Fisiologia umana e dell'esercizio

A.A. 2021/2022
9
Crediti massimi
73
Ore totali
SSD
BIO/09
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire conoscenze sulle modalità di funzionamento dei diversi organi e apparati del corpo umano, quali l'apparato cardiovascolare, respiratorio, renale, sia in termini di funzionamento dei singoli organi sia in termini di risposte integrate. Tali conoscenze vertono sulla situazione dell'uomo a riposo e sotto forma di risposta all'esercizio fisico, sia dal punto di vista di ogni singolo organo e apparato, sia come risposta integrativa.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisirà le principali tecniche di rilevamento di alcuni parametri fisiologici; il riconoscimento dell'insieme dei processi fisiologici che permettono all'organismo umano la postura e il movimento e che mantengono l'organismo in omeostasi e le risposte a specifiche variazioni dell'ambiente esterno e interno, con particolare enfasi sull'esercizio fisico e sullo sport.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Le lezioni si svolgeranno su Microsoft Teams in modalità sincrona, negli orari stabiliti, e saranno registrate e consultabili sulla piattaforma stessa in modalità asincrona. Le informazioni su come accedere alle lezioni su Microsoft Teams e le altre istruzioni sulla didattica saranno caricate sul sito ARIEL del corso: si raccomanda di consultarlo regolarmente. Nel caso in cui, tenuto conto dell'evoluzione dell'epidemia e del rispetto delle pertinenti normative, dovesse essere possibile svolgere attività in presenza in aula, gli studenti ne saranno prontamente informati tramite ARIEL. In ogni caso le lezioni saranno registrate e consultabili online.
Programma
- Cuore. Anatomia funzionale del cuore. Attività elettrica del cuore. Basi ioniche dell'attività elettrica cardiaca.: il potenziale di membrana e d'azione delle cellule cardiache. Il periodo refrattario. Origine e propagazione dell'attività elettrica cardiaca . Basi di elettrocardiografia. Concetto di dipolo elettrico. Concetto di derivazione bipolare ed unipolare. Il cuore come pompa: il ciclo cardiaco del cuore destro e sinistro, il diagramma di Wiggers. Variazioni della pressione endoatriale, endoventricolare ed aortica e del volume cardiaco in funzione del tempo La relazione pressione/volume nel cuore destro e sinistro. Le valvole cardiache. La gettata cardiaca: definizione, metodi di misura e fattori che la determinano (gettata sistolica, frequenza cardiaca). La legge di Starling del cuore. Il principio di Fick. Energetica della funzione cardiaca. Il lavoro del cuore e costo energetico del lavoro cardiaco.
- Circolazione. Modello semplificato del sistema cardiocircolatorio. Il ruolo del sangue. Principi di emodinamica. Relazione tra pressione, flusso e resistenza (Legge di Poiseuille). Flusso laminare e turbolento.. Elasticità e distensibilità delle pareti vasali: la compliance. Misura della pressione arteriosa con metodo diretto e di Riva Rocci. Pressione sistolica, diastolica, media. Valori normali della pressione arteriosa e sue variazioni con l' età, il sesso. La pressione venosa centrale. Basi di fisiologia del microcircolo e del sistema venoso e linfatico. Scambio transcapillare di liquidi. La pressione colloido-osmotica. La pressione idrostatica. Cenni sui distretti circolatori speciali (circolazione coronarica, cerebrale, intestinale, muscolare, cutanea). Circolazione polmonare.
