Course Syllabus
Obiettivi
Il corso si propone di far acquisire una solida conoscenza delle funzioni cellulari di base, compresi i processi di trasporto di membrana, e la segnalazione cellulare. Inoltre, mira a esplorare come le cellule interagiscono tra loro e con l’ambiente circostante per formare tessuti funzionali, con particolare attenzione alla comunicazione cellulare e alla regolazione fisiologica. Saranno esaminati i principali sistemi del corpo umano (cardiovascolare, respiratorio, digestivo, endocrino, e muscoloscheletrico), comprendendo il loro funzionamento e le loro interazioni. Il corso analizzerà anche come i diversi sistemi fisiologici lavorano in modo integrato per mantenere l’omeostasi e rispondere agli stress ambientali e fisiologici. Un ulteriore obiettivo è approfondire le basi molecolari che sottendono le funzioni fisiologiche, includendo lo studio di geni, proteine e meccanismi biochimici.
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.
Durante il corso, si sottolineerà l'effetto del processo di invecchiamento sulla fisiologia e degli effetti dovuti alla differenza di genere.
Programma esteso
Il corso approfondisce le tematiche legate al funzionamento dei trasportatori e dei canali ionici presenti sulla membrana plasmatica in condizioni fisiologiche e fisiopatologiche
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.
La sezione di approfondimento tenuta dal Dr. Melgari verterà su
- Canali ionici e tecniche di elettrofisiologia cellulare
- Il potenziale d'azione cardiaco e i canali hERG (funzione e farmacologia)
- Trafficking molecolare di membrana
- Tecniche avanzate di imaging
- Tecniche per lo studio dell'attività bioelettrica cellulare
Prerequisiti
Conoscenze relative ai corsi propedeutici indicati nel regolamento del corso di laurea
Modalità didattica
Le lezioni si svolgeranno in presenza. In particolare 44 saranno svolte in modalità erogativa e 8 in modalità interattiva.
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
Review o articoli scientifici consigliati dal docente durante le lezioni
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.
Orario di ricevimento
I docenti ricevono gli studenti previo appuntamento concordato via e-mail
ilaria.rivolta@unimib.it
dario.melgari@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide a solid understanding of basic cellular functions, including membrane transport processes and cellular signaling. Furthermore, it seeks to explore how cells interact with each other and their surrounding environment to form functional tissues, with particular attention to cellular communication and physiological regulation. The main systems of the human body (cardiovascular, respiratory, digestive, endocrine, and musculoskeletal) will be examined, understanding their functions and interactions. The course will also analyze how different physiological systems work in an integrated manner to maintain homeostasis and respond to environmental and physiological stresses. An additional objective is to delve into the molecular bases underlying physiological functions, including the study of genes, proteins, and biochemical mechanisms.
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. During the course, the effects of the aging process on physiology and the effects due to gender differences will be emphasized.
Detailed program
The course explores the issues related to the functioning of transporters and ion channels present on the plasma membrane in physiological and pathophysiological conditions
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.
The in-depth section held by Dr. Melgari will focus on
- Ion channels and cell electrophysiology techniques
- Cardiac action potential and hERG channels (function and pharmacology)
- Molecular membrane trafficking
- Advanced imaging techniques
- Techniques for the study of cellular bioelectric activity
Prerequisites
Knowledge of the introductory courses indicated in the guidance of the degree course
Teaching form
Lectures will be held in presence. Specifically, 44 hours will be lecture-based and 8 hours will be interactive
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
Reviews or scientific papers recommended by the Professor During Lectures
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.
Office hours
The professors receive the students by appoinment agreed upon e-mail
ilaria.rivolta@unimib.it
dario.melgari@unimib.it
