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Unità 11 Il sangue e il sistema circolatorio

Obiettivi

▪ Conoscere i diversi tipi di sistema circolatorio che si sono evoluti negli animali

▪ Conoscere la struttura del sistema cardiovascolare umano

▪ Sapere attraverso quali meccanismi vengono distribuiti i gas respiratori nell’organismo

▪ Imparare quali sono i componenti del sangue

Lezione 1

I MECCANISMI DEL TRASPORTO INTERNO

2

11.1 Il sistema circolatorio facilita gli scambi con i tessuti

▪ Per vivere ogni cellula ha bisogno di – Ricevere sostanze nutritive – Scambiare i gas con l’esterno – Eliminare i prodotti di scarto del metabolismo

▪ La maggior parte degli animali ha un corpo troppo grande e complesso perché questi scambi possano avvenire per diffusione semplice

3


▪ È necessario un sistema di trasporto interno che permetta alle sostanze di muoversi fra la superficie del corpo e i tessuti al suo interno

4


▪ Negli organismi più semplici una cavità gastrovascolare centrale è deputata alla

– Digestione – Distribuzione delle sostanze nutrive nel corpo

▪ Gli animali più complessi hanno bisogno di un vero sistema circolatorio formato da

– Una pompa, il cuore – Un liquido circolante, il sangue – Tubi per il trasporto, i vasi sanguigni

5


▪ Il sistema circolatorio aperto – Tipico di artropodi e molluschi – Il sangue scorre in vasi dalle estremità aperte per

raggiungere direttamente le cellule – Le cellule dei tessuti sono a diretto contatto con il

sangue: non c’è differenza fra liquido interstiziale e sangue

6

PoriCuore tubulare

7


▪ Il sistema circolatorio chiuso – Detto anche sistema cardiovascolare – Lo possiedono lombrichi, seppie, polpi e tutti i vertebrati – Il sangue rimane chiuso nei vasi, separato dal liquido

interstiziale – Tre tipi di vasi

– Arterie – Vene – Capillari

8

Letti capillari

Arteria (sangue ricco di O2)

Arteriola

Arteria (sangue povero di O2)

CuoreVentricoloAtrio

Vena

Venula

Capillari branchiali

9

11.2 Il sistema cardiovascolare riflette l’evoluzione dei vertebrati

▪ Il sistema circolatorio dei pesci – Il sangue scorre in un unico circuito e il cuore

possiede due cavità separate – Il sangue pompato dal ventricolo raggiunge i capillari nelle branchie – Dalle branchie prosegue fino a raggiungere i capillari negli altri

tessuti – Da capillari nei tessuti torna all’atrio del cuore

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alla luce dell’evoluzione

Capillari branchiali

Cuore:Ventricolo (V)

Atrio (A)

Capillari sistemici

11


▪ I vertebrati terrestri hanno una circolazione doppia

– Il sangue scorre attraverso due circuiti separati: la circolazione polmonare e la circolazione sistemica


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▪ Circolazione doppia, cuore a tre cavità – Tipica di rettili e anfibi – Il cuore ha due atri e un ventricolo

– L’atrio destro riceve il sangue dai capillari sistemici – Il ventricolo pompa il sangue ai polmoni e, nel

caso di molti anfibi, alla pelle (cicolazione pneumo-cutanea)

– Il sangue ricco di ossigeno torna all’atrio sinistro

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Capillari polmonari e cutanei

Circolazione pneumo-cutanea

VDestra

Capillari sistemici

A A

SinistraCircolazione

sistemica

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▪ Il cuore a quattro cavità – Tipica di coccodrilli, uccelli, mammiferi – Il cuore ha due atri e due ventricoli – Circolazione polmonare e circolazione sistemica non si

mischiano – Il lato destro del cuore riceve e pompa solo sangue povero di

ossigeno – Il lato sinistro riceve e pompa solo sangue ricco di ossigeno

– Un sistema circolatorio così efficiente è indispensabile per alimentare l’elevato tasso metabolico di animali endodermi come mammiferi e uccelli

