

Apparato di una cavalletta Il pompaggio di un cuore tubulare porta il sangue verso il capo e verso il resto del corpo Le sostanze nutritive passano dal sangue direttamente nelle cellule corporee Le contrazioni muscolari spingono il sangue verso l’estremità posteriore Quando il cuore si rilassa il sangue torna verso esso attraverso dei pori, dove sono posizionate delle valvole che si chiude quando il cuore è contratto evitando uscite di sangue Pori Cuore tubulare

Apparato di un pesce Il cuore ha due cavità principali: atrio(riceve il sangue dalle vene) e ventricolo(pompa sangue alle branchie attraverso grosse arterie) Sangue ossigenato passa dai capillari branchiali in grosse arterie che lo portano in tutto il corpo Grandi arterie si ramificano in arteriole che danno origine ai capillari Letti capillari o reti di capillari si infilano in ogni organo e tessuto del corpo. Le sottili pareti dei capillari permettono lo scambio chimico tra il sangue e il liquido interstiziale.i capillari si riuniscono in venule che a loro volta convergono nelle vene che portano il sangue al cuore Arteria (sangue ricco di O2) Arteriola Letti capillari Venula Vena Atrio Ventricolo Cuore (sangue povero di O2) Capillari branchiali

Gli cnindari e i vermi piatti hanno una cavità gastrovascolare che scambia materiale con l’ambiente, garantisce un sufficiente trasporto interno agli animali e funziona da apparato digerente Hanno un’elaborata cavità gastrovascolare con rammificazioni che lo mettono in contatto col canale circolatorio Le cellule interne di questo apparato contengono flagelli , il cui battito favorisce la circolazione del liquido gastrovascolare La digestione avviene nella cavità gasrtovascolare e nelle sue cellule interne Solo queste cellule hanno un contatto diretto con le sostanze nutritive, ma queste sostanze devono dopo arrivare alle cellele del corpo Bocca Canale circolare

Sistema cardiovascolare dei vertebrati Capillari sistemici Capillari branchiali Cuore: Ventricolo (V) Atrio(A) (due atri e due vetricoli) L’atrio sinistro riceve il sangue dai polmoni e il ventricolo sinistro lo pompa verso gli organi del corpo lungo la circolazione sistematica Cuore dei mammiferi=due pompe Si collega alla respirazione polmonare e fa scorrere il sangue ricco di ossigeno verso gli organi Il sangue ritorna al cuore subito dopo essere ossigenato nei polmoni e il ventricolo sinistro dà a questo sangue una spinta che lo fa andare verso i capillari sistematici

Sistema cardiovascolare umano È costituito principalmente dal tessuto muscolare cardiaco e si trova proprio sotto la gabbia toracica I suoi atri hanno una parete sottile,ricevono il sangue che entra nel cuore e lo spingono per la breve distanza che gli separa dai ventricoli I ventricoli hanno una parete muscolare pià spessa e mandano il sangue verso tutti gli altri organi del corpo Atrio destro sinistro Valvola semilunare Valvola semilunare atrioventricolare (tricuspide) Valvola atrioventricolare (bicuspide) Ventricolo

Apparato cardiovascolare umano Il ventricolo destro pompa il sangue nei polmoni attraverso due arterie polmonari Scorre attraverso i capillari dei polmoni, liberando CO2 e assorbendo o2. Il sangue ricco di ossigeno torna mediante le vene polmonari nell’atrio sinistro e poi passa al ventricolo sinistro(quando il ventricolo si dilata e l’atrio si contrae) Quando il sangue lascia il ventricolo passando nell’aorta(vaso sanguigno più grosso)dall’aorta si rammificano le grosse arterie che si dirigono verso la parte superiore del corpo L’aorta si piega dietro al cuore,in basso, e si divide in arterie che portano sangue agli organo addominali e alle regioni inferiori del corpo Il sangue povero di ossigeno proviene dalla parte superiore del corpo e dalla testa si raccoglie la vena cava superiore,mentre la vena cava inferiore raccoglie il sangue proveniente dalla parte inferiore del corpo.entrambe le vene confluiscono nell’atrio destro 8 3 4 Aorta

