1
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
Anno Accademico 2011-2012
CORSO INTEGRATO DI FISIOLOGIA UMANA E FISIOPATOLOGIA
PROGRAMMA DI FISIOLOGIA UMANA 2° - II SEMESTRE II ANNO
FISIOLOGIA DEL SANGUE
Generalità e funzioni. Composizione e funzioni del plasma. Proteine plasmatiche. Parte
corpuscolata del sangue: eritrociti, leucociti, piastrine. Formula leucocitaria. Ematocrito.
Analisi e parametri fisiologici del sangue.
FISIOLOGIA DEL SISTEMA ENDOCRINO
Endocrinologia generale. Definizione di secrezione endocrina, neuocrina, 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.
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.
2
LIQUIDI CORPOREI E FISIOLOGIA RENALE
I compartimenti idrici dell’organismo: principali compartimenti idrici dell’organismo:
suddivisione, composizione, misurazione del volume. 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.
Richiami di anatomia funzionale del rene; il nefrone.
Meccanismi della funzione renale (E=F+S-R):
Ultrafiltrazione glomerulare. Corpuscolo renale: parte vascolare e tubulare; nefroni corticali
e nefroni juxtamidollari. Processo di ultrafiltrazione. Criteri di selettività della membrana
glomerulo-capillare; 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, principali meccanismi di riassorbimento (diffusione,
diffusione facilitata, trasporto attivo primario e secondario). Cinetica del trasporto tubulare
a carico tubulare massimo: esempi del glucosio.
Secrezione tubulare. Generalità. 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.
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. 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: input ed
output giornaliero; 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+: input ed output giornaliero; 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
3
Davenport (linea tampone del sangue e isobare della CO2). 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.
L' attività elettrica del cuore. Basi ioniche del potenziale d’azione nei vari tipi di fibre
cardiache. Eccitabilità e conduzione nelle fibre cardiache. Periodi refrattari e loro
significato funzionale. Durata del potenziale d'azione in rapporto alla frequenza. Effetto
della lunghezza del ciclo cardiaco. Eccitazione ritmica naturale del cuore: autoritmicità;
nodo seno-atriale. Soppressione da overdrive. Conduzione atriale. Nodo atrio-ventricolare
e conduzione ventricolare (sistema di Purkinje). Segnapassi attuali e potenziali.
Produzione ectopica dell' eccitamento. Pacemaker artificiali. Aritmie. Extrasistoli.
Fenomeno del "rientro".
Innervazione intrinseca ed estrinseca del cuore e loro mediatori chimici.
Innervazione simpatica e parasimpatica: effetti cronotropo, inotropo, dromotropo e
batmotropo. Meccanismi d'azione dei mediatori del sistema vegetativo. Recettori cardiaci.
Elettrocardiogramma (ECG) e vettorcardiografia. Origine dell' ECG. Derivazioni
elettrocardiografiche: bipolari arti, toraciche o precordiali; derivazioni unipolari e a
voltaggio aumentato. Registrazione dei tracciati ECGrafici nelle diverse derivazioni.
Analisi vettoriale ed interpretazione dell'elettrocardiogramma normale. Indicazioni
diagnostiche dell' ECG: frequenza; asse elettrico del cuore; disturbi del ritmo e della
conduzione (blocco del sistema di conduzione); disturbi primari dell' eccitamento
cardiaco; posizione e volume del cuore; extrasistoli; infarto del miocardio. Flutter e
fibrillazione; tachicardia parossistica; arresto cardiaco. Vettorcardiografia.
La pompa cardiaca. Meccanismo contrattile del miocardio. Accoppiamento eccitazionecontrazione. Relazione: lunghezza-tensione, forza-velocità, frequenza-forza di
contrazione, Curve pressione-volume del cuore. Diagramma del lavoro cardiaco.
Definizione di precarico e postcarico; meccanismi di autoregolazione dei precarichi e
postcarichi acuti di volume e/o di pressione. Legge di Frank-Starling. Dinamica del cuore:
aumento della forza contrattile; riserva funzionale; effetti della frequenza sulla dinamica
cardiaca; accorciamento del ciclo cardiaco. Contrattilità ed indici della contrattilità
(velocità massima dello sviluppo di pressione; frazione di eiezione). Adattamento del
cuore a carichi di lavoro prolungati e carichi patologici: ipertrofia. Influenza delle
concentrazioni di K+ e Ca++. Il ciclo cardiaco: meccanismo delle valvole; fasi dell'attività
cardiaca; sistole ventricolare, contrazione isovolumetrica; eiezione; diastole ventricolare,
rilasciamento isovolumetrico, fase di riempimento rapido e lento (diastasi). Diastole
ventricolare come fase attiva del cuore. Durata delle varie fasi del ciclo cardiaco. Relazioni
pressione/volume. Sistole atriale. Fattori che determinano la funzione ventricolare. Gittata
sistolica e cardiaca. Misura della gittata sistolica e cardiaca: principio di Fick; metodo
della diluizione dell' indicatore. Pressioni e flusso durante un ciclo cardiaco normale.
