Introduzione alla fisiologia + termoregolazione

I meccanismi omeostatici si attuano:

~ A livello locale: sistemi chimici; la risposta viene data dalle cellule vicine al luogo in cui c’è

stato il cambiamento

~ A livello sistematico: sistemi chimici ed elettrici; la risposta viene data da cellule di distretti

distanti dal luogo in cui c’è stato il cambiamento.

- Principio di retroazione

Importantissimi per il mantenimento dell'omeostasi sono i cosiddetti circuiti a retrazione o feedback,

che in risposta alla variazione iniziale producono reazioni omeostatiche, ovvero eventi biologici,

generalmente opposti (feedback negativo), atti a mantenere l'equilibrio interno. Al fine del buon

funzionamento dei meccanismi di retroazione sono necessarie tre componenti:

- un recettore in grado di captare le variazioni del mezzo interno;

- un centro di integrazione e controllo che interpreta i segnali dei recettori e regola le risposte;

- un meccanismo effettore a cui è affidato il compito di produrre le risposte (azioni) necessarie

al ripristino delle condizioni ottimali tipiche dell'omeostasi.

Il circuito di controllo a feedback può essere:

• Negativo

• Positivo

Una via nella quale la risposta si oppone o rimuove il segnale è detta RETROAZIONE NEGATIVA (o

feedback negativo).

Es. biosintesi dell’isoleucina: durante le trasformazioni che portano alla formazione di isoleucina

prendono parte al processo vari enzimi; una volta che l’isoleucina si è formata ( in giusta quantità)

essa stessa inibisce il primo enzima della catena di trasformazioni, cosicché queste non avvengano più

fino a che la concentrazione di isoleucina non diminuisce.

Una via nella quale la risposta rafforza lo stimolo invece di diminuirlo o rimuoverlo è detta

RETROAZIONE POSITIVA (o feedback positivo.)

Es.processo di retroazione positiva= Controllo ormonale delle contrazioni uterine durante il parto.

Alcuni feedback positivi sono deleteri per l’organismo altri invece no (infatti, c’è feedback positivo

anche durante il parto o durante il periodo mestruale.)

- Allostasi

L’allostasi è la capacità di mantenere la stabilità dei sistemi fisiologici per mezzo del cambiamento.

La febbre che comporta l’aumento della temperatura dell’organismo (in un periodo d’infezione) è

la variazione di un parametro (la temperatura corporea) FISIOLOGICA.

La variazione, però, per essere allostatica deve durare per un breve periodo, altrimenti si entra in

uno stato di stress.

- Controllo anticipatorio (feedforward)

Riflessi che permettono al corpo di prevedere che sta per verificarsi un cambiamento e che innescano

il circuito di risposta in anticipo rispetto al cambiamento.

Alcuni fattori (come la temperatura, la concentrazione di cortisolo) sono legati ai ritmi circadiani.

- OMEOSTASI CELLULARE

Regolazione della selettività delle membrane e dei trasporti per far si che una determinata sostanza

rimanga in concentrazione costante all’interno della cellula.

entrata

Prodottoàx sostanzaà consumato attraverso le vie metaboliche ( affrontate poi in biochimica)

uscita

attraverso i processi di trasporto, quali:

- diffusione

-trasporto facilitato

-trasporto attivo

-trasporti diffusionali in fila singola

-regolatori

- OMEOSTASI DELL’ORGANISMO

Entrata/uscita di sostanze tramite:

- apparato digerente

- apparato respiratorio

-cute

-sistema nervoso

-apparato riproduttivo

-apparato urinario

-sistema gircolatorio

LA TERMOREGOLAZIONE

La termoregolazione è un sistema integrato di meccanismi biologici, preposto al mantenimento di una temperatura

interna pressoché costante indipendentemente dalle condizioni climatiche esterne all'organismo. Tali meccanismi non

sono presenti in ogni organismo (ad es. gli organismi acquatici non ne hanno bisogno poiché l'acqua rimane a una

temperatura piuttosto costante.)

Avere una temperatura costante (per organismi omeotermi) è importante per avere gli enzimi sempre pronti a operare.

Temperatura corporea mediaà 35,5°-37,7°C

Temperatura corporea centraleà 37,8°C

I fattori che influenzano la temperatura corporea sono:

- esercizio fisico,

- termogenesi alimentare (quando ingeriamo degli alimenti, i processi metabolici aumentano la loro attività,

aumentando la temperatura corporea),

- ritmo circadiano,

- ovulazione. à

La temperatura corporea cutanea può uscire lare tra 20 °C e 40 °C senza danni.

à

La temperatura corporea centrale un aumento o una diminuzione importante può causare danni, ad esempio:

> 40° C = danni al sistema nervoso centrale 33°C = perdita di conoscenza

41°C = gravi convulsioni <30°C = perdita della termoregolazione

> 41°C = temperatura mortale <28°C = fibrillazione ventricolare

- Bilancio termico

Viene detto bilancio termico la risultante tra i processi di termogenesi e i meccanismi di termodispersione.

1°) termogenesi, produce calore quando la temperatura del nucleo centrale si abbassa;

2°) termo dispersione, disperde calore quando la temperatura del nucleo centrale si alza.

- Termogenesi

I processi di termogenesi sono rappresentati dalle reazioni biochimiche cataboliche dell'organismo, in cui, nel

complesso, si ha liberazione di calore (reazioni esoergoniche).

