Appunti di fisiologia del sistema vascolare dall'Università di Torino

Fisiologia Vascolare

La compliance è la variazione di volume in funzione della variazione di pressione: nelle vene il volume aumenta di molto, nelle arterie no perché c'è la tonaca muscolare. Le vene sono dotate di una compliance maggiore grazie alla presenza di valvole che consentono il ritorno del sangue verso il cuore evitando il reflusso.

Arterie e vene differiscono anche in base alla vasocostrizione:

• Arterie: essa si oppone al flusso ematico perché, riducendo il lume del vaso, il cuore deve vincere resistenze maggiori;
• Vene: essa favorisce la risalita ematica aumenta agevolata dalle valvole.

In caso di diminuzione del segnale barorecettoriale, la risposta nei vari distretti differisce in base a se prevalga il controllo nervoso (simpatico) o quello metabolico:

• Le resistenze arteriolari non aumentano nelle coronarie dove prevale il controllo metabolico: il suo metabolismo cardiaco aumenta e le arteriole coronariche si dilatano anziché costringersi
• Nella cute prevale il controllo nervoso.

In situazioni di riposo viene utilizzato circa il 20% dei capillari disponibili poiché molti sono chiusi dagli sfinteri precapillari: nel momento in cui il metabolismo aumenta vengono prodotti alcuni metaboliti vasoattivi con funzione dilatatoria. Alcuni letti microvascolari hanno un tragitto preferenziale dalla arteriola direttamente alla venula senza passare per i capillari, soprattutto a livello del muscolo scheletrico: questo permette che il sangue arrivi prima al cuore senza andare a nutrire il muscolo nell'istante prima dello scatto di partenza ad una gara.

Il sistema vascolare è organizzato in sezioni:

• Aorta e grandi arterie (vasi Windkessel)
• Vasi di distribuzione
• Capillari
• Circolo linfatico
• Vasi di capacità

Aorta e Grandi Arterie

Hanno soprattutto una funzione elastica moderando le oscillazioni della pressione: se la pressione fosse molto pulsatile il lavoro del cuore aumenterebbe. Queste arterie possono prevenire questa pulsatilità accumulando energia in sistole (dilatandosi) e rilassandosi in diastole spingendo il sangue, evitando che la pressione crolli.

L'effetto Windkessel converte la variazione di pressione all'interno del ventricolo sinistro in variazioni di pressioni più piccole all'interno delle arterie. La gittata a livello dell'arco aortico infatti passa da 0 a 120 mmHg; a livello addominale, invece, la pressione non è mai 0 grazie alla sua elasticità.

La pressione media delle grosse arterie è costante e sono prive di resistenze.

Vasi di Distribuzione

Sono le arterie medie. Sono vasi ricchi di muscolatura il cui tono dipende essenzialmente dal sistema nervoso simpatico che costringe mediante i recettori alfa. Sono la sede delle resistenze periferiche.

La gittata cardiaca si distribuisce:

• Distretto splancnico: 20-25%
• Distretto coronarico: 5%
• Distretto renale: 20%; in questo distretto le resistenze sono bassissime perché ci sono milioni di vasi in parallelo (resistenza diminuisce)

Il distretto renale, inoltre, ha un metabolismo abbastanza costante: in caso di sforzo infatti, il volume della gittata cardiaca aumenta. La distribuzione coronarica rimane percentualmente uguale, ma il volume aumenta. Nel caso del rene invece, la percentuale diminuisce, ma il volume di sangue che arriva è la stessa.

Durante lo sforzo fisico, inoltre, c'è un aggiustamento della gittata in tutti i distretti in base al metabolismo: nel distretto splancnico e in quello renale c'è vasocostrizione, nel muscolo scheletrico e in quello cardiaco c'è vasodilatazione.

Le resistenze sono collocate nelle arteriole e non nei capillari perché da un'arteriola si dipartono centinaia di capillari: la resistenza di un'arteriola è molto più grande di tutte le resistenze dei capillari messe assieme. Inoltre, i capillari non possiedono muscolatura.

Capillari: Vasi di Scambio

Possono essere continui, discontinui o fenestrati. Molti di loro rilasciano vescicole contenenti microRNA e proteine nel sangue mandandoli in circolo.

Consentono scambi per diffusione passiva, facilitata e mediano la transcitosi.

Circolo Linfatico

Responsabile del riassorbimento dei liquidi interstiziali. In casi di disfunzione abbiamo edemi.

Vene: Vasi di Capacità

A parità di pressione possono contenere 20 volte il volume di sangue che contengono le arterie. In condizioni di riposo, il 70% del sangue si trova nelle vene. Quando il cuore si ferma, le vene contengono 20 volte il volume delle arterie e la pressione arriva ovunque a 7 mmHg > pressione sistemica / circolatoria media

Resistenza Precapillare

La sua sede è all'interno delle arteriole e delle piccole arterie: sono meno elastiche delle grandi arterie e hanno un piccolo strato di muscolatura. La branca del SN che agisce su di loro è quella del simpatico: porta a vasocostrizione mediante i recettori alfa (che sono ovunque), mentre solo in alcuni distretti prevalgono i recettori beta che determinano vasodilatazione mediante Ach.

Nelle arteriole la pressione crolla per l'aumentata resistenza dovuta alle grosse variazioni del raggio.

Nei capillari, inoltre, il sangue non ha più un andamento pulsatile: il flusso diventa continuo perché l'elevata resistenza delle arteriole dissipa l'energia di pulsazione > segno di Quicke in caso di insufficienza della valvola aortica.

