Apparato cardiovascolare

L’apparato cardiovascolare è costituito dal cuore, dai vasi sanguigni e dai circa 5 litri di sangue trasportati dai vasi sanguigni. Responsabile del trasporto di ossigeno, sostanze nutritive, ormoni e prodotti di scarto cellulare in tutto il corpo, l’apparato cardiovascolare è alimentato dall’organo più duro del corpo: il cuore, che ha le dimensioni di un pugno chiuso. Anche a riposo, il cuore medio pompa facilmente oltre 5 litri di sangue in tutto il corpo ogni minuto.

apparato cardiovascolare

Anatomia dell’apparato cardiovascolare

Il cuore

Il cuore è un organo di pompaggio muscolare situato medialmente ai polmoni lungo la linea mediana del corpo nella regione toracica. La punta inferiore del cuore, conosciuta come apice, è girata a sinistra, in modo che circa 2/3 del cuore si trova sul lato sinistro del corpo con l’altro 1/3 a destra. La parte superiore del cuore, nota come base del cuore, si collega ai grandi vasi sanguigni del corpo: l’ aorta , la vena cava, il tronco polmonare e le vene polmonari.

Cicli circolatori

Ci sono 2 anelli circolatori primari nel corpo umano: l’ anello di circolazione polmonare e l’ anello di circolazione sistemico .

  1. La circolazione polmonare trasporta il sangue deossigenato dal lato destro del cuore ai polmoni , dove il sangue raccoglie ossigeno e ritorna sul lato sinistro del cuore. Le camere di pompaggio del cuore che supportano il ciclo di circolazione polmonare sono l’atrio destro e il ventricolo destro.
  2. La circolazione sistemica trasporta sangue altamente ossigenato dal lato sinistro del cuore a tutti i tessuti del corpo (ad eccezione del cuore e dei polmoni). La circolazione sistemica rimuove i rifiuti dai tessuti del corpo e restituisce il sangue deossigenato sul lato destro del cuore. L’atrio sinistro e il ventricolo sinistro del cuore sono le camere di pompaggio per il ciclo di circolazione sistemico.

Vasi sanguigni

I vasi sanguigni sono le autostrade del corpo che consentono al sangue di fluire rapidamente ed efficacemente dal cuore verso ogni regione del corpo e viceversa. La dimensione dei vasi sanguigni corrisponde alla quantità di sangue che passa attraverso la nave. Tutti i vasi sanguigni contengono un’area vuota chiamata il lume attraverso il quale il sangue è in grado di fluire. Intorno al lume si trova la parete della nave, che può essere sottile nel caso dei capillari o molto spessa nel caso delle arterie.

Tutti i vasi sanguigni sono rivestiti da uno strato sottile di semplice epitelio squamoso noto come endotelio che mantiene le cellule del sangue all’interno dei vasi sanguigni e impedisce la formazione di coaguli. L’endotelio allinea l’intero sistema circolatorio, fino all’intero cuore, dove viene chiamato endocardio.

Esistono tre tipi principali di vasi sanguigni: arterie, vasi capillari e vene. I vasi sanguigni prendono spesso il nome della regione del corpo attraverso cui trasportano il sangue o per le strutture vicine. Ad esempio, l’ arteria brachiocefalica porta il sangue nelle regioni brachiale (braccio) e cefalica (testa). Uno dei suoi rami, l’arteria succlavia, corre sotto la clavicola; da qui il nome succlavia. L’arteria succlavia corre nella regione ascellare dove diventa nota come arteria ascellare.

Arterie e arteriole

Le arterie sono vasi sanguigni che portano via il sangue dal cuore. Il sangue trasportato dalle arterie è di solito altamente ossigenato, avendo appena lasciato i polmoni sulla strada per i tessuti del corpo. Il tronco polmonare e le arterie dell’anello di circolazione polmonare forniscono un’eccezione a questa regola: queste arterie trasportano il sangue deossigenato dal cuore ai polmoni per essere ossigenati.

Le arterie affrontano alti livelli di pressione sanguigna mentre trasportano il sangue che viene spinto dal cuore con grande forza. Per resistere a questa pressione, le pareti delle arterie sono più spesse, più elastiche e più muscolose di quelle delle altre navi. Le più grandi arterie del corpo contengono un’alta percentuale di tessuto elastico che consente loro di allungare e adattarsi alla pressione del cuore.

Le arterie più piccole sono più muscolose nella struttura delle loro pareti. I muscoli lisci delle pareti arteriose di queste arterie minori si contraggono o si espandono per regolare il flusso del sangue attraverso il loro lume. In questo modo, il corpo controlla quanto sangue scorre in diverse parti del corpo in varie circostanze. La regolazione del flusso sanguigno influenza anche la pressione sanguigna, dal momento che le arterie più piccole donano al sangue meno area da attraversare e quindi aumenta la pressione del sangue sulle pareti arteriose.

