Fisiologia - Scienze motorie, Appunti di Fisiologia Umana

Scarica Fisiologia - Scienze motorie e più Appunti in PDF di Fisiologia Umana solo su Docsity! Argomenti trattati: • Fisiologia cellulare • Il muscolo scheletrico • Integrazione e controllo • Sistema endocrino • Apparato Cardiovascolare • Apparato Respiratorio • Apparato Escretore • Fisiologia dello sport e dell’esercizio Fisiologia cellulare Omeostasi: L’omeostasi è il mantenimento delle condizioni stabili dell’organismo. Ci sono state negli anni diverse definizioni: • Costanza: (considerava solo l’ambiente interno al nostro corpo) dicendo che per raggiungere l’omeostasi bisogna compensare gli equilibri ed equilibrare le variazioni. • Bernard: Considerava l’omeostasi come le continue interazioni tra ambiente interno ed esterno. • Cannon: La fisiologia serve a conoscere i meccanismi di regolazione dell’organismo, meccanismi di controllo feedback e feedforward (prevenire una variazione di qualche parametro) La nostra composizione corporea è fondamentale per l’omeostasi, ci sono continui scambi infatti tra ambiente interno (intracellulare) ed esterno (extracellulare). Compartimento intracellulare = 55% peso corporeo Compartimento extracellulare = 45% Ci sono organi detti “organi interfaccia” che scambiano materiale tra i 2 ambienti: polmoni, reni, cute, app. gastroenterico. Si è arrivati nel 1988 al concetto di allostasi: i parametri dell’organismo variano in continuazione, è un concetto dinamico che tiene conto degli adattamenti (all’ambiente) anche predittivi (feedforward). Come si mantiene l’omeostasi? Ruolo importante del SN ed endocrino. • Il SN permette le comunicazioni tra i tessuti ed i sistemi dell’organismo • Il S.E permette il coordinamento fine delle risposte fisiologiche ad un qualunque disturbo dell’organismo. Parametri vitali per noi (es): Ph ematico (7,4); PA; T (37 °C); Glicemia Le regolazioni omeostatiche avvengono tramite meccanismi a: • Feedback § Negativo: la risposta antagonizza lo stimolo iniziale (meccanismi che si oppongono al senso di variazione del parametro). § Positivo: La risposta aumenta lo stimolo iniziale. Quasi tutti i meccanismi di controllo sono a feedback negativo tranne pochi, come il meccanismo di coagulazione del sangue. • Feedforward Cambiamenti di parametri durante l’attività fisica: Per poter svolgere attività fisica intensa è necessario che il nostro corpo vada incontro ad adattamenti, ogni volta che svolgiamo attività certi nostri parametri escono dal range fisiologico ed abbiamo Var. positive à Depolarizzazione Var. negative à Iperpolarizzazione Risposta attiva: ci sono 2 tipi di risposte: • Risposta passiva: si generano potenziali lenti e graduali detti potenziali elettrotonici. • Risposta tutto o nulla: quando si supera il potenziale di soglia. Si genera il potenziale d’azione della membrana. Fasi del potenziale d’azione: Si aprono i canali ligando-dipendenti, raggiunto il potenziale di soglia si aprono i canali voltaggio-dipendenti. C’è una depolarizzazione degli ioni sodio (picco del grafico), arrivati al picco vi è l’inversione di polarità in cui si chiudono i canali del sodio e si aprono quelli del potassio. Alla fine la membrana torna al potenziale di riposo. Periodi refrattari: • Periodo refrattario assoluto: la cellula non può più essere stimolata. • Periodo refrattario relativo: si può generare un potenziale d’azione solo dopo aver incrementato l’intensità dello stimolo. Conduzione del potenziale d’azione: Nelle cellule nervose il potenziale d’azione si origina all’inizio dell’assone. L’assone può essere ricoperto dalla guaina mielinica che incrementa la velocità di trasmissione dell’impulso elettrico. La conduzione può essere: • Punto a punto: assoni non mielinizzati, trasmissione lenta. • Saltatoria: assoni mielinizzati, trasmissione veloce. Se invece si produce solo un potenziale elettrotonico durante la conduzione si perde in voltaggio. Trasmissione sinaptica: La trasmissione sinaptica è una trasmissione di messaggi fra cellule eccitabili. Le sinapsi sono un punto di contatto funzionale e non fisico, le cellule attraverso esse si scambiano informazioni. • Sinapsi elettriche (gap junctions): Le membrane pre e post sinaptiche si accostano (spazio sinaptico molto piccolo). Tra le 2 cellule ci sono canali ionici per il passaggio di cariche. • Sinapsi chimiche: In queste sinapsi nella membrana pre-sinaptica sono presenti vescicole contenenti dei neurotrasmettitori, l’arrivo del potenziale d’azione aumenta la concentrazione di ioni calcio che scatena lo staccamento delle vescicole e la fusione della membrana di queste vescicole con quella pre- sinaptica rilasciano i neurotrasmettitori nello spazio sinaptico. La membrana post-sinaptica ha dei recettori che capteranno i neurotrasmettitori e apriranno i canali ionici. A questo punto se sono canali per il sodio (depolarizzanti) avremo nella cellula post-sinaptica un potenziale eccitatorio; Viceversa se si aprono canali per il potassio avremo un potenziale inibitorio. Queste sinapsi possono essere di tipo: § Asso-dendritico § Asso-somatico § Asso-assonico Nella sinapsi chimica la trasmissione è più lenta, unidirezionale e può indurre eventi sia eccitatori che inibitori. Propagazione pot. Eccitatorio e formazione pot. D’azione: Il potenziale post- sinaptico se raggiunge la soglia sarà un pot. D’azione; se non raggiunge la soglia sarà un pot. Elettrotonico. Integrazione delle informazioni: Ogni dendrite riceve migliaia di contatti sinaptici. La sinapsi integra varie info che arrivano alla cellula nello stesso momento o da punti differenti. Le integrazioni possono avvenire da cellule differenti (sommazione spaziale) o dalla stessa cellula a frequenze variabili (sommazione temporale). Questi 2 tipi di sommazioni, sommano i potenziali elettrotonici provenienti o da più cellule (spaziale) o dalla stessa a varie frequenze (temporale) per cercare di superare la soglia. Neurotrasmettitori: è una sostanza che veicola le informazioni tra i neuroni attraverso la trasmissione sinaptica. Si dividono in: • Molecole di basso peso molecolare: Acetilcolina, Amminoacidi • Peptidi: formati da catene da 3 a 30 amminoacidi Nel SNP il miglior neurotrasmettitore è l’acetilcolina. Nel SNC ce ne sono molti altri: catecolammine, serotonina, glutammato, glicina, ecc. Alcune sostanze pur non essendo neurotrasmettitori lo possono diventare in alcune circostanze, es: ATP. Sintesi e rilascio: sono sostanze che vengono fabbricate all’interno dei neuroni (nel corpo cellulare), e trasportati lungo tutto l’assone fino al terminale pre-sinaptico. Quando il neurotr. ha svolto il suo compito viene eliminato dallo spazio sinaptico e può essere reimpacchettato nelle vescicole e riutilizzato oppure degradato. Recettori dei neurotrasmettitori: • Ionotropi: recettori che sono parte integrante del complesso del canale ionico • Metabotropi: il recettore ed il canale ionico sono 2 complessi distinti; il neurotrasmettitore si lega al recettore attivando un secondo messaggero (proteina G) che va ad aprire il canale ionico. I metabotropi posono avere: § Risposta rapida: attivazione di proteina G che apre/chiude il canale § Risposta lenta: cascata di secondi messaggeri che aprono/chiudono il canale Principali neurotrasmettitori: • Acetilcolina: Si trova nella giunzione neuromuscolare. Si lega a 2 tipi di recettori: Nicotinici (ionotropi) e Muscarinici (metabotropici). L’acetilcolina viene sintetizzata a partire da colina ed acetil-CoA, arriva nello spazio sinaptico e dopo aver svolto la sua funzione l’enzima acetilcolinesterasi scinde le 2 parti della molecola (Acetil-CoA e colina), la colina viene ritrasportata nel terminale assonale e viene utilizzata per sintetizzare altra acetilcolina. • Glutammato: è un neurotrasmettitore eccitatorio. Si lega a 3 tipi di recettori ionotropi e 3 classi di recettori metabotropi. • Catecolammine: Adrenalina, Noradrenalina, Dopammina. Sono neurotrasmettitori sia del SN simpatico che del SN autonomo. Sono secrete dall’SNC e dalla Midollare del surrene. Hanno diversi tipi di recettori: § Alfa: sono implicati nelle risposte eccitatorie § Beta: sono implicati nelle risposte inibitorie Noradrenalina ha molta affinità con gli alfa e poca coi beta. Adrenalina il contrario. Gli alfa si attivano con AMPc (2° messaggero) I beta si attivano con GMPc (2° messaggero) Sinapsi chimiche: hanno il ruolo di modulare le nostre attività modificando il segnale in ingresso. • Amplificazione • Inversione • Prolungamento temporale • Fenomeni di plasticità (modulando il rilascio di neurotrasmettitori): la quantità di neurotrasmettitore liberato dipende dalla quantità di ioni calcio che entrano nel terminale sinaptico. Si può aumentare anche la durata del potenziale d’azione, questi fenomeni si chiamano plasticità sinaptica. viaggia fino ai tubuli T che aprono i depositi di calcio (dalle cisterne) ed avviano la contrazione. ATP: L’atp è la fonte energetica della contrazione. Inizialmente fornisce l’energia per l’attaccamento della testa della miosina al sito di legame con l’actina. Alla fine del ciclo permette la rottura del legame actina-miosina. Ciclo dei ponti trasversali: Lo scorrimento dell’actina sulla miosina è un movimento che avviene grazie al ciclo dei ponti trasversali. Si divide in 4 processi: • L’ATP produce energia perdendo una molecola di fosforo e diventando ADP, in questo modo permette alla testa della miosina di legarsi all’actina. • Si attiva il “Power Stroke” che è un meccanismo che permette alla miosina di tirare il filamento di actina all’indietro da entrambi i lati (lungo la banda M). Durante il power stroke l’ADP+P vengono rilasciati. • La miosina rimane attaccata all’actina fino a quando una nuova molecola di ATP si lega liberando la testa della miosina. • Da qui si può produrre una nuova contrazione oppure actina e miosina possono rimanere distaccate per far rilassare il muscolo. La contrazione muscolare è controllata dall’azione del calcio. I filamenti di actina sono legati a proteine regolatrici (troponina e tropomiosina) che coprono i siti di legame dell’actina quando il muscolo è rilassato. Quando