UNIVERSITA’ DI SASSARI
DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOMEDICHE
Sezione di Fisiologia e Bioingegneria dell’Uomo
Prof. E. Tolu
PROGRAMMA DI FISIOLOGIA UMANA 1
FISIOLOGIA GENERALE DEL SISTEMA NERVOSO E MUSCOLARE - SISTEMA NERVOSO AUTONOMO Obiettivo generale di apprendimento: Lo studente deve comprendere bene la organizzazione generale del sistema
nervoso, i meccanismi di base della genesi e della propagazione dell'impulso nervoso e le relazioni funzionali fra neuronineuroni e neuroni-muscoli. Conoscere i mediatori e i neuromodulatori chimici della trasmissione sinaptica sia del sistema
somatico che del sistema nervoso autonomo. Deve essere in grado di spiegare le modalità di contrazione del muscolo
striato e liscio. Deve inoltre saper discutere adeguatamente dell'organizzazione generale del sistema nervoso vegetativo
nelle sue componenti ortosimpatica e parasimpatica e le interrelazioni funzionali esistenti fra i due sistemi..
Obiettivi specifici e programma calendarizzato:
Introduzione al Corso: Lo studente deve conoscere la storia della Fisiologia , la sua evoluzione e specializzazione nel corso
degli anni. Deve aver compreso le metodiche generali d i tipo sperimentale utilizzate per risalire alle leggi che governano
le funzioni dei sistemi ed apparati.
Classificazione delle cellule eccitabili, caratteristiche generali del neurone. Il potenziale di membrana: metodiche di
registrazione. Genesi del potenziale di membrana. Conduttanze ioniche e meccanismi di base della depolarizzazione e
iperpolarizzazione. Potenziale di equilibrio degli ioni. Potenziale elettrochimico
Caratteristiche funzionali dei potenziale d'azione nella cellula nervosa, nella cellula muscolare striata e liscia . Periodo
refrattario assoluto e relativo.
Modalità di propagazione del potenziale d'azione nei diversi tipi di fibre nervose. La sinapsi: struttura e funzione. Sintesi e
liberazione dei mediatori chimici.
Mediatori chimici eccitatori e inibitori, legame mediatore-recettore e modificazioni della conduttanza ionica della
membrana postsinaptica. Potenziali locali e potenziale soglia.
Organizzazione morfo-funzionale dei nervi. Neurogramma, leggi della conduzione e proprietà delle fibre nervose.
Trasmissione dell'impulso dal nervo al muscolo. La sinapsi neuromuscolare. Potenziale di placca, potenziale d'azione e
accoppiamento eccitazione-contrazione. Vulnerabilità della sinapsi neuromuscolare.
Organizzazione morfo-funzionale del muscolo striato e liscio. Meccanismo della contrazione muscolare. Contrazione
isometrica e isotonica. Il tetano muscolare. Concetto di carico e precarico del muscolo.
Stato attivo del muscolo, calore, forza, lavoro, rendimento e fatica. Curve tensione-lunghezza e velocità-carico del
muscolo striato e cardiaco.
Fisiologia generale del m. liscio: muscoli lisci unitari e multiunitari. Il tono plastico. Azione dell'acetilcolina, adrenalina e
degli ormoni sulla cellula muscolare liscia.
Organizzazione funzionale del sistema nervoso simpatico e parasimpatico Distribuzione dell'innervazione simpatica e
parasimpatica. I mediatori chimici degli impulsi vegetativi. Centri del sistema nervoso autonomo. I riflessi vegetativi.
