FISIOLOGIA I - canale 1

Obiettivi formativi

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  Fornire le conoscenze dei meccanismi fisico-chimici e delle basi molecolari dei processi fisiologici cellulari fondamentali, quali la polarizzazione elettrica della membrana a riposo, la genesi del potenziale d’azione (eccitabilità), la comunicazione fra cellule a mezzo di sinapsi, la contrazione muscolare, la trasduzione di stimoli fisiologici in segnali elettrici da parte delle cellule recettoriali dei sistemi sensoriali, utili alla professione medica.

• FISIOLOGIA

  Comprendere come l'organismo vivente ottenga e mantenga l'omeostasi in relazione alle modificazioni interne e dell'ambiente circostante. Comprendere i meccanismi elettrofisiologici e funzionali delle singole cellule, dei tessuti, degli organi e l'integrazione tra questi. Comprendere il funzionamento degli apparati cardiovascolare, respiratorio, renale, gastrointestinale e la loro interazione. Sapere valutare le caratteristiche nutrizionali degli alimenti, lo stato di nutrizione, il dispendio e bisogno energetico, l'utilizzo fisiologico dei nutrienti nella dieta. Comprendere gli adattamenti dell'organismo durante l'esercizio fisico e in condizioni estreme. Comprendere l'approccio sperimentale e la possibilità di traslare i risultati ottenuti dalla scienza di base alla clinica.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  Lezioni frontali (C.F.U.: 4; ore: 28).

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

• FISIOLOGIA

  Lezioni frontali.

Prerequisiti richiesti

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  Conoscenze di Chimica, Fisica, Anatomia e Biochimica.

• FISIOLOGIA

  Superamento degli esami propedeutici.

Frequenza lezioni

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  Obbligatoria.

• FISIOLOGIA

  Obbligatoria (70%).

Contenuti del corso

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  La cellula come sistema integrato

  Equilibrio dinamico, compiti della cellula, la cellula come sistema termodinamico, 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, regolazione delle funzioni cellulari.

  Compartimenti idrici ed omeostasi

  I grandi compartimenti idrici

  Il compartimento extracellulare e quello intracellulare. Loro dimensione volumetrica e metodi usati per la determinazione. Scambi di acqua e di elettroliti attraverso le membrane biologiche. Gradiente di concentrazione e gradiente elettrochimico.

  La pressione osmotica

  Definizione, unità di misura, valore plasmatico. Le soluzioni fisiologiche, isotoniche ed isoosmotiche, ed il loro impiego. La pressione colloidoosmotica e oncotica: valore plasmatico e sue oscillazioni. Conseguenze delle variazioni della pressione oncotica plasmatica. Il bilancio dell’acqua e dei sali.

  Canali ionici e potenziale di membrana

  Canali ionici: canali ionici voltaggio-dipendenti (sodio, potassio, calcio, cloro), canali chemiodipendenti, canali meccanosensibili, patch clamp, canali ionici attivati dalla fosforilazione, canali ionici attivati da onde elettromagnetiche. Le canalopatie.

  Eccitabilità cellulare: polarizzazione della membrana cellulare (distribuzione ionica ai due lati della membrana e sua genesi). Caratteristiche e genesi dei potenziali (potenziale di membrana, potenziali graduati, potenziali in miniatura, potenziali d’azione). Tecnica per la derivazione degli eventi bioelettrici. Ripolarizzazione della membrana, ciclo di eccitabilità e misura dell’eccitabilità della membrana. Metodi per la stimolazione elettrica dei tessuti eccitabili. Tipo di corrente e parametri dello stimolo. Legge del “tutto o nulla”. La conduzione dell’eccitamento lungo le membrane eccitabili. Propagazione punto a punto e conduzione saltatoria.

  Il sistema nervoso: generalità

  La trasformazione dello stimolo in evento bioelettrico. I recettori: classificazione, modalità di operazione e adattamento. L’informazione codificata come sequenza di scarica. Le fibre nervose. Il neurone come unità morfologica, funzionale, biochimica e trofica del sistema nervoso. I flussi assoplasmatici. La glia.

  La glia. Macrologia e micrologia. La sintesi della mielina sia a livello centrale che periferico.

  Trasmissione sinaptica

  Interazione tra elementi eccitabili. La trasmissione dell’eccitamento a livello sinaptico. Fenomeni chimici ed elettrici nella regione sinaptica. L’eccitamento e l’inibizione. Integrazione sinaptica. Giunzione neuromuscolare, trasmissione sinaptica nel SNC.

