F.L. Dini Unità Operativa Cardiologia Universitaria 1 – Azienda Universitaria Ospedaliera Pisana, Pisa

Nel corso dell’ultimo secolo è stata riconosciuta a Leonardo da Vinci la paternità di aver dato avvio agli studi anatomici dell’apparato cardiovascolare.

Leonardo fu il primo a rappresentare l’interno del corpo umano con una serie di disegni. Lo studio del sistema cardiovascolare si può dividere in due momenti cronologicamente distinti durante la vita dello scienziato-artista. Il primo disegno, che raffigura il sistema cardiovascolare, è il cosiddetto «albero delle vene», è databile circa all’ultimo decennio del XV secolo. A partire dal 1507, Leonardo cominciò a studiare il cuore in maniera approfondita, ricorrendo all’esperienza delle dissezioni anatomiche condotte sul cuore di uomini e di animali. Leonardo non studiò la struttura del corpo umano e degli animali per acquistare la semplice cognizione anatomica, ma specialmente per apprendere l’anatomia tanto nelle applicazioni che essa può, anzi deve avere nell’arte, quanto nel suo significato fisiologico (De Toni GB: La Biologia in Leonardo da Vinci, Venezia, 1903:12-13).

La tradizione aristotelica riteneva che fosse possibile determinare tutte le leggi che governano il mondo per mezzo del puro pensiero: la verifica empirica attraverso l’osservazione non era considerata necessaria. Che la verifica sperimentale fosse il fulcro del metodo scientifico fu probabilmente compreso da Leonardo, che così scriveva ai primi del cinquecento: «prima farò alcuna esperienza, avanti ch’io più oltre proceda, perché mia intenzione è allegare prima la sperenzia e po’ colla ragione dimostrare perché tale esperienza e constretta in tal modo ad operare; e questa è la vera regola come li speculatori delli effetti naturali hanno a procedere».

Leonardo riconosceva l’importanza dei principi della meccanica nella fisiologia degli esseri viventi: «La scientia strumentale over macchinale è mobilissima e sopra tutte l’altre utilissima, con ciò sia che mediante quella tutti li corpi animati […] fanno tutte le loro operazioni»; ma dichiarava espressamente che non vi è paragone tra le creazioni della Natura e quelle dell’ingegno umano: «Ancorché lo ingegno umano faccia invenzioni varie, rispondendo con vari strumenti a un medesimo fine, mai esso troverà invenzione più bella, né più facile né più brieve della Natura, perché nelle sue invenzioni nulla manca e nulla è superfluo».

Oggetto privilegiato delle ricerche ed osservazioni leonardiane fu la fisiologia dell’apparato circolatorio, e particolarmente del cuore, che considera come «instrumento mirabile, intenzionato dal Sommo Maestro e di cui conosce l’anatomia funzionale, che rileva con queste parole: «del core: questo si move da sé, e non si ferma se non eternamente». E così lo definisce: «il core […] non è l’inizio della vita […], ma è un vaso fatto di denso muscolo, vivificato e nutrito dall’arteria e vena come son gli altri muscoli». «Il core è un muscolo principale di forza ed è potentissimo sopra gli altri muscoli […]. Rispetto alle nozioni del tempo, queste considerazioni sono sicuramente rivoluzionarie, soprattutto se si pensa che il cuore era allora considerato la sede dell’anima e l’origine della «forza vitale» degli organismi.

Le lungimiranti osservazioni di leonardo sul ciclo cardiaco (moti del core) sono così descritte: «passando il core del porco con uno strumento detto spillo […] quando il core è allungato (diastole) […] il core nella sua espulsione del sangue si raccorta e tira la ferita in alto insieme alla punta dello spillo…(sistole)» (Bottazzi F: Un esperimento di Leonardo sul cuore e un passo dell’Iliade. In: Raccolta Vinciana, 10:53,1913).

Sebbene sia stato a lungo ritenuto che l’interpretazione leonardiana della fisiologia del cuore e della circolazione sia stata largamente condizionata dal pensiero e dai pregiudizi provenienti dall’interpretazioni delle opere di Aristotele e di Galeno, dall’analisi dei suoi scritti e dei suoi disegni anatomici si possono desumere alcuni dettagli che anticipavano le successive interpretazioni del metabolismo e della termodinamica dell’apparato cardiovascolare.

