Insegnamento
Titolo del corso
Fisiologia Integrata:dalle Cellule Ai Sistemi
Codice identificativo del corso
2021-1-F0901D044
Syllabus del corso
Obiettivi
Il corso si prefigge di fornire allo studente una conoscenza dei processi fisiologici in ambito cellulare e della loro integrazione finalizzata alla comprensione del funzionamento di organi e apparati. Le informazioni che verranno fornite sono pertinenti alla preparazione di un biotecnologo medico.
Contenuti sintetici
Il corso fornisce allo studente nozioni approfondite che riguardano i processi di integrazione tra cellula, tessuto e organo, legati alla funzioni vitali dell'uomo. Analizza i meccanismi inerenti l’attività cardiovascolare, respiratoria, renale e del sistema endocrino.
Programma esteso
Apparato cardiovascolare. Il miocardio. Attività elettrica del cuore: il potenziale d’azione cardiaco; automatismo nel cuore. Regolazione della frequenza cardiaca. La pompa cardiaca. Controllo della gittata cardiaca. Emodinamica. Il sistema arterioso: la pressione arteriosa e il suo controllo. Microcircolazione e il sistema linfatico.
Fisiologia della respirazione. Polmone come scambiatore di gas. Spirometria: volumi e capacità polmonari. Ventilazione. Spazio morto. Meccanica polmonare. Accoppiamento meccanico torace-polmone; origine della pressione pleurica negativa; pneumotorace. Compliance polmonare. Tensione superficiale e surfactante. Ventilazione e perfusione. Circolazione polmonare. Fattori che determinano la non uniformità della perfusione sanguigna nel polmone. Rapporto ventilazione-perfusione. Diffusione e trasporto dei gas respiratori nel sangue. Scambi gassosi alveolo-capillari. Capacità di diffusione del polmone. Capacità del sangue per l’O2. Emoglobina. Curva di dissociazione dell’emoglobina per l’O2. Influenze di PCO2, pH e temperatura su detta curva. Trasporto della CO2 nel sangue. Capacità del sangue per la CO2. Regolazione della ventilazione. Localizzazione dei centri respiratori. Risposta respiratoria alla CO2, pH, O2. Chemocettori periferici e centrali. Regolazione respiratoria dell’equilibrio acido-base. Tamponi del sangue: bicarbonati, fosfati, proteine. Diagramma di Davenport.
La funzione renale. Fisiologia dei fluidi e dell’osmolarità corporea. Struttura funzione dei reni. La filtrazione glomerulare e flusso ematico renale. Meccanismi di trasporto renali: riassorbimento e secrezione. Regolazione del bilancio di NaCl. Regolazione del bilancio del potassio. Regolazione renale del bilancio acido-base. Regolazione dell’omeostasi del calcio e del fosfato.
La funzione gastro-intestinale. La percezione dei sensi chimici: gusto e olfatto. Peptidi gastrointestinali: Gastrina, Colecistochinina, Somatostatina. Sistema nervoso enterico e ruolo del sistema nervoso autonomo nella funzione gastro-intestinale. Fisiologia cellulare della muscolatura liscia del tratto gastrointestinale. Organizzazione e elettrofisiologia delle cellule interstiziali di Cajal. Motilità e secrezione nell’esofago, stomaco e intestino. La secrezione salivare e la sua regolazione. La secrezione gastrica e la sua regolazione. Fisiologia della secrezione pancreatica e sua regolazione. Formazione della bile e circolazione enteroepatica. Digestione e assorbimento degli zuccheri Digestione e assorbimento delle proteine. Digestione e assorbimento degli acidi grassi e formazione dei chilomicroni. Assorbimento di ferro e calcio.
