Appunti di Fondamenti di Biologia Anatomia e Fisiologia

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P e la P arteriose. Normalmente, la ventilazione alveolare viene regolata su

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consumo di ossigeno e produzione di anidride carbonica. Se aumenta l’attività

metabolica, la ventilazione alveolare aumenta per rispondere alle richieste dei tessuti,

una condizione chiamata iperpnea.

Il trasporto dei gas nel sangue

L’ossigeno viene trasportato nel sangue in due modi: disciolto nel sangue (1,5%) e

legato all’emoglobina (98,5%). La relazione tra P e quantità di ossigeno legato

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all’emoglobina viene descritta dalla curva di dissociazione dell’emoglobina.

influenzano il legame dell’ossigeno all’emoglobina, inclusi la

Molteplici fattori . L’effetto

temperatura, il pH, la P , il 2,3-DPG, il monossido di carbonio e la P

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è la diminuzione dell’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno che interviene

Bohr si legano all’emoglobina. L’effetto

quando gli ioni idrogeno carbaminico è la

diminuzione dell’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno che interviene quando

l’anidride carbonica si lega all’emoglobina. L’effetto Haldane è la diminuzione

dell’affinità dell’emoglobina per gli ioni idrogeno e l’anidride carbonica quando

l’ossigeno si lega all’emoglobina.

L’anidride carbonica viene trasportata nel sangue in tre modi: disciolta nel sangue

legata all’emoglobina (5-8%)

come tale (5-6%), e disciolta nel sangue sotto forma di

La conversione dell’anidride carbonica in carbonato gioca

ioni carbonato (86-90%).

un ruolo significativo nel mantenimento dell’equilibrio acido-base nel sangue e il

bicarbonato costituisce la forma principale con la quale l’anidride carbonica viene

tessuti ai polmoni. L’anidrasi

trasportata dai carbonica, un enzima che si trova negli

eritrociti, catalizza la reazione reversibile che converte l’anidride carbonica e l’acqua

in acido carbonico che a sua volta si dissocia in ioni idrogeno e bicarbonato.

La regolazione centrale della ventilazione

causato dall’eccitazione nervosa ciclica dei

La ventilazione è un processo ritmico

muscoli respiratori. La generazione del ritmo respiratorio richiede l’azione dei centri

respiratori del tronco dell’encefalo. Il centro respiratorio bulbare include il gruppo

respiratorio dorsale e il gruppo respiratorio ventrale. I neuroni inspiratori di queste

regioni attivano i neuroni motori che innervano i muscoli respiratori, determinando

l’inspirazione. Il gruppo respiratorio pontino potrebbe essere coinvolto nel

passaggio tra l’inspirazione e l’espirazione. Anche centri cerebrali superiori possono

influenzare la respirazione. Molteplici stimoli influenzano la ventilazione, inclusi

cambiamenti della P e della P arteriose, lo stiramento dei polmoni, particelle

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irritanti nelle vie respiratorie, i propriocettori, i barocettori arteriosi, i nocicettori, i

termocettori, le emozioni e il controllo volontario.

Il controllo della ventilazione da parte dei chemocettori

I chemocettori periferici e centrali individuano cambiamenti delle P , della P e

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lo stimolo principale per l’attivazione dei

del pH del sangue arterioso. La P è

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chemocettori periferici e centrali, ma i suoi effetti sono sempre indiretti: la CO

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dev’essere prima convertita in ioni idrogeno (e bicarbonato). I chemocettori periferici

posti nei glomi carotidei rispondono direttamente alle modificazioni del pH e alla

diminuzione di P sotto il valore di 60 mmHg e, indirettamente, alle modificazioni

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della P . I chemocettori centrali si trovano nel midollo allungato e rispondono alle

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modificazioni del pH del liquido cerebrospinale.

La regolazione locale della ventilazione e della perfusione

Il rapporto tra il flusso d’aria agli alveoli e il flusso di sangue ai capillari che

riforniscono gli alveoli viene chiamato rapporto ventilazione-perfusione. Nei

polmoni normali, il flusso di sangue e la ventilazione sono regolati in modo tale che il

rapporto ventilazione-perfusione sia circa 1. Se la ventilazione di un particolare

alveolo diminuisce, la perfusione diminuisce in seguito a vasocostrizione, per

mantenere un rapporto ventilazione-perfusione unitario. In modo simile, se la

flusso d’aria viene diminuito

perfusione di un particolare alveolo diminuisce, allora il

dalla broncocostrizione.

Il sistema respiratorio nell’omeostasi acido-base

Il pH del sangue viene attentamente mantenuto ad un valore compreso tra 7,38 e 7,42

per poter preservare la funzione normale delle proteine necessarie all’omeostasi.

L’acidosi è la diminuzione del pH ad un valore pari o inferiore a 7,35, mentre

l’alcalosi è un aumento del pH ad un valore pari o superiore a 7,45. I sistemi

respiratorio e urinario lavorano assieme per mantenere un pH del sangue normale

(per regolare l’equilibrio acido-base). Il contributo principale del sistema

all’equilibrio acido-base

respiratorio è la regolazione della P arteriosa. Siccome

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l’anidride carbonica può essere convertita in acido carbonico, una modificazione

della P può causare sia acidosi respiratoria che alcalosi respiratoria. Il sistema

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respiratorio lavora assieme ai reni per mantenere un rapporto tra bicarbonato e

anidride carbonica di 20:1.

