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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
Anno Accademico 2015-2016
CORSO INTEGRATO DI FISIOLOGIA UMANA E FISIOPATOLOGIA
PROGRAMMA DI FISIOLOGIA UMANA 2° - II SEMESTRE II ANNO
Docenti:
Prof. Fausta Lui; Dipartimento di Scienze Biomediche, Metaboliche e Neuroscienze, via
Campi 287, Modena; tel. 059.2055353; [email protected]
Prof. Giuseppe Pagnoni; Dipartimento di Scienze Biomediche, Metaboliche e Neuroscienze,
via Campi 287, Modena; tel. 059.2055742; [email protected]
FISIOLOGIA DELL’ APPARATO RESPIRATORIO
Funzioni respiratorie e ausiliarie dell’apparato respiratorio.
Cenni di anatomia funzionale dell’apparato respiratorio. Vie aeree; unità alveolocapillare; pleure
Volumi, capacità e ventilazioni. Definizioni e valori medi. Metodi di misura: Spirometria;
Pletismografia optoelettronica. Misura di Volume residuo e Capacità funzionale residua:
Pletismografo corporeo; Diluizione dell’elio. Misura dello spazio morto anatomico e
funzionale: Singolo respiro di ossigeno; Equazione di Bohr.
Meccanica respiratoria Legge di Boyle-Mariotte. Accoppiamento fra polmone e parete
toracica. Movimenti respiratori; muscoli inspiratori principali ed accessori; muscoli
espiratori. Respirazione diaframmatica e costale. Lavoro del sistema respiratorio: Lavoro
elastico e lavoro viscoso. Elasticità di polmone e parete toracica. Curve pressione - volume
del polmone, della parete toracica e del sistema respiratorio; significato funzionale della
Capacità Funzionale Residua. Compliance. Distribuzione regionale della ventilazione
alveolare. Forze di tensione superficiale nell’alveolo, legge di Laplace; tensioattivo
polmonare Resistenze nel flusso laminare e nel flusso turbolento, numero di Reynolds;
fattori che influenzano le resistenze nelle vie aeree; controllo della muscolatura liscia
bronchiale. Relazione fra lavoro respiratorio e frequenza respiratoria. Punto di ugual
pressione. Diagramma flusso-volume.
Leggi generali dei gas, volumi e capacità, ventilazione, pressioni dei gas Legge di Dalton
e legge di Henry; pressioni parziali dei gas respiratori nell’aria atmosferica, inspirata,
alveolare ed espirata. Rapporto tra Ventilazione Alveolare e PCO2. Equazione dell'aria
alveolare per il calcolo della PAO2. Ventilazioni di O2 e CO2
Circolazione polmonare Principali differenze tra circolazione polmonare e sistemica. Fattori
attivi e passivi che modificano le resistenze al flusso; interazione tra gravita' e pressione
extravascolare per determinare le 3 zone teoriche del polmone
Rapporto ventilazione/perfusione Significato del rapporto V/Q; influenza del rapporto V/Q
sulla PO2 e PCO2 nell’unità polmonare; distribuzione regionale del rapporto V/Q nel
polmone sano; concetti di shunt e di spazio morto alveolare
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Diffusione dei gas Legge di Fick; Legge di Graham; trasferimento limitato dalla diffusione e
dalla perfusione; diffusione dell'O2 e della CO2; differenza alveolo-capillare dell’O2;
misura della capacità di diffusione polmonare, DL
Trasporto dell'O2 e della CO2 O2: quantità fisicamente sciolta e legata all’Hb; curva di
saturazione dell'Hb per l’O2; relazione fra i concetti di pressione parziale, percentuale di
saturazione e contenuto totale dell’O2 nel sangue arterioso e venoso, differenza
arterovenosa; fattori che influenzano la curva di saturazione: pH, PCO2, temperatura,
2,3DPG; effetto Bohr e potere tampone dell'Hb; Ipossie: ipossiemica, anemica, stagnante e
istotossica. CO2: quantità fisicamente sciolta e combinata come carbamino composti e
bicarbonato; pressioni e contenuto totale della CO2 nel sangue arterioso e venoso, curva di
dissociazione della CO2; effetto Haldane
Controllo della ventilazione
Ritmogenesi respiratoria Localizzazione dei centri nervosi che controllano la respirazione:
centro generatore del ritmo (gruppo respiratorio ventrale e dorsale); Attività inspiratoria
centrale (CIA); meccanismo di interruzione dell’inspirazione; influenza degli stimoli tonici
e fasici; influenza dei centri pneumotassico e apneustico
Controllo omeostatico della ventilazione Chemocettori periferici e chemocettori centrali.
