La circolazione fetale rappresenta un complesso sistema vascolare e cardiaco, finemente adattato alle esigenze di un organismo in via di sviluppo che non respira aria e non digerisce cibo in modo autonomo. Questo sistema è caratterizzato da vasi relativamente ampi che nel complesso permettono al flusso sanguigno di bypassare fegato e polmoni, organi che, nel feto, non sono ancora pienamente funzionali e le cui funzioni sono svolte dalla madre attraverso la placenta. Il sistema cardiocircolatorio di un feto inizia a formarsi poco dopo il concepimento e, entro la fine della quinta settimana, il cuore del feto è in grado di pompare il sangue al corpo.
Le Fasi della Circolazione Prenatale
Nel corso della vita embrionale e successivamente nella vita fetale, le condizioni anatomiche della circolazione del sangue subiscono varie modificazioni. Si distinguono due fasi principali:
- Circolazione vitellina (o prima circolazione): Questa è una fase transitoria e di breve durata, che si effettua fra cuore, vasi dell'embrione e vasi vitellini.
- Circolazione placentare (o seconda circolazione): Questa compare già nell’embrione ma si perfeziona nel feto con la formazione e lo sviluppo della placenta. Fa capo ai vasi ombelicali (arterie e vena ombelicali) e rappresenta il dispositivo circolatorio proprio del periodo fetale, permanendo fino alla nascita.
Adattamenti Anatomici Peculiari della Circolazione Fetale
Nel feto a termine, il sistema circolatorio è costituito da un apparato cardiovascolare simile a quello dell’adulto, ma con alcuni adattamenti e dispositivi anatomici peculiari. Poiché i polmoni del feto non verranno usati fino a dopo la nascita, il sangue deve essere deviato da essi. Al pari del cuore dell’adulto, il cuore prenatale presenta quattro camere e quattro valvole. Tuttavia, nel cuore del feto si sviluppano due strutture che deviano il sangue attorno ai polmoni: il forame ovale e il dotto arterioso.
Il Forame Ovale
Il forame ovale è un foro localizzato tra l’atrio sinistro e l’atrio destro. Questo permette al sangue di passare direttamente dall’atrio destro all’atrio sinistro, bypassando i polmoni che, essendo collassati e pieni di liquido amniotico, non sono ancora funzionali. La chiusura del foro avviene immediatamente dopo la nascita, ma la fusione completa richiede un tempo variabile più lungo, che può superare le quattro settimane. La chiusura funzionale e quindi anatomica del forame ovale avviene per accollamento del setto primitivo (valvola del forame ovale) al setto secondario, grazie ai mutamenti di pressione che si instaurano a livello degli atri.
Il Dotto Arterioso (di Botallo)
Il dotto arterioso è un vaso sanguigno che connette l’aorta all’arteria polmonare. Questo consente il passaggio del sangue dall'arteria polmonare direttamente all'aorta, evitando dunque i polmoni. Nel feto, a livello dell'arteria polmonare, troviamo il dotto arterioso di Botallo. Per il richiamo del sangue ai polmoni dopo la nascita, avviene l’esclusione, e quindi l’obliterazione, del condotto arterioso del Botallo.
La Valvola dell’Eustachio
L’orifizio di sbocco della vena cava inferiore è provvisto di una piega a semiluna, la valvola dell’Eustachio, che si estende dal suo contorno inferiore fino al margine anteriore del forame ovale. Questa valvola è cruciale per direzionare il flusso sanguigno.
Il Dotto Venoso (dell’Aranzio)
Dalla vena ombelicale, che percorre il cordone ombelicale in direzione del feto, penetra nella cavità addominale e si apre nel ramo sinistro della vena porta. Da questo stesso ramo, di fronte allo sbocco della vena ombelicale, inizia un tratto anastomotico, il condotto venoso (dell’Aranzio), che connette la vena porta con la vena cava inferiore. Per la legatura della vena ombelicale dopo la nascita, si ha l’esclusione del condotto venoso dell’Aranzio e la sua successiva obliterazione.
I Vasi Specifici della Circolazione Placentare
Nel feto, le arterie ombelicali e la vena ombelicale sono i vasi specifici che mediano la circolazione placentare. Dalle arterie iliache interne nascono le due arterie ombelicali che, decorrendo prima sulla vescica quindi sulla superficie interna della parete anteriore dell’addome, raggiungono l’ombelico, lo attraversano, penetrano nel cordone ombelicale e con questo raggiungono la placenta. Qui si ramificano, immettendosi nelle reti capillari dei villi coriali.
Dal versante venoso di queste stesse reti capillari originano rami che confluendo tra loro formano la vena ombelicale. La vena ombelicale percorre il cordone ombelicale in direzione del feto, penetra nella cavità addominale e si apre nel ramo sinistro della vena porta. La porzione intraaddominale della vena ombelicale, per un processo di obliterazione che si completa entro il terzo mese di vita, si trasforma nel legamento rotondo del fegato.
Il Percorso del Sangue nel Feto
Nella circolazione prenatale normale, il sangue ossigenato passa dal corpo della madre attraverso la placenta e il cordone ombelicale e giunge alla vena cava inferiore del feto. La vena cava riceve anche sangue deossigenato dal corpo del feto. Sia il sangue ossigenato sia quello non ossigenato affluiscono all’atrio destro attraverso la vena cava. Le frecce rosse nelle illustrazioni rappresentano sangue che contiene la quantità massima di ossigeno, mentre le frecce blu rappresentano sangue che contiene la quantità minima di ossigeno.
