Course Syllabus
Obiettivi
Il corso si propone di fornire conoscenze sulle funzioni cellulari che sono alla base della fisiologia dei sistemi. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di comprendere le modalità con cui una cellula può svolgere le sue funzioni vitali per garantire l'omeostasi del tessuto al quale appartiene grazie ai suoi meccanismi di base. Lo studente sarà in grado di utilizzare tale conoscenza per l'interpretazione dei segni e sintomi fisiopatologici, come punto di partenza per lo studio della fisiologia dei singoli sistemi successivamente trattati nei vertical tracks.
Contenuti sintetici
Il corso si basa sulla presentazione sistematica di concetti fisiologici alla base delle funzioni del corpo umano. La sequenza di eventi che porta ad uno squilibrio della funzione non può essere apprezzato senza una profonda comprensione dei meccanismi biofisici e fisiologici di base. Pertanto, verranno presentati tali meccanismi che garantiscono le funzioni a livello cellulare e tissutale. In particolare, si analizzeranno i trasporti, l’eccitabilità cellulare neuronale, muscolare e cardiaca. Si analizzerà la fisiologia dei sistemi sensoriali, di controllo motorio e la contrazione muscolare.
Programma esteso
Trasporti di membrana.
Struttura e funzione delle membrane cellulari. Movimento dei soluti attraverso le membrane. Caratteristiche del trasporto mediato da canali ionici o trasportatori e loro confronto. Simporti e antiporti. Esempi di transizione fisio-patologica
Omeostasi dello ione calcio.
Descrizione dei fattori coinvolti nell’omeostasi del calcio, dei meccanismi attraverso i quali l’organismo mantiene livelli di calcio adeguati al fine di prevenire iper- o ipo-calcemia.
Giunzione neuro-muscolare. Fisiologia della contrazione della muscolatura liscia e striata.
Eventi della trasmissione sinaptica che portano alla contrazione del muscolo scheletrico. Accoppiamento eccitazione contrazione nel muscolo striato e nel muscolo cardiaco caratteristiche comuni e differenze tra i diversi tipi di tessuto muscolare.
Attività elettrica cardiaca (introduzione all’ECG).
Comprensione dell’attività elettrica del cuore. Basi ioniche dell’automatismo cardiaco. Flussi ionici nelle varie fasi del potenziale d’azione ventricolare. Relazione tra ECG e gli eventi elettrici cardiaci. Introduzione alle canalopatie cardiache.
Controllo del volume e dell’osmolarità extracellulare. Ipotesi di Starling.
Comparti intra- ed extra-cellulari. Diffusione di fluidi tra il sistema vascolare e lo spazio interstiziale.
Ruolo e fisiologia del sistema linfatico
Prerequisiti
Anatomia, biologia, genetica e fisica
Modalità didattica
Lezioni in presenza
Materiale didattico
Guyton & J.E. Hall, Textbook of Medical Physiology, Elsevier;
E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessel, S. A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth, Principles of neural science, Mc Graw Hill Medical;
Boron WF, Boulpaep EL, Medical Physiology, Ed. Elsevier.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Non saranno presenti prove in itinere.
L’esame prevede una prova scritta. Allo studente 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. Risoluzione di semplici esercizi. 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.
Orario di ricevimento
Su appuntamento, previo accordo via e-mail.
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide knowledge about cellular functions at the basis of systems physiology. At the end of the course, the student will be able to understand how a cell can perform its vital functions to guarantee the homeostasis of the tissue to which it belongs thanks to its basic mechanisms. The student will be able to use this knowledge for the interpretation of the pathophysiological signs and symptoms, as a starting point for the study of the physiology of the individual systems subsequently treated in the vertical tracks.
Contents
The course is based on the systematic presentation of physiological concepts underlying the functions of the human body. The sequence of events leading to an imbalance of a specific function cannot be appreciated without a deep understanding of the basic biophysical and physiological mechanisms. Therefore, these mechanisms that guarantee functions at the cellular and tissue level will be presented. In particular, membrane transports, neuronal, muscular and cardiac cell excitability, the physiology of sensory systems, the motor control and muscle contraction will be analyzed.
Detailed program
Transports across the cell membranes.
Structure and function relation of the cellular membranes. Movement of water or solutes through a selectively permeable membrane. Carrier-mediated transports (uniport, symport, antiport) and ion channels. Examples of pathophysiological transition.
Calcium homeostasis.
Describe the mechanisms by which the body maintains adequate calcium levels in order to prevent hypercalcemia or hypocalcemia.
Neuromuscular junction. Physiology of the contraction in smooth and striated muscles.
Describes the events of synaptic transmission leading to contraction of skeletal muscle. Excitation-contraction coupling in the skeletal and cardiac muscle. Compare and contrast the basic types of muscle tissue
Electric activity of the heart (introduction to ECG)
The electrical activity of the heart. Ion basis of automaticity. Currents flowing during the early and later phases of the ventricular action potential. Understanding the relationship between ECG and cardiac electrical events. Outline about cardiac channelopathies.
Control of extracellular volume and osmolarity. Starling hypothesis.
Diffusion of extracellular fluid between the blood (vascular) and interstitial fluid spaces; body fluid compositions.. Relevance and physiology of the lymphatic system.
Prerequisites
Anatomy, biology, genetics and phisics
Teaching form
Lectures.
Textbook and teaching resource
Guyton & J.E. Hall, Textbook of Medical Physiology, Elsevier;
E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessel, S. A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth, Principles of neural science, Mc Graw Hill Medical;
Boron WF, Boulpaep EL, Medical Physiology, Ed. Elsevier.
Semester
First Semester.
Assessment method
There will be no ongoing tests.
The exam consists in a 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.
Office hours
The professors receive by appointment upon agreement by e-mail.
