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FISIOLOGIA DEL SISTEMA NERVOSO

GANGLIO agglomerato di corpi cellulari di molti neuroni organizzati attorno ad un neuropilo

à

NEUROPILO di processi nervosi (assoni /dendriti)

àgomitolo

Queste strutture permettono di stabilire numerosi interconnessioni tra i singoli neuroni e di emettere il minor numero

possibile di prolungamenti collaterali.

RIFLESSI NERVOSI

Vengono innescati da uno stimolo che, attivando un recettore, genera un PA e verrà poi portato al SNC che provvederà ad

integrarlo e generare una risposta appropriata inviata anche questa volta tramite un PA agli organi effettori, muscoli e

ghiandole.

Molte vie riflesse hanno:

Feedback negativo (retroazione negativa) i segnali retroattivi di muscoli e articolazioni informano

à

• continuamente il SNC sui cambiamenti della posizione corporea.

Feedforward (componente anticipata) permette all'organismo di anticipare uno stimolo ed innescare una

à

• risposta. (per esempio, reggersi forte per prepararsi ad un urto)

I riflessi nervosi possono essere classificati con vari criteri:

1. Sezione efferente del sistema nervoso che controlla la risposta:

Riflessi somatici: coinvolgono neuroni motori somatici e i muscoli scheletrici

• Riflessi autonomi o viscerali : risposte controllate dai neuroni del SNA

2. Sede del SNC in cui è integrata la risposta:

riflessi spinali

• riflessi cranici

3. Natura del riflesso:

riflesso innato

• riflesso acquisito

4. numero di neuroni della via riflessa

riflesso monosinaptico: più semplice, comprende una sola sinapsi tra due neuroni.

• Riflessi polisinaptici: quasi tutti. 3 o più neuroni e almeno due sinapsi.

• Si distinguono due modalità di connessione:

divergenza sinapsi tra le ramificazioni di molti neuroni fra loro;

- à

convergenza un singolo neurone post-sinaptico può ricevere sinapsi da migliaia di neuroni

- à

postsinaptici.

RIFLESSI MUSCOLARI SCHELETRICI

I recettori che avvertono la variazione di posizione delle articolazioni, lo stiramento e la tensione muscolare inviano

informazioni al SNC che risponde in due modi:

Se la contrazione è la risposta appropriata, in SNC attiva motoneuroni diretti alle fibre muscolari.

- Se il rilassamento è la risposta appropriata, l'informazione sensoriale attiva gli interneuroni inibitori del SNA che, a

- loro volta, inibiscono i neuroni motori che controllano il muscolo

Non esistono, infatti, molti neuroni somatici inibitori ma il RILASSAMENTO avviene tramite l'assenza di

eccitazione da parte del neurone motorio somatico

Elementi di riflessi muscolari scheletrici:

1. Propriocettori recettori sensoriali localizzati all'interno dei muscoli scheletrici, nelle capsule articolari e nei

à

legamenti. Essi rilevano:

posizione del corpo nello spazio,

- movimenti,

- sforzo esercitato.

-

2. Neuroni sensoriali che conducono informazioni dei propriocettori al SNC

à

3. SNC che integra i segnali d'ingresso attraverso circuiti modulatori costituiti da:

interneuroni eccitatori,

- interneuroni inibitori

- 17

4. Motoneuroni somatici che trasportano i segnali in uscita innervando fibre contrattili

5. Gli effettori, cioè le fibre contrattili del muscolo scheletrico che ricevono PA dei motoneuroni Alfa determinando

la contrazione

A livello del muscolo scheletrico si trovano tre tipi di propriocettori:

1. FUSI MUSCOLARI sono recettori di stiramento che inviano informazioni relative alla lunghezza muscolare al midollo

e all'encefalo. I fusi sono lunghi, sottili e paralleli alle fibre muscolari. Sono costituiti da capsule di tessuto

connettivo che avvolge un gruppo di piccole fibre muscolari dette intrafusali (Fibre muscolari modificate per cui le

sono contrattili, mentre la parte centrale è priva di miofibrille).

Le parti delle fibre intrafusali sono innervate diversamente da una zona all'altra:

Estremità: innervate da motoneuroni gamma

- centrale: innervata da terminazioni di neuroni sensoriali sensibili allo stiramento. Questi si proiettano al

- midollo e fanno sinapsi direttamente con i motoneuroni Alfa che innervano lo stesso fascio.

Quando il muscolo è:

lunghezza di riposo la posizione centrale sufficientemente stirata da generare un impulso (PA continuo) che attiva la

- tensione costante del muscolo, detta, tono muscolare

Un aumento della lunghezza muscolare stira anche i fusi aumentando la frequenza di scarica della componente

- sensoriale, che aumenta la contrazione riflessa per evitare danni dovuti all'eccessivo stiramento. Questo riflesso, che

mantiene costante la lunghezza, è detta riflesso di stiramento o miotatico.

Il meccanismo di coattivazione a e ∂ ha il compito di regolare la stimolazione sensoriale dei fusi in caso di contrazione

muscolare (che in sua assenza causerebbe la loro riduzione o cessazione della scarica afferente).

I motoneuroni Alfa attivano le fibre extrafusali (muscolari). I motoneuroni gamma innervano le estremità dei fusi e, in

condizioni di contrazione muscolare (che in teoria accorgerebbe i fusi), grazie a questa coattivazione fanno contrarre

(quindi accorciare) le estremità fusali, mantenendo costante funzionale la posizione centrale afferente 18

ORGANI TENDINEI DEL GOLGI

Gli organi tendinei del Golgi sono localizzati nelle giunzioni tra i tendini e le fibre muscolari, rispondono alla stimolazione

del muscolo durante la contrazione isometrica, generando risposte contrarie a quelle dei fusi (cioè rilassamento).

Questi propriocettori sono costituiti da fibre nervose intrecciate tra le fibre collagene, incapsulati in tessuto connettivo.

Durante la contrazione si verifica uno stiramento dei tendini e delle fibre collagene degli OTDG; tale fenomeno causa

pressione sulla terminazione sensoriale dei neuroni afferenti causando la loro attivazione. L'attivazione degli OTDG

provoca:

Eccitazione degli interneuroni inibitori del midollo spinale che

- inibiscono i motoneuroni Alfa che innescano il muscolo.

- Cessazione o diminuzione della contrazione

-

Gli OTDG :

rallentano la contrazione quando la forza aumenta,

- prevengono l’ eccessiva contrazione

-

Essendo le articolazioni contratti da più gruppi muscolari, agonisti e antagonisti, che interagiscono in modo coordinato, i

neuroni afferenti ed efferenti che innervano lo stesso muscolo, sono collegati a livello del midollo da vie convergenti e

divergenti costituite da interneuroni.

L’insieme delle vie che controllano una singola articolazione è detto UNITÀ MIOTATICA

Fenomeno della inibizione reciproca RIFLESSI FLESSORI sono vie riflesse polisinaptiche che le causano l'allontanamento

à

di un arto da uno stimolo doloroso. Quando si attiva un recettore dolorifico, questo invia informazioni sensoriali al midollo

spinale, dove queste attivano diversi neuroni eccitatori. Alcuni neuroni eccitatori eccitano i motoneuroni alfa

determinando la contrazione dei muscoli flessori dell'arto. Contemporaneamente, altri interneuroni ne attivano altri

inibitori che rilasciano i muscoli antagonisti.

Il tempo di attivazione è più lungo di quello del riflesso da stiramento (essendo polisinaptico).

I riflessi flessori specialmente degli arti inferiori, sono in genere accompagnati da un riflesso estensorio crociato, cioè un

riflesso posturale che aiuta a mantenere l'equilibrio quando un piede viene sollevato dal suolo.

I movimenti possono essere classificato in:

a. Movimenti riflessi più semplici e integrati a livello spinale, ma le informazioni possono essere modulate dei

à

centri nervosi superiori. Ne fanno parte i riflessi posturali che ci aiutano a mantenere, appunto, la postura.

Richiedono continuamente informazioni sensoriali dai sistemi visivo e vestibolare e dai muscoli. Senza stimoli visivi

e tattili la nostra capacità di orientamento compromessa.

b. Movimenti volontari i più complessi, integrati a livello della corticale e non hanno bisogno di stimoli esterni per

à

iniziare. I movimenti volontari possono essere appresi e migliorarne l'esecuzione.

Memoria motoria è la capacità di riprodurre inconsciamente movimenti appresi.

à

c. Movimenti ritmici camminare, correre sono una composizione di movimenti involontari e riflessi. Iniziano a livello

della corteccia ma, una volta attivati, vengono mantenuti da interneuroni del SNC detti Central Pattern Generator

(CPG), ovvero generatori centrali di movimenti stereotipati. È

La variazione ritmica (da camminata a corsa) e modulata dalla corteccia.

I CPG sono molti, (da locomozione a respirazione tranquilla) 19

FISIOLOGIA DEL SISTEMA CARDIOVASCOLARE

Circuito chiuso costituito da:

pompa muscolare (cuore)

- sistema chiuso di vasi.

-

Questo circuito permette il flusso sanguigno lungo direzioni prestabilite ed assicura un'efficiente distribuzione di sostanze

e gas.

Il movimento dei liquidi e dei gas nel sangue si verifica secondo un gradiente pressorio. In particolare da una regione ad

alta pressione verso le regione a bassa pressione.

PRESSIONE (di un liquido) corrisponde alla forza esercitata dal liquido sulle pareti del contenitore ed è spesso

à

misurata in mmHg.

Nel caso di un liquido non in movimento , è detta . L'aumento pressorio.

PRESSIONE IDROSTATICA

L’aumento pressorio avviene ad opera delle camere cardiache che si contraggono infatti, la pressione è maggiore a

livello aortico e diminuisce in direzione delle vene cave.

Il liquido in movimento presenta due componenti:

Componente dinamica rappresenta l'energia cinetica del sistema

- à

Componente laterale rappresentata dalla pressione idrostatica (energia potenziale) esercitata sulle pareti del

- à

sistema.

A livello cardiaco la pressione esercitata dalla contrazione del ventricolo, è trasferita al sangue in esso contenuto che,

spinto nell’arteria, spinge il sangue in essa già presente.

Questo fenomeno è detto .

PRESSIONE DI SPINTA

Variazioni di pressione possono verificarsi anche a livello dei vasi:

Dilatazione abbassamento pressorio

- à

contrazione aumento pressorio.

- à

Affinché un fluido possa scorrere in un tubo è necessario un gradiente pressorio

GP = P - P

1 2 Se :

P = P il liquido è fermo

à

1 2

P = 100 mmHg

1

P = 75 mmHg GP 25 mmHg

2 =

P P

1 2

Il flusso attraverso un tubo è direttamente proporzionale al GP

Il sangue che scorre nel sistema incontra attrito da:

1) lo scorrimento sulle pareti,

2) lo scorrimento delle cellule sanguigne sulle analoghe.

