SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIO

Sistema cardiocircolatorio

Il sistema cardiovascolare è costituito dal cuore, dai vasi sanguigni (che nell'insieme formano il sistema vascolare), dal plasma e dagli elementi corpuscolati del sangue. Esso si è evoluto quando l'animale ha cominciato ad essere più complesso e la diffusione da sola non era più sufficiente per trasportare O₂ e nutrienti in tutti i vari distretti del corpo. Il sistema circolatorio è:

- CHIUSO, quando è presente una pompa che spinge il liquido all'interno dei vasi;

- DOPPIO, quando il cuore si separa in due metà destra (dx) e sinistra (sx), e ci sono una grande e una piccola circolazione.

La grande circolazione (sistemica) parte dal ventricolo sx, portando il sangue in periferia, e termina nell'atrio dx; la piccola circolazione (polmonare) parte dal ventricolo dx, portando il sangue ai polmoni, e termina nell'atrio sx. Entrambe sono azionate dal cuore (pompa).

Il lato destro del cuore riceve il sangue proveniente dai tessuti periferici e lo invia all'apparato respiratorio per essere ossigenato, mentre il lato sinistro riceve il sangue appena ossigenato a livello polmonare e lo spinge verso i tessuti di tutto l'organismo. Dall'atrio dx il sangue passa nel ventricolo dx. da qui è inviato attraverso le arterie polmonari nel polmone dove viene ossigenato. Dal polmone il sangue torna verso il lato sinistro del cuore attraverso le vene polmonari (circolazione polmonare). Il sangue proveniente dal polmone rientra nel cuore a livello dell'atrio sx e successivamente passa nel ventricolo sx dopodiché entra nell'arteria aorta. L'aorta si ramifica in una serie di arterie e arteriole sempre più piccole fino a sfociare in una rete di capillari. Il sangue dai capillari passa nel versante venoso della circolazione, muovendosi dalle piccole vene verso quelle sempre più grandi. Le vene provenienti dalla parte superiore del corpo confluiscono a formare la vena cava superiore; le vene provenienti dalla parte inferiore del corpo formano la vena cava inferiore. Le due vene cave si svuotano nell'atrio dx (circolazione sistemica). Quindi, il sistema circolatorio è formato da tanti sistemi posti in parallelo, dove arterie, arteriole, capillari, venule e vene sono disposti in serie. Questo tipo di organizzazione consente di regolare il flusso di sangue che va ai vari distretti.

Vasi sanguigni

ARTERIE: Le arterie trasportano il sangue dal cuore verso la periferia. Solitamente trasportano sangue ricco di O₂, infatti un’eccezione sono le arterie polmonari che trasportano sangue ricco di anidride carbonica. Da questi condotti si dipartono le arteriole che costituiscono un passaggio ad elevata resistenza per il flusso di sangue arterioso. Tramite la loro costrizione o dilatazione, le arteriole indirizzano la distribuzione del flusso verso i singoli tessuti.

CAPILLARI: vasi di scambio. I capillari sono piccoli vasi con una parete molto sottile (epitelio permeabile) attraverso la quale possono essere scambiate sostanze tra il sangue e i tessuti. I capillari confluiscono nelle venule, le quali si continuano nelle vene più grandi.

VENE: vasi di ritorno. Le vene sono i vasi che tornano al lato destro del cuore dalla periferia. Portano solitamente sangue povero di ossigeno.

Si distinguono 3 tuniche: TUNICA INTIMA è la più interna ed è costituita da un endotelio, cioè da uno strato di cellule piatte saldate l'una con l'altra; TUNICA MEDIA è interposta tra l'endotelio e lo strato più esterno. Può avere una diversa composizione, in genere presenta una muscolatura liscia e fibre elastiche in diversa percentuale; TUNICA ESTERNA (o sierosa o avventizia) è costituita da fibre collagene.

ARTERIE: sono vasi a pressione, elastici, deputati alla spinta del sangue. Nelle arterie si ha una maggiore presenza di fibre muscolari lisce e fibre elastiche.

