Sistema circolatorio: funzioni, parti, tipi, malattie
Il sistema circolatorio comprende una serie di organi che orchestrano il passaggio del sangue attraverso tutti i tessuti, consentendo il trasporto di vari materiali come sostanze nutritive, ossigeno, anidride carbonica, ormoni, tra gli altri. È composto da cuore, vene, arterie e capillari.
La sua funzione principale risiede nel trasporto di materiali, sebbene partecipi anche alla creazione di un ambiente stabile per le funzioni vitali in termini di pH e temperatura, oltre ad essere correlato alla risposta immunitaria e contribuire alla coagulazione del sangue.
I sistemi circolatori possono essere aperti - nella maggior parte degli invertebrati - costituiti da uno o più cuori, uno spazio chiamato emocoel e una rete di vasi sanguigni; o chiuso - in alcuni invertebrati e in tutti i vertebrati - dove il sangue è limitato a un circuito di vasi sanguigni e al cuore.
Nel regno animale i sistemi circolatori sono molto vari e a seconda del gruppo animale cambia l'importanza relativa degli organi che lo compongono.
Ad esempio, nei vertebrati il cuore è determinante nel processo di circolazione, mentre negli artropodi e in altri invertebrati i movimenti delle estremità sono indispensabili.
funzioni
Il sistema circolatorio è principalmente responsabile del trasporto di ossigeno e anidride carbonica tra i polmoni (o branchie, a seconda dell'animale dello studio) e dei tessuti corporei.
Inoltre, il sistema circolatorio è responsabile della distribuzione di tutti i nutrienti elaborati dall'apparato digerente a tutti i tessuti del corpo.
Distribuisce anche rifiuti e componenti tossici ai reni e al fegato, dove dopo un processo di disintossicazione, vengono eliminati dall'individuo attraverso il processo di escrezione.
D'altra parte, funge da via di trasporto per gli ormoni secreti dalle ghiandole e li distribuisce agli organi dove devono agire.
Partecipa inoltre a: termoregolazione degli organismi, regolazione corretta del flusso sanguigno, regolazione del pH dell'organismo e mantenimento di un adeguato bilancio idrico-elettrolitico in modo da poter eseguire i processi chimici necessari.
Il sangue contiene strutture chiamate piastrine che proteggono l'individuo dal sanguinamento. Infine, il sangue è composto da globuli bianchi, quindi ha un ruolo importante nella difesa contro corpi estranei e agenti patogeni.
Parti (organi)
Il sistema circolatorio è composto da una pompa - il cuore - e un sistema di vasi. Queste strutture saranno descritte in dettaglio qui sotto:
Il cuore
I cuori sono organi muscolari con funzioni di pompa, in grado di spingere il sangue attraverso tutti i tessuti del corpo. In generale, sono formati da una serie di telecamere collegate in serie e affiancate da valvole (o sfinteri in alcune specie).
Nei mammiferi, il cuore ha quattro camere: due atri e due ventricoli. Quando il cuore si contrae, il sangue viene espulso nel sistema circolatorio. Le camere multiple del cuore consentono una maggiore pressione mentre il sangue viaggia dall'area venosa all'arteria.
La cavità atriale cattura il sangue e le sue contrazioni lo inviano ai ventricoli, dove le contrazioni mandano sangue a tutto il corpo.
Il muscolo cardiaco è costituito da tre tipi di fibre muscolari: le cellule del seno e atrio-ventricolare nodulo, le cellule del ventricolo endocardico e le fibre del miocardio.
I primi sono piccoli e debolmente contratti, sono auto ritmici e la conduzione tra le celle è bassa. Il secondo gruppo di cellule è più grande, con una contrazione debole ma una conduzione rapida. Infine le fibre sono di dimensioni intermedie, potente contrazione e sono una parte importante del cuore.
