Fiziologia aparatului cardiovascular: circulatia arteriala, capilara, venoasa

CURS FIZIOLOGIE

FIZIOLOGIA SISTEMULUI VASCULAR:

proprietatile fiziologice;

aspecte hemodinamice;

tipuri de curgere a sangelui;

viteza de curgere a sangelui;

CIRCULATIA ARTERIALA: particularitati morfofunctionale, presiunea arteriala;

CIRCULATIA CAPILARA: particularitati morfofunctionale, hemodinamica capilara;

CIRCULATIA VENOASA: particularitati morfofunctionale, factorii intoarcerii venoase;

CIRCULATIA LIMFATICA

REGLAREA ACTIVITATII CARDIOVASCULARE

1. FIZIOLOGIA SISTEMULUI VASCULAR

1. 1. Proprietatile fiziologice ale sistemului vascular

sistemul vascular este alcatuit din artere, arteriole, capilare, venule si vene, fiecare avand structura, calibru si particularitati functionale caracteristice.

predominanta tesutului elastic atat in aorta si ramurile sale, cat si in venele mari, precum si a celui muscular in restul areterlor si venelor, confera sistemului vascular urmatoarele proprietati fiziologice:

Elasticitatea.

reprezinta capacitatea vaselor si indeosebi a arterelor mari si a venelor de a se destinde si de a reveni la forma initiala, in functie de variatiile de volum si presiune ale coloanei de sange din interiorul lor.

Contractilitatea.

consta in capacitatea fibrelor musculare din mezartera si vene de a se contracta si relaxa sub actiunea diversilor factori nervosi si umorali.

fenomenul este cunoscut sub numele de vasomotricitate si are loc indeosebi la nivelul musculaturii netede arteriolare, care prezinta sensibilitate maxima fata de factorii neuroumorali de reglare a tonusului vascular.

1. 2. Aspecte hemodinamice

- parametrii esentiali ai circulatiei sangelui in vase (presiune, viteza, debit) pot fi interpretati in lumina legilor hidrodinamicii, tinand seama atat de caracteristicile vaselor (lungime, lumen, suprafata totala de sectiune), cat si de parametrii esentiali ai lichidului circulant (diferenta de presiune in conditiile unei curgeri laminare, vascozitate etc).

- aplicarea acestor legi la hemodinamica trebuie facuta cu precautie, din urmatoarele motive:

sangele nu este un lichid perfect, ci un sistem care contine o componenta lichida si una celulara;

regimul de curgere nu este exclusiv laminar (pe alocuri curgerea poate fi turbulenta);

curgerea este pulsatila;

peretii vaselor nu sunt rigizi, ci deformabili.

- indiferent de teritoriul vascular, deplasarea sangelui este determinata de:

• diferenta de presiune dintre cele doua extremitati ale vasului, ca forta de impingere si deplasare a sangelui din teritoriul cu presiune inalta spre cel cu presiune joasa, cu exceptia situatiei cand lichidul se poate deplasa si in virtutea inertiei;
• rezistenta pe care vasele o opun scurgerii lichidelor.

- relatia dintre debitul sanguin dintr-un teritoriu vascular, presiune si rezistenta, se exprima prin:

Legea lui Ohm: Q = ∆P/R

Q = debitul sanguin;

∆P = diferenta de presiune;

R = rezistenta opusa scurgerii.

1. 3. Tipuri de curgere a sangelui

in conditii fiziologice, curgerea sangelui este laminara si paralela cu axul vasului.

viteza sangelui este maxima in centrul vasului si scade spre periferie, datorita aderentei stratului lichid - vascos periferic de peretele vasului si frecarii concentrice.

datorita vitezei mari de deplasare a coloanei de sange, la nivelul suprafetelor rugoase, al stenozelor, curgerea poate deveni turbulenta, determinand aparitia unor sufluri ca manifestari stetacustice (zgomotele lui Korotkow de la masurarea presiunii arteriale).

in aceste conditii sangele nu se deplaseaza paralel cu axul vasului, ci da nastere unor vartejuri care reduc viteza sangelui

o turbulenta tranzitorie se observa frecvent si in partea proximala a aortei si arterei pulmonare in timpul perioadei de ejectie

daca viteza de scurgere creste (ex. eforturi fizice), sau vascozitatea scade (ex. anemii) turbulenta poate sa apara in toate arterele mari.            