Ruolo della PCO2, della PO2 e del pH.
Altri riflessi per il controllo della ventilazione Influenza del vago sul respiro; Riflessi che
originano da recettori irritativi e meccanici, da recettori J, da barocettori arteriosi e da
muscoli e tendini
Regolazione della respirazione: ad alta quota, nell'esercizio fisico e nell’immersione: malattia
da decompressione
LIQUIDI CORPOREI E FISIOLOGIA RENALE
I compartimenti idrici dell’organismo: principali compartimenti idrici dell’organismo:
suddivisione, composizione, misurazione del volume. Richiamo ai concetti di osmolarità,
osmolalità e tonicità, pressione oncotica. Principi di scambio fra i compartimenti idrici
dell’organismo: scambi tra liquido intracellulare ed extracellulare e tra liquido interstiziale
e plasma.
Generalità e funzioni del sangue. Composizione e funzioni del plasma. Proteine
plasmatiche. Parte corpuscolata del sangue: eritrociti, leucociti, piastrine. Ematocrito.
Analisi e parametri fisiologici del sangue.
Richiami di anatomia funzionale del rene; il nefrone.
Meccanismi della funzione renale (E=F+S-R):
Ultrafiltrazione glomerulare. Corpuscolo renale: parte vascolare e tubulare. Processo di
ultrafiltrazione. Criteri di selettività della membrana glomerulo-capillare; concetto di
filtrabilità; composizione dell'ultrafiltrato. Legge di Starling, pressione di filtrazione e
coefficiente di filtrazione. Velocità di filtrazione glomerulare (VFG) e fattori che la
influenzano.
Riassorbimento tubulare. Generalità (richiamo ai principali meccanismi di trasporto:
diffusione, diffusione facilitata, trasporto attivo primario e secondario). Cinetica del
trasporto tubulare a carico tubulare massimo: esempio del glucosio.
Secrezione tubulare. Cinetica del PAI Secrezione e riassorbimento passivi degli acidi e delle
basi deboli.
La clearance renale. Definizione di clearance; determinazione della VFG mediante la
clearance dell'inulina e della creatinina e la concentrazione di creatinina plasmatica.
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Circolazione renale: Flusso plasmatico renale (FPR). Determinazione del FPR mediante la
clearance del PAI; flusso plasmatico efficace. Frazione di filtrazione. Autoregolazione
renale di FPR e VFG: meccanismo miogeno e feed-back tubulo-glomerulare. Controllo
estrinseco del FPR.
Funzione del tubulo contorto prossimale. Entità e modalità del riassorbimento di acqua e
soluti (Na+, HCO3-, Cl-, K+, glucosio, fosfati, aminoacidi, urea) lungo il tubulo. Bilancio
glomerulo-tubulare.
Funzione dell'ansa di Henle e del nefrone distale. Nefroni corticali e nefroni
juxtamidollari. Riassorbimento di H2O e soluti nelle branche ascendente e discendente.
Gradiente osmotico cortico-midollare. Meccanismo di moltiplicazione per controcorrente.
Ricircolo dell’urea. Funzione dei vasa recta: scambio per controcorrente. Concentrazione e
diluizione delle urine: diuresi e antidiuresi. Valori massimi e minimi di volume e
osmolarità urinaria. Clearance osmolare e clearance dell'acqua libera.
Regolazione del volume e osmolarità dei fluidi corporei. Bilancio dell'acqua: entrate ed
uscite giornaliere (distinte in perturbazioni e fattori regolati); ruolo funzionale dell'ADH e
suo meccanismo di azione; ruolo degli osmocettori e dei recettori di volume nella
produzione di ADH. Sindromi da deficit e da inappropriata secrezione di ADH. Bilancio
del Na+: entrate ed uscite giornaliere; Fattori che regolano la escrezione del Na+: VFG
(bilancio glomerulotubulare), aldosterone (azione e fattori che controllano la sua
secrezione) e terzo fattore (forze fisiche di Starling, angiotensina II, PG, ANF, attività dei
nervi renali). Fuga dall’aldosterone.
