L’apparato circolatorio o cardiovascolare è l’insieme degli organi deputati al trasporto di fluidi diversi – come il sangue e, in un’accezione più generale, la linfa – che hanno il compito primario di apportare alle cellule dell’organismo gli elementi necessari al loro sostentamento.
L’APPARATO CIRCOLATORIO NEI VERTEBRATI
Nell’essere umano e in tutti i vertebrati, il cuore è l’organo propulsore del sangue e costituisce l’elemento centrale dell’apparato, che comprende anche i vasi sanguigni (arterie e vene) e i vasi linfatici. Strettamente correlati all’apparato circolatorio sono poi gli organi emopoietici e gli organi linfatici, che sono preposti alla continua produzione degli elementi figurati presenti nel sangue e nella linfa.
Nei diversi gruppi di animali multicellulari la circolazione assicura la sopravvivenza del microrganismo e il metabolismo di ogni singola cellula del corpo, fornisce le sostanze chimiche e mantiene le proprietà fisiologiche.
Il sangue trasporta l’ossigeno dai polmoni alle cellule e l’anidride carbonica in direzione opposta. Dai processi digestivi che avvengono nel sistema digerente, derivano le sostanze nutrienti come i lipidi, gli zuccheri e le proteine, che vengono trasportate in ogni tessuto, lì utilizzati e, se necessario, possono essere ulteriormente modificati o conservati.
Le sostanze che residuano dal metabolismo, definiti anche prodotti di scarto o cataboliti (per esempio, l’urea e l’acido urico) sono poi eliminati da altri tessuti o organi (come i reni e il colon). Il sangue trasporta inoltre i messaggeri chimici come gli ormoni, le cellule del sistema immunitario e i componenti della coagulazione del sangue all’interno di tutto il corpo.
I DUE TIPI DI SISTEMA CIRCOLATORIO
Si distinguono fondamentalmente per gli animali due diversi tipi di sistema circolatorio: il sistema chiuso e il sistema aperto.
Il sistema circolatorio si definisce «aperto» se non c’è distinzione tra i fluidi circolanti e i liquidi interstiziali; in caso contrario esso si dice «chiuso».
- L’apparato circolatorio aperto (tipico degli insetti), consiste in un cuore rappresentato da un condotto pulsante a fondo cieco, provvisto di ostioli (pori) sui lati; userò per comodità la terminologia usata negli insetti: l’emolinfa (il “sangue”) viene convogliata all’interno del cuore pulsante attraverso gli ostioli, e viene pompata nell’emocele (spazio interno tra gli organi e i tessuti dell’animale) dalla parte aperta posta anteriormente (per intenderci, la parte aperta è nel capo, il cuore nell’addome) bagnando direttamente i tessuti, che quindi si ossigenano con maggior rapidità che nel caso del sistema circolatorio chiuso.
Questo ad esempio permette agli insetti di compiere sforzi prolungati incredibili, ad esempio quello di volare per lunghi periodi senza provocare affaticamento muscolare, visto che qui l’emolinfa scorre libera nell’organismo, l’escrezione avviene grazie a tubi malpighiani che sono in sospensione nell’emocele e “pescano” le sostanze di scarto.
- Nel sistema circolatorio chiuso (come nell’uomo, negli altri mammiferi e praticamente in tutti gli animali “superiori”) il sangue scorre attraverso vasi (vene il sangue non ossigenato, o arterie quello ossigenato) e arriva ai tessuti dove l’O2 viene ceduto per diffusione, metodo più lento rispetto al sistema circolatorio aperto. il sistema circolatorio chiuso poi si divide in “circolazione semplice” (tipica degli organismi acquatici) dove il cuore è costituito da 1 atrio e 1 ventricolo divisi da una valvola per evitare il riflusso, e il sangue passa solo una volta dal cuore durante il suo “giro”, e a “circolazione doppia” (organismi terrestri) dove invece il cuore è formato da 2 atri e 2 ventricoli, e la parte destra porta sangue ossigenato, mentre la sinistra quello non ossigenato; il sangue quindi fa il giro cuore/polmoni/cuore/tessuti, passando dunque due volte dal cuore, da cui il nome circolazione doppia.
IL SISTEMA CIRCOLATORIO NEGLI ANIMALI
- I gruppi di animali come le spugne, gli echinodermi, i cnidari, i nematodi e i vermi piatti non hanno un sistema circolatorio, così il cibo attraverso la bocca, dopo essere stato modificato in molecole nutritive, arriva direttamente alle cellule (ad esempio nei platelminti che hanno un sistema digestivo ramificato). L’ossigeno si diffonde direttamente dall’acqua nelle cellule.
- In alcuni invertebrati come gli artropodi e i molluschi (diversamente per i cefalopodi) si trova un circuito aperto, in cui il sangue entra nelle cavità corporee. In effetti il fluido corporeo, che è un emolinfa, viene pompato dal cuore in vasi corti e da lì in tutte le cavità del corpo fino a ritornare al cuore. L’emolinfa comunque scorre lentamente e a bassa pressione.
- Negli anellidi invece esiste un circuito chiuso in cui il fluido corporeo simile al sangue è mantenuto in circolazione dalle valvole dei vasi.
- Anche i vertebrati hanno un circuito chiuso. Qui il flusso di sangue attraverso la rete chiusa dei vasi sanguigni, raggiunge tutti gli organi. Il cuore e i vasi sanguigni formano il sistema cardiovascolare. Questo ha subito importanti modifiche durante l’evoluzione dei vertebrati.
