Patologia tissutale da ischemia e danno da riperfusione

Patologia Tissutale da Ischemia

Patologia I ed Immunologia, Lezione 2, 04/03/24 Sostituto Prof. Pinton, Dott. Giampaolo Morciano Patologia tissutale da ischemia Danno da riperfusione

Definizione e Causali dell'Ischemia

L'ischemia è una condizione di limitazione o di interruzione di apporto sanguigno ad un'area più o meno vasta di tessuto, che si verifica per cause intrinseche o estrinseche ad un vaso sanguigno. Gli effetti dipendono dalla sua durata, dalla sua gravità e dalle caratteristiche biochimiche dei singoli tessuti. Myocardial infarction Stroke 2 L'ischemia si configura come una condizione patologica caratterizzata dalla riduzione o interruzione del flusso di sangue ossigenato verso un'area specifica di un organo o tessuto. Questo fenomeno può verificarsi a causa di fattori intrinseci o estrinseci, quali traumi o altre patologie che inducono la compressione di un vaso sanguigno riducendo l'apporto di sangue ossigenato. Gli effetti dell'ischemia variano a seconda della durata e della gravità dell'interruzione del flusso sanguigno e dalle caratteristiche biochimiche dei tessuti interessati. È importante parlare di tessuti perché l'ischemia non affligge esclusivamente il cuore, ma può coinvolgere anche altri organi vitali come il cervello, in casi di stroke cerebrale, il rene, il fegato e può inoltre avere implicazioni significative in molteplici procedure cliniche e chirurgiche, come quelle che richiedono l'uso della circolazione extracorporea. Kidney ischemia Liver ischemia Extracorporeal circulation Organ transplant 3

1La circolazione extracorporea permette di mantenere il cuore privo di sangue durante interventi chirurgici al fine di garantire la massima sicurezza e precisione al cardiochirurgo. Tale pratica, pur essenziale, espone il cuore a un rischio elevato di ischemia e ipossia, condizioni che necessitano di essere gestite e risolte accuratamente. Anche il settore dei trapianti d'organi, nonostante i significativi progressi nel trasporto degli organi, si confronta con sfide correlate all'ischemia, suggerendo l'importanza della ricerca continua per mitigare questi rischi.

Anatomia e Fisiologia Cardiaca

Anatomia e Fisiologia Cardiaca (immagine del Netter) Un approfondimento sulla composizione anatomica del cuore è fondamentale per comprendere il meccanismo di funzionamento di questo organo vitale. Il cuore è costituito da quattro camere cardiache: due atri e due ventricoli, che si contraggono in modo sincronizzato e ritardato tra di loro e li divide un setto interventricolare. Questo setto assicura che il sangue deossigenato e il sangue ossigenato non entrino mai in contatto, preservando così la funzione primaria del cuore. Il processo prevede l'invio del sangue deossigenato ai polmoni per l'ossigenazione e successivamente il suo rinvio alla circolazione sistemica per nutrire l'organismo. La comprensione dettagliata di questi processi è cruciale per identificare efficacemente le modalità di intervento in caso di ischemia e identificare strategie innovative per la gestione clinica delle patologie cardiache associate.

Il Sistema di Conduzione Cardiaco

Il Sistema di Conduzione Cardiaco Il cuore è dotato di un sistema di conduzione unico tra tutti gli organi del nostro corpo, caratterizzato dalla presenza di cellule specializzate denominate cellule pacemaker. Queste cellule, localizzate nel nodo seno- atriale, sono capaci di autoeccitarsi, ovvero di contrarsi da sole, generando impulsi che si propagano attraverso il cuore, determinando così il suo ritmo di contrazione. Questo processo inizia nel nodo seno-atriale, procede attraverso il nodo atrio-ventricolare posizionato non molto distante ma nemmeno troppo vicino, permettendo così con la distanza una contrazione sfalsata tra atri (prima) e ventricoli (dopo), e si conclude con la propagazione dell'impulso lungo il setto interventricolare, attraverso il fascio di His per poi raggiungere le ramificazioni delle camere ventricolari. 2Uno degli strumenti più potenti a disposizione della medicina per lo studio del cuore è l'elettrocardiogramma (ECG), che registra l'attività elettrica del cuore attraverso diverse fasi:

• Onda P: indica la depolarizzazione atriale, preparando gli atri alla contrazione.
• Complesso QRS: rappresenta la più massiccia depolarizzazione ventricolare, la fase in cui i ventricoli si contraggono.
• Onda T: segnala l'inizio di un nuovo ciclo cardiaco, con gli atri e i ventricoli che si depolarizzano e si preparano a ricominciare il seguente ciclo di contrazione.

Complesso QRS R Segmento ST Segmento PR T P Q Intervallo PR L'ECG è un potente strumento diagnostico fondamentale S per la diagnosi di molteplici anomalie e disturbi cardiaci, tra Intervallo QT cui anomalie del ritmo cardiaco (ad esempio, bradicardia e tachicardia, aritmie in generale), disturbi delle arterie coronarie, difetti congeniti o acquisiti del cuore che causano fibrillazioni atriali e lo scompenso cardiaco.

Il Ruolo dell'ATP nella Contrazione Cardiaca

Il Ruolo dell'ATP nella Contrazione Cardiaca Dal punto di vista biochimico, un fattore cruciale per la contrazione cardiaca è la produzione di ATP (adenosina trifosfato), indispensabile per fornire l'energia necessaria al funzionamento del cuore. Il cuore umano consuma circa l'8% dell'ATP prodotto quotidianamente dal corpo, quantità che può corrispondere fino a 6 kg di ATP al giorno in condizioni normali e fino a 30 kg in condizioni di stress estremo. Questo elevato consumo energetico sottolinea quanto sia vitale una sufficiente produzione di ATP; senza di essa, il cuore entra in una condizione definita scompenso cardiaco, assimilabile a una macchina priva del suo carburante. Il processo di contrazione cardiaca dipende dalla teoria dello scorrimento dei filamenti, che coinvolge le proteine strutturali principali, come l'actina, presenti in ogni cardiomiocita. Questi meccanismi biochimici e fisiologici costituiscono la base del funzionamento del cuore, enfatizzando così l'importanza della ricerca continua per comprendere meglio e trattare le patologie cardiache. (gif nelle diapositive) 3La contrazione muscolare, inclusa quella cardiaca, è governata dalla teoria dello scorrimento dei filamenti, un meccanismo che vede come protagonisti principali l'actina e la miosina. Queste proteine interagiscono tra loro attraverso il legame dell'ATP alle teste globulari della miosina. Questo legame e la successiva idrolisi dell'ATP provocano un cambiamento conformazionale della miosina che consente il suo ancoraggio all'actina e il conseguente scorrimento dei filamenti, determinando l'accorciamento del muscolo, ovvero la contrazione. Sito di aggancio per la miosina Troponina Tropomiosina Singola molecola di actina Filamento di actina A Troponina Actina B ATP Ciclo della contrazione muscolare ADE Miosina ADP 4 I filamenti si distaccano quando l'ATP torna a legarsi alla testa della miosina Variazione della conformazione della molecola con rotazione della testa della miosina e generazione dell'impulso che fa scorrere i filamenti