Struttura del cuore
Nell'uomo, il cuore si trova nella regione infero-anteriore del mediastino, appoggiato sul diaframma e dietro lo sterno. La forma è conica e ricorda una struttura piramidale. La punta del cuore è chiamata l'apice e si trova nella regione sinistra del corpo.
Una sezione trasversale del cuore rivelerebbe tre strati: l'endocardio, il miocardio e l'epicardio. La regione interna è l'endocardio, che è continuo con i vasi sanguigni ed è in contatto con il sangue.
Lo strato intermedio è il miocardio e qui è la più grande quantità di massa cardiaca. Il tessuto che lo compone è muscoloso, contrazione involontaria e mostra smagliature. Le strutture che si collegano alle cellule cardiache sono i dischi intercalari, consentendo loro di agire in modo sincrono.
Il rivestimento esterno del cuore è chiamato epicardio ed è costituito da tessuto connettivo. Infine, il cuore è circondato da una membrana esterna chiamata pericardio, che allo stesso tempo è divisa in due strati: il fibroso e il sieroso.
Il pericardio sieroso contiene il fluido pericardico, la cui funzione è la lubrificazione e lo smorzamento dei movimenti del cuore. Questa membrana è attaccata allo sterno, alla colonna vertebrale e al diaframma.
Attività elettrica del cuore
Il battito cardiaco consiste nei fenomeni ritmici delle sistole e delle diastole, dove il primo corrisponde a una contrazione e il secondo al rilassamento della massa muscolare.
Perché si verifichi la contrazione delle cellule, deve esserci un potenziale di azione ad esse associato. L'attività elettrica del cuore inizia in un'area chiamata "pacemaker", che si diffonde ad altre cellule accoppiate attraverso le sue membrane. I pacemaker si trovano nel seno venoso (nel cuore dei vertebrati).
arterie
Tutte le navi che lasciano il cuore sono chiamate arterie e di solito si trova sangue ossigenato, chiamato sangue arterioso. Cioè, possono trasportare sangue ossigenato (come l'aorta) o sangue deossigenato (come l'arteria polmonare).
Si noti che la distinzione tra vene e arterie non dipende dal contenuto, ma dalla loro relazione con il cuore e con la rete di capillari. In altre parole, i vasi che lasciano il cuore sono le arterie e quelli che lo raggiungono sono le vene.
Il muro delle arterie è composto da tre strati: il più interno è la tunica intimale formata da fine endotelio su una membrana elastica; il mezzo di tunica formato da fibre muscolari lisce e tessuto connettivo; e infine la tunica esterna o avventizia composta da tessuto adiposo e fibre di collagene.
Quando le arterie si allontanano dal cuore, la loro composizione varia, aumentando la proporzione della muscolatura liscia e meno elasticità, e vengono chiamate arterie muscolari.
Pressione sanguigna
La pressione sanguigna può essere definita come la forza esercitata dal sangue sulle pareti dei vasi. Nell'uomo, la pressione arteriosa standard varia tra 120 mm Hg in sistole e 80 mm Hg in diastole, ed è solitamente indicata dalle cifre 120/80.
La presenza di tessuto elastico consente alle arterie di pulsare mentre il sangue scorre attraverso la struttura, contribuendo a mantenere alta la pressione sanguigna. Le pareti delle arterie devono essere estremamente spesse per evitare che collassino quando la pressione sanguigna scende.
vene
Le vene sono i vasi sanguigni responsabili del trasporto del sangue dal sistema di rete capillare al cuore. Rispetto alle arterie, le vene sono molto più abbondanti e hanno una parete più sottile, sono meno elastiche e hanno un diametro maggiore.
Come le arterie, sono formate da tre strati istologici: l'interno, il medio e l'esterno. La pressione delle vene è molto bassa - dell'ordine di 10 mm Hg - quindi devono essere assistiti con le valvole.
capilares
I capillari furono scoperti dal ricercatore italiano Marcello Malpighi nell'anno 1661, studiandoli nei polmoni degli anfibi. Sono strutture molto abbondanti che formano reti estese vicino a quasi tutti i tessuti.