Tala tendenza del sistema ad opporsi al flusso, è detta resistenza del sistema al flusso.

Altri fattori che si oppongono al flusso sono:

raggio,

- 4

R=8L/R

lunghezza, LEGGE DI POISEUILLE

- à

viscosità

-

Essendo la viscosità (rapporto tra globuli rossi e Plasma) costante (in condizioni non patologiche), il principale fattore di

resistenza sarà il raggio. Anche la lunghezza è costante. Ne consegue

4

R=1/R

Il flusso sanguigno sceglie il percorso che presenta la resistenza minore

1/R

flusso =

à 20

1/R

La combinazione dell'equazione : flusso P e flusso

Il flusso di sangue all'interno del sistema cardio circolatorio è :

Flusso P/R direttamente proporzionale al gradiente di pressione nel sistema,

- inversamente proporzionale alla resistenza del sistema

-

FLUSSO volume di sangue che passa attraverso una sezione trasversale di un condotto nell'unità di tempo; si misura

à

in l/min o ml/min

VELOCITÀ DI FLUSSO misura la rapidità con cui un determinato volume di sangue percorre nell'unità di tempo.

à

PORTATA misura il volume di sangue che attraversa una sezione perpendicolare dell'asse longitudinale del vaso in un

à

dato tempo

La relazione tra velocità di flusso (V), portata (Q) e area della sezione di un tubo (A), è espressa dall'equazione.

V = Q/A

La velocità del flusso attraverso un tubo equivale al rapporto tra la portata e l'area della sezione trasversa.

CUORE

Il Cuore presenta 4 anelli di tessuto connettivo fibroso su cui si inseriscono i lembi delle 4 valvole cardiache e agisce come

isolante elettrico.

Nei ventricoli le valvole sono connesse tramite le corde tendinee dei muscoli papillari.

I M.P. non agiscono in modo attivo, infatti le 3 valvole si :

1) APRONO: per effetto della pressione di spinta atriale

2) CHIUDONO: per la pressione del ventricolo che spinge le valvole verso l'atrio i muscoli papillari impediscono la

à

loro apertura verso l’atrio.

L’1% delle cellule miocardiche perdono capacità contrattile a favore di quelle di eccitabilità. Sono infatti in grado di

generare spontaneamente PA (autoritmiche) indipendentemente dal sistema nervoso (cellule miogene). Tali cellule sono

distinguibili da quelle contrattili in quanto sono molto più piccole. Si definiscono pacemaker e non possiedono sarcomeri

organizzati.

Le fibre contrattili, invece, sono tipiche cellule muscolari striate organizzate in sarcomeri ma ne differiscono per alcuni

aspetti per i quali, invece, si avvicinano al muscolo liscio:

Le cellule muscolari cardiache sono più piccole delle scheletriche e sono mononucleate

- Le singole cellule miocardiche si ramificano e si collegano con le cellule adiacenti per formare una rete

- complessa. Le giunzioni tra le cellule (dischi intercalari) sono costituite da membrane che contengono

desmosomi. (Desmosomi strutture solide che mantengono unite tra loro le cellule e permettono di trasferire la

à

tensione accumulata tra una cellula e l'altra).

Le giunzioni comunicanti presenti nei dischi intercalari permettono una conduzione veloce tra le cellule

- quasi simultanea

àcontrazione

I tubuli T delle cellule miocardiche sono più grandi di quelli presenti nelle cellule muscolari scheletriche

- Il reticolo sarcoplasmatico è meno esteso, in quanto le cellule miocardiche reperiscono lo ione calcio anche dal

- liquido extracellulare

Circa 1/3 del volume di una cellula cardiaca è occupato da mitocondri (vista la forte richiesta energetica

-

Come nel muscolo scheletrico, anche nel miocardio il PA avvia l'accoppiamento eccitazione-contrazione, con la differenza

che tale PA origina in maniera spontanea a livello delle cellule pacemaker e si diffonde attraverso Gap Junctions.

I neurotrasmettitori rilasciati dai neuroni, in questo caso, anche solo azione modulatoria sulla frequenza cardiaca.

COME AVVIENE L'INGRESSO DEL CALCIO

Quando un PA raggiunge una cellula contrattile, esso si diffonde lungo il sarcolemma e i tubuli T.

- 2+

Questo determina l'apertura dei canali voltaggio-dipendenti per il Ca presenti nella membrana;

- Il calcio entra nella cellula

- 2+

L'ingresso di Ca provoca l'apertura di un secondo tipo di canale recettori canali per la Rianodina (recettori presenti

- à

nel reticolo endoplasmatico) 2+

I recettori per la rianodina sono canali per il calcio e la loro apertura innesca un processo noto come “rilascio del Ca

- calcio indotto”

2+

Il Ca fluido nel citosol provoca una scarica di calcio

- 2+

Il Ca diffonde attraverso il citosol verso gli elementi contrattili dove gli ioni legano la troponina

- Inizia la formazione di ponti trasversali (Origine movimento)

- 21

NB la contrazione del miocardio si verifica con il medesimo meccanismo del muscolo scheletrico (scorrimento dei

filamenti)

Il rilasciamento avviene in maniera simile al muscolo scheletrico in quanto:

2+

la diminuzione della concentrazione di Ca causa il loro distaccamento dalla troponina,

- la miosina rilascia l'actina (i filamenti tornano in posizione di riposo),

- 2+

gli ioni Ca sono trasportati nel reticolo sarcoplasmatico tramite :

- 2+

Ca ATPasi

• + 2+

Proteina di antiporto Na Ca

CONTRAZIONE CARDIACA

Le cellule muscolari cardiache hanno la capacità di eseguire una (a differenza di quelle

CONTRAZIONE GRADUATA

scheletriche tutto/nulla) in cui la forza generata dipende da: 2+

1. Numero di ponti trasversi il quale dipende dalla quantità di Ca legato alle molecole di troponina; pertanto

à

2+

se la quantità di Ca nel citosol è scarsa, alcuni punti non si attiveranno e la forza sviluppata sarà poca;

• 2+

Se il Ca è molto avverrà il contrario

2. Lunghezza del sarcomero all'inizio della contrazione infatti la tensione generata è direttamente proporzionale

à

alla lunghezza della fibra

FASI DELLA CONTRAZIONE CARDIACA

FASE 4 RIPOSO - 90 MV riposo

FASE 0 DEPOLARIZZAZIONE quando un’onda di depolarizzazione invade una cellula contrattile tramite giunzioni

comunicanti. Il PM si positivizza. I canali del sodio si aprono e il sodio depolarizza

velocemente la membrana. Il PM raggiunge circa i +20 mV

FASE 1 RIPOLARIZZAZIONE canali sodio si chiudono, la cellula comincia a regolarizzarsi per l'uscita di potassio

INIZIALE attraverso i canali sempre aperti

FASE 2 PLATEAU la ripolarizzazione iniziale è di breve durata. Il potenziale d'azione infatti poi si

appiattisce nel cosiddetto plateau che si verifica in seguito a 2 eventi:

1. diminuzione della permeabilità al potassio

2+

2. aumento della permeabilità al Ca 2+

FASE 3 RIPOLARIZZAZIONE Il plateau termina con la chiusura dei canali per il Ca e con l'apertura dei canali per

2+

RAPIDA i can K (i canali V. dipendenti) che fanno fuoriuscire potassio

FASE 4 RIPOSO 2+

NB L'ingresso del Ca in fase 2 prolunga la durata del PA per impedire che si verifichi il fenomeno di contrazione

mantenuta nel tempo denominata TETANO.

È importante in quanto il cuore deve avere (tra una contrazione e l'altra) il tempo di rilasciarsi e riempirsi 22

CELLULE AUTORITMICHE

Cellule dotate di capacità di generare PA spontaneamente in assenza di stimoli. Questa proprietà deriva dal loro PM

instabile che, partendo da - 60 mW, lentamente sale verso il valore soglia per la scarica dei potenziali.

Poiché il PM non è mai fisso a un valore, questo frangente viene definito anziché di riposo.

POTENZIALE PACEMAKER,

Ogni volta che il potenziale Pacemaker depolarizza la membrana fino al valore soglia, genera un PA

1) quando il PM = - 60 mV, si aprono dei canali detti

1F. I canali 1F si aprono in risposta a PM negativi e

sono permeabili a Na+ e K+. L’ingresso netto di

cariche positive depolarizza lentamente le cellule

autoritmiche.

2) Il continuo positivizzarsi della membrana fa sì che

alcuni canali IF (man mano che si sale) si chiudono,

2+ 2+

mentre si aprono alcuni canali per il Ca Il Ca

permette alla membrana di continuare la sua

depolarizzazione. 2+

3) Raggiunto il valore soglia altri canali Ca si aprono

è molto calcio entra 2+)

4) fase della depolarizzazione rapida (a causa di Ca

2+

5) i canali Ca si chiudono, mentre quelli per il

potassio si aprono

6) il potassio esce e la membrana si depolarizza.

1) ……..

Da questo ciclo si capisce che la velocità di contrazione dipende dalla velocità con cui le cellule pacemaker si depolarizzano

e che l'intervallo di tempo che separa i PA può essere gestito modificando la permeabilità dei vari ioni.

+

L’aumento di PNa e PCa accelererà la depolarizzazione e quindi la FC

• +

La diminuzione di PCa l'aumento di PH avrà l'effetto opposto

ESEMPI LA STIMOLAZIONE

à aumenta la frequenza cardiaca in quanto l'adrenalina (midollare-surrenale) e la noradrenalina

à

ORTOSIMPATICA

(neuroni ortosimpatici) incrementano il flusso di ioni nei canali IF P di soglia raggiunto più velocemente.

à

diminuisce la frequenza cardiaca. Tramite acetilcolina attiva i recettori colinergici che:

à

PARASIMPATICA

aumentano la permeabilità a H+ (iperpolarizzazione con valore iniziale più basso),

• +

diminuisce PCO uguale depenalizzazione più basso

SISTEMA DI CONDUZIONE

I fasci di Hiss sono necessari per far sì che in cuore inizi la contrazione dal basso verso l'alto.

• Il nodo atrio-ventricolare crea un ritardo nella conduzione del PA permettendo agli altri di concludere la loro

• contrazione prima di quella ventricolare.