VENE: sono vasi serbatoio che possono mobilitare, secondo necessità, il sangue alle arterie. Nelle vene si ha una minore presenza di fibre muscolari lisce e un'abbondanza di fibre collagene. Inoltre, la tunica intima forma una serie di pieghe che vanno a costituire le valvole, le quali consentono il flusso sanguigno in una sola direzione, cioè verso il cuore.

CAPILLARI: hanno solo l'endotelio che permette lo scambio con i tessuti.

ARTERIOLE: sono vasi a resistenza. Presentano l'endotelio ed esternamente sono costituite esclusivamente da muscolatura liscia.

VENULE: presentano l'endotelio e una tunica esterna costituita esclusivamente da fibre collagene.

Queste fibre quando sono sottoposte ad una forza che le stira si comportano in maniera diversa, hanno quindi una diversa distensibilità. Sebbene siano entrambe distensibili, le fibre elastiche contrappongono una forza allo stiramento, infatti se si allungano sviluppano ad un certo punto una forza proporzionale alla lunghezza. Una fibra elastica segue la legge di Hook che mette in relazione la forza sviluppata dalla fibra in funzione della lunghezza: maggiore è la lunghezza, maggiore è la forza sviluppata. Le fibre collagene per sviluppare una forza devono essere distese di molto. Quando vengono stirate, la forza sviluppata cresce esponenzialmente. Sono facilmente distensibili fino ad un punto in cui non possono più essere distese. La diversa distribuzione di fibre collagene e fibre elastiche ci dice che le arterie sono i vasi a pressione del sistema circolatorio, cioè accolgono un certo volume di sangue e si distendono, sviluppando una controforza elastica che partecipa allo sviluppo interno di pressione. Invece le vene sono vasi a volume cioè accolgono grandi volumi di sangue senza che la pressione vari perché sono facilmente distensibili.

Distensibilità delle pareti arteriose e venose

È la prima caratteristica del sistema circolatorio ed è diversa dalla elasticità. È il rapporto tra la variazione di volume e la variazione di pressione:

C = ΔV / ΔP

(C = compliance = distensibilità)

Indica la variazione di volume che si ha nelle arterie e nelle vene per una variazione di P: se la variazione unitaria di P determina un'alta variazione di V, ci sarà un'alta distensibilità; se invece la variazione unitaria di P determina una bassa variazione di V, ci sarà una bassa distensibilità. Le vene hanno una distensibilità maggiore rispetto alle arterie, infatti a basse pressioni la distensibilità delle vene è molto più grande di quella delle arterie, ma esse sono simili ad alte pressioni.

Flusso sanguigno

La legge fondamentale legata al flusso dice che esso nelle varie sezioni del sistema circolatorio è sempre costante. Quindi, se il cuore immette 70 ml di sangue nell'aorta, 70 ml scorreranno in un numero elevato di arterie e in un numero ancora più elevato di arteriole, e sempre 70 ml scorreranno nelle migliaia di capillari per poi passare nelle venule e nelle vene.

Il flusso, dal punto di vista fisico, è definito come il volume che transita in una sezione nell'unità di tempo.

Relazione velocità-sezione

La sezione dell'albero circolatorio non è tutta uguale. Nel singolo vaso la sezione diminuisce, ma passando dall'aorta ai capillari la sezione totale aumenta, poiché il calibro dei vasi va diminuendo ma il loro numero aumenta. Passando dai capillari alle vene la sezione diminuisce nuovamente. Dal momento che c'è questa diversa organizzazione, anche la velocità del flusso sarà diversa. Esiste una relazione inversa tra velocità e sezione. Consideriamo un sistema di tubi in cui si ha una sezione piccola seguita da una sezione più grande. Dove la sezione è più piccola, il flusso sarà massimo. Dove la sezione è più grande il flusso è minore.

