L'apparato cariocircolatorio

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Categoria:Biologia

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Testo

L’apparato cardiocircolatorio

L’apparato cardiocircolatorio è composto da un sistema chiuso di vasi (arterie, capillari e vene) e da una sorta di pompa (il cuore), che dà al sangue la spinta necessaria per la sua funzione di trasporto.

Il cuore
Il cuore è un organo muscolare cavo, situato nella gabbia toracica, fra i polmoni, sopra il diaframma, ed il suo tessuto muscolare, detto miocardio, è costituito da fibre muscolari striate, collegate attraverso le cosiddette strie scalariformi, e si differenzia dagli altri tessuti striati, come quelli dei muscoli scheletrici, perché non si contrae sotto il controllo della volontà. Esternamente il miocardio è rivestito da una membrana, detta pericardio, ed all’interno da un sottile endotelio (ossia una lamina cellulare interna), l’endocardio.

Atri e ventricoli
Il cuore comprende quattro cavità, due superiori, gli atri, e due inferiori, i ventricoli. Parte destra e parte sinistra del cuore sono divisi da un setto longitudinale (ossia esteso in lunghezza), mentre ogni atrio è separato dal corrispondente ventricolo da una valvola. Le valvole atrio-ventricolari sono formate da lembi connettivali, detti cuspidi, che sono tre nella valvola di destra, chiamata quindi tricuspide, e due in quella di sinistra, chiamata bicuspide o mitrale.

Parte destra. All’atrio destro arrivano le vene cave, che vi riversano il sangue proveniente da tutto il corpo, mentre dal ventricolo destro parte l’arteria polmonare, che porta il sangue a riossigenarsi nei polmoni.

Parte sinistra. All’atrio sinistro arrivano invece le quattro vene polmonari, che vi riversano del sangue ossigenato, proveniente dai polmoni, mentre dal ventricolo sinistro parte la maggiore arteria, l’aorta, che con numerose ramificazioni distribuisce il sangue ossigenato a tutto il corpo.

Il ciclo cardiaco
Il ciclo cardiaco, ossia il funzionamento del cuore, si divide in varie fasi:
- prima c’è la contrazione degli atri, o sistole atriale, durante la quale la pressione del sangue contenuto in questi apre le valvole atrio-ventricolari ed il sangue scende nei ventricoli, che sono in diastole, ossia in una fase di riposo;
- in un secondo tempo c’è la contrazione dei ventricoli, o sistole ventricolare, con la quale dal ventricolo destro il sangue viene spinto nell’arteria polmonare, dal ventricolo sinistro nell’arteria aorta. Durante la contrazione ventricolare le valvole di comunicazioni con gli atri sono chiuse e gli atri stessi sono in diastole.
In condizioni normali, ossia in una adulto che non sta compiendo particolari sforzi fisici, il cuore compie un ciclo completo per circa 70 volte in un minuto, la cosiddetta frequenza cardiaca. Il volume di sangue pompato dal cuore nell’unità di tempo è invece la gettata cardiaca.

Il battito cardiaco
Per quanto riguarda il battito, il cuore è un organo autonomo, che può funzionare indipendentemente da ogni centro nervoso: la contrazione del cuore prende infatti origine da uno specifico sistema di conduzione cardiaco, che consente che atri e ventricoli si contraggono con la stessa frequenza, ed è costituito
- dal nodo seno-atriale (pace-maker naturale), dove ha origine il battito, e che si trova nella parete dell’atrio destro in corrispondenza con lo sbocco della vena cava superiore;
- dal nodo atrio-ventricolare, situati nella parte destra del setto interatriale (che divide cioè i due atri);
- e dal fascio di His, che si trova lungo il setto interventricolare (che divide cioè i due ventricoli)
Quando, per una patologia, il battito cardiaco è irregolare, il sistema di conduzione può essere stimolato da un dispositivo elettronico, il pace-maker artificiale, applicato al cuore del paziente.

