Il Sistema di Conduzione Cardiaca: Meccanismi di Eccitazione e Contrazione | Appunti di Fisiologia Umana

Automatismo cardiaco capacità del cuore di eccitarsi e contrarsi autonomamente

È costituito dal miocardio specifico, costituito da miociti che si specializzano e differenziano acquisendo la

capacità di generare e condurre l’impulso elettrico, gli impulsi elettrici vengono generati a livello del NSA

NSA localizzato nell’atrio dx, è il pacemaker naturale del cuore, inizia ogni battito cardiaco e determina il

ritmo cardiaco, da qui i segnali elettrici si spostano all’atrio sx e attraverso le vie internodali rapidamente al

NAV

NAV localizzato in prossimità della valvola atrio ventricolare dx, la conduzione rallenta e il NAV funge da

cancello per il passaggio ai ventricoli il quanto è l’unico punto in cui non è presente lo scheletro fibroso che

funge da isolante, il segnale lascia il NAV attraverso il fascio di his

FASCIO DI HIS esso si biforca in branca dx e sx, entra nel setto interventricolare e scende fino all’apice

dove la depolarizzazione arriva velocemente, dalle loro estremità partono le fibre di purkinje.

FIBRE DEL PURKINJEesse si ripiegano verso l’alto formando una rete per distribuire l’eccitazione elettrica

ai cardiociti ventricolari.

Controllano la frequenza cardiaca e segue e rende instabile il p.m.

POTENZIALE D’AZIONE DELLE CELLULE AUTORITMICHE-nel miocardio specifico potenziale a risposta lenta

Si genera a livello dell’NSA in modo spontaneo in quanto vi è un

potenziale di membrana instabile che parte da -60mV salendo fino a

un valore soglia di -40mV che innescherà il potenziale di azione.

1. Quando il potenziale di membrana è a .60mV si aprono i

canali Funny che andranno a depolarizzare la membrana.

Con l’apertura dei canali Funny si avrà permeabilità al Na e al K

Il sodio entra in quantità maggiore rispetto al K che esce e quindi la

cellula si depolarizzerà lentamente.

Non appena il potenziale di membrana diventa positivo si chiudono

i canali Funny e si iniziano ad aprire i canali calcio che depolarizzano

la membrana fino a raggiungere il valore soglia di -40Mv che darà

avvio al potenziale d’azione

2. Nel momento in cui viene raggiunta la soglia si aprono

ulteriori canali calcio (il calcio entra) che portano a una

rapida polarizzazione fino al raggiungimento del picco a *20

3. Raggiunto il picco i canali Ca si chiudono e si aprono quelli lenti del K che ripolarizzano rapidamente

portando il potenziale di membrana a -60Mv a riposo dove si avvia una successiva riapertura dei

canali funny e un nuovo potenziale d’azione

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Automatismo cardiaco capacità del cuore di eccitarsi e contrarsi autonomamente È costituito dal miocardio specifico, costituito da miociti che si specializzano e differenziano acquisendo la capacità di generare e condurre l’impulso elettrico, gli impulsi elettrici vengono generati a livello del NSA NSA localizzato nell’atrio dx, è il pacemaker naturale del cuore, inizia ogni battito cardiaco e determina il ritmo cardiaco, da qui i segnali elettrici si spostano all’atrio sx e attraverso le vie internodali rapidamente al NAV NAV localizzato in prossimità della valvola atrio ventricolare dx, la conduzione rallenta e il NAV funge da cancello per il passaggio ai ventricoli il quanto è l’unico punto in cui non è presente lo scheletro fibroso che funge da isolante, il segnale lascia il NAV attraverso il fascio di his FASCIO DI HIS esso si biforca in branca dx e sx, entra nel setto interventricolare e scende fino all’apice dove la depolarizzazione arriva velocemente, dalle loro estremità partono le fibre di purkinje. FIBRE DEL PURKINJEesse si ripiegano verso l’alto formando una rete per distribuire l’eccitazione elettrica ai cardiociti ventricolari. Controllano la frequenza cardiaca e segue e rende instabile il p.m. POTENZIALE D’AZIONE DELLE CELLULE AUTORITMICHE-nel miocardio specifico potenziale a risposta lenta Si genera a livello dell’NSA in modo spontaneo in quanto vi è un potenziale di membrana instabile che parte da -60mV salendo fino a un valore soglia di -40mV che innescherà il potenziale di azione.