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Capillari polmonari

Circolazione polmonare

VDestra

Capillari sistemici

A A

SinistraCircolazione

sistemica

V

16

Lezione 2

IL SISTEMA CARDIOVASCOLARE UMANO

17

11.3 Il sistema cardiovascolare umano comprende una doppia circolazione

▪ Il sistema cardiovascolare umano comprende una doppia circolazione: ▪ La circolazione polmonare assicura l’ossigenazione del

sangue e l’espulsione del CO2 attraverso il polmoni

▪ La circolazione sistemica trasporta i gas respiratori da e verso i vari distretti corporei

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▪ Percorso del sangue nel sistema cardiovascolare umano, circolazione polmonare ▪ Il ventricolo destro pompa il sangue povero di

ossigeno nelle arterie polmonari ▪ Il sangue raggiunge i capillari dei polmoni

▪ Nei polmoni il sangue assorbe O2 e libera CO2

▪ Attraverso le vene polmonari il sangue ricco di ossigeno arriva nell’atrio sinistro del cuore

▪ Dall’atrio sinistro, il sangue ricco di O2 passa al ventricolo sinistro

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▪ Percorso del sangue nel sistema cardiovascolare umano, circolazione sistemica ▪ Il ventricolo sinistro pompa il sangue nella circolazione

sistemica attraverso l’arteria aorta ▪ L’aorta si dirama in diverse arterie che raggiungono i

capillari distribuiti in tutti i tessuti ▪ I capillari convergono in vene di diametro crescente,

quelle provenienti dalla parte superiore si immettono nella vena cava superiore quelle provenienti dalla parte inferiore nella vena cava inferiore

▪ Le due vene convergono nell’atrio destro; da qui il sangue passa nel ventricolo sinistro, il punto di partenza

20

Vena cava superiore

Arteria polmonare

Capillari del polmone destro

8

9

2

3

Aorta

4 510

16

Vena polmonare

9Atrio destro

Vena cava inferiore

Ventricolo destro

4

8

3

Arteria polmonare

Capillari del polmone sinistro

Aorta

Vena polmonare

Atrio sinistro

Ventricolo sinistro

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Capillari della testa, del torace e delle braccia

Capillari della regione addominale e delle gambe

21

11.4 Il cuore si contrae e si rilassa ritmicamente

▪ La struttura del cuore – Tre strati di tessuto

– Epicardio: rivestimento esterno – Miocardio: tessuto muscolare – Endocardio: rivestimento interno

– Gli atri hanno pareti sottili, ricevono il sangue dalle vene e lo pompano nei ventricoli

– I ventricoli hanno pareti più spesse per pompare il sangue nelle arterie

– Atri e ventricoli sono collegati dalle valvole atrioventricolari

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Atrio destro

Ai polmoni

Dai polmoni

Valvola semilunare

Valvola atrioventricolare

Atrio sinistroAi polmoni

Dai polmoni

Valvola semilunare

Valvola atrioventricolare

Ventricolo destro

Ventricolo sinistro

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▪ Durante la diastole – Il cuore è completamente rilassato – il sangue fluisce passivamente in tutte e quattro le sue

cavità

▪ Durante la sistole – Gli atri si contraggono velocemente spingendo il sangue

nei ventricoli – Successivamente, i ventricoli si contraggono spingendo il

sangue nella arterie – Durante la seconda fase gli atri cominciano a rilassarsi e

riempirsi nuovamente di sangue

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Le valvole semilunari sono chiuse1 Il cuore

è rilassato

Le valvole atrioventricolari sono aperte

Diastole

0,4 s

2 Gli atri si contraggono

Sistole0,1 s

Le valvole Semilunari sono aperte

3 I ventricoli si contraggono

Le valvole atrioventricolari sono chiuse

0,3 s

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▪ Gittata cardiaca – Quantità di sangue pompata al minuto dal ventricolo

sinistro

▪ Frequenza cardiaca – Numero di battiti (contrazioni) al minuto

▪ I suoni cardiaci che si sentono con uno stetoscopio sono causati dalla chiusura delle valvole cardiache

▪ Un suono sibilante che viene descritto come soffio cardiaco può indicare la presenza di un difetto in una o più valvole cardiache

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11.5 Il nodo senoatriale regola il ritmo del battito cardiaco

▪ Il nodo senoatriale (pacemaker) – Stabilisce il ritmo di contrazione per tutte le cellule del

cuore – Genera impulsi elettrici diretti agli atri

▪ Il nodo atrioventricolare – Trasmette gli impulsi elettrici ai ventricoli – La trasmissione è ritardata di circa un decimo di

secondo per permettere agli atri di svuotarsi completamente prima che avvenga la contrazione dei ventricoli

