Cuore

Materie:	Appunti
Categoria:	Biologia
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Cuore

Organo cavo formato da un particolare tipo di tessuto muscolare (tessuto striato cardiaco), le cui contrazioni avvengono in modo ritmico e involontario e sono regolate da strutture (nodi) che funzionano come pacemaker naturali. La funzione del cuore è quella di spingere il sangue e di farlo circolare nell'apparato circolatorio: questo organo, infatti, contraendosi, agisce come una pompa.Nell'uomo il cuore ha circa le dimensioni del pugno di una mano ed è situato dietro lo sterno, spostato in basso e leggermente a sinistra rispetto alla linea mediana del corpo. Ha forma conica, con la base rivolta verso l'alto, a destra e in direzione posteriore, e la punta in contatto con la parete del torace tra la quinta e la sesta costa.
Il cuore è avvolto dal pericardio, un sacco con funzioni protettive formato da due membrane: una più interna, che lo riveste, e una più esterna, che aderisce allo sterno, al diaframma e alle membrane del torace. È collegato con l'arteria aorta e con altri vasi di grosso calibro. Il pericardio e i vasi collegati al cuore permettono a questo di mantenere la propria sede.

Struttura e funzione

Il cuore può essere diviso in due sistemi paralleli e indipendenti, uno a sinistra e uno a destra, ognuno formato da due cavità, l'atrio (collocato nella porzione superiore dell'organo) e il ventricolo (che si trova nella porzione inferiore), tra loro separate da una valvola atriventricolare (tricuspide a destra e bicuspide o mitrale a sinistra). I due sistemi, per la loro posizione anatomica, vengono spesso chiamati cuore destro e cuore sinistro e sono completamente separati da un setto muscolare.
Gli impulsi nervosi che provocano la contrazione del cuore hanno origine autonomamente e ritmicamente in strutture di muscolatura specializzata dette nodi: dal nodo senoatriale, situato nell'atrio destro, gli impulsi si diffondono attraverso gli atri e raggiungono il nodo atrioventricolare, collegato a un fascio di fibre nervose chiamato fascio di His. Questo si divide in due rami principali, destro e sinistro, e raggiunge la muscolatura dei ventricoli.
La frequenza del battito cardiaco può essere influenzata dal sistema nervoso autonomo; essa viene accelerata dalla sezione simpatica e rallentata dalla sezione parasimpatica, oltre che da particolari sostanze (vedi Psicostimolanti), anche di tipo ormonale, che, come si è scoperto negli anni Ottanta, vengono secrete dal cuore stesso.
L'alternarsi dei movimenti di contrazione e di rilassamento del muscolo cardiaco determina una sequenza di eventi che viene chiamata ciclo cardiaco. In una prima fase si verifica la contrazione dei due atri (presistole); in una seconda fase si ha la contrazione dei ventricoli (sistole); infine, in una terza fase si ha un rilassamento di tutte e quattro le cavità cardiache (diastole). L'intero ciclo dura circa 0,8 secondi e permette al cuore di ricevere il sangue, di farlo circolare nelle sue cavità e di spingerlo nei vasi.
Il cuore riceve nell'atrio destro il sangue venoso, povero di ossigeno: quello proveniente dalle parti del corpo al di sopra e al di sotto del diaframma arriva mediante due grosse vene (rispettivamente la vena cava superiore e la vena cava inferiore), il sangue che ha perfuso il muscolo cardiaco mediante le vene coronarie. L'atrio sinistro riceve il sangue arterioso, ricco di ossigeno, proveniente dai polmoni, mediante le vene polmonari. La contrazione degli atri e la contemporanea apertura delle valvole atrioventricolari determina il passaggio del sangue venoso nel ventricolo destro e di quello arterioso nel ventricolo sinistro. La successiva contrazione dei ventricoli e la contemporanea chiusura delle valvole atrioventricolari spinge il sangue venoso nelle arterie polmonari e quello arterioso nell'arteria aorta. In tal modo, il sangue povero di ossigeno raggiunge i polmoni, dove si arricchisce di ossigeno, e il sangue ricco di ossigeno va a irrorare tutte le parti del corpo.
Le valvole, che hanno l'importante funzione di impedire il riflusso del sangue all'indietro, hanno una struttura membranosa. La valvola tricuspide è formata da tre lembi triangolari di membrana, la valvola mitrale da due. In entrambe le valvole, le basi dei lembi sono fissate in un solco alla congiunzione tra l'atrio e il ventricolo, mentre il margine libero è ancorato da sottili corde tendinee all'apice dei muscoli papillari, formazioni coniche che si attaccano con la loro base alle pareti dei ventricoli. Le corde tendinee impediscono ai lembi valvolari, sotto la spinta della pressione del flusso sanguigno, di flettersi verso gli atri.
Nel cuore sono presenti, oltre alle due valvole atrioventricolari (tricuspide e mitrale), anche le valvole semilunari aortica e polmonare, che impediscono al sangue di refluire rispettivamente dalle arterie aorta e polmonare nei corrispondenti ventricoli. Le valvole semilunari, formate da tre lembi di membrana a forma di mezzaluna, ricurve nella direzione del flusso del sangue, si chiudono quando il flusso del sangue sospinto fuori dai ventricoli inverte la sua direzione.
Durante lo sviluppo del feto, il cuore si sviluppa da due aorte ventrali che, unendosi, formano un unico organo pulsante. La separazione in cuore destro e sinistro avviene in seguito, con la formazione di un setto interatriale e di un setto interventricolare, e viene completata solo alla nascita, quando ha inizio l'attività dei polmoni. Quando il feto si trova nell'utero, il suo sangue si ossigena mediante scambi gassosi con il sangue materno, che avvengono a livello della placenta, e torna all'atrio destro attraverso la vena cava inferiore; poi viene spinto mediante una valvola (valvola di Eustachio) attraverso un'apertura presente nel setto interatriale, detta forame ovale. Dopo la nascita, la valvola di Eustachio si atrofizza e il forame ovale si chiude, in modo che sangue venoso e sangue arterioso non possano mescolarsi. Tuttavia, in circa un quinto della popolazione l'apertura del setto interatriale persiste fino alla vita adulta.
In ogni ciclo cardiaco, il cuore produce due suoni, chiamati toni cardiaci. Il primo segue la chiusura delle valvole atrioventricolari ed è provocato dalla vibrazione dei lembi delle valvole, delle corde tendinee e delle fibre muscolari dei ventricoli. Il secondo segue la chiusura delle valvole aortica e polmonare ed è causato dalla vibrazione dei lembi delle valvole chiusi. Nelle malattie cardiache questi suoni regolari possono essere sostituiti o accompagnati da soffi, cioè da suoni provocati dal flusso turbolento del sangue attraverso valvole malfunzionanti o aperture anomale. Il rilevamento di questi soffi è molto importante a fini diagnostici.

