Nel sistema circolatorio umano, il sangue è tenuto in    movimento dall’azione di pompaggio del potente muscolo cardiaco: il cuore. È stato stimato che un cuore umano normale batte più di 2,5 × 109 volte nel corso della vita, inviando un totale di oltre 1,5 milioni dm3 di sangue da ciascun ventricolo. Il cuore umano ha le dimensioni di un pugno chiuso e si trova al centro della gabbia toracica, situato anteriormente e lievemente spostato a sinistra. La sua forma assomiglia all’incirca a quella di un cono, la cui base è rivolta verso l’alto (a destra), mentre la punta è rivolta in basso, verso sinistra. Il miocardio, cioè il muscolo cardiaco, permette al cuore di contrarsi, aspirando sangue dalla periferia pompandolo nuovamente in circolo.( Fig. 39.01). Internamente, il cuore è rivestito da una membrana sierosa, detta endocardio. Esternamente, invece, è ricoperto d un sacco membranoso detto pericardio, che costituisce lo spazio entro il quale il cuore è libero di contrarsi, senza dover per forza dare luogo ad attriti con le strutture circostanti. La cavità del cuore è divisa in quattro aree: due aree atriali (atrio destro e atrio sinistro) e due aree ventricolari (ventricolo destro e ventricolo sinistro).Le due cavità di destra (atrio e ventricolo) sono comunicanti tra loro grazie all’orifizio atrio-ventricolare destro, il quale viene ciclicamente regolato dalla valvola tricuspide. Le due cavità di sinistra sono in comunicazione tramite l’orifizio atrio-ventricolare sinistro, chiuso ciclicamente dalla valvola bicuspide o mitrale. Le cavità di destra sono completamente separate dalle cavità di sinistra; tale separazione ad opera di due setti: quello interatriale (che separa i due atri) e quello interventricolare (che separa i due ventricoli ).Il funzionamento della valvola tricuspide (formata da tre lembi connettivali) e quello della valvola mitrale (formata da due lembi connettivali) consentono al sangue di scorrere lungo una sola direzione, a partire dagli atri, fino ad arrivare ai ventricoli, e non viceversa. Il ventricolo di destra trae origine dall’arteria polmonare, ed è separato da questa attraverso la valvola polmonare (costituita da tre lembi connettivali). Il ventricolo di sinistra è separato dall’aorta attraverso la valvola aortica. Queste due valvole consentono al sangue di fluire dal ventricolo al vaso sanguigno (arteria polmonare e aorta), senza che questo possa cambiare direzione. L’atrio destro riceve sangue dalla periferia tramite due vene: la vena cava superiore e la vena cava inferiore. Questo sangue, detto venoso, è povero di ossigeno e raggiunge il muscolo cardiaco proprio per riossigenersi. Al contrario, l’atrio sinistro riceve sangue arterioso (ricco di ossigeno) dalle quattro vene polmonari, cosicché, lo stesso sangue possa essere riversato in circolo e assolvere le proprie funzioni: riossigenare e dare nutrimento ai vari tessuti.

Il cuore, come i muscoli scheletrici, si contrae in risposta ad uno stimolo elettrico: per i muscoli  questo stimolo arriva dal cervello attraverso i vari nervi; per il cuore, invece, l’impulso si forma in modo autonomo, in una struttura chiamata nodo seno-atriale, da dove l’impulso elettrico raggiunge il nodo atrio-ventricolare. Dal nodo atrio-ventricolare origina il fascio di His, che conduce l’impulso verso il basso; il fascio di His si divide in due branche, quella di destra e quella di sinistra, che discendono rispettivamente sul versante destro e sinistro del setto interventricolare. Questi fasci vanno progressivamente ramificandosi, raggiungendo tutto il miocardio ventricolare, dove l’impulso elettrico produce la contrazione del muscolo cardiaco. Gli atri hanno pareti sottili poiché il sangue che ricevono dalle vene è sottoposto a una pressione relativamente bassa. I ventricoli sono più forti e più muscolosi poiché il loro compito è pompare il sangue fuori dal cuore. Entrambi i ventricoli contengono lo stesso volume di sangue tranne la parete del ventricolo sinistro che è più spesso del destro in quanto deve generare una pressione sufficiente per pompare il sangue in tutto il corpo. Il ventricolo destro pompa il sangue a una distanza molto più breve dai polmoni. Gli atri sono separati dai ventricoli da valvole atrioventricolari, valvole di grandi dimensioni, in grado di impedire il riflusso del sangue dai ventricoli agli atri. I bordi di queste valvole sono sostenuti da tendini, ancorati alle pareti muscolari dei ventricoli sottostanti che impediscono alle valvole di ripiegarsi a causa della enorme pressione che si sviluppa qui ad ogni battito cardiaco. Le valvole atrioventricolari sono denominate singolarmente: sul lato destro c’è la valvola tricuspide; a sinistra è la valvola bicuspide o mitrale. Un diverso tipo di valvola separa i ventricoli dall’arteria polmonare (lato destro) e dall’aorta (lato sinistro). Queste sono strutture simili a tasche chiamate valvole semilunari, piuttosto simili alle valvole che si vedono nelle vene. Interrompono il riflusso dall’aorta e dall’arteria polmonare nei ventricoli, mentre i ventricoli si rilassano tra i battiti cardiaci

( Fig.39.02).

