Fisiologia 1

Fisiologia

Programma

• Apparato cardiovascolare
• Sangue
• Gruppi sanguigni
• Emopoiesi
• Emostasi - coagulazione
• Sistema vascolare - arterie, vene, capillari
• Cuore
• Ciclo cardiaco
• Toni cardiaci
• Sistema di conduzione cardiaco
• Effetti del ciclo cardiaco sui vasi - polso onda sfigmica
• Grandezze cardiache
• Ritorno venoso
• Pressione arteriosa
• Circolazione capillare
• Necrosi e infarto
• Sistema linfatico
• Sistema digerente
• 1^° fase masticazione bocca - ghiandole salivari
• 2^° fase deglutizione faringe – esofago
• 3^° fase digestione stomaco
• 4^° fase assorbimento intestino tenue – duodeno
• Pancreas succo pancreatico
• Fegato, cistifellea, bile
• Litiasi biliare
• Digiuno – ileo
• Intestino crasso
• Apparato respiratorio
• Grandezze respiratorie
• Meccanica respiratoria
• Spazio pleurico
• Scambi gassosi

Fisiologia

È quella branca della medicina che si occupa della funzione, o meglio del modo in cui le diverse parti del corpo svolgono le loro funzioni. Per comprenderle è necessario conoscere l'anatomia, la chimica, la biochimica nonché principi di fisica.

Apparato cardiovascolare

È costituito da:

• Sangue è un fluido che circola nel nostro corpo e porta sostanze nutritive e ossigeno ai vari tessuti, allontanando i prodotti di rifiuto del metabolismo cellulare.
• Cuore funziona come una pompa che spinge il sangue nei vasi, garantendone il flusso continuo e costante.
• Vasi sanguigni condotti attraverso cui il sangue fluisce e può raggiungere tutti gli organi. Sono suddivisi in: arterie, vene e capillari.

Sangue

Ha funzioni assolutamente essenziali: un'area completamente priva di circolazione può morire nel giro di pochi minuti → necrosi.

• Trasporto di gas disciolti, in particolare ossigeno dai polmoni ai tessuti e anidride carbonica dai tessuti ai polmoni.
• Distribuzione delle sostanze nutritive assorbite nel tubo digerente.
• Trasporto dei prodotti del catabolismo dai tessuti periferici ai siti di eliminazione.
• Consegna degli enzimi e degli ormoni a specifici organi bersaglio.
• Regolazione del pH e della composizione elettrolitica dei liquidi interstiziali.
• Riduzione delle perdite di liquidi da vasi lesionati tramite la coagulazione.
• Difesa dalle tossine e dagli agenti patogeni tramite i globuli bianchi.
• Regolazione della temperatura corporea assorbendo e ridistribuendo calore.

L’organismo umano contiene 5-6 litri di sangue, equivalenti all’8% circa del peso corporeo.

Componenti del sangue

• Elementi figurati sono una serie di cellule specializzate: globuli rossi, globuli bianchi, piastrine.
• Plasma è la porzione liquida di sangue nella quale sono sospesi gli elementi cellulari. L'acqua è la componente principale e corrisponde al 92% del suo peso. Il siero è plasma privo di fibrinogeno: si ottiene quando si separano la porzione liquida da quella corpuscolata. Il volume dell'acqua del plasma si può ridurre per scarsa ingestione di liquidi oppure per perdite abnormi (diarrea, sudorazione). Il volume degli elementi figurati si può ridurre nelle anemie e può invece aumentare nelle leucemie e policitemie.

