Riassunto esame Fisiologia Umana

GITTATA CARDIACA

Il volume medio di gittata cardiaca è pari a 5-6 litri al minuto, ed ognuno di noi a

riposo consuma circa ¼ di litro al minuto. Questo ultimo valore durante l’attività

sportiva può arrivare anche a 5 litri al minuto in soggetti particolarmente allenati.

Perché aumenta la gittata cardiaca durante l’esercizio fisico? Aumenta con l’aumento

del bisogno di ossigeno. Aumenta la necessità di ossigeno, quindi aumenta la

frequenza dei battiti e successivamente aumenta la gittata cardiaca. All’aumentare

dell’intensità di lavoro la gittata sistolica può raddoppiare.

Come si misura la gittata cardiaca?

Dove il consumo di ossigeno è misurato in mL di ossigeno al minuto. La differenza sta

per sangue arterioso meno sangue venoso. Il sangue arterioso è uguale dappertutto,

mentre quello venoso varia da organo ad organo. La formula per calcolare la gittata

può essere anche la seguente:

Dove f.c. è la frequenza cardiaca, e è il volume di sangue.

L’atleta ha un volume di eiezione sistolica a riposo molto maggiore: a parità di

consumo di ossigeno gli basta una frequenza cardiaca minore. In un soggetto allenato

è difficile misurare la frequenza cardiaca. I valori di frequenza cardiaca, gittata

cardiaca,… dipendono anche dalla componente genetica. Il polso di ossigeno è la

quantità di ossigeno utilizzata dalla periferia per ogni battito cardiaco. Il rapporti tra

frequenza cardiaca e consumo di ossigeno è costante, perciò il consumo di ossigeno

della periferia per battito.

DISTRIBUZIONE GITTATA CARDIACA (flusso ematico)

RIPOSO LAVORO MAX

CERVELLO 0,75 0,75

CUORE 0,25 1,25

MUSCOLO 1,00 20,00

SPLANCNOCRANIO 1,20

PELLE 0,50

APPARATO RESPIRATORIO Km Pb

L’aria è una miscela di gas dettata da una composizione 0 760

1 669

atmosferica: 2 589

ELEMEN NOME PERCENTUALE 3 519

TO 4 457

azoto 78,08 5 403

5,45 380

Ar argon 0,93 5

ossigeno 20,95

Anidride 0,04

carbonica

In alta quota non cambiano mai le composizioni, ma cambia la pressione, cioè il

numero di molecole di gas diminuisce e quindi diminuisce la pressione. La pressione,

in mm Hg, si calcola così:

In base a questa formula ricaviamo i vari valori in base all’altezza in km (tabella

sopra).

Quando parliamo di respirazione parliamo di litri di ossigeno, ma non è molto corretto

in quanto dovremmo tenere conto di pressione, volume, temperatura, secondo la

legge dei gas:

N sta per numero di moli. Se noi raddoppiamo il volume dimmezzando la pressione,

riproponiamo la situazione nell’everest: per consumare la stessa quantità di ossigeno

servirà il doppio dell’aria.

1mole di gas secco a 760 mm Hg e 0 gradi centigradi occupa un volume di 22,4 litri.

Dobbiamo misurare però in condizioni uguali di pressione e temperatura. Ma esiste un

altro inconveniente: l’acqua (umidità) contenuta nell’aria.

Il polmone è contenuto nella gabbia toracica. La tendenza del polmone al collasso è

uguale e contraria a quella di espansione della gabbia toracica. I muscoli intercostali

tirano su le costole per aumentare il volume della gabbia; il diaframma si abbassa

durante l’inspirazione, innervato dal nervo frenico. I muscoli inspiratori sono muscoli

volontari, ma contrariamente a muscoli quali il bicipite si attivano ritmicamente perciò

non serve che siano attivati ritmicamente. Se entra circa ½ litro a ciclo respiratorio, ne

entrano 15 di litri al minuto, ma si può arrivare anche a circa 100 litri al minuto.

RIPARTIZIONE VOLUMI POLMONARI

Capacità Polmonare Totale (CPT) = quantità totale e massima di aria che il polmone

può contenere

Capacità Funzionale Residua (CFR) = punto di equilibrio del sistema toraco-polmonare,

corrispondente alla fine di un inspirazione tranquilla

Capacità Inspiratoria (CI) = volume di aria che può essere introdotta nei polmoni con

un’inspirazione forzata e massimale

CFR = VR (Volume Residuo) + VRE (Volume di Riserva Espiratoria)

CI = VC (Volume Corrente) + VRI (Volume di Riserva Inspiratoria)

Capacità Vitale (CV) = VRI + VC + VRE

La ripartizione dei volumi respiratori polmonari può essere effettuata mediante

spirometro, ad eccezione del volume residuo. Il volume residuo può essere misurato

mediante elio:

La massa totale dell’elio non può uscire dalla campana dello spirometro perciò resta

uguale, perciò quando respiro viene distribuito non solo nel volume dello spirometro

ma anche nel volume residuo. Misuro l’elio e tramite una semplice equazione trovo il

VR (Volume Residuo).

Durante il lavoro muscolare aumentano sia il volume che la frequenza respiratoria. La

correlazione tra battiti cardiaci e atti respiratori, pari a circa 4:1, viene mantenuta

anche durante il lavoro muscolare intenso.

L’alveolo polmonare è costituito da muscolatura liscia, fibre di elastina e capillari. Gli

alveoli possono essere considerati come una sfera. La tensione superficiale su di essi

tende a ridurne le dimensioni e la circonferenza: questo determina un aumento della

pressione interna. La pressione è correlata al raggio.