F (flusso) = v (velocità) x s (sezione)

v (velocità)= s (spazio) / t (tempo)

(Lo spazio si misura in cm, la sezione in cm² e il tempo in sec)

Si ricava che:

F = spazio / tempo x sezione = (cm x cm²) / sec,

dove (cm x cm²) = cm³= volume

Dunque, più grande è la sezione, minore è la velocità e viceversa più piccola è la sezione, maggiore è la velocità (più stretto è il vaso, maggiore è la velocità di flusso). Applicando questi principi all'albero circolatorio risulta che: la sezione è minima nell'arteria aorta (5 cm²), aumenta nelle altre arterie e nelle arteriole, diventa massima a livello dei capillari e poi va nuovamente diminuendo. Nelle vene la sezione è sempre leggermente superiore alle arterie perché in genere ad un'arteria corrispondono 2 vene. Tutto questo fa sì che la velocità sia massima a livello dell'arteria aorta, va diminuendo a livello di arterie e arteriole, sarà minima a livello dei capillari (0,5 mm/sec). Poi aumenta di nuovo nelle vene e siccome nelle vene la sezione è maggiore rispetto a quella delle arterie, la velocità è sempre più bassa rispetto a quella che si ha nelle arterie. È importante che a livello dei capillari la velocità sia minima perché i capillari sono i vasi di scambio, per cui si deve avere il tempo necessario per permettere gli scambi tra sangue e tessuti.

Volume

Il volume statico di sangue in un uomo adulto è di circa 5 L e si distribuisce in questo modo:

61% nelle vene e nelle venule sistemiche;

12% nella circolazione polmonare;

11% nelle arterie sistemiche;

9% nel cuore;

7% nelle arterie e nei capillari.

Le vene sono quella parte del distretto che contengono la maggior parte di sangue e per questo sono dette “serbatoio di volume”.

Pressione sanguigna

La pressione sanguigna è la forza che il sangue esercita sulla parete del vaso. Questa pressione, all'inizio dell'albero circolatorio, oscilla tra un valore minimo e un valore massimo (pressione minima e massima) perché deriva in parte dalla forza che il cuore imprime sul sangue. Varia a seconda dei distretti vascolari:

SISTEMA ARTERIOSO

Le arterie hanno fondamentalmente la funzione di condurre il sangue ricco di ossigeno dal cuore in periferia, ma fungono anche da serbatoio di pressione, smorzano le oscillazioni pressorie che si hanno a livello cardiaco e controllano la distribuzione periferica del flusso di sangue. La pressione generata dalla contrazione ventricolare costituisce la forza propulsiva che spinge il sangue attraverso i vasi del sistema cardiovascolare. Quando il sangue lascia il ventricolo sinistro, aorta e arterie si espandono per accoglierlo:

Il ventricolo si contrae > la valvola semilunare si apre > l'aorta e le grandi arterie si espandono immagazzinando energia pressoria nelle pareti elastiche

Quando il ventricolo si rilascia e le valvole semilunari si chiudono (durante la fase di diastole) si ha un ritorno elastico delle pareti arteriose che spinge il sangue verso le arterie più piccole e le arteriole (quindi le arterie restituiscono al sangue l'energia potenziale, che hanno accumulato durante lo stiramento della propria parete, sotto forma di energia cinetica, contribuendo alla spinta).

Rilasciamento ventricolare isovolumico > la valvola semilunare si chiude > il ritorno elastico della parete delle arterie spinge in avanti il sangue lungo il sistema circolatorio

L'elasticità delle arterie, sostenendo la pressione propulsiva del flusso durante il rilasciamento ventricolare, fa sì che il flusso di sangue nei vasi sia continuo. Le proprietà elastiche delle arterie collaborano a trasformare il flusso pulsatile del sangue espulso dal cuore (il flusso nel versante arterioso della circolazione che segue i cambiamenti della pressione arteriosa che avvengono durante il ciclo cardiaco) in un flusso di sangue continuo attraverso il resto della circolazione.