Parte corpuscolata è costituita da alcuni elementi

• Globuli rossi sono chiamati anche eritrociti od emazie e sono le cellule più numerose: ca. 4-6 milioni/mm³. Contengono emoglobina, una proteina capace di legarsi in modo labile all’ossigeno. In questo modo queste cellule sono incaricate di rifornire ossigeno ai tessuti e recuperare in parte l’anidride carbonica da essi prodotta.
• Globuli bianchi sono chiamati anche leucociti e sono destinati alla difesa dell’organismo, cioè fanno parte del sistema immunitario, cioè di quel sistema che ha la funzione di proteggere il nostro organismo da sostanze o agenti dannosi. Qualsiasi sostanza estranea (batteri, virus, pollini, sostanze chimiche...) venga introdotta in un organismo viene chiamata antigene e provoca la formazione di anticorpi che lo attaccano e lo distruggono. Il sistema immunitario riconosce una molecola estranea o pericolosa (antigene) e la combatte tramite la formazione di anticorpi. Questo è possibile perché gli antigeni hanno sulla loro superficie delle strutture specifiche, che vengono riconosciute dall’anticorpo. Una volta avvenuto il legame si innescano reazioni per cui quella sostanza estranea viene distrutta ed eliminata. I globuli bianchi sono molto meno numerosi dei globuli rossi (5000-8000/mm³). Un loro aumento è indice di infezione in atto. Si dividono in 3 categorie: granulociti, linfociti, monociti. Ciascun tipo di leucocita ha le sue funzioni ed è presente nel sangue in proporzioni diverse:
  • Granulociti neutrofili 50-70% fagocitano batteri e sono presenti nel pus.
  • Granulociti eosinofili 2-4% aggrediscono parassiti e fagocitano complessi antigene – anticorpo.
  • Granulociti basofili 0,5-1% secernono sostanze anticoagulanti e vasodilatatrici come istamina e serotonina, che mediano la reazione di ipersensibilità.
  • Linfociti 20-40% producono anticorpi e fanno parte del sistema immunitario.
  • Monociti 3-8% sono precursori dei macrofagi.
• In pratica l’antigene è qualsiasi sostanza “non self” cioè non appartenente al nostro organismo, che viene riconosciuto e distrutta dagli anticorpi prodotti dai linfociti. Possono insorgere squilibri del sistema immunitario che riguardano sia una sua deficienza che un’iperattivazione. In ambedue i casi originano patologie: AIDS, tumori, malattie autoimmunitarie. Discorso a parte: vaccini, trapianti.
• Piastrine hanno la funzione principale di emostasi, cioè fermare la perdita di sangue dalle ferite. A questo scopo, esse si aggregano e liberano fattori che promuovono la coagulazione del sangue. La loro densità è 200.000-300.000/mm³.

Gruppi sanguigni

Il gruppo sanguigno è una delle numerose caratteristiche di un individuo, come il colore degli occhi o dei capelli, determinato geneticamente. I gruppi sanguigni sono dovuti alla presenza di particolari molecole (detti agglutinogeni) sulla membrana cellulare dei globuli rossi, che si comportano come antigeni. Ciò che caratterizza ogni gruppo sanguigno è l’antigene di membrana dei globuli rossi che può essere A o B. Nel sangue di ciascun individuo sono presenti gli anticorpi diretti contro gli antigeni degli altri gruppi sanguigni, ma non contro i propri. Sulla membrana degli eritrociti questi antigeni possono essere presenti in alcune combinazioni, dando luogo ai diversi gruppi sanguigni.

Nel sistema ABO abbiamo così 4 tipi di gruppi sanguigni:

• 0: Non possiede nessun antigene e quindi il plasma conterrà anticorpi sia A che B.
• A: Presenta l’antigene A e l’anticorpo anti-B.
• B: Presenta l’antigene B e l’anticorpo anti-A.
• AB: Presenta entrambi gli antigeni A e B e ovviamente nessun anticorpo anti-A e anti-B.

Esiste però anche il sistema Rh. Nel 1940 Landsteiner e Wiener scoprirono un nuovo antigene sulla membrana eritrocitaria, denominato fattore Rh (Rhesus). La presenza o l’assenza dell'antigene Rh permette di distinguere i 2 gruppi sanguigni Rh positivo (Rh +) e Rh negativo (Rh-). Normalmente né gli individui Rh + né gli Rh – hanno anticorpi contro il fattore Rh. Se un individuo Rh - riceve sangue Rh + non subisce alcuna conseguenza, ma solo la prima volta (perché non ha ancora gli anticorpi). Una seconda trasfusione di sangue Rh + può provocare seri problemi, perché a seguito della prima trasfusione l'organismo si è sensibilizzato producendo anticorpi anti-Rh che quindi attaccano i globuli rossi Rh +. Il sistema Rh si sovrappone al sistema ABO, per cui la compatibilità dei gruppi sanguigni per le trasfusioni dipende da entrambi i sistemi. Una trasfusione con sangue incompatibile provoca nel ricevente una serie di sintomi, che possono condurre anche alla morte: febbre con brividi, dolore lombare, cefalea, problemi respiratori, emorragie diffuse, insufficienza renale, tachicardia, ipotensione, morte.