Il ritmo cardiaco
Al contrario del battito, il ritmo cardiaco è controllato dal sistema nervoso. Come quasi tutti gli organi, il cuore ha una doppia innervazione:
- riceve fibre nervose del sistema parasimpatico attraverso il nervo pneumogastrico o nervo vago, che è una delle 12 paia di nervi cranici, più esattamente il decimo, e che rallenta il battito cardiaco, diminuisce il tono e la potenza delle contrazioni;
- riceve fibre nervose del sistema simpatico, che produce invece un’accelerazione del battito.
Il ritmo cardiaco è quindi il risultato degli effetti opposti del sistema simpatico e di quello parasimpatico.

I vasi sanguigni
Uscito dal cuore, il sangue viene portato a tutto l’organismo attraverso un sistema di vasi che comprende le arterie, i capillari e le vene. Le arterie portano il sangue dal cuore alla periferia del corpo, mentre le vene lo portano dalla periferia al cuore; i capillari collegano le arterie con le vene, rendendo continuo il sistema di vasi, lungo in totale circa 80.000 Km.

Le arterie
Le arterie hanno una parete molto spessa; in quelle di grosso calibro (portata) la parete è ricca di fibre elastiche, mentre in quelle di calibro minore ci sono essenzialmente fibre muscolari lisce. Tutte le arterie sono inoltre rivestite internamente da un sottile endotelio.
A causa della loro grande elasticità, che rappresenta comunque anche la miglior proprietà delle arterie stesse, le arterie se tagliate restano aperte ed i loro margini tendono ad allontanarsi; questo fa sì che il sangue esca a fiumi, provocando emorragie spesso gravi.
Le arterie si ramificano in vasi di diametro sempre minore fino a formare le arteriole, con parete sottile e ricca di fibre muscolari.

I capillari
Le arteriole a loro volta si ramificano nei capillari, che si collegano fra di loro formando una fitta rete all’interno degli organi. Il calibro dei capillari è appena sufficiente a permettere il passaggio delle cellule del sangue, che vi scorre a velocità molto ridotte, e la loro parete è costituita dal solo endotelio.
I capillari si riuniscono poi in vasi sempre più grandi, detti venule, che si uniscono per formare le vene.

Le vene
Le vene hanno pareti più sottili di quelle delle arterie, perché contengono meno fibre elastiche e muscolari. Internamente anche le vene sono rivestite da un endotelio, e le più grosse hanno delle strutture, dette valvole a nido di rondine, che, chiudendosi, impediscono al sangue di rifluire (tornare a scorrere). Nelle vene il sangue ha infatti una pressione inferiore che nelle arterie ed il ritorno al cuore, che avviene spesso contro la forza di gravità (ossia dal basso verso l’alto), sarebbe più difficile senza queste valvole. Il ritorno del sangue venoso verso il cuore è poi facilitato anche dalla contrazione dei muscoli scheletrici, attraverso i quali decorrono le vene: la contrazione dei muscoli causa infatti un restringimento della vena, che, esercitando una pressione sul sangue contenuto in questa, contribuisce a spingerlo verso il cuore.
Se viene tagliata una vena, dato che le pareti sono poco elastiche i margini non si allontanano fra di loro, ma tendono ad afflosciarsi e l’emorragia viene fermata facilmente.

Aumento dei vasi
Durante il normale accrescimento corporeo, all’aumentare del numero delle cellule e delle dimensioni degli organi, aumentano anche i vasi sanguigni, secondo un processo detto angiogenesi, per mantenere un normale rifornimento ematico ai tessuti.

La circolazione sanguigna
La circolazione sanguigna si divide in
- circolazione generale, o grande circolazione;
- circolazione polmonare, o piccola circolazione.
Entrambe hanno una pompa (cuore sinistro per la grande e destro per la piccola), una sistema di vasi arteriosi che portano il sangue dal cuore alla periferia, ed un sistema di vasi venosi che portano il sangue dalla periferia al cuore, collegati dalla rete dei capillari.