Malattie cardiache

Nei paesi industrializzati le malattie cardiocircolatorie provocano più morti di qualsiasi altra malattia e possono essere provocate da difetti congeniti, infezioni, restringimento delle arterie coronarie (stenosi), ipertensione sanguigna o alterazioni del ritmo cardiaco.
Un difetto cardiaco congenito è quello in cui il dotto arterioso, un vaso che collega l'arteria aorta all'arteria polmonare e normalmente esistente solo nel corso della vita intrauterina, persiste anche dopo la nascita. Altre gravi anomalie di sviluppo riguardano i setti che separano le quattro cavità cardiache e i grossi vasi che si dipartono da esse. Alcune cardiopatie congenite, definite cianogene, causano una insufficiente ossigenazione del sangue evidenziata dal fatto che la pelle assume una colorazione bluastra ("bambini blu"). In passato l'aspettativa di vita di questi bambini era estremamente ridotta; con l'avvento della diagnosi precoce e il miglioramento delle tecniche di ipotermia controllata impiegate in cardiochirurgia, nelle prime settimane di vita è spesso possibile eseguire un intervento chirurgico che migliora la prognosi.
Una infezione molto grave è la cardiopatia reumatica, che nel passato rappresentava una delle malattie cardiache più gravi dell'infanzia e dell'adolescenza: provocava danni a tutto il cuore e alle sue valvole e di solito si manifestava dopo un attacco di febbre reumatica. La diffusione dell'uso di antibiotici efficaci contro lo streptococco, il batterio responsabile di questa affezione, ha notevolmente ridotto l'incidenza di tale patologia cardiaca.
La miocardite è l'infiammazione del muscolo cardiaco. Può essere provocata da malattie diverse, come la sifilide, il gozzo tossico e l'ipertensione e può essere anche, negli adulti, una condizione primaria o, nella vecchiaia, una malattia degenerativa. Può essere associata a una dilatazione (ingrossamento dovuto alla debolezza) del muscolo cardiaco o a un'ipertrofia (aumento di volume) dello stesso.
Nei paesi occidentali la principale forma di cardiopatia è l'aterosclerosi: sulla parete interna delle coronarie si accumulano depositi di grasso (placche), formati da colesterolo e altri grassi. Ciò produce, nel corso del tempo, un graduale restringimento delle arterie, che riduce il flusso sanguigno al muscolo cardiaco. Sintomi di ciò sono affanno, soprattutto in condizioni di sforzo, e dolore costrittivo al petto (angina pectoris). La placca può ingrossarsi fino ad arrivare a ostruire completamente una arteria coronaria, provocando una diminuzione dell'ossigenazione del cuore. Nella trombosi l'occlusione si verifica quando parte della placca che si rompe (trombo) va a ostruire l'arteria nella zona in cui il calibro di questa, raggiungendo parti del corpo più periferiche, si riduce. Ciò rappresenta la causa principale di infarto miocardico, che spesso è mortale. Nel caso di sopravvivenza, una intensa riabilitazione può in molti casi permettere la ripresa di una vita normale, anche se permane il rischio di un secondo infarto (reinfarto). Lo sviluppo della placca è dovuto a un'assunzione eccessiva di colesterolo e di grassi animali, a una vita sedentaria, a una scarsa forma fisica e al fumo di sigaretta. L'infarto colpisce molto più spesso i soggetti ipertesi (ossia con pressione alta). L'evento scatenante dell'infarto coinvolge probabilmente sostanze liberate dalle piastrine. Ciò ha portato a condurre studi clinici per verificare se si possa prevenire un secondo infarto con la somministrazione di farmaci inibitori dell'azione di questi componenti del sangue.