  Neurotrasmettitori: I mediatori chimici (trasmettitori) e loro riconoscimento. Liberazione e secrezione dei neurotrasmettitori, ciclo del neurotrasmettitore, ciclo della vescicola sinaptica, Recettori ionotropici e metabotropici.

  Plasticità sinaptica

  Sinaptogenesi, legge di Hebb, plasticità̀ a breve e a lungo termine (long-term potentiation e long-term depression).

  Muscoli scheletrici e viscerali

  Muscoli scheletrici. Il sarcomero ed il meccanismo contrattile. Energetica muscolare. Fatica muscolare. Contrazione isometrica ed isotonica. Diagramma lunghezza-tensione. Scossa semplice, tetano muscolare. Produzione di calorie. Il lavoro muscolare, il rendimento muscolare. Il metabolismo durante e dopo la contrazione muscolare. Innervazione dei muscoli scheletrici. Elettromiogramma.

  Muscoli lisci. Generalità, struttura, meccanismi di contrazione, regolazione della contrazione, biomeccanica.

  Principi di Emodinamica ed Emoreologia

  Considerazioni generali sulla circolazione

  Entità e velocità del flusso nei vari distretti del sistema vascolare.

  Flusso ematico

  Fattori fisici che influenzano il flusso ematico. Principio di Bernoulli e piezometria. Pressione, resistenza e flusso: legge di Hagen-Poiseuille. Viscosità: relazione tra viscosità ed ematocrito. Turbolenza. Legge di Laplace applicata ai vasi arteriosi. Chiusura critica dei vasi arteriosi. Legge di Laplace applicata ai vasi capillari.

  Caratteristiche dei vasi

  Caratteristiche generali dei vasi arteriosi, capillari e venosi.

  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 e Legge di Avogadro; Legge di Dalton; Legge di Graham; Legge di Henry; Legge di Laplace applicata agli alveoli polmonari.

• FISIOLOGIA

  SANGUE E LINFA

  Composizione del sangue. Parte corpuscolata e parte liquida. Ematocrito. Proteine piasmatiche. Protidogramma elettroforetico. Principali esami di laboratorio. Emocromo.

  Globuli rossi. Eritropoiesi e metabolismo del ferro. Vita e distruzione degli eritrociti. La resistenza globulare e l'emolisi. Funzioni respiratorie dei globuli rossi. Affinità dell'emoglobina per i gas respiratori. Assunzione e cessione di 02 da parte dell'emoglobina.

  Funzioni dei leucociti. Distribuzione, formula leucocitaria, cenni di fisiopatologia. Funzioni delle piastrine. Emostasi e coagulazione.

  Il sangue quale fattore di regolazione e di equilibrio della temperatura.

  Il sistema linfatico. Stazioni linfatiche, composizione e funzione della linfa. La barriera emato-tissutale.

   

  SISTEMA CARDIOCIRCOLATORIO

  Struttura e funzione dei vasi arteriosi. Caratteristiche del letto arterioso. Regolazione nervosa, endocrirja e paracrina delle arteriole.

   

  Il letto capillare. Generalità sul letto capillare; tipi di endotelio capillare. Scambi transcapillari: diffusione, filtrazione, assorbimento e micropinocitosi.

  Microcircolazione. Fisiopatologia dell'edema.

  Il letto venoso. Distensibilità delle vene. Postura e vene. Ritorno venoso al cuore. Flebogramma e sue caratteristiche. Pressione venosa e sue variazioni, il polso giugulare.

  Funzioni del cuore. Elettrofisiologia del muscolo cardiaco. Eccitabilità del miocardio. Automatismo cardiaco. La legatura di Stannius. Pacemaker cardiaci. Legge del "tutto o nulla". Periodi refrattari. Effetti dell'attivazione dell'innervazione estrinseca del cuore sulle proprietà del miocardio. I mediatori chimici del cuore. Eventi meccanici del ciclo cardiaco. Movimenti delle valvole e variazioni della pressione negli atri e nei ventricoli durante le fasi del ciclo cardiaco. Durata delle fasi del ciclo cardiaco e limiti della sua variazione. Gittata cardiaca. Legge del cuore di Starling. Il lavoro del cuore. Metabolismo cardiaco e consumo di ossigeno. Legge di Laplace applicata al cuore. La frequenza cardiaca e la sua regolazione. Flutter, fibrillazione ed extrasistole. Controllo nervoso dell'apparato cardiovascolare. Centri bulbari. Centri ipotalamici. Regolazione riflessa dell'apparato cardiovascolare. Meccanocettori cardiaci, vascolari ed extravascolàri.