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Pacemaker (nodo senoatriale) Nodo

atrioventricolare

Atrio destro

1 Il pacemaker segnala all’atrio di contrarsi

2 I segnali si propagano attraverso gli atri

ECG

3 I segnali sono trasmessi all’apice del cuore

4 I segnali si propagano attraverso i ventricoli

Apice del cuore

Fibre muscolari specializzate

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▪ L’elettrocardiogramma (ECG) – Rileva attraverso la pelle gli impulsi elettrici generati dal

cuore e li registra

▪ In un cuore sano il ritmo cardiaco è regolato in base all’attività del corpo

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▪ Anomalie nel ritmo cardiaco (aritmie) possono verificarsi durante un attacco cardiaco causato da un malfunzionamento del nodo senoatriale

– La funzionalità del nodo senoatriale può essere ristabilita con uno shock elettrico applicato al torace per mezzo di un defibrillatore

– Quando la funzionalità del nodo senoatriale è compromessa irreversibilmente è possibile impiantare un pacemaker artificiale

30

Cuore

31

Quando il cuore si ammala

▪ L’attacco cardiaco o infarto del miocardio è un danneggiamento dei tessuti del cuore

– Si verifica quando una o più arterie coronariche (che riforniscono i tessuti del cuore di sostanze nutritive e O2) vengono ostruite

▪ L’ictus è un danneggiamento dei tessuti del cervello – La morte dei tessuti cerebrali è causata dall’ostruzione di

una o più arterie che portano il sangue al cervello

COLLEGAMENTO salute

32

Occlusione

Tessuto muscolare morto

Arteria coronaria destra

Vena cava superiore

Arteria polmonare

Aorta

Arteria coronaria sinistra

33

▪ L’aterosclerosi provoca una graduale ostruzione dei vasi sanguigni

– Sulla parete interna delle arterie si sviluppano depositi di grasso (in particolare colesterolo)

– Il passaggio attravero cui il sangue fluisce lungo i vasi risulta sempre più ristretto

– In queste condizioni, un coagulo di sangue (trombo) ha maggiori probabilità di ostruire del tutto il passaggio causando un infarto o un ictus

COLLEGAMENTO salute


34

PlaccaEpitelioTessuto connective

Tessuto muscolare liscio

35

▪ Esistono diverse terapie che permettono di affrontare le malattie cardiovascolari

▪ La tendenza a sviluppare malattie cardiovascolari è in parte ereditaria, ma anche lo stile di vita ha un ruolo importante nel loro sviluppo

▪ I maggiori fattori di rischio sono − Fumo − Vita sedentaria − Dieta non equilibrata (ricca di grassi saturi)

COLLEGAMENTO salute


36

11.6 La struttura dei vasi sanguigni è adatta alla loro funzione

▪ Funzioni – Trasporto e scambio di gas – Trasporto e scambio di sostanze nutritive/rifiuti – Mantenimento dell’omeostasi – Supporto della difesa immunitaria – Regolazione della temperatura corporea – Trasporto di ormoni

37

11.6 La struttura dei vasi sanguigni è adatta alla loro funzione

▪ Struttura – Capillari

– Estesi e ramificati per raggiungere tutti i tessuti – Diametro ridotto per massimizzare la superficie di contatto – Parete sottile e superficie interna liscia

– Arterie, vene e venule – Parete più spessa con uno strato esterno di tessuto

connettivo e uno intermedio di tessuto muscolare liscio – Nelle arterie le pareti sono più spesse e il tessuto muscolare

può contrarsi per regolare il flusso di sangue – Le vene di calibro maggiore sono dotate di valvole che

obbligano il sangue a scorrere in una sola direzione

38

Arteria Vena

39

Tessuto connettivo

Capillare

Venula


Arteriola

Arteria Vena

Valvola

Endotelio

Membrana basale

Endotelio


Endotelio

Tessuto connettivo

40

Nuclei di cellule muscolari lisce

Globulo rosso

Capillare

41

11.7 La pressione e la velocità del sangue dipendono dalla struttura e dall’organizzazione dei vasi

▪ La pressione sanguigna – È la forza esercitata dal sangue contro la parete dei vasi

sanguigni

▪ Quando si controlla la pressione si ottengono due misure

– Pressione sistolica, o massima, indotta dalla contrazione ventricolare

– Pressione diastolica, o minima, si registra durante la diastole

42


▪ La pressione sanguigna dipende da − Gittata cardiaca − Diametro dei vasi (regolato dalla muscolatura liscia)

