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Partecipanti: Lupi, Gaudino, Baldi, Borghi, Tempesta, Iovine, Baiocco, Gasparini, Pacanaj.
L'apparato circolatorio è l'insieme di organi e vasi che permettono al sangue di circolare e trasportare nutrienti, ossigeno, anidride carbonica, ormoni e cellule sanguigne in tutto il corpo.
Negli esseri umani la circolazione è doppia:
-la circolazione polmonare assicura l'ossigenazione e l'espulsione della CO2
-la circolazione sistemica assicura il trasporto dei gas respiratori nel corpo
E' il centro del sistema circolatorio.
Pompa contemporaneamente il sangue povero di O2 ai polmoni e quello ricco al resto del corpo
Il cuore è un organo cavo delle dimensioni di un pugno chiuso. Il suo apice è spostato lateralmente a sinistra. E' racchiuso in una cavità, chiamata mediastino, posizionato sotto allo sterno.
Il cuore è diviso in 4 camere:
Il cuore è formato da 4 strati
di tessuto:
ATRI:
VENTRICOLI:
Nel cuore sono presenti 4 valvole di tessuto connettivo
impedire al sangue di refluire
nell'atrio quando il ventricolo
si contrae
tramite strutture fibrose
Tutte le valvole non sono sotto il controllo nervoso o muscolare, ma sono regolate dal flusso sanguigno.
articolo a cura di GIUSEPPE SERMONTI
Sino alla fine del Cinquecento era opinione comune, risalente a Galeno (II secolo d. C.), che il sangue fosse generato nel fegato, dalla trasformazione dei cibi ingeriti, e immesso nei vasi che lo disperdevano nei tessuti. In una mezz’ora, risultò ai primi calcoli, il cuore umano è attraversato da una decina di litri di sangue (in realtà, oggi sappiamo da oltre 100) e non è plausibile che un fegato ne produca così tanto. Lo stesso sangue passa dunque più volte nel cuore, in continua circolazione.
La scoperta di questo fenomeno è attribuita dalla storiografia ufficiale al medico inglese William Harvey (1578-1657), che nel 1628 pubblicò De motu cordis (Sul movimento del cuore), nel quale riportava i suoi esperimenti e i suoi calcoli. A questa origine inglese si opposero gli storici italiani, documentando che, già dal 1571, prima che Harvey nascesse, il medico-filosofo aretino Andrea Cesalpino (1519- 1603) aveva trattato la circolazione del sangue.
Cesalpino non aveva fatto calcoli o esperimenti; pensava che la struttura del cuore imitasse quella dell’Eden, che si pensava fosse bagnato da quattro fiumi: il Phiton, il Ghinon, il Tigri e l’Eufrate; due immissari e due emissari. Cesalpino si appoggiava all’autorità di Aristotele (IV sec. a.C.) secondo cui, delle quattro aperture del cuore, due ricevono il sangue (dai polmoni e dal corpo) e due lo espellono (verso i polmoni e la periferia). Non era infine il moto circolare un simbolo di perfezione? La moderna storiografia della scienza mai potrebbe accettare una scoperta che non fosse risultato di osservazione e esperimento: sensus, autopsia ed experimentum, diceva Harvey. E Cesalpino fu dimenticato. Ma anche Harvey non disdegnava le metafore.
Questi dedicò il De motu cordis al suo sovrano Carlo I, introducendolo con queste parole: «Come il Re è il fondamento dei suoi regni, è il sole del suo microcosmo, il cuore del suo Commonwealth…», così il cuore è il fondamento della vita. Passarono 20 anni e Carlo I fu sconfitto da Cromwell, processato e decapitato: il potere passò al parlamento. E Harvey si affrettò a togliere al cuore l’autorità centrale della circolazione e a trasferire il potere della vita alla periferia, al sangue periferico – il parlamento del corpo. Da questo opportunismo la storiografia lo assolse, riconoscendo a Harvey il merito di aver portato la scienza nella pratica medica: merito che tuttavia non rivendicò mai. Egli portò, semmai, l’arte pratica e il buonsenso del medico nella filosofia scientifica.