1. 4. Viteza de curgere a sangelui

viteza de curgere a lichidelor este direct proportionala cu debitul si invers proportionala cu suprafata de curgere.

o       V = Q/A, in care V este viteza; Q = debitul; A = aria de curgere a lichidelor.

din cauza fluxului (debitului) discontinuu, viteza de curgere prezinta o valoare mai ridicata in timpul sistolei comparativ cu diastola.

daca la nivelul aortei, in sistola, viteza este de cca 0,4 - 0,5 m/sec, in diastola scade la 0,2 m/sec.

in continuare, datorita cresterii treptate a suprafetei de sectiune a vaselor, prin care se scurge sangele, viteza scade treptat, atingand valoarea cea mai joasa, de cca 0,5 mm/sec in capilare (de 1000 de ori mai mica decat in aorta)

viteza curgerii sangelui in vene creste progresiv de la venule spre venele mari, unde atinge viteza de cca 10 cm/sec

cresterea treptata a vitezei sangelui in vene se datoreaza diminuarii treptate a suprafetei totale de curgere a sangelui, cu toate ca diametrul vaselor venoase creste treptat, cu cat ne apropiem de atrii.

CIRCULATIA ARTERIALA

2. 1. Patricularitati morfofunctionale ale sistemului arterial

Arterele, ca vase ce pleaca de la inima, se impart, in functie de predominanta tesutului elastic sau muscular si de marimea lor, in: artere de tip elastic sau mari; artere de tip muscular sau medii; arteriole.

2. 2. Presiunea arteriala

forta exercitata de masa sanguina asupra peretilor arteriali, sub influenta activitatii contractile a inimii, in vederea deplasarii sangelui in arborele vascular inchis, poarta denumirea de presiune arteriala.

arterele fiind distensibile, pomparea ritmica a sangelui este pulsatila, cu presiunea mai mare in timpul sistolei decat a diastolei.

la nivelul arterelor mari si mijlocii, presiunea arteriala atinge valori de 120 - 140 mmHg in timpul sistolei si de 70 - 90 mmHg in diastola.

Analiza: Cromatina Lucrare: Splina - organogeneza splinei

sistemul cu presiune ridicata, din care fac parte arterele si arteriolele, reprezinta un "rezervor" de presiune ce asigura forta necesara deplasarii continue a masei sanguine spre teritoriul de schimb arteriolocapilar al microcirculatiei.

presiunea la capatul arterial al capilarelor este de cca 30 mmHg, masura cu care sangele ajunge la nivelul vaselor cu diametru tot mai mic.

scaderea se datoreaza cresterii rezistentei periferice la curgere.

arteriolele, care opun cea mai mare rezistenta vasculara (cca 1/2 din rezistenta intregului sistem circulator), determina o scadere a presiunii arteriale cu cca 35 mmHg.

ca urmare, presiunea care paraseste arteriolele si care patrunde in capatul arterial al capilarelor, este de cca 30 mmHg.

presiunea la capatul arterial al capilarelor este de cca 30 mmHg, iar la capatul venos este de cca 10 mmHg.

deci, la nivelul capilarelor, presiunea scade doar cu cca. 20 mmHg, ceea ce demonstreaza ca rezistenta capilara este de 2/5, comparativ cu rezistenta arteriolara.

presiunea la inceputul sistemului venos, deci al venulelor, este de cca 10 mmHg dupa care scade continuu, ajungand la valori de 0 mmHg sau chiar -2 mmHg in atriul drept.

scaderea mare a presiunii la nivelul venelor este determinata de rezistenta marita a venelor, opusa scurgerii sangelui, din cauza colaborarii lor sub actiunea fortelor care actioneaza din exterior.

