Impara Fisiologia umana da zero
Prima di questo: Anatomia umana
1Che cos’è la fisiologia: mantenere le cose stabili
La fisiologia è lo studio di come funziona il corpo. L’anatomia ti dice dove si trova il cuore; la fisiologia ti dice come pompa e come viene controllato il pompaggio.
Un’idea attraversa tutta la materia: l’omeostasi. Il corpo mantiene le proprie condizioni interne, come temperatura, pressione arteriosa, glicemia e pH, entro un intervallo ristretto.
Gran parte di questo controllo funziona tramite retroazione negativa (feedback negativo). Una variazione viene rilevata e il corpo risponde nella direzione opposta, così la variazione diventa più piccola. Un anello di retroazione ha tre parti:
- Un recettore (sensore) rileva la variazione, per esempio le terminazioni nervose sensibili al caldo.
- Un centro di controllo la confronta con il valore di riferimento, per esempio l’ipotalamo a circa 37 °C.
- Un effettore produce la risposta, per esempio le ghiandole sudoripare e la dilatazione dei vasi sanguigni della pelle.
La retroazione positiva è rara. Rende una variazione sempre più grande finché un evento non è concluso. Esempi sono le contrazioni durante il parto (ossitocina), la coagulazione del sangue e il picco di LH che innesca l’ovulazione.
Autoverifica La glicemia sale dopo un pasto. Viene rilasciata insulina e il glucosio ritorna normale. Che tipo di controllo è questo?
- Nessuna retroazione, perché non è coinvolto alcun nervo
- Retroazione negativa
- Retroazione positiva
- Un valore di riferimento che si è spostato
Risposta: Retroazione negativa. La risposta (insulina) si oppone alla variazione (glicemia alta), quindi è retroazione negativa. La retroazione positiva spingerebbe il glucosio ancora più in alto. Gli ormoni possono realizzare una retroazione senza nervi.
2Valori normali e formule chiave
Molte domande partono da un numero. Impara questi valori a riposo per un adulto sano:
- Frequenza cardiaca circa 60–100 battiti al minuto; frequenza respiratoria circa 12–20 atti respiratori al minuto.
- Pressione arteriosa circa 120/80 mmHg. Il primo numero è la pressione sistolica (mentre i ventricoli si contraggono), il secondo la diastolica (mentre si rilassano).
- Temperatura corporea centrale circa 37 °C; pH del sangue arterioso 7,35–7,45.
- Potenziale di membrana a riposo di un neurone circa −70 mV.
Due formule collegano cuore e vasi:
CO = HR × SV
MAP = CO × TPR MAP ≈ DBP + (SBP − DBP) / 3
CO è la gittata cardiaca, HR la frequenza cardiaca e SV la gittata sistolica, il sangue pompato per battito. Esempio: 70 battiti/min × 70 mL = 4900 mL/min, circa 4,9 L/min.
MAP è la pressione arteriosa media e TPR la resistenza periferica totale dei vasi. A 120/80 mmHg, MAP ≈ 80 + 40/3 ≈ 93 mmHg.
I gas si spostano per diffusione, da una pressione parziale alta a una bassa. L’ossigeno passa dagli alveoli al sangue; l’anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli. La maggior parte della CO₂ viaggia nel sangue sotto forma di bicarbonato.
Autoverifica La frequenza cardiaca è 80 battiti/min e la gittata sistolica è 60 mL. Qual è la gittata cardiaca?
- 1,33 L/min
- 140 mL/min
- 4,8 L/min
- 48 L/min
Risposta: 4,8 L/min. CO = HR × SV = 80 × 60 = 4800 mL/min = 4,8 L/min. Sommare i numeri (140) o dividerli (1,33) è l’operazione sbagliata; 48 L/min è una svista nella conversione da mL a L.
3Come vengono controllati i principali sistemi
Ritmo cardiaco. Ogni battito parte dal nodo senoatriale (SA) nell’atrio destro, il pacemaker naturale. Il segnale si diffonde sugli atri, poi viene ritardato nel nodo atrioventricolare (AV), così gli atri finiscono di svuotarsi prima che i ventricoli si contraggano.
In un ECG, l’onda P è la depolarizzazione atriale, il complesso QRS è la depolarizzazione ventricolare e l’onda T è la ripolarizzazione ventricolare.
Nervi. In un potenziale d’azione, gli ioni sodio (Na⁺) fluiscono nella cellula e causano la depolarizzazione. Poi gli ioni potassio (K⁺) fluiscono fuori e causano la ripolarizzazione.
Rene. L’unità funzionale è il nefrone. Il sangue viene filtrato nel glomerulo, e il tubulo prossimale riassorbe la maggior parte dell’acqua e del sodio filtrati.
- L’ADH (ormone antidiuretico) fa sì che i dotti collettori riassorbano più acqua, quindi l’urina diventa concentrata.
- L’aldosterone fa sì che il rene riassorba sodio ed escreta potassio. L’acqua segue il sodio.
- Una bassa pressione arteriosa nel rene rilascia renina. La renina porta all’angiotensina II, che restringe i vasi e rilascia aldosterone. Questo è il sistema renina–angiotensina–aldosterone.
Glucosio. L’insulina abbassa la glicemia spostando il glucosio nelle cellule. Il glucagone la alza scomponendo il glicogeno nel fegato e producendo nuovo glucosio.
Equilibrio acido–base. La CO₂ agisce come un acido. Troppa CO₂ (respirazione lenta) causa acidosi respiratoria; troppo poca (respirazione rapida) causa alcalosi respiratoria. Variazioni del bicarbonato causano acidosi o alcalosi metabolica.