Il ciclo cardiaco è una sequenza completa di contrazione e rilassamento che il cuore compie per pompare sangue
Un intero ciclo cardiaco dura circa 0.8 secondi e si suddivide in 2 fasi.
Nella prima fase , quella di diastole, (della durata di circa 0.4 secondi) il cuore è completamente rilassato e si riempie passivamente di sangue, attraversando tutte le valvole, che sono rilassate.
Successivamente inizia la fase di sistole (anche questa della durata di circa 0.4 secondi) con la sistole atriale, che completa il riempimento dei ventricoli e infine vediamo la sistole ventricolare che vede i ventricoli contrarsi con forza.
Durante la fase di diastole, le valvole atrio-ventricolari sono aperte, mentre quelle semilunari sono chiuse, così che il sangue possa fluire in tutto il cuore e riempirlo.
Durante la sistole ventricolare, il sangue nei ventricoli è sottoposto ad una pressione maggiore di quella degli atri e chiude le valvole atrio-ventricolari, mentre l'elevata pressione causa l'apertura delle valvole semilunari.
Quando invece i ventricoli si rilassano il sangue nelle arterie tende a tornare nel cuore e così richiude le valvole semilunari.
Nei vertebrati le cellule del cuore possiedono un battito intrinseco, sono quindi in grado di contrarsi autonomamente.
Questa particolare capacità è dovuta a una speciale regione del cuore chiamate "nodo seno-atriale" o "pacemaker" che, situata nella parte superiore del cuore, genera impulsi elettrici.
Le varie cellule del cuore sono collegate da giunzioni gap che permettono la rapida diffusione di questi impulsi.
Gli impulsi elettrici attraversano le giunzioni gap e, dal nodo seno atriale, passano per gli atri
facendoli contrarre. Al limite tra gli atri e i ventricoli sono presenti altre cellule capaci di generare impulsi elettrici: il nodo atrio-ventricolare dove gli impulsi elettrici vengono ritardati di circa 0.1 secondi.
Da qui l'impulso percorre il fascio di His e le sue diramazioni destra e sinistrache terminano con le fibre di Purkinje che lo conducono fino alla massa muscolare dei ventricoli
Sebbene i principali regolatori del battito cardiaco siano gli impulsi nervosi, il battito può essere regolato da una regione del sistema nervoso chiamata Sistema nervoso autonomo (SNA). Nella porzione simpatica attraverso dei mediatori chimici come la noradrenalina e l'adrenalina, che agiscono sul nodo seno-atriale determinando un aumento della frequenza cardiaca
La porzione parasimpatica invece, esercita l'effetto contrario per mezzo dell'acetilcolina che rallenta l'attività del nodo seno-atriale
I vasi sanguigni sono paragonabili alle tubature di un condotto ripieno di liquido. Questi sono:
-Capillari
-Vene
-Arterie
I capillari hanno un diametro poco più grande di un globulo rosso.
Sono rivestiti da una parete molto sottile, chiamata endotelio.
La superficie interna è liscia per facilitare lo scorrimento delle cellule del sangue.
Le vene che trasportano il sangue dai tessuti al cuore con una velocità e una pressione inferiori, possiedono pareti più sottili.
Le vene di calibro maggiore sono dotate di lembi di tessuto che agiscono come valvole, obbligando il sangue a scorrere verso il cuore.
Le pareti delle arterie devono poter sostenere il flusso rapido e la pressione elevata del sangue pompato dal cuore verso i tessuto di tutto il corpo.
Arterie e Arteriole, inoltre, sono in grado di regolare il flusso del sangue contraendo o rilassando lo strato di muscolatura liscia in risposta a segnali ormonali e nervosi.
Il sangue è un tessuto fluido, costituito da diversi tipi di cellule sospese nel plasma, che svolge importanti funzioni come trasportare sostanze nutritive
Il plasma che costituisce il sangue è formato dal 90% di acqua, e in piccola parte da ioni. La frazione corpuscolare è formata da due elementi; globuli rossi e globuli bianchi, ai quali si aggiungono piastrine.