i livelli dello ione calcio sono alti (sono stati liberati dalle cisterne a seguito di un potenziale d’azione proveniente dal SN) essi si legano alla troponina che solleva la tropomiosina esponendo i siti di legame per la miosina. Eccitazione-contrazione: è una serie di eventi che inizia con la depolarizzazione del sarcolemma e si conclude con l’attivazione de ponti trasversali actina-miosina e la generazione di forza. Come avviene la contrazione muscolare? • Arrivo del potenziale d’azione, liberazione di acetilcolina e depolarizzazione della membrana, stimolazione dei tubuli T che aprono le cisterne del calcio. • Liberazione degli ioni calcio, troponina alza la tropomiosina e libera i siti di legame actina-miosina, ciclo dei ponti trasversali (legame actina-miosina e contrazione muscolare). Il muscolo scheletrico 2 La contrazione del muscolo isolato: esempio in laboratorio di un muscolo appeso ad un gancio ed all’estremità inferiore attaccato ad un peso poggiato su un piano. Il muscolo è attaccato da elettrodi che lo stimolano. Riconosciamo 2 tipi di leve: • Leva isometrica: muscolo si contrae ma la forza è < del peso, quindi non si ha accorciamento ma si ha ugualmente una contrazione (che avviene isometricamente). • Leva isotonica: quando il muscolo è stimolato si contrae, solleva il peso ed avviene un accorciamento perché la forza è > del peso. Tipi di contrazioni muscolari: • Isometrica: Nessuna variazione di lunghezza, il muscolo non compie lavoro esterno ma si contrae ugualmente. Prima le strutture tendinee si allungano e poi si contrae il muscolo ma non cambia la sua lunghezza. F<P. • Isotonica: Variazione di lunghezza del muscolo. § Concentrica: accorciamento. F>P Il muscolo si contrae ed il peso si solleva. Le teste della miosina si legano all’actina (in maniera alternata) e la tirano verso il centro del sarcomero. § Eccentrica: allungamento. Il muscolo si contrae in allungamento. Il peso è eccessivo ed il muscolo non riuscendolo a sostenere si contrae allungandosi. Le teste della miosina si collegano ma siccome il peso è eccessivo non c’è lo scivolamento ma addirittura torna indietro. • Contrazione eccentrica-concentrica: 1. Contrazione isometrica 2. Contrazione eccentrica 3. Contrazione concentrica Contrazione non è sinonimo di accorciamento (vedi contrazione isometrica o in allungamento (eccentrica)), significa semplicemente che le teste della miosina sono attaccate all’actina a formare i ponti actomiosinici. Scossa singola – Clono – Tetano: La scossa è la risposta meccanica del muscolo ad uno stimolo. • Singola scossa: Quando arriva il potenziale d’azione, una singola scossa fa liberare gli ioni calcio dal reticolo sarcoplasmatico, però se non c’è una scossa successiva la contrazione termina (si ha il rilasciamento). • Clono: Se si hanno altre scosse avremo una sommazione degli impulsi (Clono/Tetano incompleto) che genera una tensione media che produce una forza più alta rispetto alla singola scossa. • Tetano: Se gli impulsi sono frequenti, la contrazione è tetanica e si raggiunge un plateau dove anche ulteriori stimoli non avranno effetto (si è raggiunto il massimo della contrazione). I continui stimoli continuano a liberare calcio e c’è più formazione di ponti actomiosinici che liberano più forza. Tensione-Lunghezza del sarcomero: Per generare forza, il sarcomero deve contrarsi e, durante la sua contrazione la forza sviluppata è in funzione del numero dei ponti actomiosinici che si formano. La tensione del sarcomero dipende dalla sua lunghezza iniziale. + i sarcomeri sono vicini e + ci saranno ponti quindi ci sarà tensione. + sono lontani e meno avremo ponti quindi meno tensione. Tensione-Lunghezza del muscolo: Anche la tensione del muscolo è in funzione della sua lunghezza. • Forza totale: Forza attiva + Forza passiva • Forza attiva: la forza attiva è massima quando il muscolo è alla sua lunghezza di riposo (quella che il muscolo ha in condizioni di riposo) • Forza passiva: è data dallo stiramento degli elementi non contrattili, i tessuti connettivi. Forza-Velocità e Potenza: Curva forza-velocità. All’aumentare dell’una diminuisce l’altra e viceversa. Ad una velocità e forza di 1/3 rispetto alla massima si ottiene la max potenza. Differenze tra i 3 tipi di fibre: Si differenziano in base all’attività ATPasica delle teste della miosina. • IS (Rosse) • IIa (Rosse e Bianche) • IIb (Bianche) Unità motoria: Il motoneurone che innerva varie fibre muscolari si chiama unità motoria. Il numero di fibre innervate dipende dal grado di precisione richiesto nei movimenti (+ fibre, + precisione). L’unità motoria è l’unità funzionale del movimento, si contrae o tutto o nulla. Ci sono 3 tipi di unità motoria: • IS • IIa • IIb La velocità di conduzione dell’impulso è direttamente proporzionale al diametro della fibra nervosa. Il principio della dimensione di Henneman: C’è un incremento della tensione reclutando un maggior numero di unità motorie. La modulazione della forza muscolare: L’incremento della tensione si può ottenere: • Reclutando un maggior numero di unità motorie • Aumentando la frequenza degli stimoli Distribuzione spaziale delle fibre muscolari: Incide sull’aumento o meno della forza muscolare. Esistono vari tipi di muscoli (fusiformi, pennati, ecc..). • Fusiformi: Trasmettono tutta la forza al tendine. > velocità di contrazione • Pennati: Trasmettono la forza al tendine in maniera obliqua. < forza per fibra muscolare ma ci sono più fibre muscolari quindi si produce > forza. • Sistemi propriocettivi: es: fusi neuromuscolari, organi tendinei del golgi. Rilevano la posizione dei nostri segmenti corporei ed il senso della posizione nello spazio. • Sistemi enterocettivi: Danno informazioni sugli organi interni. Es: pressione sanguigna, glicemia, ecc.. Per far attivare un sistema c’è bisogno di: • Stimolo fisico • Insieme di eventi che traducono lo stimolo (es:tatto, ecc..) in uno stimolo che siamo in grado di comprendere, in un impulso nervoso, che chiamiamo messaggio. • Risposta al messaggio Le info dalla periferia all’SNC sono utilizzate per: • Percezione della sensazione • Controllo del movimento • Mantenimento dello stato di veglia (+ siamo sottoposti a stimoli e + la nostra corteccia cerebrale rimane sveglia). Le informazioni dall’interno del corpo regolano le nostre funzioni interne: temperatura, pressione sanguigna, ecc.. ma anche la performance motoria. I sistemi sensitivi decodificano stimoli a cui siamo sottoposti e li trasformano in impulsi elettrici. Decodificano 4 caratteristiche: • Modalità: tipo di stimolo • Intensità: dalla sensazione soglia in poi. La soglia può variare (adattamenti). • Durata: se lo stimolo persiste per lungo tempo ci sia abitua e pian piano svanisce. • Localizzazione della sede dello stimolo Modalità sensoriali: I recettori sensoriali secondo la legge di Muller sono strutture + o – semplici capaci di rispondere ad un solo tipo di stimolo. Trasduzione del segnale: Es. del fuso neuromuscolare: se si applica una forza sulla cellula, si apre meccanicamente il canale ionico che fa entrare il sodio e una forza meccanica (stiramento) si trasforma in un segnale elettrico. Relazioni tra stimoli: + lo stimolo è intenso e + sarà alto il numero dei potenziali d’azione. Adattamento allo stimolo: I nostri recettori si possono adattare agli stimoli, distinguiamo recettori: • A lento adattamento: Il potenziale recettoriale è presente per tutta la durata dello stimolo. Pian piano la frequenza dei potenziali d’azione va diminuendo perché i recettori si abituano. • A rapido adattamento: il potenziale recettoriale qui invece è presente solo quando lo stimolo viene applicato o tolto. Perciò durante l’applicazione dello stimolo non abbiamo segnali. Es: Corpuscolo di pacini, quando mi metto una giacca sento solo il momento in cui la metto, in quanto mi sento leggermente più pesante e quando la tolgo in cui mi sento più leggero ma mentre la sto indossando non mi pesa. Sensibilità somatica: La sensibilità somatica ci dà info su tutti gli stimoli che raggiungono il nostro corpo dall’esterno e dall’interno. Si divide in esterocettiva e propriocettiva. I recettori della sensibilità somatica sono terminazioni periferiche di neuroni afferenti. L’assone di questi neuroni sensoriali si divide a T in una branca centrale che raggiunge il midollo ed una branca periferica che termina nella cute e nei tessuti (muscoli e articolazioni). Campo recettivo: è un’area di tessuto che contiene il recettore che se stimolato provoca una scarica che verrà inviata al cervello per decodificarla. Ogni recettore sensoriale è responsabile di un’area di tessuto. I recettori sensoriali trasformano uno stimolo in una frequenza di scarica. La distribuzione spaziale dei neuroni sensoriali è diversa per ogni recettore e per ogni zona del corpo. La consapevolezza spaziale comprende: • Capacità di localizzare la sede di stimolazione sul corpo • Capacità di valutare le dimensioni e la forma degli oggetti • Capacità di rilevare i dettagli fini dello stimolo o dell’ambiente Ogni recettore risponde solo a stimoli applicati all’interno del suo campo recettivo, uno stimolo molto intenso che agisce su un’area più grande attiva anche recettori adiacenti. Discriminazione tra 2 punti stimolati vicini: • Campo recettivo grande: molti neuroni sensoriali primari che convergono su 1 solo neurone secondario creano un campo recettivo molto grande, qui i 2 stimoli verranno recepiti come in un singolo punto perché cadono all’interno di un unico campo recettivo. • Campo recettivo piccolo: se pochi neuroni primari convergono su uno secondario i campi recettivi sono molto più piccoli. Qui i 2 stimoli attivano 2 vie separate e saranno percepiti come stimoli distinti. In relazione alla sensibilità delle nostre varie parti del corpo c’è una distanza minima oltre la quale non riconosciamo 2 stimoli diversi, questo dipende dalla grandezza del campo recettivo di quella specifica zona. Es: nella mano la distanza target è poca, nel polpaccio, che è meno sensibile è molto di più. Connessione tra 1 e 2 neurone e meccanismo di inibizione laterale (interneuroni): I potenziali