LIQUIDI CORPOREI
Distribuzioni dei liquidi nell'organismo, compartimenti intra ed extracellulari, concetto di omeostasi. Funzioni del sangue. Il
plasma e gli elementi figurati. Ematocrito. Elettroliti, proteine e lipidi plasmatici. Funzioni degli eritrociti e dei globuli
bianchi. Formula leucocitaria. Ematopoiesi ed eritropoiesi. Gruppi sanguigni. L'emostasi. Ruolo delle piastrine nella
coagulazione del sangue. Vie intrinseca ed estrinseca della coagulazione. Gli anticoagulanti
IL SISTEMA ENDOCRINO
Obiettivo generale di apprendimento :Lo studente deve tener conto che i sistemi di controllo che regolano le funzioni
dell'organismo sono essenzialmente il sistema nervoso ed il sistema endocrino. Tuttavia deve saper differenziare che il
sistema endocrino o ormonale utilizzata dei messaggeri chimici prodotti in cellule specializzate e che riversati nel circolo
sanguigno raggiungono gli organi bersaglio dove esercitano una azione specifica. Lo studente deve ben comprendere che
soltanto le cellule che possiedono il recettore specifico per l'ormone corrispondente possono leggere le informazioni
codificate dall'ormone. Per ciascun ormone deve esser in grado di illustrare adeguatamente i meccanismi di secrezione, il
trasporto ematico, gli effetti sugli organi bersaglio, i meccanismi neuroendocrini che controllano la secrezione, le interazioni
sinergiche e/o antagoniste con altri ormoni. Lo studente deve inoltre ben conoscere le interazioni fra sistema nervoso ed
endocrino nel controllo delle funzioni dell'organismo.
Obiettivi specifici e programma
Sistemi di controllo della funzione corporea: il sistema neuroendocrino. Gli ormoni locali e sistemici quali messaggeri di
informazioni. Chimica degli ormoni e dosaggi ormonali. Origine delle ghiandole a secrezione interna e classificazione degli
ormoni.
I recettori ormonali: localizzazione e meccanismo di azione degli ormoni. I secondi messaggeri.
Influenze reciproche dei sistemi nervoso e endocrino sul controllo delle funzioni corporee. Tipi e localizzazione dei sensori
che controllano la increzione degli ormoni. Regolazione della secrezione ormonale: controllo a feedback, controllo nervoso,
controllo cronotropo
Organizzazione funzionale dell'ipotalamo. Relazioni ipotalamo-sistema limbico. I neuroni ipotalamici peptidergici che
controllano la funzione endocrina. Asse ipotalamo ipofisario. Ormoni regolatori ipotalamici liberanti o inibenti.
I riflessi ipolatamici. Tipi di cellule della adenoipofisi. Classificazione degli ormoni ipofisari. . Attività biologica degli
ormoni dell'ipofisi posteriore: ADH e ocitocina. Stimoli osmotici e non osmotici che controllano la liberazione di
vasopressina.
Ormone somatotropina effetti sullo accrescimento e sul metabolismo. Azione della somatropina sul metabolismo glucidico,
lipidico e proteico. Effetti antiinsulinico e insulinotropo della somatotropina. Le somatomedine - fattori di crescita
insulinosimile IGFI e IGF II. Meccanismi di controllo della liberazione di somatotropine ipofisarie: le somatoliberine e le
somatostatine.
I nuclei ipotalamici coinvolti nella produzione di somatoliberine e di somatostatine Sistemi di controllo a feed-back. La
tiroide. Secrezione degli ormoni tiroidei. Bilancio dello iodio. Captazione, ossidazione ed organificazione dello iodio.
Condensazione dei Mit e dei Dit e formazione del T3 e del T4. Liberazione e trasporto degli ormoni tiroide. Effetto sul
metabolismo, crescita e sviluppo.
Controllo della secrezione e asse ipotamo-ipofisi-tiroide. Organizzazione funzionale delle ghiandole surrenali. La midolla
del surrene. Azione delle catecolamine. I recettori adrenergici. Azione delle catecolamine sull'apparato cardiocircolatorio.
Controllo della secrezione di catecolamine.
Glucocorticoidi, mineral corticoidi e androgeni prodotti dal la corteccia surrenale. Liberazione del cortisolo, asse ipotalamoipofisi-surrene. Azione della corticoliberina e della corticotropina. Controllo a feed back nella liberazione del cortisolo. Gli
ormoni surrenali nel controllo dell'equilibrio idrico salino e del metabolismo, proteico, lipidico e glucidico.
Azione dell'aldosterone nel controllo dell'omeostasi. Azione permessiva degli ormoni surrenalici. Relazione fra stress e
liberazione di corticosteroidi
Secrezione di aldosterone ed effetti sugli organi bersaglio: controllo della composizione del mezzo interno. Regolazione
nella increzione di aldosterone.