- Polmone. Basi di anatomia funzionale. Relazione tra struttura e funzione del polmone. L'albero respiratorio. Gli alveoli. La membrana alveolo- capillare. Il diaframma ed i muscoli respiratori. Spirometria. (volumi polmonari statici e dinamici, capacità polmonari, il volume residuo, capacitale e VEMS). Spazio morto anatomico e fisiologico. Ventilazione polmonare e ventilazione alveolare. Meccanica della respirazione. Proprietà elastiche del polmone. Il tensioattivo La compliance polmonare. Le relazioni pressione-volume a rilasciamento e nello sforzo respiratorio massimale. Ciclo respiratorio. Pressione endoalveolare. Legge di Laplace. Resistenza delle vie aeree e flusso di aria nei polmoni Lavoro della respirazione a riposo e massimale. Il pneumotorace. Scambi gassosi alveolo-capillari. Il gradiente di pressione. Composizione dell'aria ambiente ed intra-alveolare. Diffusione dei gas attraverso la membrana alveolo-capillare. Le leggi dei gas. Capacità di diffusione. Variazione della pressione dei gas con l'altitudine. Scambio e trasporto dei gas respiratori. Pressioni parziali di ossigeno e anidride carbonica nel distretto arterioso, capillare e venoso. Il quoziente respiratorio Circolazione polmonare e rapporto ventilazione-perfusione. Trasporto dell'ossigeno e dell'anidride carbonica nel sangue.
- La funzione renale (Concetti di base). Anatomia funzionale del rene. Il nefrone ed i suoi costituenti. Apparato iuxta- glomerulare e renina. Flusso ematico renale. La filtrazione glomerulare. La clearance: definizione e determinazione . Funzione tubulare. La concentrazione e la diluizione dell'urina. Ansa di Henle: funzioni e meccanismi implicati. La regolazione del pH del sangue operata dal rene.
- Fisiologia del sistema digerente (Concetti di base). Richiami anatomo-funzionali. Funzioni motorie e secretorie di: bocca, esofago, stomaco, intestino, pancreas, fegato e vie biliari. Digestione e assorbimento di glucidi, proteine e lipidi.
- Controllo nervoso e umorale del sistema cardiocircolatorio. Regolazione della gettata cardiaca e del flusso locale. Controllo centrale e controllo ormonale.
- Controllo nervoso e umorale del sistema respiratorio e basi di equilibrio acido-base. Regolazione della respirazione. Regolazione dell'equilibrio acido-base. L'equazione di Henderson-Hasselbalch. Il pH e i sistemi tampone.
- Sorgenti energetiche e biochimica della contrazione muscolare: processi aerobici, anaerobici alattacidi e lattacidi. Modificazioni del muscolo con l'allenamento. Combustibile di scelta nel lavoro muscolare. Controllo del consumo di substrati in esercizio. La calorimetria indiretta e il quoziente respiratorio a riposo e sotto sforzo. Metabolismo di riposo e valore calorico degli alimenti. Il bilancio energetico. Fisiologia dell'idratazione.
- Il metabolismo anaerobico lattacido nell'esercizio fisico. Shuttle del lattato. Concetto e fisiologia della soglia anaerobica. Metodi di stima della soglia anaerobica. Soglie ventilatorie. Curva del lattato in esercizio. Concetto di OBLA e MLSS. Test di Mader. Test di Conconi. Metabolismo anaerobico alattacido. Test di Margaria. Test di Mognoni. Wingate test.
- L'applicazione della equazione di Fick al complesso integrato cuore-polmone-muscolo a riposo e durante esercizio sottomassimale e massimale. Modificazioni respiratorie e cardiocircolatorie durante esercizio muscolare sottomassimale e massimale, isotonico e isometrico. Modificazioni cardio-circolatorie indotte dall'allenamento. Modelli di studio del consumo di ossigeno.
- Il test cardiopolmonare: transienti riposo-esercizio ed esercizio-riposo (variazioni del consumo di ossigeno, ventilazione polmonare, frequenza cardiaca, gettata pulsatoria e cardiaca, differenza artero-venosa in ossigeno nel tempo). EPOC. Processi ossidativi e stato stazionario. Il massimo consumo di ossigeno: definizione, significato, metodi di misura e valori nei soggetti sedentari ed in atleti dediti a vari sport e in funzione dell'età e del sesso.
