Regolazione Circolatoria e Consumo di Ossigeno, Dispense di Fisiologia

Scarica Regolazione Circolatoria e Consumo di Ossigeno e più Dispense in PDF di Fisiologia solo su Docsity! FISIOLOGIA DELLO SPORT LEZ 8 Avete presente questo schemino? questo è la rappresentazione grafica di quel principio di Fick di cui parlavamo l'altra lezione. Serve a calcolare quanto sangue passa attraverso un organo, conoscendo dei determinati parametri: Qual è la differenza arterovenosa nella concentrazione di qualche sostanza, Se noi sappiamo la velocità con cui l'organo immette o riduce la quantità di questa sostanza. Questo processo avviene principalmente a livello del rene con la clinens renale, dove il rene ha il compito principale di purificare il sangue. Se l'organo è il polmone la quantità di sangue che passa attraverso il polmone non è altro che la circolazione polmonare, che è la piccola circolazione che equivale ( in buona approssimazione) alla gittata cardiaca. Allora ecco chevale la legge di fick e sappiamo la quantità di sangue che passa e possiamo sapere il consumo di ossigeno a partire dalla gittata cardiaca e dalla differenza arterovenosa del sangue. Quando ilVO2 diventa max vuol dire che sono Max gittata cardiaca e differenza arterovenosa. Diventa max perchè fortunatamente qualcuno impone delle limitazioni, non permettndo l'ulteriore consumo di ossigeno (VO2), e si tratta di 3 imputati :app. circolatorio; app. respiratorio; app. muscolare. Abbiamo visto che il probabile imputato di questa limitazione è l'apparato circolatorio perchè la gittata cardiaca oltre un certo valore non va oltre. In ogni caso anche se ha delle limitazioni guardando il grafico possiamo capire come l'organismo si sforza per andare incontro a queste situazioni. Considerato che la quantità di ossigeno contenuto nel sangue arterioso resta ( incomprensibile, dovrebbe essere uguale) rasenta il limite di quanto ossigeno può trasportare il sangue arterioso ( che in teoria dovrebbe trasportare ossigeno per quella linea gialla che sarebbe 20millilitri, noi in realtà con l'apparato respiratorio la saturiamo quasi tutta). Questo ci dice che l'apparato respiratorio non sarà l'imputato. Poi questo sangue arterioso va ai tessuti da cui viene estratta una certa quantità di ossigeno. Per esempio in questi casi da 20 siamo passati a 12 ( per cui il consumo di ossigeno è 8); man mano che incrementa l'esercizio la quantità di ossigeno nel sangue artrerioso più o meno resta costante, mentre si riduce la quantità di ossigeno residuo nel sangue venoso dove diventerà anche meno di 5. Dunque aumenta la differenza arterovenosa di ossigeno, fino a diventare un valore bassissimo nel sangue venoso ci dice che il muscolo ha consumato più ossigeno. Dunque la quantità di ossigeno minimale nel sangue venoso significa che i muscoli hanno lavorato bene. La quantità minimale è da imputare dai distretti diversi da quello muscolare (app.digerente ad es.). Allora si ribadisce che dei nostri 3 imputati l'app. circolatorio è quello da prendere in osservazione, nonostante i suoi enormi poteri di adattamento (basta confrontare la gittata cardiaca e la sua distribuzione: ariposo abbiamo 5 l di sangue pompati ovunque cn una frequenza di 70 battiti x 70ml GS e viene distribuita in base alle esigenze funzionali di organi e apparati e ai muscoli va solo il 20% perchè non hanno grande fabbisogno e ce ne va poca ( in rapporto alle sue dimensioni) perchè a riposo la circolazione muscolare offre una elevata resistenza. Il discorso è matematico, se noi ipotizziamo che tutti i distretti in condizioni di riposo hanno la stessa resistenza vascolare il sangue dovrebbe distribuirsi in questi distretti in ragione della loro percentuale rispetto al peso corporeo. Quindi, se