La pressione del sangue è alta nelle arterie e decresce in modo continuo man mano che il sangue fluisce nel sistema circolatorio. La diminuzione della pressione è dovuta alla perdita di energia determinata dalla resistenza dei vasi al flusso. La resistenza al flusso dipende anche dall'attrito che si esercita tra le cellule del sangue in movimento. La pressione aortica raggiunge un valore massimo intorno ai 120 mmHg durante la sistole ventricolare (pressione sistolica o massima), poi scende in modo regolare fino a 80 mmHg durante la diastole ventricolare (pressione diastolica o minima). Occorre notare che nonostante la pressione nel ventricolo scenda a 0 mmHg quando esso si rilascia, la pressione diastolica nelle grandi arterie rimane relativamente elevata. L'alta pressione diastolica presente nelle arterie riflette la capacità di questi vasi di immagazzinare l'energia di pressione sotto forma di energia elastica. Il rapido incremento pressorio che si verifica quando il ventricolo spinge il sangue nell'aorta può essere percepito come un'onda pressoria, onda sfigmica o polso arterioso, che viene trasmessa attraverso le arterie. (L'onda sfigmica viaggia 10 volte più velocemente rispetto al sangue; nonostante questo, tuttavia, la pulsazione viene avvertita a livello del braccio con un lieve ritardo rispetto alla contrazione ventricolare che l'ha generata). L'ampiezza del polso si affievolisce con la distanza a causa dell'attrito nel sistema e infine scompare a livello di capillari.

La pressione differenziale o pulsatoria, che è una misura dell'intensità dell'onda sfigmica, è data dalla pressione sistolica meno la pressione diastolica. Ad es. nell'aorta: 120 mmHg–80 mmHg= 40 mmHg (pressione differenziale).

Quando il flusso raggiunge le vene, la pressione all'interno dei vasi è diminuita a causa dell'attrito e l'onda sfigmica non è più presente. Il sangue a bassa pressione presente nelle vene situate al di sotto del livello del cuore deve scorrere verso l'alto, cioè contro la forza di gravità, per poter tornare al cuore. Per agevolare il flusso venoso (ritorno venoso), alcune vene possiedono internamente valvole unidirezionali. Queste valvole, simili a quelle cardiache, impediscono il flusso retrogrado del sangue. Quando il sangue raggiunge la vena cava non ci sono più valvole. Il flusso diventa costante per la spinta esercitata dal continuo movimento del sangue che entra nella circolazione venosa proveniente dai capillari. Il flusso venoso viene sostenuto anche dalla pompa dei muscoli scheletrici e dalla pompa respiratoria. Quando i muscoli, per es. quelli del polpaccio, si contraggono, comprimono le vene costringendo il sangue a salire, superando le valvole. È proprio la contrazione della muscolatura scheletrica che opponendosi alla pressione idrostatica, impedisce che il sangue ristagni a livello delle caviglie.

L'ampiezza della pressione differenziale è determinata da due fattori:

• la gittata sistolica

• la distensibilità delle arterie.

Una pressione differenziale elevata può essere determinata da un aumento della gittata sistolica o da una riduzione della distensibilità delle arterie (tale riduzione si ha in caso di malattie che interessano le arterie come l'aterosclerosi). La pressione arteriosa riflette la pressione propulsiva generata dall'azione di pompa del cuore, cioè la pressione ventricolare. La pressione arteriosa è pulsatile, perciò è utile avere un singolo valore che sia rappresentativo della pressione di pulsazione. Questo valore è la pressione arteriosa media (PAM).

PAM = Pressione diastolica + 1/3 della Pressione differenziale (P sistolica – P diastolica)

Quindi per una persona che presenta una P sistolica di 120 mmHg e una P diastolica di 80 mmHg avremo:

PAM = 80 mmHg + 1/3 (120 – 80 mmHg) = 93 mmHg

La PAM è più vicina alla pressione diastolica che alla sistolica perché la diastole (0,5 sec) dura circa il doppio rispetto alla sistole (0,3 sec).

La pressione arteriosa (PA) è dovuta ad un equilibrio tra la quantità di sangue che entra nelle arterie e la quantità che ne esce. Se il flusso in entrata eccede quello in uscita, il sangue si accumula nelle arterie e la PA aumenta. Se il flusso in uscita supera quello in entrata, la PA diminuisce. Il flusso di sangue in entrata nell'aorta corrisponde alla gittata cardiaca (GC) del ventricolo sinistro. Il flusso in uscita dalle arterie è influenzato principalmente dalla resistenza delle arteriole (R) (resistenza periferica).