▪ La velocità di scorrimento del sangue decresce passando da arterie ad arteriole e da arteriole a capillari

▪ Lo stesso avviene per la pressione

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Pressione sistolica

Pressione diastolica

120100

806040200

Dimensioni e numero dei vasi sanguigni

Pres

sion

e (m

mH

g)Ve

loci

tà (c

m/s

)

5040302010

0

Aor

ta

Vene

cav

e

Art

erie

Cap

illar

i

Venu

le

Vene

Art

erio

le

44


▪ Quando arriva alle vene la pressione del sangue è quasi nulla

▪ Come riesce a tornare al cuore – Le vene si trovano in mezzo ai muscoli o tra i muscoli e

la pelle – Quando i muscoli si contraggono nei movimenti, le vene vengono

compresse – Valvole speciali presenti nelle vene impediscono al

sangue di tornare indietro

45

Direzione del flusso di sangue nella vena

Valvola (aperta)

Muscolo scheletrico

Valvola (chiusa)

46

Sangue sotto pressione

▪ I valori di pressione sanguigna di un adulto sano sono ▪ 120 mmHg (circa) sistolica ▪ 80 mmHg (circa) diastolica

▪ Valori inferiori (salvo casi estremi) sono considerati migliori, valori superiori possono indicare la presenza di un disturbo cardiovascolare

COLLEGAMENTO salute

47

Pressione Sanguigna normale: 120 sistolica, 80 diastolica

Pressione all’interno del manicotto sopra i 120

Manicotto di gomma gonfiato con aria

Arteria chiusa

Arteria

1 2

Pressione nel manicotto a 120

Suoni udibili nello stetoscopio

3

80

I suoni si arrestano

4

Pressione nel manicotto a 80

120120

48

▪ I rischi associati all’ipertensione – Il cuore deve lavorare con più forza e può indebolirsi – Piccole lacerazioni nelle pareti delle arterie che

favoriscono la formazione di placche aterosclerotiche – Maggiore probabilità che si formino coaguli nel sangue – Infarto – Ictus – Danni ai reni – Danni agli occhi

Sangue sotto pressioneCOLLEGAMENTO salute

49

11.8 Il tessuto muscolare liscio controlla la distribuzione del sangue

▪ Il flusso sanguigno in arterie e arteriole – È controllato dalla mucolatura liscia presente nella

parete dei vasi ▪ Il flusso sanguigno nei capillari

– È controllato dagli sfinteri precapillari – In ogni istante attraversa solo il 5-10% circa dei capillari

50

Capillari

MetarteriolaSfinteri precapillari

VenulaSfinteri rilassati

Metarteriola

VenulaArteriola2

1

Sfinteri contratti

Arteriola

51

Capillari

Metarteriola

Sfinteri precapillari

Venula

Sfinteri rilassati

Arteriola

1

52

Metarteriola

VenulaArteriola

Sfinteri contratti253

11.9 Il trasferimento di sostanze avviene attraverso la sottile parete dei capillari

▪ I capillari sono dotati di una parete molto sottile

▪ Gas e sostanze nutritive possono essere scambiati attraverso questa parete

– Lo scambio avviene tra il sangue e il fluido interstiziale

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Il trasferimento delle sostanze dai capillari alle cellule e viceversa avviene per diffusione attraverso il liquido interstiziale

55


▪ Lo scambio di sostanze tra il sangue e il liquido interstiziale avviene in diversi modi

– Per diffusione (per esempio O2 e CO2)

– Tramite vescicole (molecole ingombranti) – Attraverso gli stretti spazi tra le cellule epiteliali (acqua e

piccoli soluti)

56


Pressione sanguigna e pressione osmotica ▪ La pressione sanguigna tende a spingere il liquido

verso l’esterno dei capillari ▪ La pressione osmotica spinge verso il liquido verso

l’interno ▪ Il liquido tende a fluire verso l’interno o verso

l’esterno in base alla differenza tra la pressione sanguigna e osmotica esistente in quel punto

