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Principi di Fisiologia

Appunti di Principi di fisiologia basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Baruscotti dell’università degli Studi di Milano - Unimi, facoltà di Scienze matematiche fisiche e naturali, Corso di laurea magistrale in biologia applicata alla ricerca biomedica. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Principi di fisiologia docente Prof. M. Baruscotti

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Potenzial d’azione atriale

(guardare da soli, soprattuto in analogia a quello ventricolar)

Le proprietà dipendenti dal tempo e dalla tensione delle correnti di Na (Nav) verso l'interno con voltaggio

controllato e Ca (Cav) correnti espresse nei miociti atriali e ventricolari umani sono simili. Al contrario, ci

sono più tipi di correnti K, in particolare le correnti Kv, che contribuiscono alla ripolarizzazione del

potenziale d'azione atriale e ventricolare. Le proprietà delle varie correnti Kv sono distinte.

Tessuto di conduzione

Non serve la contrazione e le proprietà che riguardano la componente che

favorisce la contrazione non ci sono.

Potenziale d’azione reale:

 Fase zero: nelle cellule del NSA è dato da correnti calcio di tipo L e la

fase di depolarizzazione è meno pendente.

 Non vi è una fase 1 (no Ito)

 Non vi è il plateau, la cellula incomincia

a ripolarizzare quasi subito

 Fase 3: ripolarizzazione IKr e IKs

 Fase 4: fase diastolica (o fase

pacemaker), che non è stabile e non è

presente IK1 in quanto la cellula

pacemaker deve dare il ritmo durante la

fase di depolarizzazione diastolica lenta.

Gli AP SAN e AVN sono definiti «lenti» poiché il

dV / dt della fase di spostamento è più piccolo

degli AP di altri distretti cardiaci. Ciò si verifica perché la risalita è generata da Ca2 + e non da Na+. Se il

potenziale depolarizza vi dovrà essere una corrente entrante e solo questa potrà essere la causa di una

depolarizzazione. Il rapporto deltaV/delta T è molto basso e si ha poca corrente. Al netto per avere una

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depolarizzazione simile servono pochi canali ionici aperti. Basta poco perché il sistema non funzioni

correttamente -> sincope vagale. Se si dà uno stimolo vagale forte si possono aprire dei canali ionici molto

grandi che portano a correnti molto forti che possono alterare notevolmente l’attività cardiaca

16/10/2017

La fase di depolarizzazione diastolica o fase 4 è supportata dalla corrente pacemaker o di funny. È una

corrente entrante cationica mista e si attiva in iperpolarizzazione.

Canali ionici (fare da soli)

● Voltage clamp: Hodgkin e Huxley nobel 1963 (studio condotto su assone gigante di calamaro)

● Patch clamp: (fare da soli)

● 1984 clonato il primo canale di sodio

● 1998 viene cristallizzato il primo canale ionico. Il procedimento consiste nel bombardare i cristalli

proteici in modo da ottenere uno spettro di diffrazione e dallo spettro ricostruire la forma della

proteina.

● 2017 Nobel chimica microscopio crio che permette di “visualizzare” la struttura delle proteine

Si contraddistinguono per alcune proprietà

1. Permeabilità: mediante i canali ionici

gli ioni possono permeare attraverso

la membrana cellulare

2. Selettività: specifici ioni possono

permeare attraverso specifici canali

3. Gating:

a. Chiuso

b. Aperto

c. Inattivato

d. Controllato da ligando

e. Voltaggio dipendente

Es. recettore nicotinico ionotoprico, mentre quello muscarinico è un recettore metabotropico.

Canali ionici di sodio

Ogni cellula cardiaca di mammifero contiene 100mila canali ionici di sodio. Sono

costituiti da 4 domini transmembrana e ogni dominio è formato da 6 segmenti

dove il quarto dominio è carico positivamente. Le 4 strutture formano insieme il

poro del canale. Le subunità che conferiscono le caratteristiche principali del

canale sono la subunità alfa e le subunità beta, le quali conferiscono delle

caratteristiche accessorie. La sub beta è molto simile alle IgG.

 Attivazione e inattivazione veloce (alcuni ms)

 L’attivazione e la disattivazione sono dipendenti dalla tensione

 Corrente interna che si attiva a -70 / -60 mV 26

 Alla fine della fase 0 i Na ch sono inativati e l'inattivazione può

essere rimossa solo quando il canale è iperpolarizzato (ritorno alla

fase 0)

 Le Na cardiache hanno una bassa affinità per TTX μM (i muscoli

neuronali e scheletrici hanno una maggiore affinità, nM)

 Modulato da PKA, PKC

Cellula depolarizzata -> correnti entranti di sodio veloci. Nel grafico

voltaggio-corrente si vede l’andamento della corrente di solito: modulate

entranti.

Canali di calcio

La corrente è di tipo entrante a seguito di depolarizzazione. La sua struttura

ha 4 domini costituiti da sei segmenti transmembrana.

● Canali L: danno luogo a correnti più lunghe, in modo che entri più calcio per la contrazione. Si

inattivano lentamente e l’inattivazione dipende sia dal voltaggio che dagli ioni calcio. Se si inserisce

il bario in soluzione, l’inattivazione scompare, ciò perché questo fenomeno deve essere controllato

nel tempo, grazie alla ripolarizzazione cellulare. La cellula, per controllare di non stare in contrazione

per troppo tempo, presenta un meccanismo di controllo da parte del calcio, che porta alla chiusura

del canale. Ecco che se si toglie il calcio non si ha più l’inattivazione del canale e si ha una sistole

protratta. Questo canale è modulato da PKA (che in presenza di attivazione adrenergica porta ad un

aumento della corrente di calcio che è alla base dello inotropismo) ed è bloccato dalle diidropiridine,

ecco perché questi canali vengono definiti anche come canali diidropiridinici.

○ Diverse sottounità accessorie modulano le

proprietà della subunità α1

○ Si attiva dopo depolarizzazione (~ -30 mV)

○ Inattivazione lenta (100 ms)

○ L'inattivazione dipende sia dalla tensione che

dagli ioni calcio

○ Modulato da PKA e CaMKi (sistema nervoso

autonomo)

○ Bloccate dalla diidropiridina (Nifedipina)

● Canali T: sono coinvolti nella fase di salita veloce del

potenziale d’azione. Il loro contributo nel plateau è

molto basso. Non sono note sub accessorie. Vengono attivati in depolarizzazione. Si inattivano

velocemente e sono voltaggio dipendente. Non sono bloccati dalle diidropiridine. Non sono modulati

dal sistema nervoso autonomico. Perché non risentono da questa modulazione? Perché non avrebbe

significato fisiologico e una modulazione completa porterebbe alla morte

○ Non sono note sottounità accessorie

○ Attivati da depolarizzazione (~ -50 mV)

○ Più veloci delle L-type

○ Inattivazione rapida (solo v-dipendente)

○ Non bloccati da diidropiridina

○ Non modulati dal sistema nervoso autonomo

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Canali di potassio

Sono tra i canali più vecchi da un punto di vista dell’evoluzione. Kir, che è solo un poro, conferisce selettività

al potassio.

Sono canali voltaggio dipendenti con sei segmenti transmembrana. Sono proteine isolate.

 Ito Transient Outward Kv Current

 Ikur Delayed rectifier Kv currents

 Ikr Delayed rectifier Kv currents

 IKs Delayed rectifier Kv currents

IKach

È una corrente definita come: potassio-acetilcolina attivata. La stimolazione parasimpatica rallenta la

frequenza cardiaca, attivando il recettore muscarinico che porta ad una riduzione dell’iperpolarizzazione,

attivata dalla corrente cationica (If) e apre i canali modulati dall’acetilcolina sia nel NSA che nell’atrio. Anche

questo canale è di tipo inward rectified accoppiato ad una G protein. In seguito al legame dell'acetilcolina

con i recettori muscarinici M2, la proteina G (famiglia Go / Gi) attiva il canale KAch interagendo direttamente

con la sua C-terminale citoplasmatica. L’attivazione di IKAch iperpolarizza il potenziale di membrana, rallenta

la frequenza di sparo spontanea delle cellule del pacemaker dei nodi SA e AV e ritarda la conduzione AV È un

canale localizzato a livello della membrana plasmatica, dove normalmente è chiuso. Presenta elevata

permeabilità in modo da permettere il passaggio di un corrente uscente che porta il potenziale di membrana

ad un potenziale negativo

Ha una curva dose risposta per ACh molto bassa. I livelli di concentrazione di ACh in prossimità del cuore

sono al limite dell’attivazione di questo canale.

-> coarse modulation. Questo canale viene attivato a seguito di grosse stimolazioni vagali che possono

portare anche al blocco del cuore.

Accoppiamento contrazione-eccitazione

Nel muscolo scheletrico, anche in assenza di calcio per un certo

tempo, la cellula continua a contrarsi. -> il calcio esterno non è

fondamentale per l’eccitazione. Avviene questo perché vi sono i

canali diidropiridinici che sono posizionati sulla memebrana del

tubolo T e, nel RS, ci sono i recettori rianodinici. Per ogni piede

si hanno 4 canali che interagiscono. L’interazione è diretta e il

canale di calcio L, che è voltaggio dipendente, si apre e la sua

apertura porta ad un cambiamento conformazionale alla

struttura del riadodinico, che si apre liberando il calcio dal RS.

Quando si richiude il diidropiridinico si richiude anche il

rianodinico. 28

Perché non va avanti per sempre questo ciclo nonostante non sia dipendente dal calcio? Perché il sistema

subisce qualche perdita di calcio ogni volta che viene riassorbito nel reticolo e in parte finisce anche a livello

degli scambiatori sodio-calcio.

Nel muscolo cardiaco, ogni qualvolta si ha la rimozione del calcio, la contrazione viene a mancare. Questo

perché il meccanismo di accoppiamento eccitazione-contrazione è di tipo rilascio di calcio indotto da calcio.