tutti i distretti hanno la stesa resistenza ai muscoli, che sono il 50% del peso corporeo, dovrebbero arrivare il 50% del sangue. Ma ci va solo il 20% perchè evidentemente la circolazione muscolare è una circolazione a più elevata resistenza (nelle condizioni di riposo!). Al fegato invece, nonostante pesi pochissimo rispetto ai muscoli, ci va più sangue dei muscoli: il fegato deve lavorare per processare le reazioni chimiche in quanto "laboratorio chimico dell'organismo" perchè avvengono 2 milioni di reazioni. Questo nelle condizioni di riposo è favorito, lo stesso i reni: entrambi pesano 300g, eppure va ancora più sangue dei muscoli..non per nutrire i reni ma per la purificazione del sangue che era azotato. Questa irrorazione renale è finalizzata a svolgere nel rene questi processi importanti, soprattutto nelle condizioni di riposo, quando noi ci possiamo permettere il lusso di dare al rene tutta questa grande quantità di sangue; al cervello 700ml di sangue; al cuore (300 gr) ce ne va solo il 5% della gittata cardiaca, perchè il 5% basta nelle condizioni di riposo (cioè 250ml). Diverse saranno le condizioni che si verificheranno durante un esercizio fisico intenso: stiamo parlando di un individuo mediamente attivo dove arriva a 25l di sangue (5volte di più rispetto un individuo a riposo). La cosa ancora più importante è che durante l'esercizio fisico, la gittata cardiaca non solo aumenta, ma anche viene ridistribuita, distribuita in modo diverso, tale che ai muscoli non andrà più il 20% della gittata cardiaca ma l'80-85%. Stiamo parlando dell'85% non di 5l ma di 25l. quindi abbiamo 21l ai muscoli. ..Verso gli altri distretti che saranno caratterizzati o dal mantenimento della stessa quantità di sangue che avevano nelle condizioni di riposo, per esempio il cervello.. perché non è che se uno aumenta di 5 volte la gittata cardiaca al cervello ci deve andare 5 volte più sangue.. Ma ci sono organi invece che sono irrorati meglio durante l’esercizio fisico. Per esempio di quei restanti 4 litri, dove li mandiamo? Li mandiamo o nella stessa qualità che avevano nelle condizioni di riposo vedi il cervello (750 ml) nelle condizioni di riposo e 750 ml se sta facendo la corsa con la bicicletta. Altri organi invece saranno nutriti, per esempio il cuore assorba circa il 4-5% della Gittata Cardiaca. Però nelle condizioni di riposo è il 5% di 5 L quindi 250 ML, nelle condizioni di attività fisica intensa è il 5% di 25 litri quindi 1250. Quindi nel cuore è un incremento che ci deve essere e deve essere proporzionato alla Gittata cardiaca . Infatti la gittata cardiaca devolve sempre il 5% alla irrorazione delle coronarie. Poi tutto il resto viene appiattito. E per dare più sangue al cuore certi distretti sono addirittura penalizzati nelle condizioni di riposo. Per esempio il fegato, il rene, la cute . Adesso cerchiamo di vedere, come si arriva da questo assetto o quast’altro. Considerando però tra l’altro che pur con tutti questi meccanismi di regolazione , come abbiamo sempre detto.. nonostante questa enorme quantità di sangue che va ai muscoli, se l’esercizio è molto intenso non ci basta .. tanto è vero che i muscoli si mettono a produrre acido lattico. Allora quali sono i meccanismi di regolazione di questa attività cardio- circolatoria affinché si abbia questa variazione di assetto? Noi li possiamo distinguere in due grandi fazioni. - una regolazione generale dell’attività cardiocircolatoria - Una regolazione locale come avviene per tutti i distretti La regolazione GENERALE è quella che vede impegnato il meccanismo nervoso e il meccanismo ormonale. vascolare. Ma se uno è iperteso, se aumenta la frequenza cardiaca peggiora la situazione. La attività nervosa è importante per la