FASI DELLA RESPIRAZIONE

Iniziamo con la fase di CFR (Capacità Funzionale Residua), durante la quale vi è un

perfetto equilibrio interno-esterno del sistema, alla fine di una espirazione: la forza che

porta il polmone al collasso è pari alla forza dei muscoli intercostali.

Nella seconda fase alla CFR aggiungiamo 1 litro di aria: la tendenza al collasso del

polmone è aumentata, perciò i muscoli dovranno aumentare l’intensità per equilibrare

la tensione. Infatti, nella relazione P = T + M il polmone (P) tende maggiormente al

collasso, e la forza di espansione del torace (T) diminuisce, perciò i muscoli (M) devono

compensare aumentando l’intensità.

A questo punto se aggiungiamo un ulteriore litro di aria (CFR + 2 litri), anche il torace

tenderà a collassare perché ha superato una certa misura. I muscoli inspiratori perciò

dovranno aumentare lo sforzo per mantenere l’equilibrio del sistema.

Se invece togliamo alla CFR 1litro, siamo nella fase di espirazione: se metto un tappo,

la pressione cala.

Il mediastino è lo spazio tra i due polmoni, dove passa la trachea; lo spazio pleurico è

sede di pressione negativa. Quando respiriamo i polmoni seguono la gabbia toracica

ed il diaframma

3 mm Hg = 5 cm di acqua

Il sistema toracico-polmonare tenderà sempre alla CFR. La compliance, o

distensibilità, si misura:

Il rapporto ossia tra differenza di volume e differenza di pressione. Chiudendo le vie

aree posso misurare il sistema. Il triangolo che nel grafico pressione/volume del

polmone esprime il lavoro dei muscoli inspiratori non viene perso, ma restituito

tramite energia elastica per la respirazione successiva.

Secondo la legge di Dalton, perdiamo circa 47 mm Hg a causa dell’umidità.

Il trasportatore di ossigeno è l’emoglobina, un tetramero con al centro il gruppo EME

contenente ferro che si lega all’ossigeno in modo reversibile. Abbiamo ogni litro di

sangue circa 150 g di Hb (emoglobina), ed ogni grammo di Hb lega circa 1,35 mL di

ossigeno. La capacità massima di trasporto di sangue perciò supera i 200 mL di

ossigeno al litro di sangue. Una piccolissima parte di ossigeno (3 mL) non viene legata

all’emoglobina ma disciolta nel sangue.

La pressione di ossigeno a livello di sangue arterioso è di 100 mm Hg, ed a livello di

sangue venoso misto è di circa 40 mm Hg. La saturazione è pari a:

La mioglobina è un monomero situato nei globuli rossi, con funzione di facilitare il

passaggio dell’ossigeno.

Ricordarsi bene la formula del consumo di anidride carbonica:

Ad ogni atto respiratorio entrano circa 500 mL di cui 150 restano nello spazio vuoto e

350 vengono effettivamente respirati. Ogni minuto compio circa 15 atti respiratori.

La curva di dissociazione dell’anidride carbonica nel sangue a livelli di 95 mm Hg

(sangue arterioso) e 45 mm Hg (sangue venoso misto).

Perché iperventiliamo? L’aumento della pressione dell’anidride carbonica provoca

aumento della ventilazione polmonare, quindi è uno stimolo dell’iperventilazione. Nelle

cellule sensibili del glomo carotideo avvengono dei processi stimolati dalla

diminuzione della pressione dell’ossigeno e dall’aumento della pressione dell’anidride

carbonica, provocando aumento della ventilazione. In alta quota la prima risposta è

l’aumento della ventilazione, causato dalla diminuzione della pressione di ossigeno.

L’ipossia è la diminuzione della pressione atmosferica di ossigeno.

Cosa determina l’aumento della ventilazione alveolare durante il lavoro muscolare? Ci

sono 3 ipotesi: centrale, meccanica e chimica riflessa, aumento temperatura corporea.

LAVORO MUSCOLARE

La massa muscolare rappresenta circa il 40% della massa corporea. Contiene una

percentuale di pari a circa 75-80%. La densità media è pari a circa 1,05 g/mol.

Il fabbisogno di ossigeno ( ) a riposo è pari a circa 3mL/Kg x min, invece in

condizioni di lavoro intenso al massimo è pari a 150. Il muscolo infatti a riposo

consuma meno ossigeno di altri organi ma in attività intensa l’ossigeno si moltiplica in

maniera esponenziale.

Il flusso ematico a riposo è pari a circa 40 mL/Kg x min; in condizioni di lavoro

massimale è circa 800 mL/Kg x min.

L’impulso nervoso arriva in specifiche zone della membrana muscolare, e le invade. Il

reticolo sarcoplasmatico di colpo diventa permanente agli ioni calcio. Il via della

contrazione viene dato dall’impulso nervoso, attraverso la depolarizzazione del

reticolo sarcoplasmatico, permeabile di colpo agli ioni calcio. Quando non arrivano più

stimoli il reticolo recupera i suoi ioni calcio.

Le fasi sono:

1) A+M x ADP x Pi arresto del ciclo del muscolo rilassato per azione dei



meccanismi di regolazione

2) A-M x ADP x Pi associazione



3) A-M dissociazione di ADP e Pi (arresto di questo passo in assenza di ATP, rigor



mortis)

4) A-M x ATP fissazione ATP



5) Dissociazione, idrolisi parziale

Ogni unità motrice può essere attivata con una diversa frequenza di scarica. Se un

motoneurone controlla 3 fibre muscolari di 1 muscolo (es: occhi) avrà una netta

precisione del movimento eseguibile dal muscolo; se invece un motoneurone controlla

un grande numero di fibre muscolari (es: glutei), abbiamo una scarsa precisione del

movimento. C’è una spiegazione chimica ed una meccanica per tutto ciò.

Come possiamo stimolare un muscolo