Il pancreas endocrino: tipi di cellule e ormoni secreti. Azioni della insulina. Meccanismi di controllo della secrezione di
insulina. Meccanismi di controllo della secrezione di insulina. Effetti del glicemia e della aminoacidemia sulla increzione di
insulina e di glucagone.
Interazione fra insulina e ormoni ipo e iperglicemizzanti. Azione sinergica con la somatotropina. Azione del glucagone
pancreatico sulle cellule bersaglio. Controllo della secrezione di glucagone. Rapporto Insulina Glucagone.
Funzioni del calcio e sua omeostasi. Distribuzione nell'organismo. Le paratiroidi. Funzione dell'ormone paratirina. Azione
della paratirina sugli organi bersaglio: osso, intestino e rene. Azione della calcitonina e del calcitriolo nel controllo della
calcemia. Interrelazioni funzionali fra gli ormoni nel mantenimento dell'omeostasi calcica.
Organizzazione funzionale dell'apparato riproduttore: funzione gametogenica ed endocrina dei testicoli. Funzione delle
cellule del Sertoli e di Leydig nella maturazione degli spermatidi. Meccanismi neurovascolari dell'erezione e produzione del
liquido seminale.
Il testosterone: azione sugli organi sessuali primari e secondari sulla differenziazione cellulare. Meccanismi di controllo
delle funzione testicolari: azione delle follitropina e lutropina
Funzione gametogenica ed endocrina dell'ovaio. Fasi del ciclo ovarico, uterino e vaginale. Eventi morfologici ed ormonali
durante il ciclo mestruale.
Controllo delle gonadotropine del ciclo ovarico. Gli ormoni sessuali femminili. Azione degli ormoni sui caratteri sessuali
primari e secondari ed effetti nel controllo del ciclo ovarico, utero, vagina e mammella. Relazione fra estrogeni e
progesterone nella liberazione di gonadotropine: feed-back lungo e corto, positivo e negativo.
Ormoni prodotti nel corso della gravidanza. Formazione del corpo luteo gravidico : effetto della coriogonadrotripina.
Ormoni placentari nella gestazione. Eventi ormonali precedenti e durante il parto: funzione dell'ossitocina. Il riflesso di
Ferguson. Meccanismi dell'allattamento: mammogenesi, lattogenesi, galattopoiesi ed eiezione del latte.Azione della
prolattina e dell'ocitocina nell'allattamento. I riflessi neuroendocrini coinvolti nell'allattamento.
APPARATO CARDIO-CIRCOLATORIO
Obiettivo generale di apprendimento:
Lo studente deve comprendere bene le funzioni dell'apparato cardiocircolatorio ponendo al centro l' attività di pompa del
cuore, organo preposto a mantenere attiva la circolazione polmonare e sistemica. Deve inoltre conoscere le caratteristiche
funzionale dei distretti circolatori, le interrelazioni con gli altri sistemi ed apparati ed i meccanismi di controllo nervoso,
umorale e locale della attività cardiaca e vasale.
Programma
I distretti circolatori. Il cuore come pompa aspirante e premente. Il tessuto muscolare, nodale e di conduzione del cuore.
Proprietà funzionali del tessuto cardiaco. La eccitabilità. Caratteristiche dei potenziali di azione delle cellule nodali e
muscolari cardiache: fasi e conduttanze ioniche. Azione della potassemia sulla eccitabilità miocardica.
Refrattarietà assoluta e relativa delle cellule cardiache. Variazione della eccitabilità in rapporto all'entità del potenziale di
membrana. Extrasistoli e periodo compensatorio.
Ritmicità cardiaca: genesi. Potenziali elettrici delle cellule segnapassi. Origine del prepotenziale e gerarchia funzione dei
segnapassi. Conducibilità delle cellule cardiache. Propagazione dell'impulso negli atri e nei ventricoli, funzione del tessuto
di conduzione e delle vie preferenziali.
Relazione fra potenziale d'azione ed elettrogramma unipolare. Depolarizzazione e ripolarizzazione degli atri e dei ventricoli.
Onde e tratti dell'elettrocardiogramma.
