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Potenziale dazione cardiaco: tessuto di lavoro
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
0 50 100 150 200 250 300
ms
mV
Na+
K+ , corrente transiente
Ca2+ entra
K+ delayedattiva corrente Na+
inattiva corrente Na+
attiva corrente K+ transiente
inattiva corrente K+ transiente
attiva corrente Ca2+ L
attiva delayed rectifiersi chiudono i canali Ca2+ tipo L
si chiudono i canali delayed rectifier
si chiudono i canali
Ca2+ ti o L
Caratteristiche particolari: dura circa 200 ms, durante il plateau entra Ca2+ e si inattiva
la inward rectifier.
Inward rectifier open
Inward rectifier open
Inward rectifier closedInward rectifier closed
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Potenziale dazione e contrazione
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
0 50 100 150 200 250 300
ms
mV
Ca2+ entra
Contrazione
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Potenziale dazione, contrazione e refrattariet
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
0 50 100 150 200 250 300
ms
mV
Na+
K+ , corrente transiente
Ca2+ entra
K+ delayed
Contrazione
Refrattariet assoluta relativa
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Accoppiamento eccitazione-contrazione
Il potenziale dazione innesca la contrazione tramite il Ca2+ inducedCa2+ release
Ca2+
Ca2+Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Contrazione
No No
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La forza di contrazione proporzionale allingresso di Ca2+
Il Ca2+ induced Ca2+ release non un fenomeno tutto-o-nulla
Il sistema Ca2+ induced Ca2+ release costituito da sottosistemi di Ca2+ induced
Ca2+ release (canali ionici-store) funzionalmente indipenenti
Leliminazione del Ca2+ citosolico pone fine alla contrazione
Il Ca2+
viene riassorbito negli store da una Ca2+
-ATPasi di membrana Il Ca2+ viene estruso da una Ca2+-ATPasi di membrana e da uno scambiatore
Na+/Ca2+
La forza e la frequenza di contrazione sono modulabili
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Propagazione del potenziale dazione nel miocardio
Nel miocardio le cellule sono connesse tramite gap junctions
Il PdA si trasmette da una cellula allaltra mediante correnti elettrotoniche che
scorrono attraverso le gap junction
il PdA insorge nel nodo seno-atriale e si propaga velocemente ad entrambi gli
atriiGiunto il nodo atrio-ventricolare rallenta ed impiega circa 0.1 s per passare
nel vicino fascio di His.
Qui invade rapidamente i ventricoli, tramite i due fasci (Dx e Sx) di His e le
fibre del Purkinje.
Note: gli atri sono separati dai ventricoli da tessuto fibroso. Solo attraverso il
nodo atrio-ventricolare leccitamento pu passare dagli atri ai ventricoli
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Leccitamento si propaga alle cellule
adiacenti tramite leGap junction
+ +
+
++
+20 mV - 90 mV
- 90 mV
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Propagazione del potenziale dazione nel
miocardio
Rosso: veloce
Giallo : lento
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Ritmicit (insorgenza del PdA)
La contrazione innescata dal PdA
Il PdA insorge spontaneamente nel nodo seno-atriale, ad una frequenza di
circa 70 i/min
Il PdaA insorge spontaneamente nel nodo atrio-ventricolaree, ad unafrequenza inferiore
Il PdA insorge spontaneamente nel fascio di His e nelle fibre del Purkinje, ad
una frequenza ancora inferiore
Dominanza del ritmo pi frequente Caratteristiche elettiche delle cellule del nodo seno atriale:
Basso Vm -60 mV
Corrente depolarizzante spontanea If
Insorgenza di una corrente di Ca2+
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Potenziale dazione nel nodo S-A
If: attivata dalliperpolarizzazione
ICa2+: attivata dalla depolarizzazione, corrente transiente
10 mV
If (cationica)
-60 mV
K+K+
0.8 s
Ca2+Ca2+
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La funzione meccanica del cuore La legge di Poiseuille (relazione tra pressione e flusso) Il flusso F ( volume che passa attraverso una sezione di un tubo) si misura in l/min, ml/ore,
etc P2-P1= R*F, F=(P2-P1)/R, 1/R=G
Il flusso va da pressione maggiore a pressione minore
R=8l/ r4 (esatta in regime di flusso laminare)
Vasi in serie: RT=R1+R2
Vasi in parallelo
1 2
1/RT=1/R1+1/R2FT=F1+F2
F2
F1FTFT
P1 P2
lF
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Vasi in serie: il flusso uguale nei due vasi
Vasi in parallelo: la differenza di pressione (P) identica ai due capi
Nei singoli vasi in parallelo il flusso inversamente proporzionale ad R1, R2,..