Quando il potenziale di membrana è a .60mV si aprono i canali Funny che andranno a depolarizzare la membrana. Con l’apertura dei canali Funny si avrà permeabilità al Na e al K Il sodio entra in quantità maggiore rispetto al K che esce e quindi la cellula si depolarizzerà lentamente. Non appena il potenziale di membrana diventa positivo si chiudono i canali Funny e si iniziano ad aprire i canali calcio che depolarizzano la membrana fino a raggiungere il valore soglia di -40Mv che darà avvio al potenziale d’azione
Nel momento in cui viene raggiunta la soglia si aprono ulteriori canali calcio (il calcio entra) che portano a una rapida polarizzazione fino al raggiungimento del picco a * Mv
Raggiunto il picco i canali Ca si chiudono e si aprono quelli lenti del K che ripolarizzano rapidamente portando il potenziale di membrana a -60Mv a riposo dove si avvia una successiva riapertura dei canali funny e un nuovo potenziale d’azione

Il potenziale d’azione in una cellula cardiaca è prolungata per evitare l’insorgenza di tetano fondamentale perché i muscoli devono rilassarsi tra una contrazione e un’altra permettendo ai ventricoli di riempirsi. POTENZIALE D’AZIONE DELLE CELLULE CONTRATTILI FASE 4: il potenziale di membrana è a riposo che è circa -90 Mv Fase 0: FASE DI DEPOLARIZZAZIONE: si ha quando un’onda di depolarizzazione si diffonde in una cellula contrattile attraverso le giunzioni comunicanti e il potenziale di membrana diventa positivo. Ciò si ha grazie ai canali voltaggio dipendenti del sodio che si aprono e entrando Na si avvia una depolarizzazione rapida che porta il potenziale di membrana a +20 Mv FASE 1: RIPOLARIZZAZIONE INIZIALE: con chiusura dei canali del Na, il K esce ripolarizzando lentamente la membrana. FASE 2, FASE DI PLATEU: avviene la diminuzione della permeabilità del k e l’aumento della permeabilità del Ca. si aprono i canali voltaggio dipendenti del Ca con l’ingresso di esso e si chiudono quelli del K, il raggiungimento del plateau è fondamentale perché induce un ritardo, ovvero aumenta la refrattarietà (durata del potenziale d’azione) cosi che il potenziale d’azione termina insieme alla contrazione FASE 3: RAPIDA DEPOLARIZZAZIONE: Si ha quando termina la fase di plateau, i canali del Ca si chiudono e si aprono quelli lenti del K esce portando il potenziale di membrana a riposo (-90 Mv) ACCOPPIAMENTO ECCITAZIONE CONTRAZIONE Quando il P.A. raggiunge le cellule contrattili si diffonde nella membrana cellulare e nei tuboli t dove sono presenti i canali voltaggio dipendenti per il Ca, questi si aprono permettendo l’ingresso del calcio nella cellula. L’ingresso del calcio promuove l’apertura dei canali recettori per la rianodina del reticolo sarcoplasmatico che permette il muscolo di ulteriore Ca questo rilascio di Ca genera scariche di Ca e più scariche segnale di Ca. a questo punto il Casi legherà alla troponina dando inizio alla contrazione. Quando la concentrazione di calcio diminuisce esso si stacca dalla troponina, la miosina rilascia actina e quindi avviene il rilasciamento. Una parte del calcio tramite la pompa del calcio ATP dipendente viene pompato nel reticolo sarcoplasmatico dove viene accumulato, un’actina parte viene rimosso dalla cellula tramite lo scambiatore Na/Ca per un calcio che esce entrano 3 sodio per gradiente elettrochimico e il gradiente del sodio viene tenuto grazie alla pompa sodio potassio ATPasi. CICLO CARDIACO alternarsi di sistole e diastole