d’azione dei recettori si incontrano col corpo cellulare dei neuroni di 1° ordine e poi fanno sinapsi coi neuroni di 2° ordine. Il 2° neurone diminuisce la frequenza dei potenziali (soprattutto dei campi recettoriali adiacenti), questo perché ogni neurone tramite interneuroni inibisce il potenziale d’azione di quelli adiacenti. Alla corteccia cerebrale arriveranno solamente i potenziali d’azione del campo recettivo maggiormente stimolato. Vie di trasmissione della sensibilità somestesica in corteccia: La sensibilità somatica viene recepita dai recettori sensoriali in periferia. Questo segnale arriva all’SNC nella corteccia che si occuperà di decodificare lo stimolo e farci avere la percezione della sensazione. • Sistema colonne dorsali – lemnisco mediale: Recettori tattili e propriocettivi. Quando sono stimolati trasportano il segnale all’interno del neurone di 1° ordine, la cui branca centrale entra nel midollo e nel sistema delle colonne dorsali si forma un fascio di fibre che risalgono il midollo ed arrivano al bulbo (troncoencefalo). Qui c’è la sinapsi tra il 1° e 2° neurone. L’assone del 2° neurone farà sinapsi coi nuclei talamici. A livello talamico parte il neurone di 3° ordine che farà sinapsi con la corteccia somatosensoriale primaria (nel lobo parietale). Questa corteccia ci darà info su tutto quello che è successo a livello somatico e propriocettivo. • Sistema spino-talamico antero-laterale: Nocicettori (sensazione dolorifica) e termocettori. I recettori provengono dal corpo del neurone di 1° a T la cui branca centrale entra nel midollo. Qui fa sinapsi con il 2° neurone che si porta nella porzione antero-laterale, viaggia all’interno dell’SNC fino a raggiungere il talamo in dei nuclei meno specifici. Qui c’è la sinapsi col 3° neurone, il cui assone raggiunge la corteccia somatosensoriale primaria (nel lobo parietale) che ci dà una prima analisi della stimolazione a cui siamo sottoposti. Aree corticali somestesiche: La corteccia somatosensoriale si trova nel lobo parietale dietro la scissura di Rolando. C’è una corteccia primaria principale e poi ci sono delle cortecce associative. Dopo aver analizzato: discriminazione, sede di applicazione, intensità, modalità sensoriale, ecc.. le info passano alla corteccia parietale posteriore (associativa) dove i segnali vengono analizzati e decodificati. Es: con il tatto senza vedere un oggetto possiamo identificarlo. La corteccia è costituita da diversi strati con molti solchi per aumentarne la superficie. Ad ogni tratto di corteccia corrispondono neuroni che hanno il loro corrispettivo in periferia. Mappa somatotopica della superficie corporea: c’è questa mappa dove è rappresentato tutto il nostro corpo. Esso è rappresentato tramite l’homunculus sensoriale. L’homunculus non rispetta le proporzioni del nostro corpo. Questo perché + è grande il disegno e + ci sono recettori sensoriali in periferia per quella Propriocezione: è una sensibilità che fornisce info sullo stato dei muscoli, tendini ed articolazioni sia a riposo che durante il movimento. Non raggiunge mai il livello di coscienza. Utilizza i propriocettori: • Recettori muscolari: fusi neuromuscolari, organi tendinei di Golgi • Apparato vestibolare: utricolo, sacculo, canali semicircolari • Corpuscoli di Pacini: recettore cutaneo profondo, senso della vibrazione • Corpuscoli di Ruffini: recettore cutaneo e delle capsule articolari: pressione, tatto prolungato ed intenso. Fusi neuromuscolari: Sono recettori distribuiti parallelamente rispetto alle fibre muscolari striate. • Regione centrale/equatoriale: non striata, in cui si trovano nuclei • Regioni polari: striate, contenenti filamenti di actina e miosina Hanno innervazione sia sensoriale che motoria. Hanno 2 tipi di fibre: • Fibre a catena nucleare: sottili, con i nuclei disposti in una sola fila centrale • Fibre a borsa nucleare: grossi nuclei ammassati in una borsa centrale. Composti da 2 tipi di fibre: dinamiche e statiche (ci danno info sul muscolo statico e in movimento). Innervazione sensoriale: • Terminazioni primarie: Fibre 1A (grande diametro e conduzione veloce) • Terminazioni secondarie: Fibre 2 (minore diametro e bassa velocità). Sulla membrana di tutte e 2 i tipi di fibre afferenti sono presenti canali ionici ancorati al citoscheletro. Lo stiramento del muscolo aprirà questi canali ed invieranno il segnale all’SNC. Innervazione motoria: I motoneuroni gamma innervano fibre intrafusali, mentre quelli alfa innervano le extrafusali quindi solo le estremità del fuso. Come funziona il recettore? Quando il fuso viene stirato nella parte centrale, i canali ionici si aprono (perché ancorati al citoscheletro), il sodio entra e la membrana si depolarizza. Questo aumenta la frequenza dei potenziali d’azione. Tipi di fibre: • Fibre 1A: a sacco nucleare ed a catena nucleare • Fibre 2: solo fibre a catena nucleare • Fibre gamma dinamiche: solo fibre a sacco nucleare • Fibre gamma statiche: solo fibre a catena nucleare Il fuso neuromuscolare in ogni caso ci dà istante per istante il grado di allungamento del nostro muscolo. Normalmente però quando il muscolo si contrae anche il fuso si accorcia, però ci viene incontro il sistema di coattivazione alfa-gammma che fa sì che quando la fibra extrafusale si contrae per azione degli alfa-motoneuroni, un segnale eccitatorio arriva alle estremità distali del fuso che si contraggono quando il fuso si allunga. Se il fuso si allunga, i segnali che arrivano alla corteccia continuano ad arrivare. Noi anche se non c’è più lo stimolo volontario al movimento attiveremo gli alfa motoneuroni e contrarremo le fibre extrafusali mantenendo il tono muscolare. Organo tendineo di Golgi: è un recettore che risponde ad allungamenti del tendine, quindi a variazioni di tensione del muscolo. La sua attivazione è fondamentale per evitare lo strappo tendineo. Ha un’azione protettiva sull’eccessiva forza/tensione che un muscolo può generare. Recettori vestibolari: Sono recettori che si trovano nell’orecchio interno e decodificano info sull’equilibrio. Sono costituiti da 3 organuli: utricolo, sacculo ed i canali semicircolari (superiore, posteriore ed orizzontale). • Utricolo e sacculo hanno come organo recettoriale la macula. La macula è costituita da tante cellule ciliate, le cui ciglia sono intrappolate in una massa gelatinosa. • I canali semicircolari hanno come organo recettoriale l’ampolla che è costituita da cellule ciliate, le cui ciglia sono rivolte all’interno, verso il canale semicircolare dove scorre l’endolinfa. Utricolo e sacculo: Sono deputati all’equilibrio statico. Composti dal recettore con al di sopra una massa gelatinosa (massa otolitica). Se pieghiamo la testa all’indietro, gli otoliti si spostano anche loro all’indietro e premono sulle ciglia. Le ciglia premono sul chinociglio (il ciglio più grosso) ed i canali del sodio vengono stirati. Il sodio entra, la membrana si depolarizza e si formano i potenziali d’azione che vengono trasferiti dalla cellula cigliata al neurone afferente. Quando torniamo dritti con la testa gli otoliti tornano in posizione, le ciglia si allontanano dal chinociglio, i canali si chiudono e non ci sarà più segnale. Rilevano la gravità e le accelerazioni lineari. Canali semicircolari: Sono deputati all’equilibrio dinamico. Quando il capo ruota, ruota anche l’endolinfa contenuta all’interno dei canali che indurrà la flessione delle ciglia verso il chinociglio. Ora come prima, si aprono i canali ionici, il sodio entra, la membrana si depolarizza e si creano potenziali d’azione che vengono distribuiti. Le info provenienti da utriculo, sacculo e canali semicircolari convergono nella branca vestibolare del nervo vestibolococleare che raggiungerà il vestibolocerebello dove verranno processate queste informazioni. Sensi speciali (Vista): Il recettore della sensibilità visiva sono i coni ed i bastoncelli che si trovano nella retina dell’occhio. Composizione dell’occhio: La retina è la membrana più esterna, andando verso l’interno troviamo altre membrane tra cui la cornea. Troviamo poi l’iride che dà il colore ai nostri occhi. Altra struttura importante è la nostra lente, il cristallino. Tra cristallino e cornea c’è l’umor acqueo e tra il cristallino e le membrane dell’occhio c’è l’umor vitreo. Il cristallino è tenuto in sede da muscoli che lo collegano alla sclera. I recettori poggiano sulla retina e sono: • Coni: ci fanno vedere in ambiente luminoso i colori • Bastoncelli: utilizzati per la visione notturna (bianco e nero) La luce per essere riconosciuta da noi come “immagini” deve attraversare tutte le strutture dell’occhio compresi i 10 strati della retina e raggiungere i recettori (fotorecettori). Controllo della pupilla: La quantità di luce che entra nel foro della pupilla è controllato dal SNA (simpatico e parasimpatico). La pupilla è controllata da 2 muscoli: muscolo circolare dell’iride e muscolo radiale dell’iride, che la fanno stingere ed allargare a seconda della luce. • Miosi: luce intensa, stimolazione parasimpatica, costrizione pupillare • Midriasi: buio, stimolazione simpatica, dilatazione pupillare per permettere a più onde elettromagnetiche (luminose) di entrare nell’occhio e raggiungere i nostri fotorecettori. Rifrazione: Ogni volta che un raggio luminoso attraversa mezzi differenti subisce una deviazione, che viene chiamata rifrazione. Non si rifrange se il raggio passa perpendicolarmente. La rifrazione fa sì che tutti i raggi luminosi che attraversano mezzi differenti possano convergere in un punto detto fuoco. Fuoco sulla retina: Per il fenomeno della rifrazione, quando vediamo qualcosa nella nostra retina lo vediamo al contrario perché i raggi sono stati deviati. Accomodazione: curvatura del cristallino: • Oggetto distante: la luce proviene da un punto distante e si fa in modo che il raggio cada sulla retina. • Oggetto vicino: Se vediamo un oggetto vicino i raggi luminosi cadrebbero aldilà della retina. Avremmo quindi una immagine sfocata § Senza accomodazione: immagine sfocata § Con accomodazione: si attiva il muscolo ciliare che cambia la curvatura del cristallino in modo da far ricadere i raggi sulla