Energetica del cuore. Lavoro del cuore. Aspetti fisici del lavoro del cuore; calcolo del lavoro
cardiaco.
Principi di biofisica del sistema circolatorio. Elementi di idrostatica e idrodinamica
applicati al circolo. Velocità del flusso sanguigno. Relazione velocità-pressione (teorema
di Bernoulli): significato nelle stenosi aortiche. Relazione pressione-flusso (legge di
4
Poiseuille). Viscosità. Resistenze in serie e in parallelo. Flusso laminare e turbolento:
numero di Reynolds; toni di Korotkow. Sforzo di taglio sulle pareti vascolari: aneurisma
dissecante. Reologia del sangue: viscosità reale e apparente; effetto Fahraeus-Lindqvist.
Organizzazione funzionale del sistema vasale. Tono vasale. Funzione dei vari segmenti del
sistema vasale: vasi elastici, di resistenza, di capacità, sfinteri precapillari, vasi di scambio,
di shunt. Resistenze del sistema vasale. Volume ematico e pressione media di riempimento
nel sistema vasale.
Il sistema arterioso. Elasticità delle arterie. Compliance vascolare. Livello idrostatico di
riferimento (Pressione idrostatica nulla). Pressione massima, minima, media, differenziale.
Sfigmogramma. Capacitanza arteriosa. Curve di pressione arteriosa periferica. Polso
arterioso centrale e periferico: ragioni delle differenze nella loro morfologia e suoi
caratteri principali. Misurazione della pressione sanguigna: metodi diretti ed indiretti
(metodo auscultatorio e palpatorio).
Sistema venoso. Pressioni e flusso del sistema venoso; polso venoso; velocità di flusso;
pressione venosa centrale e ritorno venoso al cuore. Forza di gravità e pressioni del
sistema vasale: pressioni in ortostatismo; livello di zero idrostatico. Meccanismi favorenti
il ritorno venoso: pompa muscolare; effetto della respirazione. Compliance ritardata dei
vasi (rilassamento da stiramento).
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.
Regolazione della frequenza cardiaca Importanza del parasimpatico e dell’ortosimpatico;
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 complessiva della regolazione della pressione arteriosa sistemica Barocettori,
risposta statica e dinamica. Risposta ischemica del SNC. Riflesso cardiopolmonare.
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 DELL’ APPARATO RESPIRATORIO
Funzioni respiratorie e ausiliarie dell’apparato respiratorio.
Cenni di anatomia funzionale dell’apparato respiratorio. Vie aeree; unità alveolocapillare; pleure
5
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. 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
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
Insorgenza del ritmo respiratorio 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
LIBRI DI TESTO CONSIGLIATI:
6
BALDISSERA, F.: Fisiologia e biofisica medica. Poletto ed., IV ed., Milano.
BERNE & LEVY Fisiologia, sesta edizione, CEA Milano
7
PROGRAMMA DI FISIOPATOLOGIA GENERALE
(II anno II semestre)
Docente: Prof. Anna Iannone; Dip. Scienze Biomediche; tel. 059.2055420;
[email protected]
Fisiopatologia della termoregolazione:
Prerequisiti: basi fisiologiche della produzione e dispersione del calore, meccanismi di
controllo
La febbre
Cause di febbre
Meccanismo di insorgenza della febbre
Alterazioni funzionali osservate nello stato febbrile
Tipi di febbre
Interpretazione della curva termica
Le ipertermie
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
Alterazioni di liquidi ed elettroliti:
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
Squilibri del sodio, del calcio e del potassio
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
Ipertensione arteriosa
Cause di ipertensione
8
Classificazione dell’ipertensione
Effetti dell’ipertensione su arterie, arteriole e miocardio
Organi bersaglio in corso di ipertensione
Conseguenze dell’ipertensione
Embolia
Composizione degli emboli
Conseguenze emodinamiche dell’embolia
Ipossia, Ischemia e Infarto
Fisiopatologia del sangue e dell’emostasi
Prerequisiti: l’emopoiesi e fattori di regolazione
Le anemie
Effetti dell’anemia sull’organismo
Meccanismi fisiopatologici alla base dei diversi tipi di anemia.
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
Differenza tra trombo e coagulo
Meccanismo di formazione del trombo
Fattori che predispongono alla trombogenesi
Tipi di trombo
Evoluzione del trombo
Diabete Mellito
Classificazione ed eziologia.
Alterazioni metaboliche e coma (vedi sotto)
Complicanze
Coma
Prerequisiti: fisiologia renale, epatica e pancreatica e del sistema nervoso
Classificazione del coma
Il coma uremico; il coma epatico
Tipi di coma nel diabetico: fisiopatologia del coma chetoacidosico, del coma da
acidosi lattica, del coma iperosmolare e del coma ipoglicemico
Ittero
Tipi di ittero: emolitico; epatocellulare; ostruttivo.
Testi consigliati:
Robbins “Le basi patologiche delle malattie” Piccin.
