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IL SISTEMA CARDIOVASCOLARE

IL SISTEMA CARDIOVASCOLARE
L’organizzazione dell’apparato cardiovascolare
L’apparato cardiovascolare è costituito da una pompa muscolare (il cuore) e da una serie di condotti (i vasi sanguigni) nei quali si muove un fluido (il sangue) che viene pompato in tutto il corpo. Il cuore e i vasi sono anche indicati complessivamente come apparato circolatorio. Il compito del sangue che si muove nell’apparato circolatorio è trasportare e trasferire da un tessuto all’altro gas respiratori, nutrienti, prodotti di scarto, ormoni, cellule e molecole del sistema immunitario, calore. Tutte queste funzioni sono essenziali per garantire un ambiente interno stabile e la comunicazione tra cellule.
Un sistema chiuso con una doppia circolazione
L’apparato cardiovascolare trasporta nel sangue i materiali da e verso tutte le regioni corporee per assicurare la composizione ottimale del fluido interstiziale, che a sua volta soddisfa i bisogni delle cellule. Tra le tante sostanze trasportate ci sono due gas: l’ossigeno e il diossido di carbonio (detto anche anidride carbonica). L’ossigeno, necessario per la respirazione cellulare, entra nella circolazione a livello dei polmoni e viene trasportato a tutte le cellule del corpo; il diossido di carbonio, prodotto di scarto della stessa respirazione cellulare, segue il percorso inverso.
Un’importante caratteristica dell’apparato circolatorio è che esso riesce ad accelerare la distribuzione dei nutrienti ai tessuti in maggiore attività. Per svolgere al meglio le sue funzioni, il nostro apparato circolatorio ha una organizzazione particolare, che ritroviamo in tutti i mammiferi. Le caratteristiche che rendono efficiente l’apparato sono tre.
L’apparato cardiovascolare è un sistema chiuso.
Il sangue si muove sempre all’interno dei vasi sanguigni e non viene mai a contatto diretto con il fluido interstiziale. Gli scambi tra il sangue e il liquido interstiziale avvengono solo attraverso le pareti dei vasi più sottili (i capillari), che filtrano ciò che esce e ciò che entra. Durante questi scambi, alcuni componenti del sangue non lasciano mai i vasi. In tutti i vertebrati, l’apparato vascolare è composto da tre tipi di vasi: arterie, capillari e vene. Le arterie sono i vasi che trasportano il sangue dal cuore ai vari organi. Esse si ramificano in vasi più piccoli chiamati arteriole, che a loro volta alimentano i letti capillari, un’estesa rete di vasi di dimensioni minuscole chiamati capillari, i quali connettono tra loro le arterie e le vene. I capillari sono vasi di piccolo calibro, con pareti sottili per consentire lo scambio di sostanze tra il sangue e il fluido dei tessuti. Piccoli vasi chiamati venule drenano poi i letti capillari e si uniscono insieme a formare vasi più grandi definiti vene, che trasportano il sangue verso il cuore.
L’apparato è organizzato in modo da formare due circuiti distinti.
La circolazione polmonare ha lo scopo di ossigenare il sangue ed eliminare il diossido di carbonio; la circolazione sistemica, invece, distribuisce l’ossigeno, i nutrienti e le sostanze utili a tutti i tessuti del corpo e preleva il diossido di carbonio e le sostanze di scarto.
Il cuore è diviso in quattro camere: due atri e due ventricoli.
L’atrio e il ventricolo sulla parte destra del nostro corpo corrispondono al cuore destro, l’atrio e il ventricolo sulla sinistra costituiscono il cuore sinistro (▶figura 1). Il cuore destro non è in comunicazione con il cuore sinistro, da cui è separato da un setto di un certo spessore. Il cuore destro riceve il sangue deossigenato dalla circolazione sistemica e lo spinge verso il circuito polmonare, mentre il cuore sinistro riceve sangue ossigenato dai polmoni e lo spinge nel circuito sistemico. Nel cuore destro quindi scorre solo sangue deossigenato, mentre nel cuore sinistro passa solo sangue ossigenato. Un assetto di questo tipo offre grandi vantaggi: il sangue ricco e quello povero di ossigeno non possono mescolarsi, quindi il circuito sistemico riceve sempre il sangue con il massimo contenuto di ossigeno, mentre ai polmoni giunge sangue del tutto privo di ossigeno. Inoltre, la circolazione doppia permette una distribuzione più rapida e un maggiore flusso di sangue nei tessuti.

