Cuore
- un ambiente esterno alla cellula, in cui è presente il LEC;
- un ambiente interno alla cellula, contenente il LIC, con ioni e altre sostanze;
- sistema miofibrillare con mitocondri, che insieme ad una continua spesa energetica di ATP, mantengono le differenze di concentrazione ionica tra interno ed esterno della cellula. Ciò sta quindi alla base della differenza di potenziale elettrico della cellula miocardica, che a riposo è circa -80mV (interno negativo rispetto all’esterno).
- Le cellule miocardiche che avviano la contrazione sono raggruppate nel nodo del seno (SA) situato nell’atrio dx.
- Da qui, l’impulso viene trasmesso, attraverso tre fasci, ad una struttura di raccolta situata nel setto interatriale, detta nodo atrioventricolare (AV).
- Da qui poi lo stimolo è trasmesso alle restanti parti del miocardio tramite un sistema di conduzione costituito dal fascio di His, che si suddivide in due branche, le quali terminano nelle fibre di Purkinje, che a loro volta contattano le cellule della muscolatura ventricolare.
- la fase di plateau dura circa 200ms, ed è dovuta all’incremento della permeabilità al Ca, mentre allo stesso tempo si ha una diminuzione della permeabilità al K;
- i due periodi precedenti costituiscono il periodo refrattario assoluto della cellula, che è poi seguito da un periodo refrattario relativo di circa 50ms.
positiva, che porterebbe il nodo SA ad una frequenza di scarica intrinseca pari a 100/110 battiti al min: in realtà però, dato che la frequenza a riposo va da un min di 70 ad un max variabile con l’età, esiste un meccanismo di regolazione che consente alla frequenza a riposo di stabilizzarsi su un valore inferiore a quello intrinseco, e di elevarsi, quando necessario, anche più di tre volte sopra al valore di riposo. Questo meccanismo è regolato dal SNA, che innerva il cuore con la branca simpatica e parasimpatica, con un’azione cronotropa (regolatrice della frequenza), e un’azione inotropa (regolatrice della forza di contrazione):
- il sistema simpatico innerva atri e ventricoli e garantisce un’azione cronotropa positiva e inotropa positiva;
- il sistema parasimpatico innerva il nodo SA e il nodo AV e garantisce un’azione cronotropa negativa.
• A-B: si ha un continuo aumento della pressione ventricolare mantenendo sempre lo stesso volume, quindi si ha una contrazione isovolumetrica;
• B: a questo punto, la pressione ventricolare supera quella in aorta (80mmHg) e ciò fa aprire la valvola aortica in cui viene spinto il sangue, con la fase di eiezione (B-C). In questa fase, il ventricolo raggiunge la max pressione, di circa 120mmHg, ed espelle un volume di sangue di circa 70-90ml (65% del volume telediastolico);
• C: finisce l’eiezione ventricolare, la valvola aortica si chiude, la pressione cala e inizia la diastole, con il rilasciamento isovolumetrico;
• D: a questo punto il volume ventricolare è minimo, con rimanenti circa 50ml di sangue, ed è detto telesistolico. Da questo ricomincia poi un nuovo ciclo, con la riapertura della valvola mitrale, permettendo al sangue di passare dall’atrio al ventricolo.
- precarico, in quanto man mano che il cuore si riempie, le fibre si stirano e la massa di sangue rappresenta il carico applicato al muscolo prima che inizi la contrazione. Esiste un valore ottimale di precarico da cui il muscolo cardiaco è in grado di sviluppare la maggior forza contrattile;
- postcarico, rappresentato dalla pressione diastolica dell’aorta e delle arterie polmonari che il cuore deve vincere per potervi spingere il sangue.
Il cuore ha la capacità intrinseca di adattarsi a variazioni del volume di sangue venoso in ingresso: infatti, più aumenta il volume telediastolico, più le fibre si stirano e più aumentano la forza di contrazione e la gittata. Oltre un certo volume telediastolico però, la gittata diminuisce, indicando
quindi che il ventricolo è troppo dilatato ed è diminuita la sua efficienza di eiezione. La relazione tra la gittata sistolica e il volume telediastolico è nota come legge di Frank-Starling:
- complesso QRS: indica la depolarizzazione ventricolare ;
- onda T: indica la ripolarizzazione ventricolare;
- la frequenza cardiaca è ricavata dalla distanza tra due onde R successive;
- la morfologia del complesso QRS inoltre, è in grado di fornire info sul trofismo della muscolatura ventricolare o su eventuali asincronismi di trasmissione dell’impulso ai due ventricoli;
L’ATP consumato deve quindi essere subito ricostituito: ciò avviene tramite la fosforilazione ossidativa nei mitocondri. Si ha consumo di O2 e si producono CO2 e acqua, liberando energia sottoforma di molecole di ATP. A differenza di quanto accade nel muscolo scheletrico, il miocardio non è in grado di utilizzare la glicolisi anaerobica: di conseguenza, il metabolismo miocardico dipende strettamente da una continua e adeguata fornitura di O2 da parte del circolo coronarico.