PA ∞ GC x R_arteriole

Se la gittata cardiaca aumenta, il cuore pompa nell'unità di tempo una quantità di sangue maggiore verso le arterie. Se all'uscita delle arterie la resistenza al flusso ematico non cambia, allora il flusso in ingresso alle arterie supera quello in uscita: il volume di sangue arterioso aumenta e di conseguenza la pressione arteriosa aumenterà. In un altro caso supponiamo che la gittata cardiaca rimanga inalterata mentre la resistenza periferica aumenti. Mentre il flusso di sangue in ingresso alle arterie non cambia, il flusso in uscita si riduce: di nuovo il sangue tende ad accumularsi nelle arterie e la pressione arteriosa salirà.

La pressione arteriosa è pure influenzata dalle variazioni del volume ematico. Se il volume di sangue aumenta, la pressione aumenta; quando il volume di sangue diminuisce, la pressione diminuisce. Piccoli aumenti del volume di sangue si verificano nel corso della giornata a causa dell'ingestione di cibi e liquidi, ma di solito essi non determinano cambiamenti a lungo termine per l'intervento di meccanismi omeostatici di compenso. Gli aggiustamenti dell'incremento di volume sono attuati principalmente a livello renale. Se il volume di sangue aumenta, i reni ripristinano il volume normale con l'escrezione urinaria dell'acqua eccedente. La compensazione della riduzione di volume è molto più difficile in quanto richiede una risposta integrata tra i sistemi renale e cardiovascolare al fine di ripristinare l'omeostasi idrica. Se il volume di sangue diminuisce, l'apparato renale non può reintegrare il liquido perso, può soltanto salvaguardare il volume presente per evitarne ulteriori riduzioni. L'unico modo per ripristinare il volume perso è la somministrazione di liquidi per via venosa oppure orale. La risposta cardiovascolare alla riduzione del volume sanguigno comprende la vasocostrizione e l'intervento della stimolazione simpatica al cuore. Infatti, il volume sanguigno presente nel versante venoso della circolazione funge da riserva (perché le vene raccolgono circa il 60% del volume di sangue circolante) e può essere utilizzato per aumentare il volume arterioso in caso di caduta della pressione. Quando la pressione arteriosa cade, un aumento dell'attività simpatica fa costringere le vene, riducendone la capacità e causando una ridistribuzione del sangue al versante arterioso del circolo.

Regolazione della pressione arteriosa

La pressione arteriosa viene mantenuta costante attraverso 2 meccanismi:

1) MECCANISMO NERVOSO, ovvero un riflesso tampone che agisce sui vasi e sul cuore. È un meccanismo lento;

2) MECCANISMO ORMONALE che regola il volume ematico. Agisce sul rene per fare aumentare l'escrezione di liquido (aumenta il volume di urina). Questo è un meccanismo lento, a lungo termine.

Riflesso tampone o barocettivo

Rappresenta il principale meccanismo di controllo omeostatico della pressione arteriosa. È la risposta involontaria, mediata dal SNC, ad uno stimolo. Il riflesso si avvale di una struttura anatomica costituita da almeno 5 elementi: recettori, vie nervose afferenti, centro nervoso nel SNC, vie nervose efferenti ed effettori.

I recettori che stanno alla base del riflesso tampone sono meccanocettori sensibili allo stiramento, detti barocettori, localizzati nella parete dell'arco dell'aorta e nel seno carotideo, dove rilevano continuamente la pressione del sangue diretto all'encefalo (recettori carotidei) e al corpo (recettori aortici).