La struttura dei vasi sanguigni Capillare Epitelio Membrana basale Valvola Tessuto muscolare liscio Tessuto connettivo Vena Venula Arteriola Arteria Tessuto muscolare liscio La struttura dei vasi sanguigni Capillari:formano una fitta rete di ramificazioni dove avvengono gli scambi di materiale tra sangue e le cellule dei tessuti. Hanno pareti molto sottili formate da un singolo strato di cellule epiteliali avvolto da una sottile membrana basale. La loro superficie interna dei capillari è liscia e favorisce lo scorrimento delle cellule ematiche Hanno tre stati di tessuto in modo tale da essere più resistenti. Il tessuto intermedio ha la funzione di regolare il flusso del sangue, restringe o dilata le arterie e alcune vene. Molte vene possiedono valvole che impediscono il flusso facendo scorrere il sangue in un’unica direzione

Il cuore si contrae e rilassa ritmicamente Il cuore è rilassato e le valvole atrioventricolari sono aperte Gli atri si contraggono Quando il cuore è rilassato, durante la diastole, il sangue fluisce dentro a tutte e quattro le sue cavità La sistole comincia invece con una brevissima contrazione degli atri, che riempie i ventricoli di sangue;poi si contraggono le valvole atrioventricolari, si aprono le valvole semilunari e il sangue viene pompato nelle grandi arteri La quantità di sangue al minuto che il ventricolo sinistro pompa dentro l’aorta è detta gittata cardiaca. Le valvole atrioventricolari impediscono al sangue di refluire verso gli atri quando i ventricoli si contraggono, mentre le valvole semilunari si chiudono quando i ventricoli si rilassano durante la diastole, impedendo al sangue di ritornare nei ventricoli. 0.1s Sistole I ventricoli si contraggono; le valvole semilunari sono aperte 0.3 s 0.4 s Diastole

Il nodo senoatriale Regola il ritmo del battito cardiaco(frequenza con cui si contrae) È situato nella parete dell’atrio destro. Il nodo senoatriale genera impulsi simili a quelli delle cellule nervose che si diffondono attraverso entrambi gli atri, facendoli contrarre all’unisono e si trasmettono al nodo atrioventricolare situata nella parete tra l’atrio destro e il ventricolo sinistro. Gli impulsi vengono ritardati di 0,1 sec. Prima di passare nei ventricoli Questo ritardo fa si che gli atri si contraggano per primi e si svuotino completamente prima della contrazione dei ventricoli Fibre muscolari specializzate trasmettono gli impulsi dal nodo ai muscoli cardiaci dei ventricoli e danno origine alle contrazioni che spingono il sangue dal cuore ai polmoni e all’aorta Fibre muscolari specializzate per la trasmissione degli impulsi Nodo senoatriale (pacemaker) Nodo atrioventricolare Atrio destro Ventricolo destro Apice 1 2 3 4 1 2 3 4 ECG

Pacemaker artificiale Si usa nel caso di alcune malattie cardiache che rallentano o rendono irregolare il ritmo cardiaco È un picolissimo dispositivo elettronico che viene impiantato chirurgicamente vicino al nodo atriovecolare, esso emette segnali elettrici che inducono una contrazione regolare della muscolatura cardiaca

Attacco cardiaco Se uno o più vasi sanguigni si ostruiscono, le cellule muscolari cardiache muoiono rapidamente, il cuore non è più in grado di pompare sufficiente sangue nel corpo e si verifica un attacco cardiaco, o infarto del miocardio Aorta Vena cava superiore Arteria polmonare coronarica sinistra destra Occlusione Tessuto muscolare morto

La pressione e la velocità del sangue sono maggiori nell’aorta e nelle arterie pressione sunguigna=forza esercitata dal sangue sui vasi sanguigni questa pressione è la principale forza che spinge il sangue dal cuore ai letti capillari passando attraverso le arterie e le arteriole Pressione (mm Hg) 120 100 80 60 40 20 Pressione sistolica diastolica Dimensione relative e numero di vasi sanguigni Velocità (cm/sec) 50 30 10 Aorta Arterie Atreriole Capillari Venule Vena cava Vene

Pressione e velocità del sangue nei vasi sanguigni La pressione sanguigna dipende sia dalla gittata cardiaca sia dalla resistenza al flusso che esercitano i vasi sanguigni. La pressione e la velocità del sangue sono maggiori vicino al cuore e calano quando il sangue entra nelle arterie e ancora di più nelle arteriole. Il calo di pressione è dovuto soprattutto alla resistenza al sangue provocato dall’attrito tra il sangue e le pareti interne delle arteriole.Con l’abbassamento della pressione, nelle arteriole non si trovano valori elevati di pressione; questo il motivo per cui sentiamo le pulsazioni solo nelle arterie La velocità del sangue diminuisce nelle arteriole a causa dell’attrito e anche per un problema strutturale. L’ampiezza complessiva di un numero di arteriole è più grande dell’ampiezza dell’arterie che porta il sangue ad esse Se ci fosse una sola arteriola per ciascuna arteria in essa il sangue scorrerebbe molto più velocemente