- I pesci e vertebrati terrestri hanno separato la circolazione polmonare. Negli uccelli e nei mammiferi è completamente separato dalla circolazione sistemica, in modo che vi sia nei vasi una pressione molto inferiore.
- Negli animali a sangue freddo o pecilotermi cioè anfibi e rettili, si verifica una mescolanza di sangue ossigenato e deossigenato nel cuore, perché i ventricoli non sono completamente separati. Per tale motivo i loro “nuovi” organi respiratori – i polmoni – prelevano dalla vescica natatoria l’ossigeno necessario.
- Negli animali a sangue caldo o omeotermi, come gli uccelli e i mammiferi, il cuore è costituito da due atri e due ventricoli, in modo che vi sia una completa separazione del sangue ossigenato da quello deossigenato.
LA STRUTTURA DELL’APPARATO CIRCOLATORIO CHIUSO
Il cuore è il muscolo che permette la circolazione del sangue, ma con un’azione di «vis a tergo» (letteralmente «forza da dietro», cioè il fattore che sfrutta la differenza di pressione tra il circolo arterioso e quello venoso per il ritorno del sangue al cuore) influisce anche sulla circolazione della linfa nei vasi linfatici.
Le due circolazioni, pur essendo considerate due sistemi indipendenti (i liquidi hanno caratteristiche differenti, così come i loro vasi e la loro organizzazione), sono in realtà fra loro connesse: infatti la linfa si versa, attraverso il dotto toracico, nel torrente sanguigno, mentre in contemporanea altra linfa si forma per dialisi attraverso le pareti dei vasi.
La circolazione è costituita dal cuore e dai vasi sanguigni. I vasi che portano il sangue al cuore sono chiamati vene, quelli che lo portano lontano dall’organo si dicono arterie; allontanandosi dal cuore, i vasi sanguigni si ramificano e si riducono progressivamente di diametro.
In primis abbiamo le arterie, quindi le arteriole e successivamente i capillari che portano gli elementi nutritivi sin all’interno dei tessuti, riunendosi in questo punto in una fitta rete a formare le venule post-capillari, che a loro volta confluiscono nelle vene.
I VASI SANGUIGNI
I vasi sanguigni sono suddivisi in diversi tipi in base alla loro struttura e funzione. Le arterie portano il sangue ad alta pressione e perciò lo spessore della parete è maggiore che nelle vene.
Le arteriole servono come valvole di controllo che, grazie alle loro pareti muscolari, possono restringersi (vasocostrizione) o allargarsi (vasodilatazione) attraverso la presenza di dispositivi che regolano il flusso di sangue (formazioni sfinteriche, muscolatura intimale e cuscinetti polipoidi).
Esse si diramano in seguito nelle reti capillari che effettuano lo scambio di fluidi, sostanze nutritive, elettroliti, ormoni e grazie alla parete del lume sottile (solo endotelio) sono permeabili alle sostanze a basso peso molecolare. In alcuni organi come il fegato e la milza, i capillari sono dilatati e in tal caso si parla di sinusoidi.
In figura Sezione trasversale di un’arteria umana.
Le venule raccolgono il sangue dai capillari per riportarlo al sistema venoso, che trasporta il sangue dalla periferia al cuore; hanno sottili pareti muscolari, che permettono di aumentarne il lume o di ridurlo, attraverso la presenza di dispositivi analoghi a quelli delle arterie (formazioni sfinteriche e formazioni intimali con muscolatura longitudinale).
Parte del liquido passa dai vasi nei capillari e da lì è rimosso dai vasi linfatici.
Il dotto toracico, che si diparte dalla cisterna del chilo, riporta la linfa al cuore sfociando nella giunzione tra la vena succlavia sinistra e la vena giugulare sinistra, alla base del collo.
I vasi sanguigni con la stessa area di destinazione sono adiacenti e vengono definiti collaterali.
In quasi tutte le regioni del corpo, ci sono collegamenti tra questi vasi, chiamate anastomosi: queste assicurano che la circolazione del sangue sia garantita anche in presenza di un trombo occludente (ad esempio in corso di trombosi). Le arterie che non hanno anastomosi sono chiamate «arterie terminali».
Se vi è un’occlusione di un’arteria, il corrispondente tessuto a valle non è più fornito di sangue e muore (come, per esempio, succede nell’infarto miocardico acuto o nell’ictus cerebrale). Tuttavia le anastomosi possono anche essere troppo piccole per consentire una compensazione completa e in tal caso si parla di «arterie terminali funzionali»; un blocco o una lesione di questi vasi conduce alla diminuzione del flusso sanguigno e conseguentemente a una possibile ischemia.
I COMPITI E LE FUNZIONI DEL SANGUE
Il sangue nel corpo espleta funzioni diverse:
- Trasporta l’ossigeno dai polmoni ai tessuti e riporta indietro l’anidride carbonica.
- Alimenta inoltre i tessuti con i nutrienti estratti dal cibo a livello del tratto digestivo e rimuove le scorie metaboliche e i rifiuti portandoli agli organi emuntori (il rene e l’intestino crasso).
- Il sangue agisce anche come importante mezzo per il trasporto di ormoni, componenti del sistema immunitario e elementi della coagulazione dove siano necessari.
- La circolazione sanguigna serve in definitiva per permettere al sangue di passare attraverso tutto il corpo.
- Il sangue svolge altresì un ruolo importante nella termoregolazione attraverso il flusso che giunge alla pelle: la potenza termica è regolata dalla superficie del corpo.
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