Fisiologia

OMEOSTASI

L'omeostasi è definita come EQUILIBRIO STAZIONARIO tra le variabili che sia agendo sia dall'esterno che dall'interno tendono a cambiare l'ambiente interno e quei meccanismi interni che si oppongono a tali modificazioni.

È la tendenza naturale al raggiungimento di una relativa stabilità interna delle proprietà chimico-fisiche che accomuna tutti gli esseri viventi, per i quali tale stato di equilibrio deve mantenersi nel tempo, anche al variare delle condizioni esterne, attraverso dei precisi meccanismi autoregolatori.

L'organismo è un sistema aperto che scambia energia e materia con l'ambiente esterno. Per mantenere uno stato di omeostasi esso utilizza il principio dell'equilibrio di massa: affinché la quantità di una sostanza nell'organismo rimanga costante, ogni suo aumento deve essere compensato da una perdita di pari entità.

• Q. TOT di sostanza = ENTRATE (assunzione + produzione) – USCITE (escrezione – metabolismo)

ESEMPI DI OMEOSTASI:

• molte variabili sono mantenute dall'omeostasi come la temperatura, il PH ematico, Glicemia, Bilancio idrico, Pressione arteriosa, Bilancio ionico.

Per far funzionare questo meccanismo è necessario assumere cibo perché la regolazione dell'ambiente interno ha costi energetici (ATP) piuttosto elevati e gli organismi maggiormente dotati di meccanismi di controllo omeostatico spendono una porzione considerevole dell’energia ricavata dagli alimenti per le opportune condizioni interne.

Uno degli aspetti rilevanti del controllo omeostatico è la regolazione della temperatura corporea poiché la maggior parte dei processi biochimici e fisiologici sono estremamente sensibili ai cambiamenti di temperatura.

Quando fa caldo aumenta la sudorazione accompagnata ad una vasodilatazione che serve ad aumentare la superficie dei vasi che scambiano il calore. Avviene il contrario alla fase di vasocostrizione.

All'insieme ordinato dei sottosistemi che compongono l'organismo umano è preposta una rete di sistemi di controllo il cui intervento simultaneo regola il flusso di energia e di metaboliti in modo da conservare immutato o quasi l'ambiente interno indipendentemente dalle modificazioni di quello esterno.

I meccanismi di autoregolazione operano a tutti i livelli di organizzazione dei sistemi. Si basa su 4 componenti che assieme prendono il nome di meccanismo a feedback (retroazione, reazione, risposta):

1. il recettore, ha il compito di percepire le condizioni esterne e interne
2. il centro di controllo decide come comportarsi, dopo aver confrontato la condizione rilevata dal recettore con quella ottimale
3. l'effettore, che esegue quello che gli viene ordinato dal centro di controllo
4. lo stimolo, il cambiamento che stimola il recettore ad attivare i meccanismi di regolazione interna

A LIVELLO MOLECOLARE

• CIRCUITO A RETROAZIONE (inibizione feedback) limita la quantità dei prodotti finali che si formano per l'azione di un sistema enzimatico.Può essere:
• Positiva: produce un ulteriore incremento del disturbo che permette però di portare a compimento processi che in condizioni di riposo sono inattivi amplificando il segnale di partenza (meccanismo a cascata)
• Negativa: modifiche compensatorie che riportano il sistema al suo stato precedente annullando o limitando in tal modo gli effetti delle perturbazioni. Pertanto, esso si oppone alle modifiche e tende a mantenere la stabilità.

A LIVELLO CELLULARE

• interviene il fenomeno dell'Inibizione Da Contatto, per il quale in una popolazione di cellule il processo della mitosi (ciclo replicativo) si arresta quando queste divengono così numerose da toccarsi
• P.S. nei tumori questo meccanismo omeostatico di inibizione da contatto non accade e avviene un'inarrestabile riproduzione degli elementi cellulari neoplastici.

A LIVELLO ORGANISMICO

• I vari meccanismi operano con differenti modalità. Ad esempio, ci sono i meccanismi omeostatici dell'organismo relativi al mantenimento della temperatura corporea sotto il controllo dell'ipotalamo.
• Quando fa molto caldo, i recettori nervosi cutanei inviano al cervello la sensazione di temperatura sempre più elevata. Dall'ipotalamo parte una pronta reazione i vasi sanguigni periferici si dilatano e fanno passare più sangue aumentando così la dispersione di calore direttamente dalla pelle all'aria inoltre aumenta la traspirazione che, raffreddando la superficie cutanea abbassa la temperatura corporea.

Omeostasi delle riserve energetiche:

esistono meccanismi fisiologici per mantenere costanti le riserve energetiche in risposta alla disponibilità di cibo e alle spese energetiche. Se non funzionano correttamente si instaurano condizioni patologiche quali anoressia e obesità.

N.B. Anche la fame e la sete sono sensazioni finalizzate al mantenimento dei livelli ottimali di energia, nutrienti e acqua.