Regolazione del bilancio del K+: fattori che regolano la distribuzione del K+ fra liquido
intra- ed extracellulare, trasporto del K+ lungo il nefrone, ormoni e fattori che ne regolano
l'escrezione urinaria.
Regolazione del bilancio di Ca++ e fosfati: visione d'insieme, meccanismi di trasporto lungo
il nefrone e regolazione dell'escrezione urinaria.
Regolazione renale dell'equilibrio acido-base. Acidi fissi e volatili. Principali tamponi del
sangue. Equazione di Henderson-Hasselbalch. Principio isoidrico. Meccanismi e
localizzazione tubulare della secrezione di H+ e riassorbimento di HCO3- e formazione di
nuovo HCO3-. Tamponi urinari: fosfati (acidità titolabile) e ammoniaca. Diagramma di
Davenport (linea tampone del sangue e isobare della CO2). Gap anionico. Acidosi ed
alcalosi metaboliche e respiratorie e loro compensi.
Diuretici. Cenni di classificazione e principi di funzionamento.
Fisiologia della vescica. Anatomia funzionale. Curve di pressione-volume della vescica.
Riflesso della minzione. Controllo sopraspinale del riflesso della minzione.
FISIOLOGIA DELL’APPARATO CARDIOVASCOLARE
Il sistema cardio-circolatorio come mezzo di coordinazione e integrazione
dell’organismo.
Nozioni di fisica della circolazione: idrostatica
Definizione e unità di misura della pressione. Pressione idrostatica e leggi di Pascal.
Pressione atmosferica come riferimento e manometro a U. Principio di Pascal. Effetti
idrostatici della postura. Valvole venose e pompa muscolare. Compensazione dei
cambiamenti idrostatici nella tavola ribaltabile. Gradienti pressori lungo l’albero
circolatorio. Pressioni caratteristiche in fisiologia cardiovascolare: sistolica, diastolica,
pulsatoria, arteriosa media. Ritorno venoso e fattori determinanti. Pressione transmurale.
Struttura delle pareti vascolari, capacitanza e distensibilità. Pressione di riempimento.
Tensione e stress delle pareti vascolari. Legge di Laplace e sua applicazione al cuore
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dilatato e all’aneurisma arterioso. Componenti attiva e passiva della tensione delle pareti
vascolari, sfinteri precapillari e chiusura critica dei vasi.
Nozioni di fisica della circolazione: idrodinamica
Particolarità del sistema idraulico cardiovascolare. Dissipazione termica dell’energia
pressoria nel sistema circolatorio. Definizione di flusso e di resistenza allo scorrimento.
Legge di Hagen-Poiseuille. Resistenza periferica totale e sua relazione con la gittata
cardiaca e la pressione arteriosa media. Vasi di resistenza e vasi di capacità. Resistenze al
flusso in serie e parallelo. Velocità di scorrimento del flusso ed equazione di continuità.
Tempo totale di circolo. Pressione come energia per unità di volume. Pressione idrostatica
come energia potenziale gravitazionale. Energia cinetica ed energia totale di un fluido.
Legge di Bernoulli e sua applicazione alla stenosi aortica. Attrito interno e definizione di
viscosità. Fattori che influenzano la viscosità del sangue. Accumulo assiale delle emazie.
Effetto Fahraeus-Lindqvist. Flusso laminare e turbolento, numero di Reynolds e velocità
critica di scorrimento. Regime di flusso nell’aorta a riposo e sotto sforzo. Rilevanza clinica
dei fenomeni di turbolenza. Il metodo Riva-Rocci della misurazione della pressione
arteriosa.
