39145 - FISIOLOGIA DI ORGANI E APPARATI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del modulo lo studente possiede le conoscenze e la capacità di comprendere i principi biofisici applicati alla membrana cellulare, in particolare di cellule nervose e muscolari; conosce e comprende la fisiologia dei principali sistemi ed apparati del corpo umano ed i meccanismi di regolazione delle funzioni vitali.

Contenuti

Cenni sulla teoria dei controlli: sistemi di controllo a circuito aperto ed a circuito chiuso, concetto di retroazione positiva e negativa. Concetti di omeostasi, ridondanza, permissività, bilancio. Limiti dell'approccio teleologico alla fisiologia. Livelli di integrazione dell'organismo, causalità riduzionistica ed olistica. Diffusione e sua formalizzazione tramite legge di Fick. Concetti di gradiente di concentrazione e flusso netto. Diffusione semplice e facilitata, trasporto attivo primario e secondario, transcitosi. Uniporto, simporto e antiporto. 

Concentrazioni  degli ioni sodio, potassio, cloro e bicarbonato entro e fuori le cellule. Concetti di gradiente elettrico, differenza di potenziale elettrico, intensità di corrente elettrica, resistenza e conduttanza elettrica, potenza elettrica. Equazione di Nernst per determinare il potenziale all'equilibrio di uno ione. Valori di riferimento dei potenziali all'equilibrio degli ioni sodio, potassio e cloro. Equazione della conduttanza di membrana per determinare il potenziale di membrana a riposo. Pompa sodio-potassio ATPasi. Concetti di depolarizzazione e iperpolarizzazione. Potenziale d'azione. Canali voltaggio-dipendenti del sodio: apertura, chiusura e inattivazione. Canali voltaggio-dipendenti del potassio e iperpolarizzazione postuma. Periodi refrattari assoluto e relativo.  Osmosi, osmolarità, pressione osmotica e flusso di acqua per osmosi.

Concetti di ammontare di sostanza, concentrazione molare, concentrazione osmolare e tonicità. Determinanti dell'ultrafiltrazione secondo l'equilibrio di Starling. Concetto di pressione colloido-osmotica. Valori di pressione idrostatica e colloido-osmotica nell'interstizio. Trascinamento da parte del solvente. Trasporto per convezione in vie aeree, vasi sanguigni, vie urinarie, tratto gastrointestinale. Concetti di portata di flusso e resistenza idraulica. Dipendenza del trasporto transcapillare per diffusione dalla portata del flusso ematico. Classificazione del muscolo in scheletrico, cardiaco e liscio. Sarcomeri: bande M, linee Z, filamenti spessi e sottili. Actina, miosina, tropomiosina e troponina. Ciclo dei ponti trasversali acto-miosinici. Accoppiamento eccitazione-contrazione del muscolo scheletrico: calcio citoplasmatico, recettori per la diidropiridina e rianodina, pompa SERCA, antiporto sodio-calcio. Contrazione isometrica e isotonica. Scossa singola e tetano muscolare. Effetti del carico e della lunghezza sulla contrazione muscolare.

Relazione tra forza e velocità e potenza della contrazione muscolare. Velocità di contrazione e resistenza alla fatica delle fibre di tipo I, IIa e IIb. Muscolo liscio: localizzazione, aspetti citologici, chinasi della catenza leggera della miosina, stato allacciato, controllo della contrazione. Muscolo cardiaco: peculiarità citologiche. Flusso del sangue nelle camere cardiache. Valvole cardiache. Sistema di conduzione cardiaco. Potenziali d'azione nel miocardio comune e miocardio specifico. Basi elettrofisiologiche dell'elettrocardiogramma. 

Fasi del ciclo cardiaco. Valori di pressione aortica, pressione ventricolare sinistra, pressione atriale sinistra, toni cardiaci, volume ventricolare sinistro, e onde elettrocardiografiche durante il ciclo cardiaco. Definizioni di volume telesistolico, telediastolico, gittata sistolica, frazione di eiezione, indice di contrattilità. Effetto Windkessel. Definizioni di pressione arteriosa sistolica, diastolica, differenziale e media. Principi di misurazione della pressione arteriosa con tecnica di Riva-Rocci. Determinanti della pressione arteriosa media (gittata cardiaca e resistenze vascolari periferiche) e differenziale (variazione del volume arterioso e complianza). Definizione e valori di riferimento di gittata cardiaca. Legge di Poiseuille. Resistenza complessiva di un sistema di resistenze in serie ed in parallelo. Diagramma pressione-volume del ventricolo sinistro. Legge di Frank-Starling e curve di funzionalità cardiaca. Curve di funzionalità vascolare. Contributo dei diversi segmenti vascolari alla resistenza periferica totale. Accumulo di sangue negli arti declivi in ortostatismo.

Anatomia funzionale dell'apparato respiratorio. Vie aeree superiori ed inferiori. Meccanica ventilatoria: meccanismi costale e diaframmatico, muscoli della ventilazione, equilibrio tra retrazione polmonare ed espansione toracica alla capacità funzionale residua. Pressione intrapleurica, pneumotorace. Variazioni della pressione alveolare e pleurica durante un ciclo ventilatorio. Tensione superficiale e surfattante. Spirometria diretta. Volumi e capacità polmonari. Spazio morto. Ventilazione polmonare e alveolare. Composizione dell'aria ambientale e del gas nelle vie aeree e negli alveoli. Scambi gassosi alveolo-capillari.

Scambio alveolo-capillare dei gas: membrana alveolo-capillare, pressioni parziali dei gas nell'aria atmosferica e nel gas alveolare. Concentrazioni e pressioni parziali di ossigeno e anidride carbonica nel sangue arterioso sistemico e venoso sistemico. Curva di saturazione dell'emoglobina. Ruolo degli eritrociti nel trasporto ematico di anidride carbonica. Anatomia funzionale del rene e del nefrone. Composizione dell'urina. Barriera di filtrazione glomerulare. Velocità di filtrazione glomerulare, flusso plasmatico renale, frazione di filtrazione, carico filtrato. Frazione del carico filtrato di sodio cloruro e di acqua riassorbita nei diversi segmenti del nefrone. Meccanismi di trasporto transcellulare e paracellulare nel segmento spesso della branca ascendente dell'ansa di Henle e nell'ultima parte del tubulo distale.

Sistema renina-angiotensina-aldosterone. Controllo dell'osmolarità dei fluidi corporei da parte di ormone antidiuretico e sete. Effetti del bilancio del sodio sulla volemia e del bilancio idrico sull'osmolarità. Bilancio del potassio; effetti dell'iperkaliemia e dell'ipokaliemia sull'eccitabilità cellulare. Bilancio del calcio: paratormone, vitamina D, calcitonina. Equilibrio acido-base: acido volatile, acidi non volatili, compenso polmonare e renale, sistemi tampone. Insulina: regolazione della secrezione, effetti su fegato, muscolo, scheletrico, tessuto adiposo. Meccanismi di difesa dall'ipoglicemia. Ormoni tiroidei. Ormoni della neuroipofisi. Asse ipotalamo-ipofisi-ghiandole periferiche.

Testi/Bibliografia

Consigliato:  Martini e Nath, Fondamenti di Anatomia e Fisiologia, terza edizione 2010, Edises, Napoli.
Per chi già possiede/ha accesso a un testo/atlante di anatomia: Zocchi, Principi di Fisiologia. 2012, Edises, Napoli.

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Orale

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico sul sito AMS campus

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandro Silvani