retina e l’immagine sarà a fuoco. Recettori visivi: Sono i coni ed i bastoncelli che sono collegati agli interneuroni che li connettono col nervo ottico. Sono composti da una parte cellulare (nucleo, mitocondri, ecc..) e da dei dischi dove all’interno c’è il fotopigmento, che è la molecola che si fa impressionare dall’onda elettromagnetica. SN motorio, i riflessi: C’è un’organizzazione gerarchica del movimento basata su 3 livelli. • Midollo spinale: movimenti riflessi • Tronco encefalico: modulazione dei movimenti che compiamo • Corteccia telencefalica: dove ci sono diverse aree motorie, ognuna con compiti precisi. Tutte queste componenti contengono mappe di rappresentazione somatotopiche e tutti i livelli ricevono info dalla periferia sensoriale o dalle stazioni sottostanti o soprastanti, in questo modo in ogni istante è possibile correggere un movimento. Ci sono poi strutture di controllo del movimento: cervelletto e gangli della base. E strutture di raccordo tra sistema sensoriale e sistema motorio: talamo. Livelli funzionali del SNC: • Livello spinale: dove vi sono circuiti neuronali che regolano movimenti riflessi della postura o di allontanamento da uno stimolo nocivo, volontari, ecc.. • Livello sottocorticale: controlla molte delle attività subconsce (PA, respirazione, equilibrio, salivazione) attraverso il bulbo, il ponte, il mesencefalo, l’ipotalamo, il talamo, il cervelletto ed i nuclei della base. • Livello corticale: è il più alto livello di controllo gerarchico del movimento. Le sue aree motorie controllano il midollo spinale. Sistemi sensoriali e motori: Quando compiamo un movimento è importante che tutte le sensazioni che captiamo dalle vie afferenti siano elaborate dalla corteccia somatosensoriale (specialmente la sensibilità visiva). Tutte queste elaborazioni sensoriali vengono trasferite ai sistemi motori, che elaborano il programma motorio migliore per quello che noi vogliamo fare e dalla corteccia motoria partono le vie discendenti che sono: • Sistema diretto: motoneuroni che raggiungono muscoli che ci fanno compiere attività fini. • Sistema indiretto: regolano i movimenti riflessi e la postura. Riflessi monosinaptici e polisinaptici: I riflessi spinali sono risposte motorie stereotipate (sempre uguali) ad uno stimolo. • Monosinaptici: Lo stimolo in periferia è captato dal recettore sensoriale che viaggia per la via afferente, incontra il corpo cellulare del suo assone, la cui branca centrale entra nel midollo, fa sinapsi con l’alfa-motoneurone che con la via efferente va all’effettore somatico (muscolo scheletrico), che contraendosi darà una risposta. • Polisinaptici: Nel riflesso polisinaptico tra il neurone afferente e quello efferente c’è almeno 1 interneurone per una risposta un po’ più elaborata e modulata. Riflesso monosinaptico da stiramento o miotatico (arco riflesso): Es: percussione col martelletto sul tendine rotuleo. 1. La percussione (stimolo) attiva il fuso neuromuscolare che aumenterà la frequenza dei potenziali d’azione. 2. Il fuso porterà le sue info all’interno del midollo spinale. 3. Il midollo farà sinapsi con l’alfa-motoneurone che raggiunge il quadricipite femorale. 4. La risposta sarà di contrazione muscolare. L’informazione del fuso non arriva solo all’alfa-motoneurone che fa contrarre il quadricipite (muscolo agonista) ed estendere la gamba. L’info infatti andrà anche a fare sinapsi con un interneurone che è inibitore dell’alfa motoneurone che va al muscolo semitendinoso (inibendo il muscolo flessore facilito il movimento di estensione della gamba). Riflesso tendineo di Golgi o miotatico inverso: Il riflesso può partire non solo dal fuso neuromuscolare ma anche dall’organo tendineo del Golgi. Dà luogo ad un riflesso miotatico inverso (fa l’opposto rispetto a prima). Stimola il flessore ed inibisce l’estensore. Riflesso flessorio ed estensorio crociato: Se inibisco il quadricipite femorale (estensore) di una gamba ed attivo il flessore, è necessario che l’altra gamba faccia il contrario. Se fletto la dx estendo la sx. Risposta riflessa ad uno stimolo nocivo: è un riflesso che parte da un nocicettore. Lo stimolo dolorifico attiva il nocicettore che attiva un circuito complesso per cui va al midollo spinale, ed attiva vie efferenti che attivano i flessori della gamba dove vi è lo stimolo nocivo (in modo da alzarla) (es: chiodo per terra) e contemporaneamente inibisce i flessori dell’altra per stabilizzare il corpo. La risposta riflessa può attivare anche molti altri sistemi che produrranno smorfie, pianto, urla, ecc.. Organizzazione somatotopica dei motoneuroni del midollo spinale: Nel midollo spinale i motoneuroni sono organizzati in maniera somatotopica, nel centro abbiamo i muscoli del tronco e prossimali ad esso, più lateralmente i muscoli distali. A livello dorsale avremo neuroni che innervano i flessori ed a livello ventrale quelli che innervano estensori. Locomozione: Il sistema flessorio-crociato è alla base della locomozione. È regolato da vie sensitive propriocettive. 1 motoneurone flessore/estensore si eccita mentre quello nell’altra gamba contemporaneamente si inibisce. Postura: i 3 problemi principali per il mantenimento della postura sono: • Equilibrio • Generazione di risposte che anticipano i movimenti volontari finalizzati (per mantenere la postura durante il movimento ma anche alla fine di esso). • Adattamento alle condizioni ambientali. Schema dei circuiti neuronali coinvolti nel mantenimento della postura: Le aree corticali coinvolte nella postura sono l’area motrice supplementare per la pianificazione del movimento, che mediante vie nervose discendenti agisce sul troncoencefalo dove ci sono i centri di mantenimento della postura. Tutti i recettori devono comunicare alle loro stazioni di riferimento le nostre situazioni periferiche. Schema dei meccanismi a feedforward e feedback: Sono gli schemi che mantengono la nostra postura. • Feedback: quando stiamo per cadere si attiva e provvediamo alla correzione del movimento: • Feedforward: risposte generate sulla base di previsioni grazie alle esperienze precedenti. Molti gesti motori che abbiamo da piccoli come riflessi li perdiamo durante la crescita perché non li usiamo più, ma la nostra mente li conserva. Quando poi cerchiamo di apprendere un nuovo gesto motorio, riprendiamo dalla nostra memoria motoria un riflesso che in realtà già avevamo. SNM, Strutture sottocorticali: Sono strutture intermedie che modulano le performance motorie e sono il cervelletto ed in nuclei della base. Cervelletto: è situato dietro al ponte. Viene diviso in lobo anteriore e posteriore dalla fessura primaria. C’è inoltre il lobo flocculonodulare che non fa parte del cervelletto ma è attaccato ad esso. La sua struttura centrale si chiama verme e le sue 2 strutture laterali costituiscono gli emisferi cerebellari. La sua funzione è di trasformare gli ordini, non ancora perfetti, in movimenti coordinati e fluidi di tutti i gruppi muscolari. Regola i movimenti e la postura del corpo. Gli aspetti principali del movimento che vengono controllati sono velocità, estensione, forza e direzione. La perdita della sua regolazione provoca incoordinazione motoria. Connessioni cerebellari afferenti ed efferenti: Ogni struttura del cervelletto ha funzioni specifiche. • Lobo flocculonodulare: riceve info dai nuclei vestibolari e si occupa dell’equilibrio e della fissazione delle immagini. • Cervelletto: § Verme: riceve info dai nuclei spino-cerebellari (es: info somatosensoriali dagli arti), queste info dopo essere state elaborate escono dal cervelletto e tornano al midollo spinale. § Struttura laterale degli emisferi cerebellari: riceve info dalla corteccia motoria, il cervelletto le elabora e poi le rispedisce alla corteccia motoria. Corteccia cerebellare: è divisa in 3 strati: necessario che ci sia una sintesi tra gli stimoli dell’ambiente interno ed esterno e gli schemi motori che abbiamo depositato nelle aree motorie. Nelle aree arrivano molte info da afferenze sensoriali, ecc.. queste info confluiscono nella corteccia premotoria , vanno verso le aree motorie fino alla corteccia motoria primaria per dare l’output verso il midollo spinale ma insieme manda il programma motorio anche ai nuclei della base per il controllo del movimento. Aree premotorie: • Mediale: si occupa di scegliere il programma motorio utilizzando le nostre memorie (esperienze pregresse). • Laterale: interviene nell’esecuzione del movimento scegliendo i gruppi muscolari che dovranno compiere quel movimento basandosi sugli eventi esterni (afferenze sensoriali). In sostanza le aree premotorie scelgono il programma motorio da utilizzare confrontando i programmi motori che già abbiamo con quello che sta succedendo all’esterno del nostro corpo. Vie motorie: Quando abbiamo deciso quale programma motorio mettere in atto, questo programma motorio dalle aree frontali sarà trasferito alla corteccia motoria primaria. La corteccia motoria primaria riceve i comandi motori e li trasferisce al midollo spinale. Mentre li trasferisce al midollo li trasferisce anche ai sistemi di controllo (cervelletto e nuclei della base). Tutte le info motorie sono crociate, i muscoli di sx hanno il controllo motorio a dx e viceversa. Sistemi discendenti motori: Si dà luogo a 2 sistemi discendenti motori: • Sistema mediale: innerva alfa-motoneuroni che innervano muscoli prossimali • Sistema piramidale laterale: innerva alfa-motoneuroni che innervano muscoli distali. Schema: Vie discendenti (motoneuroni) à Corteccia motoria (pianificazione, avvio ed esecuzione); Centri del troncoencefalo (movimenti elementari e controllo della postura) à Il tutto controllato da cervelletto e nuclei della base à Interneuroni à Motoneuroni spinali à Muscoli scheletrici. Funzioni cognitive: Ogni corteccia primaria ha affianco una corteccia associativa. La comunicazione tra queste 2 cortecce è in grado di farci compiere delle funzioni complesse. Le cortecce associative hanno una funzione di raccordo. Con loro comunicano sia il sistema limbico (che regola il nostro comportamento) che tutte le cortecce primarie e tutte le strutture che si occupano