Durante un danneggiamento cutaneo, il sangue si ferma e si coagula per rimarginarsi, questa funzione è occupata dalle piastrine, le quali portano all'emostasi. Inizialmente i vasi si restringono, per diminuire la perdita sanguigna. In questo processo, viene attivato un enzima che converte il fibrinogeno in fibrina, la quale ha la funzione di bloccare il sangue e di intrappolare altre piastrine, successivamente le piastrine rilasciano sostanze che danno inizio al processo di cicatrizzazione.
I difetti della coagulazione del sangue sono la conseguenza di un alterato funzionamento del sistema emostatico.
Il sistema emostatico è costituito dai vasi sanguigni e dal sangue, che, interagendo fra loro, mantengono il sangue in fase liquida in condizioni fisiologiche, e lo trasformano in fase solida (coagulo) ogni qualvolta vi sia la necessità di impedire la fuoriuscita di sangue, solo dove e per il tempo necessario.
Nel sangue esistono infatti sostanze anticoagulanti e che evitano una eccessiva coagulazione che provocherebbe la trombosi.
L'alterazione di questo delicato equilibrio (tra sostanze pro ed anticoagulanti) può portare ad emorragie spontanee, o alla trombosi arteriosa e venosa.
Il sangue è in grado di fornirci informazioni sul nostro stato di salute.Ci sono molte condizioni pre-patologiche, di cui non ci rendiamo conto in quanto asintomatiche, che un test del sangue può rivelare e prevenire problemi in futuro.
Il test del sangue ci permette di:
Monitorare le condizioni di salute generali
Rilevare un’infezione in atto
Controllare il funzionamento di alcuni organi interni
– in particolare il fegato e reni
Effettuare controlli mirati in caso di sospette allergie, intolleranze, malattie del metabolismo.
L'emoglobina è una proteina globulare formato da quattro subunità. È solubile, di colore rosso ed è nei globuli rossi dei vertebrati, esclusi alcuni pesci.
È responsabile del trasporto dell'ossigeno molecolare da un compartimento ad alta concentrazione di O2 ai tessuti che ne hanno bisogno. Ognuna delle 4 catene polipeptidiche è legata covalentemente ad un gruppo prostetico detto eme, è inoltre una proteina allosterica.
L'anemia falciforme è una malattia genetica ed ereditaria del sangue. Il nome si deve alla caratteristica forma a falce che viene assunta dai globuli rossi che diventano anche rigidi, viscosi e facilmente aggregabili. La forma irregolare ne ostacola il movimento attraverso i vasi sanguigni, rallentando il flusso del sangue.
Normalmente i globuli rossi hanno una forma simile a due piatti sovrapposti, sono elastici, deformabili e scivolano nei vasi sanguigni facilmente. Nell'anemia falciforme un gene mutato ne determina la forma irregolare: formando ostacoli al normale flusso sanguigno, con il rischio che i tessuti non vengano irrorati a sufficienza e le cellule muoiano (ischemia). Le cellule falciformi sono più fragili di quelle normali e ciò determina questa grave forma di anemia.
L'anemia falciforme è provocata dalla mutazione di un gene che controlla la produzione di emoglobina. La patologia è a eredità autosomica recessiva, ovvero che per la trasmissione al figlio è necessario che entrambi i genitori siano portatori della malattia.
I sintomi dell'anemia falciforme si manifestano in genere dopo i quattro mesi di vita e includono:
Anemia, dovuta alla più facile emolisi dei globuli rossi malati, che muoiono in 10-20 giorni.Il paziente sperimenta affaticamento, debolezza, mancanza di fiato, mal di testa, difficoltà visive.
Crisi dolorose, dovute alle occlusioni di globuli malati che ostacolano il sangue.
Infezioni frequenti, perché la milza, organo coinvolto nelle difese immunitarie, viene danneggiata dai globuli malati.
Sono loro che conferiscono al nostro fluido vitale il tipico color rosso intenso. Il merito è dell ’emoglobina,ragion per cui spesso una emoglobina troppo bassa è indice di carenza di questo minerale e quindi di anemia. I globuli rossi trasportano l’ossigeno verso gli organi e i tessuti del corpo, e vivono in media 120 giorni. Una volta degradati, il ferro dell’emoglobina viene recuperato e riutilizzato dal midollo osseo per “costruire” nuovi eritrociti. Presenti una media di cinque milioni per millimetro cubo.