Le arteriole sono arterie più strette che si dipartono dalle estremità delle arterie e portano il sangue ai capillari. Affrontano una pressione sanguigna molto più bassa rispetto alle arterie a causa del loro maggior numero, diminuzione del volume del sangue e distanza dalla pressione diretta del cuore. Così le pareti arteriole sono molto più sottili di quelle delle arterie. Le arteriole, come le arterie, sono in grado di usare la muscolatura liscia per controllare la loro apertura e regolare il flusso sanguigno e la pressione sanguigna.

Capillari

I capillari sono il più piccolo e il più sottile dei vasi sanguigni del corpo e anche il più comune. Possono essere trovati correndo in quasi tutti i tessuti del corpo e circondano i bordi dei tessuti avascolari del corpo. I capillari si connettono alle arteriole da una parte e le venule dall’altra.

I capillari trasportano il sangue molto vicino alle cellule dei tessuti del corpo al fine di scambiare gas, sostanze nutritive e prodotti di scarto. Le pareti dei capillari sono costituite solo da un sottile strato di endotelio in modo che vi sia la quantità minima di struttura possibile tra il sangue e i tessuti. L’endotelio agisce come un filtro per mantenere le cellule del sangue all’interno dei vasi consentendo nel contempo liquidi, gas disciolti e altre sostanze chimiche di diffondere lungo i loro gradienti di concentrazione dentro o fuori dai tessuti.

Gli sfinteri precapillari sono fasce muscolari lisce che si trovano all’estremità arteriosa dei capillari. Questi sfinteri regolano il flusso di sangue nei capillari. Poiché vi è un limitato apporto di sangue e non tutti i tessuti hanno la stessa energia e le stesse esigenze di ossigeno, gli sfinteri precapillari riducono il flusso sanguigno ai tessuti inattivi e consentono il libero flusso nei tessuti attivi.

Vene e venule

Le vene sono i grandi vasi di ritorno del corpo e fungono da controparti di ritorno del sangue delle arterie. Poiché le arterie, le arteriole e i capillari assorbono la maggior parte della forza delle contrazioni del cuore, le vene e le venule sono sottoposte a pressioni sanguigne molto basse. Questa mancanza di pressione consente alle pareti delle vene di essere molto più sottili, meno elastiche e meno muscolose delle pareti delle arterie.

Le vene si basano sulla gravità, l’inerzia e la forza delle contrazioni dei muscoli scheletrici per aiutare a spingere il sangue al cuore. Per facilitare il movimento del sangue, alcune vene contengono molte valvole unidirezionali che impediscono al sangue di defluire dal cuore. Mentre i muscoli scheletrici nel corpo si contraggono, stringono le vene vicine e spingono il sangue attraverso le valvole più vicino al cuore.

Quando il muscolo si rilassa, la valvola intrappola il sangue fino a quando un’altra contrazione spinge il sangue più vicino al cuore. I venule sono simili alle arteriole in quanto sono piccoli vasi che collegano i capillari, ma a differenza delle arteriole, le venule si collegano alle vene anziché alle arterie. I venuli raccolgono il sangue da molti capillari e lo depositano in vene più grandi per il trasporto di nuovo al cuore.

Circolazione coronarica

Il cuore ha il suo set di vasi sanguigni che forniscono al miocardio l’ossigeno e i nutrienti necessari per pompare il sangue in tutto il corpo. Le arterie coronarie destra e sinistra si dipartono dall’aorta e forniscono sangue ai lati sinistro e destro del cuore. Il seno coronarico è una vena sul lato posteriore del cuore che restituisce il sangue deossigenato dal miocardio alla vena cava.

Circolazione del portale epatico

Le vene dello stomaco e dell’intestino svolgono una funzione unica: invece di portare il sangue direttamente al cuore, portano il sangue al fegato attraverso la vena porta epatica . Il sangue che lascia gli organi digestivi è ricco di sostanze nutritive e altre sostanze chimiche assorbite dal cibo. Il fegato rimuove le tossine, immagazzina gli zuccheri e elabora i prodotti della digestione prima che raggiungano gli altri tessuti del corpo. Il sangue dal fegato ritorna quindi al cuore attraverso la vena cava inferiore.

Sangue

Il corpo umano medio contiene da 4 a 5 litri di sangue. Come un liquido connettivo, trasporta molte sostanze attraverso il corpo e aiuta a mantenere l’omeostasi di sostanze nutritive, rifiuti e gas. Il sangue è costituito da globuli rossi, globuli bianchi, piastrine e plasma liquido.