Sistema endocrino: sintesi, trasporto e meccanismi di azione degli ormoni classificati per struttura chimica, metabolismo degli ormoni, meccanismi di feedback positivo e negativo, livelli di complessità del signalling endocrino, fenomeni di integrazione di segnale tra ormoni. L'asse ipotalamo-ipofisi: cenni di anatomia di ipotalamo e ipofisi, circolazione portale ipofisaria, secrezioni della neuroipofisi (struttura chimica, funzioni, meccanismi che ne regolano le secrezioni), secrezioni della adenoipofisi (struttura chimica, funzioni, meccanismi che ne regolano le secrezioni). La tiroide e le paratiroidi: struttura delle ghiandole, sintesi degli ormoni tiroidei, captazione della tireoglobulina, attivazione e inattivazione degli ormoni tiroidei, meccanismi che ne controllano la secrezione, ruolo degli ormoni tiroidei, funzioni fisiologiche del calcio e del fosfato, meccanismi di controllo dei livelli plasmatici di calcio e fosfato (calcitonina, paratormone, calcitriolo). Le ghiandole surrenali: struttura delle ghiandole, meccanismi che regolano la sintesi e il metabolismo degli ormoni adrenocorticoidi, funzioni sotto controllo degli ormoni adrenocorticoidi, catecolammine e loro azioni fisiologiche. Pancreas endocrino: isole di Langerhans, funzioni di somatostatina pancreatica, polipeptide pancreatico e grelina, direzione del metabolismo e rapporto insulina/glucagone, stimoli che regolano la secrezione di insulina e di glucagone, meccanismi d'zione dell'insulina che determinano abbassamento del glucosio plasmatico, effetti del glucagone a livello del metabolismo epatico. Endocrinologia e invecchiamento: patofisiologia dell'invecchiamento, teorie sull'invecchiamento, alterazioni associate all'aging dell'asse ipotalamo-ipofisi (somatopausa, adrenopausa, menopausa, andropausa), della tiroide (disfunzione tiroidea), del pancreas endocrino (cellule beta).
Prerequisiti
Conoscenze relative ai corsi propedeutici indicati nel regolamento del corso di laurea
Modalità didattica
Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni si svolgeranno in
modalità mista: lezioni videoregistrate asincrone/sincrone
con alcuni eventi, qualora possibile, in presenza fisica
Materiale didattico
Vengono suggeriti alcuni libri di testo, considerando il fatto che lo studente può utilizzare qualsiasi testo che gli permetta di costruire una solida conoscenza degli argomenti oggetto di studio non sentendosi vincolato dai testi elencati di seguito.
L. SHERWOOD, Fondamenti di Fisiologia Umana, Piccin
R. KLINKE, H.C. PAPE, A: KURTZ, S. SILBERNAGL, Fisiologia, EdiSES
A.C. GUYTON & J.E. HALL, Trattato di Fisiologia medica, Piccin
D.U. SILVERTHORN, Fisiologia, Un approccio integrato, Casa Editrice Ambrosiana
W.J. GERMAN & C.L. STANFIELD, Fisiologia Umana, EdiSES
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
La verifica dell’apprendimento verrà eseguita mediante una prova scritta in cui al candidato verranno poste domande aperte per valutare il livello di conoscenza generale degli argomenti, quesiti che richiedono l’analisi di un fenomeno complesso, la sua razionalizzazione e l’applicazione di principi specifici della fisiologia. Infine, potrà essere presentata la descrizione di una situazione di cui verrà richiesta l’analisi delle interconnessioni tra diverse variabili fisiologiche alla luce dei paradigmi teorici. Nel periodo di emergenza Covid-19, gli esami verranno svolti per via telematica attraverso le piattaforme messe a disposizione dall'Ateneo
Orario di ricevimento
I docenti ricevono gli studenti previo appuntamento concordato via e-mail
Aims
The course aims
to provide students with an understanding of the physiological processes at cellular level and their integration finalized to the correct functionning of organs and systems. The information that will be provided are relevant to the preparation of a medical biotechnologist.
Contents
The course
provides the student with the in-depth knowledge concerning the
processes of integration between cell, tissue and organ, related to the human
vital functions. It analyzes the mechanisms inherent to cardiovascular, respiratory, renal and endocrine system activity.
Detailed program
Cardiovascular system. Myocardium. Electrical activity of the heart: the cardiac action potential; automatism in the heart. Frequency adjustment in the heart. The heart as a pump. Control of cardiac output. Hemodynamics. The arterial system: arterial pressure and its control. Microcirculation and the lymphatic system.
Physiology of respiration. Lung as a gas exchanger. Spirometry: volumes and lung capacity. Ventilation. Dead space. Pulmonary mechanics. Mechanical thorax-lung coupling; origin of negative pleural pressure; pneumothorax. Pulmonary compliance. Surface tension and surfactant. Ventilation and perfusion. Pulmonary circulation. Factors that determine the non-uniformity of blood perfusion in the lung. Ventilation-perfusion ratio. Dissemination and transport of respiratory gases in the blood. Gaseous alveolus-capillary exchanges. Lung diffusion capacity. Blood capacity for O2. Hemoglobin. Curve of dissociation of hemoglobin for O2. Influences of PCO2, pH and temperature on said curve. CO2 transport in the blood. Blood capacity for CO2. Ventilation adjustment. Localization of respiratory centers. Respiratory response to CO2, pH, O2. Peripheral and central chemoreceptors. Respiratory regulation of acid-base balance. Blood buffers: bicarbonates, phosphates, proteins. Diagram of Davenport.