I barocettori sono recettori di tensione tonicamente attivi che scaricano continuamente p. d'azione, anche a valori pressori normali. I barocettori trasducono l'energia meccanica data dalla pressione in impulsi elettrici. Quando la pressione sanguigna aumenta nelle arterie, essa determina uno stiramento della membrana dei barocettori e la frequenza di scarica del p. d'azione dei recettori aumenta. Se la pressione diminuisce, la frequenza di scarica diminuisce. Le fibre nervose afferenti (neuroni sensoriali) dai barocettori raggiungono il cervello dove prendono sinapsi con i neuroni che costituiscono i centri del controllo cardiovascolare. Il centro primario di integrazione del riflesso barocettivo è localizzato nel bulbo. Il centro di controllo cardiovascolare bulbare è rappresentato da una complessa e diffusa rete neuronale che integra le informazioni afferenti dai barocettori con informazioni che giungono da altri centri cerebrali di controllo e innesca una risposta appropriata. La risposta del riflesso barocettivo è molto rapida. L'informazione efferente dal centro di controllo cardiovascolare viene trasmessa da neuroni autonomi sia simpatici che parasimpatici al cuore e ai vasi sanguigni (effettori).

Riflesso barocettivo

Se la pressione arteriosa aumenta, aumenta la frequenza di scarica dei barocettori. Ciò provoca, in via riflessa, una riduzione dell'attività del simpatico e un aumento dell'attività del parasimpatico. Di conseguenza, la frequenza cardiaca si riduce provocando una diminuzione della GC. La riduzione dell'attività del simpatico sui vasi sanguigni favorisce la vasodilatazione diffusa con conseguente riduzione della resistenza periferica totale. La riduzione sia della GC che della resistenza periferica totale provoca la diminuzione della pressione arteriosa (questa è la Risposta Vasovagale). Al contrario se la pressione arteriosa diminuisce, la ridotta scarica dei barocettori provoca un aumento della GC e della resistenza periferica totale. La risposta compensatoria del sistema è quella di ridurre al minimo le variazioni della pressione arteriosa e di riportare alla norma la pressione arteriosa.

Riflesso barocettivo: risposta all’ipotensione ortostatica

quando siamo distesi in posizione orizzontale le forze gravitazionali sono distribuite uniformemente lungo il corpo, quindi il sangue si distribuisce uniformemente nel sistema circolatorio. Quando ci alziamo in piedi la forza di gravità determina l'accumulo di sangue nelle estremità inferiori. Questo accumulo genera una riduzione del ritorno venoso e di conseguenza una minore quantità di sangue è disponibile a livello ventricolare per la contrazione successiva. La gittata cardiaca scende da 5 L/minuto a 3 L/minuto, con caduta della pressione arteriosa. Questa riduzione della pressione arteriosa nel passaggio alla posizione eretta viene definita ipotensione ortostatica. L'ipotensione ortostatica innesca il riflesso barocettivo. I barocettori aortici e carotidei rispondono al calo pressorio diminuendo la propria frequenza di scarica. La diminuzione delle afferenze verso il centro di controllo cardiovascolare aumenta l'attività simpatica e riduce quella parasimpatica. A seguito dei cambiamenti nell'attività nervosa autonoma, forza di contrazione e frequenza cardiaca aumentano, mentre le arteriole e le vene si contraggono. L'aumento combinato di GC e resistenze periferiche determina un aumento della pressione arteriosa e la riporta a valori normali entro 2 battiti cardiaci. Anche la pompa muscolare scheletrica contribuisce a questo recupero incrementando il ritorno venoso quando i muscoli addominali e delle gambe si contraggono per mantenere la stazione eretta.

Regolazione ormonale

La regolazione della pressione arteriosa è strettamente collegata alla regolazione del bilancio idrico attuata a livello renale. Alcuni ormoni cardiaci agiscono a livello renale, mentre altri ormoni prodotti dal rene agiscono su cuore e vasi. Insieme, cuore e reni svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'omeostasi dei liquidi corporei. I meccanismi di regolazione ormonale sono: le catecolamine circolanti, il Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterone e l'Ormone antidiuretico (ADH) o Vasopressina.

Microcircolazione

Il sistema del microcircolo comprende arteriole, capillari e venule. I capillari, che si trovano al centro del microcircolo, sono una rete estesa di vasi sanguigni a parete molto sottile che consente uno scambio diffusionale di molecole molto rapido. Si ramificano a partire dalle arteriole e terminano svuotandosi nelle venule.