L'emoglobina viene sintetizzata inizialmente a livello dei proeritroblasti policromatofili, rimanendo in alte concentrazioni all'interno dell'eritrocita maturo, che avrà perso il nucleo con il DNA. Le alterazioni genetiche sono chiamate emoglobinopatie.
Il sangue trasporta i gas respiratori (principalmente O2 e CO2) attraverso il sistema circolatorio (come abbiamo visto per l'emoglobina)
La funzione primaria dell’ apparato respiratorio è quella di assorbire l’ossigeno ed eliminare l’anidride carbonica. L’ossigeno inalato entra nei polmoni e raggiunge gli alveoli. Gli strati cellulari che rivestono gli alveoli e i capillari circostanti presentano ciascuno uno spessore pari alle dimensioni di una singola cellula e sono in stretto contatto reciproco. Lo spessore di questa barriera fra aria e sangue è mediamente pari a 1 micron (1/10.000 di centimetro). L’ossigeno passa rapidamente attraverso questa barriera di aria-sangue nel sangue capillare. Allo stesso modo, l’anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli e viene quindi espirata.
Il sangue ossigenato fluisce dai polmoni alle vene polmonari e quindi nella parte sinistra del cuore, che pompa il sangue al resto dell’ organismo.
Il sangue, impoverito di ossigeno e ricco di anidride carbonica, torna alla cavità destra del cuore attraverso due grandi vene: la vena cava superiore e la vena cava inferiore.
A questo punto, il sangue viene pompato dall’ arteria polmonare ai polmoni, dove acquista ossigeno e rilascia anidride carbonica.
Sono necessari tre processi affinché l’ossigeno presente nell’ ambiente esterno venga immesso nel sangue attraverso i polmoni:
ventilazione, diffusione e perfusione.
-La ventilazione è il processo attraverso cui l’aria viene inspirata ed espirata dai polmoni.
-La diffusione è il passaggio spontaneo di gas, che non richiede sforzo o impiego di energia da parte dell' organismo, tra il gas presente negli alveoli e il sangue nei capillari polmonari.
-Con la perfusione, il sistema cardiovascolare pompa sangue nei polmoni.
L'apparato respiratorio, o sistema respiratorio, è l'insieme di organi e tessuti deputati all'importante processo della respirazione, in cui è coinvolto anche il sistema circolatorio.
La respirazione consiste nell'alternarsi delle fasi di inspirazione ed espirazione, ed è la funzione fisiologica fondamentale dell'apparato respiratorio
L’ispirazione è un processo attivo che inizia con la contrazione dei muscoli inspiratori: muscoli intercostali esterni, elevatori delle coste e diaframma. Come conseguenza la gabbia toracica aumenta di volume, e la pressione intratoracica scende obbligando così i polmoni ad espandersi. A questo punto la pressione nelle vie aeree diventa negativa ed entra aria nei polmoni, aria che ha attraversato le vie nasali e la faringe, dove viene scaldata e inumidita. I muscoli della laringe si contraggono all’inizio della inspirazione dilatando la glottide e favorendo il passaggio dell’aria.
L'espirazione è la fase della respirazione durante la quale l’aria contenuta nei polmoni viene emessa all’esterno attraverso le vie aeree. La sua durata è normalmente 1/3 di quella dell’inspirazione. L’e. è di solito un fenomeno passivo: il rilasciamento del diaframma e dei muscoli inspiratori determina il ritorno delle coste alla loro posizione di riposo, con diminuzione di volume della gabbia toracica; il polmone per la sua elasticità si ritrae consensualmente. L’espirazione diventa invece un fenomeno attivo quando essa è forzata, con la contrazione di diversi gruppi muscolari che fanno diminuire il volume del torace.
Un campione di aria espirata è composto per il 16% ca. da ossigeno, per il 4% da anidride carbonica, e per l’80% da azoto e altri gas.
La respirazione è un processo involontario affidato ai centri di controllo della respirazione, localizzati nel midollo allungato. Questi regolano la frequenza respiratoria in risposta alla necessità dell'organismo di assumere 02 ed eliminare CO2.