L’attività elettrica del cuore
Tipi di cellule cardiache. Cellule contrattili: caratteristiche, potenziale d’azione, meccanismo
di accoppiamento eccitazione-contrazione, periodo refrattario, influenza della
concentrazione di calcio sulla contrattilità. Cellule pacemaker: caratteristiche e potenziale
d’azione. Innervazione autonomica del cuore ed effetti dell’attività parasimpatica e
ortosimpatica sulla frequenza, contrattilità e gittata cardiaca; sincope vasovagale e aritmia
sinusale respiratoria. Effetti della temperatura corporea sulla frequenza cardiaca. Cellule
del sistema di conduzione: caratteristiche e fenomeno della soppressione da overdrive
della scarica. Percorso della depolarizzazione nel miocardio. Pacemaker ectopici e loro
cause. Blocco atrioventricolare. Extrasistolie. Tachicardie parossistiche. Fenomeno del
rientro. Fibrillazione.
Introduzione all’elettrocardiogramma
Cenni storici e importanza dell’elettrocardiogramma. Definizione di corrente elettrica.
Correnti extracellulari generate da un tessuto eccitabile. Linee di corrente della
depolarizzazione cardiaca e loro trasmissione nel mezzo extracellulare. Relazione tra
depolarizzazioni locali e variazioni di potenziale registrate da un voltmetro. Potenziale
d’azione della cellula singola e tracciato ECG. Elettrodi e derivazioni nell’ECG..
Derivazioni standard bipolari agli arti (Einthoven) e rispettivi tracciati; legge di Einthoven.
Le 12 derivazioni dell’ECG clinico: derivazioni unipolari aumentate (Goldberger) e
derivazioni unipolari toraciche (Wilson). Morfologia del tracciato ECG: onde, segmenti,
intervalli. Corrispondenza delle componenti del tracciato in relazione alle diverse fasi
dell’attività cardiaca. Dipolo elettrico equivalente del sistema cardiaco e sua
rappresentazione tramite il vettore elettrico medio istantaneo. Rappresentazione vettoriale
della depolarizzazione ventricolare nel triangolo di Einthoven e nel sistema esassiale.
Rappresentazione vettoriale delle derivazioni aumentate. Analisi vettoriale delle fasi del
ciclo cardiaco. Determinazione e significato dell’asse elettrico medio ventricolare
mediante tracciato ECG. Deviazioni dell’asse a destra e a sinistra. Esempi di tracciati
ECG: tachicardia e bradicardia sinusale, diminuizione del voltaggio del complesso QRS da
infarti pregressi, blocco del nodo senoatriale, blocco atrioventricolare, blocco di branca,
extrasistole atriale, extrasistole del nodo o del fascio AV, extrasistole ventricolare,
tachicardia parossistica, fibrillazione ventricolare.
La pompa cardiaca
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Diagramma di Wiggers. Funzione di pompa avviatrice dell’atrio. Variazioni della pressione
atriale e onde caratteristiche. Polso giugulare e sua rilevanza diagnostica. Ciclo cardiaco:
riempimento ventricolare, contrazione isovolumica, eiezione, rilasciamento isovolumico.
Volumi telediastolico e telesistolico e gittata sistolica. Frazione di eiezione. Valvole
cardiache: morfologia e difetti (insufficienza, stenosi), soffi valvolari, toni cardiaci. Polso
arterioso e suo smorzamento nei piccoli vasi. Onda sfigmica e metodo di Riva-Rocci. Il
lavoro cardiaco e sua rappresentazione nel diagramma pressione-volume. Efficienza
cardiaca. Precarico e postcarico. Gittata cardiaca e indice cardiaco. Meccanismi di
regolazione intrinseca ed estrinseca della funzione cardiaca. Il meccanismo di FrankStarling ed altri effetti del ritorno venoso sulla gittata cardiaca (stiramento del nodo SA,
riflesso di Bainbridge). Effetti delle variazioni delle concentrazioni extracellulari di calcio
e potassio sulla funzione cardiaca; effetti della variazione della temperatura corporea.
Relazione tra pressione arteriosa e gittata cardiaca. Misurazione della gittata cardiaca: il
metodo ossimetrico di Fick, il metodo della diluizione di un indicatore, la tecnica ecoDoppler.
Microcircolazione. Scambi plasma - liquido interstiziale: diffusione e filtrazione capillare;
Ipotesi di Starling: forze idrostatiche; forze osmotiche. Edema. Sistema linfatico.