La produzione di calore si ha attraverso le reazioni di ossidoriduzione che fanno parte della respirazione cellulare,

infatti, circa il 60% dell’energia chimica delle molecole originali (glucosio, lipidi, protidi) viene convertito in calore.

Tutti i tessuti producono calore, ma ovviamente i tessuti metabolicamente più attivi (fegato, muscoli scheletrici, rene,

cuore, cervello) ne producono di più.

La regolazione della termogenesi avviene attraverso tre meccanismi di controllo:

1°) Nel caso di un incremento della termogenesi, il meccanismo più immediato è l'aumento dell'attività muscolare

tramite l'aumento del tono muscolare e il manifestarsi dei brividi (nei brividi si ha la contrazione contemporanea dei

muscoli estensori e flessori, perciò non si assiste a un grande movimento ben visibile.)

2°) un altro meccanismo di controllo immediato consiste nell'attivazione del sistema nervoso ortosimpatico. Le

catecolamine disaccoppiano la fosforilazione dall'ossidazione. Ciò significa che a livello delle creste mitocondriali, il

passaggio degli elettroni (provenienti dai coenzimi ridotti), da un citocromo all'altro avviene, ma energia che si libera da

questi passaggi tende a essere dispersa come calore anziché utilizzata per la fosforilazione dell’ADP in ATP. Di

conseguenza per formare la stessa quantità di ATP occorre una maggiore quantità di coenzimi ridotti e pertanto si

sviluppa una maggiore quantità di calore. Questo effetto si osserva in tutti i tessuti ma in particolare nel tessuto adiposo

bruno.

3°) un terzo meccanismo di controllo più lento consiste nell’aumento della secrezione degli ormoni tiroidei. Anch’essi

hanno un’azione calorigena in quanto attivano la sintesi di enzimi ossidativi ed hanno anche un effetto disaccoppiante.

- Termodispersione

La termodispersione è la perdita di calore, ed è permessa da vari metodi fisici, quali:

1°) conduzione: il calore passa da un corpo più caldo a un corpo più freddo per conduzione, se i due corpi sono a

contatto (meccanismo poco sfruttato dall’organismo).

2°) convenzione: la superficie corporea è a contatto con un fluido, che riscaldandosi diventa meno denso e più leggero,

si sposta verso l’alto e viene sostituito da fluido più freddo. Quest’ultimo spostatosi verso la sorgente di calore si scalda,

mentre il fluido più caldo, allontanatosi dalla sorgente di calore, si raffredda. Si crea così un moto circolare del fluido

(moti convettivi), che sottrae calore al corpo.

3°) irraggiamento:l’energia termica, emessa dalla superficie corporea sotto forma di fotoni, viene assorbita dagli altri

corpi densi presenti nell’ambiente. Il processo può anche succedere inversamente, cioè la superficie cutanea può

assorbire fotoni emessi da altri corpi densi presenti nell’ambiente. L’acqua assorbe bene le lunghezze d’onda

dell’infrarosso, ed essendo il corpo umano composto per il 75% di acqua, l’infrarosso rappresenta la principale fonte

elettromagnetica per trasferire calore a esso.

4°) evaporazione: dispersione di acqua sottoforma di vapore, che sottrae molte energie all’organismo. Si suddivide in:

- Perspiratio insensibilis: si verifica quando la cute non è del tutto impermeabile all’acqua e pertanto una certa

quantità di liquido interstiziale, proveniente dal sangue, trasuda attraverso la cute, per diffusione passiva. Si

definisce perspiratio insensibilis anche la quantità di acqua che si perde nell’espirazione.

- Sudorazione: perdita di liquidi(il sudore è un liquido ipotonico, ricco di sali e componenti organiche),

controllata dal sistema nervoso.

La regolazione della termodispersione viene effettuata essenzialmente grazie all’azione del sistema nervoso

ortosimpatico sulla muscolatura liscia dei vasi cutanei, mediata da recettori αà quando la temperatura ambientale si

riduce, e quindi è necessario ridurre la termodispersione, l’attivazione dei recettori α determina vasocostrizione nel

territorio cutaneo; pertanto l’afflusso di sangue alla superficie corporea è ridotto e il calore è conservato nelle parti più

interne dell’organismo. Al contrario, quando è necessario aumentare la termodispersione, i vasi sanguigni cutanei si

dilatano e in questo modo viene favorita la dispersione di calore per irraggiamento e convezione. Inoltre il maggior

flusso di sangue determina una maggiore filtrazione di acqua dai capillari nello spazio interstiziale e quindi un aumento

della perspiratio insensibilis.

NB. Il sangue è il componente principale che permette il trasferimento di calore dall’interno, verso la cute e quindi

verso l’ambiente. Il ruolo del sangue non è, però, solo quello di vettore, ma è importante anche per conservare il calore

all’interno del corpo; ciò dipende dall’adiacenza dei vasi venosi con quelli arteriosi, infatti il sangue arterioso è più

caldo di quello venoso(raffreddatosi a livello periferico). La vicinanza dei vasi venosi a quelli arteriosi fa si che il

sangue venoso si riscaldi, e quello arterioso si raffreddi.

Inoltre la termodispersione può essere regolata tramite la piloerezione.

TERMOREGOLAZIONE NERVOSA: IL CONTROLLO INTEGRATO DELLA TERMOGENESI E DELLA

TERMODISPERSIONE

La struttura nervosa che controlla i meccanismi di termogenesi e termodispersione &egra