Le sue pareti sono composte da sottili cellule endoteliali, collegate da fibre di tessuto connettivo. È necessario che le pareti siano sottili in modo che lo scambio di gas e sostanze metaboliche avvenga facilmente.
Sono dei tubi molto stretti, i mammiferi hanno un diametro di circa 8 μm, abbastanza largo da permettere il passaggio delle cellule del sangue.
Sono strutture permeabili a piccoli ioni, sostanze nutritive e acqua. Se esposti alla pressione sanguigna, i liquidi vengono espulsi nello spazio interstiziale.
I fluidi possono passare attraverso le fessure presenti nelle cellule endoteliali o dalle vescicole. Al contrario, le sostanze di natura lipidica possono facilmente diffondersi attraverso le membrane delle cellule endoteliali.
sangue
Il sangue è un fluido denso e viscoso responsabile del trasporto di elementi, di solito è ad una temperatura di 38 ° C e costituisce l'8% del peso totale di un individuo medio.
Nel caso di animali molto semplici, come una planaria, non è possibile parlare di "sangue", poiché hanno solo una sostanza chiara e acquosa composta da cellule e alcune proteine.
Per quanto riguarda gli animali invertebrati, che hanno un sistema circolatorio chiuso, il sangue è generalmente noto come emolinfa. Infine, nei vertebrati, il sangue è un tessuto fluido altamente complesso e i suoi componenti principali sono plasma, eritrociti, leucociti e piastrine.
plasma
Il plasma costituisce la pozione liquida del sangue e corrisponde al 55% della composizione totale del sangue. La sua funzione principale è il trasporto di sostanze e la regolazione del volume del sangue.
Alcune proteine sono disciolte nel plasma, come l'albumina (componente principale, oltre il 60% delle proteine totali), globuline, enzimi e fibrinogeno, così come elettroliti (Na +, Cl-, K +), glucosio, amminoacidi, metabolismo dei rifiuti, tra gli altri.
Contiene anche una serie di gas disciolti, come ossigeno, azoto e anidride carbonica, il residuo prodotto nel processo di respirazione e deve essere eliminato dal corpo.
Componenti solidi
Il sangue ha componenti cellulari che corrispondono al restante 45% del sangue. Questi elementi corrispondono ai globuli rossi, ai globuli bianchi e alle cellule correlate al processo di coagulazione.
I globuli rossi, detti anche eritrociti, sono dischi biconcavi e sono responsabili del trasporto di ossigeno grazie alla presenza di una proteina chiamata emoglobina. Un fatto curioso su queste cellule è che, nei mammiferi, gli eritrociti maturi mancano di un nucleo.
Sono cellule molto abbondanti, in un millilitro di sangue si possono trovare 5, 4 milioni di globuli rossi. La vita media di un erythrocyte in circolazione è di circa 4 mesi, in cui può coprire più di 11.000 chilometri.
I globuli bianchi o leucociti sono correlati alla risposta immunitaria e si trovano in una proporzione inferiore rispetto ai globuli rossi, nell'ordine di 50.000 a 100.000 per millilitro di sangue.
Esistono diversi tipi di globuli bianchi, tra neutrofili, basofili ed eosinofili, raggruppati nella categoria dei granulociti; e gli agranulociti che corrispondono ai linfociti e ai monociti.
Infine, ci sono i frammenti cellulari chiamati piastrine - o trombociti in altri vertebrati - che partecipano al processo di coagulazione, prevenendo il sanguinamento.
Tipi di sistemi circolatori
Gli animali di piccola taglia, con diametro inferiore a 1 mm, sono in grado di trasportare materiali nei loro corpi mediante semplici processi di diffusione.
Tuttavia, con l'aumento delle dimensioni del corpo, è necessario disporre di organi specializzati per la distribuzione di materiali, come ormoni, sali o rifiuti, nelle diverse regioni del corpo.
