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Termoregolazione - La termoregolazione è il processo con cui il corpo umano mantiene la temperatura interna stabile intorno ai 37°C, con variazioni fisiologiche di circa un grado. Questo equilibrio termico è regolato dall'ipotalamo, che agisce come un termostato, attivando meccanismi...

Termoregolazione - La termoregolazione è il processo con cui il corpo umano mantiene la temperatura interna stabile intorno ai 37°C, con variazioni fisiologiche di circa un grado. Questo equilibrio termico è regolato dall'ipotalamo, che agisce come un termostato, attivando meccanismi per la produzione o la dispersione di calore. - - Termogenesi: il corpo produce calore in due modi principali: - Con brivido: in risposta a basse temperature, l'ipotalamo stimola le contrazioni involontarie dei muscoli, aumentando il tono muscolare (brividi) per generare calore. - Senza brivido: coinvolge il tessuto adiposo bruno, che produce calore attraverso l'ossidazione dei lipidi, con l'intervento di ormoni come la noradrenalina e gli ormoni tiroidei. Questo processo permette di generare calore senza consumo di ATP e si concentra attorno agli organi interni. - - Meccanismi di termodispersione: - Irraggiamento: perdita di calore sotto forma di onde infrarosse verso l'ambiente. - Conduzione: trasferimento di calore per contatto diretto con superfici più fredde. - Convezione: perdita di calore verso l'aria o l'acqua in movimento attorno alla pelle. - Evaporazione (sudorazione): l'evaporazione del sudore sottrae calore dalla superficie della pelle, riducendo la temperatura corporea. L'efficacia dell'evaporazione dipende dal grado di umidità dell'aria (è minore in condizioni di elevata umidità). Attività in ambiente caldo - Effetti fisiologici del caldo: - La temperatura corporea aumenta durante l'attività fisica in ambienti caldi, il che può portare a ipertermia (sopra i 37°C). - Il corpo risponde con vasodilatazione cutanea, aumentando il flusso sanguigno verso la pelle per dissipare calore e attivando la sudorazione. Tuttavia, questo comporta un minore apporto di sangue ai muscoli, riducendo la capacità aerobica e la VO₂ max fino al 5%. - Disidratazione: durante l'esercizio fisico, la perdita di liquidi per sudorazione può arrivare fino a 2 litri all'ora, portando a ipovolemia (riduzione del volume plasmatico) e aumentando la viscosità del sangue. La disidratazione rende il lavoro del cuore più faticoso e riduce la capacità termoregolatoria. - Adattamenti all\'ambiente caldo: - Incremento della sudorazione: un soggetto allenato al caldo suda prima e in modo più abbondante. La composizione del sudore cambia, con una maggiore percentuale di acqua e una minore perdita di elettroliti, migliorando l'efficacia della termodispersione. - Aumento della gittata cardiaca: il cuore aumenta la frequenza cardiaca per compensare la deviazione di sangue verso la pelle e mantenere una buona perfusione muscolare. - Miglioramento dell'efficienza del sistema simpatico: l'allenamento al caldo riduce l'attività simpatica ma ne aumenta l'efficacia, riducendo il consumo di ossigeno da parte del cuore e stabilizzando la temperatura corporea. - - Rischi principali: - Crampi da calore: causati dalla perdita di sali minerali, portano a contrazioni muscolari dolorose. - Sincope da calore: la vasodilatazione cutanea riduce la pressione arteriosa, causando cali di pressione e, in alcuni casi, svenimenti. - Colpo di calore: è l'evenienza più grave, quando il sistema di regolazione ipotalamico non riesce più a disperdere il calore, portando alla disfunzione di organi vitali e al rischio di danni neurologici permanenti o morte. Attività in ambiente freddo - Effetti fisiologici del freddo: - L'esposizione al freddo stimola una forte vasocostrizione periferica per ridurre la dispersione di calore e mantenere la temperatura degli organi interni. - La vasocostrizione riduce il flusso sanguigno alla pelle, causando un abbassamento della temperatura cutanea, che può scendere fino a quella ambientale. - La perdita di calore è particolarmente elevata dalle estremità e dalla testa, la cui vasocostrizione è limitata. - - Adattamenti all\'ambiente freddo: - Termogenesi con brivido: si attiva il sistema muscolare con contrazioni involontarie per generare calore. Tuttavia, questo aumenta il dispendio energetico e la fatica. - Termogenesi senza brivido: il tessuto adiposo bruno nei neonati e in alcune aree del corpo adulto genera calore senza consumo di ATP, contribuendo a mantenere la temperatura corporea. - Scambio di calore controcorrente: le arterie e le vene nelle estremità funzionano come uno scambiatore di calore, permettendo al sangue arterioso caldo di riscaldare il sangue venoso prima che ritorni al cuore. Questo meccanismo è osservato anche in alcuni animali (es. pinguini). - Aumento dell'isolamento cutaneo: la pelle funziona da isolante