della memoria. Quindi le cortecce associative attraverso il sistema limbico e le strutture esecutive dei nostri comportamenti riescono ad influenzare anche tutte le risposte motorie, non solo quelle vegetative. Elaborazione intrinseca: Negli emisferi cerebrali ci sono aree non mappate che sono aree di elaborazione intrinseca cui non sappiamo il compito preciso. Sappiamo però che sono aree collegate all’integrazione dell’informazione sensoriale, all’emozione ed alla sua permanenza nella memoria, all’organizzazione delle idee ed alla capacità di progettazione a lungo termine. Apprendimento e memoria: • Apprendimento: processo mediante il quale si acquisiscono conoscenze ed in cui l’ambiente può cambiare il comportamento dell’uomo. Delle variazioni comportamentali possono provocare cambiamenti nel cervello, nel modo in cui percepiamo, agiamo, pensiamo e sentiamo. § Apprendimento percettivo: sono cambiamenti del sistema percettivo che ci permettono di riconoscere gli stimoli. § Apprendimento motorio: quando impariamo a mettere in atto una risposta nuova. È una forma di apprendimento stimolo-risposta. • Memoria: Processo di immagazzinamento di tali conoscenze. § Memoria riflessiva (implicita): è incosciente e si forma lentamente con la ripetizione dello stesso evento molte volte. (apprendimento di procedure e regole, come la grammatica). § Memoria dichiarativa (esplicita): è cosciente, si basa su processi cognitivi come la valutazione ed il confronto. La sua ripetizione costante la può trasformare in memoria riflessiva. Plasticità: Alla base di tutto questo ci sono fenomeni definiti di plasticità sinaptica/neuronale. Il 1° ad apprendere è il circuito neuronale cambiando l’efficacia della trasmissione sinaptica. Modificazioni funzionali e strutturali delle connessioni sinaptiche: Le connessioni tra neuroni sensitivi e motoneuroni possono cambiare nel tempo. Se utilizziamo molto questa via, il neurone sensitivo non avrà più solo 2 terminali sinaptici ma diverranno 4, la trasmissione sarà facilitata e la risposta sarà più rapida. Se non lo utilizziamo invece da 2 terminali ne avremo solo 1 (risposta + lenta). Le modificazioni possono essere sia funzionali che strutturali ma per avere delle modificazioni strutturali dobbiamo prima avere una modificazione funzionale. Le modificazioni possono essere: • A breve termine – funzionali: variazione della forza ed efficienza sinaptica. Possiamo dimenticarla oppure trasferirla al lungo termine. • A lungo termine – strutturali: sono modificazioni anatomiche con eliminazione di connessioni preesistenti o comparsa di nuove. Strutture coinvolte nella memoria: • Ippocampo • Lobo temporale • Corteccia paraippocampale • Corteccia prefrontale Queste strutture si scambiano continuamente info rafforzando il circuito. Continue Afferenze à Storage di memoria a breve termine à Storage a lungo termine ; Oblio. Linguaggio: Il linguaggio ha 2 aree principali: • Area di Broca: responsabile del linguaggio parlato • Area di Wernicke: responsabile della comprensione della parola. Le 2 aree sono connesse ad un fascio di fibre in modo che l’area di Wernicke trasmette quello che ha capito all’area di Broca e noi possiamo rispondere in maniera congruente a quello che abbiamo sentito/letto. Le vie coinvolte quando si nomina/vede un oggetto o quando si legge confluiscono tutte nelle aree associative (Wernicke, Broca). Tutto viene trasferito dall’area di Wernicke a quella di Broca che elaborerà la risposta e la trasferirà alla corteccia motoria primaria per l’emissione della parola. Attività elettrica del cervello: Tutte le attività cerebrali sono delle correnti elettriche che si muovono all’interno del cervello. Da Dall’esterno possiamo l’attività elettrica del cervello (elettroencefalogramma). L’elettroenc. Mostra l’attività del cervello mediante onde. Le forme d’onda sono variabili nello stato di veglia o di sonno. L’attività elettrica è dovuta al Sistema di proiezione reticolare ascendente. Dal talamo tutte le info vengono trasferite alla corteccia cerebrale (attraverso onde elettriche che possiamo registrare). Onde tipiche dell’EEG (elettroenc.): Le onde che si registrano in periodi di riposo sono ampie e regolari, nel periodo di veglia sono molto irregolari. Dominanza cerebrale: Abbiamo sempre un emisfero dominante. Nei dx per esempio rispetto alla scrittura l’emisfero dominante è il sinistro. L’emisfero dx è più fantasioso. L’emisfero sx è più lineare. I 2 emisferi sono in connessione tra loro attraverso il corpo calloso che è un fascio di fibre molto fitte. Questo fa sì che le azioni dei 2 lati del cervello siano coordinate. Sistema nervoso autonomo: Il SNA regola l’ambiente interno e mantiene l’omeostasi. Opera a livello dell’inconscio. Ha strutture centrali e vie periferiche. Mette in atto risposte di tipo: • Nervose: fasci nervosi • Se l’ormone/i suoi effetti sono bassi, avremo una stimolazione dell’ipofisi che andrà a condizionare la ghiandola bersaglio e quindi il rilascio di ormoni. Asse ipotalamo-ipofisi: Questo asse controllo l’attività del SE. L’ipotalamo ha una funzione nervosa ed una endocrina. Nella sua funzione nervosa produce 2 neurormoni: • Ossitocina: agisce sulla muscolatura liscia dell’utero, aumentando le contrazioni uterine. • ADH (antidiuretico o vasopressina): agisce sulla muscolatura liscia dei vasi riducendone il calibro aumentando così la PA. Inoltre controlla l’escrezione di urina, trattenendo l’acqua delle urine, aumentando la volemia e quindi la PA. Questi 2 ormoni vengono rilasciati in circolo nei capillari della neuroipofisi. Adenoipofisi: è la parte su cui vanno ad agire i fattori RH. L’adenoipofisi è costituita da diversi tipi di cellule, ognuno dei quali produce diversi ormoni trofici sulle ghiandole o gli organi bersaglio. Tipi di cellule: • Acidofile: § GH: ormone della crescita § PRL: prolattina • Basofile: § FSH: follicolo-stimolante § LH: luteizzante § TSH: tireotropina • Cromofobe: § ACTH: adenocorticotropo Prolattina: promuove l’allattamento in tutte le donne gravide ed in un periodo dopo il parto. Stimola la produzione di latte dagli acini ghiandolari della mammella. GH: la sua secrezione è regolata dal fattore rilasciante GH e dal fattore inibente somatostatina. È rilasciato in maniera pulsatile a ritmo circadiano. Aumenta in condizioni di stress. Eccessivo GH nella pubertà à Gigantismo Eccessivo GH in età adulta à Acromegalia (ispessimento delle ossa) Carenza di GH à Nanismo ipofisario Ormoni: Gli ormoni possono agire su più organi bersaglio ed uno stesso organo può essere sottoposto all’azione di più ormoni. Asse Ipotalamo-Ipofisi-Tiroide: L’asse Ipotalamo-Ipofisi prosegue poi verso la periferia. Questo asse sfocia nella tiroide che è una ghiandola che regola le attività metaboliche e la nostra temperatura corporea. La tiroide secerne ormoni tiroidei T3 e T4 i cui effetti biologici si ripercuotono sul metabolismo (carboidrati, proteine e grassi). L’aumento del metabolismo provoca un aumento di calore, quando però aumenta in maniera eccessiva ci sarà un’inibizione dei centri termoregolatori (meccanismo a feedback) che agiranno sull’ipotalamo per far produrre meno ormone RH e così via. L’azione inibitoria sull’ipotalamo può avvenire anche da altri centri encefalici. Asse Ipotalamo-Ipofisi-Surrene: Questo asse si attiva in risposta allo stress. In risposta la corticale del surrene secerne cortisolo, che è l’ormone dello stress (che aumenta dopo es. fisico intenso, o stress psico-fisici). Il cortisolo stimola la liberazione di catecolammine dalla midollare del surrene. Qui il ciclo si chiude perché con la loro liberazione il nostro apparato cardiovascolare, respiratorio, ecc.. aumenterà tutta la sua attività per affrontare la condizione di stress. Rapporto cortisolo legato – cortisolo libero: è un equilibrio molto delicato che si autocontrolla, e aumenta troppo il cortisolo libero viene legato alle proteine plasmatiche, se invece diminuisce il cortisolo libero le proteine plasmatiche lo libereranno. Cortisolo e metabolismo: Il cortisolo ha diversi effetti sul nostro metabolismo. • Stimola l’appetito • Libera acidi grassi, amminoacidi e glucosio • Inibisce la captazione di glucosio ed amminoacidi Il cortisolo è infatti un ormone diabetogeno perché induce tutta una serie di meccanismi che aumentano la quantità di glucosio nel sangue. Effetti del cortisolo sull’organismo: • Riduce il tessuto connettivo • Inibisce la risposta immunitaria ed infiammatoria • Mantiene la gittata cardiaca • Facilita la maturazione del feto • Aumenta la filtrazione glomerulare • Modifica l’umore e lo stato di veglia • Mantiene la funzione muscolare e diminuisce la massa muscolare Aldosterone: è un altro ormone importante della corticale del surrene. È un ormone che con la sua azione fa aumentare la PA in risposta a cadute di pressione o perdita di sangue. Regolazione glicemia – pancreas: Nell’omeostasi una cosa molto importante è la regolazione della glicemia. La glicemia dovrebbe essere tra i 70-100 mg/dl a digiuno. Come si fa a mantenere costante questa concentrazione? Ci riusciamo grazie all’effetto di 2 ormoni pancreatici: insulina e glucagone. Aumento della glicemia à pancreas secerne insulina. Aumentando l’insulina si stimola la sintesi di glicogeno e prende il glucosio dal sangue e lo mette nel fegato sottoforma di glicogeno (riserva). Diminuzione della glicemia à pacreas secerne glucagone. Fa scindere il glicogeno in glucosio e lo immette nel circolo sanguigno. La glicemia ha delle oscillazioni fisiologiche giornaliere accoppiate a liberazione di insulina. Gli aumenti glicemici sono dopo i pasti ed al risveglio. Somatostatina: Il sistema glucagone-insulina è regolato dalla somatostatina. È un ormone prodotto dall’ipotalamo, ipofisi, SNC, rene, tratti del sistema gastrointestinale e pancreas. La sua funzione principale è il controllo sulla secrezione degli ormoni pancreatici. La sua secrezione è inibita dall’insulina. Asse Ipotalamo-Ipofisi-Gonadi: Regola gli ormoni sessuali (testosterone, estrogeni, progesterone). Il meccanismo è regolato con meccanismo a feedback. • Estrogeni e progesterone (femminili): agiscono su quasi tutti i tessuti. Sono responsabili della produzione degli ovociti e dello sviluppo dei caratteri sessuali secondari. Regolano il ciclo ovarico e mestruale. • Testosterone (maschili): è secreto dalle cellule interstiziali del testicolo ed ha numerose funzioni. È prodotto in modiche quantità nelle prime settimane di vita, a concentrazioni basse fino a 10-13 anni ed aumenta rapidamente all’inizio della pubertà. La sua funzione principale riguarda lo sviluppo muscolare ed osseo, la sintesi proteica ed il numero di globuli rossi. Questo ormone è strettamente correlato alla produzione di cortisolo, i 2 ormoni interagiscono tra loro e questa loro interazione aumenta durante allenamento intenso e sforzi prolungati nel tempo. È prodotto inoltre nella corticale del surrene (presente in minime quantità anche nelle donne). Durante sforzi intensi la sua produzione nella corticale del surrene aumenta enormemente ed il sesso femminile può perdere i caratteri sessuali secondari ed andare incontro a mascolinizzazione ed eccessiva dimensione muscolare (ormone usato come doping). Composizione del sangue: • Parte liquida (plasma) 55%: • Parte corpuscolata (cellule) 45%: § Globuli rossi § Globuli bianchi § Piastrine La quantità di parte corpuscolata rispetto rispetto alla parte liquida costituisce l’ematocrito. La % liquida del sangue deve essere sempre > rispetto alla parte corpuscolata. (di solito 55% - 45%). Possiamo tollerare parte corpuscolata fino al • Le valvole semilunari si chiudono quando la pressione arteriosa è > di quella ventricolare. Cellule cardiache: • Cellule del miocardio comune: sono cellule contrattili ed eccitabili tali da poter generare un potenziale d’azione. • Cellule specifiche: sono presenti in specifiche regioni del cuore (atrio- ventricolo, ecc..), sono cellule che si autoeccitano ed hanno la capacità di generare potenziali d’azione diversi da quelli visti prima. Caratteristiche cellulari: • Eccitabilità: tutte le cellule del miocardio comune e specifico • Automatismo: capaci di generare potenziali d’azione in maniera autonoma e cadenzata (solo miocardio specifico) • Conducibilità: conducono i potenziali d’azione da dove si generano alla fine del tessuto stesso. (solo miocardio specifico) • Contrattilità: capacità di contrarsi, sviluppare tensione e forza. (solo miocardio comune). Potenziali d’azione: Rispetto al muscolo scheletrico ed ai motoneuroni, il muscolo cardiaco sviluppa potenziali d’azione molto più duraturi. Si inizia con una depolarizzazione che dipende dagli ioni sodio, un inizio di ripolarizzazione (uscita ioni potassio) e una fase di plateau (ingresso ioni calcio). Lo ione calcio essendo positivo mantiene la cellula del miocardio depolarizzata. Quando i canali del calcio si chiuderanno inizierà la fuoriuscita del potassio, quindi ci sarà la ripolarizzazione completa ed il ritorno al potenziale di riposo, pronti per un altro impulso. Plateau: è dovuto all’ingresso di ioni calcio, che sono fondamentali per la contrazione muscolare. La muscolatura cardiaca non è tetanizzabile, non possiamo aumentare la forza di contrazione del miocardio aumentando il numero dei potenziali d’azione, ma possiamo sfruttare un maggior ingresso di calcio per sfruttare tutti i ponti actomiosinici. Somministrando farmaci calcio-antagonisti diminuisce la durata del plateau, meno calcio entra all’interno della cellula e ci sarà minor sviluppo di forza. Oppure se rendiamo la cellula meno polarizzata avremo uno sviluppo di potenziali d’azione minore e quindi di plateau più piccoli fino a non averne. Questa situazione si può manifestare per esempio quando il nostro equilibrio ionico intra ed extracellulare non è mantenuto nei range fisiologici. Eccitabilità ed ECG: Le cellule più eccitabili (del tessuto specifico) si trovano a livello del nodo senoatriale posto nell’atrio destro, Il nodo senoatriale genera potenziali d’azione a riposo circa 70 volte al minuto. Questi potenziali d’azione vengono condotti nell’atrio sinistro, destro e nel nodo atrio-ventricolare, in cui abbiamo un rallentamento della conduzione che porta il potenziale d’azione ai ventricoli. Il potenziale d’azione arriva ai ventricoli in ritardo in maniera tale che gli atri si contraggano prima. Le cellule del nodo seno-atriale si autoeccitano e non sono contrattili perché non contengono filamenti di actina e miosina. Generano solo potenziali d’azione in maniera ritmica e li trasmettono al miocardio atriale comune ed alle altre componenti del tessuto specifico. Dopo che il potenziale d’azione è passato nel nodo atrio-ventricolare passerà poi nel fascio di His che lo condurrà nelle cellule muscolari che circondano i ventricoli. Sequenze di depolarizzazioni e ripolarizzazioni: L’atrio dx si comincia a depolarizzare, si eccita. Il potenziale d’azione viene trasmesso all’atrio sx, arriva al nodo atrio-ventricolare (solamente quando tutti e 2 gli atri si sono depolarizzati). Ora la depolarizzazione raggiungerà tutto il miocardio ventricolare di dx e sx. Nel frattempo gli atri si sono ripolarizzati. L’evento elettrico precede sempre quello meccanico. Quando il potenziale d’azione ha raggiunto le varie fibrocellule del miocardio, esse comunicano tra loro mediante le gap-junctions. Questo vuol dire che se una cellula miocardica si depolarizza, questa farà depolarizzare anche le cellule vicine, questo è importante perché fa sì che il cuore si contragga allo stesso momento. Potenziali d’azione ed SNA: Il nodo seno-atriale produce dei potenziali d’azione che corrispondono alla nostra FC, che a riposo è circa 70 bpm. Il nodo seno-atriale è sotto il controllo del SNA. Regola l’attività del miocardio, in particolare nel bulbo avremo un centro cardioacceleratore (aumenta l’attività del miocardio) ed un centro depressorio dell’attività del miocardio. Acceleratore à SA ortosimpatico Depressorio à SA parasimpatico Elettrocardiogramma: Tutta l’attività del cuore la possiamo registrare con l’ECG. Sono registrazioni di eventi elettrici effettuate sulla superficie del corpo. Fornisce info su ritmo ed eventuali alterazioni, orientamento del cuore, ecc.. I singoli potenziali li possiamo sommare ed essendo noi un conduttore di cariche, esse si propagano fino alla superficie dell’organismo. Possiamo considerare la somma delle cariche positive e negative e quindi parlare di dipolo elettrico. Nel dipolo si riconosce: intensità e valore delle cariche, direzione e verso. Onde dell’ECG: • Onda P: depolarizzazione degli atri L’eccitazione raggiunge il setto atrio-ventricolare • Complesso QRS: Depolarizzazione ventricolare. Tratto isoelettrico • Onda T: Ripolarizzazione dei ventricoli ECG normale ed alterato: In certi ECG si possono riconoscere certe malattie cardiache, per esempio quando manca un onda, un tratto, ci sono onde in più o in meno, ecc.. Ciclo cardiaco: Il ciclo cardiaco è quello che compie il cuore ad ogni battito. Va da un battito al successivo, comprende l’eiezione (espulsione di liquido) dal cuore dx e dal cuore sx ed il suo ritorno all’atrio dx e sx. Il cuore quando si contrae immette il sangue dal ventricolo sinistro in aorta per andare a tutti gli organi. Dal ventricolo dx il sangue va ai polmoni attraverso l’arteria polmonare, dove viene ossigenato, poi torna all’atrio sx per tornare a tutti gli organi. Il cuore ha 2 circolazioni: • Grande circolazione: Ventr. Sx – Organi – Atrio dx • Piccola circolazione: Ventr. Dx – Polmoni – Atrio sx Ogni organo riceve una certa quantità di sangue. Un uomo normale ha circa 5 l di sangue. 5 vengono immessi e 5 devono tornare (legge di Frak Starling). Come succede questo fenomeno? Avviene attraverso il ciclo cardiaco. Il ciclo ha vari fasi, 2 che sono principali, sistole e diastole e poi ha delle sottofasi. Sistole + Diastole = Ciclo cardiaco. Il ciclo con una FC a riposo di 70 bpm dura all’incirca 800 ms che sono ripartiti in 500 ms per la diastole (riempimento) e 300 ms per la sistole (eiezione). In un minuto il ciclo viene compiuto più di 70 volte. Fasi del ciclo cardiaco: 1. Cuore rilassato, le 4 valvole son chiuse, il sangue non ossigenato entra nell’atrio dx (attraverso le vene cave), contemporaneamente il sangue ossigenato entra nell’atrio sx (attraverso le vene polmonari). Il sangue entra negli atri in maniera passiva, non ci sono valvole tra vene (cave e polmonari) e gli atri. 2. Quando la quantità di sangue degli atri ha raggiunto una certa pressione, le valvole atrio-ventricolari si aprono ed il sangue passa dagli atri nei rispettivi ventricoli. 3. Mentre il sangue entra nei ventricoli, la loro pressione aumenta ed arriveremo ad un punto in cui la pressione degli atri e dei ventricoli quasi si equivale. 4. A questo punto per evitare che il sangue torni indietro, gli atri si contraggono (fase di pre-sistole), il resto del sangue passa dagli atri ai ventricoli e ci sarà un riempimento totale dei ventricoli. 