La giraffa ha il cuore
lontano dai pensieri.
Si è innamorata ieri
e ancora non lo sa.
(Stefano Benni)
Sebbene il cuore di una giraffa sia più grande di quello di molti altri animali – è lungo 0,6 metri (2 piedi) e pesa circa 11 chilogrammi – la grande altezza rende molto difficile per il cuore pompare sangue al cervello. Questo problema è superato da una serie di valvole unidirezionali che spingono il sangue verso la testa. Le giraffe sono anche in grado di immettere una grande quantità di ossigeno nel sangue perché hanno enormi polmoni: possono contenere 55 litri di aria. Gli studi di Goetz, Pattersson, Van Citters, Warren e dei loro colleghi hanno rivelato che la pressione arteriosa vicino al cuore della giraffa è circa il doppio di quella nell’uomo, in modo da fornire una pressione sanguigna e una perfusione più normali al cervello.
La giraffa ha una pressione sanguigna estremamente alta (280/180 mm Hg), che è, come detto prima, il doppio rispetto a quella riscontrata nell’uomo. Inoltre, il cuore batte fino a 170 volte al minuto, ossia più del doppio del battito cardiaco degli umani. In precedenza si pensava che una giraffa avesse un cuore molto grande, ma recenti ricerche hanno rivelato che non ci sarebbe sufficiente spazio nella cavità del suo corpo per un cuore siffatto. In effetti, la giraffa ha un cuore relativamente piccolo (rispetto alle dimensioni dell’animale) e la sua potenza deriva da un battito molto energico grazie alle pareti incredibilmente spesse del ventricolo sinistro.
Il ventricolo destro pompa il sangue a breve distanza dai polmoni e il muscolo ha uno spessore di circa 1 cm. Il ventricolo sinistro deve pompare il sangue fino alla testa contro la pressione idrostatica del sangue già alta nella lunga arteria verticale. Il cuore di una giraffa si è evoluto per avere spesse pareti muscolari e un piccolo raggio che gli conferisce grande potenza per superare questa pressione.
Lo spessore della parete muscolare è quasi direttamente correlato alla lunghezza del collo. Per ogni aumento di 15 cm della lunghezza del collo, la parete del ventricolo sinistro aggiunge altri 0,5 cm di spessore.
Durante l’evoluzione, il volume del sangue eiettato è diventato
sempre più limitato dall’eutrofia concentrica del ventricolo in risposta
alla progressiva evoluzione di un collo più lungo (cioè man mano che
aumentava la distanza verticale tra il cuore e la testa e quindi veniva
richiesta una pressione arteriosa media più alta), i requisiti di
distribuzione dell’ossigeno durante il moto si sono probabilmente
allentati, poiché anche le gambe si allungavano.
Negli ultimi anni,
tuttavia, sono stati condotti alcuni studi interessanti confrontando il
cuore delle giraffe, comunque considerato avente caratteristiche
eccezionali, e quello di altri mammiferi. Uno studio pubblicato nel
Journal of Experimental Biology nel 2016 è particolarmente importante.
Sulla base dei loro studi sui cardiomiociti nel ventricolo sinistro della giraffa, i ricercatori spiegano che non sembra esserci alcuna differenza principale significativa nell’architettura miocardica tra la giraffa e gli altri mammiferi. Pertanto, non vi è alcuna indicazione che le giraffe abbiano evoluto cardiomiociti capaci di generare una forza spropositata o altri adattamenti peculiari; piuttosto, la capacità di sviluppare una pressione sufficientemente elevata per la perfusione cerebrale in posizione eretta può essere semplicemente attribuita alla spessa parete miocardica e al suo piccolo raggio. Alcuni risultati effettuati dai ricercatori sembrano indicare che i ventricoli sinistri della giraffa hanno un’architettura del miocardio leggermente alterata che può servire a ridistribuire gli stress miocardici durante la contrazione cardiaca in modo diverso rispetto al miocardio di altre specie, che hanno uno spessore della parete ventricolare inferiore in rapporto al diametro della cavità. La resistenza vascolare sistemica (SVR) delle giraffe è notevolmente superiore a quella di altri mammiferi di dimensioni simili. Data la bassa gittata cardiaca, l’alto SVR è necessario per supportare la elevata pressione arteriosa media necessaria per perfondere il cervello. Un aspetto che deve ancora essere perfezionato è la comprensione dei meccanismi alla base dell’alta resistenza.
Un’altra domanda interessante riguarda come le giraffe riescano a evitare il coagulamento di sangue e fluido tissutale (edema) nel tessuto periferico delle estremità. Come confermato dagli studi del professor Alan R Hargens, le pressioni del sangue e dei fluidi tissutali che regolano lo scambio transcapillare variano notevolmente con l’esercizio. Queste pressioni, combinate con uno strato di pelle stretto, spostano il fluido verso l’alto contro la gravità. Altri adattamenti anatomici nei tessuti periferici delle giraffe rappresentano adattamenti dello sviluppo a forze gravitazionali elevate e variabili. Questi includono l’ipertrofia della parete vascolare, la membrana basale capillare ispessita e altri adattamenti del tessuto connettivo.
Nel 2016, Smerup et al. hanno anche ipotizzato che un ipotetico ventricolo sinistro perfetto, ovvero una camera di pompaggio che avesse raggiunto l’elevata pressione arteriosa media delle giraffe e quindi conservasse il rapporto benefico tra raggio e spessore della parete riportato qui, pur essendo in grado di generare una gittata cardiaca per unità di massa corporea comparabile ad altre specie di mammiferi avrebbe avuto un volume diastolico finale di 1060 ml e un volume di svuotamento di 583 ml, che è circa il doppio dei valori misurati. Il raggio della cavità sarebbe stato di 4,7 cm e lo spessore della parete miocardica di 3,3 cm. Dato che non è facile calcolare la massa totale di questa ipotetica pompa, si può solo ipotizzare che il costo energetico di un tale organo supererebbe allo stesso modo il valore medio dei mammiferi di un fattore due o tre. La difficoltà nello studio del cuore di questi animali è che alcuni tipi di indagini sono state condotte solo negli ultimi anni. Lo studio di Smerup sopra citato, per esempio, fu il primo a riferire dell’uso dell’ecocardiografia sulla giraffa.
Bibliografia:
Smerup M, et al.”The thick
left ventricular wall of the giraffe heart normalises wall tension, but
limits stroke volume and cardiac output” Journal of Experimental Biology
2016 219: 457-463; doi: 10.1242/jeb.132753
Hargens A., et al. The Gravity of Giraffe physiology in CUNY666B-12 CUNY666A/Aird 0 521 85376 1 December 15, 2006 13:23