CURS FIZIOLOGIE 3

FIZIOLOGIAAPARATULUI CARDIOVASCULAR

1. FIZIOLOGIA SISTEMULUI VASCULAR:

proprietăţile fiziologice;

aspecte hemodinamice;

tipuri de curgere a sângelui;

viteza de curgere a sângelui;

2. CIRCULAŢIA ARTERIALĂ: particularităţi morfofuncţionale, presiunea arterială;

3. CIRCULAŢIA CAPILARĂ: particularităţi morfofuncţionale, hemodinamica capilară;

4. CIRCULAŢIA VENOASĂ: particularităţi morfofuncţionale, factorii întoarcerii venoase;

5. CIRCULAŢIA LIMFATICĂ.

6. REGLAREA ACTIVITĂŢII CARDIOVASCULARE

1. FIZIOLOGIA SISTEMULUI VASCULAR

1. 1. Proprietăţile fiziologice ale sistemului vascular

- sistemul vascular este alcătuit din artere, arteriole, capilare, venule şi vene, fiecare având structură, calibru şi particularităţi funcţionale caracteristice.

- predominanţa ţesutului elastic atât în aortă şi ramurile sale, cât şi în venele mari, precum şi a celui muscular în restul areterlor şi venelor, conferă sistemului vascular următoarele proprietăţi fiziologice:

Elasticitatea. - reprezintă capacitatea vaselor şi îndeosebi a arterelor mari şi a venelor de a se

destinde şi de a reveni la forma iniţială, în funcţie de variaţiile de volum şi presiune ale coloanei de sânge din interiorul lor.

Contractilitatea. - constă în capacitatea fibrelor musculare din mezarteră şi vene de a se contracta şi

relaxa sub acţiunea diverşilor factori nervoşi şi umorali. - fenomenul este cunoscut sub numele de vasomotricitate şi are loc îndeosebi la

nivelul musculaturii netede arteriolare, care prezintă sensibilitate maximă faţă de factorii neuroumorali de reglare a tonusului vascular.

1

1. 2. Aspecte hemodinamice

- parametrii esenţiali ai circulaţiei sângelui în vase (presiune, viteză, debit) pot fi interpretaţi în lumina legilor hidrodinamicii, ţinând seama atât de caracteristicile vaselor (lungime, lumen, suprafaţă totală de secţiune), cât şi de parametrii esenţiali ai lichidului circulant (diferenţa de presiune în condiţiile unei curgeri laminare, vâscozitate etc). - aplicarea acestor legi la hemodinamică trebuie făcută cu precauţie, din următoarele motive:

sângele nu este un lichid perfect, ci un sistem care conţine o componentă lichidă şi una celulară;

regimul de curgere nu este exclusiv laminar (pe alocuri curgerea poate fi turbulentă); curgerea este pulsatilă; pereţii vaselor nu sunt rigizi, ci deformabili.

- indiferent de teritoriul vascular, deplasarea sângelui este determinată de: diferenţa de presiune dintre cele două extremităţi ale vasului, ca forţă de împingere şi deplasare a

sângelui din teritoriul cu presiune înaltă spre cel cu presiune joasă, cu excepţia situaţiei când lichidul se poate deplasa şi în virtutea inerţiei;

rezistenţa pe care vasele o opun scurgerii lichidelor.- relaţia dintre debitul sanguin dintr-un teritoriu vascular, presiune şi rezistenţă, se exprimă prin:

Legea lui Ohm: Q = ∆P/R Q = debitul sanguin; ∆P = diferenţa de presiune; R = rezistenţa opusă scurgerii.

1. 3. Tipuri de curgere a sângelui

- în condiţii fiziologice, curgerea sângelui este laminară şi paralelă cu axul vasului. - viteza sângelui este maximă în centrul vasului şi scade spre periferie, datorită aderenţei stratului

lichid – vâscos periferic de peretele vasului şi frecării concentrice.- datorită vitezei mari de deplasare a coloanei de sânge, la nivelul suprafeţelor rugoase, al

stenozelor, curgerea poate deveni turbulentă, determinând apariţia unor sufluri ca manifestări stetacustice (zgomotele lui Korotkow de la măsurarea presiunii arteriale).