Il sangue ricevuto dalla placenta, tramite la vena ombelicale sinistra persistente, prima passa per il fegato e, mischiandosi con il sangue venoso proveniente dalla vena cava inferiore, giunge all’atrio destro del cuore. Dalla vena cava inferiore, il sangue arterioso proveniente dalla placenta si mescola con il sangue venoso refluo dalla parte sottodiaframmatica del corpo, divenendo così sangue misto, prevalentemente arterioso.
Giunge quindi all’atrio destro del cuore dove, per la presenza della valvola dell’Eustachio, si forma una corrente diretta verso il forame ovale che, attraverso questo, passa quasi totalmente dall’atrio destro nell’atrio sinistro. Da qui, il sangue discende nel ventricolo sinistro donde viene spinto nell’aorta. Pertanto, il sangue prevalentemente arterioso convogliato al cuore dalla vena cava inferiore evita il circolo polmonare e passa direttamente nella grande circolazione per essere avviato a tutti gli organi. La maggior parte del sangue miscelato nell’atrio destro viene spinto attraverso il forame ovale nell’atrio sinistro. Da qui, passa al ventricolo sinistro che pompa il sangue nell’aorta, che rifornisce di sangue il corpo del feto.
Il sangue che torna dalla testa e dagli arti superiori, tramite la vena cava superiore, si immette nell’atrio destro per passare al ventricolo destro e da questo essere immesso nel tronco polmonare. Il sangue venoso refluo dalla testa, dagli arti superiori e dalla parte sopradiaframmatica del tronco che ritorna al cuore per mezzo della vena cava superiore, forma nell’atrio destro una corrente discendente in direzione dell’ostio atrioventricolare che incrocia la corrente sanguigna della vena cava inferiore senza mescolarvisi. Discende nel ventricolo destro, si immette nel tronco polmonare.
Dal tronco polmonare, una piccola quantità di sangue va effettivamente nei polmoni. Una quantità maggiore si immette invece nell’aorta tramite il condotto arterioso dove si mescola con quella piccola quantità di sangue proveniente dal ventricolo sinistro. Non essendo i polmoni ancora funzionanti, la maggior parte del sangue prende la via del condotto arterioso del Botallo e si riversa nell’aorta.
Parto della placenta (animazione 3D)
Tenendo presente che si tratta di sangue quasi totalmente venoso, ne consegue che il sangue circolante nei rami che originano dall’aorta al di sotto dell’arco è meno ricco di ossigeno e di metaboliti di quello trasportato dai rami che nascono dall’arco aortico. Il maggiore accrescimento che presentano nel feto la testa, gli arti superiori e la parte superiore del tronco, rispetto agli arti inferiori e alla parte inferiore del tronco, sarebbe da correlarsi con la differente costituzione del sangue che circola nell’aorta nella parte soprastante e in quella sottostante al condotto del Botallo. In ogni caso, nel feto non esiste quella netta separazione fra sangue venoso e sangue arterioso che è invece normalmente tipica della vita postnatale, ma gli organi sono sempre perfusi da sangue misto.
Le arterie ombelicali portano nuovamente il sangue alla placenta, dove questo potrà ricevere un nuovo carico di ossigeno e nutrienti dal sangue materno. Per mezzo delle arterie ombelicali giunge alla placenta il sangue fetale. Questo circola nelle reti capillari dei villi coriali che pescano nel sangue arterioso materno degli spazi intervillosi, cede anidride carbonica e prodotti catabolici derivanti dal ricambio dell’organismo fetale e contemporaneamente assume materiali nutritizi e ossigeno. Divenuto così sangue arterioso, torna dalla placenta al feto per mezzo della vena ombelicale (la quale per i suoi peculiari caratteri di vaso fortemente propulsivo e pulsante interviene attivamente nella circolazione di ritorno), giunge al ramo sinistro della vena porta e, da qui, in parte passa direttamente nella vena cava inferiore mediante il condotto venoso dell’Aranzio, in parte si immette, attraverso il ramo sinistro della vena porta, nel circolo epatico.
Transizione alla Circolazione Postnatale
Alla nascita, con l’esordio della ventilazione, avviene l’inversione del flusso sanguigno. Aumenta il sangue che raggiunge i polmoni dal tronco polmonare, e questo tornerà poi all’atrio sinistro con le vene polmonari. L'inizio della respirazione richiama ai polmoni una grande quantità di sangue che provoca un considerevole aumento di pressione nelle vene polmonari e quindi nell’atrio sinistro. Contemporaneamente, per l’obliterazione e la legatura dei vasi ombelicali, venendo a cessare la spinta impressa al sangue dalla vena ombelicale, cade la pressione nella vena cava inferiore e nell’atrio destro del cuore.
Si determinano pertanto immediatamente alcuni importanti mutamenti funzionali del dispositivo circolatorio fetale che si rendono poi definitivi per successive trasformazioni anatomiche. La chiusura del forame ovale, del condotto arterioso e del condotto venoso, inizialmente funzionale, diviene poi anatomica, tra il 30° e il 90° giorno di vita, per la trasformazione dei condotti in legamenti (legamento arterioso e legamento venoso) e per la coalescenza del lembo della fossa ovale con la parete atriale alla quale questo aderisce e si salda. Dopo la nascita, il forame ovale e il dotto arterioso si chiudono e il bambino inizia a respirare. A quel punto, il sangue deossigenato nella parte destra del cuore viene pompato attraverso l’arteria polmonare ai polmoni.
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