Incompatibilità materno-fetale

Cosa succede se in gravidanza la madre è Rh- e il feto Rh+ (perché lo ha ereditato dal padre Rh+)? Abbiamo detto infatti, che questi fattori si ereditano dai genitori. Sicuramente una persona Rh+ avrà uno dei due genitori Rh+. Per il primo figlio non succede nulla, perché la madre non ha ancora gli anticorpi anti-Rh, ma durante il primo parto la madre (Rh -) viene a contatto col sangue del figlio (Rh +) e si sensibilizza, producendo anticorpi anti-Rh. Nelle gravidanze successive se il feto è Rh +, gli anticorpi anti Rh della madre sensibilizzata, attraversano la placenta e agglutinano i globuli rossi Rh + del figlio, causando la malattia emolitica del neonato. Per questo motivo è indispensabile conoscere il gruppo sanguigno di una donna in gravidanza. A tutte le donne Rh -, che hanno partorito un figlio Rh +, vengono iniettati, subito dopo il parto, gli anticorpi anti-Rh che vanno a neutralizzare i globuli rossi del feto che sono penetrati nel torrente circolatorio materno.

Gli elementi figurati del sangue hanno vita limitata. I leucociti, gli eritrociti e le piastrine si rinnovano in tempi brevi. L’emivita dei globuli rossi ad es. è 120 gg. Il processo che produce continuamente nuovi elementi figurati per sostituire quelli che degenerano si chiama emopoiesi e si svolge principalmente nel midollo osseo, dove sono presenti cellule staminali multipotenti. La cellula staminale emopoietica multipotente può generare tutti gli elementi figurati, infatti dà origine a due diverse serie di cellule staminali:

• Cellule mieloidi che danno origine agli eritrociti, alle piastrine, ai monociti e ai granulociti.
• Cellule linfoidi che producono solo linfociti B e T.

La produzione avviene in quantità diverse per ciascun tipo di elemento in relazione alle esigenze dell’organismo grazie alla regolazione di specifici fattori di crescita detti citochine. Emopoiesi (cioè la formazione e la maturazione di tutti i tipi di cellule del sangue). Tutte le cellule del sangue hanno origine dal midollo osseo a partire da cellule progenitrici dette cellule staminali. Le cellule staminali possono poi differenziarsi in elementi cellulari maturi del sangue circolante: eritrociti, leucociti, piastrine. Il controllo della produzione e dello sviluppo degli elementi corpuscolati del sangue è affidato a dei fattori chimici chiamati citochine. Ogni citochina influenza lo sviluppo di una delle linee cellulari. Una di queste citochine è l’eritropoietina (EPO) che regola la produzione di globuli rossi. La presenza di bassi livelli di ossigeno nei tessuti stimola la sintesi di EPO da parte dei reni. Questa è una regolazione che ha lo scopo di aumentare la possibilità di portare ossigeno ai tessuti carenti. Attualmente l’EPO può essere prodotta anche con l’ingegneria genetica e può essere utilizzata in persone in chemioterapia per patologie tumorali. Un uso improprio è quello dopante, che ha lo scopo di incrementare la capacità di trasporto di ossigeno da parte del sangue negli sport di resistenza.

Emostasi e coagulazione

Lo scopo della coagulazione del sangue è chiudere i vasi lesionati (danno vascolare) e bloccare l'emorragia, evitando perdite di liquido ematico. È altrettanto importante però che la coagulazione non avvenga quando non è necessaria, perché i coaguli potrebbero occludere i vasi. Il meccanismo della coagulazione consiste in una serie di reazioni chimiche, che avvengono secondo una sequenza ben definita e porta alla formazione di una rete di fibre che intrappolano i globuli rossi, cioè un coagulo. Coinvolge 4 sistemi principali: il sistema vascolare, le piastrine, il sistema della coagulazione e il sistema fibrinolitico. Ognuno di questi sistemi è responsabile di una fase. Le fasi dell'emostasi sono così 4.

Cos'è l'emostasi?

Serie di reazioni biochimiche e cellulari, sequenziali e sinergiche, che hanno lo scopo di impedire la perdita di sangue dai vasi. È un meccanismo di difesa, finalizzato al mantenimento dell'integrità dei vasi sanguigni e della fluidità del sangue.

• Fase vascolare: vasocostrizione dei vasi danneggiati.
• Fase piastrinica: formazione del tappo piastrinico.
• Fase coagulativa: formazione del tappo di fibrina.
• Fibrinolisi: risoluzione del coagulo.

In questo modo:

• Si forma un coagulo efficace a livello della lesione vascolare.
• L’estensione del coagulo viene limitata alla sede della lesione.
• Il coagulo viene successivamente lisato.

