Stav Vii: Attività Elettrica e di Pompa del Cuore, Presentazione

Riassunto della puntata precedente

Sì No L'ematocrito si ottiene per sedimentazione In condizioni fisiologiche, il pH del sangue è compreso fra 7,35 e 7,40 La presenza di variazioni di forma degli eritrociti di uno stesso soggetto è definita anisocitosi La coagulazione l'abbiamo fatta ora

Obiettivi della lezione

• Conoscere l'attività elettrica delle cellule autoritmiche e delle cellule contrattili del cuore
• Conoscere il meccanismo di accoppiamento eccitazione - contrazione delle cellule miocardiche
• Conoscere i principi base di funzionamento dell'elettrocardiogramma
• Conoscere le fasi e gli eventi principali del ciclo cardiaco
• Conoscere i fattori che influenzano la gittata cardiaca in condizioni fisiologiche

Fisiologia dell'apparato cardiocircolatorio

È lo studio delle funzioni (e del funzionamento) del sangue, del cuore e dei vasi

1. SANGUE
2. ATTIVITA' ELETTRICA DEL CUORE
3. IL CUORE COME SISTEMA POMPANTE
4. I VASI E IL CIRCOLO

L'anatomia la do per fatta.

Apparato cardiocircolatorio

Nei mammiferi e negli uccelli consiste in un cuore formato da due sistemi pompanti separati da un setto (operanti in serie), e diversi tipi di vasi sanguigni che si differenziano per diametro ed elasticità. Ogni sistema pompante si divide in un atrio (raccoglie il sangue refluo dalla circolazione) e un ventricolo (che contraendosi spinge il sangue in circolo). L'unidirezionalità del flusso sanguigno è assicurata da valvole: valvole atrioventricolari, valvole semilunari (tra ventricolo e arteria), valvole venose. I vasi si distinguono in arterie (veicolano il sangue all'uscita dal cuore), [arteriole], capillari (ove avvengono gli scambi), [venule] e vene (raccolgono il sangue che ritorna al cuore)

Anatomia del cuore

Aorta Cranial vena cava Pulmonary trunk Visceral layer Parietal layer -Pericardium · Pericardio · Coronarie Pulmonary Left atrium valve Right Bicuspid valve atrium Chordae tendineae Tricuspid valve Left ventricle Caudal vena cava Papillary muscle Right ventricle scanvetpress.com Inner, visceral layer of pericardium Pericardial cavity Outer, parietal layer of pericardium b scanvetpress.com L'apparato cardiocircolatorio è costituito da un doppio circuito (circolazione sistemica e circolazione polmonare) di vasi chiusi (arterie, capillari e vene) e dal cuore che è costituito da due pompe aspiranti e prementi. Arteries to head and forelimbs Aorta Pulmonary arteries Cranial vena cava Pulmonary veins Pulmonary veins Pericardial cavity Base Parietal layer of pericardium Visceral layer of pericardium Caudal vena cava Endocardium Apex Myocardium a scanvetpress.com

Circolazione polmonare e sistemica

La circolazione polmonare e quella sistemica sono in serie, mentre i vari organi e tessuti interessati dalla circolazione sistemica sono in parallelo. Le valvole sono essenziali per mantenere l'unidirezionalità del flusso Polmoni Cuore sinistro Cuore destro Cervello IN SERIE Tricuspid valve Bicuspid valve Cuore Fibrous rings Tratto gastrointestinale Fegato Pulmonary valve 1Flusso in serie - Reni Flusso in parallelo Muscolo scheletrico Cute Scheletro, tessuto adiposo, altri tessuti Sangue ossigenato Sangue deossigenato VALVOLA A-V Corde tendinee Muscoli papillari VALVOLA SEMILUNARE IN PARALLELO Aortic valve scanvetpress.com