La circolazione generale
Nella circolazione generale scorre sangue ricco di ossigeno, di colore rosso vivo, che viene spinto dal ventricolo sinistro nell’aorta, ed arriva, attraverso le successive ramificazioni dell’aorta stessa, le arterie, a tutti gli organi ed a tutte le cellule. Nei capillari, il sangue cede l’ossigeno e si carica di biossido di carbonio, diventando di un colore più scuro; poi, attraverso le successive ramificazioni delle vene, ritorna nell’atrio destro del cuore.

La circolazione polmonare
Alla circolazione generale segue quella polmonare, in cui il sangue carico di biossido di carbonio viene spinto dal ventricolo destro nell’arteria polmonare, fino ai capillari polmonari, dove si libera del biossido di carbonio e dell’acqua in eccesso e si carica di ossigeno; poi, attraverso le vene polmonari, ritorna nell’atrio sinistro del cuore, e ricomincia tutto daccapo.

Circolazione doppia e completa
Nell’uomo quindi la circolazione è doppia e completa: doppia perché il sangue passa due volte dal cuore prima di tornare al punto di partenza, completa perché grazie alla presenza del setto cardiaco il sangue ossigenato non si mescola mai con il sangue carico di biossido di carbonio.

La pressione del sangue
Nell’apparato circolatorio la pressione del sangue oscilla regolarmente tra un massimo ed un minimo. La pressione massima (sistolica) corrisponde al momento della contrazione ventricolare, quando il sangue viene spinto nelle arterie; mentre la pressione minima (diastolica) corrisponde alla fase di riposo del cuore. La differenza tra minimo e massimo diminuisce via via che diminuisce il diametro delle arterie e ci si allontana dal cuore, fino ad annullarsi nei capillari.
La pressione del sangue si misura con uno strumento, lo sfigmomanometro, e si esprime in millimetri di mercurio: normalmente in un giovane adulto la pressione diastolica misura intorno a 70 mm Hg, la sistolica intorno a 120 mm Hg, ma entrambe possono variare in relazione con l’attività fisica (lavoro, riposo, sonno, ecc.) e con le emozioni, ed aumentano con l’età.

Malattie dell’apparato circolatorio
L’ipertensione arteriosa si verifica quando la pressione arteriosa supera costantemente i valori ritenuti normali; le cause che portano all’ipertensione sono di solito sconosciute, e si parla di ipertensione essenziale, alla base della quale potrebbero esserci delle alterazioni genetiche.
L’aterosclerosi è un’alterazione dello strato più interno (la tonaca intima) delle medie e grandi arterie, che si manifesta con la formazione di placche.
L’embolia è l’ostruzione di un vaso sanguigno da parte di un coagulo di sangue o di una bolla di gas.
Le aritmie sono anomalie del ritmo e della frequenza del battito cardiaco.

Il sangue
Il sangue è un tessuto liquido costituito da elementi figurati (che nell’uomo sono di tre tipi: i globuli rossi, i globuli bianchi, le piastrine, che si differenziano per aspetto e funzioni), immersi in una sostanza intercellulare liquida, il plasma.
Fra le principali funzioni del sangue
• il trasporto dei gas respiratori (O2, CO2);
• il trasporto alle cellule dei tessuti delle sostanze alimentari assorbite nell’intestino;
• il trasporto delle sostanze di rifiuto che devono essere eliminate dall’organismo;
• il trasporto degli ormoni;
• la partecipazione al processo di termoregolazione corporea.

Il plasma
Il plasma costituisce circa il 55% del volume del sangue, ed è costituito di acqua, che contiene in soluzione sali minerali, glucosio, lipidi e proteine.
Il plasma trasporta sostanze nutritive (glucosio, sai minerali, ecc.), sostanze di rifiuto (anidride carbonica, ecc.), anticorpi, ormoni, vitamine, ecc., e partecipa al processo di mantenimento del pH epatico (7,3-7,4) a valori costanti (potere tampone).