Flusso del sangue in una vena Muscolo scheletrico Direzione del flusso sanguigno nella vena Valvola (aperta) Valvola (chiusa) Nel momento in cui il sangue arriva alle vene la sua pressione è quasi pari a zero per la resistenza che ha incontrato nelle arterie Le vene dei mammiferi sono comprese tra i muscoli scheletrici e ogni volta che il corpo si muove i muscoli schiacciano le vene e spingono il sangue verso il cuore

Problemi cardiaci Il valore normale della pressione sanguigna di un adulto è 120/70: il primo numero rappresenta la pressione durante la sistole, mentre il secondo quella durante la diastole. Pressione sanguigna 120 sistolica 70 diastolica (ancora da misurare) Manicotto di gomma gonfiata con aria Arteria Pressione del manicotto sopra 120 120 sotto i 120 sotto i 70 70 I suoni si arrestano Suoni udibili nello stetoscopio chiusa

ipertensione Alta pressione sanguigna cioè 140 per la pressione sistolica e 90 per quella diastolica L’ipertensione aumenta il rischio di malattie cardiache come ad esempio l’infarto del miocardio

Tessuto muscolare liscio controlla la distribuzione del sangue Venula Arteriola Sfinteri precapillari Metarteriola Capillari La contrazione e il rilassamento dello strato muscolare liscio permette o ostruisce il passaggio del sangue Controllo del flusso mediante riduzione del diametro dei capillari Se le cellule muscolari si rilassano, l’arteriola si dilata permettendo il passaggio del sangue nei capillari. La contrazione dello strato muscolare restringe l’arteriola facendo diminuir il flusso sanguigno in essa e verso il letto capillare Controllo del flusso mediante gli sfinteri precapillari Il sangue scorre attraverso il letto capillare quando gi sfinteri sono aperti ma non quando sono chiusi.

Scambio di sostanze tra sangue e il liquido interstiziale avviene in diversi modi Alcune sostanze diffondono attraverso le cellule epiteliali della parete capillare e sono trasportate a queste cellule per endocitosi(racchiuse in vescicole) Sulla parete capillare sono presenti strette fessure tra le loro cellule epiteliali, l’acqua, zuccheri, Sali, ossigeno possono transitare liberamente poiché sono piccoli soluti Le cellule ematiche e le proteine in soluzione essendo troppo grosse per passare, rimangono nel capillare

Pressione osmotica e pressione sanguigna Sono due forze che spingono le sostanze(in un liquido), che si scambiano il sangue e il liquido interstiziale, attraverso le pareti dei capillari La pressione sanguigna tende a spingere il liquido fuori dal capillare La pressione osmotica tende a spingerlo dentro il capillare Il sangue ha una concentrazione maggiore di soluti di quella del liquido interstiziale a causa della presenza di proteine sciolte nel plasma In un qualsiasi punto l’ingresso o la fuoriuscita di liquido dipende dalla differenza tra le due pressioni Cellule tessutali Pressione osmotica Estremità capillare vicina all’arteriola Liquido interstiziale Pressione netta verso l’esterno verso l’interno sanguigna vicina alla venula

Composizione del sangue Il sangue è formato da diversi tipi di elementi cellulari (45% del sangue) che sono in sospensione in un liquido chiamato plasma Globuli rossi, globuli bianchi, piastrine(che sono frammenti di citoplasma provenienti da grosse cellule del midollo osseo e sono importanti per la coagulazione del sangue) Il plasma è formato dal 90%di acqua e 10% di Sali in soluzione. Da proteine e varie sostanze trasportate nel sangue I Sali sono sciolti sotto forma di ioni che hanno molte funzioni tra cui mantenere l’equilibrio osmotico tra il sangue e il liquido interstiziale, e di stabilire il pH intorno al valore di 7,4, questa funzione è anche delle proteine plasmatiche