I canali rianodinici vengono aperti dal calcio che entra dall’esterno.

Regolazione da parte del sistema nervoso autonomico Beta-recettore lega

adrenalina accoppiata

alla G proteina.

Per modulare il

cronotopismo cardiaco si

ha l’azione sia dal

sistema simpatico che

del parasimpatico.

La corrente pacemaker è

data da un canale che

appartiene alla

superfamiglia dei canali

del potassio. A livello del

C-t ha un arrangiamento

3D che è un sito di

legame per l’AMP ciclico.

Quando AMP ciclo sale

nella cellula lega il CMBD

del canale pacemaker e il canale ha più probabilità di aprirsi.

 Attivazione adrenergica

 Rilascio di adrenalina

 Legame di adrenalina al recettore

 Aumento di AMPc

 AMPc si lega il canale pacemaker

 Passa più corrente attraverso il canale pacemaker

 Depolarizzazione più veloce

 Funzionalità cardiaca aumenta

Dal parasimpatico viene rilasciata ACh, i livelli di AMP ciclico si abbassano e la probabilità di legame a livello

del CMBD diminuisce. Il canale ha meno probabilità di aprirsi, la depolarizzazione diastolica è più lenta e il

cuore rallenta. Il meccanismo di modulazione cronotropa non è solo legato alle catecolamine e all’ACh ma

anche a tutti quegli ormoni che modulano l’AMP ciclico.

La colina esterasi è uno degli enzimi che ha un’attività enzimatica molto rapida perché deve evitare

l’accumulo di ACh a livello del cuore. Per basse concentrazioni di ACh non si ha depolarizzazione, o meglio, è

ritardata e la pendenza è ridotta.

Per concentrazioni molto basse IKach non si attiva mentre la If è quasi a saturazione. Quando ACh non è

troppa non impatta sull’Ikach, ma quando i suoi livelli sono alti agisce su entrambe.

29

17/10/2017

Modulazione autonomica dell’inotropismo

Inotropismo: maggior forza di contrazione cardiaca. Porta ad un minor volume telesistolico, ad una maggiore

eiezione ventricolare e un maggior volume circolante al minuto.

Le cellule ventricolari e atriali sono riccamente innervate dalle fibre simpatiche mentre il parasimpatico è

limitato ad alcune zone del ventricolo destro.

Aspetti molecolari

In condizioni fisiologiche solo circa il 25% dei ponti acto-miosinici sono attivati, siamo quindi ad un quarto

della resa massimale ventricolare. Il 25% riflette la quantità di troponina C legata al calcio, pertanto indica

che la quantità di calcio in cellula è quella che determina l’inotropismo. Ciò indica chiaramente che quando

il Ca2 + intracellulare aumenta, aumenta il numero di ponti trasversi che possono formarsi; questo è il

meccanismo attivato dagli stimoli simpatici.

(Cellule di miocardio di lavoro) PKA

fosforila i canali del calcio di tipo L

porta ndo ad un aumento della

permeabilità al calcio e

determinando un aumento della

velocità di rilascio del calcio. PKA

modula anche i recettori rianodinici,

che vengono fosforilati e portando ad

un maggior rilascio di calcio. Se

l’inotropismo rimane attivato troppo

a lungo, il cuore rimane in una

condizione di sistole troppo

prolungata che è dannosa.

PLB fosfolambano è un pentamero che viene fosforilato dalla PKA. È un inibitore di SERCA (pompa che

prendere il calcio dal citoplasma e lo riporta al reticolo). Quando arriva una stimolazione simpatica si ha

fosforilazione di tipo PKA dipendente del fosfolambano che non è più in grado di inibire SERCA, portando ad

un sequestro maggiore di calcio.

Effetto lusitropo: velocita con cui si rilassa il miocardio. (SERCA rimuove il calcio dall’interazione

actomiosinica portando alla fase di rilassamento del miocardio)

Se fosfolambano non funziona si sviluppano patologie che impediscono al cuore di rilassarsi, come nel carso

di cardiomiopatie dilatative o congenite. 30

Sistema vascolare cardiaco (emodinamica)

Non è un sistema passivo, ma determina la vascolarizzazione differenziale da un organo all’altro. Non è il

cuore che determina quanto sangue va all’organo, ma è il vascolare che esercita autoregolazione.

Doppio circolo: circolo sistemico (grande circolo) e circolo polmonare (piccolo circolo). Il circolo sistemico è

dato da una molteplicità di circoli in parallelo e in serie con un’organizzazione ad albero. Nello specifico, le

diverse tipologie di vasi sono organizzate in serie, mentre quelle simili sono organizzate in parallelo.

La parte venosa a livello capillare è più ampia rispetto alla parte arteriosa.

L’area trasversa complessiva dei diversi distretti:

 arteria poca (fatta eccezione per l’aorta)

 arteriole 10%,

 grande nei capillari 60%

 poca nelle venule e nelle vene (29% e 1,5%)

Circa il 60% dell’area trasversa è rappresentata dai capillari, dove si ha velocità bassa.

Le arterie sono percorsi veloci per il movimento del sangue e vengono definite come riserve di pressione in

quanto presentano una grossa componente elastica. Quando si dilatano, la componente elastica della parete

arteriosa acquisisce energia potenziale elastica che ritornerà sotto forma di pressione. Le vene, al contrario,

sono definiti come riserve di capacitanza ossia fungono da riserva di sangue in quanto non presentano una

componente elastica. Mediamente nel circolo venoso vi è il 65% del sangue. Devono essere ampiamente

dilatabili con piccole variazioni di pressione. Quando il sistema dilata una vena, la pressione varia poco e si

può quindi accumulare sangue senza aumentare la pressione. A livello arteriolare vi è una componente

notevole di tipo muscolare perché il lume delle arteriole è ampiamente controllato proprio dalla muscolatura.

Rappresentano punti di resistenza e controllano la distribuzione del flusso sanguigno verso i diversi distretti

mediante il loro meccanismo di chiusura e apertura. Nei capillari, invece, avvengono i vari scambi gassosi e

metabolici.

 Il sangue scorre secondo un gradiente di pressione

 P diminuisce a causa della resistenza vascolare generata dallo sforzo di taglio causato dall'attrito degli

elementi del sangue contro le pareti

 La diminuzione della P principale si verifica nelle arteriole

Grafico (pressione del cuore su varie arterie)

l’ampiezza dell’oscillazione massima-minima

tende a diminuire. A livello delle arteriole non

si ha nessuna variazione e la pressione

diventa stabile.

La velocità del sangue diminuisce dall'aorta ai

capillari e poi diventa più veloce di nuovo

passando dai capillari alle venule e fino alla

vena cava.

Ad ogni evento sistolico, la quantità di sangue

che entra in aorta è uguale a quella che esce?

No, perché i tubi sono elastici e dilatandoli si

incamera maggior volume, in modo da mettere in pressione il sistema (aumentando l’energia potenziale

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elastica) (12mmhg). Nel momento in cui il cuore va in diastole, grazie alla dilatazione della componente

elastica delle arterie che si rilassano, sfruttano l’energia potenziale incamerata (80mmhg). Successivamente

la sistole riparte.

La componente elastica delle arterie serve per sforzare le oscillazioni, solo grazie a questa capacità si riesce

ad avere un flusso costante. È il cuore che determina la pressione, ma non durante la diastole. Se i tubi fossero

rigidi ogni volta che viene generata la pressione vi sarebbe un flusso e ogni volta che manca la pressione il

flusso sarebbe assente, ma nel nostro organismo non funziona così, in quanto dove ho bisogno di continuità,

come nei capillari, questo sistema non viene meno.

Emodinamica

Condizioni ideali

● Flusso lineare non turbolento

● Sistema di tubi rigidi Fluido omogeneo

Si possono applicare le leggi dei fluidi.

Flusso= prodotto dell’area per la velocità 2 3

flusso (Q) = velocità x area = (1 cm/sec) x 1 cm = 1 cm / sec

La legge di conservazione della massa o principio di conservazione di massa afferma che se un fluido circola

in tubi di diametro diverso il flusso deve essere costante e NON dipende dall'area della sezione trasversale.

Ciò che varia è la velocità del flusso che è inversamente proporzionale (4a potenza !!) al diametro del tubo.

Equazione di Poiseuille

Il flusso e la pressione sono messe in relazione ad una costante di proporzionalità che sono le resistenze,

dove entrano in gioco i fattori geometrici dei tubi. Se le resistenze sono infinite il flusso è zero. Nell’albero

vascolare il flusso dipende dalla resistenza. Q = πΔPr4/8ηl

La pressione costante portata dal liquido attraverso un tubo capillare è direttamente proporzionale alla

quarta potenza del raggio del tubo e inversamente proporzionale alla lunghezza e alla viscosità del tubo.

=R * Q

ΔP 4

R =8ηl/πr

R dipende dalle dimensioni (dalla lunghezza e dal diametro) e dalla viscosità. La resistenza dipende anche

dalla viscosità, la quale dipende dalla

quantità di globuli rossi. Per certi valori di

ematocrito il cuore deve fare molta fatica.

Es. angina pectoris è un restringimento delle

coronarie che porta ad una riduzione del

flusso. L’aumento di pressione o ipertensione

può essere una risposta all’aumento di

resistenze. Per valutare lo stato di salute del

sistema si vanno a calcolare le resistenze del

sistema.

Il sangue che fuoriesce contro le pareti dei

vasi ha una resistenza elevata ed è per questo 32

che i globuli rossi si localizzano al centro del flusso

in modo da viaggiare più rapidamente. Dove il

flusso non è lineare la formula non vale, come a

livello delle biforcazioni o nelle curvature. Il fatto che i capillari abbiamo un raggio minore delle

arteriole (e quindi ogni capillare abbia una resistenza

maggiore), la resistenza totale del letto del capillare è

inferiore rispetto a quella delle arteriole perché il

numero di arteriole è molto più piccolo rispetto al numero di capillari.

