funzione di pompa del cuore; regolazione della contrattilità; regolazione nervosa del cuore

LA CELLULA MIOCARDICA Struttura cellulare del cuore: sincizio funzionale per l'esistenza di dischi intercalari, che contengono giunzioni stette. Analogo ai muscoli lenti: alta densità di capillari, in rapporto di 1:1 con le cellule muscolari. Rapporto pressione/volume (analogo a tensione/lunghezza): differenze con il muscolo scheletrico; base per spiegare l'autoregolazione cardiaca (legge di Frank Starling); il cuore lavora nel tratto ascendente della curva.

RICORDARE: CURVA TENSIONE/LUNGHEZZA DEL MUSCOLO SCHELETRICO Esiste una lunghezza ottimale alla quale il muscolo produce il massimo della forza (o dell’accorciamento)

Il cuore funziona nel braccio ascendente della curva m Tensione totale Tensione passiva Tensione attiva Nel cuore, la tensione passiva (pressione diastolica) aumenta prima della lunghezza ottimale: Il cuore funziona nel braccio ascendente della curva

Nel cuore, il rapporto tensione/lunghezza nella parte ascendente della curva è più ripido che nel muscolo scheletrico: non entra in gioco soltanto il fattore geometrico (formazione di un numero maggiore di ponti laterali), ma anche la sensibilità al calcio della macchina contrattile aumenta con l’aumentare della lunghezza dei sarcomeri.

Le due tappe fondamentali nello studio della funzione di pompa: Cuore isolato di rana di Frank: contrazioni isometriche a precarico crescente Preparato cuore-polmoni di Starling Innervato o denervato Controllo indipendente delle due variabili che determinano il lavoro sistolico del cuore: precarico (ritorno venoso) e postcarico (impedenza aortica)

L’esperimento di Frank

Esperimento di Frank Pressione sistolica (isometrica) Pressione diastolica (aumento volume)

Grafico ricavato dall’esperimento di Frank

MASSIMI ISOMETRICI CORRETTI

Il Professor E.H, Starling

Preparato cuore-polmoni

Il “cardiometro”

Preparato cuore-polmoni di Starling Il serbatoio venoso può essere alzato o abbassato per variare il precarico La resistenza arteriosa può essere modificata par variare il postcarico

Aumento del postcarico

Effetto dell’aumento di pressione sul flusso coronarico e quindi sulla contrattilità

LEGGE DEL CUORE DI FRANK e STARLING: Quando non è insufficiente, il cuore automaticamente produce il lavoro richiesto dal sistema circolatorio. Lavoro = Forza x spostamento (dine * cm) = pressione x volume dine * cm-2 *cm3 = dine * cm

LEGGE DEL CUORE DI FRANK e STARLING: A parità di postcarico, la gettata sistolica è unguale al riempimento diastolico Al variare del postcarico, la gettata sistolica rimane uguale al riempimento diastolico L’equilibrio non è immediato, ma richiede qualche battito

Diagramma (anello) pressione/volume

Un materiale molto rigido ha un’alta elastanza; Un elastico ideale quando è stirato sviluppa una forza proporzionale all’allungamento Il rapporto fra allungamento e forza (angolo della retta) è chiamato modulo di Young o di elasticità e misura l’elastanza di un materiale cm grammi Un materiale molto rigido ha un’alta elastanza; Un materiale molto elastico ha una bassa elastanza;

Nel corso dell’attivazione, si modifica l’elastanza del cuore: È una palla molto elastica in diastole È una palla molto più rigida in sistole

La massima elastanza del cuore si verifica alla fine della sistole. La pendenza di questa retta è una misura obiettiva di contrattilità miocardica (indipendente da pre e post carico)

Volume telesistolico

FUNZIONE DI POMPA: REGOLAZIONE INTRINSECA Preparato cuore-polmoni: spiegazione dei fenomeni. Importanza pratica nell'adeguamento della gittata al ritorno venoso. Come funziona per aumenti del precarico e del postcarico (regolazione eterometrica). Curve pressione telediastolica/lavoro sistolico in vivo. Variazioni di contrattilità (regolazione omeometrica): effetto della distensione delle fibre. REGOLAZIONE ESTRINSECA Controllo nervoso; interazione vago-simpatica. Controllo umorale: catecolamine circolanti; ormoni tiroidei; insulina; glucagone; gas del sangue.

