Capitolo 18 Il sangue e la circolazione

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Capitolo 18
Il sangue e la circolazione
Copyright © 2006 Zanichelli editore
Il trasporto interno negli animali
18.1 Il sistema circolatorio ha relazioni molto strette
con tutti i tessuti del corpo
In molti animali, microscopici vasi chiamati capillari
formano un’intricata rete di vasi sanguigni tra le cellule
dei tessuti.
Capillare
Figura 18.1A
Nuclei delle
cellule del tessuto
muscolare liscio
LM 700 ×
Globulo rosso
I capillari sono i siti di scambio tra il sangue il liquido
interstiziale in cui sono immerse le cellule di un tessuto.
Capillare
Liquido
interstiziale
Cellula tessutale
Figura 18.1B
Diffusione
di molecole
18.2 Il sistema circolatorio può essere aperto, come
quello degli insetti, oppure chiuso, come quello
umano
Gli cnindari e i vermi piatti hanno una cavità
gastrovascolare che scambia materiale con l’ambiente,
garantisce un sufficiente trasporto interno agli animali e
funziona da apparato digerente.
Bocca
Figura 18.2A
Canale
circolare
La maggior parte dei molluschi e tutti gli artropodi hanno
un sistema circolatorio aperto: in alcune regioni del
corpo, il sangue esce dai vasi e scorre tra le cellule dei
tessuti (senza separazione tra liquido interstiziale e
sangue).
Pori
Figura 18.2B
Cuore tubulare
• I vertebrati, compresi i mammiferi, hanno un sistema
circolatorio chiuso, nel quale il sangue si trova
sempre all’interno dei vasi.
• In questo sistema esistono tre tipi di vasi:
– le arterie, che trasportano il sangue dal cuore agli
organi attraverso tutto il corpo;
– le vene, che riportano il sangue al cuore;
– i capillari che fanno passare in ciascun tessuto il
sangue dalle arterie alle vene.
Sistema circolatorio chiuso di un pesce:
Letti capillari
Arteriola
Arteria
(sangue ricco di O2)
Venula
Vena
Figura 18.2C
Capillari
branchiali
Atrio
Arteria
Ventricolo
(sangue povero di O2)
Cuore
18.3 Il sistema cardiovascolare dei vertebrati ha
subìto un processo evolutivo
Nei pesci il cuore è costituito da due sole cavità e il sangue
scorre in un’unica direzione: viene pompato nelle branchie,
passa attraverso i capillari sistemici, per poi ritornare all’atrio
Capillari branchiali
del cuore.
Cuore:
Ventricolo (V)
Atrio(A)
Figura 18.3A
Capillari sistemici
• Per garantire un maggior flusso di sangue agli
organi, i vertebrati terrestri hanno una circolazione
doppia, in cui il sangue attraversa due volte il cuore.
• La circolazione polmonare mette in comunicazione
il cuore con il tessuto polmonare in cui avvengono gli
scambi gassosi.
• La circolazione sistemica trasporta il sangue dal
cuore al resto del corpo e poi di nuovo al cuore.
Il cuore di anfibi e rettili è diviso in tre cavità: due atri e
un ventricolo.
Capillari polmonari e del sistema cutaneo
Circolazione
pulmo-cutanea
A
A
V
Destra
Sinistra
Circolazione
sistemica
Figura 18.3B
Capillari sistemici
Nei mammiferi e negli uccelli il cuore è diviso in quattro
cavità: due atri e due ventricoli.
Capillari polmonari
Circolazione
polmonare
A
A
V
Destra
V
Sinistra
Circolazione
sistemica
Figura 18.3C
Capillari sistemici
Il sistema cardiovascolare umano
18.4 Il sistema cardiovascolare umano è costituito
dal cuore e dai vasi sanguigni
• Il cuore umano e di tutti i mammiferi ha due atri dotati di
una parete sottile che ricevono il sangue che entra nel
cuore e lo spingono per la breve distanza che li separa
dai ventricoli.
• I ventricoli hanno una parete più spessa e pompano il
sangue verso tutti gli altri organi del corpo.