Le arteriole controllano la distribuzione del flusso sanguigno in ogni distretto in quanto possono dilatarsi e

contrarsi.

Attività fisica moderata

Il flusso nei vari distretti corporei varia notevolmente a seconda dei vari organi. L’apporto di sangue ai tessuti

è strettamente bilanciato dalle necessità metaboliche del tessuto stesso.

Vascolarizzazione: quanto sangue viene portato al tessuto. -> dipende dalla muscolatura liscia.

1. Meccanismo diretto

2. Meccanismo neuromediato

Compliance

La pressione del sangue nei vasi dipende dalla compliance delle

pareti. La compliance rappresenta l’abilità dei vasi ad

espandersi quando la pressione interna varia.

Compliance = ΔV/ΔP

Fino a quando un fluido all’interno di un tubo elastico non

spinga contro la parete, non esiste pressione. Il volume

massimo a pressione=0 è definita dalla capacità. Per volumi

maggiori aumenta la capacità. Le pareti si dilatano e la

pressione aumenta.

Distribuzione del sangue all0interno dei vari distretti.

 Vene e venule 64%

 Arterie 13%

 Arteriole e capillari 7%

 Cuore 7%

 Circolazione polmonare 9% 33

La compliance è 20 volte più grande nelle vene che nelle arterie. Le vene, dall’altra parte, possono

aggiustare la variazione di volume del sangue con minori modificazioni di pressione. Ad esempio: se un

certo quantitativo di sangue (ml) genera una variazione di pressione nelle arterie di mmHg, genera la stessa

differenza di pressione nelle vene. Il volume del sangue dovrebbe essere 20*ml. Questo piega perché le

vene sono da considerarsi come delle riserve di sangue.

Ritorno venoso

È definita come la differenza di pressione tra il cuore e le vene (pressione periferica delle vene 10-15mmHg,

vena cava 2mmHg). In aggiunta alla differenza di pressione giocano un ruolo importante anche: la pompa

muscolare e la pompa respiratoria.

18/10/2017 Effetto di pompa muscolare

Le pressioni nel corpo risento della gravità. Nella componente venosa del

circolo vi sono delle valvole passive distribuite all’interno dei vasi della

muscolatura scheletrica, in questo modo, quando il muscolo si contrae,

funziona da pompa. A livello venoso il sangue viene spinto verso l’altro dalla

contrazione dei muscoli e grazie alla chiusura delle valvole si impedisce il

ritorno venoso. Se uno rimane troppo tempo in piedi, il ritorno venoso è

garantito solo dal cuore, che si affatica, e il flusso non viene più

costantemente veicolato verso l’alto. Si possono avere vasodilatazioni delle

vene e arrivare alle vene varicose.

Effetto della pompa respiratoria

Nella fase inspiratoria il diaframma scende, il volume della cavità toracica

aumenta, diminuisce la pressione e il cuore che si trova ad una pressione

inferiore garantisce il ritorno ematico. Ogni volta che il diaframma si abbassa

è come se ci fosse una pompa che garantisse il ritorno venoso. Durante

l’espirazione si ha la contrazione delle strutture mediastiniche che favorisce la fase eiettiva del cuore.

Controllo locale del flusso ematico

 Apporto di ossigeno

 Apporto di nutrienti

 Rimozione di CO2

 Rimozione di H+

 Mantenimento concentrazioni ioniche

 Apporto di acqua

 Trasporto ormoni

Questo cambia da tessuto a tessuto. A livello basale il rene è enormemente vascolarizzato, come anche la

tiroide e il surrene, a differenza della pelle che è poco irrorata (soprattutto in condizioni di clima fresco). Un

muscolo a riposo non consuma molto, mentre sotto sforzo aumenta la propria irrorazione di 20 volte.

Esistono 2 tipi di regolazione dei flussi ematici locali:

1. Controllo a breve termine: regolazione nell’ordine dei secondi/minuti. Si esplica sul controllo della

dimensione delle strutture pre-capillari (sfinteri: manicotto di cellule muscolari lisce poste nella parte

arteriolare del capillare), modificando l’irrorazione del capillare. (grafico flusso ematico su

34

metabolismo): aumentando il metabolismo di 8 volte il flusso aumenta di 4 volte. In un muscolo ciò

che varia è la diminuzione dell’ossigeno e l’utilizzo dei substrati metabolici -> centralità

dell’ossigeno. Se si riduce al 25% la saturazione dell’ossigeno arterioso il flusso si “aggiusta” cercando

di aumentarlo, in modo da garantire lo stesso apporto di ossigeno a livello basale. In condizioni di

ipossia esterna si verificano queste condizioni, come anche in casi di avvelenamenti da CO o da

cianuro. Teorie che spiegano aumento del flusso in relazione al metabolismo/calo di O2:

a. Teoria della vasodilatazione/formazione sostanze vasodilatatrici. Questa teoria è legata a

fenomeni di regolazione indotti da condizioni che si verificano nel tessuto irrorato. È

l’alterazione del metabolismo che è in grado di indurre, nei tessuti, la risposta chimica con

formazione di una serie di sostanza ad azione vasodilatatrice, come l’adenosina, il monossido

di carbonio, aumento della concentrazione idrogenionica. Se l’equilibrio delle pompe che

devono mantenere l’equilibrio tra i flussi, dovuti ai potenziali d’azione, viene meno, si ha un

accumulo di potassio.

Monossido di carbonio

o Potassio

o Adenosina

o pH

o

b. teoria della carenza di O : se scende l’ossigeno, gli sfinteri precapillari si aprono. Quando

2

arriva la vascolarizzazione e l’ossigeno risale soprasoglia, lo sfintere si chiude. È una teoria

più recente. Fenomeno cineticamente veloce.

2. Controllo a lungo termina: regolazione nell’ordine delle ore/giorni/settimane ed è legato

all’aumento dell’angiogenesi.

3. Regolazione del flusso controllato da fattori endoteliali:

a. Ossido nitrico NO: gas liposolubile in grado di diffondere. Viene prodotto dalle cellule

endoteliali ad opera della NOS a partire dall’arginina e l’ossigeno. NO ha un’emivita molto

breve. È un attivatore delle guanilato ciclasi che porta alla produzione di GMPc e determina

l’attivazione della PKG la cui attività fosforilativa porta alla vasodilatazione. Cosa attiva le

nitrossido sintasi NOS? Uno degli elementi che lo attiva è lo “stress da taglio”. Si ha un

aumento del flusso -> aumento dello sheft strees -> attivazione delle NOS -> produzione di

NO -> attivazione di GMPc -> aumento del GMPc -> attivazione PKG -> fosforilazione dei

target specifici -> rilassamento del muscolo -> aumento del flusso

4. Regolazione neuro-ormonale:

a. Vasocostrizione

ADE e NADE

o Angiotensina II

o ADH o vasopressina (ormone antidiuretico) rilasciato dall’ipotalamo grazie alla

o presenza di osmocettori che captano la concentrazione del sangue.

b. Vasodilatazione

Bradichinina

o Istamina: mediatore infiammatorio.

o

2. Sistema nervoso simpatico: induce vasodilatazione a livello del muscolo scheletrico, a livello cardiaco

coronarico; mentre si ha una vasocostrizione a livello splancnico, a livello cutaneo, renale. Se si

vasocostringe aumentano le resistenze e aumenta la pressione; se si vasodilata decresce la resistenza

e anche la pressione.

a. recettori alfa1 adrenergici -> vasocostrizione.

b. Recettori beta2-> favoriscono la vasodilatazione a livello del cuore, della muscolatura

scheletrica e del fegato. 35

Autoregolazione del flusso in risposta a variazione di pressione

Se si ha un incremento della pressione cosa succede localmente? Se aumenta la pressione devo dilatare

l’arteriola e il flusso aumenta. Se l’aumento di pressione fosse localmente basterebbe aumentare il lume dei

vasi, ma tale aumento è di tipo sistemico. A fronte di un aumento iniziale del flusso è necessario che in breve

tempo ritorni ai suoi valori pre-aumento pressorio. Quindi anche se la pressione è elevata si deve mantenere

il flusso. Vi deve essere un meccanismo omeostatico di ritorno al flusso precedente all’incremento pressorio.

(grafico flusso in funzione della pressione arteriosa): da 75 fino a 175 mmHg l’incremento del flusso non

arriva al 30%. Anche per grosse variazioni pressorie il flusso locale non varia, a meno che il distretto non

richieda un maggior apporto metabolico.

Perché si ha costanza del flusso?

Teoria metabolica

o Teoria miogena: se si preleva un tessuto muscolare liscio e lo si dilata, risponde aumentando la sua

o efficienza contrattile. Il meccanismo non è ancora ben chiarito, ma è del tutto analogo alla legge di

frank stirling.

Arrivo di flusso di sangue dato dall’aumento della pressione

o Dilatazione dello sfintere precapillare

o Maggiore tensione a livello delle strutture muscolari lisce degli sfinteri

o Aumento della forza di contrazione degli sfinteri

o Riduzione delle dimensioni del capillare

o

Questo processo avviene nelle arteriole, vene, venule ecc. il meccanismo molecolare è legato ad un

aumento della permeabilità al calcio che permette di aumentare la contrazione.

23/10/2017

Riflesso barocettivo

Meccanocettori sensibili allo stiramento; attivati da cambiamenti della P arteriosa

Il SNC attraverso le vie sensoriali deve ricevere dei segnali sensoriali che comprendono:

 barocettori o meccanocettori (stiramento del vaso), localizzati nell’arco aortico, nel seno carotideo,

all’interno degli atri, dei ventricoli nei vasi polmonari.

 afferenze di tipo chemocettivo, legati alla componente ossigeno-anidride carbonica nel corpo.

 struttura articolare e recettori che determinano lo stiramento muscolare.