GS = gettata sistolica (in inglese: stoke volume = SV) A parità di pressione: GS * P = lavoro sistolico (in inglese: stoke work = SW) A parità di pressione e frequenza cardiaca (HR): GS*HR = gettata cardiaca (cardiac output = CO). CO*P = lavoro minuto o potenza (W) CURVA DI STARLING: il riempimento ventricolare, misurato come volume o pressione telediastolica, determina il lavoro dl cuore GS o SV W SW Volume o pressione ventricolare alla fine della diastole

CONCETTO DI CONTRATTILITA' Lavoro cardiaco: prodotto pressione*volume; cenno alla componente cinetica (1/2 mv2) La componente cinetica, difficile da determinare, è percentualmente irrilevante per il ventricolo sinistro in condizioni basali ed è normalmente trascurata. Aumenta però quando la gettata sistolica è alta (esercizio fisico). È percentualmente più elevata per il ventricolo destro perché la pressione media è bassa (16 mmHg), mentre la pulsatoria è elevata (25-12= 13 mmHg)

Relazioni pressione/volume (Frank Starling) e forza/velocità: importanza del precarico e del postcarico nel determinare il lavoro del cuore. Variazioni di contrattilità: famiglia di curve di Starling. Fattori che regolano la massima forza e la massima velocità. Valutazione indiretta della contrattilità: derivata della pressione ventricolare (dP/dt).

Fattori che determinano Pmax: formazione di ponti laterali – disponibilità di Ca2+ nel sarcoplasma durante l’attivazione. Regolazione fasica (simpatico) Fattori che determinano Vmax: proprietà enzimatiche (ATPasi) della miosina. Diverse isoforme, anche di actina. Analogia con fibre scheletriche lente (rosse) e veloci (pallide). Regolazione tonica (accoppiamento meccanico cuore-vasi)

velocità di conduzione effetto cronotropo frequenza inotropo forza contrazione dromotropo velocità di conduzione batmotropo eccitabilità lusitropo rilasciamento metabolico consumo di ossigeno

effetto Vago Simpatico cronotropo --- +++ inotropo - dromotropo ---- + REGOLAZIONE NERVOSA DEL CUORE Innervazione reciproca: parasimpatico (n. vaghi) e simpatico (fibre postgangliari dal ganglio stellato). effetto Vago Simpatico cronotropo --- +++ inotropo - dromotropo ---- + batmotropo -- lusitropo metabolico

REGOLAZIONE DELLA GETTATA CARDIACA Il cuore, quando funziona normalmente, non determina la funzione circolatoria, ma "serve" alle esigenze imposte dal sistema circolatorio, in termini di ritorno venoso (precarico) e di pressione arteriosa media (postcarico). I due fattori che determinano la gittata cardiaca sono la frequenza cardiaca e la gittata sistolica. Valori "normali" e loro variazioni. Regolazione della frequenza: frequenza intrinseca (100 bpm); influenze parasimpatiche e simpatiche. Tono autonomico e sue variazioni.

Gettata cardiaca: valori "normali" e loro variazioni. A riposo 5 l/min. Durante esercizio fisico aumenta normalmente di 4 volte; fino a 6 volte (=30 l/min; documentato) o a 8 volte (= 40 l/min; stimato) in soggetti molto allenati. Aumenta anche (in misura variabile): durante la digestione; quando il corpo disperde calore; in alcune condizioni patologiche.

Regolazione della frequenza: frequenza intrinseca (100 bpm); influenze parasimpatiche e simpatiche. Tono autonomico e sue variazioni. Entrambe le branche del SNA sono attive tonicamente. L’attività ha origine in centri bulbari, controllati sia da centri superiori, sia dai riflessi cardiovascolari