regolazione cardiovascolare anche se da sola non produrrebbe granchè. Il sistema simpatico viene detto dagli anatomici sistema toracolombare perché si origina nei segmenti toracici e lombari del midollo spinale. Mentre il parasimpatico è detto craniale e sacrale. I rami simpatici che vanno al cuore si originano dai primi segmenti toracici. Quelli parasimpatici che vanno al cuore si originano nel bulbo e sono rappresentati da rami del nervo vago. Il nervo vago (decimo nervo cranico) innerva da solo tutti gli organi di torace e addome. Dove l’uno esercita un’azione eccitatoria, l’altro ha funzione inibitoria, così da equilibrare le varie funzione degli organi viscerali con l’effetto del mantenimento dell’omeostasi del mezzo interno. Nel cuore il simpatico innerva tutto l’organo, promuovendo aumenti di frequenza (cronotropismo), per cui il simpatico avrà un effetto cronotropo positivo mentre il vago ha effetto cronotropo negativo. Ma c’è anche la forza di contrazione (inotropismo). Il simpatico qui ha azione eccitatoria mentre il parasimpatico non ha funzione perché il vago non innerva i ventricoli. La forza di contrazione dei ventricoli deve essere potenziata quando serve ma mai depressa, altrimenti questo comporterebbe un’insufficiente gittata sistolica, un esagerato residuo di sangue dopo la sistole che dilaterebbe le camere ventricolari provocando scompenso cardiaco. Questo si verifica quando il cuore non riesce a pompare tutto il sangue che ci arriva. Il vago è importante nel rallentare la frequenza ma non nel diminuire la forza di contrazione. Un’altra differenza fra i due organi per quanto riguarda l’innervazione cardiocircolatoria riguarda i vasi. Essi sono quasi totalmente innervati dal solo ortosimpatico che esercita un’azione prevalentemente vasocostrittoria, infatti si parla di tono ortosimpatico vasocostrittorio. Ma allora noi possiamo solo esercitare vasocostrizione? No, la vasodilatazione si ottiene in vari modi, tra cui rallentando il tono ortosimpatico perché tiene a riposo i vasi parzialmente costretti. Da questo punto, se aumenta l’azione simpatica il vaso si stringe ancora di piu, se invece rallenta il tono allora si dilata. Altri fenomeni di vasodilatazione sono affidate agli autacoidi. Sono delle sostanze prodotte localmente che hanno un’azione sul diametro dei vasi. Molto spesso sono metaboliti, il tasso di ossigeno, di co2. Per esempio, l’anidride carbonica ha effetto vasodilatatorio perché se nel tessuto si sta accumulando anidride carbonica vuol dire che l’irrorazione di quel tessuto è insufficiente. Questa azione è il principale meccanismo di regolazione della circolazione cerebrale. Se iperventiliamo espelle più co2 del necessario. Il sangue si impoverisce di co2 che non esercita più la sua funzione vasodilatatoria quindi i vasi si restringono e fanno sentire un senso di vertigini. Anche il tasso di ossigeno, che ha azione vasocostrittoria. Se cala l’ossigeno il vaso si dilata. Questo è il principale meccanismo di regolazione della circolazione coronarica. Oppure ci possono essere dei metaboliti specifici oltre a questi, nei diversi tessuti e nelle diverse circolazioni. Per esempio nelle ghiandole salivari. Durante l’attivazione dell’ortosimpatico la saliva è scarsa. Di per sé le fibre simpatiche avrebbero azione stimolatoria sulle cellule secernenti. Ma accanto a questa azione, impongono una vasocostrizione nei vasi che irrorano la ghiandola, quindi la ghiandola vorrebbe secernere ma non ha dove prendere acqua. Quindi ecco che la saliva che producono le ghiandole in queste circostanze è densa e viscosa. Al contrario, un riflesso condizionato, alla pavlov, se vediamo un bel pollo arrosto aumenta la salivazione. Se voi considerate quello che succede