- în aceste condiţii sângele nu se deplasează paralel cu axul vasului, ci dă naştere unor vârtejuri care reduc viteza sângelui

- o turbulenţă tranzitorie se observă frecvent şi în partea proximală a aortei şi arterei pulmonare în timpul perioadei de ejecţie

- dacă viteza de scurgere creşte (ex. eforturi fizice), sau vâscozitatea scade (ex. anemii) turbulenţa poate să apară în toate arterele mari.

1. 4. Viteza de curgere a sângelui

- viteza de curgere a lichidelor este direct proporţională cu debitul şi invers proporţională cu suprafaţa de curgere.

o V = Q/A, în care V este viteza; Q = debitul; A = aria de curgere a lichidelor.- din cauza fluxului (debitului) discontinuu, viteza de curgere prezintă o valoare mai ridicată în

timpul sistolei comparativ cu diastola.- dacă la nivelul aortei, în sistolă, viteza este de cca 0,4 – 0,5 m/sec, în diastolă scade la 0,2 m/sec.

2

- în continuare, datorită creşterii treptate a suprafeţei de secţiune a vaselor, prin care se scurge sângele, viteza scade treptat, atingând valoarea cea mai joasă, de cca 0,5 mm/sec în capilare (de 1000 de ori mai mică decât în aortă)

- viteza curgerii sângelui în vene creşte progresiv de la venule spre venele mari, unde atinge viteza de cca 10 cm/sec

- creşterea treptată a vitezei sângelui în vene se datorează diminuării treptate a suprafeţei totale de curgere a sângelui, cu toate că diametrul vaselor venoase creşte treptat, cu cât ne apropiem de atrii.

2. CIRCULAŢIA ARTERIALĂ

2. 1. Patricularităţi morfofuncţionale ale sistemului arterial  Arterele, ca vase ce pleacă de la inimă, se împart, în funcţie de predominanţa ţesutului elastic sau muscular şi de mărimea lor, în: artere de tip elastic sau mari; artere de tip muscular sau medii; arteriole.

2. 2. Presiunea arterială- forţa exercitată de masa sanguină asupra pereţilor arteriali, sub influenţa activităţii contractile a

inimii, în vederea deplasării sângelui în arborele vascular închis, poartă denumirea de presiune arterială.

- arterele fiind distensibile, pomparea ritmică a sângelui este pulsatilă, cu presiunea mai mare în timpul sistolei decât a diastolei.

- la nivelul arterelor mari şi mijlocii, presiunea arterială atinge valori de 120 – 140 mmHg în timpul sistolei şi de 70 – 90 mmHg în diastolă.

- sistemul cu presiune ridicată, din care fac parte arterele şi arteriolele, reprezintă un „rezervor” de presiune ce asigură forţa necesară deplasării continue a masei sanguine spre teritoriul de schimb arteriolocapilar al microcirculaţiei.

- presiunea la capătul arterial al capilarelor este de cca 30 mmHg, măsură cu care sângele ajunge la nivelul vaselor cu diametru tot mai mic.

- scăderea se datorează creşterii rezistenţei periferice la curgere.- arteriolele, care opun cea mai mare rezistenţă vasculară (cca 1/2 din rezistenţa întregului sistem

circulator), determină o scădere a presiunii arteriale cu cca 35 mmHg. - ca urmare, presiunea care părăseşte arteriolele şi care pătrunde în capătul arterial al capilarelor,

este de cca 30 mmHg.- presiunea la capătul arterial al capilarelor este de cca 30 mmHg, iar la capătul venos este de cca

10 mmHg. - deci, la nivelul capilarelor, presiunea scade doar cu cca. 20 mmHg, ceea ce demonstrează că

rezistenţa capilară este de 2/5, comparativ cu rezistenţa arteriolară.- presiunea la începutul sistemului venos, deci al venulelor, este de cca 10 mmHg după care scade

continuu, ajungând la valori de 0 mmHg sau chiar –2 mmHg în atriul drept. - scăderea mare a presiunii la nivelul venelor este determinată de rezistenţa mărită a venelor,

opusă scurgerii sângelui, din cauza colaborării lor sub acţiunea forţelor care acţionează din exterior.