CICLO CARDIACO DIASTOLE PERIODO IN CUI MIOCARDIO È RILASCIATO

2 FASI SISTOLE PERIODO IN CUI CUORE CONTRATTO 23

Il ciclo cardiaco può essere suddiviso in cinque fasi:

1. il cuore è a riposo diastole atriale e ventricolare. In un breve momento tutte le camere sono rilasciate:

à

a. Gli atri sono in fase di riempimento,

b. i ventricoli hanno appena terminato la loro contrazione. Appena i ventricoli sì rilasciano, le valvole

atrioventricolari si aprono e il sangue passa dagli atri ai ventricoli.

2. Completamento del riempimento ventricolare sistole atriale: inizia in seguito all' onda di depolarizzazione che

à

attraversa gli atri e spinge il sangue verso i ventricoli.

In realtà, questa fase contribuisce solo per il 20% al riempimento ventricolare; infatti la maggior parte del sangue

entra nei ventricoli quando gli atri sono rilasciati.

3. Fase iniziale della contrazione ventricolare e 1° tono cardiaco :

a. Mentre gli atri si contraggono, la depolarizzazione arriva lentamente al nodo atrioventricolare e da qui,

velocemente, all'apice del cuore

b. Giunta all'apice, inizia la sistole dei fasci muscolari (disposti a spirale) che spingono il sangue verso la base del

cuore, chiudendo le valvole atrioventricolari (le corde tendinee impediscono che si aprono negli atri)

c. Le vibrazioni generate dalla chiusura delle valvole danno origine al 1° tono cardiaco

d. Con le valvole chiuse il sangue è intrappolato ma il ventricolo continua a contrarsi contrazione ventricolare

à

isovolumetrica

e. Mentre i ventricoli si contraggono, gli atri sì ripolarizzano e si rilasciano (riempimento)

4. Eiezione ventricolare I ventricoli in contrazione, ad un certo punto riescono a superare la P aortica e quindi a

à

generare P sufficiente (80 mmHg), a determinare l'apertura delle valvole semilunari, permettendo il passaggio di

sangue nelle arterie.

La contrazione diventa forza motrice per il sangue. Le valvole AV sono ancora chiuse e gli atri si stanno riempiendo

5. Rilasciamento ventricolare e 2° tono cardiaco finita l’eiezione ventricolare, i ventricoli cominciano a rilasciarsi.

à

Appena ciò accade:

a. Quando la pressione ventricolare < pressione arteriosa sangue che tende a rifluire riempie le cuspidi delle

àIl

valvole semilunari forzandole a chiudersià 2° tono cardiaco

b. Quando la pressione ventricolare < della pressione atriale le valvole AV si riempiono e il sangue accumulato

à

negli atri fluisce nel ventricoloà Ricomincia il ciclo 24

Il ESV di 65 ml che si ha a riposo, garantisce un margine di sicurezza, ma il cuore può, mediante contrazione più

energica, diminuire il suo ESV pompando più sangue e tessuti.

La quantità di sangue eiettata da un ventricolo con una contrazione è detta gittata sistolica.

Può essere calcolata:

GS = EDV - ESV n media è 70 ml 135 - 65

à à

L'efficacia del cuore come pompa, invece, è data dal valore della gittata cardiaca:

GC = FC X GS (in genere 5l/min ovvero tutto il sangue dell'organismo)

à

Cosa può modificare la FC?

Intervento ortosimpatico

• intervento parasimpatico

Nel cuore isolato (Denervato)

La lunghezza della fibra muscolare all'inizio della contrazione influenzata dal V di sangue nel ventricolo,

à

• Contrarietà micocardica capacità delle fibre di contrarsi (dipende da disponibilità di Calcio)

à

• CURVA DI FRANK STARLING

All’aumentare dello stiramento aumenta anche il V della gittata.

La curva indica che entro limiti fisiologici il cuore eietta tutto quello che

può.

Il grado di stiramento subito prima della gittata è detto precarico 25

FLUSSO SANGUIGNO

ARTERIE - ARTERIOLE - CAPILLARI - VENULE - VENE

A valle delle ARTERIE si trovano le ARTERIOLE che costituiscono un passaggio ad alta resistenza per il flusso di sangue

arterioso, infatti, tramite la loro costrizione/dilatazione selettiva, le arteriole indirizzano il sangue ai tessuti. Questa

funzione è regalata da:

fattori locali concentrazione O2

à

• meccanismi di controllo omeostatici.

Quando il sangue raggiunge i capillari la presenza di un epitelio permeabile permette lo scambio di sostanze tra:

plasma,

• liquido interstiziale,

• cellule.

Al termine del sistema capillare il sangue entra nel compartimento venoso per tornare al lato destro del cuore

VASI SANGUIGNI le pareti sono distribuiti da:

à

STRATI DI MUSCOLO LISCIO + TESSUTO CONNETTIVO ELASTICO + TESSUTO CONNETTIVO FIBROSO

La parete interna è rivestita da endotelio + membrana basale (=tonaca intima).

Attorno ad essa si pongono strati di tessuto connettivo e di muscolo liscio.

Muscolo liscio vascolare il suo spessore varia a seconda dei vasi e gli strati sono disposti generalmente in maniera

à

circolare o spirale.

Questi strati rimangono costantemente in uno stato di lieve contrazione tono muscolare.

à

La contrazione del muscolo liscio, come quella cardiaca, dipende dell'ingresso di calcio dal liquido extracellulare

attraverso appositi canali.

Proprio per questo, il tono muscolare, può essere regolato da:

NT

• ormoni

• sostanze paracrine.

Come detto la disposizione degli strati varia tra i vari tipi di vasi:

Arterie: pareti dotate di compattezza ed elasticità. Possiedono spessi strati di muscolo liscio e abbondante

• tessuto connettivo, in maniera tale che per distendere le pareti circa bisogno di molta energia. Man mano che le

arterie si ramificano le pareti ci sia bisogno di molta energia

Man mano che le arterie si ramificano la parete cambia e diventa sempre più muscolare e meno elastica.

Arteriole: la parete contiene vari strati di muscolo liscio che si contrae e si rilascia sotto stimolo di segnali chimici.

• Alcune arteriole si dividono in metarteriole

Le metarteriole sono formazioni situate in zone in cui gli sfinteri pre-post di un letto capillare siano in contatto.

Lo scopo di tale formazione è quella di deviare il sangue o:

letto capillare

- sistema venoso (orifizio post-capillare).

-

A differenza delle arteriole, solo parte della loro parete è rivestita da strati muscolari.

ARTERIOLE + CAPILLARI + VENULE = MICROCIRCOLAZIONE

Capillari: sono i vasi più piccoli del sistema circolatorio e, insieme alle venule post-capillari costituiscono il sito di

• scambio tra sangue e liquido interstiziale. Per facilitare gli scambi, sono privi di tessuto connettivo e di muscolo

liscio.

Contengono solo endotelio (1 strato di cellule + matrice amorfa + membrana basale). Molti capillari sono

associati a cellule denominate PERICITI, i quali, contribuiscono a determinare la permeabilità endoteliale (+

periciti, minor permeabilità) e secernono fattori che influenzano la crescita dei capillari

Venule: le più piccole sono simili ai capillari con un endometrio di scambio e poco tessuto connettivo. Nelle

• venule di dimensioni maggiori inizia a ricomparire il muscolo liscio

Vene: diventano sempre più grosse man mano che ci si avvicina al cuore.

• sono più numerose delle arterie,

- scorrono più superficialmente delle arterie.

-

LA PRESSIONE ARTERIOSA 26

Il flusso del sangue segue le leggi termodinamiche:

direttamente proporzionale al gradiente pressorio tra due punti qualsiasi della rete vascolare e

• inversamente proporzionale alla resistenza offerta dei vasi.

Durante il percorso nel circolo la pressione diminuisce:

Massima a livello aortico (120 mmHg)

• minima durante la diastole (80 mmHg).

Pressione differenziale PS – PD = + è una misura per l'intensità dell’Onda sfigmica .

à

Il sangue venoso per tornare al cuore deve andare contro gravità (vedi gambe). Per agevolare tale flusso, alcune vene

sono dotate di valvole.

Il ritorno al cuore viene sostenuto anche dalle:

a. POMPA MUSCOLARE cioè da quel processo operato dalla muscolatura scheletrica che, con la sua contrazione

à

, adopera un suo meccanismo di spremitura delle vene facilitandone il ritorno (presente specialmente nelle

gambe).

b. POMPA RESPIRATORIA generata dal movimento del torace durante l'inspirazione. In questa fase si viene a

à

creare una bassa pressione intratoracica che determina una minore pressione a livello della vena cava inferiore

favorendo così richiamo del sangue dalle vene addominali

FATTORI CHE INFLUENZANO LA PRESSIONE ARTERIOSA

PAM (Pressione Arteriosa Media) valore rappresentativo dalla pressione di propulsione ventricolare

à

1/3 (PDU vale in media 93 mmHg)

La pressione è determinata da un preciso equilibrio tra ciò che entra nelle arterie:

Pressione bassa la forza propulsiva del flusso potrebbe non essere sufficiente per contrastare la gravità;

à

• pressione alta potrebbe causare la rottura dei vasi con emorragia.

à

Se il flusso arterioso in entrata eccede quello in uscita, la pressione arteriosa aumenta (e viceversa).

Il flusso in entrata dipende dalla gittata cardiaca del ventricolo sinistro.

• Il flusso in uscita dipende dalla resistenza periferica (resistenza al flusso offerta dalle arteriole)

La relazione tra questi due fattori e PAM è espressa come: PAM = GC x Resistenza arterio

Altri due valori possono influenzare la PAM:

VOLUME TOTALE DEL SANGUE generalmente costante e monitorato dai reni (che ne ripristinano il

à

• quantitativo) si è troppo. Se invece il volume diminuisce (calo pressorio) agisce la vasocostrizione (risposta

cardiovascolare) e l’ortosimpatico

LA DISTRIBUZIONE DEL SANGUE NELLA CIRCOLAZIONE SISTEMATICA le arterie contengono circa il 11% del

à

• volume totale, mentre le vene il 60% quindi, quando la pressione cala, un aumento dell'attività ortosimpatica

fa’ costringere le Vene riducendone la capacità e aumentando la ridistribuzione del sangue a livello arterioso.

RESISTENZA A LIVELLO DELLE ARTERIOLE

Le arteriole sono il principale sito di resistenza variabile (molto muscolo liscio). La resistenza arteriolare in genere è

controllata da un sistema di autoregolazione miogena (vasocostrizione e vasodilatazione) e può dipendere da:

1. RIFLUSSI ORTOSIMPATICI mediati del SNC, mantengono la PAM e regolano la distribuzione del sangue per

à

soddisfare necessità omeostatiche come, per esempio, la regolazione della temperatura.