Il passaggio delle molecole dal sangue ai tessuti e viceversa può avvenire per:

• DIFFUSIONE SEMPLICE. È un processo lento e può avvenire a patto che la matrice lipidica della membrana delle cellule sia permeabile alle molecole. O₂ e la CO₂ e le molecole liposolubili passano facilmente dal sangue ai tessuti e viceversa attraverso l'endotelio dei capillari;

• FILTRAZIONE. Glucosio, sali, molecole idrosolubili e l'acqua diffondono attraverso i pori dei capillari e questo movimento è facilitato dal meccanismo di filtrazione. Se il movimento passivo di acqua e soluti avviene dal plasma verso l'interstizio si parla di filtrazione; se invece il movimento di acqua e soluti avviene dall'interstizio al plasma si parla di riassorbimento.

Un ulteriore meccanismo di passaggio di molecole che può avvenire attraverso le cellule endoteliali prevede la formazione di vescicole (meccanismo poco diffuso): le proteine plasmatiche sono concentrate in caveole, cioè vescicole iniziali che si formano nell'endotelio sul versante luminare che successivamente subiscono endocitosi e formano delle vescicole complete/chiuse. Le vescicole attraversano la cellula con l'aiuto del citoscheletro. Infine, il contenuto della vescicola è rilasciato nel fluido interstiziale tramite esocitosi. Le proteine plasmatiche possono attraversare l'endotelio dei vasi solo attraverso questo meccanismo.

Distribuzione del sangue ai tessuti

La distribuzione di sangue ai tessuti varia in relazione alle necessità metaboliche dei singoli tessuti ed è regolata da una combinazione di meccanismi di controllo locale di riflessi omeostatici. Per es., i muscoli scheletrici a riposo ricevono circa il 20% della gittata cardiaca, mentre durante l'esercizio fisico, quando i muscoli utilizzano una maggiore quantità di O₂ e nutrienti, essi ricevono fino all'85%. Solitamente, più di 2/3 della gittata cardiaca sono diretti a tratto digerente, fegato, muscoli e reni. Le modificazioni del flusso verso i singoli tessuti sono possibili perché le arteriole del nostro organismo sono disposti in parallelo; questo significa che tutte ricevono contemporaneamente sangue dall'aorta. Il flusso totale che passa in tutte le arteriole è sempre uguale alla gittata cardiaca; tuttavia il flusso che attraversa le singole arteriole dipende dalla loro resistenza: più elevata è la resistenza dell'arteriola, tanto minore sarà il flusso di sangue che la attraversa. Se un'arteriola si contrae e la resistenza aumenta, il flusso in questa arteriola diminuirà.

Distribuzione del flusso

La muscolatura liscia contenuta nelle pareti delle arteriole rappresenta il mezzo per regolare in modo dinamico il diametro delle arteriole e di conseguenza la resistenza arteriolare. Pertanto, lo stato di contrazione del muscolo liscio determina l'entità del flusso ematico locale. La normale condizione di riposo della muscolatura liscia arteriolare è rappresentata da uno stato di contrazione sostenuta che viene indicato come tono vasocostrittore di base. Il tono di base è funzionalmente importante perché l'aumento dell'attività di un organo richiede un aumento del flusso di sangue e pertanto il rilasciamento della muscolatura liscia arteriolare che produce vasodilatazione. Diversi fattori contribuiscono all'entità del tono basale dei vasi:

• RISPOSTA MIOGENA. Il muscolo liscio vascolare ha la capacità di regolare il proprio stato di contrazione con un processo definito autoregolazione miogena. In assenza di autoregolazione, un aumento della pressione arteriosa determina un incremento del flusso in un'arteriola. Quando però le fibre muscolari lisce della parete dell'arteriola vengono poste in tensione dall'aumento della pressione, l'arteriola si costringe. Questa vasocostrizione aumenta la resistenza dell'arteriola e automaticamente riduce il flusso. L'aumentata attività miogena del muscolo liscio in risposta ad un aumento di pressione tende a minimizzare sia l'aumento del diametro del vaso che l'aumento del flusso causati dall'aumento della pressione.