- factorii determinanti ai presiunii arteriale

• forta de propulsie a cordului;
• masa sanguina;
• rezistenta vasculara periferica.

- factorii de care depinde presiunea arteriala pot fi grupati in: factori fizici si factori fiziologici.

• factori fizici :volumul sanguin si elasticitatea sistemului arterial.
• factorii fiziologici: debitul sistolic, frecventa cardiaca si rezistenta periferica.

- tipuri de presiune arteriala

Presiunea sistolica (maxima)

este presiunea cu care sangele este propulsat in sistemul vascular in timpul sistolei.

la adulti, in arterele mari si mijlocii valoarea ei este de cca 120 - 140 mmHg, in arterele mici presiunea coboara la 70 - 80 mmHg, iar in capatul arterial al capilarelor, la valoarea de cca 25 - 30 mmHg.

Presiunea diastolica (minima).

este presiunea cu care sangele se deplaseaza in timpul diastolei ventriculare. Valorile sale normale reprezinta 1/2 din valoarea sistolica, plus 10 mmHg.

in mica circulatie (pulmonara), valorile respective reprezinta doar a 5-a parte din valorile respective din marea circulatie. Presiunea sistolica din artera pulmonara este de cca 25 - 28 mmHg, iar cea diastolica de 8 - 10 mmH.

Presiunea medie

se calculeaza adaugand la presiunea diastolica 1/3 din valoarea presiunii pulsului.

constituie fondul permanent de propulsie si irigare a sangelui de la cord la tesuturi si asigura irigatia si nutritia tisulara. La varstnici, o data cu scaderea elasticitatii vaselor, presiunea medie are tendinta de apropiere de valorile maxime (sistolice).

Presiunea diferentiala

este reprezentata de diferenta dintre presi-unea maxima si minima.

are valori cuprinse intre 45 - 50 mmHg.

Presiunea convergenta

este presiunea arteriala cu minima crescuta pe fondul unei maxime normale.

in acest caz, presiunea minima va fi mai apropiata de presiunea sistolica.

se intalneste la persoane surmenate, cu fenomen de simpatotonie sau la pacienti cu boli renale, al caror tonus vascular este crescut din cauza hiperactivitatii sistemului renina-angiotensina.

Presiunea divergenta

se caracterizeaza prin scaderea presiunii minime, cu mentinerea presiunii sistolice in limite normale.

fenomenul se intalneste la sportivi antrenati cu tonus vagal crescut sau la pacienti cu insuficienta aortica.

2. 3. Manifestarile periferice (pulsul arterial)

pulsul arterial consta in distensia peretilor arteriali din timpul sistolei ventriculare, determinata de cresterea presiunii si diametrului arterei comprimate pe un plan osos.

expansiunea ritmica (pulsul) a arterelor periferice se datoreaza propagarii cu viteza mare a undei vasculare, produsa de expulzia sangelui din inima in vasele mari

unda pulsatila se propaga cu o viteza de 4 - 6 m/sec, deci de cca 10 ori mai mare, comparativ cu viteza sangelui

viteza undei pulsatile depinde de elasticitatea sistemului arterial

caracterele pulsului arterial pot fi apreciate palpatoriu sau inregistrate sub forma unei sfigmograme cu ajutorul sigmografelor de diverse tipuri.

3.CIRCULATIA CAPILARA

la nivelul capilarelor se realizeaza cele mai importante functii ale sistemului circulator, si anume, schimurile nutritive si a produsilor de excretie rezultati din procesele catabolice celulare.

aceasta functie este realizata de cca 10 bilioane de capilare, care realizeaza o suprafata de 6300 m2.