Renal function. Physiology of fluids and body osmolarity. Function structure of the kidneys. Glomerular filtration and renal blood flow. Renal transport mechanisms: reabsorption and secretion. Adjustment of the NaCl balance. Regulation of the balance of potassium. Renal regulation of the acid-base balance. Regulation of calcium and phosphate homeostasis.
The gastro-intestinal function. The perception of chemical senses: taste and smell. Gastrointestinal peptides: Gastrin, Cholecystokinin, Somatostatin, and Ghrelin. Enteric nervous system and the autonomic nervous system. Cellular physiology of the smooth muscle of the gastrointestinal tract. Organization and electrophysiology of interstitial cells of Cajal. Motility and secretion in the esophagus, stomach and intestine. Salivary secretion and its regulation. Gastric secretion and its regulation. Physiology of pancreatic secretion and its regulation. Bile formation and enterohepatic circulation. Digestion and absorption of sugars Digestion and absorption of proteins. Digestion and absorption of fatty acids and formation of chylomicrons. Absorption of iron and calcium.
Introduction to the endocrine system: synthesis, transport and mechanisms of action of hormones classified by chemical structure, metabolism of hormones, positive and negative feedback mechanisms, levels of complexity of endocrine signaling, phenomena of signal integration between hormones. The hypothalamic-hypophysis axis: outline of hypothalamus and hypophysis anatomy, pituitary portal circulation, neurohypophysis secretions (chemical structure, functions, mechanisms that regulate the secretions), adenohypophysis secretions (chemical structure, functions, mechanisms that regulate the secretions). Thyroid and parathyroid glands: structure of the glands, synthesis of thyroid hormones, uptake of thyroglobulin, activation and inactivation of thyroid hormones, mechanisms that control the secretion, role of thyroid hormones, physiological functions of calcium and phosphate, mechanisms of control of plasma levels of calcium and phosphate (calcitonin, parathormone, calcitriol). The adrenal glands: structure of the glands, mechanisms that regulate the synthesis and metabolism of adrenocorticoid hormones, functions under control of adrenocorticoid hormones, catecholamines and their physiological actions. Endocrine pancreas: islands of Langerhans, functions of pancreatic somatostatin, pancreatic polypeptide and ghrelin, direction of metabolism and the ratio insulin/glucagon, stimuli that regulate the secretion of insulin and glucagon, mechanisms of insulin that cause plasma glucose lowering, effects of glucagon on the level of hepatic metabolism. Endocrinology and aging: pathophysiology of aging, theories on aging, alterations associated with the hypothalamic-hypophysis axis (somatopause, adrenopause, menopause, andropause), thyroid (thyroid dysfunction), endocrine pancreas (beta cells).
Prerequisites
Knowledge of the introductory courses indicated in the guidance of the degree course
Teaching form
In the Covid-19 emergency period classes take place in mixed mode: asynchronous / synchronous videotaped lessons with some events, where possible, in presence
Textbook and teaching resource
Some text book are suggested, stated that the student can use the text book that best allow him to form a solid knowledge of the subject, and that cannot be blocked by any of the texts listed below.
L. SHERWOOD, Fondamenti di Fisiologia Umana, Piccin
R. KLINKE, H.C. PAPE, A: KURTZ, S. SILBERNAGL, Fisiologia, EdiSES
A.C. GUYTON & J.E. HALL, Trattato di Fisiologia medica, Piccin
D.U. SILVERTHORN, Fisiologia, Un approccio integrato, Casa Editrice Ambrosiana
W.J. GERMAN & C.L. STANFIELD, Fisiologia Umana, EdiSES
Semester
First Semester
Assessment method
The exam consists in an written test. Open questions will be posed to the student in order to evaluate the general knowledge of the topics. Moreover, the student will be asked to answer to questions that require the analysis of a complex phenomenon, its rationalization and the application of specific physiology principles and to solve simple exercises. Finally, a clinical case may be presented which will require the analysis of the interconnections between different physiological variables in the light of the theoretical paradigms.
In the Covid-19 emergency period, the exams will be carried out electronically through the platforms made available by the University
Office hours
The professors receive the students by appoinment agreed upon e-mail
Scheda del corso
Settore disciplinare
BIO/09
CFU
6
Periodo
Primo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
52
Tipologia CdS
Laurea Magistrale