Fisiologia umana e dell'esercizio

- 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.