3. 1. Particularitati morfofunctionale ale capilarelor

capilarele nu prezinta musculatura neteda, de unde rezulta ca sistemul nervos nu va putea actiona direct asupra vasomotricitatii.

arteriolele, pe masura ce se ramifica si isi reduc diametrul, contin tot mai putina musculatura neteda. - la nivelul metarteriolelor apar discontinuitati ale musculaturii, care sfarsesc in teritoriul precapilar al capilarelor adevarate, cu un sfincter muscular precapilar.

reteaua capilara este dublata in anumite teritorii (pielea extremitatilor, plamani, tub digestiv etc) de anastomoze arteriovenoase, prevazute cu musculatura neteda.

variatiile tonusului acesteia, produse pe cale nervoasa sau umorala, determina fie scurtcircuitarea, fie dirijarea unei cantitati mai mari de sange spre capilarele din jur.

3. 2. Hemodinamica capilara

capilarele, alaturi de vene, atrii, ventriculul drept, mica circulatie si sistemul limfatic, apartin sistemului circulator cu presiune joasa, in timp ce sistemul arterial si, dupa unii autori, si ventriculul stang, formeaza sistemul cu presiune ridicata.

datorita dimensiunilor mici si rezistentei mari pe care capilarele o opun in fata undei sanguine, viteza de curgere a sangelui in capilare scade la 0,5 - 0,8 mm/sec, favorizand schimburile de substante intre plasma sanguina si lichidul interstitial.

presiunea cu care circula sangele in capilare scade de la cca 30 - 35 mmHg la polul arterial al capilarului, la 10 - 12 mmHg la polul venos.

fortele pozitive si negative care contribuie la deplasarea plasmei in spatiul interstitial la polul arterial al capilarului si invers, in cazul polului venos (fortele Starling) sunt in numar de patru.

din insumarea lor rezulta ca forta predominanta in primul caz este presiunea hidrostatica, iar in al doilea, este cea coloidosmotica.

la nivelul polului arterial al capilarului actioneaza o forta pozitiva de 13,3 mmHg, provenita din imsumarea algebrica a urmatoarelor presiuni:

presiunea hidrostatica intracapilara                          30,0 mmHg

presiunea hidrostatica interstitiala negativa             -5,3 mmHg

presiunea coloidosmotica interstitiala 6,0 mmHg

Total 41,3 mmHg

presiunea coloidosmotica capilara                            28,0 mmHg

Totalul fortei ce asigura filtrarea 13,3 mmHg

primele trei presiuni, insumand 41,3 mmHg, favorizeaza deplasarea in afara a plasmei sanguine; cea de a patra - presiunea coloidosmotica, se opune filtrarii cu o forta de 28 mmHg, de unde diferenta de 13,3 mmHg, care asigura forta neta de filtrare a plasmei.

la nivelul polului venos al capilarului reabsorbtia plasmei interstitiale este rezultatul presiunii pozitive de 6,7 mmHg, mai mare in lichidul interstitial decat in capilar, care a rezultat din:

presiunea hidrostatica intracapilara                          10,0 mmHg

presiunea hidrostatica interstitiaa negativa              -5,3 mmHg

presiunea coloidosmotica interstitiala 6,0 mmHg

Total 21,3 mmH

presiunea coloidosmotica capilara                            28,0 mmHg

Totalul fortei de reabsorbtie 6,7 mmHg

diferenta mica de numai 6,6 mmHg (13,3 - 6,7) dintre cele doua forte oponente face ca 9/10 din filtratul arterial sa se reabsoarba la capatul venos al capilarului, iar restul de 1/10 va reprezenta limfa

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

CIRCULATIA VENOASA

dupa ce a cedat oxigenul si substantele nutritive la nivelul capi-larelor, sangele incarcat cu bioxid de carbon se intoarce prin venele cave la nivelul atriului drept, de unde va fi pompat apoi in mica circulatie

venele pulmonare spre deosebire de restul sistemului venos, transporta sangele oxigenat de la plamani in atriul stang

4. 1. Proprietati morfofunctionale ale sistemului venos

venele sunt vase prin care sangele se intoarce la inima

din punct devedere structural, venele sunt "conducte fibromuscu-lare" al caror calibru creste de la periferie la inima

in venele mici predo-mina fibrele musculare, iar in venele mari predomina fibrele elastice.