- La frequenza cardiaca: definizione e fisiologia. Il controllo autonomico del sistema cardiovascolare. Adattamenti della frequenza cardiaca al carico di lavoro e test di soglia basato sulla frequenza. ECG e frequenza cardiaca a riposo e sotto sforzo. Adattamenti cardiaci all'allenamento: atleti, sedentari, giovani, anziani, maschi, femmine. Misura della frequenza cardiaca: i cardiofrequenzimetri.
- La pressione arteriosa: definizione e fisiologia. Metodi di misura della pressione arteriosa. Onda sfigmica e sue variazioni durante esercizio. Fisiologia del controllo pressorio e variazioni degli indici pressori durante esercizio muscolare isotonico e isometrico. Il baroriflesso arterioso a riposo e durante esercizio fisico. Misura della pressione arteriosa: il profilo pressorio nel test cardiopolmonare. Controllo neuro-ormonale della pressione arteriosa e sue variazioni con l'allenamento.
- La termoregolazione. Regolazione della temperatura corporea e processi di termogenesi e termodispersione. Conduzione, convezione, irraggiamento ed evaporazione. Fisiologia delle reazioni agli ambienti caldi e freddi durante esercizio fisico. La termoregolazione durante esercizio. Termodispersione ed esercizio nel bambino. Esercizio fisico e condizioni di umidità relativa.
- Controllo neuro-endocrino dell'esercizio fisico. Il sistema nervoso autonomo e suo funzionamento durante esercizio fisico. Gli ormoni dello stress: adrenalina, cortisolo. Il sistema glucostatico durante esercizio: insulina e glucagone. Risposte di GH, testosterone e ormoni tiroidei all'esercizio fisico.
- Fisiologia dell'esercizio negli ambienti straordinari. Fisiologia dell'immersione in profondità: immersione in apnea e con autorespiratore. Fisiologia dell'esposizione all'alta quota: risposte ventilatoria, cardiocircolatoria, della composizione ematica e della massima potenza aerobica all'altitudine. Fisiologia dell'esposizione alla microgravità: fenomeni sul sistema cardiorespiratorio e sulla capacità di lavoro.
Prerequisiti
Sono indispensabili approfondite conoscenze di Anatomia Umana e delle seguenti parti di Fisiologia Umana: sangue, fisiologia cellulare, neuro-fisiologia, muscolo, controllo motorio e apparato endocrino.
Metodi didattici
Le lezioni si svolgono secondo il metodo tradizionale in aula, con l'ausilio della lavagna e della proiezione di diapositive. Durante l'insegnamento saranno proposte esercitazioni in laboratorio.
La frequenza alle lezioni è obbligatoria. Sul sito Ariel saranno indicati i materiali didattici aggiuntivi.
Materiale di riferimento
- D'Antona et al., Attività fisica. Fisiologia, adattamento all'esercizio, prevenzione, sport-terapia e nutrizione. Poletto Editore.
- Rhoades e Tanner, Fisiologia Medica, EdiSES
- McArdle, Katch, Katch. Fisiologia dell'esercizio: l'essenziale. Piccin.
- Manuale delle esercitazioni su ARIEL
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame, che consente di conseguire una votazione fino a 30/30 con la media ponderata delle due parti (Fisiologia Umana e Fisiologia dell'Esercizio), si articola in una prova orale obbligatoria sugli argomenti in programma.
La prova orale consiste in un colloquio che verterà ad accertare le conoscenze acquisite dallo studente sugli argomenti elencati in programma.
BIO/09 - FISIOLOGIA - CFU: 9
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 49 ore
Docente/i
Ricevimento:
Previo appuntamento
Via Giuseppe Colombo 71, Edificio 2 (piano rialzato) 20133 Milano
Ricevimento:
Previo appuntamento
Via Antonio Kramer 4/A - 20129 Milano oppure Via Giuseppe Colombo 71, Edificio 2, piano rialzato - 20133 Milano