Meccanismi di controllo del flusso locale. Autoregolazione locale del flusso: Meccanica;
Miogena (effetto Bayliss); Mediata dall’endotelio; Metabolica (O2, vari metaboliti);
Angiogenesi. Iperemia attiva e iperemia reattiva. Regolazione sistemica delle resistenze:
Nervosa; Endocrina; Centri di controllo bulbari.
Pressione arteriosa sistemica. Valori normali di pressione arteriosa. Fattori fisiologici che
determinano la pressione arteriosa: gittata sistolica, frequenza cardiaca, resistenza
periferica totale. Fattori fisici che determinano la pressione arteriosa: volume circolante;
compliance arteriosa.
Fattori che influenzano la frequenza cardiaca Riflessi barocettori; Riflesso di Bainbridge;
Aritmia sinusale respiratoria; Riflessi chemocettori; Temperatura; Comandi centrali
Regolazione della gittata cardiaca Concetti di contrattilità miocardica, precarico e
postcarico. Regolazione eterometrica: Legge di Frank-Starling (curve della funzione
ventricolare). Regolazione omeometrica: effetto Bowditch; Potenziamento postextrasistolico. Controllo nervoso ed endocrino. Accoppiamento cuore-vasi sanguigni.
Relazione tra portata cardiaca e ritorno venoso. Curva della funzione vascolare e sua
relazione con la curva della funzione ventricolare. Pressione sistemica di riempimento.
Visione d’insieme della regolazione della pressione arteriosa sistemica (in riferimento
anche alla funzione renale ed endocrina) Barocettori, risposta statica e dinamica.
Risposte dei chemocettori. Risposta ischemica del SNC. Controllo finale a lungo termine:
Meccanismo della sete e Controllo renale della volemia. Concetto di volume circolante
efficace. Sistema renina-angiotensina-aldosterone. Ormone antidiuretico. Peptide
natriuretico atriale.
Circoli speciali. Circolazione coronarica. Circolazione polmonare. Circolazione cutanea.
Circolazione cerebrale.
FISIOLOGIA DEL SISTEMA ENDOCRINO
Endocrinologia generale. Definizione di secrezione endocrina, neurocrina, paracrina,
autocrina. Relazione tra sistema nervoso e sistema endocrino. Regolazione della
increzione ormonale. Cenni su trasporto, dosaggio, emivita, disattivazione, clearance,
catabolismo ed eliminazione degli ormoni.
Asse ipotalamo-ipofisario. Organizzazione anatomo-funzionale e vascolarizzazione:
relazioni ipotalamo-ipofisi posteriore; circoli portali ipotalamo-ipofisari; fattori di rilascio
e di inibizione ipotalamici. Afferenze e ruolo integratore dell’ipotalamo.
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Neuroipofisi. Ormone antidiuretico (ADH): regolazione della increzione, azioni biologiche,
carenza ed eccesso. Ossitocina: regolazione della increzione, azioni biologiche.
Adenoipofisi. Ormone somatotropo (GH): regolazione della increzione, effetti sul
metabolismo dei nutrienti e sull'accrescimento corporeo. Prolattina (PRL): regolazione
della increzione. Cenni sugli stati di eccesso e carenza di GH e di prolattina. Tropine
ipofisarie (ACTH, TSH, LH, FSH) e loro azioni.
Tiroide. Meccanismi di produzione e di rilascio degli ormoni tiroidei e loro regolazione.
Effetti degli ormoni tiroidei sul metabolismo; sul sistema nervoso, cardiovascolare,
respiratorio, sui processi di accrescimento e maturazione tissutale. Azione calorigena.
Cenni sugli stati di ipo- ed iperfunzione della tiroide durante le varie fasi della vita.
Corticale del surrene. Suddivisione anatomo-funzionale della corticale del surrene.
Mineralcorticoidi: Controllo della secrezione dell'aldosterone; omeostasi idrico-salina.
Glucocorticoidi: controllo della secrezione e loro effetti sul metabolismo glucidico,
protidico e lipidico, sul muscolo, sull’osso, sul connettivo, sul sistema vascolare, sul rene,
sul sistema nervoso centrale, sulle risposte infiammatorie ed immunitarie (cenni), sul feto.
