05181 - FISIOLOGIA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le nozioni basiche dei processi fisiologici dell'organismo umano sia a livello funzionale che molecolare. In particolare, lo studente conosce i meccanismi di base delle funzioni vitali di determinati apparati dell'organismo umano, quale necessaria cognizione delle basi biologiche per la ricerca, la progettazione e l'utilizzo di materiali e macchinari impiegati in campo fisico sanitario.

Contenuti

Cellule e tessuti – Cenni sulla cellula come unità dei sistemi funzionali dell'organismo. I tessuti del corpo.

Dinamiche di membrana - Caratteristiche strutturali e funzionali della membrana plasmatica. Permeabilità selettiva dovuta alla struttura della membrana cellulare: diffusione, trasporto mediato attivo e passivo, trasporto vescicolare. Esempi di trasporto attraverso un epitelio. Osmosi e tonicita'.

Comunicazione intercellulare, integrazione e trasduzione dei segnali - Recettori di membrana. Canali ionici di membrana: struttura e selettività. Modalità di apertura dei canali ionici in risposta a stimoli chimici, elettrici, meccanici.Vie di trasduzione del segnale.

Potenziale di membrana a riposo - Basi chimico-fisiche del potenziale di membrana a riposo. Gradienti chimici ed elettrici. Potenziale di equilibrio elettrochimico. Ruolo della pompa sodio-potassio.

Sistema nervoso - Cellule del sistema nervoso e loro funzione. Organizzazione funzionale del neurone. Proprietà bioelettriche delle cellule eccitabili. Potenziale d'azione. Genesi del potenziale d'azione. Soglia di eccitabilità. Flussi ionici nelle diverse fasi di depolarizzazione, ripolarizzazione e iperpolarizzazione. Periodo refrattario assoluto e relativo. Propagazione del potenziale d' azione nelle fibre mieliniche ed amieliniche.

Comunicazione intercellulare nel sistema nervoso - Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche. Anatomia funzionale delle sinapsi. Sintesi, liberazione e inattivazione dei neurotrasmettitori. Eventi ionici generati dall'interazione tra neurotras mettitori e recettori. Potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori. Sommazione temporale e spaziale dei potenziali postsinaptici.

Fisiologia sensoriale- Proprieta' generali dei sistemi sensoriali.  I recettori e la trasduzione sensoriale. Integrazione dell'informazione sensoriale. Sensi somatici. Sensi chimici.

Sistema Nervoso Centrale - Cenni sull'organizzazione anatomica e funzionale.

Sistema Nervoso Autonomo - Organizzazione anatomica e funzionale del sistema nervoso autonomo. Suddivisione ortosimpatica e parasimpatica. Mediatori chimici.

Sistema Nervoso Periferico Somatico -  Organizzazione del sistema nervoso somatico. Neuroni sensitivi, motori, interneuroni. Arco riflesso. Controllo superiore dell' attività riflessa.

Sistema muscolare - Muscolo scheletrico: caratteristiche funzionali dei muscoli scheletrici. Basi molecolari della contrazione. Accoppiamento eccitazione-contrazione. Bioenergetica della contrazione. Graduazione della forza della contrazione muscolare. Unità neuromotorie. Trasmissione neuromuscolare: struttura e funzione della giunzione neuro-muscolare.
Muscolo liscio: caratteristiche funzionali dei muscoli lisci viscerali e multiunitari. Ritmo basale ad onde lente. Basi molecolari della contrazione. Accoppiamento eccitazione-contrazione. Modulazione chimica e ormonale della contrazione muscolare. Muscolo cardiaco.

Sistema cardiovascolare - Schema generale e organizzazione funzionale del sistema cardiovascolare. Caratteristiche del grande circolo e del piccolo circolo. Circoli speciali. Il sangue: composizione, volume e funzioni.

Attività elettrica del cuore - Struttura del sistema di generazione e conduzione dell'eccitamento cardiaco. Attività elettrica del miocardio specifico (tessuto nodale e fibre di Purkinje) e del miocardio comune.Origine e propagazione dell'eccitamento cardiaco. Effetti della stimolazione vagale e simpatica sull'attività elettrica del miocardio specifico e comune. Correlazione temporale tra eventi elettrici e meccanici del ciclo cardiaco.

Attività meccanica del cuore - Il cuore come pompa. Eventi meccanici del ciclo cardiaco: movimenti delle valvole e variazioni della pressione e del volume del sangue negli atri e nei ventricoli. Durata delle fasi del ciclo cardiaco. Rumori cardiaci e loro genesi.

Emodinamica- Caratteristiche funzionali del sistema vasale. Innervazione dei vasi. Relazione fra flusso, pressione e resistenza. Profilo pressorio nel circolo sistemico. Ritorno del sangue venoso al cuore.

Sistema respiratorio- Anatomia funzionale del sistema respiratorio: polmoni, pleure e gabbia toracica. Circolazione polmonare. Caratteristiche del circolo polmonare: pressione, resistenza, scambi idrici del letto capillare alveolare.

Ventilazione polmonare- Suddivisione funzionale delle vie respiratorie. Definizione di spazio morto anatomico e fisiologico. Ventilazione polmonare e ventilazione alveolare. Dinamica dell'atto respiratorio: inspirazione ed espirazione. Muscoli inspitatori ed espiratori. Modificazioni della pressione alveolare, della pressione endopleurica  e del flusso di aria durante un ciclo respiratorio.  Spirometria diretta. Misura dei volumi e delle capacità polmonari.