Negli animali più grandi, esiste una varietà di sistemi circolatori che svolgono effettivamente la funzione di trasporto dei materiali.
Tutti i sistemi circolatori devono avere i seguenti elementi: un organo principale responsabile del pompaggio dei fluidi; un sistema arterioso in grado di distribuire il sangue e immagazzinare la pressione sanguigna; un sistema di capillari che consente il trasferimento di materiali dal sangue ai tessuti e infine un sistema venoso.
L'insieme di arterie, vene e capillari formano ciò che è noto come "circolazione periferica".
In questo modo, l'insieme di forze che compiono gli organi sopra menzionati (il battito cardiaco ritmato, il rinculo elastico delle arterie e le contrazioni dei muscoli che circondano i vasi sanguigni) rendono possibile il movimento del sangue nel corpo.
Aprire i sistemi circolatori
La circolazione aperta è presente in diversi gruppi di animali invertebrati, come crostacei, insetti, ragni e molluschi diversi. Consiste in un sistema sanguigno che viene pompato dal cuore raggiunge una cavità chiamata emocele. Inoltre, hanno uno o più cuori e vasi sanguigni.
L'emocoel può occupare in alcuni organismi fino al 40% del volume totale del corpo e si trova tra l'ectoderma e l'endoderma, ricordando che gli animali triblastici (noti anche come triploblastici) hanno tre foglie embrionali: l'endoderma, il mesoderma e l'ectoderma.
Ad esempio, in alcune specie di granchi il volume del sangue corrisponde al 30% del volume corporeo.
La sostanza liquida che entra nell'emocele si chiama emolinfa o sangue. In questi tipi di sistemi non c'è distribuzione di sangue dai capillari ai tessuti, ma gli organi sono bagnati direttamente dall'emolinfa.
Quando il cuore si contrae, le valvole si chiudono e il sangue è costretto a spostarsi verso l'emocoel.
Le pressioni dei sistemi circolatori chiusi sono piuttosto basse, tra 0, 6 e 1, 3 kilopascal, sebbene le contrazioni prodotte dal cuore e da altri muscoli possano aumentare le pressioni sanguigne. Questi animali sono limitati nella velocità e nella distribuzione del flusso sanguigno.
Sistemi circolatori chiusi
Nei sistemi circolatori chiusi, il sangue si muove in un circuito formato da tubi e segue il percorso dalle arterie alle vene, passando attraverso i capillari.
Questo tipo di sistema circolatorio è presente in tutti gli animali vertebrati (pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi) e in alcuni invertebrati come i lombrichi e i cefalopodi.
I sistemi chiusi sono caratterizzati da una chiara separazione delle funzioni in ciascuno degli organi che lo compongono.
Il volume del sangue occupa una proporzione molto inferiore rispetto ai sistemi aperti. Circa il 5-10% del volume totale del corpo dell'individuo.
Il cuore è l'organo più importante ed è responsabile del pompaggio del sangue nel sistema delle arterie, mantenendo così la pressione alta.
Il sistema arterioso è responsabile della conservazione della pressione che costringe il sangue a passare attraverso i capillari. Pertanto, gli animali con circolazione chiusa possono trasportare rapidamente l'ossigeno.
I capillari, essendo così sottili permettono lo scambio di materiali tra sangue e tessuti, mediando processi di diffusione semplici, trasporto o filtrazione. La pressione consente processi di ultrafiltrazione nei reni.
Evoluzione del sistema circolatorio
Durante l'evoluzione degli animali vertebrati, il cuore è notevolmente aumentato in complessità. Una delle innovazioni più importanti è il graduale aumento della separazione del sangue ossigenato e deossigenato.
pesce
Nei vertebrati più primitivi, il pesce, il cuore consiste in una serie di cavità contrattili, con un solo atrio e un ventricolo. Nel sistema circolatorio del pesce, il sangue viene pompato dal singolo ventricolo, passando attraverso i capillari nelle branchie, dove si verifica l'assorbimento di ossigeno e l'anidride carbonica viene espulsa.
