Il cuore è un organo grande quanto un pugno chiuso, situato nella cavità toracica, dietro lo sterno e in mezzo ai polmoni. Ha una forma quasi conica, ma leggermente asimmetrica con l’apice spostato verso sinistra. Il ventricolo sinistro costituisce l’apice e buona parte del lato posteriore, mentre il ventricolo destro si trova nella parte anteriore.

La parete del cuore è costituita da tre strati:

1. l’endocardio è il sottile strato epiteliale che riveste le cavità interne e forma le valvole;
2. il miocardio è lo strato muscolare, forma la struttura vera e propria della parete ed è rinforzato internamente da uno strato di connettivo fibroso denso;
3. l’epicardio è una sottile membrana sierosa che riveste esternamente il cuore.

Esternamente all’epicardio si trova un’altra membrana sierosa che collega il cuore allo sterno e al diaframma, mantenendolo in posizione nel torace. L’epicardio e la membrana sierosa esterna insieme costituiscono il pericardio. Tra queste membrane c’è un sottile strato di liquido che funziona da lubrificante.

Nella ▶figura 1 hai potuto osservare che le pareti, pur avendo sempre la medesima struttura in ogni parte del cuore, hanno diverso spessore: lo strato del miocardio è più sottile negli atri rispetto ai ventricoli, perché questi ultimi devono fornire al sangue la spinta per muoversi nelle arterie. Inoltre, le pareti del ventricolo sinistro sono più spesse di quelle del ventricolo destro: il ventricolo sinistro deve infatti spingere il sangue attraverso un percorso di molti più kilometri di vasi sanguigni rispetto al ventricolo destro, e deve quindi esercitare una pressione maggiore.

Il miocardio riceve nutrimento e ossigeno dalle arterie coronarie, che derivano da una ramificazione dell’aorta. Le coronarie corrono sulla superficie del cuore e danno origine a un sistema di vasi che irrora le pareti di atri e ventricoli. Il sangue di questo sistema viene poi drenato direttamente nell’atrio destro dalle vene cardiache.

Atri e ventricoli alternano fasi di rilassamento, nelle quali si riempiono di sangue, e fasi di contrazione durante le quali si svuotano, spingendo il sangue nei due circuiti. Queste fasi interessano contemporaneamente i due lati del cuore e si alternano in modo che il flusso del sangue sia sempre unidirezionale: gli atri ricevono il sangue che proviene dalle grandi vene e lo spingono nei ventricoli; questi a loro volta si contraggono e pompano il sangue nelle arterie principali. L’intera sequenza costituisce il ciclo cardiaco, che ha una durata di circa 0,8 secondi e comprende fasi di sistole, cioè di contrazione, e fasi di diastole, cioè di rilassamento (▶figura 2).

1. Diastole (0,4 s): il miocardio è rilassato, le valvole atrio-ventricolari sono aperte e il sangue entra spontaneamente negli atri e nei ventricoli; le valvole semilunari sono chiuse.
2. Sistole atriale (0,1 s): durante questa fase brevissima gli atri si contraggono e si svuotano, spingendo con forza tutto il sangue nei ventricoli che sono ancora in diastole.
3. Sistole ventricolare (0,3 s): i ventricoli cominciano a contrarsi e la pressione al loro interno diventa più alta di quella presente negli atri, così il sangue si muove vorticosamente e le valvole atrio-ventricolari si chiudono, producendo un rumore sordo e profondo. In breve la pressione nei ventricoli cresce fino a provocare l’apertura delle valvole semilunari, così il sangue fluisce nell’aorta e nelle arterie polmonari. Durante tutta questa fase gli atri sono in diastole e si rilassano riempiendosi di sangue.

Al termine della sistole ventricolare inizia un nuovo ciclo: i ventricoli entrano in diastole e le valvole semilunari si chiudono con un rumore breve e acuto, a causa dell’alta pressione presente nell’aorta e nelle arterie polmonari. Anche gli atri sono ancora in diastole, perciò la pressione interna è bassa in tutto il cuore. Per questo il sangue proveniente dalla circolazione sistemica e dai polmoni entra liberamente nel cuore.

