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

La cellula e i processi di scambio transcellulari e paracellulari

Compartimenti idrici dell'organismo. Composizione ionica dei liquidi intracellulare ed extracellulare. Permeabilità selettiva della membrana cellulare. Trasporto di acqua e soluti attraverso la membrana cellulare. Trasporti passivi: diffusione semplice e legge di Fick; osmosi; diffusione facilitata (uniporti). Trasporti attivi primari: pompe ATP-asiche. Trasporti attivi secondari: simporti; antiporti. Trasporto di acqua e soluti attraverso gli epiteli. Filtrazione e scambi idrici a livello dei capillari secondo l' ipotesi di Starling-Landis.

Potenziale di membrana a riposo e potenziale di azione

Potenziale di equilibrio elettrochimico ed equazione di Nernst. Potenziale di membrana ed equazione di Goldman. Membrane eccitabili e canali voltaggio-dipendenti nelle cellule del sistema nervoso, muscolo striato scheletrico, muscolo liscio, miocardio specifico e miocardio comune. Genesi del potenziale di azione: soglia di eccitabilità e meccanismo rigenerativo. Conduttanze e flussi ionici nelle varie fasi del potenziale di azione. Ciclo di eccitabilità della membrana: periodi refrattari. Propagazione del potenziale di azione.

Trasmissione sinaptica

Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche: sintesi, liberazione e inattivazione dei neurotrasmettitori. Classificazione dei neurotrasmettitori. Recettori di membrana. Effetti del legame del neurotrasmettitori con i recettori ionotropi e metabotropi: potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori, modificazioni del metabolismo cellulare e dell'espressione genica. Sommazione spaziale e temporale dei potenziali postsinaptici. Inibizione e facilitazione presinaptica. Trasmissione neuromuscolare.

Recettori sensoriali

Classificazione dei recettori sensoriali. Stimolo adeguato e soglia di stimolazione. Trasduzione del segnale, potenziale generatore e propagazione del segnale lungo la via nervosa. Codifica dell'intenistà dello stimolo. Adattamento dei recettori. Campi recettivi.

Recettori della sensibilità generale e dei sensi speciali

Recettori e fibre afferenti della sensibilità tattile, cinestesica, termica e dolorifica. Organizzazione cellulare della retina. Fototrasduzione nella retina. Visione fotopica e scotopica. Organizzazione anatomo-funzionale della coclea e dell'apparato vestibolare. Trasduzione del suono e tonotopia cocleare. Soglie acustiche. Risposte dei recettori vestibolari all'accelerazione lineare e angolare.

Muscolo scheletrico, liscio e cardiaco

Muscolo scheletrico: attivazione del meccanismo contrattile; correlazione tra evento elettrico ed evento meccanico; innervazione; scossa semplice e tetano muscolare; graduazione della forza contrattile; contrazione isometrica ed isotonica; curva tensione-lunghezza. Muscolo cardiaco: attivazione del meccanismo contrattile; correlazione tra evento elettrico ed evento meccanico; curva tensione-lunghezza. Muscolo liscio: classificazione; attivazione del meccanismo contrattile; regolazione nervosa e umorale della contrazione.

Riflessi spinali

Arco riflesso spinale. Riflesso miotatico. Tono muscolare. Funzione del circuito gamma. Riflesso miotatico inverso. Riflesso di flessione e di estensione crociato.

Dinamica dei fluidi nell'organismo

Moto del sangue nei vasi e dell'aria nelle vie aeree: principio di Bernoulli; moto laminare (formula di Hagen-Poiseuille); moto turbolento (formula di Reynolds). Distribuzione della resistenza al flusso nei vari segmenti vascolari e lungo le vie aeree. Velocità e pressione del sangue nei vari segmenti vascolari. Caratteristiche reologiche del sangue.

Sensibilità somatica

Organizzazione delle vie della sensibilità somatica del corpo e della faccia. Aree somatosensitive talamiche e corticali. Il dolore: dolore nocicettivo e neuropatico; iperalgesia; dolore riferito. Modulazione periferica e controllo centrale del dolore.

Controllo del movimento

Via finale comune: il motoneurone. Organizzazione delle vie discendenti motorie. Funzione delle vie del sistema laterale e del sistema mediale. Controllo corticale e troncoencefalico del movimento. Regolazione del movimento: cervelletto (organizzazione morfofunzionale, afferenze ed efferenze); nuclei della base (organizzazione morfofunzionale, circuito diretto e circuito indiretto).

Sistema nervoso autonomo

Organizzazione morfofunzionale del sistema nervoso autonomo: sistemi simpatico, parasimpatico ed enterico. Azioni dell'ortosimpatico e del parasimpatico sui principali organi. Midollare surrenale. Controllo centrale del sistema nervoso autonomo. Minzione. Meccanismi di termogenesi e termolisi. Circolazione cutanea.

Apparato digerente

Organizzazione morfofunzionale dell'esofago e dello stomaco. Fase cefalica, orale, esofagea e gastrica dei processi motori, secretori e di assorbimento. Organizzazione morfofunzionale dell'intestino. Intervento dell'intestino tenue e del colon nei processi motori, secretori e di assorbimento. Secrezioni pancreatica e biliare.

Organizzazione funzionale del sistema vascolare

Caratteristiche elastiche e funzioni delle grandi arterie. Legge di Laplace applicata ai vasi. Polso arterioso centrale e periferico. Funzioni delle arteriole. Regolazione del flusso capillare. Ruolo dell'endotelio e del muscolo liscio nella regolazione del flusso ematico. Funzione dei vasi linfatici. Funzione dei vasi venosi

Controllo integrato del sistema cardiovascolare

Pressione venosa centrale. Controllo integrato del sistema cardiovascolare: curve della funzione cardiaca; curve della funzione vascolare. Relazioni tra curve della funzione cardiaca e curve della funzione vascolare.