Globuli rossi

I globuli rossi, noti anche come eritrociti, sono di gran lunga il tipo più comune di cellule del sangue e costituiscono circa il 45% del volume del sangue. Gli eritrociti sono prodotti all’interno del midollo osseo rosso dalle cellule staminali alla sorprendente velocità di circa 2 milioni di cellule al secondo. La forma degli eritrociti è costituita da dischi biconcava con una curva concava su entrambi i lati del disco, in modo che il centro di un eritrocito sia la parte più sottile. La particolare forma degli eritrociti conferisce a queste cellule un elevato rapporto superficie / volume e consente loro di piegarsi per adattarsi ai capillari sottili. Gli eritrociti immaturi hanno un nucleo che viene espulso dalla cellula quando raggiunge la maturità per fornirgli la sua forma e flessibilità uniche. La mancanza di un nucleo significa che i globuli rossi non contengono DNA e non sono in grado di riparare se stessi una volta danneggiati.

Gli eritrociti trasportano ossigeno nel sangue attraverso l’emoglobina del pigmento rosso. L’emoglobina contiene ferro e proteine ​​uniti per aumentare notevolmente la capacità di trasporto dell’ossigeno degli eritrociti. L’elevato rapporto tra superficie e volume degli eritrociti consente all’ossigeno di essere facilmente trasferito nella cellula nei polmoni e fuori dalla cellula nei capillari dei tessuti sistemici.

Globuli bianchi

I globuli bianchi, noti anche come leucociti, costituiscono una percentuale molto piccola del numero totale di cellule nel sangue, ma hanno importanti funzioni nel sistema immunitario del corpo . Esistono due classi principali di globuli bianchi: leucociti granulari e leucociti agranulari.

  1. Leucociti granulari: i tre tipi di leucociti granulari sono neutrofili, eosinofili e basofili. Ogni tipo di leucociti granulari è classificato dalla presenza di vescicole piene di sostanze chimiche nel loro citoplasma che conferiscono loro la loro funzione. I neutrofili contengono enzimi digestivi che neutralizzano i batteri che invadono il corpo. Gli eosinofili contengono enzimi digestivi specializzati per digerire i virus a cui sono stati legati anticorpi nel sangue. I basofili rilasciano istamina per intensificare le reazioni allergiche e proteggere il corpo dai parassiti.
  2. Leucociti agranulari: le due principali classi di leucociti agranulari sono linfociti e monociti. I linfociti includono cellule T e cellule killer naturali che combattono le infezioni virali e le cellule B che producono anticorpi contro le infezioni da parte dei patogeni. I monociti si sviluppano in cellule chiamate macrofagi che inghiottono e ingeriscono gli agenti patogeni e le cellule morte da ferite o infezioni.

Piastrine

Conosciuto anche come trombociti, le piastrine sono frammenti di piccole cellule responsabili della coagulazione del sangue e della formazione di croste. Le piastrine si formano nel midollo osseo rosso dalle cellule di grandi megacariociti che periodicamente si rompono e rilasciano migliaia di pezzi di membrana che diventano le piastrine. Le piastrine non contengono un nucleo e sopravvivono solo nel corpo fino a una settimana prima che i macrofagi catturino e digeriscano.

Plasma

Il plasma è la parte non cellulare o liquida del sangue che costituisce circa il 55% del volume del sangue. Il plasma è una miscela di acqua, proteine ​​e sostanze disciolte. Circa il 90% del plasma è costituito da acqua , anche se la percentuale esatta varia a seconda dei livelli di idratazione dell’individuo. Le proteine nel plasma includono anticorpi e albumine. Gli anticorpi fanno parte del sistema immunitario e si legano agli antigeni sulla superficie dei patogeni che infettano il corpo. Le albumine aiutano a mantenere l’equilibrio osmotico del corpo fornendo una soluzione isotonica  per le cellule del corpo. Si possono trovare molte sostanze diverse disciolte nel plasma, tra cui glucosio, ossigeno, anidride carbonica, elettroliti, sostanze nutritive e prodotti di scarto cellulare. Il plasma funziona come mezzo di trasporto per queste sostanze mentre si muovono in tutto il corpo.

Fisiologia dell’apparato cardiovascolare

Funzioni

L’apparato cardiovascolare ha tre funzioni principali: trasporto di materiali, protezione dagli agenti patogeni e regolazione dell’omeostasi del corpo.