Il sistema respiratorio è formato da vari componenti che fisiologicamente partecipano alla respirazione.
Essi sono: il naso con le sue cavità, la bocca, la faringe, la laringe, la trachea, i bronchi, i bronchioli, i polmoni e i muscoli intercostali e il diaframma.
BRONCHI
Bronchi
Bronchi
Il bronco è ciascuna delle due ramificazioni terminali della trachea. A livello della 4ª-5ª vertebra toracica la trachea termina dividendosi nel bronco sinistro e nel bronco destro.
In completa continuità con la trachea, permettono all'aria inspirata di arrivare ad entrambi i polmoni dopo essere passata per la faringe, la laringe e la trachea stessa
Il polmone è l'organo essenziale per la respirazione per molti animali, e in particolare per i vertebrati tetrapodi. La sua principale funzione è di trasportare l'ossigeno atmosferico ai fluidi corporei come sangue o emolinfa, e di espellere anidride carbonica da essi all'atmosfera
L'alveolo polmonare è una componente del parenchima polmonare. Nell'albero respiratorio si trova in posizione terminale, dopo i bronchioli polmonari, coi quali costituisce l'elemento base dell'architettura del polmone, il lobulo polmonare.
La trachea è un organo dell’apparato respiratorio, la cui funzione primaria è trasferire l’aria dall’esterno ai polmoni, ripulendola e umidificandola.
Morfologicamente è un condotto impari e mediano; fa parte delle vie aeree inferiori insieme alla laringe che la precede e ai bronchi che la seguono.
La laringe è un condotto impari e mediano situato nel collo di rettili, anfibi, uccelli e mammiferi. È l'ultimo tratto delle vie aeree superiori continuando con la faringe in alto e la trachea in basso. Permette il passaggio dell'aria, la fonazione tramite la vibrazione delle corde vocali ed è deputata alla protezione della trachea durante la deglutizione grazie all'epiglottide.
La faringe è un organo presente sia nei vertebrati sia negli invertebrati, sebbene la struttura differisca a seconda della specie. Negli esseri umani la faringe è parte dell'apparato digerente e di quello respiratorio ed è importante per la fonazione La faringe umana è convenzionalmente divisa in tre sezioni: il rinofaringe, l'orofaringe e la laringofaringe.
La narice è l'orifizio esterno dell'organo olfattivo degli animali, per la quale passa l'aria inspirata per essere riscaldata, o raffreddata nelle regioni molto calde
La superficie respiratoria si è evoluta per garantire gli scambi gassosi necessari all'interno dei diversi organismi. La pressione evolutiva è stata esercitata dal passaggio dei primi organismi all’ambiente subaereo. Le strutture respiratorie che nel corso del tempo si sono evolute sono principalmente branchie e polmoni. Vengono pertanto escluse cute o altre strutture più tipiche di molluschi o insetti.
Alcuni animali, come gli anellidi, utilizzano la cute come organo adibito agli scambi gassosi. L'O2 diffonde direttamente dentro una fitta rete di capillari che si trovano appena sotto la cute. Queste caratteristiche garantiscono un elevato rapporto tra superficie e volume del corpo consentendo a tutte le cellule dell'organismo di scambiare gas in modo efficiente.
Le trachee, tipiche degli insetti, sono un sistema esteso di tubi ramificati, con un epitelio sottile e umido alla cui cui estremità avvengono gli scambi respiratori. Le ramificazioni più piccole scambiano gas direttamente con il corpo, quindi non serve l'associazione con il sistema circolatorio, presente nei vertebrati superiori.
Le branchie sono organi che si sono evoluti nella maggior parte degli organismi acquatici (molluschi, crostacei e pesci). Si tratta di di estensioni della superficie corporea specializzata nello scambio gassose; i gas respiratori diffondono, attraverso la superficie delle branchie, dall'acqua al sangue. Anche le branchie hanno subito diverse evoluzioni nel tempo.
I polmoni permettono la respirazione in ambiente aereo. Fatta eccezione per gli uccelli, essi presentano due caratteristiche evolutive importanti rispetto alle branchie:
Gli uccelli, infatti, non hanno gli alveoli ma capillari aeriferi in cui l’aria segue un flusso continuo che va controcorrente rispetto al sangue.