Le proteine. Le proteine del plasma vengono sintetizzate in gran parte nel fegato, e suddivise in albumina, globuline e fibrinogeno. Siccome la parete dei capillari è impermeabile alle proteine plasmatiche, queste esercitano una pressione osmotica che tende a richiamare acqua nel sangue, il che ha grande importanza nella regolazione degli scambi fra sangue e tessuto a livello dei capillari.

I lipidi. I lipidi, essendo insolubili in acqua, circolano nel sangue sotto forma di complessi lipoproteici, costituiti da un nucleo centrale idrorepellente circondato da fosfolipidi e proteine idrofile (assorbono l’acqua). Ci sono varie classi di lipoproteine: chilomicroni, VLDL, LDL, HDL.

Gli elementi figurati
I globuli rossi. I globuli rossi, detti anche eritrociti od emazie, sono cellule il cui numero, in condizioni normale, è di 4-5 milioni/mm3. Contengono l’emoglobina, si formano nel midollo osseo rosso presente nell’estremità delle ossa lunghe e delle ossa piatte, e la loro produzione è stimolata da un particolare ormone prodotto principalmente dal rene, l’eritropoietina. I globuli rossi vivono solo per circa 120 giorni, dopodiché vengono distrutti nella milza e nel fegato.
Si caricano di ossigeno quando circolano nei capillari dei polmoni, lo trasportano tramite i vasi sanguigni e lo cedono alle varie cellule quando queste passano nei capillari di tutti gli altri tessuti. In questo modo tutte le cellule possono compiere la respirazione.
Se il numero dei globuli rossi è inferiore al normale, subentra una malattia detta anemia, che a volte può essere anche molto grave, ma di solito si manifesta con stanchezza, pallore, mal di testa, ecc., e può essere dovuta
• ad una diminuita produzione dei globuli rossi, per carenza di ferro, di vitamine od per un insufficiente produzione da parte del midollo;
• ad una diminuita vita dei globuli rossi, per anomalie di diversa natura;
• ad emorragie massicce, in seguito a traumi, parto, ecc.

I globuli bianchi. I globuli bianchi, o leucociti, sono in numero moto inferiore ai globuli rossi, ed, a differenza di questi, hanno il nucleo. La loro funzione è quella della difesa dell’organismo, e in tre diverse categorie, la cui proporzione è all’incirca costante in ogni individuo in buona salute e costituisce la formula leucocitaria:
• i linfociti (25-35%), elementi fondamentali del sistema immunitario, in quanto producono gli anticorpi;
• i granulociti (55-75%), che si dividono a loro volta in neutrofili (50-70%), che costituiscono la prima difesa aspecifica dell’organismo e sono capaci di fagocitosi, eosinofili (1-4%) e basofili (0-1%), ma le funzioni delle ultime due classi sono poco note e meno importanti;
• i monociti (4-10%), che migrano presto nei tessuti, dove evolvono in macrofagi, anch’essi capaci di fagocitosi.
Se i globuli bianchi diminuiscono cala la capacità dell’organismo di difendersi dalle infezioni, e si parla di leucopenia, mentre se aumentano è un bene e si parla di leucocitosi.

Le piastrine. Le piastrine sono frammenti di particolari cellule del midollo osseo, ed hanno una funzione fondamentale nella coagulazione.

