Riassunto esame Fisiologia Umana, prof. Cuppini, libro consigliato Fisiologia di Berne e Levy
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Quindi, tale meccanismo ci dice che aumenti dello stiramento delle
miofibre cardiache, indotto da un aumento del volume
ventricolare, inducono un aumento della GS.
Variazioni del V ventricolare possono verificarsi come
adattamento alle variazioni FC durante la BRADICARDIA,
l’aumentata durata della diastole consente un maggior riempimento
ventricolare. Il conseguente aumento della lunghezza delle fibre
miocardiche provoca un ↑GS. Essendo la GC=GS x FC, la GC rimane
costante, in quanto una ↓FC è compensata da ↑GS.
Equilibrio tra gittate ventricolari dx – sx si realizza a Patriali
differenti Ogni improvviso ↑GITTATA DI UN VENTRICOLO
provoca in breve tempo un ↑RITORNO VENOSO nell’altro
ventricolo.
Il meccanismi di Frank-Starling ha quindi la funzione di mantenere un
preciso equilibrio tra i V sangue espulsi dal ventricolo dx e sx.
Uno squilibrio delle gittate dei 2 ventricoli, avrebbe delle conseguenze
catastrofiche.
L’equilibrio tra il volume ventricolare dx-sx avviene in una condizione in
cui la P atriale è diversa nei 2 atri. In particolar modo, l’eiezione da
entrambi i ventricoli diventa uguale, quando si ha una maggior Patriale
nel atrio sx rispetto al dx (img.pag.430). Invece, x uguali pressioni
nell’atrio dx-sx, l’eiezione del ventricolo dx supera quella del ventricolo
sx. Ciò comporta che il VOLUME SANGUE che fluirà dal ventricolo dx
all’atrio sx e quindi ventricolo sx, sarà maggiore di quello espulso dal
VENTRICOLO SX. Tale aumento di volume provoca un ↑VOLUME
DIASTOLICO - ↑P atriale. L’aumentano volume diastolico, stira le miofibre
cardiache, si attua cioè il meccanismo di Frank-Starling, che permette
di ↑EIEZIONE VENTRICOLO SX e portarlo a eguagliare l’EIEZIONE
VENTRICOLO DX (come detto questa condizioni di realizza a Patriali
differenti).
Regolazione della GC indotta dalla FC l’analisi è complessa, in
quanto una variazione della FC altera anche 3 fattori che
determinano la GS: pre-carico – post-carico – contrattilità.
Quindi, se ↑FC, si riduce la durata della diastole. Pertanto, il
riempimento ventricolare è abbreviato, quindi PRE-CARICO ↓.
Inoltre l’aumento FC determina anche un ↑GC, che provoca a sua volta
una modifica della PA, cioè si modifica il POST CARICO.
2+
Infine ↑FC provoca un ↑ FLUSSO Ca in maniera graduale all’interno
cellula muscolare cardiaca e di conseguenza ↑CONTRATTILITA’.
2+
Questo incremento di Ca è dovuto a 2 meccanismi: 2+
Aumento num. di contrazioni al min il Ca entra nella cellula
o durante il PLATEU del PA. L’aumento delle stimolazioni al minuto,
provocano un aumento del NUM.PLATEU al min, con
2+
conseguente incremento intracellulare di Ca . 2+
Aumento della corrente entrante del Ca x ogni
o depolarizzazione ad ogni contrazione successiva, aumenta
2+ 2+
l’ingresso di Ca (grafico pag.431), questo incremento di Ca
nel citosol rende più potente la contrazione del miocita.
È stato visto che ad un incremento FC, consegue una progressiva
riduzione GS. Tale riduzione è dovuta alla riduzione del tempo di
riempimento ventricolare, ma non sembra ridursi in maniera
proporzionale alla FC (stud. es.pag.459).
Di conseguenza la relazione che viene a stabilirsi tra GC e FC è a forma di
U rovesciata, ma tale relazione non è definitiva, in quanto può variare in
modo quantitativo tra diversi soggetti e nello stesso soggetto in base
alle condizioni fisiologiche. Ad es. in un sogg. che esegue att.fisica, la
GC e FC di norma aumentano in modo proporzionale e la GS rimane
costante o aumenta di poco. Ciò farebbe ritenere che aumenti della
GC siano indotti solo da aumenti della FC, ma tuttavia x una vasta
gamma di valori, le variazioni di FC di x sé hanno scarsa
influenza sulla GC. L’incremento della GC deve quindi necessariamente
dipendere da altri fattori: pronunciata riduzione resist. periferiche,
provocata da vasodilatazione a livello m.attivi - ↑contrattilità
cuore dovuto all’aumento generalizzato dell’att.simpatica.
Nonostante quanto detto, ↑ FC svolgono comunque un ruolo facilitante
nell’aumento GC; se si impedisce aumento FC, incremento GC e
possibilità di fare eser. sono fortemente limitati.
Per quanto riguarda la GS, durante l’esercizio cambia solo di poco.
Regolazione ESTRINSECA dell’att.cardiaca
I fattori regolatori ESTRINSECI del cuore possono essere suddivisi in:
Fattori nervosi: il cuore è innervato da un cospicuo numero di fibre nervose
autonome che nell'insieme prendono il nome di PLESSO CARDIACO. In questo
plesso ritroviamo sia fibre nervose SIMPATICHE che PARASIMPATICHE:
Influenze simpatiche L'innervazione simpatica del cuore è fornita
dalle fibre simpatiche postgangliari provenienti dal tronco del
simpatico (in particolare dal ganglio cervicale superiore, dal ganglio
cervicale medio, dal ganglio stellato e dai gangli toracici sino al quarto).
L’att.nervosa simpatica incrementa sia la contrattilità atriale, sia
ventricolare. In particolar modo, la prestazione cardiaca viene
2+
aumentata modificando le dinamiche del Ca intracellulare: le
terminazioni delle fibre simpatiche, liberano NA che va a interagire con i
recettori B-adrenergici….
Influenze parasimpatiche Il nervo vago, tramite i suoi rami di destra
e di sinistra, rappresenta il principale nervo deputato all'innervazione
parasimpatica e sensitiva del cuore. I nervi vaghi, esercitano profondi
effetti depressivi sul: pacemaker cardiaco – atrii – tessuto
conduzione AV. Svolge anche effetti depressori sui ventricoli, ma in
misura minore rispetto agli atrii.
Gli EFFETTI che la stimolazione vagale produce sono:↓Pmax ventricolo
sx - ↓della massima velocità con cui viene sviluppata la P - ↓
della max velocità di declino pressorio durante la diastole.
L’effetto depressivo del vago, può essere raggiunto attraverso 2
meccanismi:
Ach, liberato dalle terminaz. vagali, interagisce con i
o rec.muscarinici della memb. cell.cardiache. Quest’interazione
comporta effetti opposti al meccanismo simpatico: inbizione
2+
adenilato ciclasi ↓AMPc intracell. ↓conduttanza Ca
della memb.cell. ↓contrattilità miocardio.
Ach rilasciata, può andare a inibire il rilascio di NA dai
o terminali nervosi simpatici circostanti.
Fattori chimici
Ormoni midollare surrene il principale ormone secreto è l’ADRENALINA
(viene anche secreta una certa quantità di NA). Il ritmo di secrezione delle
catecolamine è sotto il controllo dei medesimi meccanismi che
controllano att. del SN simpatico: la concentrazione di queste
catecolamine nel sangue, aumenta nelle stesse situazioni che attivano il
sist.simpatico. In condizioni normali, tuttavia, le catecolamine circolanti
esercitano effetti trascurabili sul sist.cardiovascolare. Le fibre simpatiche
cardiache, rilasciano però più NA che adrenalina.
Ormoni corticale surrene (situazione controversa riguardo influenza
steroidi sul miocardio) ormoni corticosurrenalici aumentano la contrattilità
miocardio oppure, ad es. idrocortisone, potenzia effetti cardiotonici delle
catecolamine.
Ormoni tiroide ↑contrattilità cuore. Nell’ipertiroidismo si ha un ↑velocità
2+
idrolisi ATP e ↑captazione Ca da parte RS. I soggetti ipertesi mostrano:
tachicardia - ↑GC – palpitazioni – aritmie.
Gli ormoni tiroidei, stimolano la produzione di proteine nel cuore, inducendo
IPERTROFIA CARDIACA. Alcuni studi, dimostrano anche che aumentano la
densità rec. b-adrenergici nel tess.cardiaco. L’iperfuzione tiroidea aumenta il
ritmo metabolismo generale e questo, a sua volta, comporta dilatazione
arteriole e quindi, ↓resist.periferiche tot. ↑GC.
Insulina ↑forza contrazione. Tale effetto risulta potenziato dal blocco rec.
B-adrenergici. L’aumento di contrattilità non può essere spiegato in modo
soddisfacente con il concomitante aumento del trasferimento di glucosio
dentro la cellula cardiaca).
Glucagone ↑forza contrazione - ↑FREQUENZA CONTRAZ. CARDIACHE.
Ruolo fisiologico non significativo nella normale regolazione del
sist.cardiovascolare.
Regolazione della forza di contrazione
Nel cuore la FORZA DI CONTRAZIONE non viene incrementata reclutando più
fibre musc. come avviene nel m.sch., ma le fibre musc. cardiache si
contraggono tutte insieme.
Il prolungato PA presente nel cuore, dovuto all’attivazione dei canali
2+
Ca voltaggio-dipendenti, determina un lungo periodo refrattario, che a sua
volta impedisce il TETANO, anche perché un tetano altererebbe l’azione di
pompaggio del cuore, portando alla morte.
Per poter incrementare la FORZA DI CONTRAZIONE nel cuore esistono diversi
meccanismi.
Meccanismo di ↑forza contrazione in seguito a STIMOLAZIONE
SIMPATICA la stimolazione simpatica si verifica in periodi di eccitamento o
paura e coinvolge l’attivazione RECETTORI β-ADRENERGICI del cuore, da
parte della NORADRENALINA (rilasciata terminali nerv. cuore) o ADRENALINA
(rilasciata da midollare surrene).
L’attivazione dei RECETTORI β-ADRENERGICI comporta:
Incremento FORZA CONTRAZIONE INOTROPISMO POSITIVO
(effetto ionotropo positivo).
Incremento VELOCITA’ RILASCIAMENTO (contrazione + breve)
LUSITROPISMO POSITIVO
Incremento FREQUENZA CONTRAZ. CARDIACHE
CRONOTROPISMO POSITIVO
Si hanno perciò contrazioni più energiche – più brevi – più frequenti.
Effetti ADRENALINA – NORADRENALINA: si legano ai RECETTORI
β-ADRENERGICI attivando il processo di fosforilazione (adenilanto ciclasi
AMP ciclico), che porta alla fosforilazione:
2+ 2+
canali Ca voltaggio dipendente (responsabili entrata Ca extracell.)
2+
provoca ingresso quantità maggiore di Ca extracellulare.
proteina fosfolambano, associata al SERCA consente al RS di
2+
accumulare più Ca al suo interno, prima che esso sia espulso dalla
+ 2+
cellula dall’ANTIPORTO 3Na -1Ca - pompa sarcolemmare. Ciò consente
al RS di rilasciare, durante il successivo PA, una quantità
2+
maggiore di Ca , che promuove più interazioni ACT-MIO e quindi una
FORZA DI CONTRAZIONE MAGGIORE.
L’aumentata attività del SERCA dopo stimolazione simpatica promuove
2+
una contrazione più breve a causa del rapido riaccumulo di Ca da
parte del RS. Questo consente al cuore di aumentare la FREQUENZA
CONTRAZIONE.
Una conseguenza della stimolazione simpatica è un aumento frequenza di
contrazione dovuta ad effetto diretto sulle CELLULE PACEMAKER.
Meccanismo di ↑forza contrazione in seguito a STIRAMENTO FIBRE
MUSCOLARI CARDIACHE: legge di Frank-Starling il cuore sviluppa una F
contrazione maggiore quando è STIRATO, fenomeno che avviene nei periodi
in cui il ritorno del sangue venoso al cuore è aumentato.
L’importanza di questo meccanismo è di consentire al cuore di pompare
qualsiasi volume di sangue che riceve, in particolar modo, quando
l’afflusso di sangue al cuore è molto elevato, i ventricoli vengono stirati, e il
cuore aumenta la sua FORZA CONTRAZIONE, assicurando l’espulsione
del volume extra di sangue.
Lo stiramento delle fibre muscolari cardiache è però limitato dalla TENSIONE
PASSIVA, che si viene a generare in seguito alla sovrabbondanza di
tess.connettivo e proteine intracellulari elastiche (titina). Di
conseguenza lo stiramento non sfocerà in SOVRADISTENSIONE, ma permette di
rimanere entro un range di SOVRAPPOSIZIONE OTTIMALE dei filamenti ACT-MIO.
A cosa è dovuto l’AUMENTO DI FORZA CONTRATTILE all’AUMENTARE DELO
STIRAMENTO? è dovuto al fatto che lo stiramento riduce lo spazio tra i
filamenti spessi-sottili, e questo determina la possibilità che un numero
maggiore di molecole di miosina possano interagire con l’actina.
Responsabile ciò, sembrerebbe essere la TITINA, la quale si lega sia alla
miosina che all’actina, spingendo entrambi i filamenti ad avvicinarsi tra
loro quando essa è stirata (img.pag.303); ciò comporta un incremento della
2+
possibilità di interazione ACT-MIO ad una data concentrazione Ca .
2+
Altro effetto di questo stiramento è una maggiore sensibilità al Ca : nel
2+
MIOCARDIO STIRATO la concentrazione Ca che permette di raggiungere una
certa forza di contrazione, risulta essere più bassa rispetto ad un MIOCARDIO
NON STIRATO, nel quale x raggiungere la stessa forza di contrazione è
2+
necessaria una concentrazione Ca più alta (img.pag.302 figura B).
Inoltre, nonostante nel m.scheletrico sia presente TITINA, questo fenomeno di
↑FORZA CONTRATTILE all’aumentare LUNGHEZZA MUSC. (STIRAMENTO) non
avviene. Ciò potrebbe essere spiegato in una differente isoforma della
TITINA (o miosina, troponina, tropo miosina) presenti nelle 2 tipologie di
muscolo.
CIRCOLAZIONE DEL SANGUE
Il sist. vascolare è costituito da un sistema chiuso di condotti (vasi) che
distribuiscono il sangue: CUORE TESSUTI e TESSUTI CUORE. Può
essere suddiviso in 3 componenti:
Sistema arterioso trasferisce sangue CUORE TESSUTI
Sistema venoso trasferisce sangue TESSUTI CUORE
Microcircolazione divide il sist.arterioso da quello venoso e
costituisce la sede dove vengono scambiati nutrienti e cataboliti cell.
tra SANGUE-TESSUTI.
Quadro generale del SIST.VASCOLARE
Il sangue scorre rapidamente dall’AORTA alle sue BRANCHE ARTERIOSE (grandi
arterie – piccole arterie – arteriole – capillari), riducendosi
progressivamente di diametro e con le pareti che si assottigliano mano
a mano che si procede verso la periferia. Modifiche si hanno anche da un
punto di vista istologico: si passa da una struttura prevalentemente elastica
dell’AORTA, ad una più muscolare delle ARTERIE PERIFERICHE e ad una
prevalentemente muscolare delle ARTERIOLE, mentre i capillari che non
presentano tess.muscolare – fibroso, ma solo endotelio.
Il sangue ritorna al cuore passando dai CAPILLARI alla VENA CAVA
(CAPILLARI-VENULE-PICCOLE VENULE –GRANDI VENULE – VENA CAVA). In
questo percorso verso il cuore si ha una diminuzione num.vene - aumento
progressivo del diametro di ogni vaso - pareti che si ispessiscono. Da un
punto di vista istologico si passa da una struttura costituita solo da
ENDOTELIO, tipica del CAPILLARE, ad una più muscolare delle
GRANDI-PICCOLE VENE, ad una prevalentemente muscolare ed elastica
della VENA CAVA (tab.pag.330).
Il percorso sanguigno nei diversi canali arteriosi-venosi della GRANDE
CIRCOLAZIONE (vedi tab.pag.331) nel percorso che porta il sangue
arterioso dall’AORTA ai CAPILLARI, si assiste ad una riduzione velocità
flusso sanguigno, ciò è dovuto ad un aumento AREA SEZIONE
TRASVERSA TOTALE (sebbene ciascun vaso, progressivamente più piccolo,
presenta singolarmente un AREA SEZ.TRASVERSA sempre più piccola), cioè
aumentando il numero dei vasi, aumenta la possibilità del sangue di potersi
distribuire su una superficie maggiore, ciò determina un rallentamento flusso
sanguigno. Tale condizione configura una situazione di relazione inversa
SEZ.TRASVERSA – VELOCITA’ FLUSSO. Si assiste inoltre ad una
progressiva riduzione pressione, con la MASSIMA CADUTA DI PRESSIONE
che si ha quando il sangue passa da PICCOLA ARTERIA – ARTERIOLA.
Nel percorso che riporta il sangue al cuore si assiste ad una diminuzione
AREA SEZ.TRASVERSA TOTALE - quindi ad un AUMENTO VELOCITA’
FLUSSO - riduzione PRESSIONE. L’AREA SEZ.TRASVERSA delle VENE CAVE è
maggiore di quella dell’AORTA, di conseguenza si avrà una VELOCITA’ DI
FLUSSO minore rispetto a quella presente nell’AORTA (nelle VENE il sangue
circola in maniera più rallentata rispetto ARTERIE) (tabella pag.330).
Descrizione dettagliata reazione flusso sanguigno nei vari canali
(grafico pag.331):
GRANDI ARTERIE piccola RESISTENZA FRIZIONALE, quindi alta
VELOCITA’ di flusso – sezione trasversa ridotta – alta PRESSIONE –
flusso sanguigno PULSATILE.
PICCOLE ARTERIE moderata RESIST.FRIZIONALE – sezione trasversa
totale più grande rispetto a SEZIONE TRASV. TOT. GRANDI ARTERIE, quindi
VELOCITA’ flusso più ridotta rispetto alle GRANDI ARTERIE – PRESSIONE +
bassa rispetto GRANDI ARTERIE - flusso sanguigno PULSATILE.
ARTERIOLE massima RESIST.FRIZIONALE – quindi massima CADUTA
PRESSIONE - sezione trasversa totale più grande rispetto alla SEZIONE
TRASVERSA TOTALE GRANDI-PICCOLE ARTERIE –quindi VELOCITA’
notevolmente ridotta (img.pag.331). La VELOCITA’ PIU’ RALLENTATA –
L’ESTENDIBILITA’ DELLE GRANDI ARTERIE (che permette durante la DIASTOLE
un RITORNO ELASTICO, responsabile della spinta avanti flusso sanguigno)
è responsabile di un flusso sanguigno non più PULSATILE, ma CONTINUO.
Gli aggiustamenti del grado di contrazione della muscolatura di questi piccoli
vasi, regolano il flusso sanguigno nel tessuto e svolgono un ruolo importante
nella regolaz. della PRESSIONE ARTERIOSA.
CAPILLARI sebbene il capillare presenta la più piccola sezione trasversa
rispetto a tutti gli altri vasi, ciò che conta è la sezione trasversa totale del
letto capillare (insieme di tutti i capillari) che risulta maggiore di tutti i
vasi. Di conseguenza, una volta che il sangue passa dall’ARTERIOLA
CAPILLARE si distribuisce su di un’area molto più ampia e ciò determina un
ulteriore rallentamento del flusso sanguigno– pressione bassa.
EMODINAMICA
Velocità del sangue
La velocità del sangue dipenda dal rapporto tra FLUSSO (Q)/AREA
SEZ.TRASVERSA (A): V=Q/A.
Da questo rapporto si nota come la VEL. SANGUE sia inversamente
proporz. all’AREA SEZ.TRASVERSA dei vasi: VELOCITA’ e maggiore nel
vaso con SEZ.TRASVERSA più piccola e viceversa nel vaso con SEZ.TRASVERSA
più grande.
A livello del SIST.VASCOLARE, avremo che la VELOCITA’ SANGUE si riduce
progressivamente quando il sangue attraversa SIST.ARTERIOSO, in
particolare, nei CAPILLARI avremo il valore minimo di velocità. Quando il
sangue attraversa il SIST.VENOSO, avremo invece un aumento progressivo
della velocità sangue.
Relazione VELOCITA’ – PRESSIONE SANGUE
La velocità del flusso sanguigno può avere importati effetti sulla pressione
all’interno del vaso.
La PRESSIONE TOTALE all’interno di un vaso è data dalla somma della
PRESSIONE DINAMICA + PRESSIONE STATICA. La PRESS.DINAMICA è
determinata anche dalla velocità flusso (formula pag.376), in particolar modo
essa risulta direttamente proporzionale alla PRESS.DINAMICA. La
velocità aumenta nei vasi con sez.trasversa più piccola, ciò determina un
incremento della P DINAMICA in quel vaso.
Relazione PRESSIONE – FLUSSO
Legge di Poiseuille attraverso un’equazione (pag.376) ci fornisce info
importati sui FATTORI DETERMINANTI del FLUSSO SANGUIGNO
attraverso il sist.vascolare.
Il flusso attraverso un condotto AUMENTA all’aumentare del GRADIENTE
PRESSORIO
DIMINUISCE all’aumentare VISCOSITA’ FLUIDO – LUNGHEZZA CONDOTTO.
Resistenza al flusso
Si intende la resistenze che il flusso incontra nel suo procedere. Secondo la
formula pag.377, si può comprendere come la resistenza dipenda dalle
CARATTERISTICHE DEL FLUIDO - DIMENSIONE DEL CONDOTTO. Il principale
fattore determinante la resistenze del flusso attraverso ogni singolo vaso è il
calibro del vaso. Dalla formula si nota come il raggio (r) sia inversamente
proporzionale alla resistenza al flusso, perciò ne deriva che:
AUMENTO CALIBRO ↓resist.flusso
DIMINUZIONE CALIBRO ↑resist.flusso
Nel sist.vascolare, se prendiamo in considerazione i SINGOLI VASI, notiamo
come vasi con il più piccolo calibro sono i capillari, nei quali si avrà perciò una
resistenza elevata, che tende a ridursi con l’aumentare del diametro
degli altri vasi più grossi (grafico pag.377). Dobbiamo però tenere in
considerazione la strutturazione dell’interno sist.vascolare, in quanto la
RESISTENZA varia a seconda che i canali vascolari, nei quali fluisce il sangue,
siano disposti in SERIE o in PARALLELO.
CANALI disposti in SERIE il FLUSSO TOTALE di sangue è lo stesso all’interno
dei vasi arteriosi disposti in serie. Avremo quindi che la RESISTENZA TOT. in
un sist. in serie è data dalla somma delle R presente in ogni vaso.
CANALI disposti in PARALLELO il FLUSSO TOTALE di sangue si divide x ogni
canale vascolare. La RESIST. TOTALE sarà data, anche in questo caso, dalla
somma delle resistenze di ogni singola componenti vascolare disposta
in parallelo. Solamente che ogni singola resistenza calcolata x ogni vaso =
1/R. Quindi la RESIST. TOT. sarà sempre più piccola della resistenza
calcolata x ogni singolo vaso disposto in parallelo (es.pag.379).
Detto ciò, considerando l’intero flusso si sangue passante nel sist. vascolare,
avremo che la maggiore resistenza sarà offerta non dai capillari, ma a
livello delle arteriole e piccole arterie. Il motivo risiede proprio nel fatto che
i CAPILLARI possiedono un numero notevolmente superiore di vasi
disposti in parallelo, rispetto alla ARTERIOLE.
La RESIST.VASCOLARE può essere modificata da stimoli naturali che
modificano il raggio dei vasi. Il fattore più importante che modifica il calibro
è lo stato di contrazione delle cell.muscolari lisce che circondano le
pareti vasi.
Flusso laminare e flusso turbolento
FLUSSO LAMINARE si intende quel tipo di movimento in cui il fluido si
muove come una serie di lamine individuali e ogni lamina si muove a
una velocità diversa da quella della lamina contigua (img.pag.376). Nel
FLUSSO LAMINARE attraverso un condotto, il fluido è come se fosse costituito
da una serie di lamine cilindriche coassiali, infinitamente sottili, che
scivolano l’una sull’altra.
La differenza di velocità che si riscontra nelle lamine di questo flusso e x il
quale il flusso assume una forma “parabolica”, è dovuta al fatto che le
lamine più esterne sono a contatto con la parete del condotto. Tale
contatto crea attrito, che rallenta la velocità di queste lamine più esterne. Le
lamine centrali si spostano invece più rapidamente e al centro avremo la
massima velocità della corrente.
FLUSSO TURBOLENTO all’aumentare del flusso di un fluido in un condotto
possono svilupparsi movimenti irregolari degli elementi del fluido; tale
tipo di flusso è denominato TURBOLENTO. A differenze del flusso laminare,
dove gli elementi del fluido rimangono in una lamina, in quelli TURBOLENTO gli
elementi del fluido non rimangono confinati nelle linee di flusso, ma si
mescolano (la parte centrale flusso si risvolta verso periferia). In queste
condizioni gli ATTRITI INTERNI, aumentano enormemente.
I fattori che provocano turbolenza sono: elevata densità fluido – bassa
viscosità sangue - diametri elevati condotti – elevate velocità. In
aggiunta altri fattori che provocano turbolenza sono: improvvise variazioni
dimensioni condotto o irregolarità della parete condotto. Avremo quindi
che nei GROSSI VASI il flusso può divenire TURBOLENTO, nei PICCOLI VASI
tende a rimanere LINEARE.
Per promuovere un dato flusso di fluido attraverso un condotto in condizioni di
turbolenza, è necessaria una pressione maggiore rispetto a quella del flusso
laminare. Pertanto, se si verifica una turbolenza, una pompa come il cuore
deve eseguire un lavoro considerevolmente maggiore x assicurare un
dato flusso.
Viscosità sangue
Per viscosità si intende la capacità liquidi di scorrere su se stesso. Per il
sangue, la viscosità può variare considerevolmente con le DIMENSIONI
CONDOTTO e con il FLUSSO. Il sangue è costituito da una sospensione
soprattutto di eritrociti in un liquido relativamente omogeneo costituito dal
PLASMA. Di conseguenza la viscosità del sangue varia in funzione del valore di
EMATOCRITO (x elevati valori di ematocrito si ha un aumento della viscosità
(grafico pag.381)).
Viscosità – dimensioni condotto Per un certo valore di EMATOCRITO, la
viscosità del sangue dipende dalle dimensioni del condotto: VISCOSITA’
diminuisce progressivamente come il diametro del condotto si riduce al di sotto
0,3mm (capillari, arteriole, hanno dimensioni minori). Tenendo in
considerazione la formula resistenza pag.377, vediamo come R sia dirett. prop.
alla viscosità, quindi in vasi sanguigni ad alta resistenza, come capillari e
arteriole, il fatto di avere una BASSA VISCOSITA’ riduce la resistenza. Il
motivo x cui il DIAMETNRO CONDOTTO influenza la VISCOSITA’, è dovuto in
parte a una variazione nella composizione sangue che scorre nei piccoli
condotti: in questi piccoli condotti si ha un flusso laminare. Nelle lamine
centrali del flusso (parte più veloce del flusso) si tendono a concentrare i
globuli rossi, mentre il plasma scorre nelle lamine periferiche (più
lente). Poiché le porzioni centrali del flusso contengono una quantità maggiore
di globuli rossi e si muovono a velocità maggiore, il tempo necessario x
attraversare un condotto sarà minore x i GLOBULI ROSSI che x il
PLASMA. Inoltre i VALORI DI EMATOCRITO nei piccoli condotti, risultano essere
inferiori rispetto ai condotti più grandi.
Viscosità – velocità flusso sono inversamente proporzionali,
all’aumentare velocità – diminuisce viscosità. Ciò è dovuto al fatto che a BASSE
VELOCITA’ si formano aggregati tra cellule, con conseguente ↑viscosità.
Questa tendenza si riduce progressivamente con l’aumentare velocità
(grafico pag.381). Altro motivo risiede nel fatto che ad ALTE VELOCITA’, gli
eritrociti tendono a concentrarsi nella lamina centrale più veloce, consentendo
una maggiore velocità con cui una lamina di fluido scorre sull’altra
contigua.
SISTEMA ARTERIOSO
Il sistema arterioso SISTEMICO e POLMONARE va a distribuire sangue ai letti
capillari del corpo.
Fattori determinanti PA
La PA può essere definita come PA media, in quanto è la media della
pressione nel tempo. Essa si divide in PA sistolica (max) – PA diastolica
(min). PA sistolica (max (110-119mmHg)) – PA diastolica (min
(75-79mmHg)) polso pressorio.
I fattori che determinano la PA sono:
Fattori FISICI:
• V sangue presente nel sist.arterioso
o Caratteristiche elastiche del sistema (compliance)
o
Fattori FISIOLOGICI:
• GC (FCxGS)
o Resistenze periferiche
o
Effetti del VOLUME SANGUE PRESENTE NEL SIST. ARTERIOSO esso
dipende a sua volta dai 2 fattori fisiologici: GC – RESIST.PERIFERICA.
Questi 2 fattori, determinano rispettivamente un altro paramento: velocità
influsso sangue (Qi) – velocità deflusso sangue (Q2).
Qi – Q2
Se l’INFLUSSO > DEFLUSSO sangue ↑ VOLUME ARTERIOSO e le pareti
arteriosi si distendono maggiormente con conseguente ↑PA. Per essere
maggiore l’INFLUSSO, significa che è ↑GC.
Se INFLUESSO < DEFLUSSO ↓ VOLUME ARTERIOSO e le pareti arteriosi si
distendono in misura minore con conseguente ↓PA. Per essere maggiore il
DEFLUSSO, significa che sono ↓RESIST.PERIFERICHE.
Se INFLUSSO = DEFLUSSO VOLUME ARTERIOSO costante e
conseguentemente una PA costante.
Da quanto detto, desumiamo che un aumento GC – RESIST.PERIFERICHE
↑PA. Una diminuzione GC – RESIST.PERIFERICHE ↓PA.
Durante l’EIEZIONE VENTRICOLARE (SISTOLE) si verifica una rapida e veloce
immissione nel sistema arterioso di sangue, il cui quantitativo è
superiore al volume di sangue che defluisce dalla arteriole (INFLUSSO
> DEFLUSSO). Ne consegue che il VOLUME SANGUE e PA aumentano a un
picco di pressione che rappresenta la PA SISTOLICA.
Durante la DIASTOLE, invece, l’EIEZIONE CARDIACA è nulla e quindi il
DEFLUSSO PERIFERICO è di molto maggiore. Ne consegue una RIDUZIONE
VOLUME SANGUIGNO ARTERIOSO che provoca una riduzione PA al valore
minimo (PA DIASTOLICA).
Effetti della COMPLIANCE ARTERIOSA L’AORTA – ARTERIA POLMONARE e
le loro principali branche, presentano una parete ad elevata presenza di
elastina, che rende questi vasi molto distendibili (elevata compilance).
Questa DISTENDIBILITA’ serve a smorzare la natura pulsatile del flusso
sanguigno, determinata dal pompaggi intermittente del cuore. Con
l’eiezione del sangue durante le sistole da parte dei ventricoli, questi vasi si
distendono (accumulano en.potenziale) e durante la DIASTOLE, spingono
il sangue in avanti grazie al ritorno elastico delle loro pareti
(img.pag.383). Pertanto, l’EIEZIONE INTERMITTENTE del cuore, viene
convertita nei capillari a FLUSSO STAZIONARIO.
La natura elastica delle grosse arterie riduce anche il lavoro del cuore. Se
queste arterie fossero rigide, la pressione incrementerebbe notevolmente
durante la SISTOLE. Questa incrementata pressione imporrebbe ai ventricoli
di pompare sangue contro un carico elevato (post-carico) e quindi
incrementerebbe il lavoro del cuore (img.pag.383). Invece, il fatto che
queste arterie sono elastiche, permettono loro di distendersi durante la
SISTOLE, e il risultato sarebbe un incremento della press.sistolica in
misura minore rispetto a quanto si avrebbe nelle arterie rigide. Ne
consegue anche un lavoro cardiaco di minore intensità.
Propagazione onda di pressione
L’eiezione del ventricolo sx nell’aorta, provoca l’insorgenza di un’onda di
pressione che si propaga lungo l’AORTA e le sue branche. Essa viaggia
ad una velocità che è molto più elevata delle velocità con cui avviene il
reale movimento in avanti del sangue. È quest’onda di pressione
propagata che si percepisce come “polso” palpando un’arteria periferica.
La VELOCITA’ TRASMISSIONE ONDA PRESSIONE varia in modo inversamente
proporzionale alla COMPLIANCE VASCOLARE. In genere, la velocità di
trasmissione aumenta con l’età, confermando come le arterie diventano
meno elastiche con l’invecchiamento.
Inoltre la velocità di trasmissione aumenta quando l’onda pressoria passa
dall’AORTA alle ARTERIE PERIFERICHE e ciò dimostra come la compliance
vascolare tende a diminuire nelle porzioni arteriose più distali.
SISTEMA VENOSO
Le vene sono gli elementi del sist.circolatorio che trasferiscono sangue dai
tessuti al cuore. Le vene, inoltre, costituiscono un serbatoio molto ampio
che contiene circa il 70% del sangue in circolo. Questa funzione di
serbatoio, consente alle vene di aggiustare il volume di sangue che
ritorna al cuore (variando quindi il PRE-CARICO), in modo tale che siano
soddisfatte le necessità dell’organismo quando la GC è alterata.
Le vene sono molto distendibili e offrono una bassa resistenza al flusso
sanguigno. La bassa resist., favorisce il flusso di sangue dalle VENE
PERIFERICHE CUORE.
La distendibilità delle vene (compliance), varia con la posizione del corpo,
tanto che le VENE ARTI INFERIORI hanno una compliance inferiore a quella
delle vene che si trovano a livello o sopra cuore. Le VENE ARTI INFERIORI,
sono inoltre più spesse delle VENE ARTI SUPERIORI o VENE CERVELLO. La
COMPLIANCE vene si riduce con l’età e l’ISPESSIMENTO che si verifica è
accompagnato da una diminuzione elastina – aumento collagene.
Variazioni del ritorno venoso si ottengono x aggiustamenti TONO
VENOMOTORE – ATT.RESPIRATORIA – STRESS ORTOSTATICO (GRAVITA’).
Gravità
Le FORZE GRAVITAZIONALI possono esercitare notevoli effetti sulla GC
(es.pag.389).
Viene spesso riferito che quanto una persona è in staz.eretta, le F gravità
agiscono contro F che di norma promuovono il ritorno venoso al cuore.
Quest’affermazione è incompleta, in quanto ignora:
il fatto che ogni F gravitazionale esercita impedimento al flusso
o sul versante venoso, è esattamente bilanciata dal fatto che essa
favorisce il flusso sul versante arterioso.
Non prende in considerazione gli effetti della gravità nel
o determinare l’accumulo venoso. A tal proposito, durante la
staz.eretta, la GRAVITA’ provoca accumulo di sangue negli arti
inferiori, e distende sia ARTERIE che VENE. Poiché la COMPLIANCE
VENOSA è maggiore di quella ARTERIOSA, questa distensione sarà
maggiore nel lato venoso rispetto a quello arterioso. Ciò provoca
effetti che assomigliano a quelli che si riscontrano durante l’emorrargia.
Quest’accumulo, provoca infatti una riduzione GC, al quale seguono
aggiustamenti compensatori (identici a quelli che si attuano in
situazioni di emorragia) che consentono all’uomo di adattarsi alla
staz.eretta.
Att.muscolare e valvole venose
Quando si passa dalla posizione SUPINA alla STAZ.ERETTA e si rimane immobili,
si assiste ad un aumento pressione a livello delle vene degli arti
inferiori.
Nelle gambe, la PRESSIONE VENOSA aumenta gradualmente e non
raggiunge un valore stabile se non dopo almeno 1 min di staz.eretta.
Questo aumento graduale di pressione venosa è attribuibile alle VALVOLE
localizzate nelle vene, che permettono il flusso in una sola direzione
del cuore. Quando una persona assume una staz.eretta, le valvole
impediscono che il sangue venoso dai livelli più elevati, refluiscano ai
piedi. Avremo quindi che la colonna di sangue venoso è sostenuta a più livelli
da queste valvole, le quali la dividono in diversi segmenti separati. Il
sangue proveniente dalle venule e altre piccole vene, continua ad entrare nei
singoli segmenti della colonna, provocando un aumento pressorio. Non
appena la pressione di un segmento diventa superiore a quella del
SEGMENTO SOPRASTANTE, le VALVOLE vengono aperte. Alla fine, tutte
le valvole saranno aperte e la colonna diviene CONTINUA.
Quando si comincia a CAMMINARE, la PRESSIONE VENOSA negli arti inferiori si
riduce in modo apprezzabile (img.pag.389). Ciò è dovuto al fatto che,
all’azione delle valvole, si aggiunge la COMPRESSIONE VENOSA
intermittente prodotta dalla CONTRAZIONE MUSCOLARE, favorendo la
spinta del sangue in direzione del CUORE.
La CONTRAZIONE MUSCOLARE, va quindi a ridurre la PRESSIONE VENOSA
MEDIA e serve come pompa ausiliaria x favorire il ritorno venoso. In
questo modo, previene l’accumulo venoso e riduce la pressione
idrostatica capillare riducendo cosi, durante la staz.eretta, la
tendenza alla formazione di edemi nei tess. delle regioni inferiori
corpo.
MICROCIRCOLAZIONE
Compito del sist.circolatorio è quello di fornire ai tessuti una quantità di
sangue adeguata alle loro richieste di OSSIGENO – SOST.NUTRITIZE.
Per MICROCIRCOLAZIONE si intende la circolazione del sangue attraverso i
vasi più piccoli: ARTERIOLE – CAPILLARI – VENULE. Le ARTERIOLE hanno
uno spesso strato m.liscia, possono:
dare direttamente origine ai capillari. Le arteriole che danno
direttamente origine ai capillari, costituiscono i principali vasi di
resistenza e regolano il flusso ai letti capillari, attraverso
COSTRIZIONI – DILATAZIONI della muscolatura.