Attività ritmica del cuore

Il cuore manifesta una attività ritmica continua caratterizzata da contrazioni che interessano in modo coordinato prima gli atri e poi i ventricoli (ciclo cardiaco), che servono a creare la pressione idrostatica per mandare il sangue in circolo, in modo da assicurare un continuo flusso di sangue a tutti distretti dell'organismo. In condizioni normali, circa il 75% del sangue è nella circolazione sistemica e il 25% in quella centrale (circolo polmonare e cuore) Nel letto capillare polmonare, l'O, entra nel sangue e la CO; lo abbandona Arterie polmonari CO2 Vene polmonari CIRCOLAZIONE POLMONARE Aorta Vene cave Atrio destro Atrio sinistro Ventricolo destro Ventricolo sinistro CIRCOLAZIONE SISTEMICA AO CO2 Nel letto capillare del circolo sistemico, l'O, lascia il sangue e la CO, vi entra Sangue ossigenato Sangue deossigenato Cellule nei tessuti corporel

Attività elettrica del cuore

Potenziali d'azione cardiaci

I POTENZIALI D' AZIONE CARDIACI LA RISPOSTA LENTA LA RISPOSTA RAPIDA Depolarizzazione Ripolarizzazione Potenziale di membrana (mv) 0 Depolarizzazione rapida Ripolarizzazione 0 Right forelimb - 1 + Left forelimb Lead II Left hind-limb 44 4 Potenziale pacemaker (depolarizzazione lenta) - 0,5 1,0 1,5 2,0 0 100 200 300 400 (a) Tempo (s) NELLE CELLULE PACEMAKER NEL MIOCARDIO DI LAVORO Lead I Potenziale di membrana (mV) 1 2 Plateau O 3 Ripolarizzazione Soglia -50 -70 1 -90 Lead III scanvetpress.com Potenziale d'azione

Miocardio: fasci intrecciati

MIOCARDIO: fasci intrecciati di fibrocellule muscolari cardiache disposte a spirale lungo la circonferenza del cuore. Singole fibrocellule unite da dischi intercalari che sono costituiti da: • Desmosomi · Giunzioni comunicanti (gap junction) Intercalated discs Gap junction -Mitochondrion -Cardiac muscle cell -Nucleus Sarcolemma- Desmosomes Citosol della cellula 1 Citosol della cellula 2 Citoplasma ispessito (placca) Desmosoma puntiforme Filamenti intercellulari glicoproteine 20 nm Filamenti intracellulari di cheratina Membrane plasmatiche che interagiscono

Fibrocellule muscolari cardiache

• Desmosomi: forniscono connessione meccanica (giunzioni aderenti che meccanicamente tengono unite le cellule);
• giunzioni comunicanti (gap junctions): connessione elettrica (canali che permettono ai potenziali d'azione di propagarsi, in quanto rappresentano ponti a bassa resistenza, attraverso i quali gli ioni passano con relativa facilità, permettendo una trasmissione elettrica diretta e veloce)

Le cellule formano quindi un sincizio funzionale. Le fibrocellule contrattili degli atri e dei ventricoli non sono in continuità elettrica tra loro, ma separate da tessuto connettivo non conduttore.

Altre caratteristiche delle cellule muscolari cardiache

• Organizzazione in sarcomeri (striate)
• Hanno troponina, tropomiosina, tubuli T, Mitocondri, actina e mioglobina
• Hanno relazione diretta tensione-lunghezza
• Hanno innervazione autonomica
• Hanno dimensioni minori (<0,5 mm) che nel muscolo liscio
• Sono mononucleate e ramificate

Attività elettrica del cuore: tipi di cellule

Ci sono due tipi di cellule muscolari cardiache che hanno attività elettrica diversa: · Cellule "autoritmiche" (pacemaker) (cuore miogeno): si depolarizzano spontaneamente. · Cellule contrattili (99% delle cellule del miocardio): a riposo hanno potenziale di membrana stabile.