5. Ora gli atri si rilassano, la pressione è > nei ventricoli, quindi le valvole atrio- ventricolari si chiudono per evitare il reflusso. Ora i ventricoli cominciano a contrarsi a valvole ancora chiuse (contrazione isometrica). Isometrica perché con una pressione maggiore rispetto alla toracica e questo permetterà al sangue di progredire dall’addome, al torace, al cuore, fino all’atrio destro. Meccanismi di controllo della GC: • Muscoli intrinseci (all’interno del cuore stesso): § Regolazione del precarico per la lunghezza ideale dei sarcomeri. § Contrattilità. (si aumenta il calcio intracellulare). • Muscoli estrinseci: Regolazione nervosa ed endocrina per la contrattilità. Si regolano la GC e la FC con fattori di accoppiamento (precarico e postcarico) che dipendono sia dal cuore che dal sistema vascolare. I fattori che regolano la GC riguardano cuore (capacità contrattile e FC) e sistema vascolare (calibro dei vasi). Controllo cronotropo: è il controllo sulla frequenza. Funzionalità ventricolare: • Effetto inotropo positivo: quando aumenta la contrattilità per azione del SNA ortosimpatico. • Effetto inotropo negativo: diminuisce la contrattilità per riduzione dell’attività del SNA ortosimpatico. Come fa l’SNA ortosimpatico (catecolammine) ad aumentare la contrattilità? Lo fa aumentando il calcio intracellulare. Che è quello che fanno molti farmaci, come la digitale. Sono farmaci che bloccano la pompa sodio-potassio, in cui si susseguono delle reazioni che portano all’aumento di calcio, quindi avremo > contrattilità. L’aumento della contrattilità è indotto dall’aumento della frequenza. Aumentando la FC, aumenta il calcio intracellulare. Tutto questo è molto importante quando parliamo di esercizio fisico dove il cuore deve regolare la sua attività. Emodinamica: L’emodinamica riguarda il sistema di flusso ematico. Il sistema cardiocircolatorio ha alcune peculiarità: • Condotti non rigidi, pareti visco-elastiche • In alcuni tratti (capillari) è possibile l’ingresso e la fuoriuscita di liquido • Il ritmo della pompa è variabile • La viscosità e la pressione del sangue è variabile Vasi: i vasi sono di calibro diverso e con struttura della parete diversa. Le arterie grosse sono muscolari ed elastiche fino ad arrivare alle arteriole (solo muscolari), fino ai capillari che hanno pareti molto sottili. Complianza: Le vene hanno la peculiarità di essere complianti (si distendono). Le vene sono 8 volte più distensibili delle arterie. La vena quando si riempie di sangue si distende, lo accoglie. L’arteria molto meno (soprattutto quando invecchia) quindi la pressione aumenta. Pressione e altri parametri: Il sangue è immesso nell’arteria durante la sistole ventricolare con una certa pressione perché raggiunga tutti i nostri organi. La pressione dipende da vari parametri: forza, superficie, flusso ematico, velocità, sezione del vaso (spessore). La pressione che vige all’interno de un vaso è quello che mantiene il vaso pervio. Questa pressione dall’interno spinge sul vaso e lo mantiene aperto, ma il vaso è circondato da tessuti che a loro volta esercitano una pressione sulle pareti del vaso dall’esterno, che tenderebbero a farlo chiudere. La parete del vaso, quindi, deve sviluppare una pressione transmembrana per determinare il calibro del vaso. Parete elastica: La parete aortica quando il sangue viene immesso, si allarga e accumula energia, che torna al sangue. L’aorta si comporta come un elastico. Se la parete è rigida c’è poco ritorno elastico con la difficoltà a far viaggiare questo sangue. Pressione arteriosa: • Minimo diastolico: 80 mm di mercurio • Massimo sistolico: 120 mm di mercurio Questa pressione si trasmette lungo tutto l’albero arterioso. La pressione 80-120 si mantiene pulsatoria con oscillazioni di massime e minime fino a che la parete dell’arteria è elastica-muscolare. Dopo il flusso passa nel serbatoio di pressione che la mantiene costante. Il flusso poi non è più pulsatorio. Dopodichè il sangue raggiungerà tutti i distretti a seconda delle esigenze, per garantire metaboliti ed ossigeno. La PA si può misurare con lo sfigmomanometro a livello dell’arteria brachiale. 80- 120 pressione normale. Quando la parete diventa rigida la PA aumenta. Quando c’è una patologia valvolare (stenosi aortica, ci sarà un’eiezione minore, il che comporta una pressione minore). La pressione cala man mano che i vasi diventano più piccoli. Misura della pressione venosa centrale (PVC): La PVC non si misura, se non i casi eccezionali. La PVC va misurata introducendo un trasduttore di pressione a livello della giugulare. La PVC a livello fisiologico non deve superare i 2 mm Hg (di mercurio). Anche la PVC cambia durante il suo percorso. Le variazioni le possiamo disegnare sul Flebogramma. Meccanismi di controllo della pressione: La pressione va tenuta sotto controllo, i sistemi di controllo sono: • Rapidi: controlli nervosi (recettori nell’arco aortico e nella carotide) • Medio-lungo: a feedback (intervengono dopo che la pressione è aumentata/diminuita). • Override control: interviene prima che la PA cambi) • Lungo termine: agiamo sui sistemi che controllano la volemia • Altro ormone che regola la PA è l’angiotensina Fattori influenzanti il calibro del vaso: Abbiamo fattori che agiscono sul cuore e sul volume del sangue e fattori che agiscono sul calibro del vaso (resistenze periferiche totali). Emodinamica 2: Sangue: Il sangue è un tessuto liquido che trasporta nutrienti, ossigeno ed anidride carbonica. Composizione: • Parte liquida (Plasma) 55%: acqua, elettroliti, proteine • Parte corpuscolata (Ematocrito) 45%: Globuli rossi, Globuli bianchi, Piastrine La parte corpuscolata dona viscosità al sangue. Troppa viscosità fa male, si aumenta la PA ed il cuore fa più fatica ad eiettare il sangue. In certi sport l’ematocrito lo fanno innalzare appositamente, perché se ci sono più globuli rossi c’è anche più ossigeno, però andiamo incontro ai rischi detti prima. Proteine del sangue: (Albumine, Globuline, Fibrinogeno): Le proteine sono importanti perché aiutano il sangue a trattenere liquidi all’interno del condotto. Senza esse i liquidi si perderebbero formando edemi. Con una bassa % di ematocriti invece il sangue è più fluido, scorre più velocemente ma rischiamo di avere basso apporto di ossigeno ai tessuti tanto che il cuore compensa questo aumentando la FC. Albero arterioso e venoso: Il sangue costituisce la nostra volemia ed è distribuibile nell’albero arterioso e venoso (di +). Le vene costituiscono un serbatoio di sangue, quando ad esempio durante un esercizio fisico dobbiamo aumentare la quantità di sangue nell’unità di tempo, il sangue viene preso da questi serbatoi. Portata: Volume di liquido che attraversa una sezione trasversa del condotto nell’unità di tempo. Il sangue deve avere un controllo Spazio-Temporale, deve andare in tutti gli organi per prevenire l’ischemia (carenza di O2). Ci sono poi organi che resistono di più alla carenza di ossigeno portandosi dietro delle compromissioni della propria funzione ed altri organi che non resistono alla carenza (es: sistema nervoso, i neuroni dopo 5-6 min senza ossigeno muoiono e perdono la loro funzione). Accoppiamento alveoli-capillari: C’è uno stretto accoppiamento tra alveoli e capillari. Muscoli respiratori: La respirazione che permette l’ingresso dell’aria è assicurata dai muscoli respiratori. Il principale muscolo inspiratorio è il diaframma che divide la cavità toracica da quella addominale. Altri muscoli inspiratori: intercostali esterni. Se dobbiamo aumentare l’ingresso dell’aria per rifornirci di O2 intervengono i muscoli ausiliari (muscoli del collo): sternocleidomastoideo e scaleni. Muscoli espiratori: intercostali interni Le contrazioni ed i rilassamenti dei nostri muscoli permettono alla gabbia toracica di espandersi oppure di restringersi. Il polmone di base tenderebbe a chiudersi ma rimane espanso perché c’è una pressione intrapleurica che lo tiene espanso. Pneumotorace: Patologia che può accadere a soggetti molto magri o a chi fa certi sport. Si rompa la pleura dove entra aria che fa collassare il polmone. Ventilazione polmonare: • Inspirazione: è un processo attivo, richiede la contrazione dei muscoli inspiratori. Le coste e lo sterno si muovono verso l’alto ed all’infuori. La contrazione del diaframma tira verso il basso la gabbia. Ora che abbiamo espanso la gabbia il polmone aumenta di volume e ne diminuisce la pressione e quindi l’ingresso dell’aria è facilitato per gradiente pressorio. • Espirazione: in condizioni normali è un processo passivo. Avviene per rilasciamento dei muscoli inspiratori, quindi la gabbia toracica torna alle sue dimensioni normali. Se dobbiamo espirare forzatamente contraiamo gli intercostali interni, il gran dorsale e gli addominali. Qui aumenta la pressione all’interno dei polmoni e quindi possiamo espellere l’aria. Durante gli atti respiratori si hanno variazioni contemporaneamente di volume polmonare e di pressione intrapleurica. Misura del volume polmonare: Possiamo misurare il flusso dell’aria verso l’interno e verso l’esterno attraverso lo spirometro. Il soggetto respira attraverso un tubo all’interno di una campana. Lo spostamento della campana in alto ed in basso, tramite un trasduttore, viene trasmesso ad un registratore che registra i volumi d’aria inspirati ed espirati. Volumi e capacità polmonari: Durante una misurazione tranquilla misuriamo il: • Volume corrente: 500 ml ad ogni atto respiratorio. (500 ml entrano e 500 ml escono). Quando abbiamo bisogno di una inspirazione forzata perché viene richiesto più ossigeno (intervengono i muscoli ausiliari del collo, ecc..) abbiamo il: • Volume di riserva inspiratorio: 3000 ml Volume corrente + volume di riserva inspiratorio = 3500 ml, la massima quantità di aria che possiamo immettere in un singolo atto respiratorio. Quando dobbiamo fare una espirazione forzata (intervengono i muscoli intercostali interni e gli addominali) abbiamo il: • Volume di riserva espiratorio: 1300 ml Volume corrente + Volume di riserva espiratorio = 1800 ml, massima quantità di aria che possiamo espellere. Volume di riserve inspiratorio + volume corrente + volume di riserva espiratorio = Capacità vitale à 4800 ml, massima quantità d’aria che ad ogni atto respiratorio possiamo inspirare ed espirare, tenendo conto che all’interno dei polmoni deve sempre rimanere un: • Volume residuo: 1200 ml, questo volume contribuisce a mantenere espando il nostro polmone. Capacità vitale + Volume residuo = Capacità polmonare totale 6000 ml. Queste capacità possono cambiare a seconda delle esigenze che abbiamo ed anche in ragione alla frequenza respiratoria. Ventilazione alveolare: 104 e 40 sono le pressioni che permettono lo scambio gassoso. All’aumentare della ventilazione aumenta la pressione parziale di ossigeno e diminuisce la pressione parziale di anidride carbonica. Spazio morto anatomico: In una respirazione normale scambiamo 500 ml, in realtà arrivano all’area alveolare solo 350 ml, 150 occupano lo spazio morto anatomico. È la quantità d’aria che rimane tra cavità nasale, trachea, ecc.. Quei 150 ml non scambiano sostanze. Le sostanze le scambiano solo i 350 ml. Scambi gassosi: Accoppiamento alveoli-capillari: Un aumento della pressione parziale della CO2 o una diminuzione della pressione parziale dell’O2 fa dilatare i bronchioli, viceversa si restringono. Scambi