I CAPILLARI sono costituiti da un singolo strato ENDOTELIO, che
consente un rapido scambio GAS – ACQUA – SOLUTI con il liquido
interstiziale. I capillari formano una rete intercomunicante di piccoli
condotti di diversa lunghezza.
oppure possono presentare comunicazioni diretta con le venule
oppure possono andare a costituire le METARTERIOLE, condotti nel
quale scorre il sangue, passando direttamente dalla parte arteriosa a
quella venosa, evitando i capillari, oppure andando ad alimentare il
letto capillare (img.pag.390)
Le VENE – PICCOLE VENE servono principalmente come condotti di raccolta
e deposito.
Proprietà funzionali dei capillari
Nei tessuti con elevata att.metabolica (cuore – muscolo sch.), i capillari
sono molto numerosi, mentre risultano in densità minore nei tessuti
meno attivi (tess.subcutaneo – cartilagine).
Non tutti i capillari hanno lo stesso diametro, ce ne so alcuni con dimensioni più
piccole degli ERITROCITI e ciò determina che quest’ultimi x poter passare in
questi condotti devono deformarsi (normalmente sono flessibli).
Il flusso sanguigno nei capillari NON è UNIFORME e dipende
principalmente dallo STATO CONTRATTILE delle ARTERIOLE le
variazioni di velocità del flusso capillare possono essere di tipo CASUALE o
possono mostrare un COMPORTAMENTO OSCILLATORIO (RITMICO)
provocato dalla contrazione-rilasciamento delle arteriole o piccole arterie
(VASOMOTILITA’).
Questa VASOMOTILITA’ è determinata dallo stato di contrazione della
m.liscia delle arteriole-piccole arterie e NON dipende da FATT.ESTERNI,
ma bensì da FATT.INTERNI come ad esempio la variazione PRESSIONE
TRANSMURALE. Tale variazioni vanno proprio ad influenzare lo stato di
contrazione delle arteriole:
↑PRESS.TRANSUMARALE provoca contrazione ARTERIOLE al
o punto in cui si originano i capillari.
↓ PRESS.TRANSUMARALE provoca rilasciamento ARTERIOLE al
o punto in cui si originano i capillari.
Oltre alla PRESS.TRANSMURALE, variazioni della vasomotilità possono
dipendere da fatt.umorali (es.pag.391) – forse fatt. nervosi.
Possiamo quindi dire come la VELOCITA’ FLUSSO CAPILLARE possa
avvenire in maniera CASUALE, oppure essere determinata da
MODIFICHE VASOMOTOLITA’ ARTERIOLE.
Flusso nutrizionale – non nutrizionale Il flusso ematico passante x i
capillari viene definito FLUSSO NUTRIZIONALE
Il flusso ematico che cortocircuita i capillari, passando dal LATO ARTERIOSO a
quello VENOSO FLUSSO NON-NUTRIZIONALE (FLUSSO
CORTOCIRCUITATO).
La scelta delle METARTERIOLE di far fluire sangue dal LATO ARTERIOSO ..>
VENOSO oppure andare ad ALIMETARE LETTO CAPILLARE, è determinato
dall’intensità dell’attività metabolica:
BASSA ATT.METABOLICA il flusso passa dal LATO ARTERIOSO ..>
o VENOSO, in quando molte ARTERIOLE risultano chiuse.
AUMENTO ATT.METABOLICA le arteriole che prima erano chiuse si
o aprono e il sangue che passa nelle metarteriole si rende disponibile x la
perfusione capillare.
I capillari sono privi di m.liscio e quindi non sono dotati della capacità di
modificare attivamente il loro diametro. Tuttavia le cell.endoteliali,
contengono ACT-MIO e possono modificare la loro forma in risp. a certi stimoli
chimici.
La sottile parete dei capillari può contrastare le ELEVATE PRESS.
INTERNE (PRESS. INTRAVASCOLARI) senza rompersi, in seguito al loro
lume molto piccolo Questa proprietà è spiegata dalla Legge Laplace:
T=Pr. T sta per TENSIONE della parete e rappresenta la forza che si
oppone alla FORZA DI DISTENSIONE che tende a separare un’ipotetica
fessura del vaso.
Il piccolo raggio del lume, permette di fornire una FORZA DISTENSIONE piccola.
A pressioni aortiche-capillari normali, la TENSIONE PARETE AORTICA è circa
12.000 volte maggiore della TENSIONE PARETE CAPILLARE (es.pag.392).
Il diametro delle arteriole è determinato dall’equilibrio tra FORZA
CONTRATTILE MUSCOLO LISCIO VASCOLARE – FORZA DISTENDENTE
(prodotta da P intraluminale):
↑F CONTRATTILE M.LISCIA di un’arteriola ↓ sarà il diametro, fino a
o quando non si raggiunge un punto (nel caso delle piccole arterie) in cui si
ha l’occlusione completa del vaso.
↓ progressiva P INTRALUMINALE ↓diametro vaso (si riduce anche
o la TENSIONE parete vaso) e il flusso sanguigno eventualmente si
arresta. Il livello di pressione che provoca arresto del flusso viene
chiamata, PRESSIONE CRITICA DI CHIUSURA.
Ruolo vasoattivo dell’endotelio capillare Oltre a svolgere la funzione
passiva di consentire il passaggio di acqua – piccole molecole attraverso
la parete del vaso e, trattenere cell.sangue – macromolecole, svolge
anche quella attiva di essere una fonte di sostanze capaci di provocare
contrazione – rilasciamento del m.liscio vascolare.
Queste sostanze sono:
PROSTACICLINA (PGI ), facente parte delle PROSTAGLANDINE. Viene
2
prodotta dall’endotelio a partire dall’AC.ARACHIDONICO. La principale
funzione è inbire l’adesione delle piastrine all’endotelio e la loro
aggregazione, evitando quindi formazione trombi. Altra funzione è
quella di provocare il rilasciamento del m.liscio vascolare.
NO (monossido azoto), componente del fatt.rilasciante di origine
endoteliale. Il rilascio di NO può essere provocato: stimolazione
cel.endoteliali con Ach o altre sost. (ATP, brachidina, serotonina,ecc) –
flusso sangue che provoca una TENSIONE TAGLIO sull’endotelio. La
2+
stimolazione delle cell.endoteliali, provoca attivazione canali Ca ,
2+ 2+
permettendo entrata Ca e quindi ↑Ca che attiva NO sintasi, il quale
ricava NO a partire da L-ARGININA. NO esce dalle cell.endotelio e
entra nelle cell.muscolari lisce dei vasi (in quanto in grado di
attraversare membrana da solo poiché ha dimensioni piccole) dove
attiva la GUANILATO CICLASI che andrà ad idrolizzare GTP cGMP.
↑cGMP attiva PROTEINA CHINASI (PKG) che va a fosforilare diverse
proteine di membrana, tra cui:
2+ 2+
canali Ca ↓[Ca ]
o + +
canali K ↑[K ] iperpolarizz.membrana
o SERCA aumenta sua attività, con conseguente maggior
o 2+
sequestro di Ca cistosolico nel RSarcoplasmatico.
Tutto ciò provoca VASODILATAZIONE.
ENDOTELINA potende peptide vasocostrittore, sintetizzato
dall’endotelio. Può provocare modifiche TONO VASOMOTORE –
PRESS.SANGUIGNA. Inoltre è coinvolto in eventi patologici come
aterosclerosi, ipertensione polmonare, insuff.renale, ecc.
+ +
Altre sost. vasodilatatrici come: H - CO2 – K , liberati da
tess.parenchimali.
Ruolo passivo dell’endotelio capillare il solvente e il soluto si muovono
attraverso la parete endoteliale del capillare x:
Diffusione: è il processo più importante. La diffusione è il fattore
chiave che provvede allo scambio di sostanze nutritive – rifiuto tra
capillari e cell.tessuti.
DIFF.MOLECOLE INSOLUBILI NEI LIPIDI nei capillari, la diffusione delle
molecole INSOLUBILI NEI LIPIDI, non avviene liberamente, ma è
limitata dai canali o pori contenenti acqua. Il movimento di soluti
attraverso l’endotelio, non dipende solo dal gradiente di
concentrazione, ma anche da fenomeni di attrazione tra molecole
di soluto e solvente – interazione tra molecole soluto –
configurazione dei pori e cariche delle molecole in relazione alle
cariche delle cell.endoteliali. Maggiori sono le dimensioni delle
molecole insolubili nei lipidi, minore è la diffusione attraverso
capillari, perciò la diffusione attraverso il capillare, rappresenta il
fattore limitante (trasporto limitato dalla diffusione). Le piccole
molecole INSOLUBLI, diffondono molto velocemente nel tessuto, e il
solo fattore limitante è rappresentato dalla distanza CAPILLARE –
PARENCHIMA (in seguito a edema o bassa densità capillari).
DIFF.MOLECOLE SOLUBILI NEI LIPIDI tali molecole possono passare
direttamente attraverso la memb.lipidica dell’endotelio capillare,
a velocità elevate.
O2 – CO2 sono entrambi solubili nei lipidi e possono passare
facilmente attraverso le cell.endoteliali.
Filtrazione la permeabilità della memb.endoteliale dei capillari non è
uguale in tutti i tessuti (es.pag.395). Anche lungo il capillare la
permeabilità non è uniforme: nel CAPO VENOSO la permeabilità è
> che nel CAPO ARTERIOSO ed è max nelle VENULE. Questa
maggiore permeabilità nel TERMINALE VENOSO DEI CAPILLARI e nelle
VENULE, è dovuto al maggior numero di PORI presenti nella parete
endoteliale.
Il numero di PORI presenti nei capillari non è lo stesso x tutti, esso può
infatti variare a seconda della tipologia di capillare, ad es. nei capillari
cerebrali dove è presente la BARRIERA EMATOENCEFALICA, i PORI sono
ASSENTI e viene impedito il passaggio soprattutto di MOLECOLE GRANDI
DIMENSIONI, le quali trovano nei PORI un punto di passaggio. I capillari
renali e dell’intestino, sono tra i più porosi e presentano fenestrature
ampie. Altri come i capillari fegato presentano capillari con un
endotelio discontinuo.
La DIREZIONE e il MOVIMENTO di liquido attraverso la parete
capillare è determinata dalla PRESSIONE IDROSTATICA –
OSMOTICA esistenti attraverso la memb.:
PRESSIONE IDROSTATICA non è costante nei capillari e
o dipende da:
PA ↑PA determinano ↑PRESSIONE IDROSTATICA
Pvenosa ↑Pvenosa determinano ↑PRESSIONE
IDROSTATICA
RESIST. ARTERIOLE ↑Resist.Art. (e chisura arteriole)
determina ↓PRESS.IDROSTATICA CAPILLARE.
RESIST. VENULE (PICCOLE VENE) ↑Resist.Venule
determina ↑PRESS.IDROSTATICA CAPILLARE.
Variazioni della RESISTENZA VENOSA, determina modifiche della
PRESS.IDROSTATICA CAPILLARE più di quanto non facciano
le variazioni RESIST.ART.
La PRESS.IDROSTATICA CAPILLARE varia da tess. a tess. e anche
nello stesso tess.
La P TISSUTALE all’esterno del capillare, svolge la funzione di
opporsi alla filtrazione capillare, ma in condizioni normali la P
TISSUTALE è prossimo a ZERO, perciò la PRESS.CAPILLARE (che
permette la spinta dei liquido da CAPILLARE ..> TESSUTI)
non risulta influenzata.
PRESSIONE OSMOTICA il fattore più importante che impedisce
o l’uscita di liquido dai capillari è la PRESS.OSMOTICA delle
PROTEINE PLASMATICHE (PRESSIONE ONCOTICA). Tale
pressione ha un ruolo importante nello scambio di liquido
attraverso la parete capillare, in quanto le PROT.PLASMATICHE
rimangono essenzialmente confinate nello spazio
INTRAvascolare, mentre gli ELETTROLITI hanno uguale
concentrazione ai lati dell’endotelio.
Tra le proteine plasmatiche, l’ALBUMINA ha un effetto
preponderante nel determinare la press.osmotica. Il motivo
risiede nel fatto che essa esercita una forza osmotica
superiore a quella che dovrebbe essere esercitata sulla
base della sua concentrazione nel plasma. La forza osmotica
aumenta ulteriormente ad ALTE CONCENTARZIONI di ALBUMINA
(come nel plasma). Una spiegazione di questo comportamento
dell’albumina è da ricercarsi nella sua carica negativa presente a
-
pH ematico normale. L’albumina lega un piccolo numero di Cl
che aumentano ulteriormente la sua carica negativa e, qiundi
presenta una maggiore capacità di trattenere all’interno del
+
capillare Na . Questo comportamento permette al plasma di
avere una concentrazione di elettroliti superiore rispetto a
quella del liquido interstiziale, aumentando così la FORZA
OSMOTICA.
Equilibrio tra FORZE IDROSTATICHE – OSMOTICHE la relazione tra
PRESS.IDROSTATICA – OSMOTICA è descritto dall’equazione di Starglin
(pag.398). A seconda della prevalenza di quei fattori responsabili della
FORZA IDROSTATICA – OSMOTICA, si avrà filtrazione – riassorbimento.
Ad es. x avere RIASSORBIMETNO dovremo avere o un ridotto valore
PRESSIONE IDROSTATICA CAPILLARE o un alto valore PRESSIONE
ONCOTICA LIQ.INTERSTIZIALE (es.pag.398).
Pinocitosi le vescicole pinocitotiche, sono formate da introflessioni
della memb.plasmatica delle cell.endoteliali, e permettono di
assumere sostanze da un lato della parete capillare, muoversi attraverso
la cellula e depositare il loro contenuto nel’altro lato. La quantità di
materiale trasportato, risulta però notevolmente piccolo rispetto a
quella che si muove x diffusione. Tuttavia, tale processo può essere
importante x consentire il passaggio di grosse molecole insolubili nei
lipidi. Il numero di vescicole pinocitotiche presenti nell’endotelio, varia
con il tessuto (muscolo > polmoni > cervello).
CIRCOLAZIONE NEL MUSCOLO SCHELETRICO
La velocità del flusso sanguigno nel m.sch. è in relazione diretta con il livello
att.contrattile del tessuto e varia a seconda tipo muscolo: ↑flusso –
densità capillari nelle FIBRE ROSSE rispetto alle BIANCHE.
A RIPOSO ARTERIOLE PRE-CAPILLARI si contraggono e rilasciano a
intermittenza, di conseguenza avremo momenti in cui gran parte del letto
CAPILLARE non è perfuso. Pertanto, il flusso ematico totale nel m.sch. a
riposo è basso.
ATTIVITA’ la resistenza vascolare si ↓ e ↑ flusso ematico. L’entità
dell’aumento dipende dall’intensità del lavoro muscolare.
Regolazione del flusso ematico nel m.sch.
La circolazione muscolare è controllata da FATTORI NERVOSI – LOCALI. Nel
muscolo ATTIVO, prevale una regolazione da fatt.locali (metabolici), mentre
nel muscolo RIPOSO, prevalgono i fatt.nervosi. I meccanismi nervosi e locali
che regolano il flusso sanguigno hanno azioni tra loro opposte (es. durante
la CONTRAZIONE MUSC. prevale meccanismo vasodilatatore indotto da
fatt.locali; tuttavia una forte STIMOLAZIONE SIMPATICA, durante
l’att.muscolare, può provocare una lieve riduzione della vasodilatazione
indotta dai metaboliti locali).
FATTORI NERVOSI La stimolazione delle FIBRE SIMPATICHE, provoca il
rilascio di NA, il quale ha effetti vasocostrittori. L’ADRENALINA, invece,
interagisce sia con i recettori ALFA sia con quelli BETA. A basse dosi sul
sistema vascolare prevalgono gli effetti BETA (vasodilatazione), mentre
ad alte dosi sono più forti gli effetti ALFA (vasocostrizione).
Poiché il muscolo rappresenta il principale costituente della massa corporea e
costituisce quindi il letto vascolare più ampio, i vasi che lo irrorano svolgono
importanti funzioni nei meccanismi che mantengono costante la PA.
Oltre a questi fattori nervosi-locali, anche il m.sch, come gli altri tessuti viene
influenzato da fatt.fisici (PA – P tessuto – viscosità sangue). Tuttavia nel
corso della contrazione entra in gioco anche un altro fatto fisico: l’azione di
compressione esercitata sui vasi dal muscolo che si contrae.
Se le contrazioni sono di tipo INTERMITTENTE durante ogni contrazione di
breve durata si osserva una ↓flusso arterioso - ↑drenaggio venoso. Se le
contrazioni sono PROLUNGATE – INTENSE i capillari muscolari risultano
compressi e il flusso sanguigno può temporaneamente arrestarsi.
REGOLAZIONE DELLA CIRCOLAZIONE PERIFERICA
La CIRCOLAZIONE PERIFERICA è sottoposta a un duplice controllo:
Controllo origine CENTRALE: mediato dal SN.
Controllo origine LOCALE: si attua a livello del tessuto x mezzo di
fattori presenti o liberati in prossimità dei vasi sanguigni.
A seconda del tipo di tessuto può essere predominante un tipo di
meccanismo sull’altro.
Importanza del m.liscio vascolare nella regolazione sanguigna le
arteriole offrono la maggior resistenza al flusso sanguigno, pompato nei
Questa
tessuti dal cuore e sono perciò importanti nel mantenere la PA.
funzione è possibile in quanto la parete di questi vasi è costituita in gran
parte da cell.muscolari lisce che, contraendosi, vanno a regolare il lume
del vaso. Il lume può variare da una situazione di chiusura pressoché
completa ..> dovuta a forte contrazione del m.liscio – massima dilatazione
..> x completo rilasciamento del m.liscio vascolare.
Il m.liscio vascolare è perciò responsabile del controllo della resistenza
periferica tot. – tono arterioso/venoso – distribuzione flusso sangue
attraverso il corpo. Di conseguenza agendo su di esso, si va a regolare la
circolazione periferica. Il controllo sul m.liscio vascolare può avvenire
attraverso un:
Controllo INTRINSECO:
• Autoregolazione e regolazione miogenica variazione di PA si
o associano variazioni della RESIST.VASCOLARE che tendono a
mantenere costante il FLUSSO SANGUIGNO. A incrementi o
diminuzioni di PA ne conseguono, rispettivamente, aumenti o
diminuzioni FLUSSO EMATICO. Mantenendo la PA al suo nuovo
livello x circa 30-60 sec, si assiste ad un ritorno del FLUSSO
verso VALORI DI CONTROLLO.
Queste variazioni del flusso sono dovute a variazioni della
muscolatura liscia: x un’ ELEVATA DIFF. DI PRESSIONE attraverso
la parete del vaso sanguigno (PRESSIONE TRANSUMARALE), il
muscolo si contrae, mentre si rilascia in risposta a una
RIDUZIONE PRESS.TRANSMURALE. Non è stato ancora stabilito
come la distensione dei vasi possa promuovere la loro contrazione
ma, poiché con lo stiramento del m.liscio vascolare si ha un
2+
incremento di Ca intracellulare, è stato proposto che un
2+
↑PRESS.TRANSMURALE attiva i CANALI Ca presenti su
memb.plasmatica. Tale meccanismo risulta comunque
indipendente dall’endotelio.
La PA in sogg. normali è mantenuta a un livello più o meno
costante prevalentemente attraverso RIFLESSI BAROCETTIVI, di
conseguenza l’intervento di questo meccanismo risulta minimo.
Tuttavia, quando si cambia posizione (da supina a eretta) si verifica
un’ampia variazione della PRESS.TRANSMURALE alle
estremità inferiori e di conseguenza ARTERIOLE si
contraggono.
Regolazione mediata da endotelio l’endotelio può produrre
o sostanze con conseguenze sulla m.liscia vascolare.
Regolazione metabolica in alcuni tessuti il FLUSSO EMATICO è
o regolato dal livello di att.metabolica presente in quel
tessuto. Ogni intervento che provoca un apporto di O2
inadeguato (troppo o poco) alle necessità del tessuto, provoca
anche la formazione di metaboliti vasodilatatori. Questi
metaboliti sono liberati dal tessuto e agiscono localmente
dilatando i vasi di resistenza.
Tra le sost. vasodilatatrici più importanti si hanno: ac.lattico – CO2
+
– H .
Contrariamente al m.sch., il TONO BASALE del m.liscio vascolare
non è determinato dal SN. Pertanto x mantenere questo tono
deve intervenire qualche fattore metabolico (potrebbero essere:
att.m.liscio vascolare in risposta allo stiramento imposto dalla
pressione – alta tensione di O2 nel sangue arterioso – presenza di
2+
Ca ).
Un FATT.METABOLICO, sembra essere presente anche
nell’IPEREMIA REATTIVA è una condizione che si crea quando il
flusso arterioso di un distretto viene temporaneamente bloccato,
subito dopo la rimozione dell’occlusione il flusso ematico è
superiore al flusso esistente prima dell’occlusione, x poi
ritornare gradualmente ai livelli di controllo.
Quando il m.liscio vascolare delle ARTERIOLE si rilascia in risposta
ai metaboliti vasodilatatori, rilasciati in seguito a riduzione
apporto O2, la resistenza delle ARTERIE che alimentano queste
arteriole, può ridursi. Ciò può essere dovuto al fatto che, la
dilatazione delle ARTERIOLE accelera il flusso ematico, che sarà
conseguentemente accelerato anche nelle ARTERIE, aumentando
così la tensione di taglio sull’endotelio delle arterie,
provocando vasodilatazione e rilascio NO.
Controllo ESTRINSECO:
• Influenze nervose SIMPATICHE nel BULBO sono presenti
o alcune regioni che influenzano l’att. cardiovascolare. Alcune di
queste regioni, vanno a provocare: VASOCOSTRIZIONE - ↑FC -
↑att.miocardio. Un’altra regione provoca ↓PA. Queste regioni
menzionante, non sono intese in termini anatomici come un
aggregato circoscritto di neuroni, ma tale definizione viene fatta in
termini fisiologici.
Le REGIONI VASOCOSTRITTRICI, sono tonicamente attive e gli
stimoli riflessi e umorali ne aumentano l’att., provocando
incremento della FREQ.DEGLI IMPULSI che raggiungo i
terminali nervosi a livello dei vasi, dove viene liberata NA che
provoca VASOCOSTRIZIONE delle arteriole (agendo su rec.
alfa-adrenergici).
L’inibizione di queste regioni vasocostrittrici, diminuisce la loro
att.tonica e quindi si ↓FREQ.IMPULSI nelle fibre nervosi che
raggiungo i vasi, provocando VASODILATAZIONE. Di conseguenza
la regolazione nervosa della circolaz.periferica si attua
principalmente x modificazione della FREQ.SCARICA delle
FIBRE NERVOSE SIMPATICHE VASOCOSTRITTRICI, destinate ai
vasi (es.pag.439).
Differenza degli effetti dell’innervazione simpatica sui VASI
DI RESISTENZA (arteriole) e CAPACITA’ (vene) le influenze
nervose esercitate sui VASI PIU’ GROSSI, hanno un significato
funzionale di minor importanza rispetto alle influenze esercitate
sulle ARTERIOLE e PICCOLE ARTERIE. Rispetto ai VASI DI
RESISTENZA, i VASI DI CAPACITA’ (vene), sembrano essere più
reattivi alla stimolazione dei nervi simpatici, in quanto
raggiungono il massimo livello di costrizione x freq. di
stimolazione più basse.
Influenze nervose PARASIMPATICHE solo una piccola
o porzione di arteriole del corpo, ricevono fibre
parasimpatiche (es.m.sch. e cute non possiedono
innervaz.parasimaptica). Pertanto l’effetto di queste fibre sulla
resist.vascolare totale è di modesta entità.
Fattori umorali ADRENALINA e NA esercitano un potente
o effetto sui vasi sanguigni.
ADRENALINA nel m.sch,. in BASSE CONCENTRAZIONI ..> dilata le
arteriole (agendo su rec. beta-adrenergici), mentre ad ALTE
CONCENTRAZIONI ..> costrizione arteriole (agendo su rec.
alfa-adrenergici).
NA in tutti tessuti l’effetto principale è la vasocostrizione.
ADRENALINA e NA sono liberate da FIBRE SIMPATICHE, ma possono
essere prodotte e rilasciante anche dalla ghiandola del surrene.
Tuttavia in condizioni fisiologiche l’effetto di queste catecolamine
liberate dalla ghiandola surrene è trascurabile se paragonato con
l’effetto provocato dalla NA liberata da FIBRE SIMPATICHE.
Riflessi vascolari ci sono zone del BULBO che provocano riflessi
o vascolari in seguito ad afferenze che provengono da BAROCETTORI
– CHEMOCETTORI PERIFERICI – IPOTALAMO – CORTECCIA
CEREBRALE – CUTE, producendo diversi tipi di riflessi.
Barocettori arteriosi (pressocettori) sono rec. da
stiramento localizzati nei SENI CAROTIDEI – ARCO AORTA
(img.pag.441). Gli impulsi che arrivano dai rec. posti nei SENI
CAROTIDEI, decorrono nel NERVO SENO CAROTIDEO
(N.HERING), fino al N.GLOSSOFARINGEO (IX nervo cranico) e
attraverso quest’ultimo raggiunge il NUCLEO DEL TRATTO
SOLITARIO (NTS) nel BULBO. Questo nucleo è la staz. di arrivo
x gli impulsi che vengono dai BAROCETTORI e
CHEMOCETTORI. I rec. dell’ARCO AORTICO, raggiungono il
BULBO attraverso i N.VAGHI. L’eccitazione di questo nucleo
provoca inibizione att.simpatica destinata ai vasi
sanguigni IPOTENSIONE (lesioni di questo nucleo provoca
vasocostrizione (IPERTENSIONE).
I terminali delle fibre dei barocettori, rispondono allo
stiramento e alla deformazione della parete vasale
indotta dalla PA:
↑PA ↑FREQ.SCARICA inibizione delle regioni
• vasocostrittrici provocando VASODILATAZIONE -
↓PA.
↓PA ↓FREQ.SCARICA.
•
I BAROCETTORI del SENO CAROTIDEO – ARCO AORTA, non
possiedono capacità identiche di modificare le
resistenze periferiche: BAROCETTORI DEL SENO
CAROTIDEO sono più sensibili di quell’dell’ARCO AORTA –
variazioni di PA avvertite dai REC. SENO CAROTIDEO
provocano effetti superiori a quelli provocati da
variaz.equivalenti della PA nell’ARCO AORTICO.
Per quanto riguarda il SENO CAROTIDEO, la SENSIBILITA’ del
riflesso può essere modificata: applicazioni di NA o
stimolazioni fibre nervose simpatiche destinate al
SENO CAROTIDEO ↑sensibilità dei REC.SENO,
provocando una risposta depressoria maggiore sulle fibre
simpatiche dirette all’innervazione vasi sanguigni (forte
vasodilatazione). Questa SENSIBILITA’, si riduce
nell’ipertensione, in quanto il SENO CAROTIDEO diventa
più rigido e, quindi, meno deformabile. In queste
condizioni i REC. del SENO hanno una sensibilità minore,
tant’è che ↑PA sul SENO provoca un effetto di ↓PA meno
intenso (vasodilatazione poco intensa).
Questi BAROCETTORI (sia del SENO che ARCO AORTA), hanno
un ruolo chiave negli aggiustamenti a breve termine
della PA (come quando, nell’eser fisico, si verificano rapide
variaz. V sanguigno, GC, resist.periferiche). Tuttavia il
controllo a lungo termine della PA è dato da equilibrio
tra ASSUNZIONE – PERDITA LIQUIDI, equilibrio
controllato da RENE.
Barocettori cardiopolmonari sono localizzati negli ATRI
– VENTRICOLI – VASI POLMONARI. Questi barocettori sono
innervati da fibre afferenti vagali e simpatiche. I riflessi
cardiopolmonari sono tonicamente attivi e possono
modificare le resist.periferiche quando si modificano le
pressioni intracardiache – venosa – polmonare. In
particolar modo, negli atri, sono presenti 2 tipi di
BAROCETTORI CARDIOPOLMONARI:
Rec. A ..> attivati dalla tensione sviluppata
• durante la contrazione atriale.
Rec. B ..> attivati dallo stiramento della parete
• atriale durante il suo riempimento.
Gli impulsi rilevati da questi rec.atriali vengono inviati
attraverso i N.VAGHI ai CENTRI BULBARI DEL VAGO. Ne
consegue una riduzione att.simpatica destinata al rene e
un incremento di quella destinata al nodo SA.
Chemocettori periferici sono contenuti in piccoli corpi
(glomi), situati nell’ARCO AORTICO e SENI CAROTIDEI
(img.pag.441). Sono sensibili a: variazioni tensione CO2 –
O2 – pH sangue.
Sebbene partecipino principalmente alla
regolaz.respirazione, questi rec. x via riflessa esercitano
anche una certa influenza sulle regioni vasomotrici:
↓tensione O2 nel sangue stimola chemocettori e
l’aumento di freq.scarica delle loro fibre, inducono
stimolazione regioni vasocostrittrici, provocando un
↑tono nelle ARTERIOLE e VENE.
Rispondono in maniera meno marcata ad aumento CO2 e
riduzinoe pH.
Alcuni di questi chemocettori presenti nel cuore e innervati
da fibre simpatiche, sono attivati nell’ischemia e trasmettono
il dolore cardiaco (angina pectoris).
Ipotalamo la completa attuazione dei riflessi
cardiovascolari, richiede l’integrità delle STRUTTURE PONTINE
e IPOTALAMICHE. Quest’ultime sono anche responsabili del
controllo comportamentale ed emozionale del
sist.cardiovascolare.
Cervello stimolazioni aree motorie e pre-motorie possono
provocare VASOCOSTRIZIONE. Si può avere anche
VASODILATZIONE in risposta a stimoli emozionali.
Riflessi polmonari espansione dei polmoni provoca x via
riflessa vasodilatazione sistemica e ↓PA, in quanto le
fibre afferenti si attivano in seguito a distensione pareti
polmonari, andando ad inibire le aree vasomotorie.
L’ampiezza della risp.depressoria dipende dal grado
distensione polmoni e dal preesistente tono
vasocostrittore. Viceversa, il collasso polmoni induce
vasocostrizione sistemica.
Equilibrio tra FATT.INTRINSECI ed ESTRINSECI nella regolazione del
FLUSSO SANGUIGNO PERIFERICO
Il duplice controllo dei vasi periferici dovuto a meccanismi ESTRINSECI – INTRINSECI,
permette di apportare aggiustamenti vascolari, atti a deviare il flusso sanguigno verso
regioni che richiedono un maggior apporto di sangue, sottranedolo alle aree le cui
immediate necessità sono inferiori.
Si hanno tessuti in cui è maggiore l’efficacia di un meccanismo estrinseco o
intrinseco, in altri tale predominanza è determinata dallo stato di attività di
quel tessuto: CUORE e CERVELLO, che sono organi vitali che non tollerano
ridotti apporti di sangue, predominano MECCANISMI INTRINSECI.
CUTE, predominano MECCANISMI ESTRINSECI.
M.SCH. esiste un intergioco tra MECC.INTRINSECI – ESTRINSECI. Nel M. a
RIPOSO il controllo nervoso (tono vaso costrittore) è dominante
(MEC.ESTRINSECO). All’inizio eser. muscolare, il MECC.INTRINSECO diventa
dominante e, a causa dell’aumento locali metaboliti, si verifica
VASODILATAZIONE nei m.attivi. In questi m.attivi arrivano comunque gli
IMPULSI COSTRITTORI delle fibre simpatiche, in quanto tonicamente attive,
ma tali impulsi risultano inferiori a quelli derivanti dall’azione dei metaboliti.
ADATTAMENTI DELLA FUNZIONE CARDIOCIRCOLATORIA ALL’ATT.FISICA
E ALLENAMENTO
Le modificazioni cadivoascolare durante il lavoro muscolare dipendono dalla
combinazione e interazione di:
FATTORI NERVOSI: includono:
Comando centrale è l’attivazione corticocerebrale del SN
o SIMPATICO che provoca ↑FC - ↑F CONTRATTILE CUORE –
VASOCOSTRIZIONE PERIFERICA.
Riflessi iniziati dai m.attivi possono essere attivati negli stessi
o muscoli x stimolazione MECCANOCETTORI (in seguito stiramento,
tensione) – CHEMOCETTORI (da parte prodotti metabolismo) in
risposta a contrazione muscolare.
Riflessi barocettivi
o
FATTORI LOCALI (CHIMICI)
Esercizio fisico LIEVE o MODERATO
Nell’uomo, la preparazione a compiere att.fisica inibisce l’att.nervosa
vagale destinata al cuore e provoca attivazione di quella simpatica. Gli
effetti coordinati dell’INBIZIONE CENTRI VAGALI e dell’ATTIVAZIONE DI QUELLI
SIMPATICI, provocano ↑FC e ↑CONTRATTILITA’ MIOCARDIO.
↑FC + ↑CONTRATTILITA’ MIOCARDIO ↑GC.
Resistenze periferiche contemporaneamente alla stimolazione cardiaca, il
SIMPATICO provoca variazione delle resist.vascolari periferiche. Nella cute,
rene, regioni splaniche, M.INATTIVI, si verifica vasocostrizione simpatica, che
aumenta resistenze vascolare, provocando deviazione di sangue nei M.ATTIVI.
L’aumentata resistenza vascolare nei TESS.INATTIVI, persiste x tutto il periodo
di att.fisica.
La GC e il FLUSSO EMATICO aumenta nei M.ATTIVI con l’incremento
dell’intensità dell’eser.fisico.
Il flusso ematico attraverso il miocardio aumenta, mentre rimane immodificato
nel cervello.
Le principali VARIAZ.EMODINAMICHE in corso di eser.fisico prolungato,
avvengono nei VASI dei M.ATTIVI. Uno delle cause di queste variazioni
emodinamiche dirette ai vasi dei m.attivi, è la formazione locale di
METABOLITI VASOATTIVI, che provocano una notevole dilatazione delle
ARTERIOLE. Questa vasodilatazione, aumenta all’aumentare
dell’intensità dell’eser. Tra le sost. vasodilatatrici liberate durante la
+
contrazione, si hanno: K , responsabile dell’iniziale riduzione della resistenza
vascolare dei M.ATTIVI; ADENOSINA; ↓pH.
Questa vasodilatazione dei vasi dei m.attivi, permette di
↓RESIST.PERIFERICA, tale riduzione consente al cuore di pompare una
quantità maggiore di sangue contro un carico minore e con un
rendimento maggiore rispetto a quello che si avrebbe se la
RESIST.PERIFERICA rimanesse immodificata.
Oltre alla vasodilatazione, si verificano anche marcate variazioni della
circolazione capillare. A riposo solo pochi capillari sono pervi, mentre
nell’eser. tutti o quasi tutti i capillari sono ripieni di sangue, la superficie
disponibile x lo scambio di sostanze (gas, acqua, soluti) viene incrementata
di molte volte. Inoltre, il rilasciamento delle ARTERIOLE, favorisce un
↑PRESS.IDROSTATICA nei capillari e ciò contribuisce al movimento netto di
sostanze dai CAPILLARI TESSUTI. Tale pressione nei capillari (press.tissutale),
aumenta e rimane elevata durante tutto l’eser. Ciò provoca anche un aumento
del flusso linfatico, favorito anche dall’effetto massaggio esercitato dai m. che
si contraggono sui vasi linfatici.
Il muscolo che si contrae, estrea avidamente O2 necessario dal sangue e
quindi ↑Δ(a-v).
Inoltre il rilascio di O2 dal sangue è facilitato da una maggiore tendenza
alla dissociazione di O2 dall’EMOGLOBINA, di conseguenza i globuli rossi
tratterranno sempre una minore quantità di O2 e si avrà una più
efficace rimozione di O2 dal sangue.
Il consumo di O2 può aumentare fino a 60 volte con un incremento della GC di
sole 4 volte.
La MIOGLOBINA nel m., svolge un’importante riserva di O2 nel corso
dell’att.muscolare. La MIOGLOBINA libera O2 solo a press.parziali molto
basse, che probabilmente sono raggiunte solo nel m. che si contrae
attivamente. Inoltre, può facilitare il trasporto di O2 dai CAPILLARI
MITOCONDRI, funzionando come trasportatore di O2.
GC GS x FC. FC ..> A livello del nodo SA, ↑stimolazione simpatica -
↓inibizione parasimpatica, persistono x tutta la durata dell’eser. e, di
conseguenza, anche la tachicardia persiste. Se il carico di lavoro è
MODERATO ma rimane COSTANTE, la FC raggiungerà un certo livello e
rimarrà poi costante x tutto il resto del periodo di attività. Tuttavia, se il
↑CARICO LAVORO concomitante ↑ FC, che nell’eser.molto intenso può
raggiungere il valore max.
GS ..> al contrario della FC, la GS aumenta solo del 10-35% e i valori maggiori
si osservano solo nei soggetti allenati (grafico pag.463). Negli atleti ben allenati
x le gare di fondo, la GC può arrivare fino a 6-7 volte il valore di riposo,
mentre la GS raggiunge circa il doppio del valore di riposo.
Pertanto ↑GC è dovuta principalmente al ↑FC. (nota pag.463).
Ritorno venoso oltre al contributo dato dalla costrizione delle VENE
(mediata dal simpatico) sia nelle regioni corporee implicate nell’eser. sia in
quelle non implicate, il RITORNO VENOSO viene facilitato dall’azione POMPA
svolta dai muscoli che lavorano e dai m.respiratori. In particolar modo, la
contrazione intermittente dei muscoli comprime i vasi che decorrono al
loro interno e, nel caso delle vene, favoriscono il flusso di sangue verso il cuore,
grazie a della valvole disposte in maniera tale da garantire l’unidirezionalità
verso l’atrio dx.
Gli atti respiratori più profondi e frequenti, contribuiscono a facilitare il
flusso di sangue verso il cuore, aumentando il gradiente pressorio tra
VENE TORACICHE e ADDOMINALI.
Le riserve di sangue presenti nelle vene (RITORNO VENOSO), non
contribuiscono in maniera significativa all’incremento del volume
sangue circolate (GS). Tant’è, che il V SANGUE è di norma leggermente
ridotto nell’eser.fisico, in seguito a perdita LIQUIDO all’esterno, con
sudorazione, ventilazione e all’interno del m. che si contrae. Tali perdite
sono tuttavia contrastate in vari modi (es. ridotta formazione di urine da
parte del rene).