Attività elettrica diversa: potenziali d'azione

I POTENZIALI D' AZIONE CARDIACI LA RISPOSTA LENTA Potenziale d'azione Potenziale di membrana (mv) 0 Depolarizzazione rapida Ripolarizzazione Soglia -50 -70 1 Potenziale pacemaker (depolarizzazione lenta) 0,5 1,0 1,5 2,0 (a) Tempo (s) NELLE CELLULE PACEMAKER LA RISPOSTA RAPIDA Depolarizzazione Ripolarizzazione 1 Plateau 2 0 * O Ripolarizzazione 3 4 4 -90 0 100 200 300 400 ms Potenziale di membrana (mV) NEL MIOCARDIO DI LAVORO * Il p. d'azione di un neurone è cmq più rapido

Cellule pacemaker

Le cellule pacemaker sono cellule miocardiche modificate, non contrattili. Sono concentrate in certe regioni del cuore e formano il sistema di conduzione del cuore che comprende: · Nodo seno atriale (SA) · Nodo atrio ventricolare (AV) · Fascio di His e Fibre di Purkinje Bundle of His with main branches Sinoatrial node AV node scanvetpress.com Purkinje fibers

Localizzazione delle cellule pacemaker

SA: nell'atrio destro, vicino allo sbocco della vena cava craniale; Fibre di Purkinje: percorrono il setto e poi si ramificano nella muscolatura del miocardio dei ventricoli, nei piccoli mammiferi terminano in prossimità dell'endocardio, nei grossi le singole fibre penetrano in profondità nel miocardio. AV: nella parte inferiore della porzione di setto che divide i due atri; Fascio di His: origina dal nodo AV, penetra l'anulus fibrosus, isolante, tra atri e ventricoli, si divide in branca destra e sinistra che a loro volta si dividono nelle ... Bundle of Nis with main branches Sinoatrial node AV node scanvetpress.com Purkinje fibers

Potenziale di membrana instabile delle cellule pacemaker

Hanno un potenziale di membrana instabile: vi è una depolarizzazione spontanea che procede fino al raggiungimento del potenziale soglia => potenziale d'azione con ripolarizzazione => depolarizzazione spontanea => soglia 0 mV E -40 -60 Action potential Pacemaker- potential Time Questo fenomeno è presente non solo nel nodo SA, ma anche in quello AV, nel fascio di His e nelle fibre del Purkinje, ma il ritmo viene dato, in condizioni normali, dal nodo SA che è quello più veloce. a

Eventi elettrici nelle cellule pacemaker

Gli eventi elettrici in una cellula pacemaker sono dovuti alla cooperazione di diversi canali: 20 10 PK+ Potenziale d'azione autoindotto 0 10 20 30 Potenziale di soglia 40 50 1 PCa2+,T -65 Į PK+; PNa+ invariato Depolarizzazione lenta (potenziale pacemaker) 1. A membrana ripolarizzata (- 65 mV) sono aperti i canali ionici «funny>> sia per Na+ che per K+, il che risulta in un flusso netto di cariche positive (Na+) all'interno della cellula, con ipopolarizzazione della membrana. Sono chiamati «funny>> perché, al contrario del solito, sono aperti a membrana con potenziale ben negativo e si chiudono quando la membrana è depolarizzata Tempo (ms) Potenziale di membrana (mV) Afflusso di Ca Eflusso di K 2

Canali ionici e potenziale d'azione

Potenziale di membrana (mV) 20 10 1 PK+ Potenziale d'azione autoindotto 0 10 Eflusso di K 20 3 3 30 Potenziale di soglia PCa2+,4 40 2 50 + Pea21,T 60 Į PK+; PNa+ invariato Depolarizzazione lenta (potenziale pacemaker) Tempo (ms) Le cellule autoritmiche non hanno i canali Na+ voltaggio dipendenti come quelli implicati nel PdA dei neuroni. L'Na+ è implicato solo nel potenziale pacemaker e non nel PdA 2. Man mano che la membrana si depolarizza i canali «funny» si iniziano a chiudere e si aprono dei canali del Ca2+ voltaggio dipendenti (che si aprono a voltaggio solo relativamente negativo), chiamati «canali ad apertura transitoria per il Ca++ (Ca++, T) con conseguente afflusso di Ca2+ e ulteriore ipopolarizzazione. 3. Quando si arriva (intorno) alla soglia, si attiva un altro tipo di canali per il Ca2+ voltaggio dipendenti, chiamati canali del Ca++ ad apertura prolungata (Ca++, L), che causano un afflusso massiccio e rapido di Ca2+ che determina la fase di depolarizzazione del potenziale di azione.