Pressione arteriosa e sua regolazione

Regolazione riflessa della pressione arteriosa: localizzazione, struttura e caratteristiche funzionali dei barocettori aortici e carotidei; riflessi cardiaci e vasomotori a partenza dai barocettori aortici e carotidei. Riflessi a partenza dai recettori cardiaci. Ruolo del sistema renina-angiotensina-aldosterone.

Gittata sistolica

Genesi e modalità di propagazione dell'impulso cardiaco. Correlazione tra eventi elettrici ed eventi meccanici del ciclo cardiaco. Posizione e movimenti delle valvole, pressioni e volumi atriali e ventricolari nelle diverse fasi del ciclo cardiaco. Durata delle fasi del ciclo cardiaco. Rumori cardiaci e loro genesi.

Gittata Cardiaca

Gittata sistolica e gittata cardiaca. Applicazione del Principio di Fick e del metodo della diluizione dell'indicatore alla determinazione della gittata cardiaca. Diagramma volume pressione nel ventricolo sinistro. Regolazione intrinseca eterometrica (meccanismo di Frank-Starling) e omeometrica (aumento della frequenza cardiaca, risposta all'aumento della pressione diastolica). Regolazione estrinseca (nervosa e umorale) dell'attività elettrica e meccanica del miocardio. Indici di contrattilità del miocardio.

Metabolismo cardiaco

Variazioni del flusso ematico coronarico durante il ciclo cardiaco. Regolazione nervosa e umorale del circolo coronario. Metabolismo cardiaco. Lavoro del cuore. Legge di Laplace applicata al cuore. Elettrocardiogramma.

Meccanica polmonare dinamica

Funzioni delle vie respiratorie. Azione dei muscoli respiratori. Pressione pleurica. Modificazioni della pressione pleurica, alveolare e del flusso di aria durante un ciclo respiratorio. Meccanica polmonare dinamica: flusso e resistenza nelle vie aeree; flussi espiratori massimali; diagrammi flusso-volume; meccanismo della limitazione del flusso espiratorio massimo

Meccanica polmonare statica

Meccanica polmonare statica: curve pressione-volume del polmone, del torace e del sistema torace-polmone; complianza; legge di Laplace applicata al polmone; contributo della tensione superficiale alla elasticità polmonare; fattore surfattante e suo significato fisiologico. Lavoro respiratorio.

Meccanismi degli scambi gassosi polmonari

Composizione dell'aria atmosferica e alveolare. Ventilazione polmonare e ventilazione alveolare. Misura dello spazio morto. Barriera alveolo-capillare. Misura della capacità di diffusione polmonare. Circolazione polmonare. Rapporto ventilazione-perfusione: differenze regionali polmonari del rapporto ventilazione-perfusione; eccesso di ventilazione rispetto alla perfusione; eccesso della perfusione rispetto alla ventilazione

Trasporto dell'ossigeno e dell'anidride carbonica nel sangue

Forme di trasporto dell'ossigeno nel sangue. Significato funzionale della curva di dissociazione dell'emoglobina. Aspetti quantitativi del trasporto dell'ossigeno nel sangue. Ipossie. Forme di trasporto dell'anidride carbonica nel sangue. Significato funzionale della curva di trasporto dell'anidride carbonica. Aspetti quantitativi del trasporto dell'anidride carbonica nel sangue. Interazione tra il trasporto dell'ossigeno e dell'anidride carbonica.

Regolazione chimica e nervosa della respirazione

Risposte ventilatorie a variazioni della pressione parziale dell'ossigeno, della anidride carbonica e della concentrazione idrogenionica nel sangue arterioso. Funzione dei chemocettori periferici e centrali nella regolazione della ventilazione polmonare. Effetti dell'interazione tra gli stimoli chimici sulla ventilazione polmonare. Centri respiratori bulbari e pontini. Recettori polmonari e riflessi respiratori.

Funzioni del glomerulo renale

Flussi plasmatico ed ematico renali. Processo di ultrafiltrazione. Velocità di ultrafiltrazione glomerulare: clearance dell'inulina; creatinina plasmatica. Frazione di filtrazione. Autoregolazione del flusso ematico renale e della velocità di filtrazione glomerulare.

Funzioni del tubulo renale

Processi di assorbimento e secrezione nel nefrone. Riassorbimento di NaCl e acqua. Controllo renale dell'omeostasi del potassio. Clearance renale.

Regolazione dell'osmolalità dei liquidi corporei

Compartimenti idrici dell'organismo. Secrezione neuroipofisaria dell' ormone antidiuretico. Meccanismi della concentrazione e diluizione delle urine. Clearance osmolare e clearance dell'acqua libera.

Regolazione del volume dei liquidi corporei

Compartimenti idrici dell'organismo. Volume circolante efficace. Regolazione dell'escrezione renale dell'acqua e di NaCl. Meccanismi di regolazione del volume del liquido extracellulare: recettori di volume; azioni del sistema nervoso simpatico, del sistema renina-angiotensina-aldosterone e dei peptidi natriuretici.

Testi/Bibliografia

Grassi, Negrini, Porro - Fisiologia Umana - Poletto Editore

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto con domande a risposta multipla e domande aperte.

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale usato a lezione sarà reso disponibile on-line su iol.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Matteo Cerri