FISIOLOGIA I - canale 4

• Conoscere le leggi biofisiche che regolano il funzionamento dell’organismo
• Conoscere la neurofisiologia di base, con particolare riferimento ai meccanismi di eccitabilità cellulare
• Avere le basi teoriche per comprendere le applicazioni di tali leggi nella pratica clinica

• Lezioni frontali
• Insegnamento cooperativo (studente-docente) tramite condivisione di materiale didattico e supporti media

Raggiungimento degli obiettivi formativi previsti dagli insegnamenti propedeutici.

Obbligo di frequenza

LA CELLULA COME SISTEMA INTEGRATO
Equilibrio dinamico, compiti della cellula, la cellula come sistema termodinamico, concetti di energia ed entropia, la cellula come sistema chimico.
Scambi attraverso le membrane di gas e soluti (legge di Fick, diffusione passiva, diffusione facilitata, diffusione regolata, trasporto attivo primario e secondario).
Omeostasi, steady state, regolazione delle funzioni cellulari.

LEGGI DEI GAS E LORO APPLICAZIONI
Equazione dei gas perfetti, Legge di Boyle, Legge di Charles o di Gay-Lussac, seconda Legge di Gay-Lussac, Legge di Avogadro, Legge di Dalton, Legge di Graham, Legge di Henry, Legge di Laplace. Applicazioni fisiologiche e patologiche.

COMPARTIMENTI IDRICI ED OMEOSTASI
I grandi compartimenti idrici: il compartimento extracellulare e quello intracellulare. Loro dimensione volumetrica e metodi usati per la determinazione. Fonti ed eliminazione di liquidi dall’organismo. Il bilancio dell’acqua e dei sali.
Scambi di acqua e di elettroliti attraverso le membrane biologiche. Gradiente di concentrazione e gradiente elettrochimico. Le soluzioni fisiologiche, isotoniche ed isoosmotiche, ed il loro impiego. La pressione osmotica: definizione, unità di misura, valore plasmatico. Legge di van’t Hoff, Equilibrio di Gibbs-Donnan. La pressione idrostatica. La pressione colloidoosmotica e oncotica: valore plasmatico e sue oscillazioni. Conseguenze delle variazioni della pressione oncotica plasmatica. Legge di Starling e scambi capillari. Edema.

PRINCIPI DI EMODINAMICA ED EMOREOLOGIA
Considerazioni generali sulla circolazione. Entità e velocità del flusso nei vari distretti del sistema vascolare. Caratteristiche anatomo-funzionali generali dei vasi arteriosi, capillari e venosi.
Flusso ematico: Fattori fisici che influenzano il flusso ematico. Principio di Bernoulli. Pressione, resistenza e flusso: legge di Hagen-Poiseuille. Viscosità: relazione tra viscosità ed ematocrito. Turbolenza. Legge di Laplace applicata ai vasi.
Meccanismi di controllo nervoso, ormonale e umorale del tono vasale.

CANALI IONICI E POTENZIALE DI MEMBRANA
Eccitabilità cellulare: polarizzazione della membrana cellulare (distribuzione ionica ai due lati della membrana e sua genesi, misurazione della polarizzazione, conduttanza).
Canali ionici: canali ionici voltaggio-dip. per sodio, potassio, calcio, cloro (caratteristiche, funzioni, principali agonisti e antagonisti), patch clamp, canalopatie.
Potenziali: Potenziale di membrana, equilibrio elettrochimico, equazione di Nernst, equazione di Goldman. Potenziale d’azione: caratteristiche e genesi. Legge del “tutto o nulla”. Periodo refrattario. Ripolarizzazione della membrana. Potenziali graduati.
La conduzione dell’eccitamento lungo le membrane eccitabili. Velocità di propagazione. Propagazione punto a punto e conduzione saltatoria (guaina mielinica).