  Pressione arteriosa sistemica. Sistolica, diastolica, differenziale, media. Meccanismi di regolazione a breve e a lungo termine della pressione arteriosa sistemica. Polso arterioso.

  Chemocettori arteriosi sistemici. Influenze cortico-ipotalamiche sull'apparato cardiovascolare.

  Controllo umorale dell'apparato cardiovascolare. Sistema renina-angiotensina aldosterone. La bradichinina. Le catecolamine e la dopamina. La serotonina.

  Circuiti vascolari speciali. Ripartizione distrettuale della gittata cardiaca. Tempo di circolo. Circolazione coronarica, cerebrale, cutanea, muscolare, epatosplancnica, polmonare, renale, splenica, fetale.

  Flusso linfatico.

  Prove di funzionalità cardiorespiratoria. Determinazione della pressione arteriosa sistemica. Toni cardiaci: sedi di auscultazione e caratteristiche dei toni cardiaci. Cateterismo cardiaco: principi di applicazione di tale metodo esplorativo. Determinazione della gittata cardiaca e metodi più comunemente usati. Determinazjone del lavoro cardiaco. Elettrocardiografia: triangolo di Einthoven, derivazioni mono- e bipolari, derivazioni precordiali. Convenzioni elettrocardiografiche standard, analisi dei tracciati più comuni, determinazione dell'asse del cuore e suo significato funzionale. Vettorcardiogramma. Ecocardiogramma.

  SISTEMA RESPIRATORIO

  Aspetti di fisiologia generale e comparata della respirazione. Vie aeree superiori. Depurazione nasale e tracheobronchiale.

  Meccanica respiratoria. Considerazioni generali. Funzioni delle vie aeree superiori. Processi meccanici respiratori nell'eupnea: componenti costali e diaframmatiche. Muscoli accessori della respirazione. Depressione intrapleurica. Pneumotorace. Importanza fisiologica delle sostanze polmonari dotate di azione sulla tensione superficiale (tensioattivi) e ritorno elastico del polmone e della gabbia toracica. La complianza polmonare e quella toracica. Lavoro respiratorio delle vie aeree. Isteresi polmonare.

  Attività respiratoria e sua regolazione nervosa. Centri respiratori e il loro significato funzionale. Funzione respiratoria del vago. Riflessi respiratori e tensiocettori ad adattamento lento e ad adattamento rapido. Volumi e capacità polmonari. Ventilazione alveolare. Scambi gassosi polmonari.

  Trasporto di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue. L'emoglobina e la sua combinazione con l'ossigeno o con l'anidride carbonica. Trasporto di 02 e di C02 nell'organismo. Cinetica del trasporto. La mioglobina. La reazione normale del sangue: azioni di tampone, la relazione tra C02 e pH, significato funzionale dell'equazione di Henderson-Hasselbach, curve di dissociazione dell'02 e della C02 del sangue. Regolazione chimica della respirazione. Concentrazione idrogenionica e respirazione. Carenza di ossigeno. Chemocettori aortici e carotidei. Tipi di anossia. La cianosi. Effetti dell'iperpnea volontaria. Effetti dell'eccesso di ossigeno. Apnea volontaria. Modificazioni emorespiratorie durante l'attività fisica.

  Metabolismo del polmone. Biotrasformazioni delle sostanze circolanti o inalate. Biotrasformazioni di ormoni e mediatori. Metabolismo polmonare delle proteine, dei lipidi e dei carboidrati.

  Prove di funzionalità respiratoria. Spirometria. Determinazione dello spazio morto. Metodi di prelievo di campioni di aria alveolare. Tecniche per eseguire la respirazione artificiale. Determinazione del quoziente respiratorio. Metabolismo basale. Nozioni di fisiopatologia dell'apparato respiratorio. La dispnea e le sue caratteristiche.

  SISTEMA URINARIO

  Funzioni del Rene. Generalità. Cenni di anatomia funzionale. L'unità funzionale del rene: il nefrone. Differenze tra nefroni corticali e nefroni iuxtamidollari. Il letto vasale renale.

  Funzioni del glomerulo. Meccanismi che determinano la filtrazione glomerulare. Pressione effettiva di filtrazione, caratteristiche dell'ultrafiltrato, resistenze opposte al flusso del liquido ultrafiltrato o liquido tubulare. Velocità di filtrazione glomerulare. Valutazione quantitativa del volume di liquido ultrafiltrato: clearance dell'inulina e clearance dell'urea. Meccanismi capaci di modificare il volume dell'ultrafiltrato. Concetto di carico filtrato e suo significato funzionale.