• RISPOSTA METABOLICA LOCALE. Il controllo locale delle resistenze arteriolari rappresenta un importante meccanismo che consente ai singoli tessuti di regolare il proprio flusso ematico.

La regolazione locale è mediata da sostanze paracrine (endotelina, gas come O₂, CO₂, NO) rilasciate dall'endotelio vasale e dalle cellule irrorate. La concentrazione di molte sostanze paracrine si modifica in base all'attività metabolica delle cellule. Per es., se aumenta il metabolismo aerobico, i livelli tissutali di O₂ diminuiscono a causa del suo consumo per produrre energia mentre si genera un'ampia gamma di prodotti terminali del metabolismo che comprendono CO₂, adenosina, ioni idrogeno (H⁺) e calore. Inoltre, la concentrazione di ioni K⁺ nel liquido interstiziale aumenta con l'aumento del metabolismo cellulare a causa della perdita di K⁺ da parte delle cellule. Tutte queste modificazioni (aumento di CO₂, adenosina, ioni H⁺, ioni K⁺ e temperatura e diminuzione di O₂) dilatano le arteriole e la conseguente vasodilatazione determina un aumento del flusso ematico verso il tessuto in questione, apportando così più O₂ per soddisfare le esigenze metaboliche e riducendo la concentrazione dei metaboliti nel liquido interstiziale verso i normali valori di riposo. Un aumento del flusso di sangue successivo all'aumento dell'attività metabolica viene detto iperemia attiva. Se il flusso di sangue diretto a un tessuto viene completamente bloccato a causa di un'occlusione, le sostanze paracrine metabolicamente prodotte come la CO₂ e l'H⁺, si accumulano nel liquido interstiziale. Quando il flusso riprende, l'aumentata concentrazione di queste sostanze paracrine innesca immediatamente una vasodilatazione piuttosto intensa.

Man mano che le sostanze vasodilatatrici vengono allontanate dal flusso di sangue tissutale, il raggio delle arteriole torna normale. L'aumento del flusso tissutale successivo a un periodo di bassa perfusione viene detto iperemia reattiva. Una delle più importanti sostanze paracrine vasodilatatrici è l'adenosina. In risposta a bassi livelli di O₂ tissutale, le cellule miocardiche rilasciano adenosina che dilata le arteriole coronarie nel tentativo di aumentare il flusso al muscolo. Non tutte le sostanze paracrine vasoattive vengono prodotte in seguito a variazioni del metabolismo.

La contrazione del muscolo liscio delle arteriole viene regolata, oltre che da sostanze paracrine prodotte localmente, da segnali nervosi e ormonali. Tra gli ormoni con importanti proprietà vasoattive sono da ricordare il fattore natriuretico atriale (ANF) e l'angiotensina II. La maggior parte delle arteriole sistemiche è innervata dai neuroni simpatici (o ortosimpatici). Il rilascio tonico di noradrenalina dai neuroni simpatici contribuisce al mantenimento del tono miogeno. La noradrenalina si lega ai recettori α del muscolo liscio vasale determinando vasocostrizione. Se la stimolazione simpatica diminuisce, le arteriole si dilatano mentre se la stimolazione simpatica aumenta, le arteriole si costringono. L'adrenalina sintetizzata nella midollare del surrene è veicolata dal circolo sanguigno e si lega ai recettori α, rinforzando la vasocostrizione. I recettori α presentano un'affinità per l'adrenalina inferiore rispetto a quella per la noradrenalina e di conseguenza la loro attivazione da parte dell'adrenalina risulta meno intensa. L'adrenalina, inoltre si lega ai recettori β₂, che si trovano solo a livello del muscolo liscio vasale delle arteriole del cuore, del fegato e del muscolo scheletrico. Questi recettori non sono innervati e rispondono principalmente all'adrenalina circolante. L'attivazione ad opera dell'adrenalina determina vasodilatazione.