L’elevato volume di sangue che dalle vene torna al cuore (RITORNO VENOSO),
viene pompato così efficacemente attraverso il circolo polmonare e poi
sistemico, che la P venosa centrale rimane praticamente costante.
Perciò, durante l’eser.moderato il RITORNO VENOSO non determina un
maggiore volume di sangue che implica l’attuazione del meccanismo
Frank-Starling (es.pag.464).
Nello sforzo max invece, la P atrio dx e il V tele-diastolico ventricolare
aumentano, consentendo l’attuazione del meccanismo Frank-Starling che
contribuisce all’↑GS.
PA se all’eser.partecipa gran parte della muscolatura (corsa, nuoto), si avrà
una vasodilatazione più diffusa, con conseguente ↓RESIST.VASCOLAR.
TOT. Nonostante ciò, la PA media aumenta con l’inizio dell’eser. e continua
ad aumentare parallelamente all’aumento dell’intensità eser. Per far si
che ciò avvenga, la GC deve essere proporzionalmente superiore alla
RIDUZIONE RESIST.VASC.TOT.
La vasocostrizione che si ha nei TESS.INATTIVI è importante x mantenere
gli elevati livelli di PA.
Inoltre, si assiste ad una certa vasocostrizione nei m.sch.attivi, quando
vengono reclutati altri muscoli (es.pag.464).
La vasodilatazione della cute che avviene durante l’eser. in seguito ad
aumento della temperatura (grafico pag.462), determinerebbe un’ulteriori
RIDUZIONE PA. Ciò viene scongiurato in quanto si assiste ad un ↑GC –
costrizione arteriole renali, splanchinche e altri tess.inattivi.
L’effetto di forte aumento della GC, viene comunque tamponata dalla
concomitante riduzione RESIST.VASC.TOT., di conseguenza avremo che la
PA aumenta di poco
La PAmedia raggiunta durante l’eser., è il risultato di un equilibrio tra
GC –RESIST.PERIFERICA.TOT.
La P sist aumenta più della P diast, in seguito soprattutto al maggior V
sist.
Esercizio intenso
Vicino all’esaurimento, i meccanismi compensatori diventano insufficienti. La
FC raggiunge il max livello e la GS raggiunge il plateu (grafico pag.463). In
queste condizioni si verifica:
Disidratazione
vasocostrizione dei vasi cutanei (grafico pag.462) provocando
problematiche nella dispersione di calore. Infatti, la temperatura
corporea risulta elevata e una riduzione della perdita di calore,
provocata dalla vasocostrizione dei vasi cutanei, porta a una temp.
corporea molto elevata che si associa a sensazione di malessere
acuto.
↓pH tissutale – ematico in seguito ad aumentata presenza di
ac.lattico – CO2. Questa riduzione del pH rappresenta il fattore
chiave che limita la max capacità di lavoro che un individuo può
eseguire, in quanto provoca dolore muscolare – sensazione
soggettiva di esaurimento – incapacità o perdita della volontà di
continuare il lavoro fisico.
Fase di recupero post-esercizio l’interruzione dell’eser., provoca una ↓FC
- ↓GC e la stimolazione simpatica del cuore viene rimossa. La
RESIST.VASC.TOT., rimane ridotta x un certo periodo di tempo dopo
l’eser. e ciò sembra essere dovuto ai METABOLITI VASODILATATORI che si
sono accumulati nel m. durante il periodo di att. La ridotta GC e la
bassa RPT, provocano una caduta di PA, x un breve periodo al di sotto del
livello precedente di att.
Subito dopo la PA si stabilisce a livelli di normalità, grazie all’attivazione
RIFLESSI BAROCETTIVI.
Limite delle prestazioni fisiche
I 2 principali fattori che limitano le capacità del lavoro muscolare sono:
velocità di utilizzazione di O2 da parte del m. e rifornimento O2 allo
stesso muscolo (vale a dire la GS). Quest’ultimo sembrerebbe essere il
fattore limitante principale. Tale limitazione potrebbe essere dovuta
all’incapacità del cuore di aumentare la GC oltre un certo livello,
principalmente a causa dei limiti della GS, visto che la FC raggiunge il max
ancor prima che si raggiunga VO2max.
Allenamento fisico e condizionamento
Con l’allenamento regolare, l’app.cardiovascolare dà in risposta un: aumento
sue capacità di fornire O2 ai m.attivi e migliore utilizzazione di O2 da
parte muscoli.
In un certo individuo la VO2 max è abbastanza costante, ma può
modificarsi con l’allenamento, permettendo di raggiungere valori di VO2
max progressivamente crescenti. Il plateu viene raggiunto quanod il
condizionamento atletico raggiunge il suo livello max.
Gli effetti evidenti negli atleti ben allenati, che possiedono quindi alto livello di
VO2max sono:
FC a riposo più basse ciò è dovuto ad un più elevato tono vagale
e alla minore att. del simpatico. Poi durante l’att.fisica, la FCmax degli
allenati è la stessa dei NON ALLENATI, solamente che essa viene
raggiunta, nel sogg.allenato, x livelli di att.fisica più elevati.
GS maggiore
Resist. periferiche minori rispetto ai valori osservabili nel
pre-post allenamento potrebbe essere legato ad un altro effetto
dell’allenamento prolungato, vale a dire l’aumentata densità di
capillari nei m.sch. al quale dovrebbe seguire anche un aumento del
num. delle ARTERIOLE (vasi di resistenza), giustificando così le basse
resist.vascolari riscontrate nell’app.muscolare.
Aumenta differenza artero-venosa si ha una maggiore
estrazione di O2 dal sangue da parte dei muscoli.
Aumenta densità capillari nei m.sch.
↑num.mitocondri
↑enzimi ossidativi presenti nei mitocondri
↑att. ATPasica
↑mioglobina
↑enzimi metabolismo lipidico
SISTEMA LINFATICO
È composto da vasi linfatici – linfonodi – tess.linfoide. Questo sistema
trasporta linfa e i materiali che trasudano dai vasi sanguigni. La
composizione chimica della linfa varia a seconda dei tessuti e degli organi
in cui si trova (per esempio la linfa che si forma durante la digestione
contiene un ricco contenuto di sostanze grasse, differenziandosi quindi dalla
linfa che si forma a digiuno). Generalmente ha una composizione simile a
quella del plasma sanguigno, con la presenza di globuli bianchi. La linfa si
forma a livello dei capillari arteriosi, dalle cui pareti trasuda il plasma per
effetto della pressione arteriosa e si diffonde nei piccoli spazi fra le
cellule.
La circolazione della linfa differisce dalla circolazione sanguigna in quanto i
vasi linfatici NON formano un circuito chiuso, ma un SISTEMA A SENSO
UNICO.
I capillari linfatici, sono molto diffusi e presentano un’alta permeabilità.
Hanno un aspetto simile a quello dei capillari sanguigni, con la differenza che:
sono privi di tihgt junction tra cell.endoteliali – possiedono sottili
filamenti che li ancorano al tess.connettivo circostante.
Con la contrazione muscolare questi SOTTILI FILAMENTI, possono distorcere i
vasi linfatici e quindi aprire gli spazi tra cell.endoteliali, consentendo
l’ingresso di proteine e grosse particelle presenti nel liquido
interstiziale. I CAPILLARI LINFATICI, drenano nei VASI LINFATICI
progressivamente più grandi, che alla fine si immettono a livello della vena
succlavia dx-sx, in prossimità della giunzioni con le rispettive VENE
GIUGULARI INTERNE.
Solo CARTILAGINE – OSSO – EPITELIO – TESS.SIST.NERVOSO sono privi di vasi
lifnatici. La funzione di qeusti vasi è restituire alla cricoalzione sanguigna
il plasma filtrato dai capillari. Questo compito viene eseguito grazie alla
presenza della pressione tissutale - facilitato grazie alla contrazione
muscolare sch. e presenza di valvole che permette uni direzionalità
flusso. A tal proposito, infatti, i VASI LINFATICI assomigliano alle VENE, con la
differenza che contengono una piccola quantità TESS.ELASTICO –
M.LISCIO.
I vasi linfatici sono l’unico mezzo con cui le proteine che escono dal
compartimento vascolare, possono ritornarvici all’interno. Se le
proteine non venissero ad essere raccolte dai linfatici, si accumulerebbero nello
spazio interstiziale, richiamando liquido dai capillari e creando edema.
Inoltre le proteine uscite, non potrebbero ritornare all’interno dei vasi sanguigni
x diffusione, in seguito alla presenza di un gradiente di concentraz.proteica
non favorevole.
Oltre a riportare liquido e proteine nei vasi sanguigni, il sist.linfatico filtra la
linfa a livello dei linfonodi, rimuovendo particelle estranee (batteri).
Il vaso linfatico più grande è il DOTTO TORACICO, il quale non solo drena la
linfa proveniente dagli arti inferiori, ma restituisce anche le proteine perse
attraverso i capillari epatici, molto permeabili e trasporta le sost.
assorbite dal tratto gastrointestinale, principalmente LIPIDI, racchiusi
all’interno dei chilomicroni.
Il flusso linfatico, varia in modo considerevole: è quasi nullo nel m.sch a
riposo, ma aumenta durante eser. in proporzione a livello di intensità
muscolare – aumenta in seguito a meccanismi che incrementano la
VELOCITA’ FILTRAZIONE CAPILLARE: ↑pressione capillari -
↑permeabilità capillari. Il V liquido trasportato nei linfatici in 24 ore è circa
uguale al V plasmatico tot. del corpo.
Quando il V liquido interstiziale supera capacità drenaggio sist.linfatico, il
LIQUIDO INTERSTIZ. Si accumula, specie nei tess. più lassi, producendo
EDEMA.
SISTEMA RESPIRATORIO
Funzioni polmoni:
Scambio di gas immissione O2 – rimozione CO2 (funz.primaria)
Barriera tra mondo esterno – interno
Polmone come organo metabolico che sintetizza e metabolizza
diversi composti
ANATOMIA SIST.RESP.
Il sist.resp. inizia con il NASO e termina all’interno dei POLMONI, negli ALVEOLI.
Possiamo distinguere gli organi che costituiscono il sist. resp. in 2 porzioni:
Vie aeree superiori: NASO – SENI – FARINGE – LARINGE. La principale
o funzione di questa prima parte è quella di condizionare l’area
inspirata, in maniera che quando l’aria arriva alla trachea, risulta
umidificata e con la stessa temp. del corpo.
Il NASO funziona anche x filtrare, trattenere ed eliminare particelle
di dimensioni superiori ai 10μm e x il senso odorato. Attraverso il
naso si realizza anche una resistenza al flusso aereo, che risulta
essere il 50% della resist.tot. del sist.respiratorio. Tale resistenza
aumenta nelle infezioni virali e con l’aumentare flusso, come
accade durante eser.fisico. Quando la resp. nasale diventa troppo
elevata, inizia la respirazione attraverso la bocca.
I SENI PARANASALI svolgono 2 principali funzioni: alleggeriscono il
cranio, rendendo la postura eretta e più agevole – offrono una
risonanza x la voce – possono anche proteggere il cervello in casi
di traumi frontali.
Sia il NASO che i SENI PARANASALI, sono ricoperti da MUCOSA
RESPIRATORIAcostituito da un epitelio di rivestimento
batiprismatico pseudostratificato con numerose cellule calciformi
mucipare. Le cellule + alte sono dotate di CIGLIA VIBRATILI. La lamina
propria della mucosa, accoglie GHIANDOLE NASALI, è riccamente
vascolarizzata.
La funzione della MUCOSA RESPIRATORIA è quella di trattenere ed
eliminare il pulviscolo atmosferico che arriva dall’aria inspirata.
Le CELLULE CALCIFORMI e le GHIANDOLE della lamina propria secernano
un muco denso che trattiene il pulviscolo la cui espulsione è
facilitata dal movimento delle ciglia che lo spingono verso la
faringe. Inoltre il muco umidifica l’aria atmosferica, facendolo
giungere alle vie aeree inferiori satura di vapore acqueo. La ricca
vascolarizzazione della mucosa permette, liberando calore, di riscaldare
l’aria atmosferica.
La LARINGE è un condotto cilindrico di natura cartilaginea mantenuta in
posizione da numerosi muscoli e legamenti. Le sue funzioni sono di
consentire il passaggio di aria alle vie aeree inferiori –
produzione di suoni, grazie alla presenza delle corde vocali, l’aria
passa x queste corde e vibrando emettono suoni che variano a seconda
della tensione laringe. Importante è anche la presenza dell’epiglottide,
la quale permette di chiudere il passaggio attraverso la GLOTTIDE,
durante la masticazione, impedendo che il cibo possa penetrare
nelle vie aeree inferiori. L’atto della deglutizione del cibo dopo
masticazione di norma si verifica in 2 sec, ed è sincronizzato con riflessi
muscolari che coordinano la chiusura e l’apertura delle vie aeree.
Vie aeree inferiori: TRACHEA – BRONCHI – POLMONI. La TRACHEA fa
o seguito alla LARINGE, è un canale formato da 15-20 anelli cartilaginei
(ialina) incompleti posteriormente, ma in regolare successione. Nella
parte terminale del canale, la trachea si biforca nei 2 BRONCHI
(DX-SX). I BRONCHI originano dalla biforcazione della TRACHEA in
direzione basso-laterale e si distinguono in DX e SX, ognuno dei quali
andrà verso il rispettivo POLMONE (DX o SX). I bronchi presenti
all’esterno del polmone vengono definiti EXTRAPOLMONARI mentre
quelli che entrano all’interno del polmone si definiscono
INTRAPOLMONARI.
Essendo l’ilo del POLMONE SX più lontano rispetto al DX, il bronco DX è
+ corto del SX, ed è anche di calibro maggiore in maniera da
permettere al POLMONE DX che è + voluminoso, una ventilazione
adeguata. I bronchi si vanno ad inserire nell’ilo dei polmoni DX-SX
divenendo BRONCHI INTRAPOLMONARI e via via crea generazioni di
bronchi sempre più piccoli, quindi aventi un diametro minore, ma
un’area di superficie complessiva sempre maggiore , fino a
terminare negli ALVEOLI.
I POLMONI sono organi pieni, situati nella cavità toracica ai lati del
mediastino. Sono la sede nei quali hanno luogo gli scambi gassosi fra aria
e sangue. I POLMONI hanno la forma di coni, consistenza spugnosa ed
elastica.
La superficie esterna dei polmoni è percorsa da profonde scissure
interlobari, che dividono il polmone DX in 3 lobi, mentre il SX in 2 lobi.
Per ciascun lobo, si dirigono 1 BRONCO LOBARE.
L’aerea di superficie x lo scambio di gas ha le dimensioni di un campo da
2
tennis (circa 85m ). Quest’aerea di superficie è costituita da
numerosissime unità respiratorie (ALVEOLI) che funzionano in
modo indipendente. L’unità respiratoria (unità fisiologica) è costituita
dai BRONCHIOLI RESPIRATORI – DOTTI ALVEOLARI – ALVEOLI
(img.pag.478). Contrariamente al cuore, ma come i reni, i polmoni
presentano delle unità funzionali che dimostrano unitarietà funzionale,
vale a dire che ciascuna unità è strutturalmente identica e
funziona come tutte le altre unità. Ci sono poi BRONCHIOLI che non
contengono gli alveoli e sono perciò definiti come BRONCHIOLI NON
RESPIRATORI e sono condotti x il passaggio di aria dall’ambiente
esterno all’alveolo, ma non partecipano allo scambio gassoso,
formano perciò lo spazio morto anatomico.
La caratteristica dell’UNITA’ RESP. è quella di avere una lunghezza di
5mm circa, ma un V tot (x ogni singola unità) più grande di quello dei
polmoni (circa 2500ml=.
Gli alveoli sono costituiti da epitelio pavimentoso semplice con 2 tipi
di cellule:
PICCOLE CELLULE ALVEOLARI (pneumociti di I°tipo)
occupano circa il 96-98% dell’alveolo e rappresentano la cellula
principalmente responsabile dello scambio gassoso. Il sottile
citoplasma di queste cell. è ideale x la diffusione dei gas, inoltre la
loro membrane è fusa con quelle dell’endotelio capillare,
facilitando lo scambio gassoso in quanto lo spessore risulta
notevolmente ridotto.
GRANDI CELLULE ALVEOLARI (pneumociti di II°tipo)
presentano circa il 2% epitelio, hanno forma rotondeggiante con
grosse vescicole citoplasmatiche rotondeggianti che contengono i
corpi multi lamellari, che riversano all’interno dell’alveolo il loro
secreto, cioè una sostanza tensioattiva (TENSIOATTIVO
POLMONARE) che riduce la tensione superficiale
dell’alveolo, impedendo l’eccessiva distensione dell’alveolo
nell’inspirazione e il suo collasso nell’espirazione. Queste cellule
sono in grado di differenziarsi in tipo 1, qualora si presenti una
lesione dell’epitelio.
Lo scambio gassoso avviene negli alveoli attraverso una densa rete di
capillari attorno agli alveoli, chiamata rete alveolo-capillare. L’O2
e CO2 diffondo passivamente attraverso la barriera.
Gli alveoli sono suddivisi tra loro dalla presenza di un tessuto
interstiziale, costituito principalmente da tess.connetivo (fibre
collagene polmonare) – m.liscio – vasi linfatici – capillari – altre
cellule. Solitamente è uno spazio molto piccolo, ma può allargarsi in
condizioni patologiche in seguito a migrazione cell.infiammatorie, liquido
edema.ù
Pleure ciascun polmone è avvolto da una membrana sierosa a
doppia parete, la PLEURE. I 2 foglietti che la costituiscono sono:
Pleura viscerale (interno):aderisce intimamente alla superficie,
e esterna del polmone
Pleura parietale (esterna): è in rapporto con le pareti della
cavità toracica e diaframma.
Tra i 2 foglietti è presente uno spazio definito cavità pleurica,
contenente il liquido pleurico, prodotto dalle cellule mesoteliali che
costituisce l’epitelio pavimentoso semplice (mesotelio) della
PLEURE, il quale regola lo scorrimento dei 2 foglietti durante la
respirazione, impedendo la loro adesione.
Inoltre i 2 foglietti sono in continuazione tra loro anche in prossimità
dell’ILO.
Circolazione sanguigna polmonare
I polmoni sono dotati di una duplice circolazione:
Circolazione polmonare trasporta sangue deossigenato dal
• VENTRICOLO DX alle UNITA’ RESPIRATORIE, dove avviene lo scambio
gassoso: si assume O2 e rimosso CO2. Il sangue poi viene portato
all’ATRIO SX mediante le vene polmonari, x poi essere distribuito al resto
del corpo. Caratteristica di questa circolazione è: capacità di
accomodare grandi volumi di sangue a bassa pressione. Infatti, le
VENE POLMONARI funzionano come grande riserva di sangue, e
possono aumentare/diminuire la loro capacità x fornire una portata
COSTANTE al ventricolo sx, a fronte di un flusso variabile nell’arteria
polmonare. Tale regolazione viene fatta agendo sul proprio diametro,
grazie alla presenza di m.liscio, andando così a modificare la
resistenza al flusso sanguigno.
Il letto capillare polmonare è il più ampio letto vascolare dell’intero
organismo. Il volume di sangue passante x questo letto, aumenta da
70ml in condizioni di riposo, a 200ml in condizioni di eser. Tale
incremento è reso possibile, in parte, grazie al reclutamento di
segmenti capillari chiusi, in seguito all’aumento della P vascolare
polmonare conseguente all’incremento della portata cardiaca e,
grazie all’aumento del loro diametro (x incremento della P interna).
Circolazione bronchiale nasce dall’aorta e fornisce sangue nutritizio
• al parenchima polmonare. Circa 1/3 del sangue ritorno all’ATRIO DX
tramite le vene bronchiali, mentre la restante parte drena nell’ATRIO SX
attraverso vene polmonari.
INNERVAZIONE
La respirazione è automatica e sotto il controllo del SNC ed integrato dal
SNA. I motoneuroni del SNC innervano i m.sch. implicati nella resp., mentre
i neuroni del SNA innervano il m.liscio, m.cardiaco e ghiandole
(img.pag.482). I polmoni sono innervati dal SNP che è sotto il controllo del
SNC. Per quanto riguarda il SNA, l’innervazione PARASIMPATICA comporta:
costrizione vie aeree – dilatazione vasi sanguigni - ↑secrezione
ghiandolare. L’innervazione parasimpatica dei polmoni, origina dal bulbo
(n.vago (X nervo cranico)), con le fibire PRE-GANGLIARI che decorrono nel
n.vago fino ai gangli prossimi alle vie aeree e vasi sanguigni polmonari. Le
FIBRE POST-GANGLIARI originano da questi gangli e vanno ad innervare
cell.m.lisce – vasi sanguigni – cell.epiteliali bronchiali. La stimolazione
parasimpatica attraverso il n.vago è responsabile della lieve costrizione
tonica del m.liscio presente nel polmone normale a riposo. Le fibre
parasimpatiche innervano anche le ghiandole e queste fibre, se stimolate,
incrementano la sintesi di glicoproteine del muco, rendendolo più
viscoso.
La stimolazione del SIMPATICO, comporta invece: rilasciamento vie aeree –
costrizione vasi sanguigni – inibizione secrezione ghiandolare. Mentre
la rispsota del SN SIMPATICO è specifica, quella del SIMPATICO è più
generalizzata.
Il SNA e SNC lavorano in modo coordinato x mantenere l’omeostasi.
Controllo centrale della respirazione
La resp. è un processo automatico, ritmico e regolato centralmente con
un controllo volontario. Il SNC e in particolare il TE, funzione come
principale centro di controllo della respirazione.
Nonostante l’ampia variabilità nelle necessità di assunzione di O2 e rimozione
CO2, i livelli arteriosi dell’O2 e CO2 sono di norma mantenuti entro
limiti molto ristretti.
La regolazione della respiraz., richiede:
Genesi e mantenimento di un RITMO RESPIRATORIO
Modulazione ritmo respiratorio da parte dei circuiti sensoriali di
feedback e riflessi che consentono l’adattamento alle diverse
condizioni, minimizzando i costi energetici.
Reclutamento m.respiratori che possono contrarsi in modo
appropriato x lo scambio gassoso.
Il GENERATORE CENTRALE DEL RITMO RESPIRATORIO, è composto da
diversi gruppi di cell. del TE che hanno proprietà pacemaker. Questo
generatore è in grado di integrare le afferenze periferiche dei
rec.stiramento polmoni – rec. x O2 dei corpi carotidei – afferenze centrali
dall’ipotalamo e amigdala.
Muscoli coinvolti nella respirazione I m.sch., forniscono la forza x
attuare la ventilazione. La loro forza di contrazione incrementa quando
sono stirati e si riduce quanto si accorciano. Pertanto, la F contrazione dei
m.respiratori aumenta con l’aumentare del V polmonare. i principali
m.respiratori coinvolti sono:
DIAFRAMMA è il principale m.respiratorio, divide la cavità toracica
dall’addominale. Questo muscolo si contrae con l’INSPIRAZIONE e tale
contrazione spinge il contenuto intestinale verso il basso e verso
l’esterno, questo movimento permette di aumentare verticalmente
la gabbia toracica e di creare una differenza di pressione tra
torace-addome, in particolare il torace presenterà una pressione
negativa (bassa pressione). Il diaframma durante l’inspirazione
tranquilla scende di circa 1cm e può arrivare a 10cm con l’inspirazione
forzata. Tale muscolo è innervato dal N.FRENICO che ha origine da 3°-5°
segmento cervicale del MS (C3-C5).
Con l’inspirazione, oltre che abbassamento del diaframma, si ha
l’apertura della glottide, che permette di collegare l’ambiente eterno
al sist.resp. Poiché il flusso di gas è diretto da una regione a PRESS.
PIU’ ELEVATA a una dove la PRESS. PIU’ BASSA, l’aria si muove
dall’esterno verso l’interno. Durante l’inspirazione il V polmonare
aumenta e l’O2 entra nei polmoni, mentre durante l’espirazione si ha
↑ P intratoracica e la CO2 e altri gas fluiscono passivamente dai
polmoni.
INTERCOSTALI ESTERNI durante l’inspirazione spingono le COSTE
in alto – verso esterno, provocando un ↑diametri laterali –
antero-posteriore della cavità toracica. Sono innervati dai
n.intercostali che hanno origine dagli stessi livelli del MS.
SCALENI insieme ad altri m.sch. (PICCOLO-GRANDE PETTORALE –
STERNOCLEIDOM. – ecc) intervengono nell’INSPIRAZIONE FORZATE
(eser.fisico – iperventilazione). La loro funzione è quella di spingere
verso l’alto le coste.
La fase ESPIRATORIA TRANQUILLA è una fase passiva, determinata dal
ritorno elastico del COMPLESSO POLMONI-GABBIA TORACICA, in seguito
al rilassamento dei MUSCOLI INSPIRATORI.
Nella fase ESPIRATORIA FORZATA, si hanno il coinvolgimento di altri muscoli
(M.ADDOME – INTERCOSTALI INTERNI – GRAN DORSALE – ecc) che svolgono
l’azione opposta di quelli coinvolti nell’INSPIRAZIONE FORZATA, cioè
spingono coste verso il basso – interno.
I m. respiratori possono essere allenati a eseguire un lavoro maggiore, ma
essi hanno un limite ben definito della capacità di eseguire lavoro. I
m.resp. si affaticano e la FATICA è il principale fattore dello sviluppo
dell’insuff.resp.
Presenza di liquidi nell’epitelio polmonare
Il sist. resp. è tappezzato di 3 diversi liquidi: LIQUIDO PERICILLARE –
MUCO – TENSIOATTIVO. I primi 2 ricoprono l’epitelio delle vie aeree di
conduzione dalla trachea ai bronchioli terminali e costituiscono il sist.di
trasporto muco ciliare, che serve a facilitare la rimozione di batteri,
virus, tossine dai polmoni.
TENSIOATTIVO (SURFATTANTE) tappezza l’epitelio degli alveoli ed
esercita un’AZIONE ANTIADERENTE, riducendo la TENSIONE SUPERF.
dell’alveolo. Le parete dell’alveolo sono ricoperte da un velo di acqua.
Queste molecole d’acqua sono responsabili della TENSIONE SUPERFICIALE, con
la quale si intende la forza attrattiva, esercitata da ogni molecola d’acqua,
che tende ad attirare una molecola H2O l’una sull’altra (l’acqua tende a
Se tale fenomeno fosse presente così come descritto, porterebbe gli
contrarsi).
alveoli ad accartocciarsi, a collassare su se stessi, con il risultato che le
pareti alveolari si appiccicherebbero l’una sull’altra in seguito
all’attrazione esercitata dalle molecole H2O. Ciò decreterebbe l’impossibilità
dell’alveolo di riempirsi di aria e consentire gli scambi gassosi. Proprio
x tale motivo la TENS.SUPERFICIALE viene definita anche come quella F che
tende a ridurre al minimo l’area della superficie, rendendo più difficile
la distensione del polmone durante l’inspirazione.
L’alveolo ha una forma a sfera e l’effetto del tensioattivo varia a seconda delle
dimensioni dell’alveolo. Di x sé, la presenza della TENS.SUPERFICIALE, provoca
una pressione all’interno della sfera. Secondo la LEGGE LAPLACE (formula
pag.486), la P è inv.proporzionale al R, quindi avremo che nelle sfere più
piccole la P esercitata dalla tensione superf. risulterà > rispetto alla P
che si genera nelle sfere più grande (Psfera piccola > Psfera grande).
Questa condizione provocherebbe il movimento dell’ARIA dalla SFERA PIU’
PICCOLA (↑P) SFERA PIU GRANDE (↓P), determinando il collasso della
sfera più piccola e l’espansione di quella più grande.
La presenza del TENSIOATTIVO, scongiura tale condizione, andando a
↓TENSIONE SUPERFICIALE più marcatamente nella SFERA PICCOLA che
in quella GRANDE (img.B pag.486). Il risultato è che le P nelle 2 sfere
diventano circa uguali e le sfere si stabilizzano. Questo permette agli
alveoli di rimanere distesi, consentendo efficienti scambi gassosi.
Riepilogo funzione TENSIOATTIVO: riducendo la TENS.SUPERFICIALE,
impedisce agli alveoli di collassare, favorendo il LAVORO RESPIRATORIO.
Altro meccanismo che impedisce agli alveoli di collassare è dato
dall’INTERDIPENDENZA, cioè gli alveoli sono circondati da altri alveoli e la
tendenza di uno alveolo a collassare è contrastata dalla trazione
esercitata dagli alveoli circostanti.
Com’è formato il SURFATANTE?
È un composto anfipatico, secreto dalle cell. tipo II. Esso è costituito da una
miscela di lipidi (85-90%) – ac.grassi – proteine (10-15%). I lipidi sono
importanti x la formazione del monostrato all’interfaccia alveolo-aria. Le
principali vie di eliminazione del tensioattivo sono: ricaptazione delle cell.
tipo II – riassorbimento linfatici – depurazione da parte macrofagi.
PROPRIETA’ MECCANICHE DEI POLMONI E PARETE TORACICA
La principale funzione dei polmoni è lo scambio di gas. Per eseguire questa
importante funzione l’aria deve essere trasferita DENTRO e FUORI dai polmoni.
Le prop.meccaniche dei POLMONI-GABBIA TORACICA determinano la facilità
o difficoltà con cui avviene questo movimento di aria.
La meccanica dei polmoni comprende una MECCANICA STATICA, cioè riferita
alle prop.meccaniche di un polmone il cui V non cambia nel tempo; e
una MECCANICA DINAMICA, riferita alle prop.meccaniche di un polmone
il cui V cambia nel tempo.
MECCANICA POLMONARE STATICA
Capacità polmonare totale (CPT) V tot di aria che può essere
contenuto nei polmoni. I V sono misurati in L. All’interno della CPT si può
riscontrare il volume corrente (VC) – capacità vitale (CV).
V corrente (VC) respiro normale che viene ventilati in ciascun atto
respiratorio.
Capacità vitale (CV) è il V tot di aria espirata, partendo da una max
inspirazione fino a una espirazione completa. Visualizzando tale capacità si
nota che dopo una espirazione max, il V non arriva a zero, ma rimane nei
polmoni dell’aria, definita come volume residuo (VR).
Il volume residuo di aria che si riscontra, invece, dopo una ESPIRAZIONE
TRANQUILLA viene definita capacità funzionale residua (CFR).
La CPT è dato VC + VR.
Determinanti del V polmonare
Il CPT e VR è determinato dalle prop.parenchima polmonare e interazioni
polmone-parete toracica, i quali si muovono sempre insieme nei sogg.sani.
I polmoni contengono fibre elastiche che vengono stirate quando vengono
ad essere applicate F che inducono un aumento V polmonare e che si
retraggono passivamente quando le F vengono rimosse, con conseguente
riduzione del V polmonare (tale retrazione polmonare è molto elevata).
Il V della gabbia toracica può AUMENTARE quando i m.resp. vengono stirati
e si RIDUCE quando i m.si accorciano.
Così i VOLUMI POLMONARI, sono determinati dall’equilibrio tra RETRAZIONE
ELASTICA POLMONI – PROP. M. PARETE TORACICA.
Il max V aria contenuto nei polmoni e gabbia toracica (cioè CPT) è controllato
dai m.inspiratori. Con ↑ Vpolmonare, i m. gabbia toracica si allungano
progressivamente, ma come si allungano la loro F diminuisce. La CPT si
raggiunge quando i m.inspiratori della gabbia toracica non sono più capaci
di generare ulteriori F necessarie x distendere ulteriormente la
GABBIA TORACICA – POLMONI.
Il VR è controllato dai m.espiratori. Con la ↓Vpolmonare si ha una
↓lunghezza m.espiratori, i quali si accorciano andando a restringere la gabbia
toracica, ma la F implicata in questa restrizione di V tende a diminuire in virtù
della non ottimale sovrapposizione filamenti mio fibrillari. Intanto la gabbia
toracica, in virtù di una propria proprietà elastica, con la diminuzione di V
accumula sempre più en.elastica. Il punto in cui la F espressa dai
m.espiratori è insufficiente a vincere la F elastica gabbia toracica, non
potendo così ridurre ulteriormente il V gabbia toracica, si ha il raggiungimento
del V residuo (VR).
La CFR è invece data dall’equilibrio tra F retrazione elastica parenchima – F
retrazione elastica gabbia toracica. Infatti l’espirazione tranquilla è una
fase passiva, favorita dal ritorno elastico del parenchima (e in parte anche
della gabbia toracica che risulta cmq leggermente “stirata” nella fase di
inspirazione). Questa riduzione di V che si ha in questa fase continua fino a
quando la F retrazione elastica va ad essere controbilanciata dalla F
retrazione elastica gabbia toracica. Quest’ultima F si sviluppa in quanto la
gabbia toracica viene “lievemente compressa” e, in virtù della sua capacità
elastica, accumula en. che viene poi ad essere rilasciata sottoforma di F diretta
verso l’esterno.
Compliance polmonare l'espandibilità dei polmoni in risposta ad un
aumento della pressione alveolare (formula pag.491). L’uomo ha un valore
normale di compliance (0,2 L/cmH2O), esso può però variare con il variare
del V polmonare. Una compliance normale elevata si riferisce a polmoni
facilmente estendibili, in caso di valore contrario, si riferisce a polmone
rigido, cioè non facilmente distendibile. La compliance è modificata in
diverse malattie respiratorie.
Interazione polmone-parete toracica
Vedi Silverthon
In un sogg.sano i POLMONI – PARETE TORACICA si muovono insieme. Queste
2 strutture sono separate da uno spazio di piccolo volume, lo spazio pleurico.
Poiché POLMONI-PARETE TORACICA si muovono insieme, le variazioni dei
rispettivi V sono uguali.
Pressione trans-polmonare è la differenza di pressione tra gli spazi aerei
(P alveolare) e la pressione attorno al polmone (P pleurica): Pp= P - P
A pl
Per consentire un ↑V polmonare ..> il polmone richiede una P
trans-polmonare positiva: il V polmonare, aumenta all’aumentare della P
trans-polmonare. Il polmone assume la sua dimensione più piccola quando la P
trans-polmonare = 0, tuttavia, in questa condizione, il polmone non è privo
d’aria, ma ne rimane un po’ in seguito alla presenza del tensioattivo che non
permette all’alveolo di collassare.
Pressione trans murale attraverso la parete toracica (P ) è la
pt
differenza tra P pleurica e P attorno alla gabbia toracica (P sulla superficie
del corpo): P – Patm.
pl
Al contrario della P trans-polmonare, quella trans murale della gabbia toracica,
risulta essere negativa nel momento di inspirazione tranquilla. Ciò è dovuto al
fatto che la P è negativa rispetto alla Patm durante l’inspirazione
pl
tranquilla.
Relazione P – V
Il gas fluisce da una regione a P elevata regione a bassa P. In assenza di
gradiente P il flusso = 0.
Negli individui normali, prima che inizia l’inspirazione, la P pleurica < P atm.
Questa Ppl negativa è creata dalla retrazione elastica dei polmoni, che
tende ad allontanare i polmoni dalla parete toracica. In questa condizione
la Palveolare = 0 in quanto il flusso lungo le vie aeree è assente.
Con l’inizio dell’inspirazione, si ha un aumento del V gabbia toracica,
provocando una caduta della Palevolare sotto zero e con l’apertura della
glottide si ha il passaggio di aria lungo le vie aeree, x poi fluire verso gli alveoli,
favorito dalla bassa Palveolare.
MECCANICA POLMONARE DINAMICA
Il flusso nelle vie aeree
Il flusso attraverso le vie aeree si verifica quando esiste una differenza di
press. alle 2 estremità dei condotti aerei. In particolar modo, durante
l’INSPIRAZIONE, si ha una caduta della Palv sotto zero (Palv negativa),
cioè diventa minore rispetto alla Patm. Di conseguenza l’aria fluisce da un
ambiente a P maggiore, verso un ambiente a P minore.
Velocità con cui il gas fluisce nelle vie aeree dipende da 2 fattori
principali:
Tipo di flusso aereo esistono 2 tipi di flusso aereo:
Flusso laminare quando il flusso di gas è parallelo alla parete
o del condotto ed è a bassa velocità di flusso. Determinazione V
flusso lamellare formula pag.495.
Flusso turbolento quando la velocità di flusso aumenta e le vie
o aeree si suddividono, la corrente diventa instabile e si formano
piccoli vortici. Tale turbolenza diventa maggiore a velocità di
flusso sempre più elevate. La creazione di vortici, rallenta però la
velocità di flusso, in quanto viene consumata energia nella
creazione di vortici e nei movimenti caotici. Di conseguenza è
necessaria una P di spinta più elevata x un flusso turbolento
rispetto ad uno lamellare. Aumento della P significa che la R è
elevata.
Determinazione flusso attraverso NUMERO REYNOLDS (formula
pag.496) è un num. adimensionale. Quando questo numero > 2000 si
verifica un FLUSSO TURBOLENTO. Dalla formula si evince come tale
flusso abbia possibilità di crearsi quando la V media del flusso è
elevata – raggio è ampio – densità elevata.
Flussi di aria nelle vie aeree nelle vie aeree il flusso ha
caratteristiche sia del flusso laminare che turbolento. In particolar
modo, si riscontra che nelle VIE AEREE PIU’ GROSSE (naso, bocca, glotide,
bronchi) un FLUSSO AEREO TURBOLENTO (anche a resp.tranquilla), in
quanto promossa dalla presenza di irregolarità e ostruzioni come la
GLOTTIDE – CORDE VOCALI. Nelle VIE AEREE PIU’ PICCOLE, il flusso
diventa LAMINARE (anche durante la max ventilazione) e ciò è dovuto al
fatto che le vie aeree più piccole sono più numerose, provocando
un’area di sezione trasversa tot. notevole e quindi una diminuzione
significativa della velocità del flusso.