Quando si hanno cambiamenti nella pressione arteriosa, viene informato, tramite una cascata di eventi, il

centro deputato al controllo dell’attività cardiaca chiamato centro cardiovascolare, che andrà ad influenzare

l’attività del SN simpatico e parasimpatico per modulare la frequenza. La regolazione della pressione può

avvenire secondo due meccanismi temporali: veloce (dalla parte autonomica sul cuore e sul circolo) e lente

(richiedono attività sinergica di molti organi, risposte sistemiche).

I barocettori aortici e carotidei che sono sensibili allo stiramento, vengono attivati da cambiamenti della

pressione arteriosa e sono localizzati nelle pareti delle:

 Arterie carotidi (monitorano la P del sangue che fluisce al cervello). Seno carotideo

 Aorta (monitorano la P dl sangue che fluisce al corpo). Arco aortico

36

Sono dei recettori di stiramento tonicamente attivi e i corpi cellulari si trovano nel ganglio nodoso.

Meccanismi comportamentali di regolazione della p arteriosa

I centri nervosi superiori modulano i centri di integrazione del riflesso barocettivo

Importante per adeguare la P arteriosa e gli altri parametri cardiovascolari alle necessità del momento come,

per es., condizioni di allarme, riposo, di intensa attività fisica o differenti stati emozionali

Riflesso chemocettivo

Nel glomo aortico e nel glomo carotideo sono presenti dei chemiocettori (chemiocettori periferici) che

rispondono a variazioni delle P parziali di O2 e CO2 e a variazioni del pH del sangue arterioso.

Oltre a partecipare al controllo della respirazione, essi inviano segnali afferenti al nucleo del tratto solitario,

che in via riflessa, modifica l’attività del sistema nervoso simpatico e parasimpatico.

Afferenze muscolo-scheletriche

Terminali nervosi all’interno dei muscoli, trasducono segnali chimici innescando un riflesso

somatoautonomico che regola il flusso sanguigno negli stessi muscoli a seconda dello stato metabolico

(esercizio o riposo) 37

Filtrazione capillare Tutte le cellule del nostro corpo si trovano ad una

distanza mai superiore ad un decimo di mm.

- Letto capillare: arteriola e venula con meta-

arteriola. I capillari non hanno muscolatura liscia in

quanto sarebbe un impedimento alla diffusione. A

livello delle diramazioni delle meta-arteriole vi

sono degli sfinteri precapillari che sono dei

manicotti di muscolo liscio, in modo da dilatare o

ridurre il lume della componente capillare. I tessuti

maggiormente vascolarizzati sono cervello, tessuti

ghiandolari, muscoli. Il tessuto meno

vascolarizzato è il tessuto cartilagineo, come

anche la zona sottocutanea. Se prendessimo tutti i

capillari del corpo, la superficie sarebbe di 80mila

2

km .

Si riconoscono 3 tipi di capillari

- continui: cellule dell’endotelio continue le

une alle altre. Localizzati nei muscoli, nel cervello

in quanto la maggior parte della diffusione è data da gas e quindi non si ha la necessità di pori o di

defenestrature.

- fenestrati: la presenza di pori aumenta la permeabilità. Si trovano nei reni e nell’intestino.

- sinusoidi: tipici del fegato, milza, midollo osseo. In questi organi vi deve essere un movimento delle

cellule ematiche stesse.

La velocità diffusionale è di 100volte più alta della velocità con cui il sangue si muove nel capillare.

38

Ipotesi distale nei meccanismi di filtrazione

Sempre in corrispondenza dei capillari vi è l’albero linfatico con funzione di drenaggio. All’estremità arteriosa

vi è una filtrazione in uscita di liquido e al netto si avrà una diminuzione di acqua nel capillare, mentre a livello

dell’estremità venosa si ha un riassorbimento. I meccanismi che regolano i processi diffusionali a livello del

capillare sono 2:

 pressione idrostatica: quantità pressoria

generata dall’attività sistolica che è ancora

presente a livello dell’albero capillare

(nonostante le resistenze incontrate). La

pressione idrostatica nel capillare sarà

sempre più alta rispetto all’esterno, ciò

perché il sangue viene messo in pressione

nell’albero venoso e altrimenti vi sarebbe il

collassamento del vaso. La pressione fuori

dal vaso è stato fissato a zero. La pressione

idrostatica a livello dell’estremità arteriosa del capillare è di circa 35mmHg, mentre all’estremità

venosa è di circa 15mmHg. Lungo tutto il percorso la pressione idrostatica ha modulo e verso uscente.

L’acqua per pressione idrostatica dovrebbe sempre uscire dal capillare, ne esce di più all’estremità

arteriosa e di meno all’estremità venosa. L’acqua dipende anche dalla pressione osmotica (legata alla

quantità di osmoliti, osmolarità dei soluti nell’acqua, dove ogni singola molecola ha un’azione

unitaria in termini di azione osmolare). È tale per cui all’interno del sangue si hanno ioni, piccole

molecole e albumine. Il plasma e i liquidi interstiziali sono in equilibrio. Per quanto riguarda la

componente ionica non si ha squilibrio osmotico. È nella componente proteica che si ha squilibrio

osmotico, in quanto gli osmoliti non riescnoo a fuoriuscire dall’endotelio. In una condizione ideale,

lo squilibrio osmotico è legato dal fatto che fuori dal capillare non ci sono componenti proteiche.

 Pressione colloidosmotica o oncotica: pressione osmotica che si riferisce alle proteine. Lungo tutto

il capillare la pressione colloidosmotica sarà stabile.

Filtrazione capillare: meccanismo di Starling

Nella parte iniziale del capillare l’acqua esce, mentre alla fine del capillare l’acqua entra, in quanto si ha un

richiamo di 10mmHg. -> ricircolo di starling. In un giorno, la quantità di acqua che esce in relazi one alla

quantità che entra è un valore compreso tra i 3 e i 5 litri.

39

Metabolismo

Unità di misura tradizionali

• Calore: caloria Calore necessario per innalzare di 1°C 1 gr di H2O

• Calore: kilocaloria, Caloria!! 1000 cal

Unità di misura internazionali

• Calore/Energia: Joule

• Watt = Joule/sec

1 cal = 4.186 J

Esistono 4 forme di Energia:

1. Chimica superiore

2. Elettrica superiore

3. Meccanica superiore

4. Termica inferiore

LAVORO

 esterno: E consumata durante contrazione muscolare necessaria per spostare un o ggetto o se

stessi nell’ambiente

 interno E spesa per termoregolazione, postura, pompa cardiaca, pompe ioniche etc etc

Non tutte le forme di E sono capaci di produrre lavoro FISIOLOGICO! Dove per lavoro fisiologico si intende

la capacità di incrementare l’ordine di un organismo.

Per comodità potremmo dividere l’E in due diverse categorie:

 E di grado superiore: permette di compiere lavoro fisiologico: chimica, meccanica, elettrica

 E di grado inferiore: non utilizzabile per compiere lavoro fisiologico: calore

Degradazione di E da parte dell’organismo significa trasformare una E di grado superiore in calore

Siti di deposito dell’energia

 lipidi (trigliceridi)

 carboidrati (glicogeno)

 proteine

Gli animali usano E chimica assimilata per 3 scopi principali:

1. biosintesi:

2. mantenimento

3. generazione di lavoro esterno 40

Tasso metabolico/metabolismo

Si definisce metabolismo la velocità con cui un organismo trasforma l’E in calore e lavoro esterno.

 E si misura in calorie o joule

 metabolismo si misura in calorie/tempo watt (joule/s)

Cosa e’ il Metabolismo Basale (durante il sonno)? Spesa

energetica ridotta ai minimi termini. Pompa cardiaca,

scambiatori, respirazione

dispersione calore + attività elettrica

Resting Metabolic Rate: se invece il Metabolismo viene

misurato sempre nelle stesse condizioni di cui sopra, ma la

persona è sveglia (è ca il 10-15 % in ipù del MB)\

M Energetico = RMB + digestione + attività

Nell’h adulto sedentario il metabolismo energetico giornaliero è

2300 Kcal /die e consumo O2 circa 250 ml O2 /min.

Quali sono i parametri che influenzano il metabolismo:

 Principali: Attività fisica, Temperatura ambientale

 Minori: ingestione di cibo, età, sesso, dimensioni corporee,

stato riproduttivo, stress emotivo.

Dispendio energetico di un uomo di 70 kg.

Quando il nostro corpo lavora sugli zuccheri riesce ad estrarre

tutta l’energia disponibile. Quando lavora a lipidi anche in questo caso il nostro corpo riesce ad estrarre

tutta l’energia disponibile, mentre ciò non è applicabile alle proteine.

24/10/2017

Calorimetria diretta: metodo per misurare il metabolismo. È un metodo molto preciso. In assenza di lavoro

estero, tutta l’energia che il corpo produce diventa calore. Le bombe calorimetriche sono delle

stanze/contenitori dove si ha uno strato confinato di ghiaccio e un secondo strato più esterno anche questo

di ghiaccio. Il ghiaccio, man mano che si scioglie viene raccolto in un contenitore e in base all’acqua rilasciata,

si procede al calcolo del calore.

Calorimetria indiretta: analisi più fine che si basa sui gas espiratori ed è in grado di dire qual è il tasso

metabolico corporeo. Metodi meno costosi e più semplici.

Spirometria: che misura tasso di scambio gassoso con ambiente tramite respirazione

41

Bilancio materiale: che misura il contenuto di E chimica della materia organica che entra e esce

dall’organismo. Si misura il quantitativo eliminato sottoforma di feci ossidabili.

Mediante uno strumento che viene posto sulla bocca del paziente (analisi spirometrica) convoglia l’aria

espirata in un analizzatore di gas, il quale fornisce la quantità di ossigeno consumata in un certo intervallo di

tempo, permettendo di calcolare la quantità di energia prodotta. Durante le analisi

spirometriche bisogna

misurare il quoziente

respiratorio R, che è dato dal

rapporto tra le moli di anidride

carbonica prodotti e le moli di

ossigeno consumate. Il

rapporto CO2 su O2 è 1. Se il

rapporto dell’analisi

spirometrica è simile a 1 si può

dedurre che sia applicabile

anche ai carboidrati.