Molti individui che soffrono di una grave forma di angina dovuta ad aterosclerosi possono essere curati con farmaci, come i betabloccanti (ad esempio il propanololo) e i nitrati, che riducono il carico a cui è sottoposto il cuore. Si può procedere anche con un intervento chirurgico mediante il quale viene creato un by-pass coronarico: attraverso tale tipo di intervento, diffuso a partire dagli anni Settanta, un segmento di una vena di una gamba viene prelevato e suturato alla coronaria ostruita, in modo da formare un ponte che scavalca la zona colpita dall'aterosclerosi. Nella maggior parte dei casi, l'intervento allevia il dolore dell'angina e in molti casi evita l'insorgenza di un infarto. Un'altra procedura chirurgica messa a punto nel corso degli anni Settanta per curare la cardiopatia aterosclerotica è il cateterismo con palloncino (chiamato, in termini tecnici, angioplastica coronarica transluminale percutanea). In questo intervento, un filo con un palloncino fissato sulla punta viene inserito in un'arteria della gamba e, attraverso l'aorta, viene infilato nella coronaria. Quando il palloncino raggiunge la zona aterosclerotica, viene gonfiato; in tal modo, la placca viene compressa e si ristabilisce un flusso sanguigno normale. Secondo alcune stime, questa procedura consente di evitare circa un intervento di by-pass su sei.
Nel corso degli anni Settanta e all'inizio degli anni Ottanta, i medici e le autorità sanitarie di molti paesi industrializzati hanno registrato un netto calo della mortalità per cardiopatia aterosclerotica. Benché fino a oggi le ragioni di questo calo non siano ancora del tutto chiare, molti medici tendono ad attribuirne la causa alla diffusione della diagnosi e della cura dell'ipertensione e alla diminuzione della quantità di grassi animali nella dieta media delle popolazioni occidentali.
Alcune persone apparentemente morte per infarto non presentano, tuttavia, segni di grave aterosclerosi. Le ricerche hanno dimostrato che una riduzione del flusso sanguigno al cuore può verificarsi anche per contrazione spontanea di una coronaria apparentemente sana (fenomeno noto come vasospasmo), che, oltre all'aterosclerosi, può contribuire a provocare un infarto.
In molti casi di infarto, associati o meno ad aterosclerosi, la causa immediata della morte è la fibrillazione ventricolare, che è un battito rapido e inefficace del ventricolo e porta a un arresto cardiaco. Spesso il ritmo cardiaco normale può essere ripristinato erogando un potente impulso elettrico attraverso il torace: a tale scopo, viene utilizzato uno strumento detto defibrillatore.
Di solito, le variazioni lievi del ritmo cardiaco (aritmie) hanno uno scarso significato patologico. La frequenza cardiaca risponde a una gamma così vasta di esigenze fisiologiche che, generalmente, queste variazioni rientrano nei limiti della norma. Tuttavia, vari difetti del nodo senoatriale o delle fibre che trasmettono gli impulsi al muscolo cardiaco possono provocare stordimento, svenimenti (lipotimia) e, alla fine, la morte. La più grave di queste condizioni è il blocco cardiaco completo, che può essere prevenuto inserendo un pacemaker, un dispositivo che eroga impulsi elettrici a vari intervalli, provocando una contrazione regolare del muscolo cardiaco. La maggior parte delle altre aritmie non è pericolosa, tranne in persone già sofferenti di cardiopatie. In questi pazienti, soprattutto se hanno già subito un infarto, le aritmie sono curate con farmaci come il propanololo, la lidocaina e la disopiramide.
Negli anziani, una patologia spesso presente è la cardiopatia polmonare, che di solito segue un disturbo polmonare, come l'enfisema, o una malattia che colpisca la circolazione polmonare, come l'arteriosclerosi dell'arteria polmonare. Un'altro disturbo è lo scompenso cardiaco congestizio, in cui si riduce notevolmente l'efficienza con cui i ventricoli pompano il sangue; nello sforzo di spingere un maggiore quantitativo di sangue, le pareti muscolari dei ventricoli si ingrossano e si dilatano. Tipico sintomo è la ridotta capacità a sopportare sforzi. Questo disturbo può essere alleviato con un farmaco derivato dalla digitale.