gassosi: Gli scambi gassosi avvengono per differenza di pressione ed avvengono a livello dei polmoni o dei tessuti. Basta una piccola differenza di pressione per far attivare gli scambi. • CO2: bastano 5 mmHg (la CO2 è più diffusibile) • O2: 60 mmHg Membrana respiratoria: è composta dalla parte alveolare e dalla parte del sistema vascolare. Lo scambio gassoso tra l’aria negli alveoli ed il sangue nei capillari avviene attraverso la membrana alveolo-capillare che è composta da: parete alveolare, parete dei capillari, membrane basali, tessuto interstiziale. Diffusione dell’ossigeno nel sangue: L’ossigeno diffonde nel capillare, ad 1/3 della lunghezza del capillare lo scambio è completato. Gli altri 2/3 di contatto tra alveolo e capillare servono ad operare gli scambi qualora ci fossero delle problematiche. Perfusione: Ci sono parti di polmone non perfusi, in cui non avvengono gli scambi o avvengono meno (es: parte alta del polmone). La parte alta del polmone è poco perfusa perché ha i capillari più piccoli, la parte bassa è molto perfusa perché ha i capillari più grossi. Trasporto dell’ossigeno: L’ossigeno viene trasportato per il 98% legato all’emoglobina (proteina che è all’interno dei globuli rossi) e per il 2% disciolto nel plasma. Ogni molecola di emoglobina può trasportare fino a 4 molecole di ossigeno. La combinazione ossigeno + emoglobina dipende dalla pressione parziale dell’ossigeno nel sangue, più è alta e più l’ossigeno si legherà all’emoglobina. Il legame dell’O2 all’emoglobina può essere influenzata da vari fattori. Es: se la temperatura aumenta, le cellule aumentano il metabolismo, si forma più CO2 e più ossigeno viene ceduto ai tessuti. Trasporto CO2 nel sangue: è trasportato insieme all’ossigeno con percorso inverso. Anche questo scambio a livello alveolare è completato ad 1/3. La CO2 diffonde dal tessuto al capillare ematico e poi viene trasportata dal sangue fino ai polmoni. La CO2 ora entra e reagisce con l’acqua del globulo rosso, forma l’acido carbonico debole da cui si forma il bicarbonato e lo ione idrogeno. Lo ione idrogeno si lega nuovamente all’emoglobina e fa liberare O2. Effetto Bohr: un’alta concentrazione di ioni idrogeno à basso pH à riduce l’affinità del gruppo eme per l’ossigeno, che viene rilasciato. Effetto Haldane: A livello dei capillari sistemici il distacco dell’ossigeno dall’emoglobina favorisce il legame dell’anidride carbonica all’emoglobina. Controllo respiratorio: CI sono sistemi di controllo respiratorio per far sì che l’O2 entri nelle giuste quantità. Ci sono centri respiratori bulbari: • Gruppo dorsale: neuroni inspiratori • Gruppo ventrale: neuroni espiratori I centri di controllo agiscono sui muscoli inspiratori ed espiratori con meccanismo di controllo reciproco, quando inspiriamo vengono inibiti i muscoli espiratori e viceversa. I centri bulbari sono sotto il controllo del centro respiratorio superiore. Controllo riflesso della ventilazione: I centri superiori funzionano grazie a tutte le afferenze sensoriali che ricevono dai chemocettori aortici e carotidei e dai recettori di stiramento polmonare. Regolazione della ventilazione: Lo stimolo più forte che può arrivare ai centri di regolazione è la pressione parziale della CO2. La corteccia cerebrale motoria Regolazioni: Il rene partecipa a regolazioni omeostatiche del nostro corpo sia producendo degli ormoni sia regolando la filtrazione/secrezione/escrezione di alcuni ioni. Ormoni che agiscono sul nefrone: • Aldosterone: fa riassorbire il sodio e l’acqua, è liberato dalla corticale per l’effetto dell’angiotensina. • Angiotensina: stimola la liberazione di aldosterone e contrae la muscolatura liscia delle arteriole. (Fa riportare a valori normali la PA). • Natriuretico: Favorisce l’eliminazione di sodio, fa diminuire il volume ematico e di conseguenza la PA. • ADH (antidiuretico): aumenta il riassorbimento di acqua. • Paratormone: riassorbe il calcio ed elimina i fosfati. • Prostaglandine: inibiscono il riassorbimento di sodio. Regolazione della calcemia: Paratormone, Calcitonina e Vitamina D sono 3 ormoni che regolano la calcemia, la concentrazione ematica di calcio che deve essere tra 8 e 10 mg/100 ml. Il paratormone agisce a livello dei tubuli renali per riassorbire il calcio ed eliminare i fosfati, questo ha ripercussioni sulle ossa, perché per le ossa è fondamentale l’azione combinata di calcio e fosfati. Si può andare incontro ad osteoporosi. Al paratormone si contrappone la calcitonina (prodotta dalle cellule della tiroide), la calcitonina deposita il calcio nelle ossa. Quei 3 ormoni agiscono in maniera combinata per mantenere costante la calcemia totale. È importante perché Ipocalcemia ed Ipercalcemia sono dannosi. Sostanze prodotte dal rene: Tra l’arteria afferente e quella efferente c’è l’apparato Juxtaglomerulare, le cui cellule sono sensibili alla concentrazione di cloruro di sodio. Le cellule di questo apparato secernono un enzima (renina) quando la pressione media nell’arterie renale si abbassa e quindi dobbiamo rialzare la PA. La renina è un enzima che va nel sangue, agisce sull’angiotensinogeno per trasformarlo in angiotensina-1, L’angiotensina-1 è un peptide presente nel plasma che non è attivo. Sull’angiotensina-1 agisce l’enzima ACE (enzima convertitore dell’angiotensina) che trasforma l’angiotensina-1 in angiotensina-2. L’angiotensina-2 agirà sulla corticale del surrene per liberare aldosterone che agisce sui tubuli renali per riassorbire il sodio, aumentando la volemia e quindi la PA. Si forma anche un altro peptide attivo (angiotensina-3) che va ad agire sul centro della sete per aumentarla, in modo che bevendo, noi, a livello intestinale possiamo riassorbire l’acqua e riaumentare la volemia. Angiotensina e PA: La maggior regolazione della PA avviene a livello renale ad opera dell’angiotensina-2. L’angiotensina agisce a livello: • Arteriole • Corticale del surrene • Ipofisi posteriore • Neuroni ipotalamici Secrezione renale di eritropoietina: è un ormone prodotto per il 90% dal rene e per il 10% dal fegato. Stimola la produzione di globuli rossi nel midollo osseo, così aumenta la capacità di trasporto di ossigeno verso i tessuti. Aumenta in caso di anemia, ipossia arteriosa (es: soggiorno in alta montagna, ecc..). Se non riusciamo a produrre eritropoietina in maniera sufficiente possiamo avere un’anemia renale. L’eritropoietina può essere somministrata ma in questo caso è un farmaco. Se utilizzata non in presenza di anemia costituisce doping. Altre funzioni renali: A livello renale dobbiamo recuperare molte sostanze: amminoacidi, glucosio, arginina, ecc.. Dobbiamo inoltre eliminare prodotti di scarto, es: l’ammoniaca. Regolazione del pH ematico: Il rene insieme al polmone regola il pH ematico. Il pH fisiologico è di 7,4. Con un pH > di 7,4 siamo in alcalosi. Con un pH minore siamo in acidosi. Il pH dipende da una relazione stretta tra pH, pressione parziale della CO2 e ioni bicarbonato. • pH < 7,4 (acido) quando aumenta la pressione parziale della CO2 e diminuiscono gli ioni bicarbonato • pH > 7,4 (alcalosi) quando abbiamo + ioni bicarbonato e meno pressione parziale della CO2. Regolazione equilibrio acido-base: • Meccanismi di regolazione dei tubuli renali • Meccanismi di tamponamento Che insieme portano ad un’interazione funzionale tra rene e polmone. Esercizio fisico: In seguito ad esercizio fisico: reni, polmoni e sistemi tampone si attivano simultaneamente. • Il polmone elimina CO2 • Il rene elimina ioni idrogeno, ioni ammonio ed urea • Il fegato forma glutammina ed urea che saranno poi eliminati Durante uno sprint i muscoli generano una grande quantità di lattato e di idrogenioni che diminuiranno il pH da 7,08 a 6,70. Questa alterazione comprometterà la contrattilità muscolare e la capacità di produrre ATP. Il tasso di rimozione del lattato ematico durante il recupero è più alto quando i soggetti sono attivi. Fisiologia dello sport e dell’esercizio Metabolismo energetico 1 L’energia e le sue forme: L’energia è, in fisica, la capacità di compiere un lavoro. Qualsiasi cosa ci circondi è dovuta ad una trasformazione energetica. L’energia ci consente di correre, saltare, lanciare, ecc.. In base alla 1° legge della Termodinamica il corpo umano non produce, consuma o esaurisce energia ma la trasforma da una forma all’altra. Forme di energia: Le forme di energia sono varie ed a seconda del cambiamento a cui da luogo si distingue energia: Chimica – Meccanica – Termica – Luminosa – Elettrica – Nucleare. L’energia può essere: • Potenziale: è associata alla posizione di un corpo oppure alla struttura chimica di una sostanza. Ep = m x g x h • Cinetica: è associata al moto. Ec = ½ m x v² La somma di energia cinetica e potenziale deve essere sempre uguale. Esempio dell’uomo che si tuffa sul trampolino, prima di tuffarsi ha en pot =100 e en cin =0 mentre si tuffa ha 50 e 50 ed alla fine ha 100 di en cin. E 0 di en. Pot. Energia vitale: Dove proviene l’energia vitale per gli organismi viventi? Deriva dal sole che rilascia la sua energia radiante che arriva sulla superficie terrestre. Le piante e soprattutto la clorofilla la assorbono per sintetizzare glucosio da essa. Il sole e le piante forniscono energia al mondo animale attraverso cibo ed ossigeno. Energia potenziale degli alimenti: Si trova nei legami chimici degli alimenti. Gli alimenti costituiscono una forma di energia potenziale. Introduciamo alimenti in maniera intervallata (3-4 volte al giorno), l’energia per i processi vitali però, è continua. L’energia degli alimenti viene utilizzata per costituire le scorte energetiche, che servono a risintetizzare l’unica molecola in grado di fornire energia per i processi vitali, L’ATP. ATP: è la moneta energetica di scambio usata dalle cellule per compiere qualsiasi tipo di attività biologica. È la fonte energetica che alimenta il lavoro biologico. Insieme all’ATP ci sono altri nucleosidi (ATP, ADP, AMP) Adenosina tri-di-mono fosfato. Ci sono poi ulteriori nucleosidi (GTP, UTP, CTP). L’ATP è presente in piccole quantità in tutte le cellule, il contenuto muscolare di ATP è sufficiente per compiere poche contrazioni massimali.