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Cellule tessutali

Pressione osmotica

Liquido interstiziale

Flusso netto di liquido verso l’interno

Pressione sanguigna

Pressione osmotica Estremità

venosa del capillare

Estremità arteriosa del capillare

Pressione sanguigna

Flusso netto di liquido verso l’esterno

58

Lezione 3

STRUTTURA E FUNZIONI DEL SANGUE

59

11.10 Il sangue è costituito da cellule immerse nel plasma

Il plasma ▪ È composto per il 90% da acqua ▪ Contiene

– Sali inorganici sotto forma di ioni (elettroliti) – Proteine con diverse funzioni – Sostanze nutritive – Prodotti di rifiuto

– O2 e CO2

– Ormoni

60

11.10 Il sangue è costituito da cellule immerse nel plasma

La frazione cellulare ▪ Globuli rossi o eritrociti

– Trasportano O2 legato all’emoglobina

▪ Globuli bianchi o leucociti – Sono un elemento chiave del sistema immunitario – Si trovano sia nel sangue sia nel liquido interstiziale

▪ Piastrine

– Cellule prive di nucleo coinvolte nella coagulazione

61

Plasma (55%)

Componenti

Equilibrio osmotico, equilibrio ionico, azione tampone

Solvente per diluire le altre sostanze

Acqua

Ioni (elettroliti del sangue)

Funzioni principali

Sodio Potassio Calcio Magnesio Cloruro Bicarbonato

Proteine plasmatiche

CoagulazioneFibrinogeno

Equilibrio osmotico E azione tampone

Immunità Immunoglobuline (anticorpi)

Sostanze trasportate dal sangueSostanze nutritive (come glucosio, acidi grassi, vitamine)

Elementi cellulari (45%)

Sangue centrifugato

Numero per mm3 di sangue

Tipi di cellule Funzioni

Eritrociti (globuli rossi) 5–6 millioni Trasporto di O2

e di CO2)

Leucociti (globuli bianchi)

Basofili 0-2%Linfociti 20-35%

Immunità

Eosinofili 0-3%

5 000–10 000

150 000– 400 000

Neutrofili 55-65% Monociti 3-7%

Coagulazione del sangue

Piastrine

62

Una bilancia in rosso

▪ Anemia

– Carenza di globuli rossi o di emoglobina – Causa un aumento della vulnerabilità alle infezioni e una

continua sensazione di affaticamento, perché le cellule del corpo non ricevono abbastanza ossigeno

– Può essere dOvuta a – Gravi perdite di sangue – Carenza di vitamine o minerali (soprattutto ferro) – Alcune forme di cancro

COLLEGAMENTO salute

63

▪ L’ormone eritropoietina (EPO) regola la produzione di globuli rossi

– Meccanismo a feedback negativo

▪ Alcuni atleti si iniettano EPO sintetica per aumentare i globuli rossi e quindi le proprie prestazioni

– I rischi di questa pratica sono molto seri e possono essere letali

– Formazione di coaguli – Ictus – Infarto

Una bilancia in rossoCOLLEGAMENTO salute

64

11.11 La coagulazione blocca le emorragie in caso di danno ai vasi sanguigni

▪ Quando un vaso sanguigno viene danneggiato – La prima risposta è il restringimento del vaso per ridurre

la perdita di sangue – Le piastrine rilasciando sostanze chimiche che rendono

adesive altre piastrine nella zona della lesione – Si forma un aggregato di piastrine che blocca la

fuoriuscita di sangue – Le piastrine rilasciano diversi fattori di coagulazione, tra

cui un enzima che converte il fibrinogeno in fibrina – La fibrina forma filamenti che intrappolano le cellule del

sangue e altre piastrine

65

Le piastrine aderiscono al tessuto connettivo esposto

1

Epitelio

Tessuto connettivo

Piastrina

Si forma un aggregato di piastrine

2

Aggregato di piastrine

Un coagulo di fibrina intrappola le cellule del sangue

3

66

Coagulo di fibrina

67

A cosa servono le analisi del sangue

▪ Le analisi del sangue permettono di individuare le sostanze che circolano nel corpo

▪ Rilevando eventuali alterazioni dei parametri normali, il medico può diagnosticare di condizioni patologiche

COLLEGAMENTO salute

68

3 - il sangue e il sistema circolatorio - simone damiano ... · – il sangue scorre in un unico...

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