Significato dei potenziali elettrici dell'ECG. Relazione fra vettori cardiaci e potenziali elettrici. Triangolo di Einthoven:
presupposti teorici e applicazioni pratiche. I postulati e la legge di Einthoven.
Derivazioni bipolari degli arti e determinazione dell'asse elettrico medio del cuore. Le derivazioni unipolari degli arti. Le
derivazioni precordiali e loro significato funzionale. Cenni di vettocardiografia.
Meccanica cardiaca. Modalità di contrazione dei ventricoli. Pressioni intracardiache e volume del cuore. Fasi del ciclo
cardiaco. Inizio evento principale e fine di ogni fase del ciclo cardiaco. Ciclo cardiaco e movimenti valvolari.
I toni cardiaci. genesi dei toni cardiaci: componenti valvolare, muscolare e vascolare. Il secondo tono cardiaco:
caratteristiche. Il fonocardiogramma e focolai di ascultazione. Cenni sui soffi cardiaci.
Effetti del ciclo cardiaco sui vasi arteriosi. Genesi dell'onda sfigmica e modalità di propagazione. Relazione fra la
compliance arteriosa e velocità dell'onda sfigmica. Il polso arterioso: fase catacrotica, anacrotica e onda dicrota.
Differenze fra polso centrale e periferico. Caratteri del polso. Pressione max, min e differenziale. Concetto di pressione
media. Determinazione della gettata cardiaca: principio di Fick. Consumo di ossigeno e volume minuto.
Polso venoso. Genesi delle onde registrate alla giugulare e relazione con il ciclo cardiaco. Condizioni che modificano il
ritorno venoso al cuore. Vis a tergo vis a fronte. Gradiente di pressione e pompa muscolare. Aspirazione sistolica e
diastolica. La pompa toraco polmonare. Manovra di Valsalva.
Controllo della gettata pulsatoria : legge del cuore. Relazione lunghezza-tensione. Regolazione omeometrica ed
eterometrica del cuore. Spostamento delle curve di funzionalità ventricolare per effetto nervoso ed umorale.
La contrattilità miocardica. Controllo tonico e fasico della contrattilità. Indici utilizzati per la valutazione in vitro e in vivo
della contrattilità miocardica. Fattori che influenzano la contrattilità: Meccanismi di accoppiamento elettromeccanico del
muscolo cardiaco. La disponibilità di calcio intracellulare nel controllo della contrattilità del cuore: regolazione
omeometrica.
Relazione tensione lunghezza nel muscolo cardiaco. Il lavoro cardiaco: componenti statici e dinamici. Relazione fra
lavoro/cardiaco e metabolismo del miocardio. Diagramma del lavoro cardiaco in relazione alla legge del cuore.
Distribuzione della gettata cardiaca in condizioni basali e durante l'esercizio fisico.
Concetto di riserva cardiaca: parametri della riserva cardiaca. Controllo estrinseco della attività del cuore: influenza
nervosa e umorale. Innervazione ortosimpatica e parasimpatica: distribuzione nei tessuti cardiaci.
Azione del vago sul cuore: effetti inotropo, cronotropo batmotropo e dromotropo negativi. Il tono vagale genesi e significato
funzionale. Distribuzione e funzione dei pressocettori aortici e carotidei. Il centro cardioinibitore. Relazione fra pressione
arteriosa, attività dei pressocettori, del nervo vago e dei nervi cardiaci e dei nervi vasocostrittori vasali.
Azione dell'ortosimpatico sul cuore: effetti postivi della attivazione simpatica. Il tono ortosimpatico: genesi. Il centro
cardioacceleratore bulbospinale. Interrelazione fra i centri cardiovasali bulbari e centri nervosi superiori.
Recettori cardiaci, venoatriali, della rete cardiaca e recettori con fibre simpatiche afferenti. Recettori veno-atriali di tipo A e
di tipo B. Effetti della stimolazione meccanica dei recettori A e B sulla attività cardiaca e sul rene nel controllo della
pressione arteriosa.