La coagulazione del sangue
La coagulazione consiste in un processo che arresta rapidamente la fuoriuscita di sangue dai vasi. Quando un vaso sanguigno viene leso si ha dapprima una contrazione della sua parte, detta vasocostrizione, per rallentare l’emorragia; quindi l’esposizione del tessuto leso, ed in particolare delle fibre collagene, determina l’adesione delle piastrine, che, deformandosi, formano una sorta di tappo temporaneo (tappo emostatico).
Contemporaneamente inizia il processo di coagulazione vero e proprio, in cui gli enzimi implicati, presenti normalmente nel sangue in forma inattiva, vengono l’uno dopo l’altro, compresa la protombina, trasformata in trombina, che a sua volta favorisce la trasformazione dell’altro enzima inattivo fibrinogeno in fibrina, che, formando una rete di filamenti, stabilizza il tappo emostatico.
Durante la coagulazione il sangue si divide poi in due parti:
• una solida, di colore rosso scuro, il coagulo, formato da globuli rossi e fibrina, e che permette la coagulazione stessa;
• ed una liquida, di colore giallo chiaro, il siero, contenente la forma inattiva di un enzima, il plasminogeno, che dà vita alla plasmina, la forma attiva, che, dopo alcuni giorni dalla coagulazione, favorisce la demolizione del coagulo, detta fibrinolisi.

I gruppi sanguigni
Nel caso di un’intensa emorragia l’unico rimedio consiste in una trasfusione di sangue.
Questo concetto era già noto nell’antichità, ma spesso si manifestava un’incompatibilità fra il sangue del donatore e quello del ricevente, con gravissimi danni. E’ Karl Landsteiner (premio Nobel per la medicina del 1930) a spiegare il meccanismo di questa incompatibilità ed il modo di prevenirne le conseguenze, scoprendo l’esistenza dei gruppi sanguigni, che nel sangue umano sono quattro: A, B, AB e 0, secondo il sistema AB0.

L’agglutinazione. Se si mescola il sangue di due gruppi differenti, in alcuni casi i globuli rossi presenti si ammassano e formano piccoli grumi, secondo un fenomeno detto agglutinazione. Se non c’è l’agglutinazione, allora il sangue dei due individui è compatibile, altrimenti incompatibile.
L’agglutinazione è stata spiegata ammettendo la presenza di particolari proteine, dette agglutinogeni (agglutinogeno A ed agglutinogeno B), sulla membrana dei globuli rossi, e di altre sostanze, dette agglutinine (agglutinina anti-A ed agglutinina anti-B), contenute nel plasma. Gli agglutinogeni si comportano praticamente come antigeni e le agglutinine come anticorpi.
Nel plasma si trova l’agglutinina corrispondente all’agglutinogeno che non è presente sui globuli rossi. Quindi
• persone di gruppo A, che hanno l’agglutinogeno A sui globuli rossi e l’agglutinina anti-B nel plasma, possono ricevere sangue che non abbia l’agglutinogeno B (A e 0) e donarlo a persone di gruppo A ed AB;
• persone di gruppo B, che hanno l’agglutinogeno B sui globuli rossi e l’agglutinina anti-A nel plasma, possono ricevere sangue che non abbia l’agglutinogeno A (B e 0) e donarlo a persone di gruppo B ed AB;
• persone di gruppo AB, che hanno agglutinogeni A e B sui globuli rossi e nessuna agglutinina nel plasma, possono ricevere sangue di gruppo A, B, AB, 0 (ricettori universali) e donarlo solo a persone di gruppo AB;
• persone di gruppo 0, che non hanno nessun agglutinogeno sui globuli rossi ed entrambe le agglutinine anti-A ed anti-B nel plasma, possono ricevere soltanto sangue di gruppo 0, e, siccome non hanno nessun agglutinogeno, possono donarlo a persone di gruppo A, B, AB e 0 (donatori universali).

Il fattore Rh. Tra gli antigeni presenti sui globuli rossi, che possono essere causa d’incompatibilità, uno dei più importanti è il fattore Rh, che però in verità è costituito da una serie di antigeni, fra i quali il principale è il D: circa l’85% delle persone possiede l’antigene D ed è quindi considerato Rh+ (Rh positivo), mentre il 15% non possiede l’antigene D ed è quindi considerato Rh- (Rh negativo).

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