Resistenza al flusso offerto dalle vie aeree è il secondo principale
fattore che determina la velocità del flusso delle vie aeree. La resist. delle
vie aeree varia a seconda del diametro delle vie (ciò è espresso da
formula R pag.495). Muovendo dalla trachea verso gli alveoli, le singole
vie aeree diventano via via più piccole, mentre il num. delle branche
figlie aumenta in misura notevole. Pertanto la R delle vie aeree è
data dalla somma delle R di ciascuna via (equazione pag.496). Da tale
equazione risulterebbe che le vie aeree più piccole sono quelle che
presentano la resistenza maggiore, ma in verità la resist. maggiore viene
ad essere espressa a livello grandi bronchi. Le vie aeree più piccole,
contribuiscono molto poco alla R tot dell’albero bronchiale e i motivi
sono: La V del flusso aereo si riduce nelle vie aeree più piccole grazie
o alla maggior aerea di sezione trasversa che offrono. Il flusso
passa, infatti, da TURBOLENTO a LAMINARE e quest’ultimo offre
una resistenza minore.
Le VIE AEREE sono disposte x lo più in parallelo piuttosto che in
o serie e tale disposizione consente una riduzione della resistenza
a ogni suddivisione, con il risultato che la resist. globale delle
piccole vie aeree è molto piccola.
Quindi, nelle PICCOLE VIE AEREE, nonostante la ↓DIAMETRO determina
un ↑R al flusso di ciascuna via, l’elevato num. di vie parallele riduce la
resist. a ogni suddivisione.
Fattori che contribuiscono alla R uno dei fattori più importanti
capaci di modificare la R è il volume polmonare: il CALIBRO delle vie
aeree aumenta con l’aumentare del V polmonare. Di conseguenza,
la R al flusso si riduce all’aumentare del V polmonare e viceversa.
Altri fattori che ↑resist. sono: muco – edema delle vie aeree –
contrazione del m.liscio bronchiale. sono tutti fattori che
↓diametro via aeree. Anche densità – viscosità del gas inspirato,
influenzano la resist. delle vie aeree (es.pag.497).
Regolazione neuro umorale delle vie aeree la resist. via aeree può
essere modificata da agenti:
Nervosi la stimolazione delle FIBRE EFFERENTI VAGALI, ottenuta
o direttamente o x via riflessa, provoca costrizione via aeree, con
conseguente ↑resist. via aeree.
La stimoalz. SIMPATICA, provoca il rilascio del neurotrasmettitore
postgangliare NA, inibendo la costrizione vie aeree.
Umorali in risposta ad allergeni e virus, le cell. epiteliali presenti
o nelle vie aeree, rilasciano agenti come: istamina – Ach –
trombassano A2 – ecc; essi agiscono sulla m.liscia, provocando
costrizione e quindi ↑resist. via aeree.
Diagramma FLUSSO-VOLUME
Dal diagramma F-V si rivela che il max flusso inspiratorio è identico al max
flusso espiratorio.
Max flusso inspiratorio (img.pag.498) I fattori responsabili del max flusso
inspiratorio sono 3:
F generata dai m.inspiratori
F retrazione dei polmoni, che si oppone alla F dei m.inspiratori e
tende a ridurre il max flusso inspiratorio.
↑V polmonare determina ↓resistenza vie aeree, in quanto aumenta
il calibro di queste vie.
Questi 3 fattori, combinati tra loro, fa si che il max flusso inspiratorio si
verifichi a metà strada della capacità vitale forzata.
Max flusso espiratorio (img.pag.499) il flusso max si verifica all’inizio
della manovra (primo 20%) x poi ridursi progressivamente, nonostante
lo sforzo aumenti. Relazione FLUSSO – SFORZO le fasi precoci
dell’espirazione sono definiti come sforzo-dipendenti, in quanto
all’aumentare SFORZO aumenta il picco del FLUSSO ESPIRATORIO. La
restante parte dell’espirazione viene definita come sforzo-indipendente o
flusso limitante, in quanto, indipendentemente dallo sforzo, la velocità di
flusso rimane sempre la stessa. Questa limitazione del flusso si verifica
quando le vie aeree, che sono condotti distendibili, diventano compresse. Le
vie aeree diventano compresse quando la P all’esterno delle vie, supera la
P al loro interno:
PRIMA ESPIRAZIONE la P alv e P vie aeree = 0, ciò è dovuto al fatto che non
c’è flusso. La Ppleurica è negativa e quella P transpolmonare è positiva, essa
è responsabile del mantenimento degli alveoli e condotti aerei pervi.
INIZIO ESPIRAZIONE i m.espiratori si contraggono, determinando un
↑Ppleurica e un ↑Palv. Quest’ultima aumenta in seguito a: ↑Ppleurica – P
del ritorno elastico dei polmoni. Poiché quindi la Palv supera la Patm, il
gas fluisce dagli ALVEOLI BOCCA quando la GLOTTIDE SI APRE…..non
continuato.
LAVORO RESPIRATORIO
Si intende la spesa energetica derivante dall’impiego dei m.respiratori x
consentire la respirazione. Il LAVORO è necessario x superare F retrazione
elastica polmoni - R al flusso – muovere polmoni e gabbia toracica. I
m.resp., come tutti gli altri m.sch., possono affaticarsi e provocare insuff.
respiratoria. L’affaticamento muscolare è la causa più frequente di
INSUFF.RESPIRATORIA.
VENTILAZIONE E PERFUSIONE
La VENTILAZIONE e PERFUSIONE sono importanti componenti dello
scambio di gas che avviene nei polmoni.
VENTILAZIONE
E’ il processo mediante il quale entra ed esce aria dai polmoni. Con il
termine ventilazione-min si intende il V aria che entra o esce dai polmoni
ogni min (formula pag.505).
Frequenza respiratoria - Respiri al minuto La frequenza respiratoria a riposo è
di 12-16 atti al minuto. Durante l'esercizio fisico strenuo tale frequenza può arrivare
sino a 35-45 respiri al minuto.
Ventilazione min = F RESP. x V CORRENTE
In adulto di taglia media V CORRENTE è di circa 0,5L.
Ventilazione alveolare
Il processo della respirazione è caratterizzato dall’aria che viene trasportata
dall’AMBIENTE ALVEOLI. L’aria proveniente dall’ambiente è costituita da una
miscela di gas: 78%N – 21%O – 0,9% Argon – 0,04% CO2 – ecc.
Nell’aria ambientale, i gas che la costituiscono seguono le LEGGI DEI GAS e
le leggi più importanti che governano l’aria ambientale e la ventilazione
alveolare sono 3:
Legge Boyle a temp. costante la P e il V del gas sono in relazione
1. inversa.
Legge Henry la CONCENTRAZIONE GAS disciolto in un liquido è
2. proporzionale alla sua Pparziale
legge Dalton afferma che: quando due o più gas vengono mescolati in
3.
unico recipiente, senza che tra essi avvenga alcuna reazione chimica, la
Ptot esercitata dalla miscela gassosa è uguale alla somma delle pressioni
parziali esercitate dai singoli componenti. Quindi se a livello del mare ho
una P=760mmHg, tale valore è dato dalla somma delle singole P
parziali di ogni componente che costituisce la miscela d’aria:
P + P + P + Paltri gas = 760mmHg
N2 O2 argon
La Pparz. di un gas è data dal prodotto tra FRAZIONE GAS NELLA
MISCELA GASSOSA (Fgas)
- P ambientale tot. (o P barometrica):
Pparziale gas= F x P
gas barometrica
Avendo a disposizione F = 0,21 e la Pbarometrica=760mmHg,
O2
possiamo sapere qual è la Pparziale 159mmHg (calcolo pag.505).
O2
Al momento che l’aria entra all’interno della bocca con l’inspirazione,
avremo una Pparziale pari a quella ambientale 159mmHg.
O2
Visto la formula sopra riportata x la Pparz., è evidente che la Pparziale O2
all’interno della bocca può essere modificata in 2 modi: modificando
la F o la P (es.pag.506).
O2 barometrica
Quando inizia la respirazione, i gasi ambientali si immettono nelle vie aeree
dove vengono umidificati e portati a temp. corporea. Diventano saturi di
vapor acqueo (il gas è saturo già a livello della trachea), il quale esercita
una Pparziale = 47mmHg. Questa Pparziale però, non va ad aggiungersi alla
Pbarometrica, che all’interno delle vie aeree rimane costante, ma va a
diluire la P degli altri gas. Perciò avremo Pparziale dei gas che
compongono l’aria ambientale che risultano diminuiti, mentre la
Pbarometrica rimane costante (760mmHg). Le Pparz. dei vari gas,
diminuite dall’umidificazione, rimangono tali (costanti) nelle vie aeree fino
a quando il gas giunge agli alveoli.
Composizione alveolare
Quando il gas inspirato raggiunge gli alveoli, l’O2 viene trasportato
attraverso la memb. alveolare e la CO2 passa dal letto capillare agli
alveoli.
Alla fine dell’inspirazione con la glottide aperta, la Ptot nell’alveolo è uguale
a quella Patm (760mmHg). Tuttavia la composizione della miscela dei
gas, si è modificata come conseguenza dello scambio gassoso: ↓frazione
O2 - ↑frazione CO2. A causa della modificazione della frazione dei 2 gas, si
modifica anche la loro Pparziale (in quanto Pparz.= Frazione gas – Pbar).
La Pparz.O2 a livello alveolare, è data dall’equazione ideale dell’O2
alveolare (formula pag.506), dove alla Pparz.O2 inspirato, si sottrae il
rapporto tra Pparz.CO2 alveolare e quoziente respiratorio (R).
La FRAZIONE CO2 ALVEOLARE è funzione della velocità della produzione
CO2 durante il metabolismo e dalla velocità con cui la CO2 viene
eliminata dall’alveolo (ventilazione alveolare):
V = V x F
CO2 A ACO2
Da questa relazione, si nota come la F sia in relazione inversa rispetto
ACO2
alla VENTILAZIONE ALVEOLARE: ↑ V ↓ F e viceversa.
A ACO2
QUOZIENTE RESPIRATORIO METABOLICO (QR)
E’ il risultato del rapporto tra la quantità di anidride carbonica prodotta e quella
di ossigeno consumato QR= CO prodotta / O consumato.
2 2
A causa delle differenze chimiche che caratterizzano i diversi macronutrienti, la
completa metabolizzazione di grassi, proteine e carboidrati richiede quantità
diverse di ossigeno, incidendo anche sulla quantità di anidride carbonica
prodotta. Per ogni macronutriente si ha uno specifico QR.
Il quoziente respiratorio varia tra 0,7 – 1
QR carboidrati Per ossidare un generico esoso (carboidrato a sei atomi di
carbonio come il glucosio) occorreranno pertanto sei molecole di ossigeno (una
x ogni carbonio), con conseguente formazione di 6 molecole di anidride
carbonica.
Il quoziente respiratorio dei carboidrati sarà pertanto uguale a: 6CO / 6O =
2 2
1,00
QR lipidi I lipidi si distinguono dai carboidrati per il minor contenuto di
ossigeno in proporzione al numero di atomi di idrogeno. Di conseguenza la loro
ossidazione richiede una quantità di ossigeno superiore.
Es. acido palmitico si formano 16 molecole di anidride carbonica ed acqua per
23 molecole di ossigeno consumate. C H O + 23 O → 16 CO + 16 H O QR=
6 32 2 2 2 2
16 CO / 23 O = 0,696
2 2
Normalmente si attribuisce ai lipidi un quoziente respiratorio pari a
0,7, tenendo presente che tale valore oscilla da 0,69 a 0,73 in relazione alla
lunghezza della catena carboniosa che caratterizza l'acido grasso.
In condizioni normali si assume che il QR=0,8 significa quindi che la
quantità O2 ASSUNTA, supera CO2 liberata dagli alveoli.
In condizioni di eser.fisico Tanto maggiore è lo sforzo fisico, maggiore
sarà il QR, in quanto viene prodotto acido lattico attivando diversi meccanismi
metabolici (sistema tampone, iperventilazione serie frequente di atti respiratori
che non portano ad un aumento massiccio di ossigeno bensì una riduzione
notevole dell'anidride carbonica nel sangue.) che determinano un aumento
della produzione di CO2, indipendentemente dall’ossidazione dei
substrati. Aumentando il dato presente al numeratore (CO2) e mantenendo
costante il denominatore (O2) il quoziente respiratorio subisce un’
impennata.
Composizione del gas nel sangue arterioso
Nei soggetti normali, la Pparz.CO2 nel sangue arterioso è strettamente
regolata, in maniera da mantenere costante il suo valore
(Pparz.CO2=PparzCO2 alveolare) (vedi tab.pag.507).
Si possono avere variazioni della Pparz.CO2 nel sangue in situazioni di:
ipoventilazione condizione nella quale c’è una inadeguata
ventilazione alveolare. Essendo la FRAZIONE CO2 legato in maniera
direttamente proporzionale alla Pparz.CO2 (P = F x P – P ), ed
parz.CO2 CO2 b parzH20
essendo la FRAZIONE CO2 inversamente proporzionale alla
VENTILAZIONE ALVEOLARE (formula pag.506): ↓VA ↑FRAZIONE
CO2 (e quindi ↑Pparz.CO2). Tale condizioni è definita come
IPERCAPNIA.
Iperventilazione situazione contraria, che determina IPOCAPNIA.
Distribuzione ventilazione
La ventilazione nei polmoni non è distribuita in modo uniforme, in gran
parte a causa della gravità. In posizione ERETTA gli alveoli in prossimità
dell’APICE dei polmoni sono più espansi degli alveoli alla BASE. Questo
avviene perché la Ppleurica è più bassa all’APICE che alla BASE, in quanto
il peso dei polmoni tende a spingerli in basso.
SPAZIO MORTO
Si differenzia:
SPAZIO MORTO ANATOMICO è il volume di aria inspirata che non
• raggiunge gli
alveoli, ma rimane nelle vie aeree di conduzione (bocca, laringe,
trachea, bronchi fino agli alveoli esclusi). E' quel volume di aria che
non partecipa agli scambi gassosi. Nell’adulto è di circa 150 ml.
SPAZIO MORTO FISIOLOGICO somma di spazio morto anatomico
• + spazio morto alveolare (somma delle aree degli alveoli
funzionalmente inattivi). Quindi tiene in considerazione il volume
totale di aria che non partecipa agli scambi gassosi.
Lo spazio morto serve a scaldare e umidificare l'aria, prima che raggiunga gli
alveoli, in modo da non sottrarre loro calore e umidità.
PERFUSIONE
È il processo mediante il quale il SANGUE DEOSSIGENATO passa attraverso
i polmoni e viene OSSIGENATO.
Circolazione polmonare
Inizia dall’ATRIO DX poi VENTRICO DX passando x valvola tricuspide
viene pompato a bassa pressione (9-24mmHg) nell’ARTERIA POLMONARE,
la quale a 5cm dal ventricolo dx si divide in ARTERIA DX – SX che vanno ad
irrorare rispettivamente POLMONE DX – SX. Le ARTERIE POLMONARI sono le
uniche che trasportano sangue DEOSSIGENATO. Il sangue prosegue poi in
vasi con diametro sempre più piccolo, disposti a seguire le ramificazioni delle
vie aeree. Terminano in una fitta rete di capillari che circondano l’ALVEOLO.
Le funzioni della circolazione polmonare sono:
Ossigenare il sangue ed eliminare CO2
o Cooperare all’equilibrio idrico nei polmoni
o Distribuire i prodotti metabolici ai polmoni
o
L’ossigenazione dei globuli rossi, avviene nei capillari che circondano gli
alveoli, dove i capillari si fondono con la parete alveolare, costituendo
una configurazione ottimale x lo scambio di gas.
E’ stato stimato che in un adulto normale, in ogni momento, nella RETE
ALVEOLO-CAPILLARE siano presenti 75ml di sangue, e che possono
aumentare del 50% (150-200ml) in condizioni di esercizio fisico. Questo
forte aumento è possibile in seguito ad una caratteristica posseduta solo dai
polmoni che consente aggiustamenti a condizioni di stress (come es.esercizio
fisico) e si tratta della possibilità di reclutare nuovi capillari in seguito ad un
↑pressione e flusso.
Il sangue ossigenato lascia gli alveoli attraverso una rete di piccole venule
polmonari, che man a mano si fondono tra loro costituendo vasi sempre più
grossi che terminano a livello dell’ATRIO SX, dove il sangue viene riportato al
cuore. La disposizione delle vene polmonari, non segue quella delle vie aeree,
ma decorrono lontane da esse.
Caratteristiche strutturali della circolazione polmonare – bronchiale
Struttura della circolazione polmonare caratteristiche delle arterie della
circolazione polmonare sono:
pareti sottili con una minima quantità di m.liscio.
↑estendibilità (compliance 7 volte maggiore delle arterie circolo sist.),
quindi permettono di dilatarsi facilmente
In condizioni normali i vasi arterioso polmonari sono dilatati e hanno
diametro maggiore delle arterie circolo sist.
Questi fattori contribuiscono a creare un sistema vascolare a BASSA
RESISTENZA, che facilita il flusso di sangue nel circolo polmonare,
avviato dall’attività di pompaggio meno vigorosa del VENTRICOLO DX. Questo
sist. a bassa resist. e che richiede quindi meno lavoro, spiega perché il
ventricolo dx abbia una parete muscolare meno sviluppata del sx.
(diff.gradienti press. tra sist.polmonare – sistemica pag.511).
Struttura dei vasi alveolari ed extra-alveolari e microcircolazione
polmonare in seguito a proprietà fisiologiche diverse, i vasi della
circolazione polmonare possono essere suddivisi in 3 tipi:
Extra-alveolari (arterie-arteriolo-vene-venule) sono più grossi
dei vasi circolaz.sist.. Il calibro di questi vasi sono influenzati da
variazione Ppleurica – Pinterstiziale, ma NON della Palveolare. Ciò
significa che risentono di variazioni del V polmonare e F retrazione
polmoni: ↑Vpolmonare ↓Ppleurica vasodilatazione vasi /
↓Vpolmonare ↑Ppleurica vasocostrizione vasi.
Alveolari (capillari) il loro calibro è sensibile a variazioni
Palveolare, ma NON Pinterstiziale o Ppleurica.
Microcircolo è usato x descrive i piccoli vasi che partecipano allo
scambio di liquidi-soluto x mantenere l’equilibrio dei liquidi nel
polmone.
Struttura della rete alveolo-capillare CAPILLARI-ALVEOLI sono separati
da una sottile barriera, costituita da cell.epiteliali dell’alveolo tipo I –
cell.endoteliali dei capillari – loro rispettiva memb.basali (img.pag.511).
Circondato in gran parte da aria, la RETE ALVEOLO-CAPILLARE crea un
ambiente ideale x lo scambio gassoso. I GLOBULI ROSSI passano in
singola fila attraverso questa rete in meno di 1 sec, che è un tempo
sufficiente x permettere lo scambio O2-CO2.
Oltre ad assicurare lo scambio, la RETE funziona come regolatore dei liquidi
nei polmoni. A livello dei capillari polmonari, si ha un piccolo flusso di
liquido dai VASI SPAZIO INTERSTIZIALE. Questo LIQUIDO viene
comunque rimosso dall’interstizio polmonare, mediate il sist.linfatico x
poi rientrare nel circolo attraverso la vena cava.
La presenza delle cell.epiteliali alveolari tipo I e II, stabiliscono una stretta
barriera che impedisce a qualsiasi liquido di entrare nello spazio aereo,
in quanto altrimenti interferirebbe con la diffusione dei gas.
Regolazione del flusso sanguigno
La BASSA RESIST. DEL CIRCOLO POLMONARE determina 2 caratteristiche
uniche al circolo polmonare, che consente di incrementare il flusso
senza incremento P:
In normali condizioni di riposo, non tutti i vasi disponibili sono
impiegati. Ciò permette il reclutamento di nuovi vasi in base a una
necessità crescente (es.durante eser.fisico) e con un incrmento min
o nullo sulla Part polmonare.
La distensibilità dei vasi del circolo polmonare consente a questi
vasi di incrementare il diametro x effetto di un min incremento della Part
polm., provocando ↑flusso.
Fatto che influenzano RVP:
V POLMONARE può influenzare la RVP durante inspirazione-espirazione:
o nel primo caso, alla fine dell’inspirazione, le pareti alveolari distese
dall’aria presente all’interno, provoca compressione capillari alveolari
↑RVP. Viceversa in condizioni di espirazione.
livelli Pparz. dell’O2 possono esercitare effetti sul flusso
o sanguigno:
↓P alveolare determina vasocostrizione locale dei piccoli
o O2
vasi sanguigni. L’obiettivo di questa vasocostrizione locale è
quella di deviare il flusso di sangue dalle AREE IPOSSICHE
AREE NORMALI. È necessaria che il 20% dei capillari siano in
condizioni ipossiche x andare a provocare effetti rilevati su RVP.
↑Po2 alveololare provoca invece vasodilatazione vasi
o polmonare, determinando ↓RVP.
Un ulteriore gamma di fattori (alcuni ormonali) possono influenzare calibro vasi,
ma ciò avviene con effetti minimi.
Influenza gravità su circolo polmonare il fatto che è un sist. a basse
resist. lo mette in condizioni di essere maggiormente soggetto agli effetti
della F gravità, rispetto al circolo sistemico. L’effetto della F gravitaz.,
contribuisce all’ineguale distribuzione del flusso sanguigno nei polmoni.
Nei sogg. in staz. eretta, in condizioni normali di riposo, il flusso sanguigno
aumenta dall’APICE polmoni BASE polmoni (qui il flusso è max). Allo
stesso tempo la Parteriosa polmonare sarà minore andando verso l’apice,
rispetto alla base, in quanto si và contro la F gravità, quindi la forza
pressoria viene attenuta da quella gravitazionale.
In condizioni di stress (es. eser. fisico) nel sogg. in posizione eretta, la
differenza tra il flusso sanguigno della regione apicale-basale del
polmone diventa minore, soprattutto perché la Part aumenta.
Effetti delle variazioni GC sullo scambio gassoso
La GC è l’unico fattore non respiratorio capace di modificare lo scambio
gassoso: ↓GC ↓contenuto O2 e ↑CO2 nel sangue venoso misto - ↑GC effetti
opposti.
TRASPORTO DI O2 e CO2
Per incrementare la captazione e il trasporto di O2-CO2 tra tessuti e polmoni, si
sono evoluti meccanismi specializzati di trasporto:
Emoglobina che fissa O2
3-
HCO x trasporto CO2
Questi meccanismi rendono possibili la contemporanea assunzione O2 –
eliminazione CO2.
DIFFUSIONE DEI GAS
I sist. respiratorio e circolatorio possiedono diverse caratteristiche
anatomiche e fisiologiche che permettono di facilitare la diffusione dei
gas: Ampie aeree di superficie con distanze di attraversamento brevi
(barriera alveolo-capillare e capillare-tessuto)
Differenze di gradienti di Pparziale
Gas con proprietà diffusionali vantaggiose
Lo scambio di O2-CO2 tra tess.-polmoni, dipende da LEGGI DELLA
DIFFUSIONE DEI GAS.
Leggi diffusione dei gas
Il processo di diffusione dei gas è passivo, non richiede energia ed è simile
nello stato gassoso e liquido. I gas diffondono dalla REGIONE
PRESSIONE PIU’ ELEVATA REG.PRESSIONE MENO ELEVATA.
Legge di Fick ci spiega come la velocità diffusione dei gas attraverso
una lamina di tessuto, sia DIRETTAMENTE PROPORZ. all’A superficie
tessuto – differenza press.parziale del gas su ciascun lato del tessuto;
e INVERSAMENTE PROPORZ. spessore del tessuto (formula pag.524).
Legge di Graham la velocità di diffusione del gas attraverso un liquido è
DIRETT.PROPORZ. al coefficiente di solubilità gas.
Scambi di O2-CO2 limitata dalla PERFUSIONE
CO2 – O2 hanno una bassa solubilità nella memb. alveolo-capillare, ma
hanno un’elevata solubilità nel sangue in quanto si legano con
l’emoglobina. Nonostante la loro bassa solubilità nella memb., questi gas
superano la memb.alveolo-capillare più velocemente della velocità impiegata
dal globulo rosso x attraversare i capillari polmonari. Ciò determina una
condizioni di equilibrio tra gas presente nei capillari e alveoli, che limita la
diffusione dei gas LIMITAZIONE DALLA PERFUSIONE.
La CO2 ha una velocità di diffusione maggiore rispetto all’O2, ma questo
vantaggio viene compensato dal fatto che la CO2 ha un minor solubilità
nella memb.-sangue, determinando i medesimi tempi di raggiungimenti
dell’equilibrio tra CO2 – O2.
La CO, al contrario della CO2-O2, nonostante presentano le stesse
caratteristiche diffusionali (↑solubilità sangue - ↓solubilità memb.),
attraversano la memb. con una bassa velocità x poi discogliersi subito nel
sangue. Ciò non consente il raggiungimento di uno stato di equilibrio tra gas
alveolare-sangue durante il tempo in cui i globuli rossi transitano attraverso il
capillare alveolare LIMITAZIONE DA DIFFUSIONE (grafico pag.525).
TRASPORTO O2
Trasporto di O2 nel sangue può avvenire in 2 forme:
O2 si discioglie nel plasma piccola percentuale di O2 si discioglie. Il
contributo di questa modalità di trasporto è perciò insignificante.
O2 si lega all’EMOGLOBINA meccanismo principale che permette di
incrementare il trasporto di O2 del sangue di circa 65 volte. L’emoglobina
è una proteina presente all’interno del globulo rosso e il legame Hgb – O2
forma OSSIEMOGLOBINA (forma ossidata). L’Hgb non legata con O2
è DEOSSIEMOGLOBINA (forma ridotta).
Emoglobina è una proteine con 2 principali componenti:
4 gruppi eme non proteici ciascun gruppo contiene Fe nella
3+
forma ridotta Fe (ferrosa) che è la sede di legame dell’O2.
Globina costituita da 4 catene polipetidiche che differiscono tra adulto
– bambini <1anno. La struttura presente nei bambini (Hgb fetale)
aumenta la affinità x O2 e ne facilita il trasporto attraverso la placenta.
Il legame dell’O2 all’Hgb provoca una modificazione delle proprietà di
assorbimento di luce dell’Hgb che è responsabile della variazione di
colore tra sangue arterioso ossigenato (rosso vivo) e sangue venoso
deossigenato (rosso scuro, bluastro).
La FISSAZIONE-DISSOCIAZIONE dell’O2 dall’Hgb avviene in ms, un tempo ben
adatto a quello di transito dei globuli rossi nei capillari (75ms).
Per ogni globulo rosso ci sono circa 280milioni di molecole Hgb, e ciò permette
un efficiente meccanismo x il trasporto O2.
La MIOGLOBINA, presente nel tess.muscolare, è simile all’Hgb x struttura e
funzione, con la differenza che la mioglobina ha 1 sola sub unità di Hgb. La
mioglobina facilità trasferimento di O2 dal sangue alle cell.muscolare e lo
immagazzina. Questo meccanismo risulta importante quando l’apporto di O2 è
inadeguato.
Anormalità di Hgb (anemia cell.falciformi) si hanno quando la sequenza o
disposizione spaziale delle catene polipeptidiche della globina sono
alterate, provocando anomalie della funzione dell’Hgb. 3+
Composti come CO – NO – vari cianuri, possono ossidare ulteriormente il F
4+
nella forma Fe , modificando la capacità di legare O2.
Curva di dissociazione dell’ossiemoglobina
Il legame Hgb – O2 è reversibile, consentendo all’Hgb di poter cedere O2 ai
tessuti. La relazione tra la concentrazione di O2 e la quantità di Hgb occupata è
dimostrata dalla CURVA DI DISSOCIAZIONE questa curva illustra la
relazione tra Pparziale O2 - %siti di legame x O2 occupati da molecole
O2 (img.pag.527 e analisi pag.526). Un progressivo aumento della saturazione
Hgb al crescente valore di Pparz. O2 è dovuto al fatto che il legame dell’O2 in
ogni gruppo eme, aumenta l’affinità dell’Hgb a legare ulteriore O2.
Ogni molecola di Hgb, può legare al max 4 O2. Quando 3 dei 4 gruppi eme
sono legati all’O2, l’affinità del quarto gruppo eme a legare O2 è aumentata.
Fattori che influenzano la curva di dissociazione
Ci sono fattori che vanno ad influenzare il legame Hgb – O2, provocando una
variazione della CURVA DI DISSOCAZIONE, che potrà risultare più a dx o sx.
CURVA spostata a DX ↓affinità Hgb – O2, il che ↑dissociazione. Per una
data Pparz.O2 si hanno livelli di saturazioni più bassi nella curva spostata verso
dx, rispetto alle condizioni normali.
CURVA spostata a SX ↑affinità Hgb – O2, in questa condizione
dissociazione-cessione O2 ai tessuti è inibita.
Tali effetti sono visibili x la parte ripida della curva, mentre nella porzione
piatta gli effetti dei fattori sono molto scarsi.
Questi fattori sono:
pH e CO2 variaz. pH ematico provocano deviazioni curva
dissociazione. La CO2 rilasciata dal metabolismo cellulare, va a legarsi
con H2O formando H CO (ac.carbonico), il quale essendo una
2 3 +
sost.acida, tende a rilasciare H provocando una ↓pH. Questa
diminuzione pH provoca uno spostamento verso dx della curva di
dissociazione, favorendo il rilascio di O2 dall’Hgb e la
conseguente diffusione ai tessuti. Questo variazione della curva
dovrebbe essere dovuto ad una diminuzione pH e a un effetto diretto
della CO2 sull’affinità Hgb x l’O2 effetto Bohr. Tale effetto quindi
↑cessione O2 ai tessuti - ↑assunzione O2 a livello polmoni.
Quando il sangue passa attraverso i polmoni, libera CO2, determinando
un ↑pH con conseguente spostamento verso sx della curva.
↑temp.corporea provocano deviaz.curva dissociazine verso dx. Si
verifica una maggiore cessione di O2 ai tessuti. Ciò permette di
soddisfare la maggiore richiesta di O2 che si ha durante l’eser.fisico,
condizione che determina aumento temp.corporea.
↓ temp.corporea provocano deviaz.curva dissociazine verso sx.
Quest’effetto è particolarmente presente alle estremità coporee, dove la
concentrazione di O2 è normale ma il rilascio di O2 non è facilitato.
Per questa ragione tali parti esibiscono una colorazione bluastra con
l’esposizione al freddo.
2,3-difosfoglicerato i globuli rossi maturi non possiedono mitocondri
ed utilizzano perciò il meccanismo anaerobico. Durante la glicolisi si
forma una grande quantità di 2,3-difosfoglicerato. L’affinità dell’Hgb
x O2 si riduce proporzionalmente all’incremento nel globulo rosso
di 2,3-DPG, pertanto la CURVA DISSOCIAZIONE si sposta verso dx. Tale
diminuzione dell’affinità è dovuta all’effetto allosterico del 2,3-DPG
che inibisce il legame del Hgb x l’O2.
Le condizioni che determinano ↑2,3-DPG sono ipossia, ecc.
CO si lega al gruppo eme del Hgb, negli stessi siti in cui si lega
O2, formando carbossiemoglobina. Il CO ha un’affinità x l’Hgb 200
volte maggiore rispetto a quello dell’O2 (grafico pag.528). Ciò
comporta un effetto competitivo del CO nei confronti del O2 x il
legame con Hgb, tant’è che a bassissime Pco2 si ha già una completa
saturazione dell’Hgb, che è incapace di legare O2. Altro effetto che
CO determina, è quello di provocare una maggiore affinità dell’Hgb x
l’O2, ciò conduce ad una deviazione della CURVA DI DISSOCIAZIONE
VERSO SX, il che significa impedire ulteriormente la cessione di O2
ai tessuti.
Questa situazione non è compatibile con la vita, ed è ciò che accade
nella morte x avvelenamento da CO.
Il trattamento di soggetti con elevati livelli di CO, è quello di
somministrare elevate concentrazioni di O2 x rimuovere CO
legato all’Hgb.
Cessione O2 ai tessuti dipende da diversi fattori: GC – contenuto di Hgb
nel sangue – capacità dei polmoni di ossigenare sangue.
Non tutto l’O2 trasportato nel sangue viene scaricato a livello dei
tessuti. L’O2 effettivamente estratto è possibile determinarlo attraverso: GC x
Δ(a-v) consumo O2.
Ipossia tissutale si riferisce ad una condizione in cui O2 disponibile x le
cellule è insufficiente a mantenere un metabolismo aerobico a un livello
adeguato allo svolgimento delle normali att.cellulari. Viene quindi
stimolato il metabolismo ANAEROBICO che comporta la generazione di ↑lattato
+
- ↑H formazione AC.LATTICO. Il risultato è una ↓pH ematico.
In casi di ipossia grave, le estremità coroporee, iniziano a diventare cianotiche
(colorazione blu-grigia) a causa della mancanza di Hgb ossigenata e un
aumento Hgb deossigenata.
Eritropoiesi L’ossigenazione dei tessuti dipende direttamente dalla
concentrazione Hgb e quindi dal num. globuli rossi disponibili nella
circolazione. La produzione di globuli rossi (eritropoiesi) nel midollo osseo è
controllata dall’ormone eritropoietina, sintetizzato dalla coticale del
rene. In condizioni normali, la concentrazione di Hgb è stabile, ma in
condizioni di ridotta cessione O2 ai tessuti – ridotta concentrazione
Hgb, le cell.della corticale sono stimolate a produrre eritropoietina
↑globuli rossi.
La carenza di eritropoietina, sviluppa anemia con↓concentrazione Hgb.
TRASPORTO CO2
Il meccanismo di trasporto predominante della CO2 è sottoforma di
-
bicarbonato (HCO3 ) all’interno dei globuli rossi. La CO2 viene trasportata
anche nel plasma, dove si discioglie legando alle PROT.PLASMATICHE e
EMOGLOBINA.
All’interno dei globuli rossi, la CO2 subisce una reazione ad opera della
anidrasi carbonica, trasformandosi in AC.CARBONICO (H2CO3), dal quale
- +
poi si genera HCO3 (ione bicarbonato) x liberazione di H :
+ -
CO2 + H2O H2CO3 H + HCO3
-
Una volta formato all’interno del globulo rosso, l’HCO3 diffonde fuori dalla
-
cellula in cambio di Cl scambio dei cloruri.
Questa reazione è REVERSIBILE e può essere deviata verso dx x generare
-
PIU’ BICARBONATO (HCO3 ) quando la CO2 entra nel sangue dai tess.,
e verso sx quando la CO2 viene espulsa dai polmoni.
+
Gli ioni H liberati, vengono rapidamente tamponati all’interno dei globuli
rossi, legando all’Hgb. Tale tamponamento è fondamentale x mantenere la
-
reaz. in direzione della formazione di HCO3 . Al contrario, elevati livelli
+
H liberi, spingono la reaz. in direzione opposta.
Regolazione della concentrazione pH
Il pH ematico nell’adulto si aggira tra 7,35 e 7,45, e viene mantenuto a questi
livello dal polmone – rene – vari sist. tampone distribuiti nei distretti
corporei.
Nel sist. respiratorio il principale meccanismo che permette di regolare il pH è
-
provocato dalla conversione CO2 HCO3
Variazioni della Pparziale alveolare della CO2, provoca modifiche della
-
concentrazione di HCO3 .
Tale variazioni della Pparz.CO2 possono essere dovute a situazioni di:
IPERVENTILAZIONE ACUTA (in seguito es. ad esercizio aerobico o stati
-
ansiosi) determina una ↓P con conseguente ↓HCO3 e ↑pH (ALCALOSI
co2
RESPIRATORIA). In situazioni di elevata att.fisica quando il sist. aerobico non
è in grado di supportare i livelli di intensità, si tende ad una ACIDOSI, in seguito
all’IPOVENTILAZIONE e all’↑ac.lattico. -
IPOVENTILAZIONE determina un ↑P con conseguente ↑HCO3 e ↓pH
co2
(ACIDOSI RESPIRATORIA).
Il pH viene definito mediante l’equazinoe di Henderson-Hasselbalch: pH=
-
log[A ]/[HA]. Adattata al sist. respiratorio x calcolare quanto le variazioni
pK+ -
della CO2 e HCO3 alterano il pH ematico formula pag.531.
Curva di dissociazione CO2
La curva dissociazione CO2 del sangue è lineare ed è in relazione diretta
con la P .
CO2
Il legame dell’O2 all’Hgb, svolge effetti importanti sulla curva dissociazione
CO2. Anche se O2 e CO2 si legano a siti diversi dell’Hgb: l’Hgb
DEOSSIGENATA ha un’affinità x CO2 maggiore della Hgb ossigenata.
Pertanto, il SANGUE DEOSSIGENATO (venoso) assume liberamente e
trasporta più CO2 del sangue arterioso ossigenato. Inoltre Hgb
+
DEOSSIGENATA, lega più facilmente H liberi rilasciati durante la formazione di
-
HCO3 .
CONTROLLO DELLA RESPIRAZIONE
Possiamo respirare senza pensare, ma possiamo volontariamente
modificare il nostro rimo respiratorio e anche sospenderlo. Il controllo
respirazione – genesi respirazione resp.ritmica, sono dovuti ai centri
respiratori che hanno sede nel TE e alla loro modificazione da parte di
afferenze originate dai centri cerebrali superiori e rec.sistemici. Lo
scopo della resp. da un punto di vista MECCANICO è minimizzare il lavoro;
da un punto di vista FISIOLOGICO è di mantenere costati i gas del sangue
(in modo specifico regolazione della P arteriosa CO2. Altro scopo è mantenere
l’equilibrio acido-base nell’ambiente cerebrale.
CONTROLLO DELLA VENTILAZIONE
Ci sono 4 principali siti x il controllo ventilazione:
Centro di controllo respiratorio è localizzato nel TE a livello del
o bulbo. È costituito da alcuni differenti nuclei che generano e
modificano il ritmo ventilatorio di base. Il centro include 2 parti
principali:
Generatore del ritmo ventilatorio stabilisce il ritmo normali.
o Sono coinvolti 2 distinti nuclei bulbari: GRUPPO RESP.
DORSALE (GRD) – GRUPPO RESP.VENTRALE.
I neuroni che costituiscono questi nuclei sembrano avere la
possibilità di essere inibitori o eccitatori.