Vasi in parallelo: maggiore il loro numero, minore la RT
Caduta di pressione
Procedendo lungo un vaso, la pressione scende (l aumenta)
Lungo il vaso, la caduta di pressione proporzionale alla R di quel pezzo di vaso
P1 R1 P2 R2 P3 R3 P4
F
Il i l di
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Il ciclo cardiaco
Il ciclo cardiaco dura, a riposo, 0.8 s: 0.1 sistole atriale, 0.3 sistole ventricolare e
diastole atriale, 0.4 diastole atriale e ventricolare. Frequenza= 60 s/0.8s=70 b/m La gettata sistolica di circa 80 ml, circa 70 ml restano nel ventricolo (volume
telesistolico
Volume telediastolico=150 ml
Riempimento Ventricolare 70 ml circa sono residui dalla sistole precedente 60 ml affluiscono durante la diastole
20 ml affluiscono durante la sistole atriale
Sistole ventricolare
Alla fine della sistole atriale si chiudono le valvole atrio-ventricolari
Sistole isometrica, finch P80 mm/Hg (pressione arteriosa-aortica minima)
Quando la P ventricolare maggiore di quella aortica si apre la valvola aortica.
Efflusso, rapido, poi lento, Pmax 120 mm/Hg
Quando la P ventricolare minore di quella aortica si chiude la valvola aortica(allincirca, alla fine della sistole).
Diastole isometrica
Riempimento
Il flusso regolato (on-off) da valvole unidiraezionali aperte o chiuse a secondadella P. Funzione dei muscoli papillari
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(Casella-Taglietti)
Pressioni nel ventricolo Dx: stesso andamento temporale, ma minore ampiezza (0-30 mm/Hg)
Pressioni atriali (v. figura) Pressione arteriosa grande circolo (90-130 mm/Hg); pressione ventricolo SX: 0-130 mm/Hg
Pressione arteriosa massima piccolo circolo (circa 30 mm/Hg)
La gettata cardiaca (GC)
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La gettata cardiaca (GC)
GC= gettata sistolicaxfrequenza cardiaca= 70 mlx 70 b/min= 4900 ml 5 l
La gettata sistolica pu circa triplicare
La frequenza cardiaca pu circa triplicare
La GC aumenta 9 volte 45 l (aumenta ovviamente anche la ventilazione polmonare)
La Gc aumenta
durante lesercizio fisico
quando fa caldo
Controllo della gettata sistolica : la legge di Starling (regolazione intrinseca) Volgarmente, pi sangue arriva, pi sangue esce
0
0 50 100 150 200 250 300 350
Volume (ml), lunghezza fibre cardiaca, P diastolica
F,
Psistolica
Controllo della gettata sistolica: ortosimpatico (regolazione estrinseca)
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g p ( g )
Sinapsi, Ach
Sinapsi, NA
NeuroneMidollo spinale
Neuronegangliare
Miocita ventricolare
Sinapsi gangliare, Ach, recettore nicotinico
Sinapsi neurone-miocita, noradrenalina, recettore adrenergico
G protein, attiva adenilato ciclasi, aumenta AMP ciclico, aumenta PKA, aumenta ICa2+,
aumenta la forza di contrazione
Controllo della gettata sistolica: midollare del surrene
Lortosimpatico innerva la midollare: sinapsi neurone-cellula midollare (Ach)
La midollaresecerne Adrenalina, che va in circolo e raggiunge tutte le varie parti del corpo,
cuore incluso
Stesso meccanismo molecolare: G protein, attiva adenilato ciclasi, aumenta AMP ciclico,
aumenta PKA, aumenta ICa2+, aumenta la forza di contrazione
Controllo della frequenza: problema complesso
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Controllo della frequenza: problema complesso Legge del ritmo dominante
La frequenza max circa 200 b/min
La frequenza viene controllata agendo sulle cellule del nodo seno-atriale Lortosimpatico (NA) e la midollare del surrene (adrenalina) aumentano la frequenza
Parasimpatico diminuisce la frequenza: proteina Gi, inibisce Adenilato Ciclasi
Sinapsi, Ach Sinapsi, NA Miocita nodo
seno-atriale
Neurone
Midollo spinale
Neurone
gangliare
Sinapsi, Ach Sinapsi, Ach
Nervo vago
Miocita nodo SA
Neurone
Gangliare
Nel cuore
Neurone
vagale
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If: attivata dalliperpolarizzazione
ICa2+: attivata dalla depolarizzazione, corrente transiente
Ca2+ Ca2+
10 mV
If (cationica)
-60 mV
K+K+
0.8 s
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Ach diminuisce If ed iperpolarizza (apre canali al potassio tramite G)
NA ed Adrenalina aumenta If
Ca2+ Ca2+
10 mV
If (cationica)
-60 mV
K+K+
0.8 s
Ach
NA, A soglia
Controllo della frequenza: che cosa succede alla diastole
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q
180 b/min, il ciclo dura 0.33 s : 0.1 sistole atriale, 0.3 sistole ventricolare ???