Il sangue continua il suo viaggio attraverso il resto del corpo e nei capillari avviene l'apporto di ossigeno alle cellule.
Anfibi e rettili
Quando il lignaggio degli anfibi ha origine e poi quello dei rettili, una nuova camera appare nel cuore, ora mostra tre cavità: due atri e un ventricolo.
Con questa innovazione, il sangue deossigenato raggiunge l'atrio destro e il sangue dai polmoni raggiunge l'atrio sinistro, comunicato dal ventricolo con la destra.
In questo sistema, il sangue deossigenato rimane nella parte destra del ventricolo e il sangue ossigenato nella sinistra, anche se c'è un po 'di miscelazione.
Nel caso dei rettili, la separazione è più evidente poiché esiste una struttura fisica che divide parzialmente le regioni sinistra e destra.
Uccelli e mammiferi
In questi lignaggi, l'endotermia (animali a "sangue caldo") porta a maggiori richieste sulla fornitura di ossigeno ai tessuti.
Un cuore con quattro camere è in grado di soddisfare queste elevate esigenze, in cui i ventricoli destro e sinistro separano il sangue ossigenato dal deossigenato. Pertanto, il contenuto di ossigeno che raggiunge il tessuto è il più alto possibile.
Non c'è comunicazione tra le cavità sinistra e destra del cuore, poiché sono separate da un setto o da un setto spesso.
Le cavità situate nella parte superiore sono gli atri, separati dal setto interatriale, e sono responsabili della ricezione del sangue. Le caverne veneree superiori e inferiori sono collegate all'atrio destro, mentre l'atrio sinistro raggiunge le quattro vene polmonari, due provenienti da ciascun polmone.
I ventricoli si trovano nella regione inferiore del cuore e sono collegati agli atri attraverso le valvole atrioventricolari: il tricuspide, che si trova sul lato destro e il mitrale o bicuspide sulla sinistra.
Malattie comuni
Le malattie cardiovascolari, note anche come malattia coronarica o cardiaca, comprendono una serie di patologie associate al malfunzionamento del cuore o dei vasi sanguigni.
Secondo le indagini condotte, le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte negli Stati Uniti e in alcuni paesi europei. I fattori di rischio includono uno stile di vita sedentario, diete ad alto contenuto di grassi e fumo. Tra le patologie più comuni ci sono:
Alta pressione sanguigna
L'ipertensione è caratterizzata da alti valori di pressione sistolica, maggiore di 140 mm Hg e pressione diastolica superiore a 90 mm Hg. Ciò porta ad un flusso anormale di sangue in tutto il sistema circolatorio.
aritmie
Il termine aritmia si riferisce alla modifica della frequenza cardiaca, al prodotto di un ritmo incontrollato - tachicardia - o alla bradicardia.
Le cause delle aritmie sono molteplici e vanno da stili di vita non salutari a eredità genetica.
Sbuffi nel cuore
I soffi consistono in suoni anormali del cuore che vengono rilevati dal processo di auscultazione. Questo suono è associato ad un aumento del flusso sanguigno a causa di problemi con le valvole.
Non tutti i mormorii sono ugualmente seri, dipende dalla durata del suono, dalla regione e dall'intensità del rumore.
aterosclerosi
Consiste nell'indurimento e accumulo di grassi nelle arterie, principalmente a causa di diete squilibrate.
Questa condizione ostacola il passaggio del sangue, aumentando la probabilità di altri problemi cardiovascolari, come gli ictus.
Insufficienza cardiaca
L'insufficienza cardiaca si riferisce al pompaggio inefficiente di sangue verso il resto del corpo, causando sintomi di tachicardia e problemi respiratori.