Atrio
destro
Valvola semilunare
Valvola
atrioventricolare
(tricuspide)
Figura 18.4A
Atrio
sinistro
Valvola
semilunare
Valvola atrioventricolare
(bicuspide)
Ventricolo
Ventricolo
destro
sinistro
Percorso del sangue attraverso il sistema cardiovascolare:
Capillari della testa, del torace e delle braccia
Vena cava superiore
8
Arteria polmonare
Capillari del polmone destro
Arteria polmonare
Aorta
9
2
7
Capillari del polmone sinistro
2
3
3
4
5
10
4
Vena polmonare
Atrio destro
Vena polmonare
6
1
9
Ventricolo destro
Aorta
Atrio sinistro
Ventricolo sinistro
Vena cava inferiore
8
Figura 18.4B
Capillari della regione addominale
e delle gambe
18.5 La struttura dei vasi sanguigni è perfettamente
adattata alle loro funzioni
• I capillari hanno pareti molto sottili costituite da un singolo
strato di cellule epiteliali.
• Arterie, arteriole, vene e venule hanno pareti più spesse,
rivestite da un epitelio e rinforzate da uno strato di
tessuto muscolare liscio e da uno di tessuto connettivo.
Capillare
Epitelio
Membrana basale
Valvola
Epitelio
Epitelio
Tessuto muscolare
liscio
Tessuto muscolare liscio
Tessuto connettivo
Arteria
Figura 18.5
Tessuto connettivo
Vena
Arteriola
Venula
18.6 Il cuore si contrae e si distende ritmicamente
• Quando il cuore è rilassato, durante una fase
chiamata diastole, il sangue fluisce dentro a tutte e
quattro le sue cavità.
• L’altra fase del ciclo cardiaco è detta sistole e
comincia con una brevissima contrazione degli atri,
che riempie i ventricoli di sangue; poi si contraggono
i ventricoli, si chiudono le valvole atrioventricolari, si
aprono le valvole semilunari e il sangue viene
pompato nelle grandi arterie.
Circolo cardiaco:
2 Gli atri si contraggono.
1 Il cuore è rilassato
e le valvole
atrioventricolari
sono aperte
0.4 s
Diastole
Figura 18.6
0.1s
Sistole
0.3 s
3 I ventricoli si contraggono;
le valvole semilunari sono aperte
• La quantità di sangue al minuto che il ventricolo
sinistro pompa dentro l’aorta è detta gittata cardiaca.
• Le valvole atrioventricolari impediscono al sangue di
refluire verso gli atri quando i ventricoli si
contraggono, mentre le valvole semilunari si
chiudono quando i ventricoli si rilassano durante la
diastole, impedendo al sangue di ritornare nei
ventricoli.
18.7 Il nodo senoatriale regola il ritmo del battito
cardiaco
Una regione specializzata del tessuto muscolare
cardiaco detta nodo senoatriale (SA), o pacemaker,
mantiene il ritmo regolare di pompaggio del cuore
determinando la frequenza con cui esso si contrae.
Nodo senoatriale
(pacemaker)
Nodo atrioventricolare
Fibre muscolari specializzate
per la trasmissione degli impulsi
Atrio
destro
Ventricolo
destro
Figura 18.7
ECG
1
2
3
Apice
4
• Il nodo senoatriale genera impulsi elettrici trasmessi
anche a una regione particolare, il nodo
atrioventrcicolare (AV).
• I segnali elettrici che insorgono e si propagano nel
cuore generano dei cambiamenti elettrici sulla pelle
che possono essere rilevati tramite degli elettrodi e
registrati come elettrocardiogramma.
• Il ritmo cardiaco è influenzato anche da ormoni e
potenziato dall’esercizio fisico.
COLLEGAMENTI
18.8 Che cos’è un attacco cardiaco?
Se uno o più vasi sanguigni si ostruiscono, le cellule
muscolari cardiache muoiono rapidamente, il cuore non
è più in grado di pompare sufficiente sangue nel corpo e
si verifica un attacco cardiaco, o infarto del miocardio.
Vena cava
superiore
Arteria
polmonare
Arteria
coronarica
destra
Aorta
Arteria
coronarica
sinistra
Occlusione
Tessuto muscolare morto
Figura 18.8A
L’aterosclerosi è una patologia cardiovascolare cronica
dovuta a formazione di placche (ateromi) che si sviluppano e
si accrescono all’interno delle pareti dei vasi, determinando il
restringimento del lume delle arterie e facendo scorrere il
sangue con maggiore difficoltà.