Esempio: Il rilascio di noradrenalina e dopo di adrenalina determina una vasocostrizione lieve all'inizio, e

successivamente forte (per il secondo legame della adrenalina). Invece il legame dell'adrenalina ai recettori vasali

delle arteriole di fegato, muscolo scheletrico determina vaso-dilatazione

2. Controllo locale della resistenza arteriolare regola il flusso di ogni tessuto in base alle esigenze metaboliche del

à

tessuto stesso. Tale meccanismo è mediato da sostanze paracrine tra cui O2, CO2 e NO rilasciate dall’endotelio o

dalla cellula irrogata. Due meccanismi esemplari sono:

IPEREMIA ATTIVA aumento dell’afflusso di sangue a causa di un aumento dell'attività metabolica.

- à

Come funziona: Quando aumenta il metabolismo aerobico i livelli tissutali di O2 diminuiscono mentre quelli di

CO2 aumentano. Questo squilibrio stimola la vasodilatazione che porta 02 e rimuove CO2 (arriva più

sangue). In questo modo sono soddisfatte le esigenze metaboliche.

IPEREMIA PASSIVA aumento dell'afflusso tissutale successivo ad un periodo di bassa perfusione.

- à

Come funziona: Quando il flusso diretto ad un tessuto viene completamente bloccato per un tempo che varia

da pochi secondi ad alcuni minuti, i livelli di O2 scendono, mentre sostanze come CO2 e H+ si accumulano nel

liquido interstiziale. Questa situazione porta le cellule a produrre ossido nitrico (NO), un vasodilatatore 27

3. ORMONI in particolare quelli coinvolti nella regolazione dell'escrezione di H2O e sali da parte del rene

à

LA DISTRIBUZIONE DEL SANGUE AI TESSUTI E LO SCAMBIO A LIVELLO DEI CAPILLARI

PERFUSIONE distribuzione di sangue ai tessuti. Varia in relazione alle necessità metaboliche dei singoli tessuti ed è

à

controllata da una combinazione di:

meccanismi di controllo locale,

- riflessi omeostatici.

-

Le variazioni di flusso ai singoli tessuti sono possibili perché le arteriole nel nostro organismo sono disposte in parallelo,

ovvero, ricevono contemporaneamente sangue dall’Aorta.

Il flusso che però passa dalle arteriole dipende dalla loro esistenza:

1. Se si contrae , il flusso diminuirà,

2. se si rilascia, il flusso aumenterà.

Questo concetto è importante perché il sangue tende a muoversi dove incontri meno resistenza.

Quando il sangue raggiunge i capillari si ha lo scambio di sostanze tra plasma e cellule attraverso le sottili pareti capillari,

il cui spessore è direttamente proporzionale all’attività metabolica della cellula.

Sulla base della loro struttura i capillari possono essere distinti in due categorie:

Capillare continuo è il tipo più diffuso; le cellule endoteliali sono unite mediante giunzioni che presentano una

- à

certa permeabilità. Si trovano:

tessuto scheletrico

• tessuto connettivo

• tessuto fibroso

Capillare fenestrato è caratterizzato dalla presenza di ampi pori che permettono a grandi volumi di liquido di

- à

essere rapidamente dal plasma al liquido interstiziale. Si trovano:

a livello renale

• livello intestinale.

Esiste tuttavia un terzo tipo di capillari che si trova però solo in 3 tipi di tessuto:

fegato,

• midollo osseo

• milza

In questi siti si trovano i SINOSOIDI, molto più ampi dei capillari comuni e dotati di un endotelio che presenta

finestrature e delle interruzioni tra le cellule adiacenti tipici di questi tessuti in cui le cellule del sangue e le

àsono

proteine plasmatiche entrano in circolo.

Lo scambio di materiale può avvenire per:

VIA PARACELLULARE tra plasma e liquido interstiziale a livello degli interstizi tra cellule endoteliali

à

• VIA TRANS ENDOTELIALE tra le cellule endoteliali stesse

à

SOLUTI

1) I piccoli soluti e i gas disciolti si muovono per diffusione passando tra cellule adiacenti o attraverso di esse, sempre

secondo gradiente di concentrazione.

2) I soluti più grandi e le proteine si muovono mediante trasporto vescicolare (transcitosi)

3) Flusso di massa movimento in massa di acqua e soluti tra sangue e liquido interstiziale a causa di:

à

Gradiente osmotico

• Gradiente idraulico

Il flusso può essere:

Riassorbimento: verso l’interno dei capillari

• Filtrazione: verso l'esterno.

Le 2 forze che regolano il flusso di massa sono:

Pressione idraulica Pressione laterale esercitata dalle flusso sanguigno che spinge in fuori il liquido

à

• attraverso i pori capillari. La pressione idraulica capillare diminuisce sempre più durante il suo percorso (a causa

della perdita di energia dovuta all'attrito).

Pressione interstiziale è molto bassa (quasi 0). Quindi questa differenza favorisce l’uscita di H2O dai capillari.

pressione osmotica dalla differenza dei soluti tra i due compartimenti. Questa differenza , in genere,

àdipende

• dipende dalle proteine presenti nel plasma e quasi assenti nel liquido interstiziale. 28

La pressione osmotica dovuta alla presenza di tali proteine è detta pressione colloido osmotica o pressione

oncotica. Poiché tale pressione è maggiore nel plasma (20 mmHg) rispetto al liquido interstiziale (0 mmHg) il

gradiente osmotico favorisce il movimento dell’acqua dal liquido interstiziale verso il plasma.

La differenza tra le forze opposte di pressione collido osmotica (riassorbimento) e della pressione idraulica (filtrazione)

determina il movimento netto di liquidi e soluti attraverso i capillari

La maggior parte dei capillari mostra un passaggio da:

filtrazione a livello dell'estremità capillare arteriosa venosa verso

• Riassorbimento a livello delle estremità non oso

PRESSIONE NETTA = PRESSIONE IDROSTATICA (PC) - PRESSIONE COLLOIDO-OSMOTICA. ( )

Pc > Pc <

FILTRAZIONE RIASSORBIMENTO 29

SANGUE

Il sangue costituisce 1/4 del liquido extracellulare e rappresenta la sua parte circolante, responsabile del trasporto delle

sostanze tra i vari distretti corporei. Il volume del sangue totale di un soggetto rappresenta circa il 7% del suo peso corporeo,

in media 5 litri.

PLASMA

Porzione liquida del sangue in cui sono dispersi gli elementi corpuscolati.

La sua componente principale è l'acqua (92% del peso)

PLASMA

H O IONI MOLECOLE ORGANICHE GAS

2

90% Na+ K+ Ca+ (O -CO )

2 2

AMINOACIDI PROTEINE GLUCOSIO LIPIDI

ALBUMINA GLOBULINE FIBRINOGENO

60% (IMMUNOGLOBULINE) COAGULAZIONE

COMPONENTE CORPUSCOLATA GLOBULI ROSSI + GLOBULI BIANCHI + PIASTRINE

à

PRODUZIONE DEGLI ELEMENTI CORPUSCOLATI DEL SANGUE

Tutti discendono da un unico tipo di cellula, la cellula staminale emopoietica pluripotente presente nel midollo osseo che

diventano prima:

cellule staminali non determinate e poi

• cellule progenitrici: che possono differenziarsi in globuli rossi, globuli bianchi e/o megacariociti

EMOPOIESI formazione degli elementi corpuscolati del sangue. Tale processo inizia durante lo sviluppo embrionale e

à

continua per tutto il ciclo della vita. Nell'adulto le regioni attive del midollo osseo sono:

pelvi,

• colonna vertebrale,

• costole,

• cranio,

• sterno

• estremità prossimale delle ossa lunghe

Il midollo osseo di colore rosso con la presenza di emoglobina (la proteina legante O2).

Nonostante la produzione di sangue negli adulti sia limitata a piccole aree, il fegato, la milza e le regioni inattive del midollo

possono riprendere l’emopoiesi in caso di necessità.

Nelle regioni attive del midollo le cellule di maturazione danno origine:

al 25% globuli rossi (vivono di più),

• 75% globuli bianchi.

L’Emopoiesi è controllata dalle citochine, aminoacidi o proteine rilasciati da una cellula per influenzare l'attività di un'altra

cellula.

Alcune citochine importanti sono:

INTERLEUCHINE rilasciate da un globulo bianco per agire su un altro globulo bianco. Sono elementi

à

• importanti del sistema immunitario

TROMBOPOIETINA (TPO) è una glicoproteina che regola la crescita e la maturazione dei megacariociti,

à

• cellule provenienti dalle piastrine (trombociti). La TPO è prodotta principalmente dal fegato, ma anche dal

rene;

ERITROPOIETINA (EPO) glicoproteina che stimola l’eritropoiesi ed è sintetizzata, nell'adulto, principalmente

à

• dei reni, in condizione idi ipossia (bassi livelli di O2 nei tessuti, con lo scopo, (come tutte le cellule endocrine), di

promuovere uno stato di omeostasi. 30

3

GLOBULI ROSSI 5 KK circa (4,5 nella donna) mm . Il rapporto tra GR e plasma è detto ematocrito ed è 40 - 54%

à

nell'uomo e 37 -47% nella donna.

I globuli rossi originano nel midollo tramite varie fasi:

1. Le cellule staminali si differenziano in eritroblasti, nucleati e di grandi dimensioni

2. Fasi intermedie di maturazione in cui il nucleo diventa sempre più piccolo

3. Il nucleo viene espulso e fagocitato dai macrofagi del midollo; contemporaneamente organuli dotati di

membrana, come i mitocondri, vanno incontro a lisi

4. Viene dismesso in circolo il reticolocita, ultima forma immatura.

5. Dopo 24 ore si avrà l’eritrocita maturo.

Il Globulo rosso ha forma di disco biconcavo, contenente enzimi ed emoglobina. Essendo sprovvisti di mitocondri non

possono attuare metabolismo aerobico, e, la lipolisi è la loro fonte principale di ATP. Mancando inoltre il Reticolo

endoplasmatico, non sono in grado di rinnovare gli enzimi e/o i componenti di membrana, pertanto andranno incontro ad

invecchiamento.

I Globuli rossi sono molto flessibile e la loro struttura a disco gli permette di modificare la propria forma in risposta a

cambiamenti osmotici del sangue.

Variazioni morfologiche dell’eritrocita sono sintomi di varie patologie.

La sintesi dell'emoglobina richiede ferro, infatti l'hb (una grande proteina complessa costituita da 4 catene proteiche

globulari) contiene 4 gruppi eme (che circondano le catene).

Ogni gruppo eme consiste in un anello porfirinico carbonio, idrogeno e azoto con un attimo di ferro all'interno.

La sintesi dell'emoglobina richiede quindi un appropriato apporto di ferro con la dieta.

1. Assunzione,

2. assorbimento attivo intestinale (tenue)

3. Trasporto in circolo ad opera de carrier transferrina,

4. il midollo capta ferro e lo usa per sintesi di emoglobina. Il ferro in eccesso viene immagazzinato nel fegato il ferro e

lo usa per la sintesi dell’Hb.