Negli appunti e disegni raccolti nel codice Arundel, conservato presso la British Library di Londra, Leonardo fornisce una lucida ed esauriente interpretazione dei principi del metabolismo che sostiene non solo la vitalità del cuore, ma anche la vita stessa di animali e uomini. Paragonando il cuore ad un fornello da alchimista, egli dimostra di aver ben chiaro il processo fondamentale che è alla base del funzionamento delle cellule di tutte le forme viventi. Leonardo descrive mirabilmente il processo di combustione, attraverso cui i nutrienti si combinano con l’ossigeno, sviluppando energia libera e calore. Non potendo avvalersi delle acquisizioni della chimica che diverranno disponibili oltre due secoli più avanti grazie a Lavoisier, Leonardo descrive il triangolo della combustione come l’interazione tra il sangue (ricco di nutrienti), il fuoco del forno e l’aria.

Figura 1. Nelle pagine del codice Arundel, Leonardo paragona il cuore il cuore ad un fornello da alchimista, per sottolineare l’importanza del processo di combustione come base della propulsione del sangue.

Si tratta dello stesso meccanismo che si svolge all’interno delle microscopiche centrali energetiche che si trovano nelle cellule, i mitocondri, e che verrà descritto soltanto negli anni trenta del Novecento. Ma su un punto, la visione leonardiana ci sorprende sopra ogni altra cosa: il riconoscimento del ruolo del calore degli esseri viventi. Il calore non è più visto come la fonte di energia a cui attingono gli organismi, ma come un sottoprodotto dell’energia di cui il corpo si deve necessariamente liberare. Egli fornisce una trattazione della funzione cardiovascolare secondo gli schemi più avanzati e attuali della termodinamica: la termodinamica dei sistemi lontani dall’equilibrio, una branca della fisica che è stata sviluppata nella seconda metà del Novecento (Capra F: L’anima di Leonardo: un genio alla ricerca del segreto della vita. Rizzoli, Milano, 2012).

Figura 2. L’attualità dell’interpretazione leopardiana della fisiologia del corpo umano. I Il cibo arricchiscono il sangue di nutrienti, i quali vengono bruciati (combustione) in presenza di aria. L’energia che ne viene così ricavata viene utilizzata per lo svolgimento di ogni forma di lavoro biologico, mentre una parte si libera come calore.

E’ stato grazie alla preziosa collaborazione con Carlo Pedretti, Professore di Studi Leonardiani e Professore Emerito di Storia dell’Arte presso l’University della California di Los Angeles (UCLA), che oggi possiamo apprezzare quello che Leonardo scrisse in proposito del paragone del cuore come forno. A margine del minuscolo disegno di un cuore dalle sembianze di un forno, collegato col sistema tracheo-bronchiale tramite condotti che ricordano le tubature di refrigerazione, così si legge: «il brieve e spesso alitare soffoca quello che alita, onde per neces perché non si scambia ogni alitatura tutta l’aria che ssi riscalda nel polmone; ma vene resta una parte tanto risscaldata, che darebbe gran nocumento all’animale, se con grande e lungo alitare non fussi sosspinta fori di tale polmone». Leonardo riconobbe nel trasferimento all’ambiente del calore della combustione  il processo fondamentale che consente il mantenimento della vita di uomini e animali. Pur non conoscendo il concetto moderno di energia, Leonardo aveva fornito un’interpretazione energetica corretta del funzionamento del corpo umano.

Le intuizioni di Leonardo andavano probabilmente nella direzione della giusta. Tuttavia, i meccanismi di funzionamento degli esseri viventi potevano essere svelati solamente indagando le componenti infinitamente piccole del corpo. A Leonardo mancava un elemento fondamentale per capire il segreto della vita: gran parte di ciò che accade negli esseri viventi avviene all’interno delle cellule. Tale consapevolezza non si ebbe fintanto che gli scienziati non si poterono avvalere degli idonei metodi ottici di indagine. L’interpretazione leonardiana delle basi del metabolismo cardiaco è straordinariamente attuale e tutto questo giustifica l’attenzione che la Società Italiana di Cardiologia ha voluto dedicare a questo anniversario con l’auspicio che simili iniziative possano stimolare l’interesse delle nuove generazioni di studiosi ad approfondire l’opera del grande genio nel campo della fisiologia e del metabolismo del cuore.