fisiologicamente col riflesso innato mentre mastichiamo o quello che succede con il riflesso condizionato si attiva il parasimpatico, che viene definito dal fisiologo kennon, fight or flight. È quel sistema che mette l’individuo nelle sue migliori capacità di reazione nei confronti di un ostacolo, per lottare o fuggire. Per contro il parasimpatico è definito rest e digest, perché si attiva nelle fasi di riposo stimolando all’occorrenza fasi digestive. La sua apoteosi è dopo un pasto. Ecco che il parasimpatico durante l’attivazione di questi riflessi che aumentano la secrezione salivare, le fibre parasimpatiche stimolano le cellule a secernere. Poi c’è lo stimolo simpatico vasocostrittorio, e allora si verifica nella ghiandola una vasodilatazione, perché le cellule lavorando producono metaboliti vasodilatatori. In questo caso è la callicreina. Quindi il parasimpatico stimola le cellule a lavorare, la callicreina stimola la vasodilatazione, per cui la salivazione parasimpatica potrà essere anche profusa. Tutto questo giro ci serviva per arrivare ai muscoli. C'è una regolazione centralizzata che si avvale di meccanismi nervosi, simpatici e parasimpatico, ormonali ma ci sono anche dei fenomeni locali che molto spesso prendono il sopravvento su quelli generali. Prima di arrivare ai muscoli.. Perché diventa rosso il naso in montagna, quando in teoria ci dovrebbe essere una potente vasocostrizione cutanea? In effetti C’è, appena esce si impallidisce ma poi naso e mani diventano rossi. Questo perché questa potente vasocostrizione, ha ridotto talmente l'afflusso di sangue che le cellule cominciano a soffrirne e producono metaboliti che portano una vasodilatazione compensative che si oppone alla necrosi del tessuto ( cerca di opporsi poiché in caso di stimolo duraturo le estremità, che sono sfavorite dal rapporto superficie volume, sono le prime ad andare in necrosi). Nei muscoli il metabolita chiave è rappresentato dall'adenosina. Tutte le altre sostanze che abbiamo detto, il lattato, il calo di PO2, l'aumento di CO2, l'abbassamento del pH sono tutti stimoli vasodilatatori. Però quest'ultimi agiscono anche in tutti gli altri distretti. Il vasodilatatore chiave del muscolo è l’adenosina. L’adenosina è l’elemento di degradazione finale o quasi dell’atp. I muscoli che lavorano consumano continuamente ATP che viene degradata in ADP, che è una molecola che contiene comunque un legame fosforico ad alta energia. Ciononostante non è utilizzabile in quanto la testa della miosina ha un attività enzimatica specifica per l’atp. Per questo interviene un enzima chiamato miochinasi che prende due molecole di adp, passa un fosforo da una all'altra producendo una nuova molecola di ATP che può essere utilizzata è una molecola di amp (adenosinmonofosfato), che viene defosforilata e diventa adenosina. L’adenosina è il vasodilatatore che adatta la circolazione muscolare distrettuale. Questo perché quando diciamo che durante l’esercizio fisico l’85% della gittata cardiaca va ai muscoli, non abbiamo detto tutto, poiché questo 85% non va a tutti i muscoli Ma viene concentrato in quei muscoli principalmente impiegati nell'esercizio. Se andiamo in bicicletta il sangue servirà soprattutto al quadricipite femorale piuttosto che al bicipite brachiale. Non va a tutti i muscoli in ugual misura Ma sarà maggiormente devoluto ai muscoli che lavorano. Ma come si fa a mandarlo principalmente ai muscoli che lavorano? Grazie a questi metaboliti vasodilatatori che si accumulano principalmente nei muscoli maggiormente attivi. Se guardiamo la microcircolazione muscolare vediamo che normalmente c’è una rete di capillari enorme ma non completamente attiva, anzi è parzialmente utilizzata nelle condizioni di riposo. Questo perché sono