I dipnoi sono anche noti come “pesci polmonati“. Respirano in ambiente sub-aereo tramite un polmone sacciforme. Esso si sviluppa in due sacchetti con la superficie settata per aumentare la superficie di scambio. Le sacche polmonari sono multicamerate in “faveoli”.
Gli anfibi presentano un polmone sacciforme con una cavità centrale in comunicazione con 2 bronchi extrapolmonari. La parete del polmone si solleva in un abbozzo di sepimentazione. Gli anfibi per la respirazione si affidano molto alla cute.
Il meccanismo di ventilazione dei rettili è basato su movimenti muscolari del tronco.
Hanno una trachea che si ramifica in bronchi I abbastanza lunghi che entrano in polmoni sacciformi uguali agli anfibi. Il meccanismo aspirante che agisce sulla parete dei polmoni è dovuto alla contrazione dei muscoli intercostali che muovono avanti e indietro le coste determinando costrizioni e dilatazioni a livello delle sacche alveolari.
I mammiferi presentano un polmone bronco-alveolare avvolto dalla pleura. Il polmone è diviso in 2 lobi (sinistro) e 3 lobi (destro). L’albero respiratorio è così composto:
La trachea serve a pulire, convogliare, riscaldare e umidificare l’aria che arriva ai polmoni mentre gli alveoli sono la sede degli scambi respiratori. I bronchioli terminali si diramano nei bronchioli respiratori che si aprono in sottili condotti alveolari che terminano con le sacche alveolari. Il polmone essendo a fondo cieco fa compiere all’aria due volte lo stesso percorso.
Gli uccelli presentano un apparato respiratorio molto particolare. Dopo la trachea infatti i bronchi anteriori sboccano nelle sacche aerifere anteriori (SAA) mentre quelli posteriori sboccano nelle sacche aerifere posteriori (SAP). Le sacche aerifere non sono vascolarizzate e non sono quindi sede di scambi respiratori. Questi due comparti anteriori e posteriori sono messi in comunicazione dai parabronchi. Dalle loro pareti si formano delle estroflessioni dette atri da cui si diramano sottili capillari aeriferi. Quest ultimi sono a stretto contatto con i capillari sanguigni e sono dunque la sede degli scambi respiratori.
Le malattie cardiovascolari, così come quelle respiratorie, sono tra le principali cause di invalidità e mortalità in Italia. Sono in gran parte prevenibili, in quanto riconoscono, oltre a fattori di rischio non modificabili, anche fattori modificabili, legati a stili di vita
Le coronarie sono delle arterie che avvolgono i tessuti cardiaci per nutrirli. Se il flusso sanguigno delle coronarie si blocca, in poco tempo muoiono le cellule del muscolo cardiaco, provocando un attacco cardiaco. Invece il blocco di un'arteria porta alla morte di un'area del tessuto cerebrale, e questo processo è chiamato ictus. Queste malattie possono essere causate da un altra malattia cardiovascolare cronica ovvero l'aterosclerosi, la quale provoca una graduale ostruzione dei vasi con strati di grasso.
L'Aterosclerosi è una malattia cardiovascolare causata da un'infiammazione cronica dell'intima, e si manifesta generalmente in età adulta o avanzata. La lesione dell'aterosclerosi, è causata dall'ispessimento di uno strato interno del vaso sanguigno, dovuto ad un accumulo lipidico. La malattia dell'aterosclerosi è causata da molti fattori tra cui: predisposizione genetica, fumo, diabete, obesità, ipertensione e sedentarietà,
Una delle malattie respiratorie più pericolose ma anche più comuni è la Broncopneumopatia ostruttiva, causata da una prolungata esposizione a sostanze inquinanti, come polveri sottili o fumi. Le particelle inquinanti presenti negli alveoli vengono mangiate dai macrofagi, ma quando vi è un eccesso di tali sostanze, gli alveoli vengono danneggiati, insieme alla respirazione. Questa malattie si presenta come la somma dell'enfisema e della bronchite polmonare cornica.