Proprieta' meccaniche dell'apparato respiratorio- curve pressione-volume del polmone, del torace e del sistema toraco-polmonare. Complianza dei polmoni. Contributo della tensione superficiale alla elasticità polmonare. Fattore surfattante e suo significato fisiologico. Flusso dell'aria e resistenza delle vie respiratorie.

Scambi gassosi nei polmoni- Pressione parziale di un gas: legge di Dalton. Solubilità di un gas: legge di Henry.Pressioni parziali dei gas respiratori nell'aria atmosferica, nell'aria alveolare e nel sangue. Fattori che determinano la diffusione dei gas respiratori: pressioni parziali e diffusibilità dei gas, barriera alveolo-capillare. Legge di Fick. Tempo di passaggio del sangue nel capillare polmonare e tempo di equilibrio. Rapporto ventilazione-perfusione. “Shunts” anatomici (bronchiali e coronarici) e fisiologici (alveolari).

Regolazione nervosa e chimica della respirazione- Centri respiratori bulbo-pontini. Riflessi respiratori. Risposte ventilatorie a variazioni della concentrazione idrogenionica e della pressione parziale dell'ossigeno e della anidride carbonica nel sangue arterioso. Chemocettori periferici e centrali e loro funzione nella regolazione della ventilazione polmonare.
 
Sistema renale- Anatomia funzionale del sistema renale. Reni e apparato urinario, vascolarizzazione renale. Unità funzionale del rene: il nefrone. Circolazione renale. Determinazione dei flussi plasmatico ed ematico renali. Meccanismi di regolazione estrinseca ed intrinseca (autoregolazione) della circolazione renale. Ultrafiltrazione glomerulare: processo di ultrafiltrazione: bilancio delle pressioni e pressione effettiva di filtrazione. Equilibrio di Starling-Landis.
Proprietà funzionali della membrana glomerulo-capillare: composizione dell'ultrafiltrato.
Rapporto filtrato-filtrando. Velocità di ultrafiltrazione. Determinazione del carico filtrato. Frazione di filtrazione. Controllo della filtrazione glomerulare: feedback tubulo-glomerulare.

Funzioni del tubulo prossimale- Meccanismi di riassorbimento e di secrezione tubulare attivi e passivi.
Trasporto di soluti nel tubulo contorto prossimale (sodio, cloro, bicarbonato, idrogenioni, fosfato, aminoacidi, glucosio, paraminoippurato, urea). Riassorbimento dell'acqua nel tubulo prossimale.

Meccanismi di concentrazione e diluizione dell'urina- Meccanismo di moltiplicazione della concentrazione dell'urina per controcorrente nell'ansa di Henle. Scambio per controcorrente nei vasa recta.
 
Funzioni del nefrone distale- Funzione del nefrone distale nell'omeostasi osmotica. Concetto di clearance renale. Clearance dell'inulina e del paraamminoippurato e loro utilizzo per la misurazione della velocità di filtrazione glomerulare e del flusso ematico renale. Rapporti di clearance. Riassorbimento dell'acqua e sua regolazione ormonale. Clearance osmolare e clearance dell'acqua libera.

Acidificazione dell'urina- Meccanismi di compenso renali alle alterazioni dell'equilibrio acido-base.
Secrezione degli ioni idrogeno, assorbimento degli ioni bicarbonato, assorbimento e secrezione degli ioni potassio, formazione e secrezione di ammoniaca.

Omeostasi corporea- Regolazione dell'equilibrio acido-base. Concentrazione idrogenionica nel sangue e sistemi tampone ematici. Alterazioni dell'equilibrio acido-base: acidosi e alcalosi respiratorie e metaboliche. Meccanismi di compenso respiratori. Meccanismi di compenso renali.

Regolazione dell'equilibrio idrico e salino- Meccanismi di mantenimento del volume e della osmolarità dei liquidi extracellulari: regolazione tubulare dell'assorbimento dello ione sodio e dell'escrezione dello ione potassio.Regolazione della secrezione di aldosterone. Fattore natriuretico atriale.Regolazione dell'assorbimento renale dell'acqua. Regolazione della secrezione di ormone antidiuretico. Sistema renina-angiotensina

Sistema gastroenterico- Anatomia funzionale dell'apparato gastro-enterico. Attività motoria nei diversi distretti del tratto gastro-enterico. Attività secretiva nei diversi distretti del tratto gastro-enterico. Modalità di assorbimento dei principali nutrienti: glucidi, lipidi, proteine.

Sistema endocrino- Principi di endocrinologia. Generalità sull'apparato endocrino. Suddivisione degli ormoni in base alla struttura chimica e al meccanismo d'azione. Ormoni principali e principali ghiandole:Ipofisi. Tiroide. Pancreas.

Testi/Bibliografia

SILVERTHORN D.U., Fisiologia umana , Casa Editrice Ambrosiana, III edizione 2007.

Libri di consultazione:

SILVERTHORN D.U., Fisiologia umana , Casa Editrice Ambrosiana, II edizione 2005.
GERMANN WILLIAM J., STANFIELD CINDY L., Fisiologia umana, EdiSES, I edizione 2004.
GUYTON A.C., Neuroscienze. Basi di neuroanatomia e neurofisiologia, Piccin Nuova Libraria, II edizione1996.

TAGLIETTI V, CASELLA C., Principi di fisiologia e biofisica della cellula, La Goliardica Pavese, 2005

Metodi didattici

Lezioni frontali con presentazioni power point

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

PC e videoproiettore per le lezioni frontali in Power Point.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Caprini

Consulta il sito web di Rosa Domeniconi