volumul venos este de trei ori mai mare decat cel arterial, deci in teritoriul venos se afla cca 75% din volumul sanguin

presiunea sangelui in vene este foarte joasa: 10 mmHg la originile sistemului venos si zero mmHg la varsarea venelor cave in atriul drept

deoarece suprafata de sectiune a venelor cave este mai mica decat a capilarelor, viteza de circulatie a sangelui creste de la periferie (0,5 mm/sec) spre inima, atingand valoarea de 100 mm/sec in cele doua vene cave

4. 2. Factorii intoarcerii venoase

factorul determinant al circulatiei venoase este reprezentat de gradientul de presiune existent intre capatul periferic si central (cardiac) al sistemului venos, realizat prin "mecanismul impingerii din urma" (vis à tergo) al sangelui venos

presiunea venoasa este de cca 12 mmHg la extremitatea periferica a venelor si de - 1,5, - 2 mmHg la nivelul atriului drept, locul de varsare a sangelui venos din corp

desi diferenta de presiune este mica, ea este suficienta pentru a asigura, impreuna cu factorii adjuvanti ai intoarcerii venoase, deplasarea centripeta a sangelui spre inima

ca factori adjuvanti ai intoarcerii venoase actioneaza: aspiratia cardiaca si toracica, presa abdominala, contractia musculaturii scheletice, forta gravitationala, valvulele venoase, pulsatiile arterelor, tonusul capilar

Presiunea venoasa

scade de la periferie spre venele mari si atriul drept o data cu scaderea rezistentei la curgere.

in pozitia orizontala, paralel cu cresterea calibrului venelor, se constata scaderea presiunii, ajungandu-se la cca 12 mmHg in cazul capilarelor venoase, la 7 - 8 mmHg in venele mici si la 3 - 4 mmHg in venele mijlocii

- in venele mari si in atriul drept presiunea venoasa ajunge la 0 mmHg sau chiar negativa - 1,5, - 2 mmHg

presiunea venoasa periferica, spre deosebire de cea centrala, sufera mari variatii in functie de teritoriul urmarit

in pozitia verticala, variatiile oscileaza intre -10 mmHg in sinusul sagital intracranian si +90 mmHg la nivelul venelor plantare

de aici staza si edemele posturale la sedentari, precum si necesitatea miscarii, in vederea reducerii presiunii venoase cu ajutorul contractiei musculare

5. CIRCULATIA LIMFATICA

sistemul limfatic reprezinta o cale derivata de drenaj a plasmei interstitiale restante spre torentul sanguin de intoarcere al marii circulatii

circa 10 - 15% din plasma filtrata la capatul arterial al capilarelor nu se reabsoarbe la capatul venos al capilarului, ci ramane in spatiile interstitiale si va fi drenata de sistemul limfatic

din punct de vedere structural, vasele limfatice sunt prevazute cu valvule si rezulta din confluarea retelei capilarelor limfatice

vasele limfatice mici prezinta un endoteliu fara fenestratii: membrana bazala este subtire sau poate lipsi; legaturile dintre celulele endoteliale sunt deschise, fara a exista conexiuni intercelulare stranse

capilarele limfatice, desi sunt inchise la un capat, nu opun rezistenta la trecerea proteinelor sau altor particule mari din lichidul interstitial in trunchiurile colectoare

pe traiectul sistemului vascular limfatic se gasesc unul sau mai multi ganglioni limfatici implicati in procesele de aparare locala si generala ale organismului

rolul circulatiei limfatice este triplu: drenaj, transport si aparare

limfa, fiind o fractie de plasma interstitiala, are compozitie similara acesteia

este mai saraca in proteine (2%) si ceva mai bogata in lipide, mai ales dupa pranzuri ( 1 - 2%).

exceptie face doar limfa din canalul toracic, de origine hepatica si interstitiala, care poate atinge 2 - 4% pana la 6% proteine in timpul digestiei si absorbtiei intestinale

in conditii de repaus se formeaza 2 - 4 litri de limfa/zi

cresteri de pana la 14 ori pot aparea in cazurile de presiune interstitiala marita, ca urmare fie a presiunii intracapilare crescute (arteriolodilatatie, cresterea presiunii venoase), fie a permeabilizarii capilarelor (histamina, kininele etc.)