Globuli rossi o eritrociti Sono le cellule più numerose nel nostro sangue, sono privi di nucleo e di mitocondri e hanno la funzione di trasportare l’ossigeno La loro forma è di un disco biconcavo in modo da avere a disposizione una maggiore area per gli scambi gassosi. Mentre i globuli rossi passano attraverso i letti capillari, l’ossigeno diffonde al loro interno, dove si lega all’atomo di ferro dell’emoglobina. I globuli rossi sono prodotti dal midollo osseo e la lo ro produzione è controllata a feedback negativo in base a quanto ossigeno entra nei tessuti. Se c’è poco ossigeno i reni secernono un ormone chiamato eritropoietina che stimola il midollo osseo a produrre i globuli rossi.e viceversa. ANEMIA Patologia derivante dalla quantità troppa bassa emoglobina o pochi globuli rossi Una persona affetta da questa malatia si sente sempre stanca ed è spesso vulnerabile alle infezioni perché le sue cellule non hanno abbastanza ossigeno. Può essere provocata da diversi fattori come ad esempio un’eccessiva perdita di sangue, carenza di vitamine o sostanze minerali, tumore al midollo osseo. La causa più comune però è la mancanza di ferro.

Globuli bianchi o leucociti Ci sono cinque tipi di leucociti che si distinguono per la colorazione e la forma dei loro nuclei BASOFILI=combattono le infezioni liberando sostanze chimiche come ad esempio l’istamina che allarga i vasi sanguigni permettendo ad altri leucociti di raggiungere i tessuti attraverso i capillari NEUTROFILI e MONOCITI=fagociti (perché mangiano i batteri, proteine estranee che entrano nel corpo attraverso le ferite e ciò che rimane delle cellule morte EOSINOFILI=fagocitari, combattono le infezioni provocate da protozoi e da vermi parassiti, attenuano gli attacca allergici LINFOCITI=cellule più importanti. Producono anticorpi, combattono virus e le cellule cancerose La funzione dei leucociti è combattere le infezioni e impedire la crescita di cellule cancerose Solitamente i globuli bianchi si trovano nel liquido interstiziale dove avvengono la maggior parte delle infezioni Essi sono prodotti dal midollo osseo e il loro numero aumenta quando si attiva l’apparato immunitario per combattere delle infezioni

Processo di coagulazione del sangue 1 Le piastrine aderiscono al tessuto connettivo, lesionato a causa di una ferita 2 Si forma un aggregato di piastrine 3 Un coagulo di fibrina intrappola le cellule Epitelio Tessuto connettivo Piastrine Tappo di piastrine

Piastrine e la proteina fibrinogeno Sostanze autocicatrizzanti che rimarginano le ferite dei vasi sanguigni Si attivano per produrre un coagulo nel momento in cui un vaso sanguigno viene leso PROCESSO DI COAGULAZIONE inizia quando l’epitelio che riveste internamente un vaso, si danneggia e il tessuto connettivo si trova a contatto diretto con il sangue.le piastrine più vicine si attaccano al tessuto e liberano una sostanza che rende adesive altre piastrine. Presto un grumo di piastrine fanno da tappo che chiude le ferite più lievi. Se la ferita è profonda: I fattori di coagulo liberati dalle piastrine e dalle cellule danneggiate si mescolano nel plasma con altri fattori.questa unione attiva la proteina della protrombina e la trasforma nell’enzima trombina che a sua volta converte il fibrinogeno in una proteina filiforme chiamata fibrina. I filamenti di fibrina intrappolano le cellule del sangue chiudendo ermeticamente il vaso fin chè il tessuto connettivo non forma uno strato continuo Emofilia=malattia ereditaria. Un’altra anomalia è la formazione di trombi, coaguli del sangue, senza motivo.

Le cellule staminali Sono le cellule non specializzate dotate della capacità di diventare qualsiasi tipo di cellula Ci sono quattro tipi di cellule staminali Totipotenti,può svilupparsi in un intero organismo e in tessuti extra-embrionali Multipotenti,si possono specializzare solo in alcuni tipi di cellule Pluripotenti,possono specializzarsi in tutti i tipi di cellule di un adulto ma non extra-embrionali Unipotenti,possono generare solo un tipo di cellule specializzate Le cellule staminali si trovano negli embrioni a livello di blastocisti e sono prodotte negli adulti dal midollo osseo Le cellule staminali possono essere usate per curare malattie legate alle cellule del sangue come ad esempio la leucemia che è una malattia che provoca la presenza di un alto numero di globuli bianchi e molti difettosi.