Fisiologia Umana I: Apparati Cardiovascolare, Respiratorio e Renale

Flashcard di fisiologia umana incentrate sulla regolazione acido-base, meccanica respiratoria, elettrocardiografia, emodinamica, funzionalità renale e accoppiamento eccitazione-contrazione cardiaco.

Effetto Haldane

Aumento della capacità di legame e trasporto della $CO_2$ da parte del sangue deossigenato; la forma ridotta o deossigenata dell'emoglobina possiede un'affinità per la $CO_2$ circa $3{,}5$ volte superiore rispetto alla forma ossigenata.

Spostamento dei cloruri (Chloride shift)

Meccanismo che mantiene l'elettroneutralità dell'eritrocita: a seguito della scissione di $H_2CO_3$ in $HCO_3^-$ e $H^+$ mediata dall'anidrasi carbonica, l'eccesso di cariche positive intracellulari viene bilanciato dall'ingresso di ioni cloruro ($Cl^-$) scambiati con il bicarbonato che fuoriesce nel plasma.

Capacità massima di riassorbimento tubulare di bicarbonato

Comportamento di trasporto del nefrone che a bassi livelli plasmatici di $HCO_3^-$ ne riassorbe circa il $99{,}9\%$ senza alcuna perdita urinaria, mentre sopra una soglia di saturazione di circa $26-28\,mEq/L$ il riassorbimento si appiattisce e l'eccesso viene escreto nelle urine.

Ipossemia

Condizione clinica in cui la pressione parziale di ossigeno nel sangue arterioso scende al di sotto della soglia normale di $80\,mmHg$, causata da ipoventilazione, shunt patologico, alterazioni del rapporto ventilazione/perfusione o deficit di diffusione alveolo-capillare.

Shunt fisiologico

Frazione di sangue venoso misto (pari a circa il $2\%$ della gittata cardiaca totale) che passa direttamente nel compartimento arterioso senza attraversare i capillari alveolari polmonari; è dovuto al drenaggio delle vene di Tebesio nel ventricolo sinistro e alla circolazione bronchiale.

Rapporto ventilazione-perfusione ($\dot{V}_A/\dot{Q}$)

Rapporto medio tra ventilazione alveolare e gittata cardiaca polmonare, pari a circa $0{,}8$ in un giovane sano, che varia lungo il polmone in posizione eretta da valori bassi alla base ($0{,}6$) a valori elevati all'apice ($3{,}0$) per effetto della gravità.

Effetto Bohr

Spostamento verso destra della curva di dissociazione dell'emoglobina indotto da un aumento della concentrazione di ioni idrogeno ($H^+$), della $PCO_2$, della temperatura corporea o del $2{,}3\text{-bisfosfoglicerato}$, che riduce l'affinità per l'ossigeno favorendone il rilascio nei tessuti metabolicamente attivi.

Resistenza vascolare polmonare (RVP)

Resistenza al flusso offerta dal circolo polmonare (pari a circa $1{,}7\,mmHg/(L/min)$), caratterizzata da una relazione a forma di $U$ con i volumi polmonari: risulta minima alla capacità funzionale residua ($CFR$) e aumenta sia al volume residuo ($VR$) che alla capacità polmonare totale ($CPT$).

Vasocostrizione polmonare ipossica

Risposta vascolare attiva intrinseca del circolo polmonare per cui una riduzione locale della $PO_2$ alveolare stimola direttamente la contrazione della muscolatura liscia delle arteriole adiacenti, deviando il flusso sanguigno verso aree polmonari meglio ventilate.

Modello del polmone a tre zone di West

Modello funzionale della vascolarizzazione polmonare basato sui rapporti tra pressione arteriosa polmonare ($P_a$), pressione alveolare ($P_A$) e pressione venosa polmonare ($P_v$): in Zona 1 ($P_A > P_a > P_v$) i vasi sono compressi; in Zona 2 ($P_a > P_A > P_v$) il flusso è regolato dal gradiente artero-alveolare; in Zona 3 ($P_a > P_v > P_A$) la perfusione è continua ed efficiente per distensione dei capillari.