Placche
Epitelio
LM 60 ×
Figura 18.8B
Tessuto
liscio
LM 160 ×
Tessuto
connettivo
18.9 Il sangue esercita una pressione sulle pareti
dei vasi
• La pressione sanguigna corrisponde alla forza che
il sangue esercita sulle pareti dei vasi sanguigni.
• Dipende, in parte, dalla gittata cardiaca e, in parte,
dalla resistenza al flusso sanguigno operata dallo
stretto lume delle arteriole.
Pressione (mm Hg)
La pressione e la velocità del sangue sono maggiori
nell’aorta e nelle arterie.
120
100
80
60
40
20
0
Pressione
sistolica
Pressione
diastolica
Vene
Venule
Capillari
Vena cava
Figura 18.9A
Arterie
30
20
10
0
Atreriole
50
40
Aorta
Velocità (cm/sec)
Dimensione relative
e numero
di vasi
sanguigni
Le grosse vene dei mammiferi sono compresse tra
muscoli scheletrici e hanno valvole che consentono al
sangue di scorrere solo in direzione del cuore.
Direzione
del flusso
sanguigno
nella vena
Valvola (aperta)
Muscolo scheletrico
Valvola (chiusa)
Figura 18.9B
COLLEGAMENTI
18.10 Misurando la pressione sanguigna è possibile
evidenziare i problemi cardiovascolari
Il valore normale della pressione sanguigna di un adulto
è 120/70: il primo numero rappresenta la pressione
durante la sistole, mentre il secondo quella durante la
diastole.
Pressione sanguigna
120 sistolica
70 diastolica
(ancora da misurare)
Pressione
del manicotto
sopra 120
Manicotto
di gomma
gonfiata
con aria
Pressione
del manicotto
sotto i 120
Pressione
del manicotto
sotto i 70
120
120
70
Suoni udibili
nello
stetoscopio
Arteria
Figura 18.10
1
I suoni si arrestano
Arteria
chiusa
2
3
4
• L’alta pressione sanguigna, o ipertensione, viene
definita come pressione sanguigna che raggiunge di
norma valori superiori a 140mmHg per la pressione
sistolica, e superiori a 90 mmHg per la pressione
diastolica.
• L’ipertensione interessa circa un quarto della
popolazione adulta e aumenta il rischio di ictus,
infarto del miocardio e altre patologie cardiache o
renali.
18.11 Il tessuto muscolare liscio controlla la
distribuzione del sangue
La muscolatura liscia delle
pareti delle arteriole può
contrarsi o rilassarsi,
ostacolando oppure
favorendo l’ingresso
del sangue nel letto capillare.
Metarteriola
Sfinteri precapillari
Capillari
Arteriola
1 Sfinteri rilassati
Venula
Metarteriola
Figura 18.11
Arteriola
2 Sfinteri contratti
Venula
18.12 Molte sostanze riescono a passare attraverso
le pareti dei capillari
Parete
capillare
Lume
capillare
Liquido
interstiziale
Figura 18.12A
TEM 5000 ×
Nucleo
di una cellula
epiteliale
Spazio tra due
Cellula
muscolare cellule epiteliali
della parete capillare
• Lo scambio di sostanze tra il sangue e il liquido
interstiziale avviene in diversi modi:
– per diffusione ed endocitosi;
– per pressione sanguigna e pressione osmotica.
Cellule tessutali
Estremità
capillare
vicina all’arteriola
Pressione
sanguigna
Liquido
interstiziale
Figura 18.12B
Pressione
osmotica
Pressione netta
v erso l’esterno
Pressione
osmotica
Pressione
sanguigna
Pressione netta
v erso l’interno
Estremità
capillare
vicina
alla venula
• Due forze attive spingono il liquido all’interno e
all’esterno del capillare:
– una è la pressione sanguigna che tende a far
uscire il liquido fuori dal lume del capillare;
– l’altra è la pressione osmotica che tende ad
attirarlo dentro al lume.
Composizione e proprietà del sangue
18.13 Il sangue è costituito dal plasma e da
elementi cellulari in sospensione che si originano
nel midollo osseo
• Il sangue è formato da diversi tipi di elementi
cellulari, chiamati nel loro insieme elementi
figurati, che sono in sospensione in un liquido,
detto plasma.