Il cuore e la circolazione .Il lato destro riceve sangue deossigenato da tutto il corpo e lo pompa ai polmoni attraverso l’arteria polmonare per raccogliere più ossigeno. Il lato sinistro riceve sangue ossigenato dai polmoni attraverso la vena polmonare e lo pompa alle cellule di tutto il corpo dove l’ossigeno viene scaricato. Quindi gli esseri umani, come tutti i mammiferi, hanno una doppia circolazione: una circolazione polmonare tra cuore e polmoni e una circolazione più ampia che porta il sangue dal cuore al resto del corpo e viceversa . In ogni viaggio completo intorno al corpo, il sangue passa due volte attraverso il cuore( Fig.36.06).

IIl cuore come pompa

Tutto il tessuto muscolare è costituito da cellule speciali chiamate fibre, che sono in grado di accorciarsi da metà a un terzo della loro lunghezza. Il muscolo cardiaco stesso è costituito da colonne cilindriche ramificate di fibre, che formano in modo univoco una rete tridimensionale . Ciò consente la contrazione in tre dimensioni. Ogni fibra ha un solo nucleo e al microscopio appare striata. Le fibre sono circondate da una speciale membrana plasmatica, il sarcolemma, e sono tutte molto ben rifornite da mitocondri e capillari. Le fibre del muscolo cardiaco si contraggono ritmicamente dalla formazione dell’embrione fino alla morte.( Fig.39.03-04). Generalmente i muscoli si contraggono quando stimolati a farlo da un apporto nervoso esterno. Invece, nel cuore, l’impulso a contrarsi è di origine miogenica, cioè generata dall’interno.  Le contrazioni miogeniche naturali vengono avviate da un pacemaker integrato, che mantiene il muscolo cardiaco funzionante in una sequenza coordinata e controllata. Il battito cardiaco ha origine in una minuscola parte del muscolo della parete dell’atrio destro, chiamato SAN (nodo senoatriale) o pacemaker.  Da qui, un’onda di eccitazione (impulsi elettrici) si diffonde attraverso entrambi gli atri.  In risposta, i muscoli di entrambe le pareti atriali si contraggono simultaneamente (sistole atriale).  Questo stimolo non si diffonde immediatamente ai ventricoli, a causa della presenza di una stretta banda di fibre non conduttive alla base degli atri. Questi bloccano l’onda di eccitazione, impedendone la conduzione attraverso i ventricoli. Lo stimolo viene invece captato dal AVN (nodo atrioventricolare), situato alla base dell’atrio destro. Dopo un ritardo di 0,1–0,2 s, l’eccitazione viene trasmessa dall’AVN alla base di entrambi i ventricoli da minuscoli fasci di fibre conduttrici, note come tessuto di Purkyne (fibre di Purkinje). Questi sono chiamati i fasci di Hisn. Quando stimolati dai fasci di Hisn, i muscoli del ventricolo iniziano a contrarsi dalla base del cuore verso l’alto (sistole ventricolare). Il ritardo che si verifica prima che l’AVN funga da stazione di rilancio per l’impulso, consente il completamento dello svuotamento degli atri nei ventricoli e impedisce agli atri e ai ventricoli di contrarsi simultaneamente. Dopo ogni contrazione, il muscolo cardiaco ha un periodo di insensibilità alla stimolazione, il periodo refrattario (un periodo di forzata non contrazione diastole). In questa fase il cuore inizia, passivamente, a riempirsi di sangue. Questo periodo è relativamente lungo nel muscolo cardiaco e consente al cuore di battere per tutta la vita. Il ritmo naturale del pacemaker è modulato dal sistema nervoso in modo che la frequenza cardiaca si adatti ai nostri livelli di attività. Accelera quando ci esercitiamo e abbiamo bisogno di ossigeno e sostanze nutritive extra e rallenta mentre dormiamo. Le modifiche alla nostra frequenza cardiaca non sono sotto il nostro controllo cosciente, ma derivano da impulsi inviati da un centro di controllo nella parte del tronco cerebrale nota come midollo. Gli impulsi per accelerare il cuore passano lungo il nervo simpatico, che stimola il pacemaker ad aumentare la sua frequenza. Gli impulsi inviati lungo il nervo parasimpatico (vago) fanno rallentare la frequenza cardiaca. Il midollo monitora la pressione sanguigna e i livelli di anidride carbonica utilizzando le informazioni che riceve dai recettori nelle arterie La connessione tra le singole fibre del muscolo cardiaco avviene tramite giunzioni speciali chiamate dischi intercalari, che trasmettono l’impulso, in modo da far contrarre simultaneamente tutte le cellule.( Fig.39.07).