Nel caso dei lipidi il rapporto

CO2/O2 non è pari a 1, è pari a

0,7. Si può procedere con lo

stesso calcolo con le proteine,

che non vengono mai ossidate

completamente, si ha che il

quoziente respiratorie è di 0,8.

Questo metodo è ampiamente

utilizzato e ha un errore del 5%.

Questo tipo di analisi viene

effettuata in ambito sportivo,

ma anche in condizioni di

alterazioni metaboliche.

Se animale mostra R =1 allora

sta ossidando solo zuccheri. Se R

è circa 0.7 allora ossida grassi

Per ogni grammo di zucchero si

hanno 4,1 Kcal, per i lipidi si

hanno 9,3 Kcal su grammo. Il nostro corpo

non fa omeostasi del peso, ma di energia che

cerca di mantenerla costante. Anche il

contenuto energetico è altamente regolato

dall’organismo, ecco che le diete non sono

ottimali in quanto cambiando le abitudini

42 alimentari. Anche se non ritorno alle

abitudini alimentari precedenti

comunque ritorno alla spesa energica di

partenza. Le diete sono efficaci solo se si

riesce a modificare il set-point e per fare

ciò si hanno bisogno di anni. Pertanto le

diete dovrebbero solo garantire il

metabolismo giornaliero.

ADS azione dinamico specifica

Consumo metabolici dell’organismo causati dall’ingestione del cibo. Quando si mangia si attivano una serie

di processi di assorbimento e di anabolismo che dissipano calore, in quanto non abbiamo una resa massima.

-> termogenesi obbligatoria

la termogenesi regolatoria (Diet Induced Thermogenesis): ha scopo di eliminare sostanze nutritive in

eccesso bruciando E non necessaria è una modalità di consumo dell’energia in eccesso. Parte dei meccanismi

di bypass dell’ATP sono intrinseci al corpo. Si ha quindi un meccanismo di omeostasi in feedback negativo se

si associato entrambi i metodi di termogenesi. Le diete proteiche prevedono una spesa energetica più alta

rispetto alle spese metaboliche degli zuccheri e dei grassi. Questi tipi di diete portano a problemi epatici e

gastrici.

Il punto centrale che dà origine ai concetti di sazietà, fame e appetito sono a livello ipotalamico, amigdala e

nuclei della base del tronco, grazie alla presenza del centro della fame e un centro dalla sazietà. Il centro della

fame è tonicamente attivo che è in grado di mandare una serie di informazioni neuroormonali allo stomaco,

intestino. Una volta che il cibo è stato introdotto nell’organismo si ha l’attivazione del centro della sazietà

che è inibitoria sul centro della fame.

peso totale = h2o, proteine, grassi, carboidrati e minerali.

il contenuto energetico viene mantenuto stabile intorno ad un set point di riferimento in base a

caratteristiche genetiche e ambientali grazie a sistema omeostatico che regola assunzione di cibo in fx della

spesa energetica. tale regolazione è gestita dalla sensazione di appetito, fame e sazietà

 appetito: desiderio di assumere cibo prediligendo odori e sapori

 fame: esigenza impellente associata a contrazioni dello stomaco che generano irrequietezza

 sazietà: appagamento 43

Regolazione del pH ematico

Il pH del sangue è di 7.4, mentre a livello citoplasmatico è di 7.2. alterazioni a livello del pH sono dannose per

l’organismo. Esistono 3 meccanismi di regolazione del pH.

La quantità di idrogenioni è molto bassa a pH

-8

fisiologico, è di 4x10 M. L’omeostasi deve

assolutamente mantenere, istante per istante

e per quantità molto piccole, qualsiasi

perturbazione è significativa. Si devono avere

dei sistemi che siano in grado di tamponare il

pH e devono essere veloci, nel caso essere

anche prolungati, quantitativamente rilevanti.

Mantenere costante il pH è importante perché tutti i processi biologici sono dipendenti da questo.

 Attività enzimatica (enzimi, citocromi, emoglobina etc) a causa dei numerosi legami H

 Contrazione muscolare

 Regolazione canali ionici

 Secrezione ghiandole endocrine

 Divisione e proliferazione cellulare

25/10/2017

 pH> alcalosi: si ha ipereccitazione del SNC con firing alla minima eccitazione (fascicolazioni

incontrollate) che può portare a tetano dei muscoli respiratorie morte,

 pH< acidosi: si ha inibizione del sistema nervoso centrale. Iniziale confusione e disorientamento e poi

morte in stato di coma

In entrambi i casi il SN può essere danneggiato in quanto il pH arterioso (dipendente dalla CO2) influenza il

pH del liquido cefalo rachidiano, che è in grado di passare la BEE.

I sistemi di controllo del pH ematico sono molteplici:

1. Sistema tamponi chimici: sono ad azione immediata (frazioni di secondo). L’azione di questo sistema

dipende dalle caratteristiche del tampone e dalla sua quantità questo tipo di sistema non elimina la

causa della variazione del pH. 44 2. Centri respiratori del tronco

cerebrale: dove viene gestito lo scambio di

CO2, che viene idratata a formare acido

carbonico e dissociandosi libera H+ andando

quindi a controllare il pH. Agisce nell’arco di

secondi-minuti. Anche con questo sistema

non si elimina la causa della variazione.

3. Meccanismi renali: intervento lento,

ma potente e risolte le cause

dell’alterazione del pH.

La regolazione del pH deve far fronte

all’ingestione e produzione metabolica di

-3

circa 80mmoli (10 ) acido. Dobbiao

tamponare una quantità di acido è circa

mille di volte più alta dell’organismo.

SAPERE BENE ACIDi-BASI E HENDERSON

HASSELBALCH

Sistema dei tamponi chimici

I principali acidi che devono essere

tamponati sono:

1) acido carbonico

2) acidi non carbonici

- acido solforico (H2SO4)

- acido fosforico (H3PO4)

- acido lattico

- acido acetoacetico

- acido beta-idrossibutirrico (presenti solo in condizioni patologiche: diabete)

I principali tamponi sono:

 -tamponi di tipo proteico

 -tampone bicarbonato

 -tampone fosfato

Pka=-logKa dove ka è la costante di dissociazione allo

stato stazionario oppure definita anche come il

rapporto K1/k-1. È il valore del pH dove il rapporto [A-

]/[HA] sono in eguaglianza di concentrazione.

Il tampone deve essere presente in quantità

significative per poter tamponare la concentrazione di

H+ presente in eccesso.

Quando la frazione di A- è 0,5 ottengo i valori di pKa. Sapendo che il sangue deve rimanere a 7.4 i tamponi

che si usano devono massimizzare l’uguaglianza tra [A] e[HA]. Il tampone ideale dovrebbe avere pKa uguale

al pH che voglio tamponare. Il tampone deve essere in grado di tamponare in entrambe le direzioni, sia in

condizioni acidi sia in condizioni basiche. 45

Il punto centrale delle curve è la parte lineare che ha una pendenza massima, in modo da tamponare molta

sostanza variando di poco il pH. pH = pKa + log [A-] / [HA]

L’efficacia di un tampone nel minimizzare variazioni di pH dipende da:

1. Più pKa è vicino al valore di pH che si vuole mantenere meglio è

2. Concentrazione del tampone

Se si “consuma” tutto il tampone, allora il pH ematico comincia a variare

Tampone bicarbonato

È il più importante tampone extracellulare. Acido carbonico si dissocia in bicarbonato e H+ oppure in CO2 e

H2O. tale reazione è catalizzata dall’anidrasi carbonica a livello del rene e dei polmoni. È un tampone di tipo

extracellulare. + 3-

CO + H 0 ↔H CO ↔H + HCO

2 2 2 3

In assenza di anidrasi carbonica velox

= 0.039 reazioni al sec. Hendelson-

Hasselbach del tampone

bicarbonato: la CO dovrebbe essere

2

una fonte illimitata -> bicarbonato

3-

(HCO ) è un parametro molto

importante a livello ematico ed è

intorno a 24mEq/l. la CO alveolare è

2

gassosa e quando entra nel sangue si

scioglie ed interagisce con l’acqua che

porta alla formazione di acido

+ 3-

carbonico che si dissocia in H e HCO

. Dissociando l’acido carbonico si

ottiene la seguente costante di

dissociazione (eq1). Ma tale misura è

molto difficile. Si sa però che esiste

una relazione tra H CO e CO e in

2 3 2

particolare CO è di circa 400 volte di

2

più dell’acido carbonico e si può

quindi dedurre che la nuova costante

K=K’/400 (eq2).

Pka tampone bicarbonato =6.1

La legge di Henry mi permette di

mettere in relazione la CO disciolta

2

con la CO gassosa, dove la CO

2 2

disciolta è uguale alla sua solubilità

moltiplicata per la PCO gassosa

2

alveolare (spirometria). (eq3) 46 3-

La concentrazione di [HCO ] è

misurabile mediante l’analisi del

sangue. È la chimica-fisica che

determina il valore della pKa. Il pH

ematico viene regolato dall’eq 3

dove all’interno dell ’eq compaiono

tutti e tre i sistemi di regolazione del

pH (componente respiratoria

rappresentata da PCO e la

2

componente renale che è garantita

3-

dal valore costante della [HCO ] che

deve essere pari a 24mmoli/l).

Perchè si usa il tampone bicarbonato che ha una pKa di

6 e il pH del sangue è di 7.4? ciò perché il metabolismo

dipende esclusivamente da CO e O , inoltre si può

2 2

continuare a fornire il tampone grazie alla respirazione e

all’attività renale, nonostante sia molto sbilanciato.

Tampone fosfato

Ragionamento di tipo chimico

Tampone proteico

 Esistono aa con gruppi COOH che possono rilasciare H+ quando il pH sale

 Esistono aa con gruppi NH2 che possono legare H+ quando pH scende.