Durante la diastole avviene il riempimento dei ventricoli e lirrorazione del ventricolo Sx
Diminuisce la durata del PdA e della sistole SNO aumenta la forza di contrazione, aumenta la frequenza, accorcia la durata del PdA e della
sistole, aumentando lattivit della SERCA (fosfolambano)
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C un tono basale sia per il SNO che per il SNP, evidenziabile con il taglio della
rispettiva innervazione
Effetti del SNO
Cronotropo positivo
Inotropo positivo
Dromotropo positivo
Effetti del SNP
Cronotropo negativo
Inotropo negativo, ma assai scarso
Dromotropo negativo
Parasimpatico agisce prevalentemente tramite una Gi, quindi pu solo inibire
lattivit delladenilato ciclasi
Organizzazione schematica del sistema circolatorio
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g zz z
E un sistema ramificato e de-
ramificato di vasi, chiuso
Interposto tra i vasi (in serie) vi
una pompa muscolare, il
cuore
Tipi di vasi
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Tipi di vasi
Vasi di accumulo a bassa complianza (aorta)
Vasi di trasporto: arterie
Vasi di resistenza (variabile): arteriole
Vasi di scambio: capillari
Vasi di trasporto:vene
Vasi di accumulo ad alta complianza (2 litri, costituiscono una riserva di sangue):grosse vene
Complianza : V/P
Le vene hanno una complianza>> delle arterie
Dimensione e strutturadei vasi
La legge di Poiseuille (relazione tra pressione e flusso)
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La legge di Poiseuille (relazione tra pressione e flusso) Il flusso F ( volume che passa attraverso una sezione di un tubo) si misura in l/min, ml/ore,
etc
P2-P1= R*F, F=(P2-P1)/R, 1/R=G
Il flusso va da pressione maggiore a pressione minore R=8l/ r4 (esatta in regime di flusso laminare)
Vasi in serie: RT=R1+R2
Vasi in parallelo1 2
P1 P2
F
F1FTFT
F21/RT=1/R1+1/R2
FT=F1+F2
l
Vasi in serie: il flusso uguale nei due vasi
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Vasi in serie: il flusso uguale nei due vasi
Vasi in parallelo: la differenza di pressione (P) identica ai due capi
Nei singoli vasi in parallelo il flusso inversamente proporzionale ad R1, R2,..
Vasi in parallelo: maggiore il loro numero, minore la RT
Caduta di pressione
Procedendo lungo un vaso, la pressione scende (la lunghezza l aumenta)
Lungo il vaso, la caduta di pressione proporzionale alla R di quel pezzo di vaso
P1 R1 P2 R2 P3 R3 P4
F
- La pressione oscillatoria nel sistema arterioso.
- La pressione tende a scendere man mano ci si allontana dal
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p
ventricolo
- La pressione scende poco ai capi del sistema arterioso, molto ai
capi delle arteriole, non molto ai capi dei capillari, molto poco ai
capi delle vene, che sfociano negli atrii.Le cadute di pressione sono proporzionali alla resistenza globale
del letto arterioso, arteriolare, capillare e venoso.
Riguardare il concetto di vasi in serie ed in parallelo.