Equazione dei gas alveolari

Formula che consente di stimare la pressione parziale di ossigeno alveolare ($P_AO_2$): $P_AO_2 = (F_IO_2 \times (P_{atm} - P_{H_2O})) - \frac{P_aCO_2}{R}$, dove a livello del mare $P_{atm} = 760\,mmHg$, $P_{H_2O} = 47\,mmHg$, e il quoziente respiratorio $R \approx 0{,}8$.

Triangolo di Einthoven

Disposizione geometrica immaginaria di un triangolo equilatero rovesciato sul torace con il cuore al centro, i cui vertici corrispondono agli elettrodi posti sul braccio sinistro ($VL$), sul braccio destro ($VR$) e sul piede sinistro ($VF$), mentre la gamba destra funge da polo neutro di terra.

Sindrome di Wolff-Parkinson-White (WPW)

Sindrome da pre-eccitazione cardiaca congenita causata dalla presenza del fascio accessorio di Kent, che scavalca il fisiologico ritardo del nodo atrioventricolare determinando sull'ECG un intervallo $PR$ breve, un complesso $QRS$ allargato con onda delta iniziale e suscettibilità a tachicardie parossistiche sopraventricolari.

Variabilità della frequenza cardiaca (HRV)

Fluttuazione fisiologica degli intervalli temporali tra onde $R$ successive ($R-R$), espressione dell'adattabilità neurocardiaca e dell'equilibrio dinamico del sistema nervoso autonomo nel regolare la performance cardiaca in risposta a stress fisici e ambientali.

Infarto miocardico transmurale (STEMI)

Quadro di necrosi ischemica miocardica che interessa l'intero spessore della parete ventricolare per occlusione coronarica completa, caratterizzato sull'ECG da un marcato sopraslivellamento del segmento $ST$, comparsa di nuove onde $Q$ patologiche e inversione dell'onda $T$.

Capacità Funzionale Residua (CFR)

Volume di gas presente nei polmoni al termine di un'espirazione passiva tranquilla (pari a circa $2400-3000\,mL$ nell'adulto), in cui la forza di retrazione elastica polmonare verso l'interno è perfettamente bilanciata dall'espansione elastica della gabbia toracica verso l'esterno.

Pletismografia corporea

Tecnica spirometrica avanzata eseguita all'interno di una cabina ermetica rigida che misura accuratamente la Capacità Funzionale Residua e il Volume Residuo sfruttando la legge di Boyle ($P_1 \times V_1 = P_2 \times V_2$) durante atti respiratori contro un boccaglio occluso, rilevando anche i volumi d'aria non comunicanti.

Capacità di diffusione del monossido di carbonio ($D_L CO$)

Parametro funzionale polmonare valutato mediante il test a respiro singolo di $CO$, che quantifica il volume di gas trasferito dagli alveoli al sangue per unità di gradiente pressorio ($25\,mL/min/mmHg$ a riposo); essendo il transfer di $CO$ limitato dalla diffusione e non dalla perfusione, riflette direttamente l'integrità della membrana alveolo-capillare.

Pressione transpolmonare ($P_{tp}$)

Gradiente pressorio transmurale calcolato come differenza tra la pressione alveolare e la pressione intrapleurica ($P_{tp} = P_{alv} - P_{ip}$); rappresenta la forza distensiva netta che mantiene i polmoni espansi contrastando la naturale retrazione elastica polmonare.

Indice di Tiffeneau

Rapporto percentuale tra il volume espiratorio forzato nel primo secondo ($FEV_1$) e la capacità vitale forzata ($FVC$): in un individuo sano ha un valore pari o superiore al $75-80\%$, mentre valori inferiori indicano una sindrome ostruttiva delle vie aeree.