  • Trasporto : l’apparato cardiovascolare trasporta il sangue su quasi tutti i tessuti del corpo. Il sangue trasporta i nutrienti essenziali e l’ossigeno e rimuove i rifiuti e l’anidride carbonica da elaborare o rimuovere dal corpo. Gli ormoni vengono trasportati in tutto il corpo attraverso il plasma liquido del sangue.
  • Protezione : l’apparato cardiovascolare protegge il corpo attraverso i suoi globuli bianchi. I globuli bianchi ripuliscono i detriti cellulari e combattono gli agenti patogeni che sono entrati nel corpo. Le piastrine e i globuli rossi formano delle croste per sigillare le ferite e impedire che gli agenti patogeni entrino nel corpo e che i liquidi fuoriescano. Il sangue trasporta anche anticorpi che forniscono un’immunità specifica ai patogeni a cui il corpo è stato precedentemente esposto o è stato vaccinato contro.
  • Regolazione : l’apparato cardiovascolare è strumentale nella capacità del corpo di mantenere il controllo omeostatico di diverse condizioni interne. I vasi sanguigni aiutano a mantenere una temperatura corporea stabile controllando il flusso sanguigno sulla superficie della pelle . I vasi sanguigni vicino alla superficie della pelle si aprono durante i periodi di surriscaldamento per consentire al sangue caldo di scaricare il suo calore nei dintorni del corpo. Nel caso dell’ipotermia, questi vasi sanguigni si restringono per mantenere il sangue che scorre solo agli organi vitali nel nucleo del corpo. Il sangue aiuta anche a bilanciare il pH del corpo a causa della presenza di ioni bicarbonato, che agiscono come soluzione tampone. Infine, le albumine nel plasma sanguigno aiutano a bilanciare la concentrazione osmotica delle cellule del corpo mantenendo un ambiente isotonico.

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La pompa circolatoria

Il cuore è una “doppia pompa” a quattro camere, in cui ciascun lato (sinistro e destro) funziona come una pompa separata. I lati sinistro e destro del cuore sono separati da una parete muscolare di tessuto conosciuta come il setto del cuore. Il lato destro del cuore riceve sangue deossigenato dalle vene sistemiche e lo pompa ai polmoni per l’ossigenazione. Il lato sinistro del cuore riceve sangue ossigenato dai polmoni e lo pompa attraverso le arterie sistemiche ai tessuti del corpo. Ogni battito cardiaco provoca il pompaggio simultaneo di entrambi i lati del cuore, rendendo il cuore una pompa molto efficiente.

Regolazione della pressione sanguigna

Diverse funzioni dell’apparato cardiovascolare possono controllare la pressione sanguigna. Alcuni ormoni insieme a segnali nervosi autonomi provenienti dal cervello influenzano la velocità e la forza delle contrazioni cardiache. Una maggiore forza contrattile e una frequenza cardiaca portano ad un aumento della pressione sanguigna. I vasi sanguigni possono anche influenzare la pressione sanguigna. La vasocostrizione diminuisce il diametro di un’arteria contraendo la muscolatura liscia nella parete arteriosa. La divisione simpatica (lotta o fuga) del sistema nervoso autonomo provoca vasocostrizione, che porta ad un aumento della pressione sanguigna e diminuisce il flusso sanguigno nella regione ristretta. La vasodilatazione è l’espansione di un’arteria in quanto la muscolatura liscia della parete arteriosa si rilassa dopo che la risposta al combattimento o al volo svanisce o sotto l’effetto di determinati ormoni o sostanze chimiche nel sangue. Anche il volume di sangue nel corpo influisce sulla pressione sanguigna. Un maggior volume di sangue nel corpo aumenta la pressione sanguigna aumentando la quantità di sangue pompato da ciascun battito cardiaco. Anche il sangue più denso e più viscoso dei disordini della coagulazione può aumentare la pressione sanguigna.

emostasi

L’emostasi o la coagulazione del sangue e la formazione di croste sono gestite dalle piastrine del sangue. Le piastrine rimangono normalmente inattive nel sangue fino a raggiungere il tessuto danneggiato o fuoriuscire dai vasi sanguigni attraverso una ferita. Una volta attive, le piastrine si trasformano in una forma spinosa e diventano molto appiccicose per attaccarsi ai tessuti danneggiati. Le piastrine rilasciano successivamente i fattori di coagulazione chimica e iniziano a produrre la fibrina proteica che funge da struttura per il coagulo di sangue. Anche le piastrine iniziano ad attaccarsi per formare un tappo piastrinico. Il tappo piastrinico fungerà da sigillo temporaneo per mantenere il sangue nel serbatoio e materiale estraneo fuori dal vaso fino a quando le cellule del vaso sanguigno non potranno riparare il danno alla parete del vaso.