- factorii determinanţi ai presiunii arteriale forţa de propulsie a cordului; masa sanguină;

3

rezistenţa vasculară periferică.- factorii de care depinde presiunea arterială pot fi grupaţi în: factori fizici şi factori fiziologici.

factori fizici :volumul sanguin şi elasticitatea sistemului arterial. factorii fiziologici: debitul sistolic, frecvenţa cardiacă şi rezistenţa periferică.

- tipuri de presiune arterialăPresiunea sistolică (maximă)

- este presiunea cu care sângele este propulsat în sistemul vascular în timpul sistolei. - la adulţi, în arterele mari şi mijlocii valoarea ei este de cca 120 – 140 mmHg, în arterele mici

presiunea coboară la 70 – 80 mmHg, iar în capătul arterial al capilarelor, la valoarea de cca 25 – 30 mmHg.

Presiunea diastolică (minimă). - este presiunea cu care sângele se deplasează în timpul diastolei ventriculare. Valorile sale

normale reprezintă 1/2 din valoarea sistolică, plus 10 mmHg. - în mica circulaţie (pulmonară), valorile respective reprezintă doar a 5-a parte din valorile

respective din marea circulaţie. Presiunea sistolică din artera pulmonară este de cca 25 – 28 mmHg, iar cea diastolică de 8 – 10 mmH.

Presiunea medie. - se calculează adăugând la presiunea diastolică 1/3 din valoarea presiunii pulsului. - constituie fondul permanent de propulsie şi irigare a sângelui de la cord la ţesuturi şi asigură

irigaţia şi nutriţia tisulară. La vârstnici, o dată cu scăderea elasticităţii vaselor, presiunea medie are tendinţa de apropiere de valorile maxime (sistolice).

Presiunea diferenţială. - este reprezentată de diferenţa dintre presi-unea maximă şi minimă. - are valori cuprinse între 45 – 50 mmHg.

Presiunea convergentă. - este presiunea arterială cu minima crescută pe fondul unei maxime normale. - în acest caz, presiunea minimă va fi mai apropiată de presiunea sistolică. - se întâlneşte la persoane surmenate, cu fenomen de simpatotonie sau la pacienţi cu boli renale, al

căror tonus vascular este crescut din cauza hiperactivităţii sistemului renină-angiotensină.Presiunea divergentă.

- se caracterizează prin scăderea presiunii minime, cu menţinerea presiunii sistolice în limite normale.

- fenomenul se întâlneşte la sportivi antrenaţi cu tonus vagal crescut sau la pacienţi cu insuficienţă aortică.

2. 3. Manifestările periferice (pulsul arterial)- pulsul arterial constă în distensia pereţilor arteriali din timpul sistolei ventriculare, determinată

de creşterea presiunii şi diametrului arterei comprimate pe un plan osos. - expansiunea ritmică (pulsul) a arterelor periferice se datorează propagării cu viteză mare a undei

vasculare, produsă de expulzia sângelui din inimă în vasele mari- unda pulsatilă se propagă cu o viteză de 4 – 6 m/sec, deci de cca 10 ori mai mare, comparativ cu

viteza sângelui- viteza undei pulsatile depinde de elasticitatea sistemului arterial- caracterele pulsului arterial pot fi apreciate palpatoriu sau înregistrate sub forma unei

sfigmograme cu ajutorul sigmografelor de diverse tipuri.

4

3.CIRCULAŢIA CAPILARĂ

- la nivelul capilarelor se realizează cele mai importante funcţii ale sistemului circulator, şi anume, schimurile nutritive şi a produşilor de excreţie rezultaţi din procesele catabolice celulare.

- această funcţie este realizată de cca 10 bilioane de capilare, care realizează o suprafaţă de 6300 m2.

3. 1. Particularităţi morfofuncţionale ale capilarelor- capilarele nu prezintă musculatură netedă, de unde rezultă că sistemul nervos nu va putea acţiona

direct asupra vasomotricităţii.- arteriolele, pe măsură ce se ramifică şi îşi reduc diametrul, conţin tot mai puţină musculatură

netedă. - la nivelul metarteriolelor apar discontinuităţi ale musculaturii, care sfârşesc în teritoriul precapilar al capilarelor adevărate, cu un sfincter muscular precapilar.