Il ciclo cardiaco

 Il ciclo cardiaco è la sequenza di eventi di un battito cardiaco, mediante il quale il sangue viene pompato in tutto il corpo. Il cuore batte a una frequenza di circa 75 volte al minuto; quindi, ogni ciclo cardiaco è lungo circa 0,8 secondi. Questo periodo di “battito cardiaco” è diviso in due fasi chiamate sistole e diastole. Nella fase della sistole, il muscolo cardiaco si contrae e durante la fase della diastole, il muscolo cardiaco si rilassa. Quando le pareti muscolari delle camere del cuore si contraggono, il volume delle camere diminuisce. Ciò aumenta la pressione sul sangue ivi contenuto, forzando il sangue in una regione in cui la pressione è più bassa. Le valvole impediscono al sangue di fluire all’indietro verso una regione di bassa pressione; quindi, il sangue scorre sempre in una direzione attraverso il cuore( Fig.39.08).

Controllo del battito cardiaco

Il tessuto cardiaco è costituito da un tipo speciale di muscolo diverso dagli altri
muscoli del nostro corpo. Il muscolo cardiaco è unico perché si contrae e si rilassa
senza stimolazione da parte del sistema nervoso. Si dice che sia miogenico. Le
contrazioni miogeniche naturali vengono avviate da un pacemaker integrato, che
mantiene il muscolo cardiaco funzionante in una sequenza coordinata e controllata. Il
pacemaker, o nodo senoatriale (SAN), è una regione speciale di cellule muscolari
nell’atrio destro che determina il ritmo di base del cuore. La velocità impostata dal SAN è
anche influenzata dalla stimolazione del sistema nervoso e dagli ormoni.

All’inizio di ogni battito cardiaco, il SAN produce un impulso che stimola entrambi
gli atri a contrarsi. Viene stimolata anche una seconda struttura, il nodo atrioventricolare
(AVN) alla base dell’atrio destro. Ritarda brevemente l’impulso fino al termine della
contrazione atriale e quindi lo trasmette lungo un fascio di fibre muscolari modificate: ilfascio di His e

Fibre di Purkinje – alla base dei ventricoli. Gli impulsi si irradiano attraverso i ventricoli, che
si contraggono simultaneamente circa 0,1 s dopo gli atri (Figura 6.9)

l ritmo naturale del pacemaker è modulato dal sistema nervoso in modo che la
frequenza cardiaca si adatti ai nostri livelli di attività. Accelera quando ci esercitiamo e
abbiamo bisogno di ossigeno e sostanze nutritive extra e rallenta mentre dormiamo. Le
modifiche alla nostra frequenza cardiaca non sono sotto il nostro controllo cosciente, ma
derivano da impulsi inviati da un centro di controllo nella parte del tronco cerebrale nota
come midollo. Gli impulsi per accelerare il cuore passano lungo il nervo simpatico, che
stimola il pacemaker ad aumentare la sua frequenza. Gli impulsi inviati lungo il nervo
parasimpatico (vago) fanno rallentare la frequenza cardiaca. Il midollo monitora la pressione
sanguigna e i livelli di anidride carbonica utilizzando le informazioni che riceve dai recettori
nelle arterie. Emozioni come lo stress, così come l’aumento del livello di attività, possono causare
un aumento della frequenza cardiaca. Durante i periodi di eccitazione, paura o stress le
ghiandole surrenali rilasciano l’ormone epinefrina (chiamato anche adrenalina), che
viaggia nel sangue fino al pacemaker e lo stimola ad aumentare la frequenza cardiaca.

Frequenza cardiaca e polso

La contrazione delle pareti del ventricolo forza un flusso di sangue nell’aorta e nelle arterie polmonari sotto forte pressione. Questo volume di sangue è chiamato volume sistolico. Ogni picco allunga le fibre elastiche nelle pareti delle arterie. Questo è noto come il polso .Le pareti delle arterie sono distese al passaggio del picco, seguito da un ritorno elastico. In questo modo i muscoli e le fibre elastiche delle pareti delle arterie aiutano a mantenere la pressione sanguigna e il flusso del sangue .Tuttavia, poiché il sangue viene trasportato in tutto il corpo, la pressione del sangue diminuisce progressivamente. La pulsazione del flusso sanguigno è completamente scomparsa quando raggiunge i capillari. Ciò è dovuto alla natura estensiva delle reti capillari e alla resistenza che il sangue incontra mentre scorre attraverso di esse.

Misurazione della frequenza cardiaca Possiamo misurare la frequenza cardiaca nell’arteria carotide nel collo o al polso, dove l’arteria passa sopra un osso. Ogni contrazione dei ventricoli genera un impulso, quindi quando misuriamo la nostra frequenza cardiaca, stiamo misurando la nostra frequenza cardiaca. Per inciso, la quantità di sangue che scorre dal cuore è nota come gittata cardiaca. A riposo, la nostra gittata cardiaca è tipicamente di circa 5 dm3 di sangue al minuto. (gittata cardiaca = gittata sistolica × frequenza del polso).