termico, il cui effetto aumenta in soggetti con maggiore massa grassa. - - Rischi principali: - Ipotermia: a temperature corporee sotto i 35°C si ha rallentamento dei riflessi e della trasmissione nervosa; sotto i 25°C può verificarsi arresto cardiaco. - Assideramento: quando il corpo non riesce più a compensare la dispersione termica, con rischio di necrosi nelle estremità (geloni). Immersione in acqua (con e senza bombola) - Effetti dell'immersione: - L'acqua è un ambiente iperbarico (aumento della pressione ambientale), e la pressione esercitata sul corpo aumenta di 1 atmosfera (ATM) ogni 10 metri di profondità. - La pressione idrostatica spinge il sangue verso la zona toracica, migliorando il ritorno venoso al cuore e aumentando temporaneamente la gittata cardiaca (effetto Frank-Starling). - La densità dell'acqua sottrae calore corporeo più velocemente dell'aria, aumentando il rischio di ipotermia durante immersioni prolungate in acqua fredda. - - Immersione senza bombola: - Riflesso da immersione: quando il viso è immerso in acqua, specialmente se fredda, si attiva un riflesso che causa bradicardia (riduzione della frequenza cardiaca) e vasocostrizione periferica per preservare l'ossigeno e ridurre il consumo energetico. - Respiro in apnea: l'apnea prolungata aumenta i livelli di CO₂ nel sangue, attivando i chemocettori che segnalano la fame d'aria e stimolano la respirazione. Gli atleti d'apnea si allenano per tollerare alti livelli di CO₂, e a volte usano tecniche di iperventilazione per ritardare il riflesso respiratorio, ma ciò comporta il rischio di svenimento. - - Immersione con bombola: - La respirazione con bombola permette di inalare aria alla pressione dell'ambiente circostante. Ogni profondità richiede l'adeguamento della pressione respiratoria alla pressione ambiente per prevenire il collasso polmonare. - Narcosi da azoto: a elevate profondità, l'azoto disciolto nel sangue inizia ad avere effetti anestetici, simili all'ebbrezza (euforia, confusione mentale). - Malattia da decompressione: durante la risalita, la pressione diminuisce e l'azoto disciolto torna allo stato gassoso. Se la risalita è troppo veloce, l'azoto forma bolle nei tessuti e nel sangue, causando dolori articolari, embolia e, in casi gravi, danni neurologici e cardiaci. Alta quota - Effetti dell\'alta quota: - L'alta quota è un ambiente ipobarico, con una ridotta pressione parziale dell'ossigeno (ipossia), che compromette la saturazione di ossigeno dell'emoglobina. - A partire da 2000-2500 metri, l\'ossigenazione dei tessuti si riduce, limitando le prestazioni aerobiche e causando il cosiddetto mal di montagna (cefalea, nausea, affaticamento). - - Adattamenti fisiologici: - Iperventilazione: la prima risposta è un aumento della frequenza respiratoria per compensare la ridotta pO₂ negli alveoli, anche se ciò induce una riduzione della pCO₂ e alcalosi respiratoria. - Aumento del tono simpatico: l'ipossia stimola il rilascio di catecolamine, aumentando la frequenza cardiaca e la gittata cardiaca per garantire una perfusione adeguata nonostante la scarsa saturazione di ossigeno. - Produzione di eritropoietina (EPO): l'ipossia stimola i reni a produrre EPO, che aumenta la produzione di globuli rossi, incrementando così la capacità di trasporto di ossigeno. Aumenta l'ematocrito, ma il sangue diventa più viscoso, aumentando il carico sul cuore. - Aumento di 2,3-BPG: nei globuli rossi aumenta la produzione di 2,3-BPG, che riduce l\'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno, facilitando il rilascio di ossigeno ai tessuti. - Acclimatazione a lungo termine: la permanenza in alta quota migliora la capillarizzazione dei tessuti, ottimizzando gli scambi gassosi. - - Rischi principali: - Mal di montagna: caratterizzato da cefalea, nausea, insonnia, e nei casi gravi può evolvere in edema polmonare o cerebrale per l'aumento di permeabilità capillare dovuto all'ipossia. - Riduzione della VO₂ max: la minore disponibilità di ossigeno limita le capacità aerobiche, rendendo più difficile sostenere attività fisiche intense. Propagazione del Potenziale d\'Azione nel Cuore Il cuore inizia il suo ciclo di attivazione tramite le cellule pacemaker del nodo senoatriale (SA), che generano un ritmo di contrazione costante. L'impulso elettrico passa da cellula a cellula grazie alle giunzioni gap, determinando una contrazione sincronizzata. La depolarizzazione inizia dagli atri, poi passa al nodo atrioventricolare (AV), dove rallenta per permettere un completo riempimento dei ventricoli. Infine, il segnale viene condotto attraverso il fascio di His e le fibre di Purkinje, che attivano una contrazione ventricolare coordinata per spingere il sangue nella circolazione​. Ruolo del Calcio nell\'Accoppiamento Eccitazione-Contrazione L'accoppiamento eccitazione-contrazione dipende dall\'ingresso di Ca²⁺ extracellulare nelle cellule cardiache tramite i canali