Controllo riflesso della pressione arteriosa.Vi sono delle cellule specializzate che misurano la
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Vi sono delle cellule specializzate che misurano la
pressione arteriosa (sono dette recettori per la pressione o
pressocettori). Se la pressione scende,
1) viene attivato il Sistema Nervoso Ortosimpatico, che
a) Aumenta la forza di contrazione del miocordiob) Aumenta la frequenza di contrazione
c) Causa veno-costrizione. Questa aumenta il ritorno
venoso, quindi la gettata sistolica. Tutto questo aumenta
la forza di contrazione del ventricolo e la gettata cardiaca
2) viene inibito il Sistema Nervoso Parasimpatico, il che
aumenta la frequenza cardiaca.
Il SNO agisce anche sui vasi, favorendo la contrazione
delle fibre muscolari lisce dei vasi del distretto splancnico
(stomaco, intestino), renale e cutaneo, e favorendo
lafflusso di sangue al cuore ed al Sistema NervosoCentrale.
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Aggiustamenti cardiovascolari in caso di emorragia: vengono privilegiati il cuore e lencefalo. La freccia verso lalto
significa aumento
Uno stimolo emotivo pu inibire il SNO ed attivare il SNP.
La freccia verso lalto significa aumento
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Passando dalla posizione orizzontale a quella
eretta, il peso della colonna di sangue tende a
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distendere le pareti delle vene degli arti
inferiori, il sague si accumula nelle vene ed i
ritorno venoso tende a diminuire. Il
riempimento cardiaco diminuisce e diminuiscela pressione. Questo pu cusare un leggero
svenimento. Normalmente, passare dalla
posizione orizzontale a quella eretta attiva il
SNO, che causa una venocostrizione che
impedisce laccumulo d sangue nelle vene.
La pressione arteriosa tende a dimunuire con lemorragia Compliance delle arterie: se le arterie hanno maggire compliance, diminuisce la
7/25/2019 07 Cuore Circolo
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p gg p ,massima
La pressione arteriosa aumenta con laumentare dellle R periferiche
La pressione arteriosa pu aumentare con laumento della GC
Le arteriole ottimizzano la distribuzione del flusso sanguigno
La resistenza delle arteriole (cio il loro calibro) controllata dalle cellulemuscolari liscie
I capillari consentono gli scambi e consentono il passaggio di tutte le molecole,proteine escluse. Le poche proteine che filtrano sono riassorbite dai vasi linfatici.Eccezioni: 1) nei capillari cerebrali lendotelio controlla in modo attivo lapermeabilit degli ioni, costituendo la BLOOD-BRAIN BARRIER (veicolazione
farmaci al SNCentrale); nei capillari epatici la permeabilit alle proteine rimarchevole.
STRUTTURA del circolo capillare: minidomini irrorati da una arteriola, consfinteri precapillari e shunt artero-venoso. La circolazione nei capillari incondizioni basali alternata. La massima irrorazione si ottiene aprendo tutti gli
sfinteri e chiudendo lo shunt.
Elasticit dele arterie
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La gettata sistolica in parte procede, in parte si accumula nellaorta ascendente
Lelasticit delle arterie, principalmente laorta ascendente, fa s che P ed F nonvadano a zero durante la diastole
Il polso arterioso la deformazione elastica dellaorta ascendente che si trasmette a
tutto lalbero arterioso (e torna anche indietro)
Maggiore la rigidit delle arterie, maggiore la velocit di propagazione Polso arterioso: fasi anacrotica, catacrotica, onda dicrota (incisura aortica
Polso : frequenza cardiaca
Polso ampio e celere: insufficienza
Polso piccolo e tardo: stenosi
P=120
P=90
Scambi a livello dei capillari
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I capillari sono molto vicini alle cellule: nel cuore 1 capillare ogni cardiocita La diffusione perci efficiente Q=C x tempo x (K x superficie di scambio)
K elevata poich i capillari sono costituiti dal solo endotelio
Superficie di scambio1000 m2
La pressione osmotica dovuta alle proteine del sangue, principalmente albumine Trasporto di massa (pressione idraulica): Psanguigna-Posmotica (Pinterstizio0)
Lato arteriolare 32 -25+7
Lato venulare 17-25-8 (valori nel circolo sistemico)
Esce pi liquido di quanto ne rientri: ci pensano i vasi linfatici
Edema: accumulo di liquidi nellinterstizio
H2O+ soluti H2O+ soluti
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