presenti degli sfinteri precapillari che normalmente stanno chiusi. L’irrorazione muscolare a riposo si affida a quei pochi capillari aperti punto quando invece l’esercizio comincia a far lavorare questi muscoli succede che la produzione di questi metaboliti, la produzione di lattato, il tasso di ossigeno che cala, il tasso di CO2 che aumenta sono gli stimoli funzionali per fare aprire questi sfinteri precapillari. Ecco che la nostra microcircolazione muscolare, che nelle condizioni di riposo era caratterizzata da una elevata resistenza, diventa una sorta di lago di sangue. Il sangue percorre molti più canali e la resistenza muscolare è crollata. Non crolla però in tutti i muscoli allo stesso modo e il sangue imbocca le vie a minore resistenza, andando Dunque nei muscoli che lavorano maggiormente. Tutti questi sfinteri che si aprono e queste resistenze che si abbassano fanno sì che la pressione non aumenti più di tanto, Anzi la pressione media resta costante o si abbassa addirittura (effetto benefico dell'esercizio fisico purché sia moderato e di resistenza piuttosto che di potenza). Questa cosa potrebbe sembrare strana in base alla legge di Hagen e di Possibile, che ci dice che la pressione è proporzionale al flusso, alla gittata cardiaca. Se per esempio abbiamo 5 litri a riposo, quando questa gittata cardiaca diventa 25 litri la pressione dovrebbe aumentare di 5 volte. Ma ciò non succede perché nel frattempo c’è la vasodilatazione che fa abbassare le resistenze. La formula completa è pressione = GC × resistenze. Se la gittata cardiaca aumenta Ma le resistenze diminuiscono la pressione rimarrà più o meno uguale. Il particolare valore di pressione che aumenta è la pressione differenziale. Normalmente Noi abbiamo un oscillazione della pressione arteriosa che va da 80 a 120 virgola e quindi la pressione differenziale è di 40. Durante un esercizio fisico, il cuore pompa con Maggiore forza, e quindi la pressione sistolica sarà leggermente più alta, 130, ma quella che si modifica di più è la pressione minima che crolla, poiché questa vasodilatazione ne comporta un abbassamento fino a 60/50. La pressione differenziale diventa quindi di 70. Non solo, Ma questa tendenza alla vasodilatazione, che raggiunge la sua massima espressione durante un esercizio fisico, ha la tendenza a mantenersi anche per 24 ore. Questo è il motivo per cui questo tipo di esercizio fisico è particolarmente indicato a soggetti ipertesi ( l'ipertensione dovuto molto spesso all'innalzamento della minima). Se noi con l'esercizio fisico, abituiamo il nostro sistema circolatorio ad essere più vaso dilatato otteniamo importanti effetti benefici (condotto regolarmente). In molteplici patologie o in situazioni anomale l’esercizio fisico è importantissimo, perché rappresenta una delle strategie terapeutiche, per esempio nel diabete (v a curato in 3 modi: 1 alimentazione, 2 terapia farmacologia 3 esercizio fisico), soggetti cardiopatici, ipertesi, soggetti con malattie neurodegenerative (parkinson, individui rigidi e poco propensi a muoversi Ma che più stanno Fermi e minore Sarà la loro facilità a muoversi e un esercizio fisico regolare li aiuta a sciogliere questo ipertono). Una potente vasodilatazione che è benefica è quella che fa controidicare questo tipo di esercizi fisici in determinate circostanze, per esempio l'attività alle 3 del pomeriggio (vasodilatazione, crolla resistenza cutanea, crolla la resistenza muscolare, crolla la resistenza dell'app digerente se uno ha appena finito di mangiare e uno rischia il collasso). Il cuore dovrebbe pompare troppo sangue per mantenere alta la pressione. Se il cuore trova delle resistenze cosi basse, facilmente potrà non essere in grado di sviluppare una sufficiente pressione.