Nei capillari del circolo polmonare il sangue pulsa ancora perché è un circolo a basse resistenze sia precapillari che postcapillari.

È importante ricordare anche l'effetto Fahraeus - Linqvist: la viscosità del sangue diminuisce passando in vasi sempre più sottili (la viscosità del sangue varia in modo direttamente proporzionale alla variazione del raggio del condotto).

Modello a Cascata d'Acqua

Questo modello cerca di spiegare perché il flusso ematico diventa zero ancora prima che la pressione nel vaso sia pari a zero: se la pressione interna del vaso scendesse e diventasse pari alla pressione che c'è all'interno del tessuto, il vaso collassa e non ci sarebbe flusso.

Questo significa che se in un distretto noi abbassiamo la pressione arteriosa (diminuiamo la differenza di pressione tra lato arterioso e lato venoso) il flusso si interrompe prima che la pressione di testa si sia abbassata al valore della pressione venosa.

Quando la pressione dei capillari diventa uguale a quella del tessuto, il capillare si chiude.

Fattori che Influenzano la Resistenza di un Condotto

Sono i fattori presi in considerazione dalla legge di Poiseuille: lunghezza, viscosità, pressione esterna e raggio.

Ci sono anche altri fattori che influiscono sulla resistenza di un condotto:

• Regolatori locali: sostanze vasoattive che agiscono sul raggio;
• Effetto miogeno intrinseco dei vasi: se aumenta la pressione aumentano le resistenze (tranne che nel circolo polmonare);
• Regolazione metabolica intrinseca: il rapporto lineare tra flusso e metabolismo è chiamato iperemia attiva;
• Meccanismo estrinseco: agisce attraverso l'innervazione autonoma, in particolare mediante gli alpha - adreno - receptors. I muscoli lisci dei vasi ricevono quasi esclusivamente innervazione da parte del simpatico. C'è anche un effetto del parasimpatico, ma la sua funzione più importante è a livello cardiaco dove riduce la frequenza. N.B. i capillari non hanno controllo simpatico perché non hanno muscolatura.
• Controllo ormonale: in particolare epi (beta - receptors) e nora (alpha - receptors). Il legame in realtà non è univoco, è solo a diversa affinità. I recettori alpha sono molto diffusi > non infondiamo nora perché avremmo effetto troppo BIG. In caso di arresto cardiaco si infonde epi perché determina una minima vasocostrizione, un aumento della FC, un aumento della contrazione e quindi un piccolo aumento della pressione arteriosa.

La Pressione Sanguigna

È la forza esercitata dal sangue sulle pareti vasali. Questa pressione si forma grazie a:

• Pressione di riempimento: è la pressione sistemica media. Abbiamo infatti un 30% di snague in più rispetto al volume che ci determinerebbe pressione 0 > se perdiamo il 30% del nostro sangue il sistema entra in crisi > il cuore ha bisogno che ci sia sempre molto sangue che lo riempia > ci deve essere una pressione nelle vene maggiore di quella del ventricolo destro.
• Resistenze periferiche totali
• Attività della pompa cardiaca: solo l'1% dell'energia spesa dal cuore è energia cinetica, la restante 99% è utilizzata per creare la pressione.

L'effetto Windkessel, invece, non è un fattore meccanico della pressione arteriosa: se cambia solo l'elasticità la pressione media non cambia (aumenta solo la pulsatilità).

La pressione media si può calcolare facendo (pressione diastolica + pressione pulsatoria) / 3 > questo è analogo a (pressione sistolica + 2pressione diastolica) / 3.

La pressione non è sempre costante, ma oscilla:

• Fluttuazioni di primo ordine: escursioni tra diastole e sistole
• Fluttuazioni di secondo ordine: sono quelle dovute alla respirazione
• Fluttuazioni di terzo ordine: sono dovute alla vasomotricità che varia momento pe momento con la variazione del tono simpatico.

In una popolazione che invecchia aumenta in particolare la pressione sistolica. I valori ottimali sono:

• Sistolica: minore di 120 mmHg
• Diastolica: minore di 80 mmHg

In generale è meglio se la pressione è bassa perché ci sono meno rischi cardiovascolari.

Si possono distinguere anche dei fattori meccanici della pressione arteriosa:

• Frequenza cardiaca: se aumenta, aumenta maggiormente la pressione diastolica, perché la pressione ha meno tempo per cadere > la pressione pulsatoria diminuisce
• Gittata sistolica: se aumenta, aumenta maggiormente la pressione sistolica, perché immettendo più sangue la pressione si alza
• Resistenze periferiche: se aumentano, aumenta leggermente di più la diastolica, perché esse rappresentano un ostacolo all'allontanamento del sangue. Se invece si avesse un enorme aumento della resistenza dovuta all'irrigidimento dell'aorta, verrebbe a mancare l'effetto Windkessel > la sistolica potrebbe aumentare di più.
• MCFP: dovuta al fatto che abbiamo quel 30% di sangue in più > se il sistema è più pieno, la pressione è più alta.

Il Ritorno Venoso

È la quantità di sangue che fluisce dalle vene all'atrio destro in un minuto. Bisogna considerare:

• Pressione venosa centrale (CVP): in genere 0 mmHg, è la pressione nell'atrio destro. A sistema meno pieno può raggiungere valori negativi. Se invece il cuore va in insufficienza; CVP tende ad aumentare in quanto il cuore non si svuota bene;
• Pressione venosa periferica
• Pressione transmurale: data dalla differenza tra pressione sanguigna all'interno del vaso e pressione esterna esercitata sul vaso. Se la differenza è negativa, il vaso collassa.