Integratore elabora le afferenze derivanti da centri cerebrali
o superiore (ipotalamo - corteccia cerebrale – amigdala –
sist.limbico – cervelletto) e chemocettori (centrali-periferici).
A livello di questo CENTRO, l’INSPIRAZIONE – ESPIRAZIONE coinvolgono 3
fasi: Inspirazione inizia con un improvviso incremento scarica di
o alcune cell. dei nuclei del generatore ritmo ventilatorio, poi tale
freq. di scarica si imposta come andamento a gradini x tutta la fase
di inspirazione. Questo comporta una contrazione progressiva
m.resp. durante la respi.automatica. Alla fine dell’inspiraz., un
evento a interruttore (off-switch) induce una marcata
riduzione freq.scariche neuronali e inizia ESPIRAZIONE.
Espirazione (fase 1)
o Espirazione (fase 2)
o
La RESP.RITMICA dipende da un’azione intermittente tra il TONO
INSPIRATORIO (che nasce dal GRD) e INPUT ESPIRATORIO
(proveniente cervello, talamo, n.cranici, tratti ascendenti MS).
Chemocettori centrali presenti nel SNC localizzati sulla superficie
o ventero-laterale bulbo. Rilevano variazioni Pco2 e pH liquidi
interstiziale del bulbo e modulano ventilazione. Poiché il liquido
interstiziale è in contatto con il LIQ.CEREBRO SPINALIE (LCS), variazioni
del pH del LCS modificano la ventilazione agendo su questi
chemocettori.
Visto questo contatto, il LCS sarà influenzato dall’att.metabolica delle
cell. circostanti e dalla composizione del sangue. Nonostate ciò, la
composizione del LCS è diversa da quella del sangue e ciò è dovuto alla
BARRIERA EMATO-ENCEFALICA la quale è relativamente impermeabile
+ -
H - HCO3 , ma molto permeabile alla CO2. Di conseguenza, la
P = P . La CO2 viene inoltre prodotta dal metabolismo
CO2(LCS) CO2(SANGUE)
cell.cerebrali, di conseguenza la PCO2 nel LCS è sempre più elevata (di
qualche mmHg) di quella del sangue arterioso e il pH LCS è lievemente
più acido di quello del plasma.
Chemocettori periferici sono cell.specializzate localizzate nell’arco
o aorta e alla biforcazione dell’arteria carotide interna ed esterna. Sono
sensibili alla P – P e pH sangue arterioso e inviano info ai
O2 CO2
centri integrativi di controllo del bulbo attraverso n.vaghi e n.seno
carotideo (branche n.glossofaringei).
Incrementi della scarica dei chemocettori si hanno quando la Po2 si
riduce lievemente.
Meccanocettori polmonari diversi RIFLESSI che originano dalla
o PARETE TORACICA – POLMONI modificano la ventilazione e ritmo
ventilatorio.
Riflesso inibito-inspiratorio di Hering-Breuer viene attivano x
stimolazione meccanocettori sensibili agli ↑V polmonare. In
particolar modo questo riflesso viene attivato dalla distensione dei
polmoni, provocando una cessazione inspirazione x attivazione
neuroni bulbari off-switch, si provoca così un’espirazione precoce.
Questo riflesso è inattivo durante la resp.tranquilla.
Riflesso da immersione determinato da stimolazione rec.faccia –
naso con acqua fredda. Quando viene attivato si verifica cessazione
resp. (apnea). Questo riflesso protegge gli individui dall’aspirazione
acqua nelle fasi iniziali annegamento.
Respirazione automatica è determinata dall’uscita dal CENTRO DI
CONTROLLO RESP. (TRATTO VENTERO-LATERALE) la quale è diretta i
motoneuroni che andranno a loro volta ad innervare i m.respiratori. I
motoneuroni responsabili della resp. sono situati nelle corna anteriori del MS
(il diaframma è innervato dai n.frenici, i cui neuroni sono situati nella regione
cervicale MS).
Respirazione volontaria in questo caso viene cortocircuita il CENTRO DI
CONTROLLO RESP. DEL BULBO. Il comando proviene dalla CORTECCIA
MOTORIA e passa ai MOTONEURONI SPINALI attraverso i TRATTI
CORTICOSPINALI.
I m.resp. sono perciò raggiunti da 2 sistemi di controllo della resp.,
VOLONTARIO (TRATTO CORTICOSPINALE) – AUTOMATICO (TRATTO
VENTERO-LATERALE). Il controllo VOLONTARIO compete con quello
AUTOMATICO a livello dei MOTONEURONI SPINALI (es.pag.533).
Ci sono anche motoneuroni che innervano i m.vie aeree superiori attraverso i
n.cranici. Questi motoneuroni sono localizzati nel bulbo in prossimità CENTRO
DI CONTROLLO RESP. Quando vengono attivati, dilatano la faringe e le grosse
vie aeree.
La vetilazione è regolata dai livello P – P – pH sangue arterioso
CO2 O2
Il più importante di questi fattori è la P . Sia la VELOCITA’ – PROFONDITA’ del
CO2
respiro sono regolate x mantenere P prossima a 40mmHg (grafico
CO2
pag.534).
Variazioni della P parziale arteriosa della CO2 vengono rilevate dai
CHEMOCETTORI CENTRALI – PERIFERICI che trasmettono l’info ai CENTRI DI
CONTROLLO RESP., i quali cercano di mantenere la P parziale arteriosa
CO2 entro certi limiti. Questo mantenimento viene fatto attraverso
variazioni della VENTILAZIONE: ↑Palveolare CO2 ↑VENTILAZIONE. Si
ha un aumento della ventilazione x contrastare l’aumento della CO2
(iperventilazione determina lo spostamento della reaz. verso sx).
L’effetto di iperventilazione tende ad essere amplificato quando, ad un
aumento Pparz.CO2 (ipercapnia), si somma una situazione di bassa
Pparz. O2 (asfissia). Ciò è dovuto ad una maggiore stimolazione dei
chemocettori che portano ad un aumento della ventilazione.
La risp.ventilatoria alle variazioni di P può essere ridotta da alcuni farmaci
CO2
(morfina, anestetici, ecc) che deprimo il centro resp. e riducono la
risp.ventilatoria alla CO2 e O2.
ESERCIZIO
La capacità di eseguire att.fisica dipende dalla CAPACITA’ SIST.CARDIACO e
RESPIRATORIO di incrementare trasferimento O2 ai TESSUTI –
rimuovere CO2 dall’organismo.
Dal punto di vista del sist. resp., quando l’esercizio inizia, la VENTILAZIONE
incrementa immediatamente, di pari passo incrementa il CONSUMO O2
e la produzione CO2.
Durante l’eser. che va da lieve a moderato e poi massimale, non si notano
modifiche significative del pH – LATTATO – Pparz. O2 – Pparz.CO2,
mentre la VENTILAZIONE – CONSUMO O2 aumentano linearmente e
proporzionalmente con l’aumentare intensità (grafico pag.540).
Dal momento che si arriva alla SOGLIA ANAEROBICA si assiste ad
importanti modifiche a livello del LATTATO che aumenta, provocando ↓pH
ACIDOSI METABOLICA. Per contrastare questa acidosi, il sist. respiratorio
mette in atto una IPERVENTILAZIONE, che determina un forte incremento
CONSUMO O2 (con ↑Pparz.O2) e una ↓Pparz.CO2 (grafico pag.540).
RENI
I RENI sono più ORGANI DI REGOLAZIONE che di ESCREZIONE. Tuttavia la
funzione ESCRETORIA è importante x permettere di svolgere l’att.di
regolazione.
RENI come ORGANI DI REGOLAZIONE, regolano:
Osmolalità liquidi corporei è importante x mantenere il normale
volume cellulare in tutti i tessuti dell’organismo.
V liquidi corporei il controllo V liquidi corporei è importante x corretta
funzione sist.cardiovascolare.
+ + - - + 2+
Bilancio elettroliti (Na - K - Cl - HCO3 - H - Ca - Pi) x
mantenere bilancio appropriato, ESCREZIONE – ASSUNZIONE
GIORNALIERA elettroliti, deve essere in equilibrio. Per molti di questi
elettroliti, il rene rappresenta la sola e fondamentale via di escrezione.
Equilibrio acido-base azione coordinata con polmone.
RENI come ORGANI DI ESCREZIONE determinano l’escrezione di prodotti
del metabolismo che non sono più utili: UREA – AC.URICO –
CREATININA – prodotto terminali metabolismo Hgb – metaboliti
ormoni. I reni eliminano queste sostanze a una velocità commisurata alla
loro produzione. I reni eliminano anche pesticidi, farmaci, ecc.
RENI come ORGANI ENDOCRINI producono:
CALCITRIOLO metabolita VITAMINA D3, è necessario x il normale
o 2+ 2+
assorbimento Ca a livello intestinale e x deposizione ossea Ca
RENINA attiva sist. RENINA-ANGIOTENSINA-ALDOSTERONE, che svolge
o + +
funzioni nella regolazione PA e equilibrio Na -K .
ERITROPOIETINA stimola formazione globuli rossi nel midollo
o osseo.
ANATOMIA FUNZIONALE RENI
Sono organi retro peritoneali, presentano una caratteristica forma a fagiolo e
sono situati nella parte superiore e posteriore della cavità addominale al di
sotto del DIAFRAMMA e lateralmente alla colonna vertebrale in uno spazio
chiamato loggia renale. Il RENE DX è posizionato leggermente + in basso
rispetto al sinistro, in quanto influenzato dalla presenza del fegato.
Conformazione interna all’interno del RENE possiamo riscontrare una:
ZONA CORTICALE: in questa zona sono presenti tubuli renali
o convoluti e tubulari contorti del NEFRONE.
ZONA MIDOLLARE: ha una forma piramidale e ogni zona è divisa dalla
o presenza di colonne renali, cioè prolungamenti della CORTICALE.
Presentano una serie di formazioni tubulari epiteliali (anse di Henle, dotti
collettori e dotti papillari) e vascolari (vene rette).
Il parenchima del rene viene suddiviso in:
LOBI: porzione di parenchima che comprende un’intera piramide
o midollare, una parte delle colonne renali adiacenti e tutta la zona
corticale sopra la piramide.
L’APICE PIRAMIDE presenta estroflessioni coniche (PAPILLE RENALI).
Queste papille presentano molte piccole aperture da cui gocciola l’urina
la quale viene immessa nei CALICI RENALI MINORI (collegate alla
papilla), che poi confluiranno in CALICI MAGGIORI. Questi calici
rappresentano le ramificazioni del BACINETTO RENALE (PELVI
RENALI: formazione dilatata e ramificata) nel quale confluirà l’urina che
poi seguiterà nell’URETERE.
LOBULI RENALI: porzione del LOBO RENALE che comprende un singolo
• raggio midollare con tutta la corticale adiacente.
Tale suddivisione in LOBI e LOBULI ha un riscontro funzionale x quanto riguarda
la vascolarizzazione renale.
Il parenchima è costituito da circa 1 milione di unità funzionali, il NEFRONE.
Vascolarizzazione RENE la VASCOLARIZZAZIONE ARTERIOSA del rene è
assicurata in seguito alla presenza dell’ ARTERIA RENALE, la quale entra
attraverso l’ilo e si divide in 5 ARTERIE SEGMENTALI che dividono il rene in
5 zone vascolarizzate in modo indipendente tra loro.
Dalle ARTERIE SEGMENTALI nascono le ARTERIE INTERLOBARI che decorrono
lungo la piramide midollare andando a costituire prima le ARTERIE
ARCIFORMI che decorrono alla BASE della piramide, e poi le ARTERIE
INTERLOBULARI che invece si dirigono verso la superficie della CORTICALE. Le
ARTERIE INTERLOBULARI, a loro volta danno origine alle ARTERIE
GLOMERULARI AFFERENTI che si capillarizzano e vanno a costituire i
GLOMULI RENALI, dai quali si originano le ARTERIOLE GLOMERULARI
EFFERENTI. Queste arteriole andranno poi a capillarizzarsi attorno ai TUBULI
RENALI dando origine ai CAPILLARI PERITUBULARI e ai VASI RETTI SPURI.
ARTERIE RENALI 5 ARTERIE SEGMENTALI INTERLOBARI ARCIFORMI
INTERLOBULARI GLOMERULARI AFFERENTI ARTERIE
GLOMERULARI EFFERENTI CAPILLARI PERITUBOLARI/VASI RETTI
SPURI
Per quanto riguarda la VASCOLARIZZAZIONE VENOSA, dai CAPILLARI
PERITUBULARI, hanno inizio le VENE DI DRENAGGIO
(interlobulari-arciformi-interlobari-renali) che andranno poi a sboccare
nella VENA CAVA INFERIORE.
CAPILLARI PERITUBOLARI INTERLOBULARI ARCIFORMI
INTERLOBARI RENALI
NEFRONE
È l’unità funzionale del rene ed è costituito da:
CORPUSCOLO RENALE DI MALPIGHI: svolgono il ruolo di
• ultrafiltrazione filtrando il sangue, il prodotto di questa filtrazione è la
preurina (nelle 24 ore si estraggono dal sangue circa 160-180 L di
preurina). Tali corpuscoli sono formazioni sferoidali che possono trovarsi
nella corticale del rene e nelle colonne renali, e sono composti da 3
elementi:
Gomitolo di capillari: i capillari presenti all’interno del glomerulo,
o avvolti a gomitolo, presentano un endotelio fenestrato e le varie
anse sono unite tra loro da capillari a ponte.
Capsula di Bowman: formazione sferica in cui si distinguono 2
o poli: Polo arterioso: punto della capsula in cui entra l’arteria
glomerulare AFFERENTE e dove esce l’arteria
glomerulare EFFERENTE.
Polo urinifero: è il punto in cui inizia il tubulo renale, dove
quindi esce il plasma ultra filtrato.
Tale capsula è costituita da 2 foglietti: quello più esterno è un
epitelio pavimentoso semplice, che a livello del POLO
ARTERIOSO va a costituire il foglietto interno, foglietto viscerale
formato da cellule chiamate podociti, in grado di cambiare forma e
funzione. Queste cellule sono inoltre dotate di prolungamenti che
terminano sulla parete dei CAPILLARI GLOMURALI, chiamati
pedicelli. Tra un pedicello e l’altro è presente uno spazio chiuso
dalla presenza di un sottile diaframma (vedi img.pag.259).
Podociti e cellule endoteliali dei capillari hanno ognuno una
propria lamina, che però si fondono a costituirne un’unica lamina
densa che rappresenta un importante elemento di filtro renale.
Glomerulo renale: rappresenta l’insieme dei capillari
o glomerulari che collegano l’arteriola efferente con quella
afferente.
Nel corpuscolo avviene l’ULTRAFILTRAZIONE si intende il
passaggio di sangue dal CAPILLARE GLOMERULARE all’interno della
CAMERA GLOMERULARE, attraverso filtri:
Fenestrature dell’endotelio glomerulare
Lamina densa
Fessure di filtrazione, si intendono i punti di contatto dei
pedicelli con la lamina basale, separati da un sottile diaframma.
Questi filtri renali, possono essere superati da ioni e molecole con
dimensioni inferiori a 7nm e con PM minore a 40.000 Da (glucosio, aa,
piccoli peptidi,ecc).
Il passaggio dal CAPILLARE CAMERA GLOMERULARE (SPAZIO BOWMAN)
avviene x formazione di un gradiente pressorio tra i 2 ambienti.
All’interno del CAPILLARE la pressione è più elevata rispetto a quella della
CAMERA e ciò è possibile in seguito alla differenza di calibro tra
l’ARTERIOLA AFFERENTE (maggiore) e l’ARTERIOLA EFFERENTE
(minore).
Molecole più grosse, come la maggior parte delle PROTEINE
PLASMATICHE non supera il filtro, rimanendo nel circolo sanguigno e
venendo espulso dal GLOMERULO RENALE attraverso l’ARTERIOLA
EFFERENTE, di conseguenza dopo l’ultrafiltrazione il liquido all’interno
delle ARTERIOLE può contenere solo tracce di proteine.
Può capitare che piccoli peptidi passino all’interno della CAMERA x poi
venire immessi nuovamente nel circolo sanguigno in seguito alla
presenza di capillari intorno ai TUBULI RENALI (es.albumina). Oppure può
accadere che alcune proteine rimanghino incastrate nella lamina basale,
a questo punto intervengono le cellule del mesangio intraglomerulare
che svolgendo una funzione fagocitaria, ripuliscono il filtro.
TUBULI RENALI: l’ultrafiltrato passa poi dal CORPUSCOLO ai TUBULI
• RENALI, dove gran parte degli elettroliti e dell’acqua viene in gran parte
riassorbita e riportata al sangue (circa il 99%) la restante parte (1%)
viene eliminata sottoforma di urina.
All’interno dei TUBULI avvengono le altre 2 funzioni di assorbimento
( senza riassorbimento di liquidi da parte del rene la diuresi sarebbe pari a 180 L
al giorno. Naturalmente il corpo non può permettersi di sprecare un elemento
così prezioso, quindi riassorbe la stragrande maggioranza del filtrato
)e secrezione e queste funzioni
glomerulare e dei nutrienti in esso contenuti
vengono svolte dalle 3 porzioni in cui il TUBULO è suddiviso:
tubulo contorto prossimale ansa di Henle tubulo contorto
distale
Il tubulo contorto distale prende poi contatto con l’ARTERIOLA
AFFERENTE del PROPRIO CORPUSCOLO DI MALPIGHI e prosegue poi
(assieme ai tubuli di altri nefroni) nel DOTTO COLLETTORE (si è
calcolato che la lunghezza totale dei nefroni dei 2 reni supera i 50km).
Tubulo contorto prossimale: l’epitelio di questo tubulo è un
epitelio cilindrico semplice, dotato di molti microvilli diretti
verso il lume e di numerosi mitocondri allungati presenti nella
parte basale della cellula.
In questa porzione del tubulo viene svolta la funzione di
assorbimento attivo di glucosio, acqua, ioni bicarbonato,
proteine a basso PM, ecc, diminuendo del 65% il volume
dell’ultrafiltrato.
L’elevato consumo di energia che il trasporto richiede, spiega la
presenza di numerosi mitocondri mentre la presenza dei
microvilli permette di incrementare la superficie assorbente.
Anse di Henle: presenta un primo tratto discendente
(costituito da cellule piatte) verso la midollare, nella quale può
entrare più o meno profondamente, è permeabile all’acqua e ai
soluti. Questo tratto poi è seguito da un ansa a U, x poi continuare
con il tratto ascendente il quale non permette all’acqua di
fuoriuscire ma fuoriescono solo soluti.
Tubulo contorto distale: questa porzione presente un epitelio
isoprismatico con cellule provviste di corti microvilli e
+
numerosi mitocondri. Continua il riassorbimento attivo di Na
e di acqua. Inoltre in questo segmento si trova l’apparato
iuxtaglomerulare il quale è in stretto contatto con il POLO
VASCOLARE del corpuscolo.
APPARATO IUXTAGLOMERUALRE (img.pag.261) è un insieme di
formazioni situate in vicinanza del POLO ARTERIOSO del
CORPUSCOLE DEL MALPIGHI. La sua particolare posizione gli
consente di regolare la pressione sanguigna all’interno del
glomerulo assicurando una normale ultrafiltrazione.
È costituito da:
Cellule iuxtaglomerulari: localizzati nella parete
o dell’ARTERIOLA AFFERENTE a contatto con le cellule della
MACULA DENSA.
Queste cellule sono meccanocettori sensibili alla pressione
del sangue che scorre nell’ARTERIA AFFERENTE (nell’arteriola
AFFERENTE la pressione è maggiore in seguito ad una maggior
calibro rispetto all’arteriole EFFERENTE. I capillari attorno ai
tubuli renali che vengono forniti dall’arteriole EFFERENTE hanno
una pressione minore rispetto a quella presente nei capillari del
glomerulo. Questa bassa pressione favorisce il drenaggio del
liquido dai tubuli ai capillari.) in cui sono localizzate. In seguito a
un abbassamento di pressione viene rilasciato l’enzima RENINA,
il quale trasforma l’ANGIOTENSINOGENO in ANGIOTENSINA I che
a sua volta vie trasformata in ANGIOTENSINA II (vedi
CORTICALE SURRENE) da un enzima di conversione presente
nell’endotelio polmonare. L’ANGIOTENSINA II provoca
vasocostrizione delle arteriole e attiva la produzione e rilascio di
ALDOSTERONE, che induce un riassorbimento di Na e H2O a
livello dei tubuli distali. Come risultato finale si ha un aumento
notevole, ma transitorio, della pressione e un aumento di
assorbimento di Na (in seguito a costrizione delle arteriole).
Cellule della MACULA DENSA: presenti nella parete del
o TUBULO CONTORTO DISTALE. Queste cellule sono osmocettori,
+
sensibili alla variazione della concentrazione di Na all’interno
del tubulo. Una diminuzione della pressione arteriosa provoca
una minor produzione di ultrafiltrato, determinando una minore
+
concentrazione di Na . In seguito a questa minor
concentrazione le cellule della macula densa inducono il
rilascio di RENINA presso le CELLULE IUXTAGLOMERULARI
determinando un aumento di pressione.
Cellule del MESANGIO EXTRAGLOMERULARE: tali cellule si
o trovano in continuazione con quelle del MESANGIO
INTRAGLOMERULARE e sono localizzate nell’angolo formato da
dall’ARTERIOLA AFFERENTE e EFFERENTE (vedi
img.pag.259-261).
Dotto collettori: i TUBULI DISTALI continuano poi con il DOTTO
COLLETTORE costituito da un epitelio cubico che in assenza di
stimolazione ormonale è IMPERMEABILE ALL’ACQUA (che
quindi non esce dal DOTTO). In seguito però al rilascio della
vasopressina, ormone antidiuretico, i DOTTI COLLETTORI
diventano permeabili all’acqua che quindi esce dai tubuli in
quanto attratta dall’IPEROSMOLARITA’ dell’interstizio, creata dal
TUBULO DISTALE. ( Il 90% di quanto assorbito è indipendente dagli
ormoni (avviene per ragioni osmotiche, legate al riassorbimento del
sodio), mentre la percentuale riassorbibile dei rimanenti 18 litri viene
regolata a livello endocrino. In particolare, l'ormone regolatore della
diuresi per eccellenza è noto come vasopressina, ADH od ormone
). Nel sistema dei dotti collettori si verifica quindi una
antidiuretico
cessione d’acqua non accompagnata da Na che rimane nel tubulo.
Un’insieme di DOTTI COLLETTORI formano dotti papillari di
Bellini, i quali trasporteranno l’urina nei CALICI e PELVI RENALI.
ANALISI FUNZIONE RENALE
L’azione coordinata delle componenti nefrone (CORPUSCOLO RENALE –
TUBULO PROSSIMALE – ANSA HENLE – TUBULO DISTALE – DOTTO
COLELTTORE), permettono di espletare funzioni di:
Ultrafiltrazione glomerulare produzione attraverso il GLOMERULO di
ultra filtrato del plasma (prodotto da filtrazione del plasma)
Riassorbimento sostanza dal liquido tubulare sangue
assorbimento della parte filtrata
Secrezione tubulare secrezione dei cataboliti (prodotti tossici della
filtrazione) dal sangue ai tubuli (in alcuni casi).
Gli indici che permettono di misurare la FUNZIONE RENALE sono:
Clearance renale velocità con cui il rene rimuove una sostanza
X dal plasma. In particolar modo esprime un Vol/T e rappresenta cioè il
volume plasma da cui tutta la sostanza considerata è stata
rimossa e poi escreta nelle urine nell’unità di tempo (es.ogni min
viene completamente eliminata la sostanza x da 100ml plasma).
Velocità di filtrazione glomerulare (VFG) è data dalla somma VEL.
FILTRAZIONE DI TUTTI I NEFRONI FUNZIONATI. ↓VFG la malattia
sta progredendo - ↑VFG la malattia sta guarendo.
Per poter misurare la VFG si usa un prodotto del metabolismo della
CREATINA MUSCOLARE. Questa sost. filtra liberamente a livello del
glomerulo renale e non viene né secreta, né riassorbita dalle
cell.nefrone. Ne consegue che la quantità di CREATININA escreta nelle
urine ad ogni min = quantità filtrata in ogni min.
La VFG viene calcolata, calcolando la clearance della creatinina.
Si noti che non tutta la creatinina trasporta al rene attraverso l’arteria
renale viene filtrata dai glomeruli, così come non viene filtrato tutto il
plasma che passa nei glomeruli. Infatti solo un 15-20% del plasma
che passa viene filtrato, il restante torna nella circolazione sist.
FILTRAZIONE GLOMERULARE
La prima fase di formazione delle urine è l’ULTRAFILTRATO, ottenuto dal
plasma da parte del glomerulo. Nelle 24 ore viene ad essere filtrato a livello dei
glomeruli un V plasma circa 180L.
ULTRAFILTRATO è privo di cellule (globuli rossi, bianchi, piastrine) e
praticamente privo di proteine. La concentrazione Sali – molecole organiche
(aa, glucosio,ecc) presenti nell’ultrafiltrato, sono pressoché simili a quelle
presenti nel plasma.
Fattori che determinano la composizione dell’ULTRAFILTRATO
La filtrazione delle sostanze che possono superare la barriera di ultrafiltrazione
glomerulare, avviene in base:
DIMENSIONI sost. molecole con: raggio<20A ..> filtrano liberamente
– raggio>45A non passano – raggio tra 20 e 45 ..> filtrano in vario grado.
CARICA ELETTRICA si ha una filtrazione ridotta x sostanze che
presentano cariche negative. Ciò è dovuto al fatto che sono presenti
glicoproteine cariche negativamente, localizzate sulla superficie di
tutte le componenti glomerulari che costituiscono la barriera di
filtrazione. Queste glicoproteine respingono le molecole con la
stessa carica, perciò quelle molecole cariche negativamente che
presentano raggio compreso 20-45A sono fortemente limitate nella
filtrazione.
Dinamica dell’ultrafiltrazione
Le F responsabili della filtrazione glomerulare sono lo stesse che provvedono
allo scambio di liquido attraverso i capillari. Queste F sono la P idrostatica – P
oncotica (F Starling), esse promuovono il passaggio di liquido dal LUME
CAPILLARI GLOMERULARI SPAZIO BOWMAN.
Poiché la barriera di ultrafiltrazione glomerulari impedisce il passaggio della
maggior parte proteine plasmatiche, la P oncotica all’interno dello spazio
Bowman circa = 0. Perciò la P idrostatica nel capillare glomerulare (Pic)
è la sola F che favorisce ultrafiltrazione ed è contrastata dalla
Pidrostatica dello spazio Bowman (PiB) – P oncotica capillari
glomerulari (Poc).
La Pic si riduce leggermente lungo tutto il capillare a causa delle R
flusso. La Poc aumenta perché l’acqua viene filtrata mentre le proteine
rimangono nei capillari aumenta concentrazione proteine plasmatiche.
La VFG è data da questa relazione VFG= Kf x ΔP
Kf è dato dal prodotto tra permeabilità propria del capillare
glomerulare e A superficie disponibile x l’ultrafiltrazione.
ΔP è la somma delle P che agiscono sulla parete capillare: (Pic – PiB)
– (Poc – PoB).
La velocità filtrazione è considerevolmente maggiore nei capillari
glomerulari rispetto a quelli sistemici, soprattutto perché Kf è circa 100
volte più elevato nei capillari glomerulari grazie alla mggior permeabilità
dei capillari dotati di fenestrature. Inoltre la Pic è circa doppia di quella dei
capillari sistemici.
Nei soggetti normali questo valore di VFG può variare in seguito a
variazioni di Pic. La Pic può essere modificata in seguito a variazioni della
RESIST. ARTERIOLE EFFERENTI – AFFERENTI del glomerulo. In particolar
modo Pic si modifica in 3 modi:
Variazioni RESIST. ARTERIOLA AFFERENTE ↑RESIST. (costrizione)
↓Pic e quindi ↓VFG. Una ↓RESIST. (dilatazione) ↑Pic e quindi ↑VFG.
Variazioni RESIST. ARTERIOLA EFFERENTE ↑RESIST. (costrizione)
↑Pic e quindi ↑VFG. Una ↓RESIST. (dilatazione) ↓Pic e quindi ↓VFG.
Variaz. PA nell’ARTERIOLA RENALE ↑PA ↑transitoriamente Pic
e quindi ↑VFG. Una ↓PA ↓ transitoriamente Pic e quindi ↓VFG.
FLUSSO EMATICO RENALE
Il flusso ematico attraverso i reni svolge importanti funzioni:
Determina indirettamente VFG
Modifica la velocità riassorbimento acqua-soluti da parte del
tubulo prossimale
Partecipa alla diluzione/concentrazione urine
Fornisce O2 – sost.nutritive – ormoni alle cell.nefrone
I principali vasi di resistenza del rene sono: ARTERIOLA AFFERENTE –
ARTERIOLA EFFERENTE – ARTERIA INTERLOBULARE. Il rene, come gran
parte degli altri organi, è capace di regolare il proprio flusso di sangue
modificando, attraverso AUTOREGOLAZIONE, le resist.vascolari in
risposta a variaz. PA. Queste modifiche sono così efficienti da permettere di
mantenere costante il FLUSSO e VFG.
L’AUTOREGOLAZIONE avviene principalmente a livello delle ARTERIOLE
AFFERENTI del rene, e dipende da 2 meccanismi che regolano il tono
dell’arteriole afferente:
Variazioni PA (meccanismo miogenico) è dovuto ad una proprietà
intrinseca dei m.lisci vascolari che tendono a contrarsi quando
vengono stirati: ↑PA arteriola afferente si distende e la sua
muscolatura viene stimolata a CONTRARSI.
Punti importanti meccanismo AUTOREGOLAZIONE:
L’autoregolazione è assente quando la PA<90mmHg.
L’autoregolaz. non è perfetta, in quanto il FLUSSO – VFG
possono modificarsi liberamente se la PA aumenta.
Variazioni di NaCl del liq.tubulare (feedback tubulo-glomerulare)
la concentrazione di NaCl del liquido tubulare viene rilevata da
elementi sensori della MACULA DENSA
dell’APP.IUXTAGLOMERULARE: ↑VFG determinano una ↑NaCl nel
liquido tubulare a livello della macula densa, di conseguenza in queste
cellule entrano maggiori quantità di NaCl, provocando un
↑formazione e rilascio ATP-adenosina da parte delle
cell.endoteliali macula densa, che provocano VASOCOSTRIZIONE
dell’arteriola afferente, con conseguente ↓VGF. Una ↓VFG si ha
anche ↓NaCl nel liquido tubulare con la NaCl che entra in minori
quantità all’interno delle CELL.MACULA DENSA, di conseguenza
ATP-adenosina si riducono, provocando VASODILATAZIONE e
conseguente ↓VFG.
Questo meccanismo di AUTOREGOLAZIONE, consente di assicurare che
l’escrezione – assunzione di acqua e soluti rimangono in equilibrio. Se
non ci fosse questo meccanismo, si modificherebbe anche l’escrezione
urinaria di acqua-soluti, in quanto la VFG influenza l’escrezione di
acqua-soluti.
ALTRI SIST. DI REGOLAZIONE DEL FLUSSO e VFG
Oltre all’AUTOREGOLAZIONE, il FLUSSO – VFG possono essere modificati
da: NERVI SIMPATICI arteriole efferenti-afferenti sono innervate da fibre
o simpatiche. A volume di sangue circolante normale il tono simpatico è
minimo. NA – ADRENALINA liberata dai terminali nervosi simpatici,
provocano vasocostrizione legandosi ai recettori alfa1-adrenergici
localizzati soprattutto a livello arteriole afferenti, ne consegue ↓FLUSSO
e ↓VFG (es.pag.653).
ANGIOTENSINA II costringe sia ARTERIOLA EFFERENTE – AFFERENTE,
o a basse condizioni l’ARTERIOLA EFFERENTE è più sensibile e predomina
perciò costrizione arteriola efferente.
PROSTAGLANDINE in condizioni basali non hanno ruolo importate
o nella regolaz. FLUSSO. Tuttavia in condizioni patologiche (es.emorragia),
vengono prodotte localmente nel rene e ↑FLUSSO senza modificare
VGF. Incrementando il flusso, annullano gli effetti vasocostrittori dei
n.simpatici – angiotensina II.
NO di origine endoteliale. Quando il flusso sanguigno aumenta,
o l’aumento delle F taglio agisce sulle cell.endoteliali delle arteriole e
↑NO. Alcuni ormoni vasoattivi (Ach, bradichinina, ATP) provocano rilascio
NO. NO provoca dilatazione ARTERIOLE EFFERENTI – AFFERENTI rene e
↓resist.periferica tot.
ENDOTELINA secreto dalle cell. endoteliali dei vasi renali –cell
o mesangio – cell. tubulo distale in risposta all’ANGIOTENSINA II – NA –
BRADICHINA – F TAGLIO. È un potente vasocostrittore a livello
ARTERIOLA AFF.-EFF. ↓FLUSSO - ↓VFG.
BRADICHIDINA vasodilatatore che ↑FLUSSO - ↑VFG. Stimola rilascio
o NO – PROSTAGLANDINE.
ADENOSINA vasocostrizione ARTERIOLA AFFERENTE ↓FLUSSO
o - ↓VFG.
TRASPORTO DI ACQUA E SOLUTI LUNGO IL NEFRONE:
FUNZIONI TUBULARI
Le urine si formano mediante 3 processi: ULTRAFILTRAZIONE plasma nei
glomeruli – RIASSORBIMENTO acqua e soluti dall’ultrafiltrato –
SECREZIONE selettiva di alcune sostanze che vengono trasferite al
liquido tubulare.
Dei 130-180L nei maschi e 115-180L nelle femmine di liquido privo di proteine
che viene ad essere filtrato, solo 1% viene ad essere escreto.
L’urina escreta, presenta una composizioni determinata dai TUBULI RENALI, i
quali modificano la composizione e volume dell’urina mediante processi di
RIASSORBIMENTO – SECREZIONE.
Di conseguenza i TUBULI RENALI, vanno a controllare in maniera precisa il
volume – osmolalità – composizione – pH compratimenti
intra-extracell.
A mediare il RIASSORIBIMENTO e SECREZIONE di soluti e acqua nei reni, ci
pensano delle specifiche proteine di trasporto presenti sulla memb. cell.
dei nefroni.
RIASSORBIMENTO DI SOLUTO – ACQUA LUNGO IL NEFRONE
Il riassorbimento di H2O (179l riassorbiti) e NaCl rappresenta la principale
funzione del nefrone.
Tubulo prossimale + - +
Riassorbe circa il 67% acqua, Na , Cl , K , altri soluti. Il GLUCOSIO e aa
filtrati dal glomerulo vengono quasi tutti riassorbiti. L’elemento chiave nei
+ +
processi di riassorbimento del tubulo prossimale è la pompa Na -K ATPasi
dipendente, localizzato nella memb. basolaterale, la quale è responsabile del
riassorbimento di qualsiasi sostanza (inclusa acqua).
+
Il Na viene assorbito con diversi meccanismi nella prima e seconda metà
del TUBULO PROSS. + -
Nella prima metà il Na è riassorbito insieme HCO3 e MOLECOLE
ORGANICHE (glucosio, aa, ecc).
+ -
Nella seconda metà il Na è riassorbito insieme Cl .
Questa differenza tra una metà è l’altra del tubulo, è dovuta ai differenti sist.
di trasporto di soluti presenti nelle 2 porzioni e alla differente
composizione del liquido tubulare nelle 2 metà.
+
Prima metà l’ingresso Na avviene x meccanismi di ANTIPORTO (es.
+ + + +
antiporto Na -H : entra Na esce H , l’uscita di quest’ultimo richiama
+ +
bicarbonato all’interno della cellula) e SIMPORTO (Na -GLUCOSIO, Na - aa,
+ +
Na - Pi, Na - LATTATO). +
Tutti i soluti organici, tra cui anche il Na escono dalla cellula attraverso la
memb.basolaterale x immettersi nel sangue, mediante meccanismi di
+ + +
trasporto passivo, tranne il Na che utilizza la pompa Na -K ATPasi. Il
riassorbimento è così efficace e rapido che questi soluti sono completamente
riassorbiti nel sangue già nella prima metà del tubulo pross. (grafico pag.661).
Il riassorbimento di soluti, in questa prima metà, provoca la formazione di un
gradiente osmotico trans tubulare, che fornisce la F x il riassorbimento
passivo di acqua.
Seconda metà il liq.tubulare nella seconda metà del tubulo contiene poco
- +
glucosio, aa, ma una concentrazione molto elevata Cl . Il Na viene
-
riassorbimento principalmente con Cl mediante 2 meccanismi:
+ + -
Meccanismo trans cellulare utilizza 2 antiporti Na -H e Cl -
+
ANIONI. H e gli ANIONI si combinano x formare un complesso
+
ANIONE-H , che accumulandosi nel liq.tubulare stabilisce un gradiente
di concentrazione favorevole all’entrata del complesso
+
ANIONE-H attraverso la memb.apicale. Una volta all’interno, il
+
complesso si dissocia, ANIONE e H , fuoriescono dalla cellula passando x
la memb.apicale, favorendo l’assunzione di NaCl (img.pag.661).
+ + +
Il Na esce poi dalla cellula mediante pompa Na -K ATPasi situata
-
sulla memb. basolaterale, mentre il Cl fuoriesce mediante proteina
+ -
simporto K -Cl . -
Meccanismo paracellulare l’incremento di Cl nel liq.tubulare,
avvenuto nella prima parte del tubulo pross., crea un gradiente di
-
concentrazione del Cl maggiore nel LIQ.TUBULARE rispetto
all’INTERSTIZIO. Questo gradiente favorisce l’ingresso passivo di
-
Cl , il quale supera la meb.apicale passando attraverso le tight
junction, trasferendosi così dal LUME TUBULARE SPAZIO -
INTERSTIZIALE SANGUE (img.pag.661). La diffusione passiva del Cl
crea un voltaggio positivo nel liq.tubulare rispetto al sangue,
+
promuovendo la diffusione Na attraverso tight junction dal LUME
TUBULARE SPAZIO INTERSTIZIALE SANGUE.