- reţeaua capilară este dublată în anumite teritorii (pielea extremităţilor, plămâni, tub digestiv etc) de anastomoze arteriovenoase, prevăzute cu musculatură netedă.

- variaţiile tonusului acesteia, produse pe cale nervoasă sau umorală, determină fie scurtcircuitarea, fie dirijarea unei cantităţi mai mari de sânge spre capilarele din jur.

3. 2. Hemodinamica capilară - capilarele, alături de vene, atrii, ventriculul drept, mica circulaţie şi sistemul limfatic, aparţin

sistemului circulator cu presiune joasă, în timp ce sistemul arterial şi, după unii autori, şi ventriculul stâng, formează sistemul cu presiune ridicată.

- datorită dimensiunilor mici şi rezistenţei mari pe care capilarele o opun în faţa undei sanguine, viteza de curgere a sângelui în capilare scade la 0,5 – 0,8 mm/sec, favorizând schimburile de substanţe între plasma sanguină şi lichidul interstiţial.

- presiunea cu care circulă sângele în capilare scade de la cca 30 – 35 mmHg la polul arterial al capilarului, la 10 – 12 mmHg la polul venos.

- forţele pozitive şi negative care contribuie la deplasarea plasmei în spaţiul interstiţial la polul arterial al capilarului şi invers, în cazul polului venos (forţele Starling) sunt în număr de patru.

- din însumarea lor rezultă că forţa predominantă în primul caz este presiunea hidrostatică, iar în al doilea, este cea coloidosmotică.

- la nivelul polului arterial al capilarului acţionează o forţă pozitivă de 13,3 mmHg, provenită din îmsumarea algebrică a următoarelor presiuni:

presiunea hidrostatică intracapilară 30,0 mmHgpresiunea hidrostatică interstiţială negativă –5,3 mmHgpresiunea coloidosmotică interstiţială 6,0 mmHg

Total 41,3 mmHg

presiunea coloidosmotică capilară 28,0 mmHgTotalul forţei ce asigură filtrarea 13,3 mmHg

- primele trei presiuni, însumând 41,3 mmHg, favorizează deplasarea în afară a plasmei sanguine; cea de a patra – presiunea coloidosmotică, se opune filtrării cu o forţă de 28 mmHg, de unde diferenţa de 13,3 mmHg, care asigură forţa netă de filtrare a plasmei.

5

- la nivelul polului venos al capilarului reabsorbţia plasmei interstiţiale este rezultatul presiunii pozitive de 6,7 mmHg, mai mare în lichidul interstiţial decât în capilar, care a rezultat din:

presiunea hidrostatică intracapilară 10,0 mmHgpresiunea hidrostatică interstiţiaă negativă –5,3 mmHgpresiunea coloidosmotică interstiţială 6,0 mmHg Total 21,3 mmH

presiunea coloidosmotică capilară 28,0 mmHgTotalul forţei de reabsorbţie 6,7 mmHg

- diferenţa mică de numai 6,6 mmHg (13,3 – 6,7) dintre cele două forţe oponente face ca 9/10 din filtratul arterial să se reabsoarbă la capătul venos al capilarului, iar restul de 1/10 va reprezenta limfa

- volumul de lichid filtrat la nivelul capilarelor este de cca. 24 litri/zi.

4. CIRCULAŢIA VENOASĂ

- după ce a cedat oxigenul şi substanţele nutritive la nivelul capi-larelor, sângele încărcat cu bioxid de carbon se întoarce prin venele cave la nivelul atriului drept, de unde va fi pompat apoi în mica circulaţie

- venele pulmonare spre deosebire de restul sistemului venos, transportă sângele oxigenat de la plămâni în atriul stâng