È il tampone più abbondante a livello intracellulare. Le proteine possono legare la CO2 formando i cabonati

e legare anche H+. l’istidina ha un gruppo imidazolico con pKa=7.4 è quindi il tampone ideale per il sangue (è

presente nella Hb)

Principio isoidrico: Tamponi

extracellulari e intracellulari devono

garantire lo stesso pH intracellulare e deve quindi essere un sistema interdipendente.

Regolazione respiratoria

Il sistema respiratorio risponde un pò più lentamente, ma possiede un potere tampone che è circa il doppio

della somma di tutti i poteri tampone chimici. 47

Se si modifica la ventilazione il pH varia. In condizioni normali

[HCO3-]=24mm/l [CO2]1.2mm/l, PCO2=40mmHg e ph=7.4 se si

aggiungono 10mmoli di un acido forte ed escludiamo la

ventilazione, le varie concentrazioni di partenza variano e il

bicarbonato tampona. La co2 disciolta sale, la PCO2 aumenta.

Se oltre all’intervento dei tamponi chimici si ha anche il

contributo della respirazione, la CO2 viene controllata. Il valore

di bicarbonato non varia, mentre la CO2 in eccesso viene

eliminata, riportandola a valori fisiologici.

In condizioni di acidosi si va in iperventilazione in modo da

diminuire l’apporto di CO2 e da scendere al di sotto della condizione fisiologica e quindi col pH mi avvicino

di più al valore di 7.4.

Se si iperventila senza l’acidosi, si elimina più CO2 e il pH aumenta.

Regolazione renale del pH

A proposito della regolazione del tampone bicarbonato i reni:

1. Conservano (riassorbono) o generano HCO3

2. Eliminano con escrezione HCO3

Eliminare HCO3 significa spostare l’eq e pertanto comporta

aumento di H+. Allo stesso modo favorire riassorbimento di

HCO3 significa diminuire gli H+

Se con la dieta e il metabolismo creo degli acidi che devono essere

eliminati entra in gioco il rene. Il rene regola strettamente la

concentrazione di HCO3-.

A livello renale si ha un grande apporto di sangue. Il nefrone è

l’unità strutturale del rene; a livello del glomerulo e della capsula

di Bowman tutte le componenti del plasma possono uscire ed entrare a livello dei tubuli. Al giorno entrano

4,3M al giorno di bicarbonato. Il riassorbimento di bicarbonato si ha a livello del tubulo contorto prossimale

48

e nel tubolo contorto distale. Quando il bicarbonato scende al di sotto di certi livelli, il rene è in grado di

produrlo.

Nel tubulo contorto prossimale, l’HCO3- non può essere recuperato in modo diretto e si attuano pertanto

dei meccanismi alterativi che portano alla formazione dell’acido carbonico che si scinde in acqua e CO2, dove

la CO2 è un gas liposolubile che diffonde secondo i propri gradienti di concentrazione espressione. Per

trasformare HCO3 in CO2 si parte da meccanismi cellulari dove H2CO3 viene scisso in bicarbonato e H+. in

questo modo il bicarbonato viene trasferito al sangue, mentre l’H+ viene mandato nel tubulo renale

mediante scambiatore sodio/idrogeno oppure con una pompa protonica ATPasi dipendente, così H+ può

legarsi all’HCO3 e formare anidrasi carbonica. Viene recuperato un carbonio che deriva da un ultra filtrato. Il

bicarbonato prodotto a livello della cellula dell’epitelio del tubolo viene trasportato al capillare.

49

30/10/2017

Il rene è anche in grado di intervenire qualora vi sia una condizione di bicarbonato bassa (poco

riassorbimento). L’organismo mette in atto due meccanismi nella genesi exnovo di bicarbonato

1. Uso di tampone fosfato, che deriva dalla degradazione delle proteine. Questo tampone permette

una serie di reazioni che portano alla genesi di nuovo bicarbonato. Il metabolismo cellulare produce

+

anidride carbonica e si ha la produzione di H e HCO -. H+ acidifica l’urina e incontra anche il tampone

3

fosfato. Dall’altra parte HCO3- fuoriesce e viene riassorbito. Si ha in questo modo dl nuovo

bicarbonato.

2. Eliminazione di NH nell’urina. La glutammina contiene nella propria struttura sia degli atomi di

4

carbonio sia degli atomi di azoto che possono essere organizzati in modo da generare 2 molecole di

NH4 e di 2 di HCO3- che viene riassorbito in controtrasporto col cloro (2 a 1).

Anormalità del bilancio acido base

Vengono distinte in due tipi

1. Metabolico: tutto ciò che non comporta sbilancio di CO2 ematica. Livelli di HCO3- sopra o sotto il 22-

26 mEq/l indicano sbilanciamento.

a. Acidosi: Se a livello ematico vi è basso pH e HCO3- allora siamo in presenza di acidosi

metabolica. Questa tipicamente è generata da troppa ingestione di alcool (che diventa acido

acetico) o diarrea che porta a perdita di HCO3-. Oppure deriva da fatica (troppo acido lattico),

o chetosi che può derivare da crisi diabetiche o diete/denutrizione

b. Alcalosi: alti livelli di pH. indicata da alti livelli di pH e di HCO3. E’ molto meno frequente

dell’acidosi metabolica. Cause possono essere il vomito con eliminazione degli acidi dello

stomaco, eccessiva assunzione di antiacidi

In conclusione quando pH minore di 7 il CNS è depresso e si ha coma e morte, quando invece il pH è

maggiore di 7.8 si ha tetano muscolare, convulsione e morte da arresto respiratorio. Si parla di

50

compensazione quando uno dei sistemi (respiratorio o renale) non funziona bene l’altro tenta di

compensare.

2. Respiratorio: Questo tipo di sbilanciamento deriva dall’incapacità del sistema respiratorio di svolgere

la sua funzione di regolatore di pH. La PCO2 è l’indicatore più importante della regolazione della

respirazione. In casi di normale respirazione si ha PCO2 di 35-45, valori più alti indicano acidosi e più

bassi alcalosi.

a. Aumentata CO2 diminuzione del di pH è la situazione più probabile e deriva da respirazione

in affanno o respirazione alterata come nel caso di polmonite, fibrosi cistica, enfisema. In

questo caso CO2 si accumula nel sangue e pH cala

b. Diminuzione CO2 aumento del pH. succede quando la CO2 viene eliminata più facilmente di

quanto venga prodotta; iperventilazione raramente pertanto è legata a patologie

Come distinguere un acidosi/alcalosi metabolica da respiratoria??

Immaginate che vi sia un paziente e che vi venga chiesto un parere.

Osservate gli esami del sangue e

1. Guardate pH, Se <7.35 acidosi, se > 7.45 alcalosi. OK, ma la causa?

2. Osservate la PCO2.

Se per es siete in acidosi e PCO2 è > 45 siamo in acidosi respiratoria e PCO2 è sotto i limiti siamo in acidosi

metabolica e il respiratorio compensa e PCO2 è normale il respiratorio NON e’ la causa e NON compensa

3. Controlla il livello di bicarbonati

Se abbiamo deciso che la causa NON è respiratoria allora ci deve essere problema con il livello di HCO3

Ematico

HCO3 < di 22 mEq/l acidosi

HCO3 > di 26 mEq/l alcalosi

NON dobbiamo dimenticare che se vi e’ compensazione completa il pH puo’ essere OK, ma sono Sballati tutti

gli altri.

Da dove provengono ioni H+

La maggior fonte deriva da prodotti intermedi o terminali del metabolismo.

1. Acidi organici prodotti durante la degradazione delle sostanze nutritive. Per es. Il metabolismo delle

proteine produce ac. forti. Infatti le proteine della carne sono ricche in S e P. Es cisteina, metionina

producono acido solforico arginina e lisina producono HCl reazioni di idrolisi delle molecole

contenenti fosforo che rilasciano acido fosforico

2. ossidazione incompleta di carboidrati e grassi produce acidi non volatili, es: glucosio (glicolisi

anaerobica) produce ac. Lattico ac. Grassi, alcolismo, dieta etc producono corpi chetonici (ac.

Acetacetico e β-idrossibutirrico). Parte degli acidi non volatili vengono però consumati da reazioni di

neutralizzazione. Per es. Anioni organici introdotti con la dieta quali citrato, lattato e acetato

utilizzano H+.

3. In particolare dobbiamo considerare la produzione di H2CO3 a partire dalla CO2 metabolica.

Ricordiamo che la maggior parte dei grassi e carboidrati viene ossidata completamente a H2O e CO2.

Cause metaboliche producono giornalmente 300 lt CO2. Normalmente l’organismo mediante la

respirazione elimina la CO2 alla stessa velocità con cui si forma. Ecco perchè normalmente pH e PCO2

del sangue sono stabili. Se però tale equilibrio si rompe si hanno effetti indesiderati sul pH.

51

4. Infine anche se non si puo’ considerare proprio parte del corpo, l’acido cloridrico prodotto dallo

stomaco durante la digestione deve venire bufferato se si vuole che la digestione proceda

correttamente 52

Sistemi sensoriali speciali: Visione

Da un punto di vista ottico, l’occhio funziona come una macchina fotografica.

Partendo dall’esterno troviamo una membrana

congiuntiva, sclera (membrana vera e propria esterna

dell’occhio che deriva dalla cresta neurale) che nella parte

anteriore diventa la cornea (formata da epiteli, collagene,

endotelio) che è la principale lente dell’occhio. Vi è anche

una terza membrana riccamente irrorata, la coroide, e

nella parte più interna vi è l’epitelio pigmentato, ricco di

melanina. Adesa all’epitelio pigmentale vi è la retina. Nella

porzione anteriore vi è l’iride, seguito dal cristallino. La

camera anteriore tra cornea e cristallino è piena di umor

acqueo (acqua e ioni), mentre la camera posteriore

presenta l’umor vitreo.