Nel corso della fase vascolare i vasi danneggiati tentano di ridurre al minimo la perdita ematica attraverso una vasocostrizione (contrazione muscolatura vasale = riduzione lume vascolare), che però non è in grado di assicurare un'emostasi permanente. La vasocostrizione riduce temporaneamente il flusso e la pressione all’interno del vaso, favorendo così la formazione del tappo piastrinico. La vasocostrizione è seguita rapidamente dalla seconda stadio cioè la fase piastrinica, in cui si ha il blocco meccanico della lesione per mezzo di un tappo piastrinico (adesione). Il tappo si forma perché le piastrine aderiscono al collagene della parete danneggiata, promuovono l’attivazione di altre piastrine e si attaccano l'una all'altra (aggregazione piastrinica). Questo fenomeno è reversibile, perché le piastrine hanno tendenza a disperdersi, e in questo caso si avrebbe una ripresa dell’emorragia, ma subentra la fase successiva, che rende più stabile l’aggregato. La fase successiva è la fase coagulativa o plasmatica che è la più importante perché porta all'arresto permanente della perdita ematica. Questa fase è finalizzata alla trasformazione del fibrinogeno (una proteina presente nel sangue) in fibrina, che andrà a costituire il coagulo vero e proprio (formazione coagulo fibrina). La parete lesionata e un fattore tissutale innescano un meccanismo a cascata in cui si verificano una serie di reazioni enzimatiche: viene cioè attivata una proteina, che a sua volta ne attiva una seconda, che a sua volta ne attiva una terza e così via. La sequenza è rigorosa perché ad es. la prima non può attivare la terza, così in mancanza della seconda il processo si blocca. La coagulazione è suddivisa in 2 vie, che alla fine convergono in una sola, che porta alla attivazione di trombina, è un enzima che converte il fibrinogeno inattivo in fibrina attiva.

• La via estrinseca è la più veloce perché coinvolge meno fattori. Essa viene attivata quando la lesione del vaso espone un fattore tissutale detto fattore III, rilasciato dalle cellule del vaso danneggiato. Questo attiva il fattore VII e la via estrinseca prosegue.
• La via intrinseca è così denominata perché i fattori che vi partecipano sono sempre circolanti nel sangue. Viene innescata dalle pareti del vaso danneggiato. Il primo fattore attivato è il XII e poi la cascata prosegue. (I fattori della coagulazione vengono indicati con numeri romani, attribuiti secondo l'ordine cronologico di scoperta e non hanno alcun rapporto con la sequenza di reazioni della cascata coagulativa.)

A questo punto l’emorragia si è fermata e il vaso lesionato è stato riparato. Si passa così all’ultima fase, cioè la fase fibrinolitica. A questo punto interviene un’altra proteina, il plasminogeno, che viene trasformato in plasmina. La plasmina degrada il coagulo di fibrina (dissoluzione coagulo), ripristinando la situazione precedente alla lesione del vaso (restitutio ad integrum) per cui la parete vasale risulta riparata (riparazione vascolare).

Alterazioni dell'emostasi

Infatti un’anomalia che interessi o le pareti dei vasi o le piastrine o i fattori della coagulazione o i fattori inibitori può provocare un processo patologico.

Possono così verificarsi 2 situazioni opposte:

• Emorragie: per difetti dei fattori della coagulazione a volte congeniti, per piastrinopatie e piastrinopenie o altri motivi per cui è impedita la coagulazione. La patologia più nota è l’emofilia in cui è difettoso o mancante uno dei fattori della coagulazione. Nell'emofilia A (la forma più comune) manca il fattore VIII. Nell'emofilia B manca il fattore IX.
• Trombosi: per difetti a volte congeniti degli inibitori della coagulazione, per numero eccessivo di piastrine o per altri motivi. Si formano dei coaguli intravasali, chiamati trombi, che circolano fino a quando incontrano un vaso con un calibro delle loro dimensioni e quindi si bloccano occludendolo. Nei soggetti a rischio di trombosi vengono prescritti farmaci che inibiscano la coagulazione e sono di 2 tipi:
  • Farmaci antiaggreganti (Aspirina) blocca la prima fase dell’emostasi, cioè la aggregazione piastrinica.
  • Farmaci anticoagulanti (Coumadin) blocca la sintesi dei fattori II, VII, IX, X.

L'apparato cardiovascolare è costituito da:

• Sangue
• Cuore funziona come una pompa che spinge il sangue nei vasi, garantendone il flusso continuo e costante.
• Vasi sanguigni condotti attraverso cui il sangue fluisce e può raggiungere tutti gli organi. Sono suddivisi in: arterie, vene, capillari.

La circolazione sanguigna nei mammiferi è definita doppia e completa, vale a dire che le due metà del cuore funzionano autonomamente.