4. 1. Proprietăţi morfofuncţionale ale sistemului venos- venele sunt vase prin care sângele se întoarce la inimă- din punct devedere structural, venele sunt “conducte fibromuscu-lare” al căror calibru creşte de

la periferie la inimă - în venele mici predo-mină fibrele musculare, iar în venele mari predomină fibrele elastice.- volumul venos este de trei ori mai mare decât cel arterial, deci în teritoriul venos se află cca 75%

din volumul sanguin - presiunea sângelui în vene este foarte joasă: 10 mmHg la originile sistemului venos şi zero

mmHg la vărsarea venelor cave în atriul drept - deoarece suprafaţa de secţiune a venelor cave este mai mică decât a capilarelor, viteza de

circulaţie a sângelui creşte de la periferie (0,5 mm/sec) spre inimă, atingând valoarea de 100 mm/sec în cele două vene cave

4. 2. Factorii întoarcerii venoase- factorul determinant al circulaţiei venoase este reprezentat de gradientul de presiune existent

între capătul periferic şi central (cardiac) al sistemului venos, realizat prin „mecanismul împingerii din urmă” (vis à tergo) al sângelui venos

- presiunea venoasă este de cca 12 mmHg la extremitatea periferică a venelor şi de – 1,5, – 2 mmHg la nivelul atriului drept, locul de vărsare a sângelui venos din corp

- deşi diferenţa de presiune este mică, ea este suficientă pentru a asigura, împreună cu factorii adjuvanţi ai întoarcerii venoase, deplasarea centripetă a sângelui spre inimă

6

- ca factori adjuvanţi ai întoarcerii venoase acţionează: aspiraţia cardiacă şi toracică, presa abdominală, contracţia musculaturii scheletice, forţa gravitaţională, valvulele venoase, pulsaţiile arterelor, tonusul capilar

Presiunea venoasă - scade de la periferie spre venele mari şi atriul drept o dată cu scăderea rezistenţei la curgere. - în poziţia orizontală, paralel cu creşterea calibrului venelor, se constată scăderea presiunii,

ajungându-se la cca 12 mmHg în cazul capilarelor venoase, la 7 – 8 mmHg în venele mici şi la 3 – 4 mmHg în venele mijlocii

- - în venele mari şi în atriul drept presiunea venoasă ajunge la 0 mmHg sau chiar negativă – 1,5, – 2 mmHg

- presiunea venoasă periferică, spre deosebire de cea centrală, suferă mari variaţii în funcţie de teritoriul urmărit

- în poziţia verticală, variaţiile oscilează între –10 mmHg în sinusul sagital intracranian şi +90 mmHg la nivelul venelor plantare

- de aici staza şi edemele posturale la sedentari, precum şi necesitatea mişcării, în vederea reducerii presiunii venoase cu ajutorul contracţiei musculare

5. CIRCULAŢIA LIMFATICĂ.

- sistemul limfatic reprezintă o cale derivată de drenaj a plasmei interstiţiale restante spre torentul sanguin de întoarcere al marii circulaţii

- circa 10 – 15% din plasma filtrată la capătul arterial al capilarelor nu se reabsoarbe la capătul venos al capilarului, ci rămâne în spaţiile interstiţiale şi va fi drenată de sistemul limfatic

- din punct de vedere structural, vasele limfatice sunt prevăzute cu valvule şi rezultă din confluarea reţelei capilarelor limfatice

- vasele limfatice mici prezintă un endoteliu fără fenestraţii: membrana bazală este subţire sau poate lipsi; legăturile dintre celulele endoteliale sunt deschise, fără a exista conexiuni intercelulare strânse

- capilarele limfatice, deşi sunt închise la un capăt, nu opun rezistenţă la trecerea proteinelor sau altor particule mari din lichidul interstiţial în trunchiurile colectoare

- pe traiectul sistemului vascular limfatic se găsesc unul sau mai mulţi ganglioni limfatici implicaţi în procesele de apărare locală şi generală ale organismului

- rolul circulaţiei limfatice este triplu: drenaj, transport şi apărare- limfa, fiind o fracţie de plasmă interstiţială, are compoziţie similară acesteia- este mai săracă în proteine (2%) şi ceva mai bogată în lipide, mai ales după prânzuri ( 1 – 2%). - excepţie face doar limfa din canalul toracic, de origine hepatică şi interstiţială, care poate atinge

2 – 4% până la 6% proteine în timpul digestiei şi absorbţiei intestinale- în condiţii de repaus se formează 2 – 4 litri de limfă/zi- creşteri de până la 14 ori pot apărea în cazurile de presiune interstiţială mărită, ca urmare fie a

presiunii intracapilare crescute (arteriolodilataţie, creşterea presiunii venoase), fie a permeabilizării capilarelor (histamina, kininele etc.)