Il ferro in eccesso viene immagazzinato nel fegato: un suo eccesso può essere tossico.

5. Viene dismesso il eritrocita (vita 120 giorni circa).

6. Molti elementi invecchiati si distruggono a causa della loro fragilità dopo i 120 giorni ed altri vengono catturati dai

macrofagi splenici. Quello che può essere riciclato (compreso ferro) viene recuperato. I gruppi eme restanti

vengono convertiti in bilirubina dalla milza.

7. La bilirubina viene veicolata dell'albumina al fegato che la metabolizza e la elimina attraverso la bile (Una piccola

parte è filtrata dalle renale parte gialla dell'urina).

à

Se il contenuto dell’Hb è troppo basso (anemia), il sangue non trasporta O2 in quantità adeguate.

Anemia falciforme globuli rossi di forma anomala (falce) che possono aggregarsi mentre passano in vasi più

à

• piccoli causandone il blocco (dolore più ipossia)

Anemia sideropenica viene escreto più ferro di quanto ne venga introdotto con la dieta, e il midollo non

à

• dispone della quantità necessaria. La sintesi di Hb rallenta

Policitemia vera vengono prodotti troppi globuli bianchi e globuli rossi (ematocrito alto 60-70%)

à

• Policitemia falsa valori abnormi dovuti a perdita di volume plasmatico (esempio: disidratazione) ma in realtà

à

• prodotti in numero adeguato.

PIASTRINE sono frammenti citoplasmatiche dei megacariociti prodotti nel midollo osseo. Sono più piccoli dei globuli

à

rossi, non hanno nucleo e non hanno colore. Il loro citoplasma contiene:

mitocondri,

• REL

• granuli ripieni di proteine della coagulazione e citochine.

La vita media è di 10 giorni. Si trovano in circolo e si attivano in caso di lesione vasale.

EMOSTASI : processo atto a mantenere il sangue nei vasi in caso di rottura. Avviene tramite tre fasi principali complesse:

1. vasocostrizione

2. blocco temporaneo della lesione (tappo piastrinico)

3. coagulazione del sangue 31

DANNO DELLA PARETE DI UN

VASO ESPOSIZIONE DI

FATTORI TISSUTALI

1 ( TROMBOPLASMINA

VASOCOSTRUZIONE TISSUTALE (FATTORE III)

Sotto effetto del

simpatico, l’endotelio V. estromseca)

rilascia sostanze Fattore VII

paracrine vasocostritrici ADESIONE DELLE PIASTRINE E

RILASCIO DI FATTORI PISTRINICI CASCATA

Rilasciano il contenuto dei loro granuli plasmatici COAGULATIVA

(serotonina ADP PAF).

Trasforma i fosfolipidi di membrana

in trombossani A2 FORMAZIONE DI

TROMBINA

2 AGGREGAZIONE DI

PIASTRINE IN TAPPO CONVERTE IL

PIASTRINICO LASSO FIBRINOGENO IN

la fibrina si intreccia con il tappo e FIBRINA

forma una rete che intrappola i GR SOLUZIONE

EMOSTA TEMPORNEA

SI COAGULO

TEMPOR ( soluzione

ANEA temporanea)

CRESCITA DISSOLUZIONE

CELLULARE E DEL COAGULO

RIPARAZIONE DEL ( la plasmina

TESSUTO scioglie la

fibrina)

RIPARAZIONE VASO

1 VASOCOSTRIZIONE sotto l'effetto del simpatico la zona lesa opera vasocostrizione per ridurre l'emorragia.

Contemporaneamente l'endometrio espone collagene e fattori tissutali

2. FORMAZIONE DEL TAPPO PIASTRINICO L'esposizione del collagene, da una parte, favorisce l'adesione delle piastrine,

dall'altra forma la via intrinseca della cascata coagulativa.

Le piastrine adese (processo favorito dall’ integrina) rilasciano il contenuto dei loro granuli citoplasmatici:

ADP,

• serotonina,

• 32

PAF fattore attivante le piastrine innesca anche una via di segnalazione che promuove la conversione dei

à à

• fosfolipidi della membrana piastrinica in trombossano A .

2

SEROTONINA e TROMBOSSANO A sono vasocostrittori

2

I meccanismi 1 e 2 formano un tappo di emostasi temporanea

3. FORMAZIONE DEL COAGULO Processo complesso in cui il sangue (liquido) forma un coagulo gelatinoso.

L’esposizione di:

Collagene avvia la via intriseca, che usa proteine plasmatiche

à

• Fattore tissutale via estrinseca.

à

Il fattore tissutale è il fattore III o tromboplastina tissutale che, attiva il fattore VII dando via alla via estrinseca.

Le due vie si uniscono e formano la trombina, un enzima che converte il fibrinogeno in fibrina.

Le fibre di fibrina si intrecciano con il 2 per formare una fitta rete che cattura i globuli rossi che tentano di uscire

COAGULO.

Il coagulo è solo una soluzione temporanea. Mentre la parete del vaso si autoripara lentamente, il coagulo inizia a

disgregarsi in quanto la trombina, insieme alle TPA (attivatore tissutale del plasminogeno) , trasforma il plasminogeno

presente nel coagulo nella sua forma attiva, la PLASMINA. La plasmina opera la fibrinolisi, cioè la rottura della fibrina.

COSA IMPEDISCE CHE IL TAPPO PIASTRINICO CONTINUI A FORMARSI OLTRE LA ZONA LESA?

Le piastrine non aderiscono all’endotelio normale, infatti le cellule endoteliali non lese trasformano i loro lipidi di

membrana in prostaciclina che blocca l'aggressione e adesione piastrinica.

L'adesione è inibita anche dal ossido nitrico rilasciato dal endotelio intatto.

QUANDO LA COAGULAZIONE E’ INIZIAT, COS’E’ CHE IMPEDISCE CHE CONTINUI?

Due meccanismi:

1. inibizione dell' adesione piastrinica

2. rilascio di chimine anticoagulanti rilasciati da cellule endoteliali:

eparina

• antitrombina III

• proteina C.

• 33

FISIOLOGIA APPARATO RESPIRATORIO

L’ Apparato respiratorio svolge 4 funzioni principali:

1. SCAMBIO DI SOSTANZE GASSOSE TRA ATMOSFERA E SANGUE OSSIGENO à

l’Ossigeno, per essere portato nei tessuti,

• l’Anidride Carbonica per essere portata all'esterno.

2. REGOLAZIONE OMEOSTATICA DEL PH CORPOREO escrezione di CO .

àtramite 2

3. PROTEZIONE DA PATOGENI INALATI E SOSTANZE IRRITANTI come tutti gli epiteli in contatto con l'esterno è

à

dotato di meccanismi che lo proteggono e intrappolano e distruggono sostanze nocive prima che possano entrare

nell'organismo.

4. VOCALIZZAZIONE tramite il passaggio dell'aria espulsa che, nell’atto espiratorio, passando per le corde vocali,

à

produce vibrazioni usate per comunicare

La RESPIRAZIONE ESTERNA, ossia lo scambio di gas tra ambiente e cellule dell'organismo può essere suddivisa in

quattro processi integrati:

1. Ventilazione cioè lo scambio di aria tra l’atmosfera e polmoni: consta di 2 fasi: inspirazione ed espirazione.

à

2. Scambio di gas tra polmoni e sangue

à

3. Trasporto di gas nel sangue

à

4. Scambio di gas tra sangue e cellule

à

La respirazione esterna richiede il funzionamento programmato dell'apparato cardiocircolatorio e dell'apparato

respiratorio. Quest'ultimo è costituito da:

un sistema di conduzione (naso- bocca – laringe….)

• alveolià serie di sacchi che formano la superficie di scambio

• Ossa e muscoli del torace e addome che permettono la ventilazione.

à

L'apparato respiratorio può essere diviso in due parti:

un tratto superiore bocca, cavità nasali, faringe, laringe, trachea

- à

un tratto toracico trachea, bronchi e polmoni

- à

Il diametro delle vie aeree diventa progressivamente più piccolo della trachea ai bronchi ma, al contempo, aumentano il

numero, ampliando così la superficie di azione.

Gli alveoli raggruppati all'estremità dei bronchioli terminali, costituiscono la maggior parte del tessuto polmonare e

sono costituiti da un singolo strato epiteliale sul quale si riconoscono:

Cellule alveolari di tipo I grandi e sottili in modo da permettere ai gas di diffondere attraverso di esse

- à

Cellule alveolari di tipo 2 piccole e più spesso, sintetizzano una sostanza chimica detta surfactante, che si

- à

mescola con il sottile liquido di rivestimento alveolare per facilitare l'espansione polmonare durante la ventilazione

Gli alveoli non hanno una componente muscolare quindi il tessuto muscolare non può contrarsi , tuttavia il tessuto

connettivo, ricco di fibre elastiche, permette il ritorno elastico dopo l'atto respiratorio e sono a stretto contatto con i

capillari.

La LEGGE DI DALTON stabilisce che la pressione totale esercitata da una miscela di gas corrisponde alla somma delle

pressioni esercitate dai singoli elementi. Nella fisiologia dell'apparato respiratorio occorre considerare, non solo la

pressione atmosferica totale, ma anche le singole pressioni dell’O e CO .

2 2

La pressione di un singolo gas in una miscela è nota come pressione parziale di gas (P.Gas). La si può calcolare come

P.atm %

Analogamente al sangue, il flusso d’aria si verifica quando si crea un gradiente di pressione. Questo fenomeno è reso

possibile tramite i movimenti della cassa toracica che durante l'inspirazione e l'espirazione variano il volume toracico e

polmonare (legge di Boyle)

LE G GE D I B O YL E là a pressione esercitata da un gas e inversamente proporzionale al volume.

Movimento del gas è detto flusso di massa in quanto si riceve l'intera miscela di gas e non sono uno o alcuni 34

LA VENTILAZIONE

SPIROMETRO : strumento che misura il volume di aria spostato ad ogni atto ventilatorio. La quantità di aria spostata

durante la ventilazione può essere suddivisa in 4 volumi polmonari:

1 Volume Corrente VC rappresenta il volume d'aria che si sposta in un singolo atto respiratorio. Il suo

valore medio è di 500 ml

2 Volume di riserva VRI rappresenta il volume di aria espirata dopo l'atto respiratoria semplice

inspiratoria

3 Volume di riserva VRE rappresenta il volume d'aria estraibile forzatamente dopo un'espirazione

espiratoria tranquilla. Circa 1100 ml

4 Volume residuo VR anche con inspirazione forzata non si riuscirà ad eliminare tutta l'aria in quanto

una parte di essa resta nelle vie aeree. Questo volume è di circa 1200 ml.