Ogni giorno circa il 67% del NaCl filtrato viene riassorbito dal tubulo
pross.
Riassorbimento di acqua Nel tubulo pross. avviene il riassorbimento di
circa 67% di acqua. La forza x il riassorbimento dell’acqua nel tubulo pross. è
fornita dal gradiente osmotico maggiore nello spazio interstiziale
rispetto a quello tubulare, stabilito dal riassorbimento dei soluti (NaCl,
+
Na , glucosio, ecc). Poiché il tubulo pross. è altamente permeabile
all’acqua, in seguito alla presenza delle acquaporine, l’elevata
concentrazione di soluti richiama acqua che viene assorbita x osmosi. Un
ulteriore quantità di acqua viene assorbita mediante tight junction.
L’accumulo di liquidi-soluti nello spazio interstiziale, provoca un
aumento P IDROSTATICA in questo compartimento, che promuove il
flusso di acqua verso i capillari peritubulari. Il flusso d’acqua è attirato
anche dalla presenza di una Poncotica elevata nei capillari.
Il liquido riassorbito dai TUBULI RENALI SANGUE risulta essere isosmotico,
cioè vengono riassorbiti 67% soluti – 67% acqua. Di fatto l’osmolalità del
liquido tubulare è lo stesso tra inizio e fine del tubulo prossimale.
-
Il riassorbimento di quasi tutti i soluti, Cl , altri ioni, acqua è accoppiato con il
+ +
riassorbimento Na . Pertanto variazioni del riassorbimento Na
influenzano il riassorbimento di acqua e altri soluti da parte del tubulo
prossimale.
Riassorbimento proteine le proteine (ormoni peptidici, piccole proteine,
albumina) possono filtrare nel glomerulo, ma vengono poi ad essere tutte
riassorbite nel tubulo prossimale, mediante un processo di endocitosi. Il
meccanismo di riassorbimento ha inizio con la degradazione delle proteine
attraverso specifici enzimi localizzati sulla superficie delle cell.del tubulo
prossimale. All’interno delle cell. gli enzimi degradano le proteine negli aa
costitutivi, i quali lasciano la cellula passando x proteine di trasporto
presenti sulla memb. basolaterale, x entrare nel circolo sanguigno. Questo
meccanismo permette di riassorbire quasi tutte le proteine filtrate, e quindi
l’urina è priva di proteine. Tuttavia il meccanismo è facilmente saturabile,
perciò se la quantità di proteine filtrate aumenta, si verifica proteinuria
(comparsa proteine nelle urine).
Ansa di Henle
Nel tratto DISCENDENTE dell’ansa si ha riassorbimento di ACQUA (15%)
ma NON di NaCl, grazie alla presenza di acquaporine. Il riassorbimento di
acqua, aumenta la concentrazione NaCl diretta alla porzione
ascendente.
Tratto ASCENDENTE SOTTILE dell’ansa la concentrazione più elevata di NaCl,
nel LIQ.TUBULARE rispetto all’INTERSTIZIO, provoca un gradiente di
concentrazione che favorisce il passaggio di NaCl (25%) dal
LIQ.TUBULARE INTERSTIZIO (passaggio passivo). Questo tratto è
2+ -
impermeabile all’acqua. Permette il passaggio anche di Ca - HCO3 .
Tratto ASCENDENTE SPESSO dell’ansa il riassorbimento dei Sali in questo
tratto può avvenire mediante:
via trans cellulare L’elemento chiave x il riassorbimento di soluti da
+ +
parte del tratto ascendete SPESSO è la pompa Na -K ATPasi, +
localizzata nella memb.basolaterale. Questa pompa permette al Na ,
entrato secondo gradiente all’interno della cellula mediante un simporto
- +
con Cl - K , di essere espulso dalla cellula in maniera tale da
+
mantenere basse concentrazioni intracellulari di Na in questo
+
tratto, favorendo il trasferimento di Na dal LIQ.TUBULARE CELLULA.
+
Oltre che tramite il simporto, il Na entra nella cellula attraverso un
+ +
antiporto Na -H .
via paracellulare il voltaggio positivo del LIQ.TUBULARE rispetto al
sangue, determina un ambiente che favorisce il passaggio di cationi
+ + 2+
(Na - K - Ca ) dal LIQ.TUBULARE CELLULA.
Entrambe sono responsabili x il 50% del riassorbimento.
L’impermeabilità del TRATTO ASCENDENTE e il riassorbimento dei Sali, produce
un liquido tubulare con un’osmolalità ridotta.
Tubulo distale e dotto collettore
Continua il riassorbimento di NaCl (8%) e quantità variabile (8-17%) di acqua. Il
+ - 2+
segmento INIZIALE del tubulo distale riassorbe Na , Cl , Ca ed è
impermeabile all’acqua. L’ingresso nella cellula di NaCl attraverso la memb.
+ - +
apicale è mediato da simporto Na -Cl . Il Na lascia poi la cellula e si riversa
+ +
nel sangue grazie alla pompa Na -K ATPasi.
L’ULTIMO SEGMENTO del TUBO DISTALE e DOTTO COLLETTORE, sono costituite
da 2 tipi di cellule: +
cellule principali riassorbono NaCl e rilasciano nel sangue K . Sia
o + +
ASSORBIMENTO Na che SECREZIONE K , dipendono dalla pompa
+ + +
Na -K ATPasi (img.pag.669), presente sulla memb.basolaterale. Il Na
può entrare nel sangue grazie propria a questa pompa, la quale al tempo
+
stesso permette di mantenere bassi i livelli di Na intracellulare,
creando un gradiente chimico che favorisce il suo passaggio dal LIQ. alla
CELL.
+
Il Na entra nella cellula, grazie alla presenza di specifici canali x il
+
Na , e il passaggio dal LIQ.TUBULARE CELLULA è favorito dalla
presenza di un gradiente chimico e di voltaggio (all’interno della
cellula c’è un pot.negativo). +
Il continuo riassorbimento di Na nel tubulo distale, va a generare un
gradiente di voltaggio che risulta essere negativo nel lume e positivo
-
nella cellula. Questo gradiente favorisce l’ingresso di Cl dal
LIQ.TUBULARE INTRACELLULARE.
+
Per quanto riguarda il K x poter essere secreto nel liq.tubulare dal
+ +
sangue, prima viene captato nell’interstizio dalla pompa Na -K
ATPasi (img.pag.669), dopodiché fuoriesce dalla cellula x diffusione
+ +
passiva, poiché la [K ]intracell. > [K ]liq.tubulare. Questa diffusione
passiva avviene nonostante ci sia un gradiente elettrico negativo
+
all’interno della cellula che tende a trattenere K , poiché il
gradiente elettrochimico tot. favorisce l’uscita.
+
Le cell. principali, oltre a riassorbire Na , riassorbono anche ACQUA in
quantità variabili. L’assorbimento di acqua avviene nelle cell.principali
dell’ultima parte del TUBULO DISTALE e DOTTO COLLETTORE, ma
l’intensità di assorbimento è regolata dall’ORMONE ANTIDIURETICO
(ADH):↑[ADH] ↑riassorbimento acqua; ↓[ADH] riassorbimento
poca acqua. + -
cellule intercalate o secernano H o HCO3 e sono quindi importanti
o nel regolare l’equilibrio acido-base.
REGOLAZIONE DEL RIASSORBIMENTO DI ACQUA – NaCl
I più importanti ormoni che regolano l’assorbimento di acqua – NaCl, sono:
ADH è il più importante ormone che regola il riassorbimento di H2O.
Questo ormone è secreto dall’ipofisi posteriore in risposta ad un
↑osmolalità plasma o ↓VOLUME LEC. Quest’ormone
↑riassorbimento acqua da parte dotto collettore, ma ha scarsi
effetti sull’escrezione NaCl.
angiotensina II stimola il RIASSORBIMENTO H2O –NaCl nel
+
tubulo prossimale, il riassorbimento di Na nel tratto ascendete
ANSA HENLE, nel TUBULO DISTALE e DOTTO COLLETTORE. Si
assistono ad un’elevata presenza dell’angiotensina II plasmatica in
condizioni di ↓volume LEC.
Aldosterone sintetizzato dalla corticale del surrene, stimola
riassorbimento NaCl, agendo sul TRATTO ASCENDENTE SPESSO
dell’ansa Henle – TUBULO DISTALE – DOTTO COLLETTORE. Questo
incremento del riassorbimento, avviene tramite dei meccanismi:
+ +
incremento pompa Na -K ATPasi nella memb.basolaterale –
+
incremento espressione canali x Na nella memb.apicale – ecc.
+
Nel loro insieme, queste azioni incrementano la captazione Na
attraverso memb.apicale e facilitano il passaggio al sangue.
La secrezione di ALDOSTERONE è aumentata nell’iperkalemia e
dall’↑angiontensina II. Attraverso la sua stimolazione del
riassorbimento di NaCl nel dotto collettore, l’aldosterone incrementa
indirettamente il riassorbimento H2O da parte dotto collettore.
Altri: urodilatina, uroguanilina, catecolamine, dopamina,
adrenomodulina
Oltre a questi ormoni, il riassorbimento di NaCl è influenzato da altri
meccanismi:
Forze di Starling
Equilibrio glomeurlo-tubulare variazioni spontanee di VFG possono
+
provocare variazioni significative Na filtrato. Se queste variazioni
non fossero controbilanciate da opportuni aggiustamenti del
+
riassorbimento di Na , l’escrezione urinaria di questo ione potrebbe
subire oscillazioni troppo ampie, capaci di modificare il bilancio del Na
dell’intero organismo. Invece ciò non avviene grazie a questo
meccanismo di equilibrio, il quale prevede che ad ogni aumento VFG
+
aumento Na filtrato. Ciò determina che viene riassorbita sempre
+
una frazione costante di Na , nonostante le variazioni VFG.
CONTROLLO DELL’OSMOLALITA’ E DEL VOLUME LIQUIDI
CORPOREI
I reni svolgono un ruolo importante nel mantenere entro limiti ben definiti
l’OSMOLALITA’ e il VOLUME DEI LIQUIDI CORPOREI, regolando
l’escrezione acqua e NaCl.
CONTROLLO DELL’OSMOLALITA’ DEI LIQUIDI CORPOREI:
CONCENTRAZIONE E DILUZIONE DELLE URINE
L’acqua costituisce circa il 60% del corpo dell’uomo e si suddivide nei 2
compartimenti, LIQ.INTRACELLULARE (LIC) – LIQ.EXTRACELLULARE
(LEC), in equilibrio osmotico tra loro.
L’acqua corporea è soggetta però ad un continuo ricambio, la principale via di
perdita di acqua sono le urine, ma essa può venire persa tramite
evaporazione cute – respirazione (perdita idrica insensibile) – sudore
– feci. La quantità persa varia a seconda delle condizioni ambientali (ambiente
caldo, o eser.prolungato, ecc).
Queste perdite di acqua, implicano che debba essere introdotta x mantenere il
bilancio idrico positivo .
Il rene regola l’escrezione x via urinaria allo scopo di mantenere costante il
bilancio idrico.
Quando l’assunzione di acqua è scarsa o quando viene persa dall’organismo
attraverso altre vie, il rene tende a conservare acqua producendo un
VOLUME RIDOTTO di urina iperosmotica rispetto al plasma. Al contrario,
in situazioni di elevata assunzione, il rende produce un VOLUME ELEVATO di
urine iposmotiche (es.pag.676).
Alterazioni del BILANCIO IDRICO, determinano modifiche dell’osmolalità dei
liq.corporei, misurabili attraverso variazioni dell’osmolalità del plasma
+
(Posm). Poiché il principale determinante dell’osmolalità plasmatica è il Na
- - +
(ma anche Cl - HCO3 ), alterazioni del bilancio idrico modificano [Na ]
plasmatica.
In condizioni normali, il rene è in grado di regolare l’escrezione di ACQUA,
+ + +
indipendentemente dalla regolazione di Na -K -H . Questo duplice
controllo indipendente è necessario x la sopravvivenza, in quanto consente di
mantenere l’equilibrio idrico senza modificare le altre funzioni
omeostatiche del rene.
Ormone antidiuretico (ADH) (o VASOPRESSINA)
Agisce a livello renale regolando l’osmolalità e volume delle urine:
BASSI LIVELLI ADH viene escreto un volume elevato di urina (diuresi).
L’urina risulta più diluita.
ALTI LIVELLI ADH viene escreto un volume ridotto di urina (antidiuresi).
L’urina risulta più concentrata.
ADH è un piccolo peptide a 9aa
La secrezione di ADH dalla neuroipofisi è regolata da diversi fattori, i 2
principali sono:
Osmolalità dei liquidi corporei (controllo osmotico) variazioni
dell’osmolalità dei liquidi corporei hanno il ruolo principale nella
secrezione di ADH (variazione dell’1% sono capaci di modificare
significativamente secrezione ADH).
Alcune cell. dell’IPOTALAMO presentano dei neuroni osmocettori, in
grado di rilevare le variazioni dell’osmolalità dei liquidi corporei,
mediante il loro raggrinzimento o rigonfiamento. Quando osmolalità
effettiva aumenta, gli OSMOCETTORI inviano segnali alle cellule che
sintetizzano ADH, situate nei NUCLEI SOPRAOTTICO –
PARAVENTRICOLARE. Viceversa, quando l’osmolalità si riduce, la
secrezione di ADH è inibita. Poiché l’ADH viene degradato
rapidamente nel plasma, i livelli circolati di questo ormone possono
essere ridotti a zero nel giro di alcuni minuti dall’inizio dell’inibizione
della secrezione.
La secrezione di ADH avviene ad un certo valore di osmolalità (set
point), che nei soggetti normali oscilla tra 280-295mOsm/kgH20, al di
sotto di questo valore la secrezione di ADH è quasi nulla (grafico
pag.678). Questo VALORE DI RIFERIMENTO può essere modificato da
diversi fattori fisiologici (es. volume ematico).
Volume e pressione del sist.vascolare (controllo emodinamico)
si ha una secrezioni di ADH anche in seguito a ↓V plasmatico o P
sanguigna.
I rec. responsabili di questa risposta sono barocettori localizzati nel
sist.cardiocircolatorio, in particolar modo:
versante a bassa pressione (atrio sx – vasi polmonari)
o rispondono al volume vascolare globale
versante alta pressione (arco aorta – seni carotidei)
o rispondono alla PA.
Entrambi i tipi di rec. rispondono allo stiramento della parete della
struttura in cui sono situati. Questi rec. inviano impulsi tramite le vie
afferenti dei n.vago – glossofaringeo fino alle strutture TE (nucleo
tratto solitario del bulbo) che regolano FC e PA. Dal TE vengono quindi
inviati segnali al NUCLEO PARAVENTRIOLARE – SOPRAOTTICO, in
particolar modo ai neuroni produttori di ADH.
La sensibilità dei barocettori risulta inferiore rispetto a quella degli
osmocettori, occorre una variazione del 5-10% x ottenere una
secrezione ADH, mediata da barocettori.
Come detto in precedenza, variazioni del VOLUME – P sanguigna,
producono variazioni del valore di riferimento di osmolalità dal
quale ha inizio la secrezione di ADH:
↓V-P (es.collasso circolatorio) ↓valore di riferimento, significa
o che il rene continua a conservare acqua.
↑V-P (es.collasso circolatorio) ↑valore di riferimento.
o
Ci sono anche altri fattori che influenzano la secrezione di ADH: peptide atriale
natriuretico (inibisce) – angiotensina II (stimola) – etanolo (inibisce) – nicotina
(stimola).
Azione dell’ADH sul rene
La principale azione dell’ADH sul rene è di ↑permeabilità del DOTTO
COLLETTORE all’acqua - ↑permeabilità all’urea della porzione
midollare DOTTO COLLETTORE – stimola riassorbimento NaCl da parte
TRATTO ASCENDENTE SPESSO – TUBULO DISTALE – DOTTO
COLLETTORE.
ADH e ↑permeabilità del DOTTO COLLETTORE all’acqua: Come agisce?
(img.pag.680) ADH si lega a un recettore posto sulla memb.basolaterale
delle cell.principali (recettore vasopressina 2). Questo recettore è accoppiato
con l’ADENILATO CICLASI attraverso una PROTEINA G. In risposta al
legame ADH-RECETTORE ↑livelli intercellulari di AMPc, con conseguente
attivazione PROTEINA CHINASI A (PKA). Quest’attivazione provoca a sua
volta l’esocitosi sulla memb.apicale di vescicole contenenti
ACQUAPORINA 2 e una sua maggiore produzione. Così, la MEMB.APICALE
delle cellule, che in assenza di ADH non contiene questi canali idrici, si
trasforma da barriera impermeabile all’acqua a barriera altamente
permeabile. Con la rimozione dell’ADH, i canali idrici vengono sottratti
dalla memb.apicale x endocitosi, e la memb. diventa nuovamente
impermeabile all’acqua.
La MEMB.BASOLATERALE risulta invece sempre permeabile all’acqua, grazie
alla presenza di ACQUAPORINE.
Il flusso di acqua che si realizza in presenza di ADH, provoca il riassorbimento
netto di acqua dal LIQUIDO TUBULARE SANGUE.
ADH e ↑permeabilità all’urea della porzione midollare DOTTO
COLLETTORE la memb. apicale delle cell. DOTTO COLLETTORE midollare,
contiene 2 diversi trasportatori x l’urea (UTA1 – UTA3). ADH attraverso
AMPc e PKA determina la fosforilazione dei rec. x l’urea, aumentando il num. di
rec. x l’urea, aumentano così la permeabilità del dotto collettore. Al contrario a
livelli nulli di ADH, si riduce la quantità di UTA1 nel dotto collettore.
ADH stimola riassorbimento NaCl da parte TRATTO ASCENDENTE
SPESSO – TUBULO DISTALE – DOTTO COLLETTORE ciò avviene
+ + -
attraverso un aumento numero di trasportatori: 1Na -1K - 2Cl
+ -
simporto (TRATTO ASCENDENTE SPESSO ANSA HENLE) – Na -Cl simporto
+
(TUBULO DISTALE) – canali Na (TUBULO DISTALE – DOTTO COLLETTORE).
SETE
Variazioni OSMOLALITA’ - VOLUME SANGUE – Psang., comportano
modifiche della sensazione di sete:
↑ OSMOLALITA’ o ↓ VOLUME SANGUE – Psang. ↑sensazione sete (le
vie che mediano la sete in risposta a diminuzioni V – Psang. non sono state
identificate).
Esiste una soglia determinata geneticamente x la sensazione di sete
(295mOsm/kgH2O).
I CENTRI DELLA SETA sono stati identificati nella stessa regione
dell’ipotalamo coinvolta nella regolazione della secrezione ADH.
Quando si beve la sensazione di sete si esaurisce ancora prima che il tratto
gastrointestinale possa aver assorbito una quantità di acqua sufficiente a
correggere l’osmolalità plasma. Questa risposta sembra dovuta a RECETTORI
OROFARINGEI e GASTROINTESTINALI. Tuttavia la cessazione del senso di sete
mediata da questi recettori è solo temporanea. La sensazione di sete si
esaurisce completamente solo quando l’osmolalità del plasma o V e
Psang., rientrano nella norma.
Il MECCANISMO ADH e quello della SETE, operano insieme x mantenere il
bilancio idrico.
Meccanismi renali x la diluizione e concentrazione urine
In condizioni normali, l’escrezione di ACQUA è regolata
indipendentemente dall’escrezione di SOLUTO. Ciò implica che potremo
avere urine iperosmotiche o iposmotiche. Questa capacità di eliminare
urine a diversa osmolalità richiede che a un certo punto lungo il nefrone soluto
e acqua possano essere separati: nel TUBULO PROSS. ..> il riassorbimento
SOLUTO, provoca anche il riassorbimento di una quota proporzionale
di H2O. Pertanto in questa porzione NON si verifica nessuna separazione. Il
SEGMENTO ASCENDENTE SPESSO dell’ANSA DI HENLE è la principale
sede del nefrone in cui si verifica separazione tra ACQUA-SOLUTO.
Produzione URINA IPOSMOTICA è sufficiente che il nefrone riassorba
SOLUTO dal liq.tubulare senza un concomitante riassorbimento di
ACQUA. Urine diluite (iposmotiche) vengono ad essere prodotto
quando i livelli di ADH sono quasi nulli. Le fasi di produzione URINE
DILUITE sono (i punti sono riferiti all’img.pag.684):
Il liquido proveniente dal TUBULO PROSS., che si immette nel TRATTO
1. DISCENDENTE SOTTILE DELL’ANSA DI HENLE, è ISOSMOTICO rispetto
al plasma, poiché si ha riassorbimento di ACQUA-SOLUTI in
quantità proporz. (ISOSMOTICO).
Il TRATTO DISCENDENTE SOTTILE dell’ANSA DI HENLE è molto
2. permeabile all’ACQUA e poco permeabile ai SOLUTI (come UREA –
NaCl). Di conseguenza, man a mano che il liquido scende in profondità
nella midollare, perde progressivamente acqua (presenza AQP), in
quanto attratto dall’ambiente iperosmotico della midollare,
caratterizzato da un’elevata presenza di NaCl – UREA. A causa di
questo continuo riassorbimento di acqua, quando il liq. raggiunge l’apice
dell’ansa, avrà un’osmolalità = a quella del liq.interstiziale della
papilla, anche se la loro composizione è diversa ([NaCl]tubulare >
[NaCl]interstizio – [urea]tubulare < [urea]interstizio).
Il TRATTO ASCENDENTE SOTTILE è impermeabile all’ACQUA ma
3. permeabile a NaCl. Di conseguenza in questo tratto, il LIQ.TUBULARE
comincia a perdere NaCl, con il risultato che esso diventa meno
concentrato rispetto al LIQ.INTERSTIZIALE (liq.tubulare inizia a diluirsi).
Il TRATTO ASCENDENTE SPESSO è impermeabile all’ACQUA e UREA,
4. ma permeabile a NaCl, che continua ad essere riassorbimento (in
maniera attiva), provocando un LIQ.TUBULARE ancora più diluito. Il
riassorbimento di NaCl è così forte in questo tratto che il liquido che ne
esce è IPOSMOTICO rispetto al plasma (150mOsm/kgH2O).
Il TUBULO DISTALE e DOTTO COLLETTORE riassorbono attivamente
5. NaCl, ma sono impermeabili all’UREA. In condizioni di assenza ADH
sono impermeabili all’acqua che quindi rimane all’interno del tubulo. Il
continuo riassorbimento di NaCl e la permanenza di ACQUA in questi
tratti produce un LIQ.TUBULARE ancora più IPOSMOTICO rispetto al
plasma (50-100 mOsm/kgH2O).
Il DOTTO COLLETTORE MIDOLLARE riassorbe attivamente NaCl e
6. anche in assenza di ADH risulta lievemente permeabile all’UREA e
ACQUA. Ciò permette a piccole quantità di UREA di entrare all’interno
del tubulo ([SOLUTI]interst. > [SOLUTI]tubulare), e a piccole quantità di
ACQUA di uscire dal tubulo.
Al termine del DOTTO COLLETTORE, l’urina presenta un’osmolalità di
7. 50mOsm/kgH2O e contiene basse [urea] e [NaCl].
Escrezione di URINE IPEROSMOTICHE, richiede la rimozione di ACQUA ma
NON di SOLUTO dal LIQ.TUBULARE. Poiché l’acqua può muoversi solo
passivamente x effetto gradiente osmotico, il rene deve essere capace di
generare un AMB.IPEROSMOTICO che possa poi essere utilizzato x rimuovere
ACQUA dal liq.tubulare. Questo AMBIENTE IPEROSMOTICO viene creato nella
midollare del rene e nella genesi di questo ambiente è particolarmente
critico il ruolo del TRATTO ASCENDENTE SPESSO DELL’ANSA HENLE.
L’AMBIENTE IPEROSMOTICO dell’INTERSTIZIO MIDOLLARE, provoca il
riassorbimento di ACQUA dal DOTTO COLLETTORE determinando
↑concentrazione urine.
Le URINE CONCENTRATE si formano in condizioni di elevati livelli ADH. Le fasi
sono: da 1 a 4. si hanno le stesse fasi viste nella produzione di URINE DILUITE.
Dobbiamo sottolineare come durante queste fasi, la fuoriuscita di NaCl
da parte TRATTO SOTTILE – SPESSO ANSA HENLE, provoca la formazione
di un AMBIENTE MIDOLLARE IPEROSMOTICO, responsabile poi
dell’attrazione verso l’interstizio di ACQUA.
5. il LIQ.TUBULARE arriva al DOTTO COLLETTORE che risulta essere
IPOSMOTICO. L’elevata presenza di ADH, provoca ↑permeabilità
all’ACQUA a livello della II parte TUBULO DISTALE e DOTTO
COLLETTORE. L’ACQUA diffonde così dal LUME TUBULARE
INTERSTIZIO e l’osmolalità liquido tubulare aumenta (può
raggiungere un’omsolalità max di 290mOsm/kgH2O, pari a quello
dell’interstizio circostante e del plasma). Il livello di osmolalità è pari a
quello che aveva quando il liq.tubulare si immetteva nel tratto
discendente ansa Henle, con la differenza di avere una composizione
diversa alta osmolalità tubulare è dovuta principalmente +
all’UREA e altre sostanze che non sono state riassorbite (K ,
creatinina, ammoniaca, ecc) non al NaCl uscito nelle fasi
precedenti dal tubulo.
6. più il liq. procede all’interno della midollare, più aumenta
l’osmolalità passando da 300mOsm/kgH2O a 1200mOsm/kgH2O a
livello della papilla. Per quanto riguarda l’UREA, la porzione iniziale del
DOTTO COLLETTORE è impermeabile all’UREA anche in presenza di
ADH e l’UREA rimane nel liq.tubulare e risulta essere la principale sost.
responsabile dell’aumento di osmolalità tubualre. L’ultima porzione del
DOTTO COLLETTORE presenta una permeabilità all’UREA maggiore,
consentendo il passaggio di UREA dal TUBULO INTERSTIZIO fino ad
arrivare ad un punto in cui la [urea]tubulo = [urea]interstizio.
7. L’urina finale raggiunge un’ osmolalità di 1200mOsm/kgH2O pari a
quella del circostante liq.interstiziale. L’urina risulta costituita da quei
soluti non riassorbiti, principalmente UREA. L’UREA che è il
prodotto del metabolismo delle proteine, creato nel fegato, equilibrandosi
tra INTERSTIZIO – TUBULO, una parte viene ad essere espulsa
tramite l’urina. Avendo un’urina altamente concentrata di urea, si ha la
possibilità di poter espellere giornalmente UREA in piccole dosi di
urina alla volta.
Il volume di ACQUA maggiormente riassorbito lo si ha nel TUBULO
DISTALE – CORTICALE e MIDOLLARE ESTERNA DOTTO COLLETTORE.
Pertanto un volume relativamente piccolo arriva nelle porzioni
midollari più profonde del DOTTO COLLETTORE, dove di
conseguenza, il volume di acqua riassorbito è piccolo. Ciò consente di
preservare l’ambiente iperosmotico dell’interstizio della
MIDOLLARE INTERNA.
Indipendentemente dal produrre URINE CONCENTRANTE o DILUITE, la quota di
acqua riassorbita è sempre la stessa nel TUBULO PROSS. e TRATTO
DISCENDENTE ANSA HENLE. Ciò provoca che, in entrambe le condizioni, un
volume relativamente costante di acqua raggiunge il TUBULO DISTALE
e DOTTO COLLETTORE. In questi 2 tratti del nefrone, a seconda dei livelli di
ADH si ha un’escrezione di acqua che si aggira tra <1% e 10% di tutto il carico
filtrato.
Interstizio midollare
I principali componenti dell’INTERSTIZIO MIDOLLARE sono l’UREA – NaCl, si
+
accumulano poi altri soluti (es.ammoniaca – K ) ma la loro distribuzione
lungo la midolare non è uniforme. Nel passaggio tra CORTICALE – MIDOLLARE
l’osmolalità del liq.interstiziale è di 300mOsm/kgH2O ed è attribuibile al NaCl.
Man a mano che si scende nella midollare, incrementa progressivamente
[NaCl] – [urea], fino a raggiungere un’osmolalità di 1200mOsm/kgH2O a
livello della papilla, di cui 600 mOsm/kgH2O attribuibile al NaCl e gli i
restanti 600 mOsm/kgH2O all’urea.
Il segmento più importante del nefrone x l’accumulo nell’interstizio di NaCl è il
TRATTO ASCENDENTE DELL’ANSA HENLE. L’accumulo di UREA risulta
essere maggiore quando si formano urine iperosmotiche, mentre quando si
producono URINE IPOSMOTICHE l’UREA tende ad essere attirata
all’interno del tubulo, provocando un ↓osmolalità dell’interstizio
midollare (al quale contribuisce il lavaggio messo in atto dai VASI RECTA).
Il DOTTO COLLETTORE rappresenta l’unico segmento del nefrone permeabile
all’UREA, permeabilità che aumenta in presenza di ADH. In condizioni di
alta permeabilià, l’UREA diffonde fino ad andare in equilibrio con
l’interstizio. L’UREA presente nell’interstizio midollare viene ad essere
riportata all’interno del tubulo grazie alla presenza di trasportatori
dell’UREA (UT-A2) presenti sulle pareti del TRATTO SOTTILE DISCENTENDE
ANSA HENLE. L’UREA interstiziale viene riportata all’interno del nefrone x poi
uscire nuovamente. Questo ricircolo serve a facilitare l’accumulo di urea
nell’interstizio midollare.
Poiché il RIASSORBIMENTO DI ACQUA dipende dal gradiente osmotico
stabilito dal LIQ.INTERSTIZIALE MIDOLLARE, l’URINA non può mai
essere più concentrata del liq.interstiziale. Pertanto , ogni fattore che
riduce questo GRADIENTE DELL’INTERSTIZIO DELLA MIDOLLARE, ridurrà
necessariamente anche la max capacità del rene di concentrare le
urine.
CONTROLLO DEL VOLUME DEL LEC ATTRAVERSO LA REGOLAZIONE
DELL’ESCREZIONE RENALE DI NaCl
Poiché il NaCl è il principale costituende del LEC, variazioni del bilancio
sodico alterano l’osmolalità del LEC. Queste variazioni sono però
contrastate dai meccanismi di SETE – secrezione ADH, che agiscono con
l’obiettivo di riportare l’OSMOLALITA’ a valori costanti: se viene assunto
NaCl ↑OSMOLALITA’ LEC che stimola la SETE e rilascio ADH provocando
↑introduzione H2O e ↑rilascio acqua dai dotti collettori ristabiliscono
l’OSMOLALITA’ LEC ai suoi valori normali.
Tale processo provoca però un aumento del VOLUME LEC che è
proporzionale all’H2O ingerita, che a sua volta dipende dalla quantità
di NaCl presente nel LEC.
Essendo che la fuoriuscita di H2O dipende dalla quantità NaCl nel LEC, il rene x
mantenere costanti il VOLUME LEC deve agire sul NaCl, regolando la
sua escrezione. L’escrezione di NaCl è commisurata alla sua assunzione
con la dieta: ↑NaCl assunto ↑quantità escreta e viceversa.
Diversa è la risposta renale a seconda che l’assunzione/restrizione di
NaCl sia:
LIEVE in questo caso si hanno variazioni dell’escrezione NaCl con
modeste variazioni del contenuto corporeo NaCl.
FORTE queste BRUSCHE variazioni del contenuto corporeo di NaCl richiede
diverse ore o diversi giorni prima che si abbia un adattamento della
risposta renale.
Per mantenere il VOLUME LEC costante, l’organismo si avvale di un
SIST.SENSORI e SEGNALI che agiscono principalmente sul rene, in
modo tale che quest’organo possa mettere in atto le opportune
VARIAZIONI X L’ESCREZIONE DI NaCl il LEC è suddiviso in 2
compartimenti:
Plasma del sangue
Liq.interstiziale
Essendo costituito dal plasma sanguigno, variazioni del VOLUME
PLASMATICO provocano variazioni del LEC e viceversa, variazioni del LEC
provocano ripercussioni sul VOLUME PLASMATICO. Essendo il plasma parte del
sangue, variazioni del V PLASMATICO provocano variazioni anche del VOLUME
VASCOLARE – PA – GC, con ripercussioni sulla perfusione sanguigna ai
tessuti: variazioni del V LEC provocano variazioni parallele V VASCOLARE
– PA – GC.
Nei grossi vasi del sist.circolatorio, sono presenti SENSORI che rilevano lo
stato di pienezza e P sanguigna, x poi trasmettere indirettamente segnali
al rene in maniera da regolare l’escrezione renale NaCl.
Questi SENSORI sono definiti SENSORI DI VOLUME (o BAROCETTORI) in
quanto rispondo allo stiramento indotto della parete dei vasi sanguigni
o atri cardiaci. A seconda dei distretti vascolari in cui sono collocati si
differenziano:
Sensori di V dei distretti vascolari a BASSA PRESSIONE
localizzati nelle pareti degli atri cardiaci – ventricolo dx – grossi vasi
polmonari, rispondono alla distensione di queste strutture. In caso
di RIDUZIONE riempimento vasi polmonari e atri cardiaci i recettori
rilevano restrizione pareti, inviando segnali al TE (attraverso fibre
afferenti N.VAGO – GLOSSOFARINGEO). L’aumento di att. di queste fibre
afferenti, modifica l’att.simpatica provocando liberazione da ipofisi
posteriore di ADH. In caso di AUMENTO riempimento, si ha azione
opposta.
Gli ATRI e VENTRICOLARI CARDIACI, presentano un meccanismo
aggiuntivo che controlla l’escrezione renale NaCl e riguarda la sintesi e
immagazzinamento di ormoni peptidici prodotti dai miociti
atriali-ventricolari, rispettivamente il peptide atriale natriuretico –
peptide cerebrale natriuretico. Vengono rilasciati quando le PARETI
ATRI/VENTRICOLI si distendono provocando rapido incremento
escrezione renale NaCl e H2O.
Peptide Atriale Natriuretico (ANP) – Peptide Cerebrale
Natriuretico (BNP) ANP è un ormone peptidico prodotto dalle cell.
atri cardiaci – ventricolo cardiaci in condizioni di ↑PA - ↑V LEC. In
queste condizioni tali cell. vengono stirate e ciò rapp. lo stimolo x la
produzione di ANP. Immesso nel sangue, va ad agire a livello renale
(meccanismi non noti) determinando ↑escrezione urinaria di NaCl –
acqua. Ciò avviene in quanto:
va ad ↑VFG, rilasciano le cell. del mesangio che controllano
o che controllano le fessure di filtrazione tra PEDICELLI-CAPILLARI.
↓riassorbimento NaCl – acqua nel DOTTO COLLETTORE
o (mecc. Non noto).
Inibisce rilascio ALDOSTERONE – RENINA – ADH
o
Sensori di V dei distretti vascoli a ALTA PRESSIONE sono posti
nell’ARCO AORTICO – SENO CAROTIDEO – ARTERIOLE AFFERENTI del
RENE. Quelli posti nelle prime 2 sedi, proiettano al TE mediante afferenze
N.VAGO – GLOSSOFARINGEO, andando a stimolare l’att.simpatica e la
liberazione ADH: ↑Psang. ↓att.nervosa simpatica ↓produzione ADH e
viceversa.
L’ARTERIOLA AFFERENTE del RENE e in particolare
l’APP.IUXTAGLOMERULARE, rispondono direttamente alle variazioni
di pressione, con conseguente variazioni secrezione RENINA che a
sua volta determina i livelli plasmatici di ANGIOTENSINA II –
ALDOSTERONE, entrambi capaci di regolare l’escrezione renale
NaCl.
Ci sono anche altri BAROCETTORI localizzati nel FEGATO – SNC.
I REC. VOLUME, appena descritti, utilizzano dei SEGNALI x regolare
l’escrezione renale di NaCl-ACQUA, che possono essere distinti in:
Segnali nervosi:
o N.simpatici renali le FIBRE SIMPATICHE innervano sia le
o ARTERIOLE AFFERENTI – EFFERENTI del GLOMERULO e
CELL.NEFRONE.
Quando ↓V LEC i BAROCETTORI stimolano ↑att.simpatica
questo provoca i seguenti effetti:
Costrizione ART.AFFERENTI – EFFERENTI, con
1. conseguente ↓Pidrost. dei CAPILLARI GLOMERULARI
+
↓VFG di conseguenza ↓carico filtrato Na (meno Na
escreto).
Stimolzione SECREZIONE RENINA da parte
2. cell.specializzate arter.afferenti, con conseguente ↑livelli
plasmatici ANGIOTENSINA II – ALDOSTERONE provocando
+
↑riassorbimento Na da parte nefrone.
Stimolazione diretta lungo il nefrone del
3. riassorbimento NaCl
Questi effetti, insieme, permettono di ↓escrezione NaCl e
rappresenta la risposta compensatoria che cerca di contrastare una
riduzione V LEC, cercando di ristabilire il normale V LEC
(EUVOLEMIA).
Viceversa, un ↑V LEC avrebbe determinato effetti opposti, in
quanto si sarebbe manifestata una riduzione att.nervosa
simpatica destinata al rene.
Segnali ormonali:
o Sist. RENINA-ANGIOTENSINA-ALDOSTERONE le cell.
o dell’app.iuxtaglomerulale (arteriola afferente) secernano RENINA
(enzima proteolitico). 3 fattori partecipano alla stimolazione
secrezione RENINA:
P perfusione le cell. JG della arteriola afferente si
comportano come barocettori. Quando ↑ Parterola afferente
renale inibita secrezione RENINA. Quando ↓P arteriola
afferente renale stimolata secrezione RENINA.
Att. fibre nervose simpatiche ↑fibre simpatiche
↑rilascio RENINA (effetto mediato da rec.beta-adrenergici.
Quando ↓fibre simpatiche ↓rilascio RENINA.
Distribuzione NaCl alla macula densa regola VFG.
Inoltre la MACULA svolge un ruolo di secrezione RENINA:
↓NaCl ↑secrezione RENINA e viceversa.