6. REGLAREA ACTIVITĂŢII CARDIOVASCULARE

7

- activitatea sistemului cardiovascular este continuu reglată şi „ajustată” în concordanţă cu nevoile de irigaţie cu sânge a diferitelor organe şi a întregului organism

- procesele de reglare se exercită simultan atât asupra cordului, cât şi asupra vaselor- atât inima, cât şi vasele sanguine dispun de mecanisme intrinseci de autoreglare, completate şi

integrate de mecanismele extrinseci, umorale şi nervoase, de reglare şi control.Mecanismele reglatoare intrinseci - acestea rezultă din proprietăţile funcţionale ale musculaturii sistemului:

de a genera automat impulsuri care induc contracţia inimii; de a răspunde la distensie prin contracţii, micşorând lumenul vaselor; de a-şi modifica tonusul în funcţie de condiţiile metabolice intrinseci şi locale.

Reglarea umorală locală -metaboliţi vasculari locali. Vasodilatatori locali.

- în ţesuturile în activitate, scăderea PO2 şi a pH-ului, deci creşterea acidităţii, determină vasodilataţia arteriolelor şi relaxarea sfincterului precapilar

- acelaşi efect se obţine şi în urma creşterii locale a PCO2 sau a concentraţiei substanţelor osmotic active

- creşterea locală a temperaturii, care se produce în ţesuturile în activitate, determină vasodilataţia vaselor locale

- K+ se poate acumula local, manifestând un efect vasodilatator, în special la nivelul muşchilor scheletici

- efect vasodilatator manifestă şi lactatul, care se poate acumula în exces la nivelul ţesuturilor active

- histamina, eliberată din celulele lezate, intensifică permeabilitatea capilară- la nivelul miocardului, nu şi a muşchiului striat, adenozina manifestă efect vasodilatator.

Vasoconstrictori locali- arterele şi arteriolele lezate intră într-o puternică vasoconstricţie- acest efect se datorează parţial serotoninei, eliberată din plachetele sanguine care aderă de aria

lezată- vasoconstrictori locali sunt şi tromboxanii şi unele prostaglandine- scăderea temperaturii declanşează vasoconstricţie, ceea ce ar putea avea un important rol în

termoreglare- endotelină(un polipeptid de origine endotelială) reprezintă una din cele mai puternice substanţe

vasoconstrictoare cunoscută până în prezent- substanţele vasoconstrictoare, care acţionează asupra muşchilor netezi din tunica musculară a

vaselor, produc un efect vasoconstrictor mult mai evident, în cazul în care nu afectează endoteliul

- acetilcolina, când se aplică asupra unui vas lezat, determină vasoconstricţie, când acţionează asupra vasului intact provoacă vasodilataţie.

Reglarea umorală pe cale sistemică- reglarea activităţii cardiovasculare pe cale sistemică este produsă prin intermediul unor substanţe

circulante- substanţele care determină vasodilataţie includ kininele plasmatice, peptidul intestinal vasoactiv

(VIP), peptidul atrial natriuretic (PAN), iar vasoconstricţia pe cale sistemică este produsă de noradrenalina (NA) şi adrenalină (A), vasopresină şi angiotensină II.

8

Reglarea nervoasă a activităţii cardiace- reglarea nervoasă constituie primul mijloc de apărare împotriva pericolului de dereglare

circulatorie şi constă în reacţii neuroreflexe cardiace şi vasculare în vederea restabilirii prompte a dezechilibrelor create

- reacţiile cardiovasculare compensatoare se realizează cu participarea obligatorie a zonelor reflexogene, precum şi a căilor aferente şi eferente, subordonate centrilor bulbopontini de reglare şi control a activităţii cardiace şi a tonusului vascular.

9