• Il plasma è composto per circa il 90% da acqua;
tra i numerosi soluti si trovano sali inorganici sotto
forma di ioni, proteine, sostanze nutritive, prodotti
di scarto, ormoni.
• Gli elementi figurati in sospensione nel plasma
sono i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine.
• I globuli rossi sono chiamati anche eritrociti e la
loro funzione principale è quella di trasportare
ossigeno.
• I globuli bianchi, o leucociti, hanno la funzione di
combattere le infezioni e di impedire la crescita
delle cellule cancerose.
La composizione del sangue:
Plasma (55%)
Componenti
Acqua
Ioni inorganici:
Sodio
Potassio
Calcio
Magnesio
Cloruro
Bicarbonato
Proteine plasmatiche:
Albumina
Elementi cellulari (45%)
Principali funzioni
Equilibrio osmotico,
azione tampone,
trasmissione di
impulsi nervosi
Funzioni
Numero
(per mm 3 di sangue)
Tipi di cellule
Solvente per diluire le
altre sostanze
Eritrociti
(globuli rossi)
5–6 milioni
Leucociti
(globuli bianchi)
5000–10 000
Sangue
centrifugato
Equilibrio osmotico
e azione tampone
Coagulazione
Immunità
Sostanze trasportate dal sangue:
Sostanze nutritive
Prodotti di rifiuto del metabolismo
Gas respiratori (O2 eCO2)
Ormoni
Figura 18.13
Difesa e
immunità
Linfociti
Basofili
Fibrinogeno
Immunoglobuline
Trasporto
di ossigeno e,
in parte, di
anidride
carbonica
Esosinofili
Neutrofili
Piastrine
Monociti
250 000–
400 000
Coagulazione
del sangue
COLLEGAMENTI
18.14 La mancanza o l’eccesso di globuli rossi
possono essere dannosi per la salute
Figura 18.14
Colonizzata SEM 3400 ×
Quantità troppo basse di emoglobina o un ridotto
numero di globuli rossi comportano una patologia detta
anemia.
• Se i tessuti non ricevono abbastanza ossigeno, i reni
secernono un ormone chiamato eritropoietina
(EPO), che stimola il midollo osseo a produrre più
globuli rossi.
• Alcuni atleti scelgono metodi drastici o illegali per
incrementare la capacità di trasporto di O2 nel
sangue, al fine di migliorare le proprie prestazioni,
iniettandosi EPO sintetica.
18.15 La coagulazione blocca la fuoriuscita di
sangue dai vasi sanguigni danneggiati
Figura 18.15B
Colonizzata SEM 3400 ×
Le piastrine e la proteina plasmatica fibrinogeno sono
sempre presenti nel sangue e si attivano per produrre
un coagulo nel momento un cui un vaso sanguigno
viene leso.
Il processo di coagulazione del sangue:
1 Le piastrine aderiscono al
tessuto connettivo, lesionato
a causa di una ferita
Epitelio
2 Si forma un aggregato
di piastrine
intrappola le cellule
Tessuto
connettivo
Piastrine
Figura 18.15A
3 Un coagulo di fibrina
Tappo di piastrine
COLLEGAMENTI
18.16 Attraverso l’analisi del sangue si possono
diagnosticare molte malattie
• L’analisi del sangue è probabilmente l’esame
clinico più diffuso e più richiesto dai medici.
• L’esame del sangue permette di:
– evidenziare carenze ormonali o vitaminiche e
squilibri nell’alimentazione;
– valutare il rischio di sviluppare malattie
cardiovascolari o renali;
– avere indicazioni sulla presenza di un’infezione o
anche di un tumore non ancora diagnosticati.
COLLEGAMENTI
18.17 Le cellule staminali potrebbero essere
utilizzate per curare la leucemia e altre malattie
delle cellule del sangue
Le cellule staminali si differenziano negli elementi
figurati del sangue e possono essere usate per la cura
di malattie come, per esempio, la leucemia.
Cellule staminali
linfoidi
Cellule staminali mieloidi
Basofili
Eritrociti
Piastrine
Figura 18.17B
Linfociti
Monociti
Eosinofili
Neutrofili

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