Il cuore è il motore dell’apparato cardiovascolare
Il cuore è una macchina molto efficiente che svolge una mole di lavoro impressionante: ogni giorno l’intero volume del sangue passa al suo interno e viene sospinto in tutto il corpo almeno un migliaio di volte. Esaminiamo più in dettaglio la struttura e la funzione del cuore umano per capire quali meccanismi garantiscono la regolarità e l’efficacia del suo funzionamento.
L’anatomia del cuore
Il cuore è un organo grande quanto un pugno chiuso, situato nella cavità toracica, dietro lo sterno e in mezzo ai polmoni. Ha una forma quasi conica, ma leggermente asimmetrica con l’apice spostato verso sinistra. Il ventricolo sinistro costituisce l’apice e buona parte del lato posteriore, mentre il ventricolo destro si trova nella parte anteriore.
La parete del cuore è costituita da tre strati:
  1. l’endocardio è il sottile strato epiteliale che riveste le cavità interne e forma le valvole;
  2. il miocardio è lo strato muscolare, forma la struttura vera e propria della parete ed è rinforzato internamente da uno strato di connettivo fibroso denso;
  3. l’epicardio è una sottile membrana sierosa che riveste esternamente il cuore.
Esternamente all’epicardio si trova un’altra membrana sierosa che collega il cuore allo sterno e al diaframma, mantenendolo in posizione nel torace. L’epicardio e la membrana sierosa esterna insieme costituiscono il pericardio. Tra queste membrane c’è un sottile strato di liquido che funziona da lubrificante.
Nella ▶figura 1 hai potuto osservare che le pareti, pur avendo sempre la medesima struttura in ogni parte del cuore, hanno diverso spessore: lo strato del miocardio è più sottile negli atri rispetto ai ventricoli, perché questi ultimi devono fornire al sangue la spinta per muoversi nelle arterie. Inoltre, le pareti del ventricolo sinistro sono più spesse di quelle del ventricolo destro: il ventricolo sinistro deve infatti spingere il sangue attraverso un percorso di molti più kilometri di vasi sanguigni rispetto al ventricolo destro, e deve quindi esercitare una pressione maggiore.
Il miocardio riceve nutrimento e ossigeno dalle arterie coronarie, che derivano da una ramificazione dell’aorta. Le coronarie corrono sulla superficie del cuore e danno origine a un sistema di vasi che irrora le pareti di atri e ventricoli. Il sangue di questo sistema viene poi drenato direttamente nell’atrio destro dalle vene cardiache.


I vasi sanguigni e il movimento del sangue
Tre diverse categorie di vasi sanguigni fanno parte dell’apparato cardiovascolare: arterie, vene e capillari. I tre tipi di vasi hanno una struttura diversa che dipende dalla funzione che svolgono e dalla pressione che devono sopportare. La pressione che il sangue esercita sulle pareti dei vasi infatti non è costante e diminuisce man mano che ci si allontana dal cuore.
Le arterie sono resistenti ed elastiche, e sopportano una pressione intermittente
Le arterie portano il sangue dal cuore ai tessuti e, specialmente quelle più grandi, devono sopportare una pressione del sangue notevole e intermittente (massima in sistole, minima in diastole). La pressione e la velocità del sangue si riducono ogni volta che le arterie si ramificano, sia a causa dell’attrito sia perché il volume del sangue si distribuisce in un numero di vasi crescente. In ogni caso, pressione e velocità devono mantenersi abbastanza elevate per consentire al sangue di raggiungere la periferia del corpo.
Per tutti questi motivi le pareti delle arterie sono molto spesse e formate da tre strati: un epitelio monostratificato chiamato endotelio, che riveste il lume interno, uno strato di tessuto muscolare liscio e uno strato di connettivo nel quale abbondano le fibre di collagene e di elastina. La componente elastica è importante perché consente alle arterie di resistere alle alte pressioni del sangue che scorre rapidamente dal cuore