Quindi, un incremento delle richieste di O2 da parte del miocardio possono essere soddisfatte solo da un incremento della perfusione coronarica (iperemia metabolica).
Nell’uomo, a riposo, il flusso coronarico ammonta a 60-90ml per 100g di tessuto miocardico e nel corso dell’esercizio fisico può aumentare di 4-5 volte: questa capacità di adeguamento costituisce la “riserva coronarica”.
Il flusso coronarico è max durante la diastole e diminuisce fino a diventare negativo durante la sistole, a causa delle forze compressive esercitate dal cuore sui vasi durante la contrazione: questa situazione è però compensata da un’elevata densità capillare, che assicura un’estrazione massimale di O2.
Il consumo di O2 del cuore (MVO2), a riposo, è di 9ml/min per 100g di tessuto: la frazione necessaria al metabolismo basale miocardico è circa il 19%, quella necessaria all’attività elettrica è lo 0,05% mentre il restante 80% è suddiviso tra frequenza cardiaca, sviluppo di pressione parietale e livello di inotropismo.
- volumetrica (wv), calcolata tramite l’integrale della curva pressione-volume, oppure tramite il prodotto della pressione media per la gittata del ventricolo (nel ventr.sx: wv=0,9 J ; nel ventr.dx: wv=0,1 J);
- cinetica (wc), calcolata facendo: 0,5 ∙ massa di sangue ad ogni qc ∙ velocità del sangue in aorta e arteria polmonare. Per ciascun ventricolo, wc=0,014 J.
Il lavoro totale ad ogni battito sarà quindi dato dalla somma di wv+wc dei due ventricoli, e corrisponde a 1,176 J.
Conoscendo il dispendio energetico cardiaco (MVO2) e il lavoro svolto dal cuore, si ottiene il rendimento cardiaco (η): η=lavoro∙min/MVO2
Considerando una frequenza a riposo di 70 battiti/min, si ha η= 12,4%
- la v max di incremento pressorio durante la contrazione ventricolare isovolumetrica;
- il “doppio prodotto”, ottenuto moltiplicando il valore sistolico della pressione arteriosa max per la frequenza cardiaca;
- frazione di eiezione, data dal rapporto percentuale tra volume di qc e volume telediastolico.
Di norma questo valore è compreso tra 55% e 80%: valori inferiori a 55% indicano una ridotta contrattilità miocardica.
La gittata (Q) =FC∙qc , dove FC=frequenza cardiaca e qc=gittata sistolica ventricolare.
In un individuo di media corporatura, a riposo, Q= 70battiti/min ∙ 75ml, ovvero 5litri/min.
In condizioni di lavoro, ad esempio durante esercizio fisico, si ha un aumento della FC e della qc: in
generale, la gittata cardiaca può aumentare di 3,5-5 volte rispetto alle condizioni di riposo, a causa dell’incremento di almeno 3 volte di FC e di almeno 2 volte di qc. In atleti olimpionici o in caso di esercizi massimali la gittata può arrivare anche a 35l/min.
- l’aumento di postcarico, che porta a una diminuzione di Q;
- l’aumento di precarico, che porta ad un aumento di Q, secondo la legge di Frank-Starling.
Uno dei metodi per misurare la gittata cardiaca si basa sul principio di Fick, secondo cui la velocità di trasporto di un soluto da parte di un fluido è uguale al prodotto della velocità di flusso del fluido per la concentrazione di soluto nel fluido stesso. L’applicazione di questo principio consente di
misurare la gittata cardiaca se si conoscono il consumo di O2 misurato alla bocca (VO2) e il contenuto di O2 nel sangue arterioso (CaO2) e venoso misto (CvO2), quindi:
Q= VO2 / CaO2-CvO2.
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