La RENINA liberata da sola non è in grado di svolgere effetti
fisiologici, ma essa agisce su substrato proteico circolate,
l’ANGIOTENSINOGENO, prodotto dal fegato, scindendolo in
peptide a 10aa, l’ANGIOTENSINA I, che viene poi ulteriormente
scissa in ANGIOTENSINA II (8 aa) da parte dell’enzima ACE
(Angiotensin Converting Enzyme) presente sulla superficie
cell.endotelio vascolare polmonare-renale.
L’ANGIOTENSINA II produce diversi effetti fisiologici:
Stimola secrezione ALDOSTERONE raggiungendo la
SURRENALE, stimola SINTESI-RILASCIO.
VASOCOSTRIZIONE arteriole (generale) -
↑ATT.CARDIACA. Ciò avviene attraverso la presenza di rec.
presenti sua pareti miocardio, la loro attivazione
↑stimolazione simpatica su VASI-CUORE. In questo modo si
ha l’aumento RESIST.PERIFERICHE, aumenta il
POST-CARICO. Aumentando il flusso in entrata nel circolo
(aorta), si ha un ↑PA.
↑secrezione ADH – SETE rec. x angiotensina presenti a
livello cerebrale, una volta attivati, producono ADH e SETE.
Stimolando la secrezione ALDOSTERONE, esso va ad agire andando
a ↑RIASSORBIMENTO NaCl da parte tubulo pross. (effetto
maggiore) – tratto ascendente spesso ansa Henle – tubulo
distale – dotto collettore.
Questo sist. si attiva quando c’è una ↓V LEC, provocando
↓escrezione renale NaCl. È inattivo quando ↑V LEC, situazione
in cui l’escrezione renale NaCl deve aumentare.
ADH
o
OMEOSTASI DEGLI IONI (K – Ca – P)
+
OMEOSTASI K
+
Il K è importante x molte funz.cellulari: regolazione V cellulare –
regolazione pH intracellulare – sintesi DNA e proteine – att.muscolare
e cardiaca – ecc.
+
La [K ] nel corpo (sia nel LIC – LEC) deve essere mantenuta costante a fronte
delle variazioni di assunzione con la dieta.
+
Il 98% di K del K tot si trova all’interno cellule (concentrazione
150mEq/L). Il restante nel LEC (concentrazione 4mEq/L) 2%. Quando
+
[K ]>5mEq/L IPERKALEMIA. Quando [K]<3,5 mEq/L IPOKALEMIA. Questa
differente concentrazione intra-extra cell. è mantenuta grazie a pompa Na-K
ATPasi. +
La quantità di K introdotta con la dieta viene ad essere rapidamente
captata all’interno delle cellule, ma x mantenere costante la quantità
+
K corporea, tutta la quantità di K assunta con la dieta andrà ad essere
escreta x via renale (processo che richiede circa 6 ore).
+
Regolazione [K ] plasmatica
+
Un aumento della [K ] plasmatica conseguente dopo pasto, stimola la
secrezione INSULINA (pancreas) – ADRENALINA (midollare) –
ALDOSTERONE (corticale surrene). Questi ormoni agiscono sulla pompa
Na-K ATPasi – simporto Na – Ca – K – simporto Na-Cl presenti nelle cell.
muscolare-fegato-osso-globuli rossi, incrementanto la capacità di
+
assunzione K .
Alterazione [K] plasmatica +
I fattori che possono provocare variazione [K ] plasmatica sono:
Equilibrio acido-base dobbiamo distinguere condizioni:
+
ACIDOSI METABOLICA si ha un ↑[K ] plasmatica
o (IPERKALEMIA). Ciò è dovuto al fatto che in condizioni di ↓pH
+
(quindi ↑[H ]), l’acidosi va a inibire i trasportatori che
+
accumulano K dentro la cellula (pompa Na-K – simporto Na
– Ca – K – simporto Na-Cl) e si verifica un’ entrata all’interno
+ +
della cellula di H e una conseguente fuoriuscita di K dalla
cellula x controbilanciare l’elevato accumulo di cariche
positive all’interno della cellula.
L’ACIDOSI RESPIRATORIA non modifica in modo apprezzabile
+
[K ].
ALCALOSI METABOLICA/RESPIRATORIA determina
o +
↓[K ]plasmatica (IPOKALEMIA), viene cioè stimolata l’uscita di
+ +
H dalla cellula e l’entrata K all’interno della cell. +
Osmolalità plasma un ↑omsolalità provoca ↑rilascio K da
+
parte della cellula conseguente ↑[K ]. Questo aumentato rilascio è
dovuto al fatto che, un ↑OSMOLALITA’ PLASMATICA provoca il rilascio di
acqua dalla cellula, in quanto attirata dal gradiente osmotico. Il flusso
di acqua continua fino a quando LIC=LEC. La perdita d’acqua ha
+
provocato raggrinzimento cellula e ↑[K ]intracellulare. In questa
+
condizione il K esce dalla cellula.
+
Lisi cellulare provoca ↑[K ] (IPERKALEMIA), in seguito a
+
riversamento contenuto cellulare di K nell’ambiente extracell.
+
Esercizio fisico l’eser.fisico stimola la fuoriuscita di K dalla
cellula muscolare. Tale fuoriuscita è proporzionale all’intensità eser.
+
ESCREZIONE K DA PARTE RENI +
I reni svolgono un ruolo principale nel mantenere l’equilibrio K .
+
Ogni giorno i reni eliminano il 90-95% del K introdotto con la DIETA.
+ +
Quindi escrezione renale K = assunzione dieta K .
+
Il K filtra liberamente nel glomerulo e una volta all’interno del tubulo, a
+
seconda delle condizioni alimentari, il K può essere RIASSORBITO o
+
SECRETO. In condizioni di DIETA NORMALE, la quantità di K escreta con le
urine è circa del 15% del carico filtrato, ciò significa che la restante parte
viene ad essere riassorbita. Quando invece ↑ ASSUNZIONE CON LA DIETA di
+ +
K , la quantità di K escreta con le urine aumenta fino all’80% del
carico filtrato, in questa condizioni si osserva oltre ad un riassorbimento
+
anche una secrezione K . +
Il TUBULO PROSSIMALE riassorbe circa 67% del K filtrato in gran parte delle
+
condizioni – ANSA HENLE riassorbe circa 20% K filtrato.
Al contrario, TUBULO DISTALE e DOTTO COLLETTORE possiedono la duplice
+
capacità di riassorbire – secernere K . Quando aumenta l’assunzione con la
+ +
dieta di K si osserva anche un ↑secrezione K (img.pag.707). Quando invece
+ +
l’assunzione con la dieta di K si riduce, si osserva un riassorbimento K ,
senza secernere, lungo il T.DISTALE-D.COLLETTORE, tanto che l’escrezione
urinaria può scendere sotto 1% del carico filtrato.
+ +
Come avviene la SECREZIONE K ? la secrezione di K da SANGUE
TUBULO avviene in 2 fasi (img.pag.708):
+
Captazione K da parte pompa Na-K, attraverso la
1. memb.basolaterale.
+
Diffusione K da CELLULA LIQ.TUBULARE, attraverso la
2. +
presenza CANALI K .
+
La DIFFUSIONE K è possibile in quanto la pompa Na-K crea un’elevata
+
concentrazione intracell. K che fornisce la forza chimica x l’uscita
+
passiva di K attraverso i suoi canali posti sulla memb.apicale. Sebbene
+
questi canali sono posti anche sulla memb. basolaterale, il K lascia
preferibilmente la cell. attraverso memb.apicale x 2 ragioni:
+
Gradiente elettrochimico K favorisce il movimento secondo
gradinete verso il liq.tubulare.
+
Permeabilità K è maggiore nella memb.apicale piuttosto che
nella basolaterale. +
Qualsiasi variazione nella secrezione K può essere spiegata in termini di
alterazione di uno o più di questi fattori.
+
Regolazione SECREZIONE K nel T.DISTALE – D.COLLETTORE La
+
regolazione dell’escrezione K che deve essere espulso dai reni, avviene
principalmente x modificazione della sua SECREZIONE da parte del
T.DISTALE-DOTTO COLLETTORE. +
I fattori principali che segnalano un aumento/diminuzione SECREZIONE K x
+
ristabilire una omeostasi K , sono:
+
[K ]plasmatico IPERKALEMIA (indotta da elevato apporto dieta K),
+
determina un ↑SECREZIONE K , in seguito a diversi meccanismi:
Stimolando direttamente la pompa Na-K ATPasi,
o +
incrementando così la captazione K attraverso la
+
memb.basolaterale, con conseguente ↑[K ]intracell., che provoca
+
↑forza elettrochimica stimolando trasferimento di K all’interno
del tubulo. + +
↑permeabilità memb.apicale K (↑canali x K )
o Stimola produzione ALDOSTERONE e insieme agiscono x
o +
stimolare secrezione K . +
↑flusso liq.tubulare, il quale stimola secrezione K nel
o t.distale – collettore.
IPOKALEMIA (indotto da restrizione K con dieta o perdita K con diarrea),
+
determina ↓SECREZIONE K , x effetti opposti a quelli descritti
nell’IPERKALEMIA (es.inibizione pompa Na-K, ecc).
Aldosterone la secrezione ALDOSTERONE è favorta da
+
↑[K ]plasmatica (IPERKALEMIA) – ANGIOTENSINA II. Un ↑CRONICO
+
(circa 24ore) [ALDOSTERONE]plasmatico, determina ↑SECREZIONE K ,
attraverso diversi meccanismi:
↑num. pompa Na-K su memb.basolaterale
o +
↑espressione canali Na su memb. apicale consente di
o +
incrementare il passaggio di Na dal TUBULO CELL., provocando
così un effetto di depolarizzazione della memb.apicale, in
+ +
quanto l’aumento di [Na ] – [K ] intracell. creano un amb.intarcell.
più positivo, e ciò incrementa la forza elettrochimica x il
+
passaggio K da CELL. TUBULO. +
Stimola direttamente la permeabilità mem.apiacle x K
o
Un ↑ACUTO (entro qualche ora) [ALDOSTERONE]plasm., nonostante
+
provochi un ↑att.pompa Na-K, non determina ↑SECREZIONE K ciò
è dovuto al fatto che l’ALDOSTERONE stimola anche un aumento
+
assorbimento Na , e di conseguenza un aumento riassorbimento anche
dell’ACQUA, provocando pertanto ↓FLUSSO TUBUALRE. Il ↓FLUSSO
+
TUBUALRE provoca a sua volta ↓SECREZIONE K . Tuttavia la
+
STIMOLAZIONE CRONICA RIASSORBIMENTO Na , provoca espansione V
LEC, che riporta a valori normali il flusso tubulare, consentendo la
+
stimolazione SECREZIONE K . +
ADH il suo effetto è quello di mantenere costante l’escrezione di K
in situazioni di ampie variazioni dell’escrezione acqua. ADH stimola
il RIASSORBIMENTO ACQUA (dal tubulo interstizio) e ciò provoca una
+
↓vel.flusso tubulare che a sua volta determina una ↓SECREZIONE K , ciò
+ +
significherebbe meno K che entra nel tubulo e quindi minor K che
viene ad essere escreto con le urine all’aumentare dell’ADH. Tale
effetto però non viene a realizzarsi, in quanto ADH incrementa la
+
FORZA ELETTROCHIMICA che promuove il passaggio di K da cell.
tubulo. Tale incremento è dovuto al fatto che viene ad essere
+
stimolata la captazione di Na dal tubulo alla cell. e di
conseguenza l’interno cellulare diventa più positivo, favorendo il flusso
+ +
di K verso il tubulo. Questi effetti opposti dell’ADH sulla secrezione K ,
+
consente di mantenere costante l’escrezione di K .
Ci sono poi altri fattori come: VEL. FLUSSO LIQ.TUBUALE – EQUILIBRIO
+
ACIDO-BASE che possono modificare SECREZIONE K , ma che non hanno
+
come obiettivo quello di ristabilire l’omeostasi K , ma ben sì alternano
+
il BILANCIO K . +
Come avviene il RIASSORIBMENTO K ? Il riassorbimento è stimolato in
+
condizioni di BASSO APPORTO K . Esso avviene grazie alla presenza di una
+ +
pompa H -K ATPasi situata sulla memb.apicale. Questo trasportatore
+ +
permette l’entrata di H all’interno tubulo e l’uscita K dal tubulo. +
FATTORI CHE INVECE DI MANTENERE L’OMOSTASI DEL K , LA
DESTABILIZZANO +
Flusso liquido tubulare ↑flusso ↑SECREZIONE K e viceversa. I
meccanismi che determinano un aumento secrezione K all’aumentare flusso
sono (img.pag.711):
Aumento del flusso piega CIGLIA delle cell.principali, il che attiva
2+
canali conduzione x Ca , i quali entrano all’interno della cellula,
+
andando ad attivare canali K della memb.plasmatica apicale con
+
conseguente ↑secrezione K . +
L’aumento flusso è provocato da ↑V LEC, la [Na ]↑ nel liq.tubulare e
+
questo aumento, provoca ↑Na che entra nelle cell del
T.DISTALE-D.COLLETTORE attraverso memb.apicale, determinando una
interno cellulare più positivo, il che ↑forza elettrochimica che
+
promuove ↑SECREZIONE K .
Aumento flusso provoca ↑att.pompa Na-K.
Equilibrio acido-base VARIAZIONI ACUTE pH plasmatico, influenzano la
+
SECREZIONE K . +
ACIDOSI ACUTA..> provoca ↓SECREZIONE K , in seguito a 2 meccanismi:
+
↓[K ]intracellulare a causa dell’inibizione attività pompa Na-K,
o +
provoncado cosi ↓captazione K , quindi ↓forza elettrochimica che
favorisce passaggio K da cell. tubulo.
+
↓permeabilità memb.apicale al K .
o +
ACIDOSI PROLUNGATA ..> provoca ↑ESCREZIONE RENALE K , ciò è
dovuto al fatto che viene ad essere inibito riassorbimento acqua-soluti,
mediante inibizione pompa Na-K delle cell. T.PROSS., così incrementa
FLUSSO LIQ.TUBULARE e si ha una ↓V LEC. Tale riduzione stimola
secrezione ALDOSTERONE. ↑ FLUSSO LIQ.TUBULARE - ↑ALDOSTERONE,
annullano gli effetti dell’acidosi sulla [K]intracell. e
+ +
sull.permeab.apicale x K e di conseguenza ↑SECREZIONE K .
ALCALOSI ACUTA ..> provoca effetti opposti all’ACIDOSI ACUTA, quindi
+
↑SECREZIONE K . +
ALCALOSI PROLUNGATA ..> ↑SECREZIONE K .
OMEOSTASI Ca – P
I RENI – APP.GASTROINTESTINALE – OSSO, svolgono un ruolo fondamentale x
2+
il mantenimento livelli plasmatici di Ca - Pi e x il loro bilancio.
Il RENE elimina ogni giorno con le urine una quantitò di Ca-P che è
equivalente a quella assorbita dall’intestino. Se ↓la loro
CONCENTRAZIONE PLASMATICA ↑ASSORBIMENTO INTESTINALE -
↑RIASSORBIMENTO OSSEO (l’osso perde Ca-P) - ↑RIASSORBIMENTO
RENALE, tutto allo scopo di far ritornare la concentrazione plasmatica a
valori normali.
Durante OSTEOPOROSI o RIDUZIONE MASSA MAGRA, si ha un ↑ESCREZION
RENALE Ca-Pi senza però avere variazioni dell’ASSORBIMENTO
INTESTINALE ciò porta a perdita corporea Ca-Pi.
Calcio 2+
Il 99% Ca osso; 1% LIC (r.endoplasm. – mitocondrio – legato a
proteine, quindi è piccola la quantità Ca libera nel citosol), ; 0,1% LEC.
Il gradiente tra interno-esterno cellula è mantenuta da una pompa
2+
Ca ATPasi. La [Ca]plasmatica è mantenuta è circa 10mg/dL e viene ad
essere mantenuto entro limiti piuttosto ristretti.
2+
Omeostasi Ca dipende da 2 fattori:
2+ 2+
Quantità tot Ca nell’organismo la [Ca ] in tutto il corpo dipende
dalla quantità di Ca assorbita dal tratto gastrointestinale e dalla
quantità escreta dal rene. L’assorbimento Ca a livello
gastrointestinale è dovuto ad un meccanismo di TRASPORTO ATTIVO
mediato da un vettore che è stimolato dal calcitriolo (all’aumentare
calcitriolo aumenta assorbimento). Di norma l’assorbimento Ca è circa
200mg/die e l’escrezione renale è uguale alla quantità assorbita
(200mg/die), e si modifica parallelamente con l’assorbimento intestinale.
Il BILANCIO DI Ca viene quindi mantenuto in quanto la quantità Ca
ingerita = quantità Ca persona con le feci – via renale
(es.pag.714). 2+
Distribuzione Ca tra tess.osseo – LEC 3 ormoni controllano la
distribuzione Ca tra OSSO-LEC, regolando quindi la [Ca]plasmatica:
PTH (paratiroideo) secreto da ghiandole paratiroidi e la sua
o secrezione è regolata dalla [Ca] del LEC. La memb. delle cell.
ghiandole paratiroidi contengono rec.sensibili Ca che servono x
controllare [Ca]LEC: ↓[Ca]plasmatica (ipocalcemia)
↑espressione gene che codifica x PTH con conseguente
maggiore secrezione PTH ↑[Ca]plasmatica. ↓[Ca]plasmatica
effetto opposto.
Quando PTH viene secreto, ↑[Ca]plasmatica attraverso:
2+
↑riassorbimento osseo Ca
2+
↑riassorbimento renale Ca
Stimola produzione CALCITRIOLO che ↑assorbimento
2+
Ca tratto gastrointestinale.
Calcitriolo metabolita vit D3 sintetizzata dalle cell.tubulo pross..
o La sua produzione viene stimolata in condizioni di diretta
IPOCALCEMIA o in seguito ad aumentate concentrazioni PTH. Il
calcitriolo ↑[Ca]plasmatica principalmente stimolando
assorbimento gastro-intestinale Ca e facilita anche azione
PTH su osso (favorendo riassorbimento Ca osseo).
Calcitonina secreto da TIROIDE, la sua secrezione è stimolata in
o condizioni di IPERCALCEMIA e provoca ↓[Ca]plasmatica
attraverso ↑deposito Ca su osso.
Il Ca nel plasma è presente x 50% in forma ionizzata; 45%legata
proteine plasmatica (soprattutto albumina); 5% con diversi
anioni (es.HCO3). Variazioni pH provoca una variazione queste
percentuali.
2+
Trasporto Ca lungo il NEFRONE
Il Ca che può essere filtrato a livello del glomerulo è quello ionizzato e legato
agli anioni, non quello legato alle PROT.PLASMATICHE. Del Ca che viene
filtrato, il 99% viene RIASSORBITO dai tubuli con le seguenti percentuali:
70% T.PROSSIMALE – 20%ANSA HENLE – 9% T.DISTALE - <1% D.COLLETTORE.
Il restante 1% viene ESCRETO con le urine e corrisponde alla quota di Ca
assorbita giornalmente dal tratto gastro-intestinale (200mg).
2+
Riassorbimento Ca da parte T.PROSSIMALE (img.pag.717) avviene
attraverso 2 vie:
Via TRANSCELLULARE processo attivo che avviene in 2 fasi: il Ca
o diffonde all’interno della cellula SECONDO GRADIENTE ELETTROCHIMICO ,
passando x canali Ca. All’interno della cell. il Ca si lega alla CALBINDINA
formando un complesso che poi permette espulsione dalla cell.
2+
CONTRO GRADIENTE ELETTROCHIMICO, passando x canali Ca -ATPasi.
2+
Attraverso questo processo viene riassorbito il 20% del Ca .
Via PARACELLULARE riassorbe 80%Ca. Il Ca passa tra l’interstizio
o cellulare in seguito a drenaggio liq.tubulare attraverso pareti cell.t.pross.,
cioè fuoriesce liquido contenente Ca, e in seguito a voltaggio positivo
liq.tubulare. 2+
Riassorbimento Ca da parte ANSA HENLE è limitato alla porzione
corticale del TRATTO ASCENDENTE SPESSO ANSA HENLE e anche in
questo caso il riassorbimento avviene attraverso VIA TRANS-PARACELLULARE
con meccanismi simili a quelli descritti precedentemente (a parte fuoriuscita
con liquido tubulare in seguito a impermeabilità all’acqua tratto ascendente
spesso ansa). + 2+
Nel TRATTO ASCENDENTE SPESSO ANSA HENLE il riassorbimento Na -Ca è
parallelo l’un con l’altro (in parte in seguito a voltaggio positivo all’interno
del lume che favorisce uscita fuori Na-Ca). Pertanto ogni variazione che
modifica il riassorbimento Na modificherà in parallelo riassorbimento
Ca.
Riassorbimento Ca attraverso T.DISTALE nel T.DISTALE il voltaggio
liq.tubulare è NEGATIVO rispetto all’interstizio, ciò non favorisce il
riassorbimento di Ca che dunque avviene solo mediante trasporto attivo
quindi trasporto TRANSCELLULARE (identico meccanismi descritto x riass.Ca nel
t.pross.). Nel t.distale si hanno variazioni parallele di escrezione di Ca –
Na, tuttavia questo non si verifica sempre in quanto i meccanismi che regolano
l’escrezione di ogni soluto sono INDIPENDENTI e REGOLATO in modo diverso.
2++
Regolazione dell’escrezione urinaria del Ca 2+
Diversi fattori e ormoni influenzano l’escrezione urinaria Ca :
PTH è il più importante nel controllo dell’escrezione urinaria. La presenza di
2+ 2+
questo ormone ↑riassorbimneto Ca ↓escrezione Ca . Infatti anche se
PTH inibisce riassorbimento NaCl – acqua e qiundi Ca a livello del
T.PROSSIMALE, esso stimola fortemente il riassorbimento Ca a livello
del TRATTO ASCENDENTE SPESSO ANSA HENLE e T.DISTALE.
VARIAZIONI [Ca]LEC: 2+
IPERCALCEMIA ↑escrezione Ca attraverso:
↓riassorbimento Ca a livello T.PROSSIMALE, in seguito a
o elevati livelli Ca nel liq.interstiziale.
Inibisce riassorbimento Ca a livello T.ASCENDENTE SPESSO
o HENLE x attivazione recettori CaSR
Sopprime riassorbimento Ca da parte del T.DISTALE, andando
o a ridurre i livelli PTH. 2+
IPOCALCEMIA ↓escrezione Ca in seguito attuazione meccanismi
opposti.
CARICO FOSFATO (pag.718)
2+ 2+
ACIDOSI ↑escrezione Ca . Ciò avviene perché sono inibiti canali Ca
2+
della memb.apicale, ↑riassorbimento Ca
2+
ALCALOSI ↓ escrezione Ca , attraverso meccanismo opposto.
FOSFATO
Circa 86% deposito OSSO; 14% LIC; 0,03% LEC. La normale [Pi]plasmatica
è circa 4mg/dL
La sua concentrazione plasmatica è un fattore importante x il riassorbimento
dell’osso. Circa il 10% del Pi plasmatico è legato alle proteine e non è
quindi disponibile x la filtrazione glomerulare. Il Pi urinario funge da
importante tampone x il mantenimento equilibrio acido-base.
Omeostasi fosfato
Dipende da 2 fattori:
Quantità Pi presente nell’organismo è determinata dalla quantità
Pi assorbita tratto gastrointestinale meno quantità escreta con
urine. L’assorbimento è stimolato dal CALCITRIOLO. Nonostante
un’assunzione variabile di Pi con la dieta, il bilancio corporeo di Pi
rimane costante, in quanto il rene elimina giornalmente con le urine
una quantità di Pi pari alla quantità assorbita dal tratto
gastrointestinale. Pertanto, l’escrezione renale Pi è il principale
meccanismo con cui l’organismo regola il BILANCIO Pi.
Distribuzione tra compartimenti INTRA-EXTRACELLULARI e OSSO
il PTH – CALCITRIOLO – CALCITONINA regolano la distribuzione
2+
del Pi tra OSSO – LEC. Come x il Ca , PTH-CALCITRIOLO stimolano
2+
rilascio Ca dai depositi (nel caso Pi LIC, nel caso Ca l’osso). Al
contrario la CALCITONINA stimola la deposizione Pi sull’osso,
riducendo [Pi]plasmatica. Pertanto la mobilizzazione di Ca-Pi dai depositi
intracellulari è sempre accoppiata.
Anche i RENI partecipano alla regolazione [Pi]plasmatica. Un piccolo
aumento [Pi]plasmatica provoca ↑carico filtrato Pi, determinando
↑escrezione urinaria Pi. Il rene può aumentare l’escrezione Pi fino a un
valore superiore all’assorbimento Pi dal tratto gastrointestinale,
provocando una perdita netta Pi dall’organismo, con ↓[Pi]plasmatica.
Trasporto Pi lungo il nefrone
Percentuali di riassorbimento Pi img.pag.720. Nel TUBULO PROSSIMALE il Pi
viene riassorbito attraverso VIA TRANSCELLULARE, in particolar modo con un
+
meccanismo simporto Na -Pi presente a livello memb.apicale. Dopodichè
esce dalla memb.basolaterale attraverso un antiporto Pi-anione.
Regolazione escrezione urinaria Pi
Il PTH è il più importante che controlla l’escrezione Pi, andando ad inibire
riassorbimento Pi a livello t.prossimale e ↑escrezione urinaria Pi.
Altri fattori tab.pag.720.
RUOLO DEL RENE NELLA REGOLAZIONE DELL’EQUILIBRIO
ACIDO-BASE
+
La [H ] nei liquidi corporei è bassa rispetto alla concentrazione degli altri ioni,
+
tant’è che misuriamo la [H ] attraverso il log negativo in base 10
+
pH=-log [H ].
10
Tutti i processi che avvengono nel nostro organismo necessito di un pH
piuttosto stabile (tra 6,8 – 7,8): LEC ..> 7,35-7,45; LIC ..> 7,1-7,2.
Gli ACIDI e ALCALI ingeriti con la dieta ogni giorno e alcune sost. prodotte
dall’organismo, sono in grado di variare il pH, il quale però è mantenuto
all’interno del range grazie alla presenza di appropriati meccanismi che
mantengono un equilibrio acido-base.
-
SISTEMA TAMPONE HCO3
Il BICARBONATO è un importante tampone del LEC. Il SISTEMA TAMPONE
-
HCO3 si differenzia dagli altri sistemi tampone dell’organismo (es.fosfato)
perché viene regolato sia da RENI – POLMONI. Il BICARBONATO deriva dalla
reazione pag.723. Secondo l’equazione Henderson-Hasselbalch il pH è
determinato dalle variazioni CO2 (la sua quantità nel plasma dipende
-
dalla Pparz.CO2 e sua solubilità (α) – HCO3 . Le alterazioni dell’equilibrio
-
acido-base, provocate da variazioni [HCO3 ]plasmatica sono definite
variazioni metaboliche. Mentre quelle provocate da variazioni Pco2
-
variazioni respiratorie. I RENI controllano [HCO3 ], mentre i POLMONI
Pco2.
Visione insieme equilibrio acido-base
Attraverso il METABOLISMO CELLULARE e DIETA, vengono prodotti/assunti
alcali – acidi.
La CO2 viene prodotta dai processi metabolici di ossidazione LIPIDI –
CARBODIRATI (15-20moli CO2). Questa elevata quantità viene efficacemente
eliminata dai polmoni e non ha conseguenze sull’equilibrio acido-base.
La CO2 è definita ACIDO VOLATILE, in quanto è potenzialmente in grado di
+
generare H dopo la sua idratazione con acqua. Gli acidi non derivati sono
definiti ACIDI NON VOLATILI (es.ac.lattico). Anche il metabolismo aa ha
impatto sull’equilibrio acido-base, in seguito alla produzione di sost.acide
come ac.cloridrico – ac.solforico. Una porzione di queste sostanze viene
-
neutralizzata dalla produzione HCO3 che origina dal metabolismo aa
aspartato-glutamato. - -
Inoltre una parte di HCO3 viene persa con le feci. La perdita di HCO3
equivale all’aggiunta acido non volatile al corpo. In un individuo sottoposto
a dieta normale, l’ASSUNZIONE DIETETICA – METABOLISMO CELLULARE –
-
PERDITA FECALE HCO3 , hanno come risultato l’aggiunta giornaliera di circa
0,7-1mEq/kg di AC.NON VOLATILE. Pertanto allo scopo di mantenere
l’equilibrio acido-base, l’acido aggiunto deve essere eliminato e ciò
-
avviene attraverso il pronto tamponamento di HCO3 presente nel LEC. Per il
mantenimento equilibrio acido-base, deve essere eliminato acido
dall’organismo a una velocità equivalente al suo aumento: se
ELIMINAZIONE ACIDO supera la sua PRODUZIONE ALCALOSI; in caso
contrario ACIDOSI. -
Il processo di tamponamento degli AC.NON VOLATILI da parte del HCO3
-
provoca la produzione di Sali sodici e la rimozione dal LEC di HCO3
-
(reaz.pag.724). Di conseguenza il HCO3 deve venire ad essere rimpiazzato, in
quanto se ciò non avverrebbe la produzione giornaliera di ac.non volatili
-
esaurirebbe HCO3 del LEC in 5 giorni. Il RENE è l’organo preposto a
-
rimpiazzare la quantità HCO3 persa nella neutralizzazione di acido
non volatili.
ESCERZIONE NETTA DI ACIDO DA PARTE DEL RENE
I reni eliminano con le urine una quantità di acidi equivalente alla
-
produzione di ac.non volatili. Inoltre devono rimpiazzare HCO3 perso x
la neutralizzazione degli ac.non volatili e impedire l’escrezione con le
-
urine di HCO3 . Quest’ultimo compito è quantitativamente più impegnativo
-
(4320mEq/die) rispetto a quello di rimpiazzare HCO3 con le urine
(50-10mEq/die). - +
Sia RIASSORBIMETNO HCO3 che ESCREZIONE H vengono attuati mediante
+
processo SECREZIONE H da parte nefroni. Giornalmente i nefroni
+ +
secernono nel liq.tubulare circa 4390mEq/die di H . Gran parte di H non -
viene tuttavia escreta con le urine, in quanto serve x recupero di HCO3
+
filtrato. Solo 50-100mEq/die degli H secreti vengono persi con le urine
risultati escrezione acida è che le urine sono di norma ACIDE.
Il rene non è capace di creare urine più acide di un pH compreso 4-4,5.
+
Pertanto x eliminare sufficiente acido, i reni eliminano H con i TAMPONI
URINARI (come FOSFATO, o CREATININA che però è meno importante). I
diversi TAMPONI URINARI sono chiamati nel loro insieme ACIDI TITOLABILI.
+
L’escrezione di H come AC.TITOLABILE risulta però insufficiente a
bilanciare la produzione giornaliera di ac.non volatile, perciò si serve di
un ulteriore meccanismo basato sulla sintesi – escrezione di IONI
+4 +4
AMMONIO (NH ). Per ciascun NH escreto con le urine, viene rimesso in
-
circolo sistemico 1 HCO3 il quale va a rimpiazzare quello perso durante il
tamponamento di un acido non volatile.
I reni quindi contribuiscono al mantenimento equilibrio acido-base:
-
RIASSORBENDO HCO3 FILTRATO – ELIMINANDO QUANTITA’ ACIDO
EQUIVALENTE AL CARICO ACIDO GIORNALIERO quindi x mantenere
equilibrio è necessario che l’escrezione netta ACIDO = produzione
giornaliera ACIDO NON VOLATILE.
-
La parte di HCO3 escreta con le urine è una piccola quantità.
-
Riassorbimento HCO3 lungo il nefrone
-
HCO3 è un ione che filtra liberalmente attraverso il glomerulo, fornendo
-
4320mEq/die di HCO3 che vengono poi riassorbiti (img.pag.725).
-
T.PROSSIMALE avviene il maggior riassorbimento di HCO3 . La CO2 –
H2O presente all’interno delle cellule della parte di questo parte del nefrone,
possono o venire RIASSORBITE o subire una reazione di conversione da parte
- + -
dell’anidrasi carbonica in HCO3 - H . L’ HCO3 esce dalla cellula in quanto
riassorbito attraverso meccanismi di simporto accoppiati con altri ioni.
+
L’H prodotto entra invece nel LIQ.TUBULARE superando la memb.apicale
+ + +
attraverso una pompa H -ATPasi – antiporto Na -H (viene sfruttato il -
gradiente del Na). Una volta nel liq.tubulare, va ad legarsi con HCO3
presente già nel LIQ.TUBULARE, formando H2CO3 il quale viene ad essere
deidratato ad opera di un’ANIDRASI CARBONICA presente sull’orletto a
spazzola delle cell.memb.apicale. I prodotti sono H2O – CO2, i quali entreranno
-
all’interno della cellula x diffusione. Mediante questa via indiretta il HCO3 viene
ad essere riassorbito. -
T.ASCENDENTE SPESSO ANSA HENLE minore carico HCO3 riassorbito.
Ma i meccanismi di riassorbimento sono molto simili. -
T.DISTALE-D.COLLETTORE riassorbono la piccola quantità HCO3 che non
viene riassorbita dalla porzione precedente del nefrone. La logica di
riassorbimento in questo tratto è la stessa che interessa gli altri, ma si assiste
anche ad una tipologia di CELL.INTERCALATE (beta) (img.pag.729) che
- +
secernano nel liq.tubulare HCO3 invece che H , e si pensa che queste
cellule aumentino la loro att. in condizioni di ALCALOSI METABOLICA,
-
favorendo l’escrezione urinaria di HCO3 ; mentre in condizioni normali
+
prevale la secrezione H da parte di un altro tipo di CELL.INTERCALATE (alfa)
+
Le memb.apicali del D.COLLETTORE risultano poco permeabili agli H , i quali
rimangono nel liq. aumentando pH urina fino a 4,5. Nei segmenti
+ -
precedenti la permeabilità agli H e HCO3 risulta notevolmente maggiore, e
di conseguenza il pH si abbassa solo fino a 6.5.
+
Regolazione secrezione H
+ -
La secrezione di H e quindi il riassorbimento HCO3 da parte cell.nefrone è
regolata da diversi fattori:
Variazioni equilibrio acido-base sistemico rappresenta il principale
• +
fattore che regola secrezione H . +
ACIDOSI ↑secrezione H (da cell. liq.tubulare). In queste
o condizioni si ha un abbassamento pH intracellulare delle
+
cell.nefrone, questo stimola la secrezione di H da parte di
meccanismi che variano in base al particolare segmento del
nefrone:
↓pH intracell. crea un gradiente tra cell. – liquido che
+
favorisce il passaggio di H da CELL LIQ.TUB.
I trasportatori possono essere trasferiti da un lato
all’altro della memb. attraverso vescicole intracellulare
Con un ACIDOSI A LUNGO TERMINE l’abbondanza dei
trasportatori aumenta x incrementata trascrizione appositi
geni del trasportatore. +
ALCALOSI inibisce secrezione H , in seguito a ↑pH intracell.
o cell. nefrone, provocando una risposta opposta a quella
dell’ACIDOSI.
Altri fattori ci sono poi altri fattori (tab.pag.728) che sono coinvolti
• indirettamente nel mantenimento equilibrio acido-base. Poiché la
+
secrezione H nel T.PROSS. – T.ASCENDENTE SPESSO ANSA HENLE
+
è accoppiato al RIASSORBIMENTO Na (attraverso antiporti
+ +
Na -H ), i fattori che influenzano il riassorbimento di Na modificano
+
indirettamente anche la secrezione di H :
Meccanismo glomeurlo-tubulare che assicura che la
o VEL.RIASS.T.PROSS sia accoppiata VFG quando ↑VFG
↑CARICO FILTRATO che si presenta al t.pross. e quindi una -
quantità maggiore di liq.viene riassorbita (tra cui HCO3 ).
Variazioni V LEC: quando ↓V LEC in seguito a minor Na nel LEC
o +
↑ secrezione H . Questo si verifica mediante diversi
meccanismi, uno di questi è il
sist.renina-angiotensina-aldosterone, il quale va ad
+ +
↑riassorbimento Na favorendo il passaggio H da cellula
liq.tubulare:
Angiotensina II agisce su T.PROSS-TRATTO ASCENDENTE
SPESSO ANSA HENLE, provocando ↑ att.trasportatori -
+ +
↑esocitosi trasportatori su memb. (antiporto Na -H
+ -
della memb.apicale e il simporto 1Na - 3HCO3 della
memb.basolaterale). +
Aldosterone stimola il riassorbimento Na su T.DISTALE
+
– D.COLLETTORE. Tuttavia esso stimola anche secrezione H
dei T.DISTALE – D.COLLETTORE, in maniera DIRETTA
+
(facilitando secrezione H da parte cell.intercalate) e
+
INDIRETTA (stimolando il riassorbimento Na il lume tubulo
+
diventa più negativo, e ciò favorisce passaggio H verso
lume tubulo).
Un ↑ V LEC (tanto Na nel LEC) provoca effetti opposti. +
Altri fattori: ormone paratiroideo (PTH) – bilancio K .
o -
Formazione di nuovo HCO3
Il bicarbonato perso x tamponare gli acidi, deve essere rimpiazzato e ciò
avviene mediante 2 possibili meccanismi:
Escrezione ac.titolabile il bicarbonato è scarso all’interno del
• liq.tubulare a livello del T.DISTALE – D.COLLETTORE, in quanto è stato
+
RIASSORIBITO nei segmenti precedenti. Pertanto gli H secreti nel tubulo
vanno a legarsi con tamponi urinari (principalmente Pi) e non con
- +
HCO3 e vengono così escreti come ac.titolabile. Gli H vengono
prodotti all’interno della cell. in seguito a idratazione CO2 ..> CO2+H2O. I
+ - +
prodotto di questa reaz. sono: H - HCO3 . H entra nel liq.tubulare
+
attraverso pompa H -ATPasi, mentre bicarbonato esce nel LEC
(img.pag.730). Solo questo meccanismo non è sufficiente a produrre
-
HCO3 , perciò serve attivazione dell’altro.