Influenza dei glomi sulla attività cardiocircolatoria. I riflessi cardiaci: il riflesso di Bainbridge e l'aritmia sinusale
respiratoria. Il cuore come ghiandola a secrezione interna, L'atriopeptina nel controllo della volemia e della pressione
arteriosa.
Caratteri funzionali del circolo sistemico : tipi di vasi. Funzione dei vasi a smorzamento, a resistenza, a scambio e a
capacitanza. Area della sezione, velocità, flusso e pressioni nel circolo sistemico e polmonare. Legge di Poiseuille: validità e
limiti.
Concetto di resistenza periferica totale: vasi in serie e in parallelo. Interrelazioni fra i vari fattori che contribuiscono a
determinare la pressione arteriosa. Scambi di liquido a livello dei capillari.
Controllo nervoso, chimico , metabolico e umorale dei vasi sistemici. Nervi vasocostrittori e vasodilatatori: distribuzione e
significato funzionale. Controllo ormonale dei vasi: effetto delle catecolamine. Fisiologia e distribuzione dei recettori
adrenergici. Effetti della adrenalina e della noradrenalina sulla attività cardiaca.
Fattori di rilasciamento endoteliale nel controllo del calibro vasale. Influenza dei metaboliti vasodilatatori nel controllo
locale del flusso di sangue. Centri nervosi di controllo del sistema cardiovasale.
Sistemi di controllo rapido, intermedio e a lungo termine della pressione arteriosa: efficienza dei sistemi di controllo. Il
concetto di guadagno del sistema. Meccanismi nervosi ad azione rapida: riflessi barocettivi e chemocettivi, risposta
ischemica del SNC. Il sistema rene-liquidi corporei nel controllo della pressione.
CIRCOLAZIONE EMATICA NEGLI ORGANI E SISTEMA LINFATICO (CIRCOLAZIONI SPECIALI)
Obiettivo generale di apprendimento:
Lo studente deve sapere differenziare i caratteri funzionali dei vari distretti circolatori deputati all'irrorazione di uno
specifico organo o tessuto. Deve comprendere i meccanismi e le strategie del controllo del flusso ematico sugli organi a
spiccata peculiarità funzionale.
Programma:
Peculiarità funzionali della circolazione polmonare. Distensibilità del letto vasale del polmone. Il distretto circolatorio a
bassa pressione. Distribuzione del flusso ematico nel polmone in relazione ai movimenti respiratori. Controllo dei vasi
polmonari e fattori chimici.
Caratteri generali dell'irrorazione miocardica. Relazione fra flusso coronarico e ciclo cardiaco. Afflusso ed efflusso
coronarico nel cuore di destra e di sinistra. Relazione fra flusso aortico, pressione e flusso coronarico. Fattori meccanici
(autoregolazione), chimici (metabolici), nervosi e ormonali che regolano i flusso coronarico.
Organizzazione del letto vasale del circolo cerebrale. Caratteri funzionali dei vasi e distribuzione del sangue nelle regioni
cerebrali. Meccanismo metabolico e miogeno dell'autoregolazione del flusso cerebrale. Controllo nervoso e chimico della
circolazione cerebrale. Relazione fra metabolismo e flusso ematico al cervello.
Differenze fra la circolazione fetale e quella dell'adulto. Organizzazione anatomo-funzionale della circolazione fetale.
Relazioni caratteristiche fra pressione, flusso e saturazione percentuale di ossigeno nell'apparato cardiocircolatorio del feto.
Modificazioni circolatorie alla nascita.
Organizzazione e funzioni del sistema linfatico. Composizione della linfa e caratteristiche funzionali dei capillari linfatici.
Forze estrinseche ed intrinseche che controllano la circolazione della linfa. Attività intrinseca del linfangione : modulazione
nervosa e umorale.
METABOLISMO E NUTRIZIONE
Obiettivo generale di apprendimento : Lo studente deve ben conoscere i principi del metabolismo energetico
e della dieta, ed i principali parametri fisiologici.
Obiettivi specifici e programma calendarizzato:
Bilancio energetico e materiale. Calorimetria diretta ed indiretta
Valore calorico degli alimenti. Determinazione del quoziente respiratorio e del metabolismo basale.
metabolismo energetico di attività, composizione della dieta e bisogno calorico giornaliero