Il sangue passa da una zona a pressione maggiore a una a pressione minore
-la contrazione aumenta la pressione e il rilasciamento la diminuisce GRAFICAMENTE PUNTO A valvole atrio ventricolari aperti

 ATTIVITà SIMPATICA aumenta sia la FC che la gittata sistolica, i gangli dell’ortosimpatico vanno dall’NSA fino ai ventricoli e il suo effetto positivo arriva dappertutto *ACETILCOLINAattiva i recettori che influenzano i canali Ca e K: 1 aumenta la permeabilità al k iper-polarizzando la cellula in modo che il potenziale pace maker inizi a un valore negativo 2 diminuisce la permeabilità al calcio diminuendo quindi la velocità di depolarizzazione del potenziale pacemaker *ADRENALINA E NORADRENALINA vengono prodotte dalla midollare del surrene e aumenta il flusso dei canali funny (Na9 e dei canali calcio. Si legano ai recettori adenergici beta 1 determinando un aumento dell’AMPC che di conseguenza tiene più a lungo aperti i canali funny e Ca portando ad un aumento della permeabilità del sodio e del calcio GITTATA CARDIACA  è data dalla gittata sistolica per la FC Gittata sistolica è la quantità di sangue immessa ad ogni sistole. La gittata cardiaca la quantità di sangue che attraversa la sezione trasversa dell’apparato cardiocircolatorio in un minuto GC=GS X FC  FC=70/75 BPM GC=70X70BPM=5L/min 65=70ml A riposo PRESSIONE ARTERIOSA è la pressione che il sangue esercita sulla parete delle arterie. Se si rappresenta l’arteria come se fosse un tubo con stantuffo con av anomalo ad indicare la quantità di sangue che entra ad ogni contrazione. Se spingendo lo stantuffo in avanti eietta nel vaso 70 ml di sangue e possiamo vedere che parte del sangue scorre in avanti mentre un’altra parte verrà mantenuta nella deformazione che si crea nel vaso in quanto esso presenta delle pareti elastiche , quando il cuore è in diastole l’arteria tornerà nelle condizioni originali e il tratto di arteria che era stata dilatata spingerà in avanti il flusso il quale una parte continuerà a scorrere in avanti mentre un’altra dilatata l’arteria creando una seconda curvatura. Quando la seconda fase torna nelle condizioni originali seguirà una terza fase e così via e ciò crea l’onda sfigmica FASE DI SISTOLEvalvola semilunare aperta, pressione ventricolare maggiore Il cuore si contrae, l’arteria si dilata e il flusso va in avanti FASE DI DIASTOLEvalvola semilunare chiusa, il cuore è rilassato la pressione cala l’arteria ritornerà in condizioni originali creando un’azione di spremitura dilatando il tratto successivo e il flusso va in avanti Nei capillari il flusso sarà lento e vi sarà maggiore permeabilità che permette gli scambi:

Passaggio di ossigeno e anidride carbonica
Sostanze nutritive e catabolite

A livello dei capillari sono presenti due pressioni:

PRESSIONE IONOSTATICA che spinge il plasma fuori dal capillare È alta in prossimità delle arteriole ed è bassa in prossimità delle venule
PRESSIONE ONCOTIXA che richiama il plasma dentro il capillare ed è costante lungo il capillare SE PRESSIONE IDRO> PRESS ONCOTICAfiltrazione e siccome l’ossigeno capillare=100 mentre quella interstiziale =40 l’ossigeno uscirà dai capillari usciranno le sostanze nutritive PRESSIONE IDRO< PRESSIONE ONCOTICA  avviene il riassorbimento dei cataboliti e dell’anidride carbonica questo perché l’anidride carbonica è maggiore a livello interstiziale (46) è minore a livello capillare 40. FILTRAZIONE GLOMERULARE È il passaggio di plasma dai capillari alla capsula di Bowman Acqua, sodio, glucosio e urea vengono filtrate il 100% in quanto hanno un valore di filtrazione=1, mentre sostanze più grandi di 70xDa (che hanno valore di filtrazione <1) non vengono filtrate. È la prima fase della riproduzione di urina, l’ultrafiltrazione del plasma avviene attraverso la barriera di filtrazione costituita da:
ENDOTELIO CAPILLARE: trattiene le cellule del sangue
MEMBRANA BASALE: respinge le cariche negative
DIAFRAMMA DI FILTRAZIONE: maglia di fibre connettivali che è presente nelle fessure strette di filtrazione formate dai pedicelli dei podociti.
Impedisce il passaggio di molecole che hanno peso maggiore a 70 kDa È influenzata da 3 tipi di pressione 1.PRESSIONE IDROSTATICA DEL SANGUE all’interno dei capillari glomerulari e spinge il liquido ad uscire , la pressione nei capillari è di 55mmHg e favorisce la filtrazione nella capsula di Bowman anche se lungo il capillare diminuisce , è sempre maggiore rispetto a quelle che si oppongono e di conseguenza la filtrazione avrà luogo per tutta la lunghezza del capillare 2.PRESSIONE ONCOTICA DEL SANGUEall’interno dei capillari è maggiore rispetto a quella presente nella capsula di Bowman e ciò è dovuto alla presenza di proteine nel sangue è di circa 30 mmHg e favorisce il ritorno di liquido all’interno dei capillari 3.PRESSIONE IDROSTATICA DELLA CAPSULA che è di circa 15mmHg e si oppone al passaggio di liquido all’interno della capsula Il bilancio di queste pressioni ci dà LA PRESSIONE NETTA DI FILTRAZIONE che è di 10mmHg che essendo positiva sarà favorevole alla filtrazione Il volume di liquido che filtra nella capsula di Bowman è quello VFG velocità di filtrazione glomerulare

A livello della midollare del surrene produce le catecolamine, aumenta FC
A livello della corticale del surrene libera aldosterone che aumenta l’assorbimento di Na nel TCD , di acqua, > PA REGOLAZIONE PA A BREVE TERMINE avviene a opera avviene ad opera dei barocettori Barocettori si trovano nei seni carotidei e sono sensibili alla velocità con cui la pressione arteriosa varia, rispondendo ai cambiamenti rapidi di essa Se PA sale i barocettori stimolano il parasimpatico con produzione di ACH che andrà a inibire l’ortosimpatico inibendo la produzione di noradrenalina e a livello della midollare del surrene di adrenalina che porteranno a una riduzione della gittata cardiaca con abbassamento di FC e PA Anche la pressione intrapelvica cambia durante l’ispirazione e l’espirazione  Durante l’inspirazione i polmoni e le pleure seguono i movimenti della gabbia toracica, le forze elastiche del polmone si pongono all’azione dell’espansione portando i polmoni ad allontanarsi dalla gabbia toracica e rendendo la pressione intrapelvica ancora più negativa (754 mmHg circa)  Durante l’espirazione la gabbia toracica torna alla sua posizione di partenza, i polmoni si rilassano e la pressione intrapelvica torna ai propri valori di riposo (756mmHg) GAS RESPIRATORI SCAMBIO ALVEOLO CAPILLARE, il passaggio di ossigeno dagli alveoli ai capillari di anidride carbonica dai capillari agli alveoli in quanto il sangue che arriva a livello polmonare è carico di anidride carbonica (deossigenato)

A LIVELLO ALVEOLARE PO2= 100mmHg PCO2= 40mmHg A LIVELLO CAPILLARE IL SANGUE CHE ENTRAPO2= 40mmHg PCO2= 46mmHg Quindi avviene lo scambio gassoso per diffusione (secondo la legge di Fick*) di =2 dall’alveolo al capillare (più concentrato nell’alveolo) e di C=2 dal capillare all’alveolo. =2 e CO” sono molecole lipofile non polari e non cariche e per questo riesco ad attraversare una serie di membrane che dividono capillare e alveolo.  La diffusione di un gas è direttamente proporzionale alla superficie della lamina di tessuto da attraversare RILASSAMENTO lo scambio gassoso avviene:

Grazie alla permeabilità di =2 e CO
Per diffusione secondo la legge di Fick
Per la presenza di gradiente di concentrazione (differenza di concentrazione di =2 e CO2 tra alveoli e capillari) TRASPORTO OSSIGENO una volta entrato nei capillari degli alveoli si lega ai GR più precisamente all’emoglobina presente all’interno dei GR L’ossigeno il 2% viaggia disciolto nel sangue il resto legato all’Hb EMOGLOBINAproteina costituita da 4 subunità ( 2 catene alpha e due catene beta) e ogni subunità presenta un gruppo eme che contiene un atomo ferroso che lega una molecola di O2 in maniera reversibile, pertanto una molecola di Hb trasporta 4 molecole di O Quando la prima molecola di ossigeno si lega all’atomo di ferro induce un cambiamento della conformazione proteica che aumenta l’affinità di legame con le altre molecole di ossigeno secondo l’effetto cooperativo L’andamento di legame con l’ossigeno secondo l’effetto cooperativo ci da una curva di saturazione di Hb dove la prima parte sarà esponenziale (man mano che O2 si lega Hb) la seconda parte sarà o di Plateau perché Hb è tutta legata.

MOTILITà peristalsi, segmentazione ritmica e contrazione tonica PERISTALSI detta anche propulsione avviene a livello dell’esofago dello stomaco distale e dell’intestino e comporta la progressione del bolo in avanti Il bolo progredisce in avanti e dei movimenti coordinati e avremo la contrazione di un segmento detto SEGMENTO PROPULSIVO dove la muscolatura circolare si contrae e quella longitudinale viene inibita , il bolo quindi viene fatto progredire e il segmento successivo di dilata per ricevere il bolo, questo segmento viene detto SEGMENTO RICETTIVO dove avremo la contrazione della muscolatura longitudinale l’inibizione di quella circolare. La peristalsi è un’onda peristaltica che prosegue lungo tutto il canale alimentare grazie al sistema d’eccitazione Sistema d’eccitazioneonda di depolarizzazione dato dalle cellule di cajal SEGMENTAZIONE RITMICAavviene a livello dell’intestino tenue e crasso ed è detta funzione di rimescolamento. In questo tratto arriva materiale della parte anteriore e posteriore. Il rimescolamento avviene grazie alla presenza di due segmenti propulsivi che generano delle contrazioni che spingono il materiale alimentare all’interno del segmento recettivo producendo il mescolamento CONTRAZIONE TONICA avviene a livello degli sfinteri dello stomaco prossimale per regolare il passaggio del bolo alimentare. A livello degli sfinteri viene regolata dai movimenti inibitori I movimenti inibitori:

Quando sono attiviinibiscono la contrazione e gli sfinteri si rilassano
Quando sono inattivila muscolatura circolare è contratta e gli sfinteri sono chiusi La contrazione tonica a livello dello stomaco: Prossimale quando è presente la contrazione tonica e il volume sarà ridotto, quando è rilassato (contrazione assente) avremo un aumento del volume MOTILITA GASTRICA introduzione stomacoanatomicamente viene suddiviso in : fondo, corpo, antro, piloro Funzionalmente viene suddiviso in: -serbatoio (fondo più parte del corpo) -pompa antrale(antro+ piloro) La motilità gastrica è data da due tipi di contrazione:
Contrazione primaria: avviene nel serbatoio durante la depolarizzazione (contrazioni toniche)
Contrazioni secondaria avviene nella pompa antrale durante la fase di plateau (contrazioni fasiche) SERBATOIO è dove verrà depositato il materiale alimentare