TRASMISSIONE SINAPTICA
Comunicazione tra elementi eccitabili. Sinapsi elettriche e sinapsi chimiche. Tipi di sinapsi. Neurotrasmettitori e neuro peptidi: sintesi, trasporto, liberazione e secrezione, ciclo del neurotrasmettitore, ciclo delle vescicole sinaptiche (trafficking).
Giunzione neuromuscolare. Potenziale di placca, Potenziale in miniatura, Rilascio quantico del neurotrasmettitore.
Integrazione e trasmissione sinaptica nel SNC (EPSP, IPSP, sommazione spaziale e temporale).
Recettori ionotropici e metabotrobici.
Plasticità sinaptica, legge di Hebb, plasticità breve e a lungo termine (long-term potentiation e long-term depression).

NEUROTRASMETTITORI e RECETTORI
Acetilcolina, Recettori ionotropici nicotinici, Recettori metabotropici muscarinici, Sinapsi colinergiche, Principali agonisti e antagonisti, Cenni delle patologie correlate (Miastenia gravis).
Glutammato e ciclo glutammato-glutammina, Recettori ionotropici NMDA, AMPA, Kainato, Recettori metabotropici. Coinvolgimento nei fenomeni di plasticità sinaptica (LTP). Principali agonisti e antagonisti, Eccitotossicità da glutammato, Cenni di patologie correlate (Malattia di Alzheimer, Ipotesi glutammatergica della schizofrenia).
GABA, Recettori ionotropici e metabotropici, Azione di benzodiazepine, barbiturici e alcol.
Catecolamine, Recettori per le catecolamine, Ruolo nel SNA, Meccanismi dello stress
Dopamina, Recettori per la dopamina, Cenni di patologie correlate (Dipendenze, Morbo di Parkinson e Schizofrenia)
Serotonina, Recettori serotoninergici e Sostanze che agiscono sui recettori serotoninergici
Endocannabinoidi e oppioidi, meccanismo d’azione dei principali tipi di droghe (cocaina, amfetamine, eroina, allucinogeni etc.)
Trasmissione retrograda: sistema NO/cGMP

CONTRAZIONE MUSCOLARE
Muscoli scheletrici. Struttura, Miofibrille, Sarcomero e meccanismo contrattile, Teoria dello scorrimento dei filamenti e dei ponti trasversali, Placca motrice, Accoppiamento eccitazione-contrazione, Scossa semplice e tetano muscolare, Contrazione isometrica ed isotonica, curva tensione-lunghezza, curva tensione-velocità, Energetica muscolare, Consumo di O2, Lavoro, Rendimento e Fatica muscolare. Tipi di fibre muscolari. Innervazione dei muscoli scheletrici. Elettromiogramma.
Muscoli lisci. Generalità, Muscoli unitari e multiunitari, Struttura, Meccanismi di contrazione, Regolazione della contrazione (controllo del tono arteriolare), Biomeccanica.
Muscolo cardiaco. Generalità, Struttura, Meccanismi di contrazione, Regolazione della contrazione, Biomeccanica.

IL SISTEMA NERVOSO: GENERALITÀ
Il neurone come unità morfologica, funzionale, biochimica e trofica del sistema nervoso.
La glia. Macroglia e microglia. La sintesi della mielina sia a livello centrale che periferico.

1. Fisiologia medica, a cura di F. Conti - EdiErmes
2. Fisiologia Medica di Guyton e Hall - Elsevier
3. Fisiologia e Biofisica medica, a cura di F. Baldissera - Poletto Editore

Prova scritta ed esame orale se richiesto

Test V/F a risposta multipla su tutti gli argomenti del programma (Meccanismi di trasporto, Leggi dei gas, Scambi capillari, Canali ionici, Potenziale d'azione e potenziali graduati, Trasmissione e Plasticità sinaptica, Neurotrasmettitori e loro recettori, Contrazione muscolare)

Esame orale su tutti gli argomenti del programma