Durante la formazione dell’occhio i vasi retinici entrano

nell’occhio a vascolarizzare anche il cristallino che si

accresce. Ad un certo punto dello sviluppo questa

vascolarizzazione regredisce.

53

Ottica

Raggi luminosi quando incontrano una lente

possono dar luogo al fenomeno di riflessione

o rifrazione della luce. Con una lente concava

il raggio procede lungo la sua direttrice. Nel

caso di lente convessa si hanno modificazione

dell’angolo dei raggi e rifrazione della luce.

1. Condizione normale con raggi

luminosi paralleli in quanto l’oggetto

che si sta osservando è molto

distante. I raggi arrivano all’occhio

(cristallino e cornea) e il punto focale cade sulla retina. Il punto di massima focalizzazione corrisponde

alla struttura retinica dove la fototrasduzione deve avvenire.

2. Oggetto vicino alla lente. I raggi non sono più paralleli ma divergono, e la messa a fuoco è più distante.

Si avrà un’immagine sfocata e si deve correggere il punto di fuoco, grazie alla curvatura del cristallino

che diventa ancora più

convesso. Il potere di

rifrazione ottica fa in modo

che l’immagine sia

focalizzata sulla retina.

La variazione dell’angolo di

curvatura del cristallino viene

regolato dal muscolo ciliare che è

legato all’occhio da legamenti non

elastici.

● Muscolo rilasciato ->

cristallino appiattito.

● Muscolo contratto ->

cristallino sferico

La luce

Il range del visibile va da 380nm ai 750 nm, dal violetto all’ultrarosso. Tanto più grande è la lunghezza d'onda

tanto più piccolo è il quantitativo energetico. 54

Neuroanatomia

Quando arriva la radiazione luminosa arriva, il segnale viene trasferito sottoforma di impulso elettrico che

viene indirizzato bilateralmente. Il segnale dell’emiretina laterale viene portata ipsilateralmente fino al

bulbo genicolato del talamo. L’emiretina nasale decussa controlateralmente a livello del chiasma ottico e

finisce anche questa nel bulbo genicolato del talamo. I nuclei talamici hanno funzione di relé sensoriali, dove

ricevono le informazioni sensoriali, le rielaborano e decidono se mandarle o meno alla corteccia cerebrale.

Le immagini visive che vanno al talamo, vengono poi mandate a livello della corteccia occipitale (area di

Brodmann 18). Le informazioni dal talamo vengono mandate anche al mesencefalo che le rimanda all’occhio

per controllare il movimento oculare. Negli animali che non hanno corteccia tutta l’informazione viene

rielaborata dal mesencefalo. Un aspetto non cosciente di tipo visivo può essere localizzato a livello del

mesencefalo. La cognitività dell’immagine visiva implica che vi sia qualche livello di riconoscimento inconscio

dell'immagine. 55

Vascolarizzazione dell’occhio

La retina

È l’elemento da cui entra

l'informazione verso il sistema

nervoso centrale. È la struttura

che assorbe fotoni e genera

potenziali d’azione. È dove

avviene la fototrasduzione.

La retina è formata da 5

tipologie cellulari

1. Fotorecettori: coni e

bastoncelli

2. Cellule orizzontali

3. Cellule amacrine

4. Cellule gangliari

5. Cellule bipolari

Nella sua struttura

multicellulare si riconoscono

tre strati

1. Strato di fotorecettori: Coroide con epitelio pigmentato, riccamente vascolarizzata. I fotorecettori si

poggiano sull’epitelio pigmentato. I coni e i bastoncelli costituiscono lo strato più profondò.

2. Strato delle cellule bipolari

3. Strato di cellule gangliari da dove dipartono gli assoni e formano il nervo ottico.

56

Vi sono due strati sinaptici dove sono presenti le cellule amacrine e le cellule orizzontali.

● Tra le bipolari e i fotorecettori

● Tra le bipolari e le gangliari

I processi assonali delle cellule gangliari sono i primi ad essere colpiti dalla luce. Perché l’epitelio pigmentato

è ricco di melanina? In modo da garantire una maggiore acuità. I Corpi neri assorbono maggiormente la luce,

ecco che anche l’epitelio pigmentato garantisce un maggiore assorbimento della luce garantendo un’acuità

ottimale.

31/10/2017

L’immagine si forma sulla retina perché i fotoni vengono assorbiti dai fotorecettori e l’epitelio pigmentato

assorbe i fotoni che non vengono catturati.

La vista non necessita di essere ottimale in quanto si sviluppa in assenza di luce, in modo da garantire una

sensibilità più elevata piuttosto che una vista più precisa. La luce prima di andare a colpire tutti fotorecettori

deve oltrepassare altri tipi cellulari, ecco che la retina nell’intorno molto prossimo al fuoco ha una

disposizione laterale “fovea” e in quel punto non si ha disturbo delle strutture adiacenti.

Il disco ottico è la struttura dove si portano tutti gli assoni delle cellule gangliari che andranno a formare il

nervo ottico.

Come si può identificare l’esistenza del disco ottico? Il disco ottico è posizionato lateralmente alla fovea. Ogni

occhio ha una zona di campo visivo che ha una zona cieca, ma noi non ce ne accorgiamo in quanto quello che

non viene visto da un occhio viene compensato dall’altro. Il fondo oculare viene visto con oftalmoscopio in

midriasi (mediante collirio fenilefrina, agonosta alfa1-adrnergicio)

Solo nelle aree sensoriali polimodali vengono inquadrate le immagini come vengono visualizzate.

57

A livello della fovea prevalgono i coni come fotorecettori, mentre i bastoncelli solo distribuiti in modo

omogeneo in tutta la retina.

Tipi di fotorecettori

● Bastoncelli: sono le

strutture più sensibili

alla luce, in grado di

assorbire un solo

fotone. Vengono

utilizzati in condizioni

di bassa luminosità p.

Sono costituiti da:

○ Segmento

esterno:

Presenta una

serie di dischi

membranali

impilati l’uno

sull’altro dove

sono

localizzati i

fotopigmenti (molecola in grado di catturare fotoni). I dischi sono contenuti nel citoplasma

e sono circondati e staccati dalla membrana cellulare

○ Segmento interno

○ Nucleo

○ Terminale sinaptico

● Coni permettono la visione dei colori. Nell’uomo ci sono tre tipi di coni che sono in grado di percepire

lunghezze d'onda diverse. Si hanno quindi coni S (lunghezza d'onda small piccola), M e L. Hanno una

risposta veloce.

○ Segmento esterno: presentano dischi formati per invaginazione della membrana ma non

sono staccati da essa.

○ Segmento interno

○ Nucleo

○ Terminale sinaptico

Come riusciamo a vedere i diversi colori? Grazie al diverso range dei vari coni.

58

Fototrasduzione A livello del segmento esterno sono localizzate le correnti di

sodio. Al buio i canali del sodio sono permeabili al sodio che entra

-> corrente di buio, che porta alla depolarizzazione della

membrana -40mV. Alla luce il sodio non passa e il potenziale

tende ad andare verso un potenziale più negativo. Questi canali

sono canali GMPciclico dipendenti.

L’assorbimento di un fotone attiva una serie di cascate

biochimiche che portano all’inattivazione del GMPc che tiene

aperto il canale del sodio.

La rodopsina cattura il fotone ed è costituita da opsina (proteina)

e retinale(aldeide). Opsina si trova nelle membrane dei dischi

intercalari. Il retinale al buio è in forma 11-cis retinale e

rappresenta il fotopigmento in quanto è sensibile alla luce.

Quando la luce colpisce il retinale lo trasforma da cis a trans

(metarodopsina II). Quando metarodopsina II si scinde in retinale,

viene portata verso l’epitelio pigmentato dove ritorna a retinale

cis e riportato verso il fotorecettore.

1. La luce trasforma la rodospina in metarodopsina II

(attivata)

2. La Metarodospina II è instabile e si scinde in

opsina e retinale tutto-trans

3. Il retinale-trans viene poi portanto nelle cellule

epiteliali, trasformato in retinolo (Vitamina A)

dove viene ritrasformato in retinale –cis e

rimandato nei rod.

La metarodopsina prima di scindersi interagisce con una

Gprotein (transducina) nel disco intercalare. La sub alfa

della transducina attiva GMPc-fosfodiesterasi che

linearizza le strutture cicliche e il GMPc diventa 5’-GMP

portando alla chiusura dei canali del sodio.

Al buio la cellula ha un potenziale di -40mV e si ha un rilascio tonico di glutammato verso la cellula bipolare.

In presenza di luce non si ha più rilascio di glutammato.

59

Distinguiamo le cellule bipolari in On e Off che porteranno alla generazione di segnali distinti.

06/11/2017

Al buio, la corrente di buio tiene depolarizzata la cellula e alla luce questo fenomeno scompare. In modo

particolare al buio a livello della sua terminazione sinaptica si ha rilascio di neurotrasmettitore, che non porta

a potenziale d’azione ma solo a variazione del potenziale di membrana. Se la cellula è depolarizzata il calcio

entra e porta al rilascio di vescicole con nt.

I fotorecettori devono essere in grado di captare tutti i tipi di segnali, in forma “analogica” ossia con

un’informazione elettrica di tipo elettrotonico, a differenza delle informazioni che viaggiano con potenziali

d’azione che sono in formato “digitale”.

Come si arresta l’effetto indotto dalla luce?

1. Rodopsina chinasi è in grado di fosforilare la metarodopsina 2 che quando è fosforilata si lega

all’arrestina che la inattiva, impedendo il suo legame alla transducina.