Le fibre elastiche, inoltre, si allungano a ogni fase di sistole e si accorciano a ogni fase di diastole. L’accorciamento che segue la diastole comprime il sangue e lo spinge in avanti. Come risultato, sebbene la pressione nelle arterie vari in base al battito cardiaco, il flusso di sangue è più omogeneo di quello che sarebbe in un sistema di condotti rigidi.
La componente muscolare è importante soprattutto nelle arteriole: le cellule della muscolatura liscia nelle pareti delle arteriole permettono a questi vasi di restringersi (vasocostrizione) o dilatarsi (vasodilatazione) variando così la quantità di sangue che fluisce al loro interno e la distribuzione del sangue ai differenti tessuti del corpo.


I meccanismi di scambio e la regolazione del flusso sanguigno
Lo scopo della circolazione è garantire gli scambi di sostanze che avvengono a livello dei capillari tra il sangue e il fluido interstiziale. Tali scambi, come vedremo, sono regolati da meccanismi fisici e chimici molto precisi. Esistono inoltre dei meccanismi che consentono di aumentare o ridurre il flusso sanguigno nei vasi; in tal modo ogni tessuto viene adeguatamente alimentato sia a condizioni normali sia in situazioni di emergenza. Nel controllo del flusso del sangue intervengono sia meccanismi locali sia meccanismi neuronali e ormonali.
Gli scambi fra il liquido interstiziale e il sangue avvengono nei capillari
Nei capillari (▶figura 6) hanno luogo gli scambi tra sangue e liquidi interstiziali utilizzando modalità differenti. La maggior parte delle sostanze si muove attraversando la membrana plasmatica delle cellule endoteliali che rivestono i capillari. Le sostanze liposolubili e molte piccole molecole passano per diffusione (un tipo di trasporto passivo), muovendosi da un’area dove si trovano a una concentrazione maggiore verso una a concentrazione inferiore; alcuni ioni e piccole molecole polari possono attraversare le membrane all’interno di vescicole, per endocitosi o esocitosi (che sono tipi di trasporto attivo). Talvolta piccole molecole entrano o escono attraverso le fessure intercellulari o i pori dei capillari fenestrati.



La composizione e le funzioni del sangue
Il sangue è un tessuto connettivo. Esso è costituito da cellule e frammenti di cellule in sospensione in una matrice extracellulare dalla composizione complessa. La caratteristica inusuale del sangue è che la matrice extracellulare è un liquido, per cui il sangue è un tessuto connettivo fluido. Quando passa nei capillari, il sangue modifica sempre la sua composizione a causa degli scambi con il liquido interstiziale. Nonostante ciò i componenti presenti restano mediamente sempre gli stessi, grazie a un attento controllo; ogni componente infatti svolge un ruolo ben preciso.
I componenti del sangue: gli elementi figurati e il plasma
Il sangue costituisce circa l’8% del peso corporeo e ha un volume diverso a seconda dell’età, del sesso e del peso dell’individuo. In un uomo adulto il volume sanguigno è di circa 5-6 litri. Nel sangue si distinguono due componenti diverse che possono essere separate tramite centrifugazione (▶figura 9): una matrice fluida, detta plasma, e gli elementi figurati, cioè cellule o frammenti di cellule. Gli elementi figurati sono eritrociti, piastrine e leucociti. Solo i leucociti sono vere e proprie cellule: gli eritrociti sono cellule anucleate e le piastrine sono frammenti cellulari.
Se un campione di sangue viene centrifugato, gli elementi figurati si depositano sul fondo della provetta, separandosi dal plasma, che assume un colore paglierino.
La percentuale in volume di plasma si aggira in media intorno al 54-58%. La percentuale degli elementi figurati si chiama ematocrito. Normalmente il valore dell’ematocrito è circa il 42% nella donna e il 46% nell’uomo, ma questi valori possono cambiare considerevolmente: per esempio, essi sono di regola più alti nelle persone che vivono e lavorano ad altitudini elevate, perché la bassa pressione dell’ossigeno stimola una maggiore produzione di eritrociti. Gli eritrociti sono gli elementi figurati più abbondanti, perciò condizionano il valore dell’ematocrito molto più dei leucociti e delle piastrine che rappresentano circa l’1% del volume totale.