  Funzioni dei tubuli. Processo di riassorbimento (obbligatorio) a livello del tubulo prossimale. Trasporto attivo e passivo. Il concetto di soglia renale e quello di trasporto tubulare massimo. Il riassorbimento del glucosio e la comparsa di glicosuria. Il riassorbimento facoltativo a livello del tubulo distale. Azione dell'aldosterone. Concentrazione delle urine. Ansa di Henle e meccanismo di moltiplicazione in controcorrente. Vasa recta e meccanismo di scambio in controcorrente. Azione della vasopressina.

  Secrezione tubulare. secrezione di idrogenioni, del potassio e dello ione ammonio. L'acidificazione delle urine.

  Circolazione renale, controllo estrinseco della circolazione renale. Autoregolazione renale del flusso sanguigno in relazione alla pressione arteriosa sistemica.

  Funzioni sistemiche del rene. Controllo della pressione arteriosa sistemica. Controllo dell'osmolarità. Regolazione della composizione e del volume dei liquidi organici. Produzione di eritropoietina. Funzioni endocrine del rene.

  Fisiologia renale applicata. Prove di funzionalità renale: il concetto di clearance e sua applicazione al controllo della funzione glomerulare, tubulare e del letto vascolare. Significato del carico di glucosio e del carico idrico. Diuresi osmotica e diuresi idrica. Deficit di liquidi: disidratazione e conseguenze generali della disidratazione. Eccesso di liquidi: intossicazione da acqua, edema. Contributi renali alla regolazione dell'equilibrio acido-base; Falcatosi e l'acidosi.

  Fisiologia della vescica urinaria, riempimento e svuotamento. Azione del sistema nervoso. La vescica paralitica. Il cistogramma.

  SISTEMA GASTROENTERICO, METABOLISMO E NUTRIZIONE

  Canale digerente. Masticazione. Secrezione salivare. Composizione e funzione della saliva. Riflessi condizionati. Deglutizione. Riempimento gastrico. Movimenti dello stomaco. Secrezione gastrica. Regolazione nervosa ed umorale della secrezione gastrica. Secrezione pancreatica. Secretina e pancreozimina. Succo pancreatico. Secrezione dell'intestino tenue e del colon. Movimenti dell'intestino tenue.

  Innervazione intrinseca dell'intestino. Regimi pressori endoluminali. Movimenti dei villi. Meccanismi miogeni e neurogeni dei movimenti intestinali. Innervazione estrinseca dell'intestino. Riflessi viscerali. Motilità del colon. Defecazione. Prove di funzionalità del tubo digerente: raccolta di succo gastrico puro; endoscopia; registrazione dell'attività motoria. Ormoni gastrointestinali.

  Fegato. L'unità funzionale del fegato. Circolazione epatica arteriosa e portale. Consumo di ossigeno. Quadro generale delle principali funzioni del fegato. Intervento del fegato nella emopoiesi e nella coagulazione del sangue. Biligenesi ed escrezione biliare. Bile epatica e bile cistica. La circolazione entero-epatobiliare. Processo di degradazione dell'emoglobina: l'ittero e le sue varie forme. Asportazione completa o parziale del fegato. Il processo della rigenerazione epatica. Azione disintossicante e protettiva del fegato. Insufficienza epatica e sue conseguenze.

  Innervazione intrinseca dell'intestino. Regimi pressori endoluminali. Movimenti dei villi. Meccanismi miogeni e neurogeni dei movimenti intestinali. Innervazione estrinseca dell'intestino. Riflessi viscerali. Motilità del colon. Defecazione. Prove di funzionalità del tubo digerente: raccolta di succo gastrico puro; endoscopia; registrazione dell'attività motoria. Ormoni gastrointestinali.

  Fegato. L'unità funzionale del fegato. Circolazione epatica arteriosa e portale. Consumo di ossigeno. Quadro generale delle principali funzioni del fegato. Intervento del fegato nella emopoiesi e nella coagulazione del sangue. Biligenesi ed escrezione biliare. Bile epatica e bile cistica. La circolazione entero-epatobiliare. Processo di degradazione dell'emoglobina: l'ittero e le sue varie forme. Asportazione completa o parziale del fegato. Il processo della rigenerazione epatica. Azione disintossicante e protettiva del fegato. Insufficienza epatica e sue conseguenze.