Il Ruolo del Calcio nella Contrazione Cardiaca

Il Ruolo del Calcio nella Contrazione Cardiaca Oltre all'ATP, anche il calcio gioca un ruolo cruciale nella contrazione cardiaca. Questo ione si lega alla proteina troponina C, che a sua volta è collegata all'actina, modulando quindi direttamente il processo di contrazione. La concentrazione di calcio all'interno della cellula cardiaca, e il tempo con cui permane all'interno della cellula, sono determinanti per la sistole, vale a dire per la fase di contrazione del cuore. Durante la sistole cardiaca infatti abbiamo un'elevata quantità di calcio e tanta ATP prodotta. Durante la diastole, fase di rilassamento, è necessario che il calcio e l'ATP siano rimossi in modo efficiente per permettere una corretta funzionalità cardiaca in ciclo continuo. Se abbiamo alterazioni che riguardano le quantità di calcio o ATP di conseguenza la manifestazione clinica evidente è un cuore scompensato, ovvero che non è più in grado di effettuare un ciclo cardiaco completo, quindi incapace di battere correttamente. MITOCONDRI: le centrali energetiche delle cellule 3D rendering Microscopia fluorescenza -mitochondrial DNA. ribosome matri ingef oute membrane membrane Microscopia fluorescenza Network mitocondriale di un cardiomiocita ventricolare umano 1 La miosina è legata all'ATP e dissociata dall'actina 2 ADP La testa della miosina idrolizza l'ATP e si lega al filamento di actina Calcio Troponina Siti disponibili Tropomiosina Filamento di actina B Calcio -Troponina Nucleo Microscopia elettronica 4

Mitocondri: Le Centrali Energetiche delle Cellule Cardiache

3Mitocondri: Le Centrali Energetiche delle Cellule Cardiache La produzione di ATP avviene principalmente nei mitocondri, che rappresentano le centrali energetiche delle cellule cardiache. Questi organelli sono responsabili per la maggior parte del processo di respirazione cellulare, che comprende la decarbossilazione ossidativa, il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa, generando ATP. Contrariamente a quanto si può vedere in molte rappresentazioni stilizzate nei libri di testo, i mitocondri formano una rete complessa e dinamica all'interno delle cellule, essenziale per il mantenimento della funzionalità cardiaca.

Importanza dell'ATP nel Cardio-Metabolismo

Importanza dell'ATP nel Cardio-Metabolismo L'ATP non è solo fondamentale per il processo di contrazione attraverso lo scorrimento dei filamenti, ma è anche importante per il funzionamento dei numerosi canali del calcio, che rappresentano bersagli terapeutici chiave per diversi farmaci, quali ad esempio i calcio-antagonisti. La dipendenza di questi canali dall'ATP evidenzia ulteriormente l'importanza cruciale di questa molecola per il metabolismo e la fisiologia cardiaca. In conclusione, la comprensione del ruolo dell'ATP e del calcio nella contrazione cardiaca, insieme alle funzioni dei mitocondri, è essenziale per lo sviluppo di strategie terapeutiche innovative nel trattamento di patologie cardiache. Questi concetti rappresentano basi fondamentali per gli studi in cardiologia e biochimica, contribuendo alla nostra capacità di Le manifestazioni cliniche delle cardiopatie ischemiche comprendono: 1. Infarto del miocardio 2. Angina 3. Morte improvvisa 4. Scompenso cardiaco affrontare scompenso cardiaco e altre disfunzioni cardiovascolari. Malattia multifattoriale caratterizzata da uno squilibrio tra la richiesta di ossigeno del miocardio e la capacità di fornirlo da parte delle coronarie. L'ischemia è una condizione di limitazione o di interruzione di apporto sanguigno ad un'area più o meno vasta di tessuto, che si verifica per cause intrinseche o estrinseche ad un vaso sanguigno.

Cardiopatia Ischemica

Aspetti Clinici, Biochimici e Fattori di Rischio

CARDIOPATIA ISCHEMICA Aspetti Clinici, Biochimici e Fattori di Rischio La cardiopatia ischemica rappresenta una patologia multifattoriale che si caratterizza per lo squilibrio tra la richiesta di ossigeno da parte del miocardio e la sua effettiva capacità di fornirlo da parte delle arterie coronarie. Tra le manifestazioni cliniche di maggiore rilevanza si annoverano: l'infarto del miocardio, episodi anginosi di ischemia transitoria caratterizzati da dolore retro-sternale ma non tanto grave quanto l'infarto, la morte improvvisa e lo scompenso cardiaco. 5