2. La trasducinaα (Tα-GTP) ha attività GTPasica, e pertanto la TαGSP si stacca dalla PDE e si rilega alle

subunità T-βγ

3. I canali GMPciclo attivati sono permeabili al sodio, ma anche al calcio. Al buio il calcio può permeare

attraverso questi canali. Quando arriva il quanto di luce, il calcio non può più entrare da fuori perché

si chiude il canale, ma l'attività della pompa che estrude calcio continua a lavorare e quindi si ha una

diminuzione di calcio a livello intracellulare, dove molte proteine smettono di funzionare. Ad esempio

la calmodulina quando è legata al calcio fosforila i canali GMPciclico dipendenti. Ma il fatto che il

60

livello di calcio diminuisca notevolmente nella cellula, fa in modo che i canali GMPciclico tendando

ad aprirsi anche in presenza di luce.

Quando a livello macroscopico tendiamo a fissare un solo punto, gli occhi tendono spontaneamente a

spostare lo sguardo in quanto, dopo un determinato intervallo di tempo, l’immagine scompare.

Quando ci sono alterazioni genetiche di tipo loss of function di proteine implicate nella fototrasduzione si va

incontro a degenerazione retinica.

Cellule bipolari e gangliari: centro ON e centro OFF

Le cellule bipolari e le gangliari si dividono in due gruppi da un punto di vista funzionale

1. Centro ON

2. Centro OFF

Si hanno vie di tipo on e vie

di tipo off. A livello di

queste sinapsi abbiamo il

rilascio di glutammato, ma

la sua azione varia a

seconda dei recettori che

ci sono a valle. Al buio, a

seguito della corrente di

buio, si ha il rilascio di

glutammato e la cellula on

è iperpolarizzata

(condizione stazionaria). Il

glutammato attiva un

canale al potassio che

porta

all’iperpolarizzazione della

cellula bipolare on e in

questo modo non

trasmette alcun tipo di

segnale alla gangliare. Al

buio la via on è una via

silente.

Nel caso delle bipolari off

al buio la cellula risulta

avere un potenziale

depolarizzato che quindi è

in grado di innescare una

scarica sulla cellula

gangliare. Questa via

viene definita come via

attiva.

In presenza di luce non

abbiamo più rilascio di

glutammato a livello della sinapsi tra il cono e le bipolari. Nelle bipolari on si ha un aumento del potenziale

61

che depolarizza e scarica sulle cellule gangliari che scaricano a loro volta, a differenza della via off. Solo nel

caso delle cellule off ho la presenza di potenziali d’azione.

● Cellule bipolari off-> recettori per il glutammato ionotropici iGLuR

● Cellule bipolari on-> recettore per il glutammato metabotropi mGluR6

A livello dell’informazione retinica si ha un sistema in grado di percepire i contrasti, ci saranno quindi processi

a valle che arricchiranno le informazioni base in modo da rendere l’immagine reale.

62

Quelle vie che vengono colpite dall’immagine sono quelle che scaricano, mentre quelle che non vengono

colpite dall’immagine non scaricano. Gli assoni delle cellule gangliari sono in numero inferiore

rispetto a quello dei fotorecettori, causando una

convergenza del segnale. Si creano in questo modo i campi

recettivi che sono delle unità di superficie retinica che se

stimolate inducono una specifica risposta in una cellula

gangliare o bipolare. Posizionando un elettrodo a livello della

bipolare, e con un raggio luminoso puntiforme illumino

diverse regioni della retina, si nota che se si punta il raggio su

dei fotorecettori un po' distanti la bipolare non risponde, ma

avvicinandoci nel campo recettivo allora si ha la stimolazione

della bipolare. Si hanno campi recettivi multipli che possono

essere

sovrapposti.

In condizione di luce, a seconda della cellula gangliare

risponderà in modo diverso

● Se la luce colpisce la corona circolare avrò un

certo tipo di risposta

● Stessa cosa se colpisce il centro, si avrà ancora

una risposta diversa

Quando con la luce colpisco il centro del campo recettivo,

il fotorecettore rilascia poco glutammato e si ha

un’attivazione delle bipolari on che sono depolarizzate e

scaricano sulle gangliari. Quando vi è buio al centro la

cellula non scarica. Grazie alle cellule

orizzontali e amacrine si

hanno connessioni in linea

orizzontale. Con

l’antagonismo centro

periferia si indica o che la

luce colpisce il centro e c’e

buio alla periferia e

viceversa. Questo sistema

rafforza i contrasti. Si ha

un’interazione per cui

quando la luce arriva alla

periferia fa in modo che a

livello della sinapsi

inibitoria spari di meno.

Quando tutto è buio si

hanno 10 potenziali

d’azione e se non cambio

l’oscurità al centro, ma

illumino la periferia la

63

cellula spara di meno. Tutto dipende dalla differenza tra il segnale al centro e il segnale alla periferia in modo

che questa differenza venga ulteriormente amplificata. Se si ha tanta luce sia in centro che in periferia si ha

una debole risposta. 64

08/11/2017

Sistemi sensoriali speciali: udito

Il suono ha bisogno di un mezzo per trasmettere, infatti nel vuoto non si sente alcun suono. Il suono è dato

da una sequenza di onde di compressione e rarefazione del mezzo in cui si propaga. Il tipo di molecole

influenza la trasmissione.

Proprietà sonore

Il suono si può descrivere come un’onda

rappresentata da una sinusoide. Tra un

picco pressorio e l’altro la pressione cala

perché vi è rarefazione dell’aria. Il suono

viaggia in condizioni stazionaria di

pressione, che è quella atmosferica. In

assenza di pressione atmosferica non si ha

più l’alternanza tra compressione e

rarefazione. L’onda sonora è caratterizzata

da:  λ= lunghezza d’onda (m)

 f= frequenza (Hz, cicli/s)

 T= periodo = 1/freq (s)

 v= velocità di propagazione del suono

 (nell’aria v=340 m/s per tutte le

 frequenze)

 T= periodo = 1/freq (s)

Nell’acqua il suono si propaga molto più velocemente, quasi 5 volte di più. L'orecchio umano può percepire

lunghezze d’onda da 17m fino a 1,7 cm. Nel passaggio tra due mezzi con diverse velocità di propagazione,

la frequenza dell’onda si mantiene inalterata mentre varia la lunghezza d’onda.

Siamo sempre sottoposti a suoni complessi, ossia costituiti da una molteplicità di onde sinusoidi che

portano sonori differenti, ma la nostra percezione è unitaria. A livello delle cellule ciliate queste saranno in

grado di percepire singole onde sonore, in questo modo il suono complesso viene scisso in componenti più

semplici. Questo processo viene rappresentato matematicamente dalle serie di Fourier, in modo che ci

siano segnali semplici che compongono un segnale complesso. Una qualsiasi funzione y(t) periodica di

periodo T è sviluppabile in serie di Fourier, cioè una serie di funzioni sinusoidali elementari, con frequenze

tutte multiple della frequenza fondamentale (prima armonica).

65 Per calcolare il valore medio della

sinusoide si deve procedere con il

calcolo del quadrato del segnale

diviso il numero dei segnali, il

tutto sotto radice che porta a=

0,707Pmax.

La scala dei suoni si misura in

decibel

1 decibel= 10 log I/I dove

0

l'intensità sonora è una potenza

misurata su una superficie. La

potenza può essere scomposta in

energia nel tempo. L'intensità del

suono è proporzionale alla

pressione. In sintesi la pressione

definisce un suono,

l’intensità del suono

dipende dalla

pressione e sono

proporzionalmente

correlate, ecco che i

decibel possono

essere descritte anche

in relazione alla

pressione. Il

denominatore P è il

0

riferimento che

corrisponde a

20microPa. Quando

abbiamo 0db significa

che il suono che

stiamo misurando è

uguale al riferimento

ed è rappresentato dal

bisbiglio. L’oscillazione che si

verifica al di sopra e al di sotto della

pressione è di 2 miliardesimi della

pressione atmosferica che viene

captato dal timpano, riuscendo ad

interpretare le variazioni pressorie

in modo fine. Il range superiore

arriva fino a 200 Pa che corrisponde

a 140db.

Si hanno scale logaritmiche quando

si hanno in relazione parametri molto distanti tra loro. Questo sistema è un po' forviante in quanto non

66

tiene conto della frequenza dei suoni. Non è solo la pressione che determina la fonostrasmissione, ma

anche la frequenza. A seconda delle frequenze ci saranno delle soglie che si comportano in modo diverso.

L’orecchio umano si è evoluto per sentire suoni in un range di frequenza relativamente alte tra i 20Hz e i

20kHz, che è la soglia del dolore.

Orecchio

È composta da

1. Orecchio esterno o padiglione

auricolare: ha la funzione di

percepire i suoni e convogliarli sulla

superficie del timpano, in modo da

amplificare la raccolta dei segnali.

Termina con la membrana

timpanica.

2. Orecchio medio: cavità piena d’aria

in equipressione con l’esterno. È

presente anche la catena di ossicini:

martello, incudine e staffa. La staffa

è in comunicazione con la finestra

ovale e il martello in comunicazione

con la membrana timpanica.

Queste strutture derivano dagli

archi branchiali. Qualsiasi

variazione della membrana portano

la staffa a muoversi come un

pistone. La trasmissione di energia

che arriva a livello della finestra

ovale è di 22 a 1, ossia sente 22

volte di più rispetto al timpano. Gli

ossicini a loro volta sono delle leve

in modo da aumentare l’efficienza

dello sforzo

3. Orecchio interno: è formato da

coclea con funzione di

fonotrasduzione, utriccolo e

sacculo. Labirinto osseo: vi è la struttura

dell’orecchio interno vero e proprio

che prende il nome di labirinto

membranoso. Vi è del liquido tra il

labirinto membranoso e il labirinto

osseo che prende il nome di perilinfa.

All’interno del labirinto membranoso

vi è l’endolinfa. L’endolinfa presenta

bassi livelli di sodio a differenza della

perilinfa. La perilinfa ha una

67


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6.71 MB

AUTORE

yetapia

PUBBLICATO

4 mesi fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in biologia applicata alla ricerca biomedica
SSD:
Università: Milano - Unimi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher yetapia di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Principi di fisiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano - Unimi o del prof Baruscotti Mirko.

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