Regolazione dell'omeostasi energetica

L'omeostasi è regolata da:

• segnali efferenti: fame, attività fisiche, livelli ormonali, riproduzione e crescita
• segnali afferenti: a corto termine, prodotti durante i pasti e segnali e a lungo termine prodotti dalle riserve energetiche

L'IPOTALAMO è la zona del SNC coinvolta nell'omeostasi energetica. Ogni suo nucleo svolge una funzione diversa, ma tutti sono coinvolti nei riflessi omeostatici. Esso quindi mette in comunicazione il corpo con il cervello.

• SEGNALI DI APPETITO: è la GRELINA, ormone prodotto dallo stomaco prima dei pasti. Essa si lega ai recettori presenti sui neuroni AgRP/ Npy attivandoli, antagonizzando così l'azione della leptina e dell'insulina.
• SEGNALI DI SAZIETÀ: sono la LEPTINA e l'INSULINA prodotti rispettivamente dal tessuto adiposo e dal pancreas, in quantità proporzionali alle riserve energetiche.

Questi stimolano il nervo vago a livello locale che parte del cervello e arriva a innervare l'intestino, lo stimolo viene inviato al SNC nel nucleo del tratto solitario che fa sinapsi con i nuclei dell' Area ipotalamica laterale paraventricolare, determinando una diminuzione dell'assunzione di cibo

A livello di popolazione

un esempio di regolazione omeostatica è quello fornito dal rapporto tra predatori e prede: il numero dei primi aumenta o diminuisce in funzione dell'aumento o della diminuzione delle seconde, oscillando intorno a un valore medio.

Una delle caratteristiche più appariscenti dei globuli rossi è il colore rosso, dovuto alla presenza dell’emoglobina, una grossa molecola proteica contenente ferro, che rappresenta circa un terzo del peso della cellula. La molecola di emoglobina raccoglie l’ossigeno dove la concentrazione (pressione parziale dell’ossigeno) è più elevata, negli alveoli polmonari, e lo cede dove la concentrazione è più bassa, a livello dei tessuti del corpo.

CURVA DI DISSOCIAZIONE DELL’HbO2 (ossiemoglobina)

L’Hb è completamente satura quando è tutta convertita in ossiemoglobina, se c’è ancora Hb ridotta, si parla di saturazione parziale: la percentuale di saturazione esprime la frazione ossigenata.

Questa percentuale è in relazione con la PO2: ponendo sulle ascisse la PO2 e sulle ordinate la saturazione percentuale otteniamo la curva di dissociazione dell’ossiemoglobina:

• Alla P di 40 mmHg (tessuti a riposo) il 70% di O2 è legato ad Hb
• A 20-30 mmHg (sforzo muscolare) intorno a 50%
• Quando O2 è superiore a 70mmHg circa il 90% di Hb è saturata (la curva tende ad appiattirsi)
• A 100 mmHg è tutta saturata (a 3000 metri di alt la pO2 è ancora circa 70 mmHg perciò ancora non siamo in ipossia)

Il 98% dell’O2 presente nel sangue viene trasportato dall’emoglobina (Hb), la parte restante è disciolta nel sangue secondo la legge di Henry (la quantità disciolta è proporzionale alla pressione parziale dell’O2).

La relazione tra saturazione dell’emoglobina e pressione di ossigeno nel sangue è rappresentata da una curva a “esse italic” dove all’aumentare della PO2 aumenta la saturazione dell’emoglobina, in particolare nella porzione centrale ripida della curva, dove a piccole variazioni in aumento o in diminuzione della pressione di ossigeno corrispondono grandi variazioni della saturazione.

Sotto certi valori di SatO2 (80%) la pressione di ossigeno scende rapidamente sotto i 60 mmHg (insufficienza respiratoria acuta).

Ceduto l’ossigeno, una parte dell’emoglobina si combina con la CO2 prodotta dal metabolismo cellulare periferico, questa dal liquido interstiziale passa nel sangue (la maggior parte viaggia disciolta nel plasma) e ritorna ai polmoni dove viene eliminata.

Quando l’emoglobina si lega all’ossigeno cambia di colore e il sangue appare rosso ciliegia. Il sangue non ossigenato invece, è di colore marrone-rosso scuro e appare bluastro attraverso la pelle.

GLOBULI BIANCHI

I globuli bianchi (o leucociti), perché privi di pigmento, sono forniti di nucleo, le caratteristiche del nucleo li differenziano in categorie, hanno una funzione di difesa dell’organismo.

Alcuni servono a distruggere le sostanze estranee penetrate nell’organismo; altri servono alla formazione di anticorpi. Hanno movimenti ameboidi e si muovono lungo le pareti del vaso (i globuli rossi occupano la parte assiale)

Si formano come i globuli rossi nel midollo osseo, ma anche da altri organi come le ghiandole linfatiche e la milza. I valori normali vanno da 4.000 a 10.000 per millimetro cubo (leucocitosi è il loro aumento, leucocitopenia la diminuzione).