Pneumotorace

Condizione patologica determinata dall'ingresso di aria nello spazio pleurico a seguito di lesione toracica perforante (traumatico) o rottura di bolle subpleuriche (spontaneo), che annulla la normale pressione negativa intrapleurica provocando il collasso immediato del polmone.

Surfactante polmonare

Composto tensioattivo lipoproteico sintetizzato e secreto dai pneumociti di tipo II, la cui componente principale è la dipalmitoilfosfatidilcolina ($DPPC$), che riduce la tensione superficiale all'interfaccia aria-liquido alveolare impedendo il collasso degli alveoli a bassi volumi ed aumentando la compliance.

Legge di Laplace applicata agli alveoli

Legge fisica secondo cui la pressione che tende a far collassare una struttura sferica è direttamente proporzionale al doppio della tensione superficiale e inversamente proporzionale al raggio ($P = \frac{2T}{r}$); implica che, a parità di tensione superficiale, gli alveoli più piccoli generano pressioni maggiori e collasserebbero in quelli più grandi senza surfactante.

Sindrome da distress respiratorio del neonato (IRDS)

Grave insufficienza respiratoria tipica dei neonati prematuri causata da un deficit quantitativo o qualitativo di surfactante polmonare, che porta a diffusa atelettasia alveolare, ridotta compliance ed essudazione proteica fibrinosa intra-alveolare (malattia delle membrane ialine).

Moltiplicazione controcorrente

Meccanismo midollare renale generato dall'ansa di Henle, in cui il braccio discendente è permeabile all'acqua ma non a $NaCl$, mentre il braccio ascendente trasporta attivamente $NaCl$ risultando impermeabile all'acqua; questo processo genera e mantiene un gradiente osmotico corticopapillare fino a $1300-1400\,mOsm/kg\,H_2O$.

Vasa recta

Capillari a forcina che discendono nella midollare renale in parallelo alle anse di Henle, funzionanti come scambiatori passivi in controcorrente che cedono acqua e riassorbono soluti nella discesa, compiendo l'opposto nella risalita per evitare il lavaggio (washout) del gradiente iperosmolare midollare.

Clearance renale

Volume virtuale di plasma che viene completamente depurato da una determinata sostanza per opera dei reni nell'unità di tempo, espresso dall'equazione $C = \frac{U \times V}{P}$, dove $U$ è la concentrazione urinaria del soluto, $V$ il flusso urinario al minuto e $P$ la concentrazione plasmatica arteriosa.

Inulina

Polisaccaride del fruttosio esogeno da circa $5\,kDa$ utilizzato sperimentalmente per la misurazione accurata della velocità di filtrazione glomerulare ($VFG$), poiché viene liberamente filtrata a livello glomerulare senza subire alcun riassorbimento o secrezione lungo i tubuli renali.

Macula densa

Gruppo specializzato di cellule tubulari dell'apparato iuxtaglomerulare situato a ridosso dell'angolo vascolare tra arteriola afferente ed efferente, che rileva il contenuto di $NaCl$ nel filtrato distale rilasciando adenosina per costringere l'arteriola afferente o modulando la secrezione di renina (feedback tubulo-glomerulare).

Malattia renale policistica

Gruppo di nefropatie genetiche (autosomica dominante o recessiva) caratterizzate da anomalie delle proteine policistina 1 e 2 del ciglio primario dei tubuli, che determinano alterata meccanosensibilità al flusso, proliferazione cellulare anomala e formazione di cisti giganti progressive che distruggono il parenchima renale.

Pressione netta di filtrazione glomerulare

Gradiente pressorio risultante dalle forze di Starling all'interno del glomerulo ($P_{netta} \approx 15-16\,mmHg$), ottenuto sottraendo alla pressione idrostatica capillare ($P_{GC} \approx 60\,mmHg$) la somma della pressione idrostatica dello spazio di Bowman ($P_{BS} \approx 15\,mmHg$) e della pressione oncotica plasmatica ($\pi_{GC} \approx 30\,mmHg$).