Le analisi del sangue
L’esame emocromocitometrico (o emocromo) chiamato comunemente «analisi del sangue», fornisce una visione generale del quadro clinico del paziente. L’esame comprende il conteggio del numero dei globuli rossi, dei globuli bianchi, delle piastrine e la determinazione della concentrazione di emoglobina. Il prelievo viene fatto di solito a digiuno, da una vena superficiale del braccio; il sangue viene trattato con un anticoagulante e inviato al laboratorio di analisi. Valori di emocromo che si discostano dalla norma sono indice di patologie in atto (▶tabella 1).
Alcuni valori dell’emocromo.
IndiceSigla e unità di misuraValori di riferimento nell’adultoGlobuli bianchiWBC (White Blood Cells): numero di cellule per mm3 di sangue4000-10 000/mm3Globuli rossiRBC (Red Blood Cells): milioni di cellule per mm³ di sangue4,5-6,3 milioni/mm3EmoglobinaHb (Hemoglobin): grammi di Hb per dL (decilitro) di sangue11,5-17,2 g/dLEmatocritoHt (Hematocrit): percentuale del volume di cellule sul volume totale del sangue31-49%Conteggio piastrinicoPLT (Platelets): migliaia di piastrine per mm³ di sangue150 000-400 000/mm³
La formula leucocitaria è il conteggio di cinque tipi di globuli bianchi: neutrofili, eosinofili, basofili, linfociti e monociti. L’analisi, che viene fatta automaticamente, riporta i dati riferiti a cento cellule e fornisce indicazioni sulla presenza di eventuali patologie associate a leucopenia (diminuzione dei globuli bianchi) o leucocitosi (aumento dei globuli bianchi):
  • l’aumento dei neutrofili (neutrofilia) è tipico delle infezioni batteriche;
  • l’aumento dei linfociti (linfocitosi) è spesso associato a malattie virali;
  • l’aumento degli eosinofili (eosinofilia) e dei basofili (basofilia) è un segnale di allergie in corso;
  • l’aumento dei monociti (monocitosi) segnala infine infezioni, intolleranze farmacologiche o malattie del sangue.
Tra le leucopenie, ricordiamo le neutropenie (diminuzione dei neutrofili) che sono spesso associate a immunodeficienze o a terapie immunodepressive.
La diminuzione del numero dei globuli rossi e degli indici correlati (Hb, Ht) è un segnale di anemia; i segni clinici associati a questa condizione, che può essere una spia di eventuali patologie in atto, comprendono affaticamento, stanchezza e capogiri. Se invece diminuisce il numero delle piastrine (trombocitopenia) si possono avere problemi nella coagulazione del sangue, a cui sono associate piccole emorragie, sanguinamenti e presenza di sangue nelle feci. Questa condizione può essere dovuta, per esempio, all’assunzione di farmaci oppure a un’infezione virale.
Analizzando il sangue si può evidenziare la presenza di patologie cardiovascolari o renali. L’azotemia, per esempio, segnala la funzionalità dei reni; questo indice si riferisce alla quantità di composti azotati non proteici presenti nel sangue. I valori normali variano da 10 a 50 mg/100mL; valori diversi possono segnalare una ridotta funzionalità renale. Un alto livello di LDL (le proteine che trasportano il colesterolo) può rappresentare un fattore di rischio per l’infarto o l’ictus. Infine, una valore della VES (velocità di sedimentazione degli eritrociti) più alto del normale segnala che è in atto un’infezione.
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