4+ 4+
Sintesi-escrezione NH NH viene prodotto nel RENE a partire dalla
• 4+ -
GLUTAMINA. Oltre a NH vengono prodotti 2 HCO3 che verranno
restituiti all’organismo. Tuttavia la formazione di bicarbonato attraverso
4+
questo meccanismo, dipende dalle capacità rene di eliminare NH
4+
con le urine. Se l’ NH invece di essere escreto, entrasse nel circolo
sistemico, andrebbe ad essere convertito in UREA (dal fegato). Questo
4+ +
processo di conversione UREA NH genera H che andrà poi ad
essere tamponato proprio dal BICARBONATO prodotto dalla reazione
4+
GLUTAMINA NH , annullando il processo di ricostituzione
BICARBONATO.
RISPOSTE ALLE ALTERAZIONI ACIDO-BASE
Quando si sviluppa uno squilibrio acido-base, l’organismo mette in atto diversi
meccanismi x ridurre al minimo le variazioni pH del LEC. Questi
meccanismi riducono l’alterazione senza però correggerla:
Tamponamento intra-extracellulare la risp. al tamponamento
EXTRACELL. è quasi istantanea, mentre quella INTRACELL. è più lenta
e si completa nel giro di diversi min.
Le alterazioni acido-base che si hanno in seguito ad alterazione
-
metaboliche (variazione [HCO3 ]) sono conseguenza dell’aggiunta ACIDO
NON VOLATILI o ALCALI NON VOLATILI. I tamponamenti di queste
sostanze avvengono nel LEC e LIC.
-
Il sistema tampone HCO3 è il più importante del LEC. Quando
-
vengono aggiunti AC.NON VOLATILI ai liquidi corporei, l’HCO3 viene
consumato durante il processo di tamponamento dell’acido e di
-
conseguenza ↓[HCO3 ]plasm. Viceversa quando vengono aggiunti
+
ALCALI NON VOLATILI, si consuma H x tamponare e si assiste ad
-
un↑[HCO3 ] plasm. -
Oltre al sist. del HCO3 , il tamponamento può avvenire mediante
FOSFATO – PROTEINE PLASMATICHE. L’azione combinata di tutti
questi processi di tamponamento (HCO3 – PROTEINE – FOSFATO)
rendono conto del 50% circa del tamponamento di un carico
AC.NON VOLATILI. La rimanente frazione viene tamponata a livello
intracellulare. Il tamponamento intracellulare, prevede l’ingresso di
+ -
H nella cellula che andranno poi a legarsi con HCO3 o Pi o GR.ISTIDINA
delle PROTEINE.
Altro meccanismo x il tamponamento extracellulare è rappresentato dal
2+
Ca che proviene dall’osso: con ACIDOSI si ha demineralizzazione
2+
tess.osseo, il Ca si libera dall’osso come TAMPONE CONTENENTE
2+ +
Ca andando a legarsi H .
Se le alterazioni acido-base sono di tipo respiratorio, le variazioni del
pH liq.corporei dipendono dalle variazioni Pco2. In questa situazione il
tamponamento avviene tutto all’interno della cellula. Quando
↑Pco2 (acidosi resp.), la CO2 entra nelle cellule, dove si combina
+ - +
con H2O x formare H2CO3 che quindi si dissocia in H e HCO3 . H
-
viene tamponato dalle PROTEINE CELLULARI, mentre HCO3 esce
-
dalla cellula e ↑[HCO3 ] del LEC. Si hanno effetti inversi in caso di
ALACOSI RESP. (↓Pco2).
Compensazione respiratoria sono la seconda difesa contro le
alterazioni equilibrio acido-base: ↑Pco2 ↓pH (acidosi) - ↓Pco2 ↑pH
(alcalosi).
La FREQ.RESP. è il principale fattore determinante della Pco2:
↑VENTILAZ. ↓Pco2 - ↓ VENTILAZ. ↑Pco2. Al tempo stesso sia
Pco2 – pH possono regolare la ventilazione. I CHEMOCETTORI
localizzati nel TE e nella PERIFERIA (CORPI CAROTIDEI – AORTICI)
+
rilevano variazioni pH e [H ] e modificano in modo appropriato la
+
VENTILAZIONE. Pertanto avremo che nell’ACIDOSI ↑H (↓pH)
↑VENTILAZIONE. In ALCALOSI, effetto opposto (↓VENTILAZIONE).
Le risp.resp. alle alterazioni metaboliche dell’equilibrio acido.base
iniziano entro pochi min, ma richiedono diverse ore x completarsi.
Compensazione renale in risposta a variazioni pH e Pco2 del plasma,
-
i RENI mettono in atto opportuni aggiustamenti dell’escrezione di HCO3 e
ACIDO. + +
ACIDOSI (↑H o Pco2): ↑secrezione H nel tubulo - ↑riassorbimento
- +
HCO3 . Viene ↑produzione-escrezione NH4 e aumentata
- -
escrezione ACIDO NETTO. HCO3 generato va ad ↑[HCO3 ]plasmat.
+ - + +
ALCALOSI (↓H o Pco2): ↑secrezione HCO3 - ↓secrezione H -NH4 .
-
Avremo quindi che HCO3 compare nelle urine. L’aumentata
- -
secrezione HCO3 provoca ↓[HCO3 ]plasmat.
Per completare gli aggiustamenti, i reni richiedono diversi giorni, in
quanto occorrono ore o giorni x incrementare la sintesi degli enzimi del
+
t.pross. coinvolti nella produzione NH4 .
I processi appena descritti riducono l’ampiezza delle variazioni del pH
ematico, ma non correggono le alterazioni. Il completo ristabilimento
dell’equilibrio richiede la RIMOZIONE DELLA CAUSA CHE HA
PROVOCATO L’ALTERAZIONE.
APP.ENDOCRINO
Tipo di comunicazione che utilizza come mediatore delle specie chimiche
definite ORMONI, che vengono immessi nel circolo sanguigno. I segnali
endocrini sono relativamente lenti e la diffusione e il trasporto in circolo fino
alle CELL.BERSAGLIO può avvenire in SECONDI (se la risposta comporta
modifiche att. proteine cellulari) o ORE (se la risp. comporta modifiche
espressione genica o sintesi nuove proteine).
Il SIST.ENDOCRINO è un insieme di ghiandole che producono ormoni, la cui
funzione è regolare i vari organi del corpo.
Le ghiandole che lo costituiscono sono:
Ipofisi
Tiroide
Ghiandole paratiroidi
Pancreas endocrino
Ghiandole surrenali
Gonadi
Cell.endocrine sono presenti anche all’interno di altri organi che non svolgono
primariamente la funz. endocrina: cell.cuore che producono PEPTIDE
ATRIALE NATRIURETICO – cell.rene, ERITROPOIETINA, ecc.
Ci sono poi cellule in grado di produrre enzimi che agiscono nei confronti di
PRECURSORI ORMONALI o ORMONI POCO ATTIVI, trasformandoli in ORMONI
MOLTO ATTIVI (es. ANGIOTENSINA II dal ANGIOTENSINOGENO INATTIVO,
attraverso 2 scissioni enzimatiche).
Configurazioni a feedback del sist.endocrino
FEEDBACK POSITIVO – NEGATIVO (pag.744)
Nel sist.endocrino i circuiti FEEDBACK NEGATIVO possono avere 2
configurazioni:
Circuito a feedback regolato da una risp.fisiologica la secrezione
• di un ORMONE viene stimolata/inibita da una variazione livello
PARAMETRO EXTRACELLULARE. L’ormone secreto provocherà
variazione PARAM.EXTRACELL. e quest’ulitmo a sua volta inibisce la
secrezione ORMONE (img.pag.145).
Circuito a feedback regolato da un asse endocrino gran parte del
• sist.endocrino presenta tale configurazione. Ogni asse è costituito da
IPOTALAMO da una parte e IPOFISI –GHIANDOLE PERIFERICHE
dall’altra. Il circuito regolato con ASSE ENDOCRINO presenta 3 livelli:
N.neuroendocrini dell’IPOTALAMO che secernano ORMONI DI
1. LIBERAZIONE,
Gli ORMONI LIBERAZ., stimolano la produzione e la secrezione di
2. ORMONI TROFICI da parte dell’IPOFISI.
ORMONI TROFICI stimolano a loro volta la produzione e
3. secrezione ORMONI da parte GHIANDOLE ENDOCRINE
PERIFERICHE.
L’ORMONE prodotto dalle GHIANDOLE ENDOCRINE PERIFERICHE, va a
determinare un feedback negativo di inibizione nella produzione
ORMONI IPOFISARI – ORMONI LIBERAZIONE.
NATURA CHIMICA ORMONI
La natura chimica degli ormoni, determina: suoi meccanismi sintesi,
immagazzinamento, rilascio – meccanismo trasporto nel sangue – sua
emivita biologica e modalità sua eliminazione – meccanismi azione a
livello cellulare.
Proteine/peptidi
Nelle ghiandole, questi ormoni vengono immagazzinati in VESCICOLE
SECRETORIE legate alla memb. e vengono rilasciate x esocitosi in
maniera regolata: l’esocitosi non avviene spontaneamente ma in risposta ad
2+
uno stimolo. Tale esocitosi richiede però energia – Ca - citoscheletro
integro (microtubuli, microfilamenti) – proteine che hanno il compito
di trasferire VESCICOLE SECRETORIE alla memb.cell.
Questa tipologia ormoni sono solubili nei liquidi organismo, quindi circolano
nel sangue prevalentemente non legati ed hanno perciò un’emivita breve.
Sono rimossi dal sangue principalmente x ENDOCITSOSI – DEGRADAZIONE
LISOSOMIALE del complesso ormone-recettore.
Non passano le memb. e di conseguenza svolgono la loro azione mediante
recettori membrana.
Catecolamine
Sono ADRENALINA – NORADRENALINA – DOPAMINA. Sono sintetizzate da
MIDOLLARE SURRENE – alcuni neuroni in seguito a modificazioni tirosina.
Il principale prodotto ormonale della midollare surrene è ADRENALINA, anche
se questa ghiandola produce in minore quantità anche NORADRENALINA.
Vengono immagazzinate in vescicole secretorie, la cui secrezione è regolata
2+
(da es. ATP - Ca ).
Non sono solubili nel sangue, quindi girano libere o lievemente legate
all’albumina. Simili ad ormoni proteici, tant’è che non superano agevolmente
memb. e necessitano perciò di RECETTORE.
Breve emivita e vengono eliminate dal sangue x captazione o modificazioni.
Ormoni steroidei
Sono sintetizzati dalla corteccia surrenale – ovaie – testicoli – placenta. Si
suddividono in 5 categorie: PROGESTINICI – MINERALCORTICOIDI –
GLUCOCORTICOIDI – ANDROGENI – ESTROGENI. Appartiene a questa
categoria anche il metabolita attivo VITAMINA D.
Questi ormoni vengono sintetizzati a partire da modificazioni COLESTEROLO.
L’obiettivo di queste modificazioni è costituire delle molecole che siano abb.
Diverse l’una dall’altra in maniera da poter andare ad interagire con specifici
recettori. Ciascun recettore può essere espresso in forme diverse.
Tali ormoni sono idrofobici e passano agevolmente attraverso le
memb.cellulari. Di conseguenza, i rec.classici x gli ormoni steroidei sono
localizzati all’interno delle cellule e agiscono regolando l’espressione
genica.
Le cell. che le producono sono le cell.steroidogeniche che utilizza
colesterolo come precursore.
Una volta prodotti gli O.STEROIDEI vanno incontro a ulteriori modificazioni
dopo il loro rilascio dalle cell.steroidogeniche originarie o subiscono
conversioni nella periferica.
A causa della loro natura idrofobica, viaggiano nel circolo ematico legati a
proteine di trasporto (es.albumina ed altre specifiche proteine di
trasporto).
Iodotironine
Appartengono a questa categoria gli ormoni tiroidei, derivano dall’unione
residui iodati di TIROSINA. Questi ormoni vengono immagazzinati nella
TIROIDE come parte integrale di una glicoproteina, TIREOGLOBULINA.
Sono scarsamente solubili in acqua e perciò necessitano di legarsi a una
specifica proteina trasporto, GLOBULINA LEGANTE O.TIROIDEI.
Preseentano il loro recettore all’interno della cellula, il quale agisce come
fattore di trascrizione.
IPOFISI E IPOTALAMO
È situata entro la scatola cranica all’ interno della SELLA TURCICA dell’osso
sfenoiadale. È una ghiandola composita, cioè formata da un IPOFISI
ANTERIORE di origine epiteliale (ADENOIPOFISI img.pag.297 anatomia) e un
IPOFISI POSTERIORE di origine nervosa (NEUROIPOFISI) dipendente
dall’IPOTALAMO, con il quale è in stretta correlazione influenzandosi a vicenda.
NEUROIPOFISI
Rappresenta un’estroflessione verso il basso dell’IPOTALAMO. La
porzione più inferiore è detta pars nervosa (ipofisi posteriore), la parte
superiore è denominata infundimbolo che si estende fino all’eminenza
mediana (protuberanza) (img.pag.804). L’INFUNDIMBOLO insieme ad una
porzione dell’ADENOIPOFISI (PARS TUBERALIS) (img.pag.804), formano il
PEDUNCOLO IPOFISARIO, che mette in comunicazione IPOTALAMO con
IPOFISI.
La NEUROIPOFISI è costituita da un intreccio di fibre nervose prive di
mielina che hanno origine dall’IPOTALAMO ( dai NUCLEI SOPRAOTTICO e
PARAVENTRICOLARE) e sono costituite dagli ASSONI (neuriti) dei NEURONI
MAGNOCELLULARI dell’IPOTALAMO che vanno a formare il fascio
ipotalamo-ipofisario che terminano a ridosso dei capillari fenestrati della
PARS NERVOSA (img.pag.805), nei quali immettono ORMONI PEPTIDICI:
ANTIDIURETICO (VASOPRESSINA) (ADH) – OSSITOCINA.
Sintesi ADH – OSSITOCINA
Entrambi gli ormoni sono peptidi che presentano struttura simile (9aa).
Vengono sintetizzati come prooormoni, ciascun prooromne conterrà ADH o
OSSITOCINA ed è associato ad un peptide insieme al quale viene ad
essere secreto: NEUROFISINA I (associata ADH) – NEUROFISINA II
(associato OSSITOCINA).
Questi pro ormoni vengono immessi all’interno di granuli secretori, i quali
verranno veicolati all’interno degli assoni del PEDUNCOLO INFUNDIBOLARE fino
alle TERMINAZIONI NERVOSE della PARS NERVOSA (attraverso un meccanismo
ATP-dipendente). Durante il trasporto i proormoni vengono scissi (x via
proteolitica) producendo quantità equivalenti di ORMONE – NEUROFISINA,
ma rimangono all’interno dei granuli, che vengono immagazzinati nelle
terminazioni assoniche.
ADH – OSSITOCINA vengono rilasciati in risposta a stimoli rilevati da corpi
cellulari neuroni N.SOPRAOTTICO – PARAVENTRICOLARE. Tali stimoli
producono in PA diretto alle terminazioni assoniche che contengono GRANULI,
2+
inducendo esocitosi (in seguito ↑[Ca ]intracell.). ORMONI – NEUROFISINE
vengono immesse nel circolo a livello capillari fenestrati.
Azione ADH-OSSITOCINA
ADH agisce principalmente a livello renale indcuendo secrezione idrica.
OSSITOCINA agisce su UTERO GRAVIDO (induce travaglio) e su celule
della mammella (provca discesa latte durante l’allattamento).
ADENOIPOFISI
È la porzione anteriore dell’ipofisi (lobo anteriore) ed è composta dalla
PARS DISTALIS (80%dell’adenoipifisi) – PARS TUBERALIS che si avvolge
attonro al peduncolo.
Sistema portale ipotalamo-ipofisario è un distretto vascolare che
permette all’IPOTALAMO di controllare l’IPOFISI ANTERIORE (ADENOIPOFISI)
senza inviare assoni, ma immettendo ORMONI (AMINE e PEPTIDI) direttamente
in questo sistema portale (senza che queste sostanze circolino nella
circolazione generale). Tali sostanze agiscono sulle diverse cellule
dell’adenoipofisi (CORDONI DI CELLULE) STIMOLANDO o INIBENDO il rilascio
ormonale. In particolar modo a livello dell’ipotalamo sono presenti gruppi di
neuroni (neuroni parvi cellulari) che formano la regione ipofisiotropa
dell’ipotalamo. Le cell.nervose di questi gruppi sono di piccole dimensioni e
proiettano con i loro assoni all’eminenza mediana dove è presente un primo
plesso di capillari fenestrati, da qui vengono convogliati al secondo
plesso capillare localizzato nella pars distalis. A livello di questo secondo
plesso gli ORMONI LIBERATI diffondono fuori dai capillari e si vanno a legare a
specifici recettori disposti su specifiche cell. della pars distalis.
Le cell. che si trovano sulla pars distalis sono di 5 tipi e producono 5 ormoni
differenti, i quali una volta immessi in circolo si andranno a legare a specifiche
GHIANDOLE ENDOCRINE PERIFERICHE, le quali producono ormoni che andranno
a svolgere feedback negativo su IPOFISI-IPOTALAMO.
Le cellule con i relativi ormoni sono:
Cellule CORTICOTROPE queste cellule producono
ADRENOCORTICOTROPO (ACTH) (corticotropina). È un ormone a
39aa sintetizzato come parte di un pro ormone, il
PROOPRIOMELANOCORTINA. Immessi nel circolo ematcio, l’ACTH
circola in forma non legata e va a legarsi al recettore della
melanocortina tipi 2 che si trova a livello CORTECCIA SURRENALE,
provocando un: ↑cortisolo e androgeni da parte corteccia -
↑espressioni geni x enzimi steroidogenici.
La secrezione di ACTH viene controllato da un ormone proveninenti
dall’ipotalamo, il peptide pro-CRH (pro ormone di liberazione
corticotropina).
Il CORTISOLO secreto dalla corticale, svolge effetti feedback negativo
su IPOFISI andando a sopprimere la secrezione ACTH e
sull’IPOTALAMO, andando a ↓espressione gene del pro-CRH e la sua
secrezione.
Cellule TIREOTROPE producono l’ormone TIREOTROPO (TSH)
(tiretropina). Questo è uno dei 3 ormoni glicoproteici dell’ipofisi,
che comprendono anche ORMONE FOLLICOLO STIMOLANTE (FSH) –
ORMONE LUTENIZZANTE (LH), prodotti da cell.GONADOTROPE.
Una volta immesso in circolo TSH si va a legare ad uno specifico
recettore della tiroide, stimolando tutti gli aspetti della funzione
TIROIDE. Ha anche un effetto TROFICO, stimolando
IPERTROFIA-IPERPLASIA TIROIDE (nota pag.814).
La liberazione di questo ormone è stimolata dall’ormone ipotalamico
della tiretropina.
Cellule GONADOTROPE producono le gonadotropine OROMNE
FOLLICOLO STIMOLATE (FSH) e ORMONE LUTENIZZANTE (LH), che
regolano funzioni delle GONADI in entrambi i sessi. FSH – LH sono
segregati in granuli secretori differenti e non vengono co-secreti
in quantità equimolari. Si ha infatti una secrezione indipendente di
FSH-LH da parte cellule gonadotrope.
In generale questi ormni promuovno la secrezione di TESTOSTERONE
negli uomini e di ESTROGENI nelle donne.
La secrezione FSH-LH è regolata dall’ormone ipotalamico delle
gonadotropine.
Cellule SOMATOTROPE producono l’ORMONE DELLA CRESCITA
(GH) (somatotropina). Il bersaglio principale è il fegato, dove stimola
produzione FATTORE CRESCITA INSULINO-SIMILE TIPO 1 (IFG-1)
che svolge feedback negativo su CELL.SOMATOTROPE. Il GH è una
proteina di 191 aa. GH circola nel sangue legata ad una proteina
legante GH (GHBP) che determina una riduzione eliminazione
renale GH. Il rec. al quale si lega appartiene alla famiglia dei rec. x
citochine/GH/PRL/eritropoietina.
La secrezione GH avviene attraverso ORMONE IPOTALAMICO x GH
(GHRH) – SOMATOSTATINA che inibisce rilascio GH. L’aumentata
concentrazione GH provoca feedback negativo su IPOTALAMO.
La secrezione GH presente un picco nelle prime ore mattino, subito
prima risveglio, mentre raggiunge i livelli più bassi durante il
giorno. Il perido di vita nel quale presenta maggiori concentrazionio è
quello della PUBERTA’.
La secrezione GH viene stimolata anche da diversi stati fisiologici: stress
neurogeno- fisico – att.fisica ↑secrezione GH.
Funzioni indirette GH: il GH agisce direttamente sul FEGATO -
MUSCOLO – TESS.ADIPOSO, andando a regolare metabolismo
energetico. In particolar modo GH tende ad orientare il metabolismo
verso uso lipidi x scopi energetici, preservando carboidrati e proteine.
Tra le funzioni svolte GH provoca:
↑sintesi proteine (nota pag.819)
o Attiva LIPASI, provocando ↑mobilizzazione dei grassi da
o tess.adiposo e il loro utilizzo come substarto energetico da parte
nel m.sch.
GH altera metabolismo CARBOIDRATI, provocando
o ↑[glucosio]ematico in seguito a loro ↓assunzione. La ridotta
assunzione è provocata dal fatto che il GH antagonizza l’azione
dell’insulina (elevati livelli GH può provocare diabete mellito).
Funzioni indirette GH: ↑crescita scheletro-visceri-ossa
lunghe-cartilagine. Queste funzioni avvengono grazie anche ad ormoni
di natura proteica detti FATTORI DI CRESCITA INSULINO-SIMILI (IGF
– Insulin-like Growth Factor) (funzioni pag.820).
Cellule LATTOTROPE producono la PROLATTINA (PRL), proteina a
199aa. Rec. al quale si lega appartiene a stessa famiglia rec. GH.
L’azione principale è correlata con lo sviluppo mammella – gravidanza
– allattamento. Queste cellule si differenziano dalle altre endocrine
dell’ipofisi x 2 ragioni:
non fanno parte dell’ASSE ENDOCRINO, cioè la PRL invece di agire
o su GHIANDOLE ENDOCRINE, come fanno gli altri ormoni ipofisari,
agiscono direttamante sull’organo bersaglio
(es.mammella), dove svolge i suoi effetti.
La PRODUZIONE-SECREZIONE PRL sono sottocontrollo
o INIBITORIO dell’ipotalamo, attraverso secrezione DOPAMINA.
Se ipotalamo non funziona più, si ha un ↑PRL ma ↓di tutti altri
ormoni ipofisari.
La PRL è uno degli ormoni che vengono liberati in risposta STRESS: paura,
att.fisica.
TIROIDE
(dal greco tyreos (scudo)) (img.pag.302ANATOMIA): si trova nella parte
ANTERO-INFERIORE del collo, appoggiata al di sopra della CARTILAGINE
TORIDEA e CRICOIDEA della LARINGE e ricopre i primi 2 o 3 anelli tracheali. È
formata da 2 lobi (dx-sx) uniti anteriormente a costituire (nel 30-40% dei
casi) un lungo e sottile lobo piramidale (ISTMO) diretto verso l’OSSO IOIDE.
L’unità funzionale della tiroide è il FOLLICOLO TIROIDEO, formazione sferica
circondato da cell.epiteliali tiroidei (img.pag.826), circondato da un ricco plesso
capillare. All’interno del follicolo si trova un liq.denso, COLLOIDE, costituita
da TIREOGLOBULINA (sintetizzato dalle cell.epiteliali tiroidee) precursore
degli ORMONI TIROIDEI i quali sono immagazzinati all’interno della
COLLOIDE.
Produzione ORMONI TIROIDEI
I prodotti di secrezione della tiroide sono iodotironine, un gruppo di ormoni
che derivano dall’unione di 2 molecole iodate di tirosina. Gli ormoni
prodotti sono: TIROXINA (T4) – TRIIODOTIRONINA (T3) –
TRIIODOTIRONINA INVERSA (iT3) (inattiva). Le percentuali di produzione
di questo ormone sono: 90% T4 – 10% T3 - <1%iT3. Essendo T4 il prodotto
principale, la T3 viene ad essere prodotta x CONVERSIONE PERIFERICA
attraverso l’azione di deiodasi specifiche x la tironina (img.pag.827)
presente nei tessuti con elevato flusso ematico (fegato, rene, m.sch.).
Da questi tessuti T3 va in circolo ed arriva agli altri tessuti. In particolar modo
esistono 3 tipi di DEIODASI (I – II – III). La forma T3 è un enzima
inattivante, convertendo T4 iT3.
Sintesi ormoni tiroidei
La sintesi richiede 2 precursori: IODURO – TIREOGLOBULINA. Lo IODURO è
trasportato attraverso le cell. dell’epitelio tiroideo dal VERSANTE BASALE
(VASCOLARE) APICALE (LUME FOLLICOLO).
All’interno delle cell.epiteliali tiroidee viene assemblata la TIREOGLOBULINA a
partire da aa. La TIREOGLOBULINA va poi ad essere secreta nel lume del
follicolo.
La sintesi delle IODOTIRONINE ha luogo nel lume del follicolo, attraverso
un meccanismo enzimatico dove le TIREOGLOBULINE vengono iodate. Una
volta iodata la TIREOGLOBULINA viene accumulata sottoforma di colloiode nel
lume follicolo.
Secrezione immissione in circolo T3-T4 richiede il legame della
TIREOGLOBULINA con recettore MEGALINA, provocando endocitosi
TIREOGLOBULINA all’interno delle cell.epiteliali tiroidee dove vanno a
fondersi con LISOSOMI. Tale fusione provoca la degradazione della
TIREOGLOBULINA e questo processo porta al rilascio di T-T4 dalla catena
peptidica della TIREOGLOBULINA, che andranno poi a immettersi nel circolo
sanguigno superando la memb.basale attraverso specifico trasportatore.
TRASPORTO E METABOLISMO ORMONI TIROIDEI
T3-T4 circolano nel torrente ematico quasi interamente legate a proteine.
Le proteine alle quali si legano sono, principalmente GLOBULINA LEGANTE
TIROXINA (TBG) (sintetizzata da fegato e capace di legare 1T3 o 1T4) –
TRANSTIRETINA- ALBUMINA – LIPOPROTEINE.
Il legame con la TBG consente di espletare 2 funzioni: cospicua riserva
circolante T4 – impedisce la perdita con le urine di questi ormoni.
EFFETTI FISIOLOGICI DELL’ORMONE TIROIDEO
Ormone tiroideo agisce su tutte cellule e tessuti e squlibri delle funzioni
tiroide provocano alcune delle più comuni malattie endocrine. L’ormone
tiroideo può agire in maniera DIRETTA o INDIRETTA, in quest’ultimo caso va ad
ottimizzare le aizoni di parecchi altri ormoni-neurotrasmettitori.
Meccansimo azione ormone tiroideo
T4-T3 libere entrano nelle cellule mediante un processo di trasporto attivo.
All’interno delle cellule gran parte delle T4 vengono convertite in T3 (o iT3).
Molte, se non tutte le azioni intracellulari della T3 sono mediate attraverso il
suo legame con uno specifico recettore nucleare dell’ormone tiroideo,
che agisce come fattore di trascrizione.
Effetto sul SIST.VASCOLARE
Qui svolge l’effetto più importante. T3 provca ↑GC, assicurando adeguato
apporto O2 ai tessuti. L’aumento GC avviene grazie ad ↑FC, con conseguente
↑F contrazione miocardio. ↑ F contrazione miocardio è determinata da:
Maggiore sensibilità alle catecolamine da parte miocardio
2+
↑captazione Ca da parte miocardio
2+ + 2+
↑[Ca] intacel. Inibendo espressione ANTIPORTO Na -Ca
↑ rec. rianodina del RS
↑FC è determinata da: 2+
Potenziamento azione SERCA, che permette di sequestrare Ca
più velocemente con conseguente ↑vel.rilasciamento.
Effetto su METABOLISMO BASALE
Provoca ↑velocità basale consumo O2 - ↑produzione calore. Nel
complesso si osserva un ↑assunzione-ossidazione glucosio e ac.grassi e il
riciclaggio lattato glucosio e ac.grassi trigliceridi. T3 non è in grado
di modificare l’efficienza dell’utilizzazione energia nel corso
eser.fisico.
↑ consumo O2 dipende dall’aumento disponibilità substrati necessari x
ossidazione. T3 provoca:
↑disponibilità substrati necessari x ossidazion
↑assorbimento glucosio dal tratto gastrointestinale
↑velocità metabolismo glucosio
↑lipolisi nel tess.adiposo
↑sintesi colesterolo, ma soprattutto la sua ossidazione e la sua
secrezione in bile, provocando ↓della sua riserva corporea e livelli
plasmatici di colesterolo tot.
Effetti respiratori
Stimola consumo O2 e ↑apporto O2. Di conseguenza T3 provoca ↑F resp. a
riposo. Inoltre viene ↑ematocrito che potenzia capacità sangue
trasportare O2. L’aumento ematocrito è dovuto a stimolazione renale della
produzione ERITROPOIETINA.
Effetti sul m.scheletrico
Lo stato funzionale dei m.sch. dipende dalla disponibilità ottimale di
o.tiroideo. Questo fatto sembra dipendere dalla regolazione della produzione
deposito energia.
Effetti su accrescimento e maturazione
O.tiroideo è estremamente importante nel feto x un normale sviluppo
neurologico e x un appropriata formazione ossea. Carenze o.tiroideo nel
periodo fetale provocano cretinismo (ritardo mentale irreversibile e bassa
statura).
Effetti su ossa
O.tiroideo stimola ossificazione endocondrale, accrescimento in altezza,
maturazione centri epifisari di crescita ossa – stimola att.condrociti
cartilagine. La T3 stimola anche rimodellamento osseo adulto.
REGOLAZIONE FUNZIONE TIROIDEA
Il più importante regolatre att. accrescimento della tiroide è costituito dall’asse
ipotalamo-ipofisario, che utilizza l’ormone di liberazione della
TIRETROPINA-ORMONE TIREOTROPO. Il TSH esercita sull’epitelio tiroideo
diverse azioni:
Breve termine endocitosi TIREOGLOBULINA all’interno delle
cell.epitelio tiroideo – stimola produzione TIREOGLOBULINA.
Medio termine ↑ espressione di numerosi geni, tra cui quelli x la
TIREOGLOBULINA
Lungo termine ipertrofia – iperplasia cell.follicolari (gozzo).
La regolazione della secrezione o.tirodieo è sottoposta a feedback negativo:
gli o.tiroidei in circolo inducono una repressione espressione gene x TSH a
livello IPOFISI. A livello IPOTALAMICO provocano inibizione secrezione
ormone liberazione tireotropina (TRH).
Altro importante meccanismo regolatore nella produzione o.tiroidei è lo
IODURO. In condizioni di basse concentrazioni IODURO, la V sintesi
o.tiroideo è correlata direttamente con la disponibilità ioduro. Se
l’assunzione ioduro diventa elevata, si ha blocco dei meccanismi
biosintetici dell’ormone tiroideo. (leggi.pag.838).
GHIANDOLE SURRENALI
Sono 2 organi, posti a “cappuccio” al di sopra dei 2 reni (dx-sx).
Conformazione interna sono organi pieni, costituiti da una CAPSULA
CONNETTIVALE ESTERNA FIBROSA che entra nel parenchima a costituire lo
STROMA. Il PARENCHIMA è suddiviso in 2 parti strutturalmente e
funzionalmente diverse:
ZONA CORTICALE
È una zona periferica che circonda la ZONA MIDOLLARE, le cellule che la
costituiscono sono organizzate a CORDONI, che assumono disposizioni diverse
identificando 3 strati e producendo ormoni differenti:
Zona glomerulare: è la zona più esterna, dove i CORDONI si
• dispongono a costituire gomitoli irregolari. Gli ormoni steroidei
prodotti in questa zona vengono definiti MINERALCORTICOIDI e sono,
l’ALDOSTERONE e il suo precursore DESOSSICORTICOSTERONE.
Agiscono sul tasso ematico di sali minerali, aumentando il
riassorbimento renale di ioni Na, che vengono scambiati con ioni K e
H. L’aldosterone agisce andando a legarsi con uno specifico
recettore intracellulare (rec. x mineralcorticoidi) (meccanismo
simile a quello cortisolo), in maniera da regolare espressione specifici
geni. Come gli altri ormoni steroidei, viene secreto in circolo e
trasportato da una proteina trasportatrice. Il principale bersaglio è
CELL.PRINCIPALE dell’ultimo tratto T.DISTALE e DOTTO
COLLETTORE. L’ALDO, penetra nella cellula x diffusione semplice e va a
combinarsi con rec.citoplasmatico. Il complesso ORMONE-REC. entra
+
nel nucleo e si lega al DNA innescando sintesi nuovi canali Na e
+ +
pompe Na /K , che andranno poi ad inserire nella memb. cell. L’intero
processo si verifica in 1-2 ore.
Zona fascicolata: è la zona intermedia e più estesa, dove i CORDONI
• assumono un decorso parallelo verso la MIDOLLARE.
Gli ormoni prodotti vengono definiti GLUCOCORTICOIDI in quanto
agiscono sul metabolismo dei carboidrati (GLUCONEOGENESI). Questi
ormoni sono il CORTISOLO e CORTICOSTERONE. All’interno delle
cellule di questa zona sono presenti goccioline lipidiche composte da
ESTERI COLESTEROLO. Queste cell. sono in grado di sintetizzare
COLESTEROLO in modeste quantità. Dal COLESTEROLO deriva
CORTISOLO (reaz.pag.847) e CORTICOSTERONE (reaz.pag.848).
Il cortisolo viene traposrtato nel sangue legato alla globulina legante
corticosterodi. Il fegato è la sede dove avviene l’inattivazione
steroidi. Quest’organo inattiva il CORTISOLO convertendolo
reversibilmente in CORTISONE.
Meccanismo azione CORTISOLO agisce principalmente attraverso
rec. x glucocorticoidi (GR), il quale regola la trascrizione genica.
Quando l’ormone non è presente, il GR risiede nel citosol a formare un
complesso proteico. Il legame CORTISOLO-GR promuove la
trasclocazione GR nel nucleo e il reclutamento di proteine
coattivatrici che determinano un aumento trascrizione dei geni
bersaglio. Il CORTISOLO può agire anche reprimento la trascrizione
genica.
Azione fisiologiche CORTISOLO esercita un ampio spettro di
aizoni e x i suoi effetti viene definito “ormone dello stress”:
Azioni metaboliche regola il livello ematico di glucosio.
Quest’ormone ↑[GLUCOSIO]ematica, stimolando la gluconeogesi,
potenziando l’espressione genica degli enzimi epatici
gluconeogenetici.
Il cortisolo provoca anche una ↓captazione glucosio da parte dei
tessuti (a livello GLUT4 del m.sch. e tess.adiposo) il cortisolo va
quindi a risparmiare glucosio, promuovendo invece la LIPOLISI
potenziando l’effetto delle CATECOLAMINE, vengono quindi ad
essere resi disponibili x la produzione di energia gli ac.grassi.
Il cortisolo provoca anche inibizione SINTESI PROTEICA e
↑PROTEOLISI.
Il ruolo del cortisolo è diverso a seconda che sia secreto in
condizioni di STRESS o CONDIZIONI PATOLOGICHE. Nel primo
caso svolge il ruolo descritto sopra, operando in maniera sinergica
con CATECOLAMINE – GLUCAGONE. Nel caso PATOLOGICO, agisce in
sinergia con l’INSULINA, in un contesto di elevati livelli glucosio
(provocati da aumento appetito) che provocano IPERINSULINEMIA,
e il cortisolo favorisce la lipogenesi e lo sviluppo di adiposità del
tronco (addominale, viscerale).
Azioni cardiovascolari cortisolo ↑sensibilità funzione delle
catecolamine, contribuendo quindi all’↑GC-PA. Stimola anche
sintesi globuli rossi.
Azioni antiinfiammatorie e immunosoppressive
Effetti sull’osso alterano il metabolismo osseo,
↑riassorbimento osseo, in seguito alla sua azione di
2+ 2+
↓assorbimento intestinale Ca - ↓riassorbimento renale Ca .
2+
Entrambi questi meccanismi ↓[Ca ]ematico, tale riduzione
provoca ↑secrezione ormone PARATIROIDEO (PTH), che
2+
mobilizza Ca dall’osso. Inoltre i glucocorticoidi inibiscono
direttamente la funzione formazione osso, tipica degli
osteoblasti.
Azione del cortisolo sul rene cortisolo inibise secrezione e
azione ormone ADH. Cortisolo determina ↑V FILTRAZIONE
GLOMERULARE, andando ad ↑GC e agendo direttamente sul rene.
Azione cortisolo sul muscolo a livelli di cortisolo eccessivi, si
possono avere DEBOLEZZA-DOLORE MUSCOLARE. La debolezza
può avere diverse origini, ma in parte deriva dall’eccessiva
PROTEOLISI, inoltre a livello renale stimola ritenzione renale
Sali, provocando IPOKALEMIA, che può produrre debolezza
muscolare in quanto iperpolarizza e stabilizza memb. cell.
musc. e perciò rende più difficoltosa la sua stimolazione.
Regolazione produzione cortisolo la produzione di cortisolo in
questa zona è regolata dall’asse ipotalamo-ipofisi-surrene che si
avvale dell’ormone liberazione della corticotropina (CRH). Il
cortisolo svolge poi feedback negativo sull’IPOTALAMO-IPOFISI. Sia lo
STRESS NEUROGENO che STRESS SITEMICO (es.ipoglicemia, emorragia)
stimolano liberazione cortisolo.
Zona reticolare: è la zona corticale più interna dove i CORDONI vanno a
• formare una rete. Gli ormoni prodotti sono l’ANDROSTENEDIONE e il
DEIDROEPIANDROSTERONE, sono ormoni ANDROGENI. Entrambi
possono essere convertiti in ESTROGENI (steroidi sessuali) x
conversione periferica.
ZONA MIDOLLARE
È la parte centrale della SURRENALE ed è costituita da CELLULE VOLUMINOSE
(cellule cromaffini) organizzate in nidi. All’interno del citoplasma sono
presenti vescicole contenenti ormoni (catecolamine): NORADRENALINA
(30%), ADRENALINA (70%).
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher AndriMariot di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia umana e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Carlo Bo - Uniurb o del prof Cuppini Riccardo.
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