Frazione di filtrazione (FF)

Frazione di flusso plasmatico renale ($RPF$) che viene convertita in ultrafiltrato a livello glomerulare, calcolata come $FF = \frac{GFR}{RPF}$; in condizioni fisiologiche corrisponde a circa il $20\%$ del plasma afferente, mentre il restante $80\%$ prosegue nell'arteriola efferente.

Cellule del mesangio

Cellule perivascolari contrattili localizzate tra i capillari del glomerulo renale che, contraendosi in risposta a stimoli, stirano il lume capillare o ne riducono il diametro modulando la conduttanza ematica e la superficie filtrante; sono inoltre coinvolte nella risposta infiammatoria renale e nella nefropatia da IgA (malattia di Berger).

Sindrome nefrosica

Condizione clinica glomerulare caratterizzata da una proteinuria massiva superiore a $3{,}5\,g/die$, marcata ipoalbuminemia ($<3{,}5\,g/dL$), edema diffuso o anasarca per caduta della pressione oncotica plasmatica, iperlipidemia reattiva e presenza di corpi ovali grassi (oval fat bodies) nel sedimento urinario.

Piramidi renali (di Malpighi)

Formazioni coniche striate ($6-10$ per rene) costituenti la midollare renale, separate dalle colonne renali di Bertin, la cui porzione apicale smussata (papilla renale) sporge verso il seno renale per drenare l'urina nei calici minori.

Sistema glinfatico

Via di clearance perivascolare del sistema nervoso centrale supportata dalle acquaporine 4 ($AQP4$) disposte sui pedicelli degli astrociti, attraverso cui il liquido cefalorachidiano fluisce dallo spazio periarterioso al parenchima cerebrale per rimuovere scorie metaboliche verso gli spazi perivenosi.

Pseudo-iponatriemia

Artefatto di laboratorio in cui si riscontra una concentrazione sierica di sodio falsamente ridotta ($<135\,mEq/L$) a fronte di una normale osmolalità misurata, causata dall'eccessiva espansione della quota non acquosa del siero per iperlipidemia o iperproteinemia grave.

Potenziale d'azione delle cellule cardiache contrattili

Attività elettrica delle fibrocellule del miocardio di lavoro articolata in 5 fasi: fase 0 di depolarizzazione rapida per influsso di $Na^+$; fase 1 di ripolarizzazione iniziale; fase 2 di plateau prolungato mediata dall'ingresso di $Ca^{2+}$ via canali di tipo L; fase 3 di ripolarizzazione rapida per efflusso di $K^+$; fase 4 di potenziale di riposo stabile a circa $-90\,mV$.

Corrente Funny ($I_f$)

Corrente ionica mista lenta ($Na^+$ e $K^+$) attivata dall'iperpolarizzazione cellulare a valori compresi tra $-60\,mV$ e $-70\,mV$, mediata dai canali della famiglia HCN (isoforma HCN4), responsabile della depolarizzazione diastolica spontanea (fase 4) nel nodo senoatriale.

Antagonismo accentuato

Fenomeno emodinamico cardiaco in cui una stimolazione vagale massiva esercita un'inibizione marcatamente amplificata sull'attività simpatica a livello atriale e nodale, inducendo bradicardia profonda fino a $20-30\,battiti/min$ attraverso la stimolazione dei recettori muscarinici $M_2$.

Twisting e untwisting ventricolare

Dinamica rotazionale del ventricolo sinistro generata dalla diversa disposizione delle fibre miocardiche: durante la sistole l'apice ruota in senso antiorario e la base in senso orario (twisting), mentre durante il rilasciamento isovolumico il ritorno elastico in senso inverso (untwisting) produce una suzione diastolica fondamentale per il riempimento ventricolare.

Flusso coronarico durante la sistole ventricolare

Comportamento emodinamico tipico del ventricolo sinistro, in cui la forte pressione intramiocardica sistolica comprime i vasi subendocardici riducendo drasticamente il flusso coronarico durante la sistole; di conseguenza, la perfusione coronarica del miocardio sinistro avviene prevalentemente durante la diastole.