CAPACITÀ VITALE CV La CV rappresenta il massimo volume di aria che può essere volontariamente spostata dentro e

à

fuori dell'apparato respiratorio e si calcola con la formula: CV = VC + VRI + VRE

Questi volumi variano in funzione all’età, al sesso è all'altezza.

Nel corso della ventilazione le vie aeree superiori e i bronchi assolvono funzioni ulteriori rispetto al semplice passaggio

dell'aria quali:

1. RISCALDAMENTO dell'aria a 37 °C. in modo che la temperatura centrale non vari e che gli alveoli non siano

danneggiati dell'aria fredda

2. VAPORE viene aggiunto fino a che l'aria non raggiunge il 100% di umidità e che, l’epitelio di scambio che è umido,

non si disidrati.

3. FILTRAZIONE del materiale estraneo, in modo che virus, batteri e particelle inorganiche non raggiungano gli alveoli.

Quest'ultima condizione viene garantita dall’epitelio ciliato, a livello della trachea e dei bronchi, che secerne

soluzione salina diluita e muco. Contiene immunoglobuline.

Il flusso aereo respiratorio obbedisce alla medesima regola rispettata dal flusso sanguigno :

FLUSSO = F/R

Il flusso segue inoltre il GRADIENTE DI PRESSIONE. La pressione polmonare può essere calcolata:

a livello degli spazi aerei polmonari pressione alveolare,

- à

nel liquido pleurico pressione intrapleurica

- à

Poiché la P.Atm è costante, la Pressione Polmonare per permettere la ventilazione deve essere superiore o inferiore.

Secondo la legge di Boyle, un aumento di volume determina una diminuzione della pressione, infatti:

1. INSPIRANDO

a. il volume del torace aumenta ,

b. il diaframma si contrae, perde la sua forma a cupola e si abbassa verso l'addome.

c. I muscoli scaleni sollevano lo sterno e le coste.

d. I Muscoli intercostali esterni muovono la gabbia toracica verso l'esterno. Muscoli respiratori la combinazione dei

loro movimenti allarga la cassa in tutte le direzioni.

I muscoli respiratori (c, d): la combinazione dei loro movimenti allarga la cassa in tutte le direzioni

VARIAZIONE DELLA RESPIRAZIONE DURANTE LA RESPIRAZIONE TRANQUILLA

Tempo 0 nella breve pausa tra gli atti ventilatori la pressione alveolare uguale pressione atmosferica 15 GB uguale a zero

non si ha flusso 35

PRESSIONE ALVEOLARE (mmHg) TEMPO 0s nella breve pausa tra gli atti ventilatori,

à

la P.Alv. = P.Atm, quindi GP = 0 non si ha flusso.

à

TEMPO da 0 a 2s inspirazione.

à

I muscoli inspiratori si contraggono e il volume toracico

aumenta.

La pressione intrapolmonare si riduce a 1 mmHg .

La P. Atm. (A2)à l'aria comincia a muoversi verso gli

alveoli (C1 C2). Mentre l'aria entra, la P. intra

à

aumenta gradualmente fino a che la P. intra è uguale a

P.Atm (A3). Al termine dell’inspirazione il volume d'aria

presente nei polmoni è al massimo valore raggiunto nel

ciclo respiratorio (C2).

Al termine dell' ispirazione i motoneuroni somatici

VOLUME DI ARIA SPOSTATO (ml) cessano di stimolare i muscoli respiratori che,

rilassandosi, permettono il ritorno elastico (essendo un

meccanismo passivo si parla di espirazione passiva).

TEMPO da 2 a 45s espirazione

à

Al termine dell’ispirazione la P. intrapolmonare

raggiunge il valore massimo di circa 1 mmHg sopra la

P.Atm (A4). La P. Alveolare quindi > della P.Atm;

il GP =0 e il movimento dell’aria inverte la sua tendenza.

TEMPO 45s terminata l'espirazione

à

Il GP=0 e il movimento dell'aria si blocca. . La P.Alv. =

P.Atm (A5).

Il V. polm. raggiunge il suo valore minimo (C3

TEMPO

Durante l'esercizio fisico o la ventilazione forzata, questi valori diventano proporzionalmente più grandi, ma il

meccanismo rimane il medesimo.

Il meccanismo della ventilazione richiede che i polmoni si muovano in associazione con la contrazione e il rilassamento

del torace.

Per questo motivo il polmone deve essere connesso, in qualche modo, con la cassa toracica. A svolgere questa azione

congiuntamente si connettono:

con la parete di viscerale al polmone e

• con la parete parietale alla gabbia toracica.

Tramite la coesione esercitata dal liquido pleurico tra le due membrane ,permette l’adesione dei polmoni alla cassa.

La combinazione di spinta verso l'esterno della gabbia, e del ritorno elastico del polmone, crea una P. Intrapleurica

negativa (- 3 mmHg).

PNEUMOTORACE

Condizione di incapacità funzionale del polmone causata dall' ingresso di aria nella cavità pleurica (Pleura Forata) Il

à

polmone ritorna elasticamente al suo valore minimo. aspirazione aria

Per correggerlo +

Chiusura foro 36

PRESSIONE ALVEOLARE (mmHg) All'inizio dell’inspirazione la P.Pleurica -3 mmHg (B1)

• Mentre l’inspirazione procede, le membrane pleuriche e

• i polmoni seguono il movimento del torace.

Tuttavia, la proprietà elastica del polmone tenta di

• opporsi al movimento impostogli, e la P.Pleurica scende

a valori ancora più negativi (B1àB2).

Al termine dell’inspirazione, con i polmoni

• completamente espansi, la P.Pleurica arriva a – 6 mmHg

(B 2)

durante l'espirazione i polmoni tornano in posizione e

• la P.Pleurica si riassesta (B2 B3) fino ad arrivare alla

à

condizione originale (B3) con P. pleurica = - 3 mmHg.

NB la pressione pleurica non eguaglia MAI la P.ATM. perché il compartimento è chiuso)

à

La maggior parte del movimento ventilatorio è atto la resistenza opposta dall'elasticità polmonare. Si definiscono:

COMPLIANZA la capacità dei polmoni di espandersi.

§ à

Se elevata: la dilatazione è semplice.

- Se bassa: viceversa, più lavoro per i muscoli respiratori.

-

ELASTANZA capacità del polmone di ritornare alla sua posizione originale (elasticità).

§ à

Il Fatto che il polmone abbia una buona complianza, non implica anche una buona elastanza.

La maggior parte della resistenza opposta all'espansione dei polmoni è data dalla tensione superficiale (TS), una forza che

si genera in corrispondenza di qualsiasi interfaccia tra aria e liquido (simile a una membrana sottoposta a stiramento).

La TS alveolare è simile a quella che insorge in una bolla sferica, nella quale la la Tensione generata dalla Lamina liquida,

spinge verso il centro della bolla e genera una pressione all'interno della bolla stessa.

LEGGE DI LAPLACE P = 2T/r

à

Quindi: Se due bolle hanno la stessa TS, ma raggio ≠, la Pressione Maggiore sarà a livello della bolla più piccola.

Secondo questa legge gli alveoli (anche se non sono perfettamente sferici), ricoperti da liquido alveolare, dovrebbero

presentare resistenze ≠ a seconda della dimensione; in particolare dovrebbero presentare resistenze diverse a seconda

della dimensione, in particolare gli alveoli più piccoli dovrebbero presentare P maggiore, e quindi più lavoro per

espanderli.

Tuttavia i polmoni secernono un surfactante chimico che riduce la TS.

Il surfactante riduce la forza di coesione tra le molecole di acqua sostituendosi all'acqua stessa in corrispondenza della

superficie. Infatti, per definizione, la TS si sviluppo proprio a causa dei legami tra le molecole di H2O.

Logicamente il surfattante si trova il concentrazione maggiore negli alveoli più piccoli.

Un altro fattore oltre alla complianza, che determina il lavoro ventilatorio, è la resistenza offerta dell'apparato al flusso

d'aria che, per molti aspetti, è analoga a quella dell’apparato cardiocircolatorio. Tre parametri contribuiscono a generare

la resistenza (R):

Lunghezza del sistema

§ Viscosità del fluido che vi scorre

§ Raggio del sistema

§

LEGGE DI POISEUILLE à

come nel vascolare media relazione questi elementi:

essendo :

R = L /r lunghezza = costante,

• viscosità ( )= costante

r è il principale indicatore di resistenza R

à 37

Il 90% della resistenza delle vie aeree può essere attribuito a trachea e bronchi strutture rigide: “r” costante, von

à

variano di diametro

per il costante non vale uno di diametro. Tuttavia la risposta ad allergie e infezioni può variare sensibilmente la R

opposta.

I Bronchioli, invece, possono essere compressi (come le arterie) e possono fungere da un meccanismo di controllo

ventilatorio. Sono sottoposti al controllo riflesso dei sistema nervoso ed endocrino ma, la maggior parte dei cambiamenti

(minuto per minuto) sono sperati da sostanze sostanze paracrine la principale è la CO2. (un suo aumento nell’aria

à

espirata porta a broncodilatazione).

Il principale controllo nervoso, invece, è operato dai nervi parasimpatici, che determinano broncocostrizione (riflesso

che protegge dall'eventuale inalazione di sostanze irritanti).

Per stimare l'efficacia della ventilazione si può considerare la ventilazione polmonare totale = volume di area spostato in

un minuto = funzione ventilatoria x volume corrente = 6l./min circa

Una quota di aria respirata, tuttavia, non raggiunge gli alveoli, in quanto essa resta nel sistema di conduzione (trachea e

bronchi). Poiché questa parte di aria non scambia i gas con il sangue, queste aree sono dette “spazio morto anatomico” e

corrisponde a 150 ml circa.

ATTO RESPIRATORIO

INSPIRAZIONE

Finita l’inspirazione, il volume polmonare è massimo

• Sono entrati 500 ml di aria di questi, 150 ml riempiono lo spazio morto, 350 ml arrivano agli alveoli.

à

ESPIRAZIONE:

Prima di tutto saranno i 150 ml di aria che hanno riempito le vie di conduzione (aria stantia. Non è mai arrivata

• agli alveoli) ad essere espirati, poi i 350 ml di aria fresca. I restanti 150ml di aria inspirata rimangono nello

à

spazio morto.

Quindi ad ogni ciclo:

Inspiriamo 500ml di aria fresca

• Arrivano ai polmoni 350 ml di aria fresca e 150 di aria stantia

• Espiriamo 350 ml di aria stantia e 150 di aria fresca.