Durante i periodi inter-prandiali presenta una contrazione tonica, vi è una continua contrazione leggera che spinge nella pompa antrale il materiale alimentare *quando arriva il materiale alimentare, i recettori gastrici( presenti nell’esofago e nell’intestino oltre che nello stomaco) da stiramento verranno stirati e il nervo vago va a stimolare i neuroni del SNC che attraverso la via efferente arriva al sistema nervoso enterico che andrà ad attivare i motoneuroni inibitori che inducono il rilasciamento muscolare. Nel serbatoio con la contrazione tonica il materiale alimentari viene spinto verso la pompa antrale POMPA ANTRALEavvengono le contrazioni fasiche caratterizzate da cicli di contrazione e rilasciamento associati a cicli spontanei di depolarizzazione e ripolarizzazione detti potenziali a onde lente che iniziano a livello delle cellule cajal Questi cicli di contrazione e rilasciamento creano un’onda peristaltica che favorirà il mescolamento e lo svuotamento gastrico LO SVUOTAMENTO GASTRICOsi origina un’onda peristaltica che fondo superiore fino allo sfintere pilorico: l’onda a livello dell’antro l’onda peristaltica diventa vigorosa e spinge in avanti il chimo, a questo punto lo sfintere pilorico sarà passivamente aperto e una piccola quantità di bolo passerà nel duodeno. Più forte è la contrazione antrale maggior quantità di bolo passerà nel duodeno con ciascuna contrazione MESCOLAMENTO GASTRICOquando la contrazione peristaltica raggiunge lo sfintere pilorico esso sarà chiuso e il bolo viene inviato nell’antro favorendo il mescolamento SALIVA la produzione è stimolata dal sistema parasimpatico e ortosimpatico A livello degli acini delle ghiandole salivari viene prodotto: Na, K, H2O e HCO3-, Cl Nel dotto striato viene assorbito: Cl, Na e H2Oe viene secreto HCO3- e K per bilanciare le cariche La saliva produce la ptialina che interviene durante la digestione degli zuccheri SUCCO GASTRICOprincipalmente costituito da K, Mg, HCl, Na, fosfato e solfato E tra gli enzimi troviamo: pepsineper proteine lipasilipidi muco protegge la parete gastrica e viene prodotto principalmente nel cardias -nel fondo del corpo troviamo l’area ghiandolare che produce acido -nel cardias l’area ghiandolare cardiale muco -nel piloro l’area ghiandolare pilorica produce gastrina è un ormone che viene riversato dove si andrà a legare al suo recettore. Essa stimola: 1. Le cellule parietali delle ghiandole ossintiche a produrre acido cloridrico 2. E stimola la produzione di pepsinogeno.

A livello dei villi intestinali sono presenti: -saccarasi saccarosio glucosio+fruttosio -lattasi lattosio glucosio + galattosio DIGESTIONE E ASSORBIMENTOle proteine vengono digerite dalla pepsina e dalla proteasi pancreatiche dando origine e dipeptidi e tripeptidi che grazie a dei trasportatori entrano nell’enterocita (come il glucosio), a questo punto vengono nuovamente scissi* da peptidasi citoplasmatiche per poi attraverso ulteriori trasportatori vengono trasportati nei capillari *in amminoacidi vengono completamente assorbiti DIGESTIONE E ASSORBIMENTO LIPIDItra i lipidi abbiamo:

TRIGLICERIDI3 acidi grassi + glicerolo
FOSFOLIPIDI 2 acidi grassi + glicerolo + 1 gr fosfato Vengono scissi dagli enzimi :
Lipasi che scinde due acidi grassi dal trigliceride
Fosfolipasiche scinde un acido grasso dal fosfolipide
Colesteroesterasiscinde 1 acido grasso dal colesterolo Nello stomaco avviene la lipolisi ad opera della lipasi gastrica mentre nel duodeno avviene una seconda scissione ad opera della lipasi pancreatica. Con l’arrivo della bile vengono emulsionati in micelle lipidiche, queste entrano nella membrana si assemblano alla proteine formando le lipoproteine dette chilomicronei quali usciranno dai vasi chiliferi.

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