6. REGLAREA ACTIVITATII CARDIOVASCULARE

activitatea sistemului cardiovascular este continuu reglata si "ajustata" in concordanta cu nevoile de irigatie cu sange a diferitelor organe si a intregului organism

procesele de reglare se exercita simultan atat asupra cordului, cat si asupra vaselor

atat inima, cat si vasele sanguine dispun de mecanisme intrinseci de autoreglare, completate si integrate de mecanismele extrinseci, umorale si nervoase, de reglare si control.

Mecanismele reglatoare intrinseci 

- acestea rezulta din proprietatile functionale ale musculaturii sistemului:

de a genera automat impulsuri care induc contractia inimii;

de a raspunde la distensie prin contractii, micsorand lumenul vaselor;

de a-si modifica tonusul in functie de conditiile metabolice intrinseci si locale.

Reglarea umorala locala -metaboliti vasculari locali.

Vasodilatatori locali.

in tesuturile in activitate, scaderea PO2 si a pH-ului, deci cresterea aciditatii, determina vasodilatatia arteriolelor si relaxarea sfincterului precapilar

acelasi efect se obtine si in urma cresterii locale a PCO2 sau a concentratiei substantelor osmotic active

cresterea locala a temperaturii, care se produce in tesuturile in activitate, determina vasodilatatia vaselor locale

K+ se poate acumula local, manifestand un efect vasodilatator, in special la nivelul muschilor scheletici

efect vasodilatator manifesta si lactatul, care se poate acumula in exces la nivelul tesuturilor active

histamina, eliberata din celulele lezate, intensifica permeabilitatea capilara

la nivelul miocardului, nu si a muschiului striat, adenozina manifesta efect vasodilatator.

Vasoconstrictori locali

arterele si arteriolele lezate intra intr-o puternica vasoconstrictie

acest efect se datoreaza partial serotoninei, eliberata din plachetele sanguine care adera de aria lezata

vasoconstrictori locali sunt si tromboxanii si unele prostaglandine

scaderea temperaturii declanseaza vasoconstrictie, ceea ce ar putea avea un important rol in termoreglare

endotelina(un polipeptid de origine endoteliala) reprezinta una din cele mai puternice substante vasoconstrictoare cunoscuta pana in prezent

substantele vasoconstrictoare, care actioneaza asupra muschilor netezi din tunica musculara a vaselor, produc un efect vasoconstrictor mult mai evident, in cazul in care nu afecteaza endoteliul

acetilcolina, cand se aplica asupra unui vas lezat, determina vasoconstrictie, cand actioneaza asupra vasului intact provoaca vasodilatatie.

Reglarea umorala pe cale sistemica

reglarea activitatii cardiovasculare pe cale sistemica este produsa prin intermediul unor substante circulante

substantele care determina vasodilatatie includ kininele plasmatice, peptidul intestinal vasoactiv (VIP), peptidul atrial natriuretic (PAN), iar vasoconstrictia pe cale sistemica este produsa de noradrenalina (NA) si adrenalina (A), vasopresina si angiotensina II.

Reglarea nervoasa a activitatii cardiace

reglarea nervoasa constituie primul mijloc de aparare impotriva pericolului de dereglare circulatorie si consta in reactii neuroreflexe cardiace si vasculare in vederea restabilirii prompte a dezechilibrelor create

reactiile cardiovasculare compensatoare se realizeaza cu participarea obligatorie a zonelor reflexogene, precum si a cailor aferente si eferente, subordonate centrilor bulbopontini de reglare si control a activitatii cardiace si a tonusului vascular.