Riepilogo dei fattori che influenzano la liberazione

dell’ossigeno nei tessuti e la rimozione dell’anidride carbonica

La funzione principale dell’apparato respiratorio è la liberazione di ossigeno nei

tessuti e la rimozione di anidride carbonica da essi. Per ottenere ciò è necessario

l’intervento sia del sistema respiratorio che di quello cardiovascolare. Il flusso di aria

e il flusso di sangue ai polmoni devono essere mantenuti per assicurare un adeguato

scambio di gas tra l’aria alveolare e il sangue. La ventilazione dipende dal gradiente

di pressione lungo le vie respiratorie e dal loro raggio. La meccanica respiratoria si

basa su i gradienti di pressione tra gli alveoli e l’atmosfera, che spingono l’aria dentro

o fuori dai polmoni. Questi gradienti di pressione sono creati da fasi cicliche di

contrazione e rilasciamento dei muscoli respiratori. Anche la diffusione dei gas tra il

sangue e i tessuti dipende dai gradienti di pressione e che la diffusione ha luogo

seguendo i gradienti di pressione parziale di gas specifici, principalmente l’ossigeno e

l’anidride carbonica.

19-Il sistema urinario: la funzione renale

Funzioni del sistema urinario

Di tutti gli organi del corpo i reni sono forse quelli meno compresi e apprezzati.

molte persone pensano che l’unica

Poiché i reni filtrano il sangue e producono urina,

funzione del rene sia quella di depurare il sangue dai prodotti di scarto. Nonostante

l’urina contenga metaboliti di scarto e altre sostanze definibili comunemente come

“rifiuti”, essa contiene anche acqua e soluti che devono essere mantenuti ad una data

concentrazione nel plasma e negli altri fluidi corporei. I reni svolgono le seguenti

funzioni fondamentali:

Regolazione della composizione ionica dell’acqua.

1. Aumentando o diminuendo

l’escrezione urinaria di ioni specifici, i reni regolano la concentrazione

plasmatica di questi ioni. I principali ioni la cui concentrazione plasmatica è

regolata dai reni sono sodio, potassio, calcio, magnesio, cloro, bicarbonato,

fosfati.

2. Regolazione del volume plasmatico. Controllando la velocità di escrezione

dell’acqua nell’urina, i reni regolano il volume plasmatico. Ciò ha un effetto

sul volume circolante totale e pertanto sulla pressione del sangue.

Regolazione dell’osmolarità plasmatica.

3. Poiché i reni variano la velocità con

la quale viene escreta acqua in rapporto ai soluti, essi hanno la capacità di

regolare l’osmolarità.

4. Regolazione della concentrazione di idrogenioni (pH). Grazie alla regolazione

della concentrazione di ioni idrogeno e bicarbonato nel plasma, i reni

collaborano con i polmoni a regolare il pH del sangue.

5. Rimozione di prodotti di scarto del metabolismo e di sostanze estranee dal

Secernendo prodotti di scarto e sostanza non desiderate con l’urina, i

plasma.

reni ripuliscono il sangue dalle sostanze non necessarie eliminandole

dall’organismo. Queste sostanze comprendono prodotti metabolici come l’urea

e l’acido urico, che sono generati rispettivamente durante il catabolismo delle

proteine e degli acidi nucleici, sostanze estranee come additivi alimentari,

farmaci, pesticidi ed altre sostanza analoghe che entrano nell’organismo

dall’ambiente esterno.

I reni, inoltre, svolgono diverse funzioni secondarie. Essi sono organi endocrini

poiché secernono l’ormone eritropoietina e l’enzima renina.

Anatomia del sistema urinario

Strutture che formano il sistema urinario

è formato da due reni, da due ureteri, dalla vescica e dall’uretra.

Il sistema urinario

Successivamente alla sua formazione all’interno dei reni, l’urina viene condotta alla

vescica attraverso gli ureteri. All’interno della vescica l’urina viene conservata fino al

sua escrezione. A questo punto essa percorre l’uretra e giunge

momento della

all’ambiente esterno.

I reni sono organi pari situati nella regione posteriore della cavità addominale. La

forma del rene ricorda approssimativamente quella di un grande fagiolo, delle

dimensioni circa di un pugno.

I reni ricevono l’apporto ematico dalle arterie renali in corrispondenza di una

regione chiamata ilo renale. Ogni rene pesa circa 115-170 grammi. Nonostante

rappresentino una così piccola parte del peso corporeo, i reni ricevono circa il 20%

della gittata cardiaca in condizioni di riposo. Questa abbondante perfusione è

fondamentale per la funzione renale, non solo perché fornisce ai reni l’apporto

necessario di ossigeno e nutrienti, ma anche perché un importante apporto ematico

ai reni di rimuovere velocemente i soluti e l’acqua non necessari,

permette

eliminandoli sotto forma di urina. Dopo essere stato ripulito, il sangue ritorna al

circolo generale attraverso le vene renali, che decorrono parallelamente alle arterie

renali e riversano il loro contenuto nella vena cava inferiore.

Anatomia macroscopica del rene

La sezione trasversale di un rene rivela la presenza di due regioni principali: uno

strato esterno rossastro, chiamato corticale, e una regione interna striata e più scura,

chiamata midollare. La midollare del rene è suddivisa in regioni coniche chiamate

piramidi renali. In corrispondenza dei vertici delle piramidi si trovano reg