Autoverifica Perché il segnale viene ritardato al nodo AV?
- Perché gli atri finiscano di contrarsi prima che si contraggano i ventricoli
- Perché i ventricoli possano ripolarizzarsi prima della successiva onda P
- Perché il nodo SA scarica troppo velocemente per gli atri
- Perché la frequenza cardiaca resti sotto i 60 battiti al minuto
Risposta: Perché gli atri finiscano di contrarsi prima che si contraggano i ventricoli. Il breve ritardo permette agli atri di spingere prima il loro sangue nei ventricoli. La ripolarizzazione dei ventricoli è l’onda T e non ha nulla a che fare con questo ritardo.
4Come ragionare su una domanda di fisiologia
La maggior parte delle domande di fisiologia descrive una variazione e chiede che cosa succede dopo. Affrontala come una catena:
- Individua per prima la variabile che è cambiata, come il volume del sangue, la CO₂ o il glucosio.
- Chiediti quale recettore la rileva, come i barocettori per la pressione o i chemocettori per CO₂ e ossigeno.
- Trova la risposta e la sua direzione. Con la retroazione negativa la risposta si oppone alla variazione.
- Segui gli effetti con le formule, per esempio CO = HR × SV e MAP = CO × TPR.
- Controlla gli altri organi che intervengono, come il rene, che agisce più lentamente tramite ormoni.
Scrivi piccole frecce mentre procedi: “volume ↓ ⇒ SV ↓ ⇒ CO ↓ ⇒ MAP ↓”. Questo mantiene chiara la direzione di ogni variazione.
5Un esempio svolto
Segui la catena un anello alla volta. Prova a prevedere l’anello successivo prima di aprirlo.
Esempio svoltoUn adulto sano perde circa 1 L di sangue. Prima dell’emorragia, HR era 70 battiti/min e SV era 70 mL. Che cosa fa il corpo nei primi minuti, e quali segni ti aspetti?
1Il volume del sangue diminuisce, quindi al cuore ritorna meno sangue. I ventricoli si riempiono meno e la gittata sistolica diminuisce, diciamo da 70 mL a 50 mL.
2Con la vecchia frequenza cardiaca, CO = 70 × 50 mL = 3500 mL/min invece di 4900 mL/min. Con una gittata cardiaca più bassa, MAP = CO × TPR comincia a scendere.
3I barocettori nel seno carotideo e nell’arco aortico percepiscono la pressione più bassa e inviano meno segnali al bulbo.
4Il bulbo aumenta l’attività simpatica e riduce quella vagale. Il cuore batte più veloce e i vasi della pelle e dell’intestino si restringono, il che aumenta TPR.
Per riportare CO a 4900 mL/min con SV = 50 mL, la frequenza cardiaca deve salire a 4900 / 50 = 98 battiti/min.
5Ai reni arriva meno sangue, la renina aumenta, e aumentano angiotensina II, aldosterone e ADH. Il rene trattiene sodio e acqua, quindi si produce meno urina.
6Ogni risposta si oppone al calo della pressione, come deve fare la retroazione negativa. Quindi la pressione arteriosa può restare inizialmente vicina alla norma, mentre la frequenza cardiaca sale.
Risposta Tachicardia (circa 98/min), pelle fredda e pallida per la vasocostrizione e bassa diuresi; la pressione arteriosa all’inizio si mantiene vicina alla norma.
6Errori comuni
- Pensare che la retroazione renda una variazione più grande. La maggior parte del controllo è retroazione negativa, che la rende più piccola.
- Confondere ADH (trattiene l’acqua) e aldosterone (trattiene il sodio, fa perdere potassio).
- Leggere l’onda T come attività atriale. È la ripolarizzazione ventricolare; la ripolarizzazione atriale è nascosta nel complesso QRS.
- Invertire l’equilibrio acido–base. La respirazione rapida elimina CO₂, quindi il pH sale: alcalosi respiratoria.
- Aspettarsi che la pressione arteriosa scenda per prima in una perdita di sangue. Di solito sale prima la frequenza cardiaca, perché i riflessi mantengono alta la pressione.
- Confondere la direzione della diffusione: i gas si muovono sempre da una pressione parziale alta a una bassa.
Autoverifica Durante un attacco di panico una persona respira molto velocemente. Che cosa mostra il sangue arterioso?
- Bicarbonato basso e pH basso (acidosi metabolica)
- CO₂ alta e pH basso (acidosi respiratoria)
- CO₂ bassa e pH alto (alcalosi respiratoria)
- CO₂ normale e pH normale
Risposta: CO₂ bassa e pH alto (alcalosi respiratoria). La respirazione rapida elimina CO₂, e meno CO₂ significa meno acido, quindi il pH sale. Scegliere l’acidosi respiratoria è la direzione opposta: avviene con una respirazione lenta e superficiale.
7Come sono fatte le domande d’esame
- Facile (termini e fatti chiave): valori normali e funzioni. Per esempio la normale frequenza respiratoria, che cosa fanno le piastrine o dove si trova il pacemaker.
- Medio (applicare i concetti): meccanismi. Come agisce un ormone, che cosa mostra un’onda dell’ECG, o come cambia una formula come CO = HR × SV.
- Difficile (casi e analisi): un paziente o un esperimento. Leggi gli emogas, prevedi i segni dello shock, spieghi l’edema o colleghi una malattia al meccanismo che non funziona.
Nelle domande difficili, disegna la catena di frecce. Parti dalla prima variazione e lascia che la retroazione negativa ti indichi la direzione di ogni risposta.
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