È importante osservare che i movimenti di chiusura e apertura delle valvole sono semplici eventi meccanici, che dipendono dalle differenze di pressione presenti sui due lati della valvola. Non implicano quindi un lavoro attivo come la contrazione del miocardio. Valvole difettose possono produrre un flusso turbolento di sangue e generare un suono anomalo conosciuto come soffio cardiaco. Per esempio, se una valvola atrio-ventricolare è difettosa e non si chiude completamente, il sangue fluirà indietro nell’atrio con un suono «a soffio».

Si definisce frequenza cardiaca il numero di battiti del cuore al minuto (tra 70 e 75 nell’adulto); la gittata cardiaca corrisponde invece al volume di sangue che un ventricolo riesce a «pompare» in un minuto (in un maschio adulto, circa 80 mL/sistole).

Il muscolo cardiaco è in grado di contrarsi autonomamente, e ciò deriva da alcune interessanti particolarità che lo contraddistinguono.

In primo luogo, le cellule del muscolo cardiaco sono in contatto l’una con l’altra attraverso giunzioni serrate; ciò consente allo stimolo che determina la contrazione di diffondersi velocemente da cellula a cellula. In questo modo grandi gruppi di cellule muscolari si contraggono contemporaneamente. La contrazione coordinata è indispensabile per pompare il sangue in maniera efficace.

In secondo luogo, alcune cellule muscolari cardiache, chiamate cellule pacemaker, possono dare origine al battito cardiaco senza alcuna stimolazione proveniente dal sistema nervoso.

Il pacemaker primario del cuore è un nodo di cellule muscolari cardiache modificate, chiamato nodo seno-atriale, localizzato al limite tra la vena cava superiore e l’atrio destro. Questo sistema è in grado di generare ritmicamente impulsi elettrici, che si propagano in modo ordinato (prima agli atri poi ai ventricoli) grazie alla presenza di un sistema di conduzione che riesce a coordinare la contrazione del muscolo cardiaco.

Questo sistema di conduzione comprende, oltre al nodo seno-atriale, tre diverse componenti.

1. Il nodo atrio-ventricolare è un nodo di cellule muscolari cardiache modificate che è situato al limite tra gli atri e i ventricoli.
2. Il fascio di His, costituito da fibre di cellule muscolari cardiache modificate, che non si contraggono, ma trasmettono molto rapidamente l’eccitamento. Queste fibre corrono tra atri e ventricoli dividendosi poi in due branche, destra e sinistra, dirette agli apici dei ventricoli.
3. Le fibre di Purkinje si diramano dal fascio di His attraverso la massa muscolare del ventricolo.

Un normale battito cardiaco ha origine con un impulso prodotto nel nodo seno-atriale (▶figura 3). Questo impulso si diffonde velocemente attraverso le cellule degli atri grazie alle giunzioni serrate, causando la simultanea contrazione degli atri. Poiché non esistono giunzioni serrate tra le cellule degli atri e quelle dei ventricoli, l’eccitamento non diffonde direttamente ai ventricoli; quindi essi non si contraggono all’unisono con gli atri.

La contrazione degli atri stimola il nodo atrio-ventricolare. Con un leggero ritardo, esso genera impulsi che vengono condotti ai ventricoli attraverso il fascio di His e le fibre di Purkinje, che diffondono lo stimolo attraverso la massa muscolare dei ventricoli a partire dalla loro parte più bassa, causandone la contrazione.

Il sistema nervoso non genera il battito cardiaco, ma può accelerarlo o rallentarlo influenzando l’attività del pacemaker e la frequenza degli impulsi che trasmette. Il controllo viene effettuato dal sistema nervoso autonomo attraverso due diversi tipi di nervi. Le terminazioni nervose del nervo vago rilasciano una sostanza (l’acetilcolina) che rallenta l’attività del pacemaker; al contrario, altre terminazioni rilasciano una sostanza (l’adrenalina) che invece accelera il battito cardiaco.