  Metabolismo. Trasformazione chimica: liberazione e trasporto di energia. Meccanismi di ossidazione biologica. Metabolismo dei carboidrati: carboidrati degli alimenti, metabolismo intermedio dei carboidrati e regolazione della glicemia. Metabolismo dei lipidi: chimica dei lipidi, digestione dei grassi neutri, assorbimento dei grassi, lipemia, destino dei grassi dopo l'assorbimento, rapporto tra fegato e metabolismo dei lipidi, fattori lipotropi e la steatosi epatica, rapporti tra fegato e chetogenesi, integrazione del metabolismo dei lipidi con quello dei carboidrati. Metabolismo delle proteine: digestione delle proteine, pool degli aminoacidi, esempi di utilizzazione di aminoacidi, equilibrio azotato, ruoli metabolici specifici degli aminoacidi, metabolismo esogeno ed endogeno. Metabolismo degli acidi nucleici. Azioni metaboliche degli ormoni. Metabolismo di base.

  Nutrizione. Principi di dietetica. Fabbisogno energetico. Composizione della dieta normale. Fabbisogni alimentari in particolari condizioni (gravidanza, allattamento, infanzia, senescenza, ecc.). Meccanismi della fame e della sazietà.

  REGOLAZIONE DEL PH

  Il controllo del pH nei liquidi intracellulari ed extracellulari, i sistemi tampone, le alterazioni dell'equilibrio acido-base e i meccanismi di compenso.

  TERMOREGOLAZIONE

  Regolazione della temperatura corporea nell'uomo, variazioni fisiologiche e patologiche della temperatura corporea, bilancio termico, termogenesi, termo dispersione, regolazione della temperatura, meccanismi di riposta al caldo e al freddo.

  ADATTAMENTI

  Adattamenti all’esercizio fisico. Risposte dell'organismo all'esercizio fisico (risposte cardiovascolari, respiratorie, plasmatiche, muscolari), patologie indotte dall'inattività. Adattamenti ad alta quota, risposte dell'organismo all'altitudine, mal di montagna. Adattamenti sott'acqua. Fisiopatologia dei gas iperbarici, sindromi da iperbarismo. Effetti della mancanza di gravità.

  Metabolismo. Trasformazione chimica: liberazione e trasporto di energia. Meccanismi di ossidazione biologica. Metabolismo dei carboidrati: carboidrati degli alimenti, metabolismo intermedio dei carboidrati e regolazione della glicemia. Metabolismo dei lipidi: chimica dei lipidi, digestione dei grassi neutri, assorbimento dei grassi, lipemia, destino dei grassi dopo l'assorbimento, rapporto tra fegato e metabolismo dei lipidi, fattori lipotropi e la steatosi epatica, rapporti tra fegato e chetogenesi, integrazione del metabolismo dei lipidi con quello dei carboidrati. Metabolismo delle proteine: digestione delle proteine, pool degli aminoacidi, esempi di utilizzazione di aminoacidi, equilibrio azotato, ruoli metabolici specifici degli aminoacidi, metabolismo esogeno ed endogeno. Metabolismo degli acidi nucleici. Azioni metaboliche degli ormoni. Metabolismo di base.

  Nutrizione. Principi di dietetica. Fabbisogno energetico. Composizione della dieta normale. Fabbisogni alimentari in particolari condizioni (gravidanza, allattamento, infanzia, senescenza, ecc.). Meccanismi della fame e della sazietà.

Testi di riferimento

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  Fisiologia Umana – A cura di F. Grassi, D. Negrini e C. A. Porro, Poletti Editore

  Fisiologia – Silverthorn – Casa Editrice Ambrosiana

• FISIOLOGIA

  Fisiologia medica, by F. Conti - EdiErmes

  Fisiologia Medica by Guyton e Hall - Elsevier

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  Verifica orale.

• FISIOLOGIA

  Verifica scritta ed esame orale.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• FISIOLOGIA E BIOFISICA

  1) Struttura e funzioni dei canali ionici

  2) Origine e mantenimento del potenziale di membrana

  3) Il potenziale d’azione e la trasmissione sinaptica

  4) Contrazione ed energetica dei muscoli striati

  5) Il potenziale delle cellule pacemaker del cuore

• FISIOLOGIA

  Rispondere a ciascuna opzione con una V (vero) o F (falso)

  Nel controllo della respirazione:

  ___ una riduzione della P_O2 arteriosa provoca un aumento di scarica dei chemocettori periferici

  ___ nella sindrome locked-in viene conservata la respirazione automatica ma non il controllo volontario

  ___ il pattern motorio della tosse è regolato dagli stessi neuroni responsabili della genesi del ritmo respiratorio

  ___ un aumento della P_CO2 arteriosa determina un’inibizione della ventilazione