Effetto Bowditch (treppe o fenomeno della scala)

Proprietà intrinseca miocardica per cui un aumento graduale della frequenza cardiaca determina un incremento progressivo della forza di contrazione (inotropismo positivo frequenza-dipendente), dovuto all'accumulo transitorio di ioni calcio nel citoplasma per saturazione dei sistemi di reuptake ed estrusione.

Legge di Frank-Starling

Legge biomeccanica secondo cui la forza di contrazione sistolica del ventricolo aumenta all'aumentare del volume telediastolico (precarico); lo stiramento delle fibre miocardiche fino a una lunghezza ottimale del sarcomero di $2{,}2-2{,}3\,\mu m$ aumenta l'embricamento dei ponti trasversi e la sensibilità dei miofilamenti al calcio.

Dischi intercalari miocardici

Strutture di giunzione a zigzag che collegano le estremità dei miocardiociti formando un sincizio funzionale, costituite da giunzioni aderenti (ancoraggio dell'actina), desmosomi (resistenza meccanica alle trazioni) e giunzioni comunicanti (gap junctions formate da connessine) che permettono la conduzione elettrica anisotropa veloce.

Rilascio di calcio indotto da calcio (CICR)

Processo di accoppiamento elettro-meccanico cardiaco in cui l'ingresso di una piccola frazione di ioni calcio attraverso i canali voltaggio-dipendenti di tipo L ($LTCC$) stimola l'apertura a grappolo dei recettori della rianodina ($RyR2$) sulla membrana del reticolo sarcoplasmatico, riversando nel citosol una massiccia ondata di calcio (da $100\,nM$ a $1-10\,\mu M$).

Pompa SERCA2a e fosfolambano (PLB)

Enzima ATPasico del reticolo sarcoplasmatico cardiaco deputato al reuptake del calcio citosolico durante la diastole per permettere il rilasciamento muscolare; in condizioni basali è inibito dal fosfolambano monomero, la cui inibizione cessa quando quest'ultimo viene fosforilato da $PKA$ a seguito di stimolazione adrenergica.

Eritropoietina (EPO)

Glicoproteina ormonale sintetizzata dai periciti tubulo-interstiziali della corticale renale in risposta all'ipossia tissutale mediante la via di segnalazione $HIF\text{-}2\alpha / HIF\text{-}\beta$, che agisce sui progenitori eritroidi del midollo osseo prevenendone l'apoptosi e stimolando l'eritropoiesi.

Sistema reticolo-endoteliale (RES)

Rete diffusa di cellule fagocitiche (monociti circolanti, cellule di Kupffer nel fegato, macrofagi splenici, macrofagi alveolari, osteoclasti e microglia) deputate alla difesa immunitaria aspecifica e all'emocateresi, ovvero al riciclo e alla degradazione degli eritrociti senescenti.

Microcircolazione splenica aperta e chiusa

Doppia modalità di flusso nella polpa rossa della milza: una via rapida a circuito chiuso ($80-90\%$ del flusso) in cui i globuli rossi attraversano le fenestrature endoteliali anulari dei seni venosi testando la propria deformabilità, e una via lenta a circolazione aperta ($10-20\%$ del flusso) ricca di macrofagi per la fagocitosi degli eritrociti rigidi.

Ipotesi di Starling a livello capillare

Equilibrio tra forze idrostatiche e forze oncotiche che governa il movimento transcapillare dei fluidi; la pressione idrostatica capillare ($P_c$) e la pressione oncotica interstiziale ($\pi_i$) promuovono la filtrazione verso l'esterno, mentre la pressione oncotica plasmatica ($\pi_c$, dominata dall'albumina, $\approx 25-30\,mmHg$) e la pressione idrostatica interstiziale ($P_i$) ne contrastano l'uscita favorendo il riassorbimento.