Diagnosi

Un importante strumento diagnostico della funzionalità cardiaca è l'elettrocardiogramma, ossia la registrazione delle correnti elettriche prodotte dal muscolo cardiaco nelle diverse fasi della contrazione.
L'efficienza del funzionamento del cuore come pompa può essere misurata con precisione attraverso un cateterismo cardiaco: questa tecnica consiste nell'introduzione, attraverso una vena o un'arteria, di una sonda nella cavità cardiaca destra, sinistra o in entrambe, nella vena polmonare o nell'aorta. Ciò permette di determinare la velocità del flusso cardiaco e di registrare la pressione sanguigna nel cuore e nei grossi vasi. In tal modo è possibile, inoltre, individuare la presenza di eventuali anomalie di comunicazione tra le cavità cardiache destra e sinistra.
Attraverso l'angiocardiografia o cinefluoroscopia, un tecnica diagnostica che comporta l'iniezione di una sostanza opaca ai raggi X in una vena, si ottengono registrazioni fotografiche delle cavità cardiache, nonché del percorso e dei contorni dei vasi polmonari e dell'aorta con le sue ramificazioni.
Una visione ancora più precisa delle zone di riduzione del flusso sanguigno nel cuore si ottiene con una nuova tecnica che visualizza il flusso, nel muscolo cardiaco, di un isotopo radioattivo del tallio. Una telecamera computerizzata registra il grado di penetrazione del tallio durante il ciclo sistole-diastole del cuore, mostrando con precisione zone, anche piccole, di danno tessutale. Attualmente trova un largo impiego l'ecocardiografia, cioè la produzione di un'immagine cardiaca attraverso l'uso degli ultrasuoni.

Trapianto cardiaco

Il primo trapianto di cuore fu eseguito nel 1967 dal chirurgo sudafricano Christian Barnard, che impiantò il cuore prelevato da un individuo deceduto nel corpo di un cardiopatico. Benché, dal punto di vista chirurgico, i primi trapianti avessero un esito positivo, essi non consentivano una lunga sopravvivenza dei pazienti, a causa della tendenza naturale del sistema immunitario a rigettare i tessuti estranei. Per risolvere il problema, a partire dagli anni Ottanta, sono stati introdotti farmaci immunosoppressori, soprattutto la ciclosporina, che hanno allungato la sopravvivenza dei trapiantati cardiaci. Negli anni Novanta il trapianto di cuore è divenuto quasi di routine in numerosi paesi industrializzati, dove molti pazienti sono sopravvissuti anche per 5-10 anni.

Cuore artificiale

La ricerca per la messa a punto di un cuore artificiale risale agli anni Cinquanta. Nel 1966 fu impiantata per la prima volta con successo una pompa cardiaca di supporto temporanea, che, almeno in un caso, ha continuato a funzionare per diversi anni. Nel 1969, sempre come misura temporanea, fu impiantato in un essere umano il primo cuore completamente artificiale. Il primo cuore artificiale permanente fu progettato dallo statunitense Robert Jarvik e impiantato nel 1982 in un malato che poi sopravvisse per tre mesi; costruito con alluminio e poliuretano, questo apparecchio è formato da due camere che svolgono le funzioni dei ventricoli e vengono collegate ai due atri del paziente. Da allora, molti pazienti vengono sottoposti all'impianto di un cuore di Jarvik o di altro tipo, anche se nei sopravvissuti si manifesta la predisposizione all'ictus e ai disturbi a esso collegati.