Funzioni degli androgeni surrenalici. Cenni sugli stati di carenza ed eccesso degli ormoni
corticosurrenalici.
Ormoni sessuali. Cenni sul differenziamento sessuale. Aspetti comuni della funzionalità
gonadica maschile e femminile. Gonade femminile: Azioni degli estrogeni e del
progesterone sull'apparato riproduttivo femminile e sui caratteri sessuali secondari.
Gonade maschile: Azioni degli androgeni sull'apparato riproduttivo maschile e sui caratteri
sessuali secondari. Effetti sul metabolismo. Cenni sugli stati di eccesso e carenza degli
ormoni gonadici nelle varie fasi della vita. Ormoni della gravidanza: Gonadotropina
corionica; Somatomammotropina corionica; Progesterone ed Estrogeni; Induzione del
parto.
Omeostasi del calcio e del fosforo. Effetti integrati del paratormone, della vitamina D e della
calcitonina. Controllo della loro produzione.
LIBRI DI TESTO CONSIGLIATI:
GRASSI, NEGRINI, PORRO.: Fisiologia umana Poletto ed., I ed., 2015, Milano.
Consultazione:
BERNE & LEVY Fisiologia, sesta edizione, CEA Milano
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
Anno Accademico 2015-2016
PROGRAMMA DI FISIOPATOLOGIA GENERALE
(II anno II semestre)
Docente: Prof. Anna Iannone; Dipartimento di Medicina Diagnostica, Clinica e di Sanità
Pubblica, Patologia generale, via Campi 287, Modena; tel. 059.2055420;
[email protected]
Fisiopatologia della termoregolazione:
Prerequisiti: basi fisiologiche della produzione e dispersione del calore, meccanismi di
controllo
Alterazioni della termoregolazione
Ipertermia
Ipertermie febbrili
Cause di febbre
Meccanismo di insorgenza della febbre
Alterazioni funzionali osservate nello stato febbrile
Tipi di febbre
Interpretazione della curva termica
Ipertermie non-febbrili
Fisiopatologia dell’emostasi
Prerequisiti: l’emopoiesi e fattori di regolazione
I normali meccanismi emostatici
Alterazioni dell’emostasi:
Le emorragie:
Emorragie da alterazione della funzione vasale
Emorragie da alterazioni piastriniche
Emorragie da alterazione della coagulazione
Malattie del sistema fibrinolitico
Coagulazione intravascolare disseminata
Trombosi
Meccanismo di formazione del trombo
Fattori che predispongono alla trombogenesi
Tipi di trombo
Evoluzione del trombo
Fisiopatologia del sistema cardio-circolatorio:
Prerequisiti: regolazione della pressione arteriosa, fisiologia del muscolo cardiaco.
Shock
Meccanismi di insorgenza dello shock
Fisiopatologia dello shock
Fasi evolutive dello shock
Effetti fisiopatologici a livello cellulare
Principali tipi di shock
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Ipertensione arteriosa
Cause di ipertensione
Classificazioni dell’ipertensione
Effetti dell’ipertensione su arterie, arteriole e miocardio
Organi bersaglio in corso di ipertensione
Embolia
Composizione degli emboli
Conseguenze emodinamiche dell’embolia
Ischemia, danno da ischemia/riperfusione e Infarto
Alterazioni di liquidi
Prerequisiti: meccanismi di regolazione dei flussi tra compartimento vasale, interstiziale ed
intracellulare
Cause di ipo e ipervolemia; manifestazioni cliniche associate.
L’edema.
Meccanismi di formazione dell’edema
L’edema nella cirrosi epatica; l’edema nelle malattie renali; l’edema polmonare;
l’edema nello scompenso cardiaco congestizio
Alterazioni dell’equilibrio acido-base:
Prerequisiti: fisiologia polmonare e renale, sistemi tampone, equilibrio acido-base
Le acidosi
Acidosi respiratoria e metabolica: cause e meccanismi di compenso
Le alcalosi
Alcalosi respiratoria e metabolica: cause e meccanismi di compenso
Testi consigliati:
Robbins “Le basi patologiche delle malattie”