SCAMBIO E TRASPORTO DEI GAS NELLA CELLULA

Lo scambio di gas tra cellule e capillari segue le regole descritte dalle regole della diffusione semplice attraverso la

membrana, descritte dalla Legge di diffusione di FICK.

LEGGE DI DIFFUSI ONE DI FICK = VELOCITÀ DI DIFFUSIONE area della superficie per gradiente

di concentrazione per permeabilità

SPESSORE DELLA MEMBRANA della membrana.

Tuttavia la permeabilità si può

considerare costante

In base alle regole generali della diffusione si può aggiungere un quarto fattore:

distanza di diffusione (diffusione max a distanza minima).

Nella maggior parte dei casi la distanza di diffusione, l'area di superficie di scambio, e lo spessore della membrana sono

costanti. Quindi il fattore più importante è il gradiente di concentrazione 38

Si presume costante costante

LEGGE DI FICK AREA x GRADIENTE x PERMEABILITA’ e DISTANZA

SPESSORE

Si presume costante

Il passaggio di molecole di gas dall'aria nel liquido è direttamente proporzionale a tre fattori:

1. Gradiente di pressione nel gas,

2. solubilità del gas nel liquido capacità di un gas di sciogliersi in un liquido. Più un gas è solubile più molecole

à

passeranno in soluzione (anche con scarso gradiente di pressione parziale).

3. Temperatura costante

L'anidride carbonica è 20 volte più solubile dell'ossigeno.

LO SCAMBIO DEI GAS NEI POLMONI E NEI TESSUTI.

Le leggi dei gas stabiliscono che un singolo gas si muove da alta pressione a bassa pressione. Questa regola governa lo

scambio di gas a livello polmonare e tissutale

DATI PO ALVEOLARE = 100 mmHg

• 2

PO VENOSA = 40 mmHg Sangue venoso che raggiunge i polmoni

• 2

PO ARTERIOSA = 100 mmHg Sangue che esce dagli alveoli

• 2

PO INTERCELLULARE = 40 mmHg

• 2

PCO ALVEOLARE = 40 mmHg

• 2

PCO VENOSA = 46 mmHg

• 2

PCO ARTERIOSA = 40 mmHg

• 2

PCO INTERCELLULARE = 46 mmHg Più alta per il continuo consumo di O

• 2 2

CICLO DI O AI TESSUTO La PO2 è maggiore negli alveoli

à

2

1. All’alveolo arriva sangue venoso con PO2 = 40 mmHg

2. essendo La PO2 alveolare > PO2 venosa (100>40)

3. il sangue arterioso va in circolo . PO2 arteriosa = 100 mmHg come alveoli)

4. il sangue arterioso raggiunge la cellula e, visto che:

PO2 cell. < PO2 art.

PO2 art. PO2 cell. = PO2 ven. (40 mmHg, come cellula)

à

Ciclo della CO = PCO è maggiore nei tessuti

2 2

1. alla cellula arriva anche Art. con PCO2 (40 mmHg). Essendo il PO2 intracellulare PCO2 Art (46>40), la CO2 intra à

C=2 ART = PCO2.

2. Il sangue venoso va agli alveoli (PCO2 = 40 mmHg) e cede CO2 in quanto PCO2 ven > PCO2 alveolare

STATI PATOLOGICI

Se la diffusione di gas tra alveoli e sangue non è compromessa, insorge uno stato di ipossia (cioè poco O2), in genere

accompagnata da ipercapnia (troppa CO2).

Il primo fattore necessario a un adeguato apporto di O2 è l'assunzione adeguata di O2 dall'atmosfera. Per appurare

l'efficienza di tale assunzione si considera la PO2 alveolare.

Casi di PO2 alveolare ridotta possono essere:

1. L'aria inspirata ha un contenuto di O2 basso (ad esempio in altitudine).

2. La ventilazione alveolare è inadeguata

In quest'ultimo caso, la PO2 sarà compromessa, ma la PO2 Atm. normale.

Basta ventilazione alveolare = ipoventilazione 39

Cause di ipoventilazione sono:

Fibrosi diminuzione della complianza;

à

• Asma aumento della resistenza delle vie aeree,

à

• sovradosaggio di farmaci (o alcool) che inibiscono i centri respiratori del SNC.

à

Se invece la PO2 è adeguata ma è inefficace il passaggio di gas al sangue le alterazione includono:

diminuzione dell’area della superficie alveolare disponibile per lo scambio come nel caso dell’enfisema, una

à

• patologia polmonare degenerativa, prevalentemente causata da fumo di sigaretta, per la quale negli alveoli

irritati dal fumo, si attivano i macrofagi proteolitici che distruggono le fibre elastiche polmonari e inducono le

cellule in apoptosi. Ne consegue un polmone con buona complianza ma scarsa estanza e alveoli grandi e poco

numerosi (riduzione area di scambio)

aumento dello spessore della membrana alveolare come nella fibrosi, nella quale la deposizione di tessuto

à

• cicatriziale aumenta lo spessore della membrana alveolare con conseguente diffusione gas e più lenta

Aumento della distanza di diffusione nel edema polmonare, in cui aumenta la distanza tra alveolo e

àcome

• sangue a causa di un eccessivo volume di liquido interstiziale nei polmoni

TRASPORTO DEI GAS NEL SANGUE

OSSIGENO L'ossigeno disciolto in un litro di sangue arterioso è circa 200 ml. L’O2 è trasportato nel sangue mediante

à

due meccanismi:

Soluzioni del sangue,

• legame con emoglobina

L'emoglobina lega reversibilmente ossigeno (Hb + O HbO ).

à

2 2

Nei capillari polmonari questo meccanismo è reso possibile dalle diverse PO2 di plasma e alveoli, invece nelle cellule,

dalla differenza tra la PO2 del sangue arterioso e quella intracellulare.

L'emoglobina è una grande proteina composta da 4 catene proteiche globulari, ognuna avvolta a un gruppo EME;

quest’ultimo elemento, uguale in tutte le catene (alfa beta gamma delta) è costituito da un anello porfirinico formate

da carbonio, idrogeno e azoto, con al centro un atomo di ferro (responsabile del legame)

Il ferro lega reversibilmente l’O2 (4 in 1 Hb) in modo che questo legame possa essere rotto senza alterare ne O2 ne’ Fe.

Si definisce OSSIEMOGLOBIN (HbO2) l'emoglobina legata al Ferro.

Il legame O2 - Hb segue la legge di azione di massa (Hb + O HbO ).

à

2 2

Se la concentrazione di O2 aumenta, allora, aumenta anche la quantità legata a Hb.

A causa della legge d’azione la quantità di ossigeno associata a Hb dipende (oltre che dalla quantità di Hb), dalla PO2 del

plasma che circonda la cellula. E’ questa caratteristica che permette la cessazione (cellulare) o l’acquisizione (alveolare) di

O2, spostando continuamente l’equilibrio di PO2.

SATURAZIONE PERCENTUALE DI HB

O2 legata x 100 indica la quantità di O2 legata all’Hb in qualsiasi PO2 (in percentuale)

à

Max O2 legabile

Se tutti i siti di legame dell’Hb sono legati a O2, allora si avrà il 100% di saturazione.

Se metà sono legati 50% sat.

à

La relazione fisica tra PO2 e la quantità di O2 legata a Hb si può studiare in vitro esponendo campioni di Hb a diversi livelli

di PO2 e determinando quanto O2 si lega..

Si ottiene cosi la curva di dissociazione dell’HbO2. 40

La curva evidenzia che anche a valori di PO alveolare

2

100 mmHg, il 98% dell’Hb è legata aO2.

Infatti, in condizioni fisiologiche, l’Hg si carica con quasi

tutto l'O2 che può portare, inoltre dopo che i livelli di

P.O2 >100, la curva è quasi piatta in quanto l’Hb è

satura e grandi variazioni di PO2 incideranno pochissimo.

Di fatto l’Hb non raggiunge mai il 100% di saturazione

Quando PO2=60 mmHg la curva di dissociazione diventa

più ripida. Questa pendenza indica che una piccola

variazione di PO2 determinerà un rilascio relativamente

ampio di ossigeno.

Il significato fisiologico della curva indica anche come il

sangue che lascia i capillari con PO2=40 mmHg (cellula a

riposo) sia ancora saturo per il 75% di O2. L’O2 che resta

legato all’Hb funge da riserva quando il metabolismo

aumenta. Ad esempio, nelle cellule muscolari in

esercizio, a causa del consumo di O2 maggiore la loro

PO2= 20 mmHg , valore per il quale, come mostra la

curva, la % di saturazione scende a 35%

Qualsiasi elemento in grado di cambiare la configurazione proteica del Hb può modificare la capacità di legare l'ossigeno.

Nell'uomo i cambiamenti fisiologici che possono modulare

l’affinità del legame ossiemoglobinico sono:

1. PH Ph normale = 7,4.

à

Se scende a 7,2, la percentuale di saturazione scende al

medesimo PO . Può succedere nell'esercizio fisico in cui il

2 +

rilascio libera acido lattico (che rilascia H ) . Lo

spostamento della curva per effetto del Ph è detto

EFFETTO BOAR

2. PCO 2 Se aumentano diminuisce

3. T° l'affinità

con HB

4. 2,3 - bisfosfoglicerato (2,3 BFG) è un composto intermedio della glicolisi. Un aumento della sua concentrazione

à

diminuisce l’affinità dell’Hb con O . Un aumento di altitudine o l'anemia ne determinano l'aumento.

2.

Anche variazioni della struttura della HbA sono influenti, infatti, l'HbF è più affine dell’ O 2

ANIDRIDE CARBONICA Il trasporto di gas nel sangue include la rimozione di CO , prodotto di scarto della respirazione

à 2

cellulare. È molto più solubile dell’ O nel plasma e nei liquidi corporei ma le cellule ne producono più di quella che può

2

essere disciolta nel plasma.

La rimozioni di CO è molto importante perché in elevate concentrazioni può provocare acidosi che ha valori estremi il tuo

2

denaturare proteine e deprimere le attività del SNC 3-

Circa il 70% della CO è portata ai polmoni sotto forma di ioni bicarbonato (HCO ) disciolti nel plasma. La conversione di

2

CO in questo ione ha due finalità:

2 1. costituire un secondo mezzo di eliminazione di CO ,

2

2. rendere disponibile bicarbonato come tampone per il Ph.

3-

La rapida conversione da CO a HCO dipende dalla presenza di anidrasi carbonica (AC), un enzima concentrato nei globuli

2

rossi. 41

FASI

1. La CO disciolta nel plasma rispondimi globuli rossi.

2

2. Qui in presenza di AC reagisce con H O, farmaci e di H O , formando acido carbonico

2 2

H O + CO → H CO

2 2 2 3

3. Successivamente quest'ultimo si dissocia in idrogeno e ione bicarbonato

+

H CO → H + HCO

2 3 3-

4. Per mantenere attiva la reazione i prodotti devono essere rimossi dal citoplasma del globulo rosso.

Due meccanismi:

a) il bicarbonato esce tramite una proteina di antiporto

-

scambio dei cloruri = HCO scambiato con Cl il gradiente elettrico non varia.

à

3

+

b) L’H viene rimosso legandosi all’HbH per prevenire l’acidosi

5. Arrivai ai polmoni il processo si ripete al contrario

4 3 2 1

6. La PCO alveolare permette il passaggio in esso dalla CO

2 2

Una frazione della CO che entra negli eritrociti si lega direttamente all’Hb àCARBAMINOEMOGLOBINA

2

LA REGOLAZIONE DELLA VENTILAZIONE

La ventilazione è un processo ritmico che avviene anche in assenza di pensiero cosciente o di consapevolezza, tuttavia, i

muscoli respiratori sono in grado di contrarsi spontaneamente (muscoli scheletrici). La contrazione deve essere innescata

da motoneuroni somatici controllati dal SNC. La ritmicità ventilatoria è sottocosto modulazione da vari fattori quali:

riflessi chemocettiri (chemocettore recettore stimoli chimici)

à

• Interazioni con il centro di controllo cardiovascolare,

• emozioni,

• controllo conscio e inconscio da parte di centri encefalici superiori.

Nell’apparato respiratorio , la contrazione dapprima del diaframma e dei muscoli intercostali è indotta da gruppi di

neuroni localizzati nel ponte e nel bulbo.

Questi neuroni costituiscono una rete che comprende un generatore centrale di ritmi respiratori, il quale funzione in

maniera autonoma per tutta la vita del soggetto ma può anche essere controllato, fino a un certo punto, della volontà del

soggetto.

I neuroni ventilatori sono concentrati in due nuclei del bulbo:

Gruppo ventilatorio dorsale (DRG) che contiene principali neuroni inspiratori che controllano il diaframma

à

• Gruppo ventilatorio ventrale (VRG) controlla i muscoli utilizzati per:

à

• espirazione attiva,

- inspirazione (particolarmente forzata),

- laringe,

- faringe,

- Alcune fibre per mantenere pervie le vie aeree

lingua.

- 42

CICLO 1) All'inizio dell'ispirazione i neuroni

inspiratori sono attivi e innescano

l'attivazione di altri con un

meccanismo di retroazione passiva

2) Man mano che più neuroni sono

attivati, più fibre muscolari sono

reclutate

3) La cassa toracica si estende

progressivamente e il diaframma si

contrae

4) Al termine dei 2s, i neuroni

respiratori terminano

repentinamente la propria scarica e

i muscoli respiratori si rilasciano

5) Nei 3s successivi si ha l'espirazione

(fenomeno passivo). E’ tuttavia

presente attività dei motoneuroni

durante l'espirazione passiva. Per

mantenere contratti i muscoli delle

vie respiratorie superiori e

rallentare il flusso aereo in uscita

Le informazioni sensoriali provenienti da chemocettori modifiche ritmicità ventilatoria. Il principale stimolo e la CO 2

seguita da O e Ph che svolgono un ruolo minore. I chemocettori i sono:

2

Chemocettori periferici localizzati nelle arterie carotidi (corpi carotidei) e aorta (corpi aortici) e rilevano

- à

cambiamenti di PO – Ph - PCO nel plasma ; in dettaglio si rilevano un aumento di PCO o una diminuzione di PO e/o

2 2 2 2

Ph che svolgono un ruolo minore .il meccanismo che si innesca è il seguente:

a) Uno stimolo inattiva i canale del potassio causando la depolarizzazione del recettore

b) la depolarizzazione induce l'apertura dei canali per il calcio.

c) Esocitosi dei NT in prossimità del neurone sensoriale.

Nei corpi carotidei e aortici la dopamina evaca dei PA nei neuroni sensoriali afferenti a centri ventilatori del SNC

segnando loro di aumentare la ventilazione.

Chemocettori centrali situati nell’encefalo, rispondono ai cambiamenti della PCO nel liquido cerebrospinale e da

- à 2

questo generano continuamente informazioni dirette alle generatore centrale di ritmi V. In realtà, nonostante la

causa sia la CO2, i chemocettori centrali ricevono la variazione di Ph nel LCS, causata dalla conversione (in presenza

3-

di H2O) di CO + H O → H +HCO

2 2 +

La CO entra dai plessi corioidei. In base ai segnali arrivati la ventilazione potrà aumentare o diminuire

2

Tuttavia se la PCO plasmatica resta elevata per vari giorni, la ventilazione diminuisce tornando ai propri valori normali.

2

Questo perché, i chemocettori si adattano in quanto, nel corso del tempo,

3-

i plessi corioidei trasportano HCO nel LCS.

- 3- +

HCO agisce da tampone rimuovendo H e diminuendo la stimolazione chemocettiva.

-

Nel caso di PCO bassa i chemocettori centrali rallentano la FC, la CO si accumula, e giunta la PCO a un valore soglia. La

2 2 2

FR viene ripristinata. 43

APPARATO RENALE

Per mantenere lo stato di omeostasi l'organismo utilizza il “principio dell'equilibrio di massa” che enuncia:

“Se la quantità di qualche sostanza nell'organismo deve restare costante, a ogni sua acquisizione deve

corrispondere una perdita di eguale entità”

Il passaggio di H O è regolata dagli epiteli e, a volte, può attraversare l'epitelio in assenza di gradiente o contro di esso.

2

In questi casi:

1. viene trasportata da carrier specifici alimentati da energia metabolica;

2. Viene trasportata con un meccanismo secondario in conseguenza al trasporto dei soluti

Il rene è un esempio di meccanismo di trasporto attraverso gli epiteli per la regolazione omeostatica di acqua.

La principale funzione del rene, oltre la rimozione dei prodotti di scarto, è la regolazione del bilancio idro salino

(idroelettrico), regolando l'equilibrio di acqua e ioni escreti/introdotti secondo il principio della conservazione di massa

Le funzioni renali possono essere classificate in 6 categorie:

1. Regolazione del volume del liquido extracellulare e della PA quando il volume extracellulare diminuisce,

à

diminuisce anche la PA.. Apparato urinario e cardiovascolare cooperano al mantenimento della PA;

2. Regolatore Osmolarità

3. Mantenimento del bilancio ionico mantengono la concentrazione ionica in valori normali. Il sodio è il principale

à

ione coinvolto nel mantenimento del liquido extracellulare e dell’osmolarità insieme a calcio e potassio.

+

4. Regolazione omeostatica del Ph se il Ph diventa troppo acido, i reni rimuovono l'eccesso di H e trattengono

à

HCO Viceversa avviene il contrario

3.

5. Escrezione dei prodotti di scarto rimuovono prodotti metabolici di scarto e sostanze, come farmaci e che tossine.

à

I prodotti metabolici di scarto comprendono la creatina (se deriva dal metabolismo muscolare) e i metaboliti azotati

(urea e acido urico), nonché i prodotti del metabolismo dell’Hb (come l’urobilinogeno) che conferiscono il colore

giallo alle urine.

6. Produzione ormoni :

Eritropoietina citochina che regola emopoiesi

- à

Renina Regola ormoni implicati nel mantenimento della PA

- à

Enzimi per la conversione di D3 in calcitriolo

- à

L'unità funzionale del rene è il nefrone che opera tre importanti processi:

1. FILTRAZIONE è il movimento dei liquidi dal sangue al lume dei nefroni. Si verifica solo a livello del corpuscolo,

à

dove le pareti del glomerulo e della capsula di Bowman sono modificate per permettere il passaggio di grandi

quantità di liquido. Il filtrato, passa attraverso il polo urinifero ed entra nel sistema tubulare.

2. RIASSORBIMENTO di trasporto di sostanze presenti nel filtrato dal lume del tubulo al sangue nei

àprocesso

capillari peritubulari.

3. SECREZIONE rimuove selettivamente molecole dal sangue e le aggiunge al liquido presente nel lume.

à

FASI

1. La filtrazione produce circa 180 l. di ultrafiltrato al giorno con composizione quasi identica a quella del plasma (300

MOSM).

2. L’ultrafiltrato scorre lungo il TUBULO PROSSIMALE e circa il 70% del suo volume è riassorbito grazie al trasporto di

soluti (riassorbiti) e diventa quindi fuori dal lume con l'acqua (osmosi). Restano 54 l.

3. Il filtrato giunge all’Ansa di Henle. Durante il suo passaggio il filtrato viene privato principalmente di soluti (riassorbiti)

e diventa quindi iposmotico rispetto al plasma (100mOSM).

4. A questo punto il 90% dell’ ultrafiltrato iniziale è stato riassorbito.

5. Dall'Ansa di Henle il filtrato passa nel tubulo distale e nel dotto collettore. In questi due segmenti si ha la regolazione

del bilancio idrosalino sotto il controllo di diversi ormoni.

6. All'uscita del dotto collaterale il filtrato avrà osmolarità tra 50 e 1200 mOSM. Secondo necessità

FILTRAZIONE

Rappresenta la prima tappa Della formazione delle urine. In questo processo si crea un filtrato molto simile al plasma, ma

senza le proteine plasmatiche. Avviene al livello del corpuscolo renale (Glomerulo + capsula) e, a questo livello, le

sostanze che lasciano il plasma devono attraversare tre barriere per raggiungere il lume tubulare

1. ENDOTELIO CAPILLARE capillari fenestrati con grandi pori che permettono alla maggior parte dei costituenti del

à

plasma di filtrare attraverso l'endotelio. I pori sono abbastanza piccoli da impedire agli elementi corpuscolati del

sangue di lasciare dai uscire dai capillari, in più, proteine cariche negativamente attorno alla loro superficie,

respingono la maggior parte delle proteine plasmatiche. 44


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DESCRIZIONE APPUNTO

Elaborazione di appunti presi in aula e basati su dispense e libri (Silverthon).
Lo scritto in meno di 70 pagine permette di superare agevolmente (30/30 in 3 casi su 6) l'esame di fisiologia dell'università di Genova (corso in infermieristica). Naturalmente è adatto anche a tutti gli altri poli con programma simile.

Sono ivi contenuti tutti i grafici che vengono chiesti in grado che siate in grado di disegnarli e spiegarli passo passo.

L'acquisto darà i suoi frutti.


DETTAGLI
Esame: Fisiologia
Corso di laurea: Corso di laurea in infermieristica (CHIAVARI, GENOVA, IMPERIA, LA SPEZIA, PIETRA LIGURE, SAVONA)
SSD:
Università: Genova - Unige
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher andrepigreco di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Genova - Unige o del prof Valente Pierluigi.

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