voltaggio-dipendenti (Vca++). Il Ca²⁺ in entrata si lega ai recettori della rianodina nel reticolo sarcoplasmatico, inducendo il rilascio di Ca²⁺ immagazzinato nel citoplasma. Questo calcio \"trigger\" è essenziale per la contrazione. La concentrazione di Ca²⁺ è strettamente regolata per garantire contrazioni efficaci e, se diminuisce, la forza contrattile del cuore viene compromessa​. Funzionamento dei Canali Voltaggio-Dipendenti Nelle cellule cardiache a risposta rapida, l\'attivazione del potenziale d\'azione è sostenuta dall'ingresso di Na⁺ attraverso i canali voltaggio-dipendenti del sodio (Vna), creando un picco di depolarizzazione. Il plateau successivo è mantenuto dai canali del calcio di tipo L, prolungando la durata del potenziale e assicurando una contrazione efficace. Nelle cellule a risposta lenta, l\'entrata del calcio è l\'unico responsabile della depolarizzazione, producendo un potenziale più graduale e regolato che modula la frequenza cardiaca. Ruolo delle Pompe SERCA Le pompe SERCA (Sarco/Endoplasmic Reticulum Ca²⁺-ATPase) sono fondamentali per il recupero del Ca²⁺ all\'interno del reticolo sarcoplasmatico al termine della contrazione. Dopo ogni potenziale d\'azione, le pompe SERCA rimuovono il Ca²⁺ dal citoplasma e lo riportano nel reticolo, prevenendo una contrazione continua e permettendo il rilassamento muscolare. Questo processo utilizza ATP e consente una regolazione precisa del calcio intracellulare, che è cruciale per il corretto funzionamento ciclico del cuore. La velocità e l'efficienza delle pompe SERCA influenzano quindi la frequenza e la forza contrattile del cuore​. Curva Pressione-Volume La curva pressione-volume, o legge di Frank-Starling, descrive la capacità del cuore di adattare la forza contrattile in base al volume di sangue presente nel ventricolo (pre-carico). A un maggiore riempimento del ventricolo corrisponde una contrazione più vigorosa, dato che la tensione passiva nelle fibre muscolari aumenta. Questa relazione permette un controllo intrinseco della forza di contrazione in risposta alle variazioni di volume. Diagramma di Wiggers Il diagramma di Wiggers rappresenta il ciclo cardiaco unendo eventi elettrici e meccanici. Durante la fase di eiezione rapida, il sangue viene espulso velocemente dal ventricolo; segue un'eiezione più lenta; la pressione cala ed inizia la fase di rilassamento isovolumetrico che avviene quando la valvola aortica si chiude e il ventricolo si rilassa senza variazione di volume. Infine, la valvola mitrale si riapre per permettere al sangue di fluire dall'atrio al ventricolo​. Pre-carico e Post-carico Il pre-carico è il volume di sangue che riempie il ventricolo alla fine della diastole, influenzato dal ritorno venoso. La maggiore quantità di sangue nel cuore genera una forza contrattile proporzionale (legge di Frank-Starling). Il post-carico è la pressione necessaria per vincere la resistenza arteriosa, determinata dalle condizioni vascolari e dalla pressione sanguigna, e aumenta il lavoro cardiaco nei casi di ipertensione​. Post-carico più alto in aorta (80mmHg) rispetto all'arteria polmonare (10mmHg), infatti lo spessore della parete del cuore dx è molto inferiore al cuore sx, deve fare una forza minore per vincere il post-carico. Gittata Cardiaca La gittata cardiaca è il volume di sangue espulso dal cuore in un minuto, ottenuto moltiplicando il volume sistolico per la frequenza cardiaca. Essa aumenta sia incrementando il volume sistolico che la frequenza cardiaca, ed è un indicatore chiave dell'efficienza del cuore nel soddisfare le esigenze metaboliche del corpo​. Emodinamica e Legge di Poiseuille Il flusso sanguigno è influenzato dalla differenza di pressione e dalla resistenza vascolare, che varia in base al diametro delle arteriole. La legge di Poiseuille afferma che la resistenza al flusso è inversamente proporzionale alla quarta potenza del raggio del vaso; quindi, anche lievi variazioni nel diametro arterioso hanno un impatto significativo. Le arteriole regolano la resistenza vascolare e contribuiscono al mantenimento della pressione e della distribuzione del sangue in modo efficace​. (questo meccanismo serve per trasportare il sangue in tutto il corpo grazie alle variazioni di diametro di arterie e vene) Compliance: distensibilità vene, capacità di aumentare di volume sottoposti ad una determinata pressione Il cuore si ossigena tramite le coronarie ed utilizza diversi substrati per generare contrazione: - Glucosio e lattato - Acidi grassi - O2 che arriva grazie al circolo coronarico Sistema Respiratorio Le vie aeree si dividono in parte di conduzione e parte respiratoria. La parte di conduzione comprende le vie aeree superiori, dove avviene il passaggio dell'aria senza scambio di gas. Lo spazio morto anatomico (150 ml) rappresenta il volume d'aria non coinvolto nello scambio gassoso. Gli alveoli, invece, sono perfusi dal circolo sistemico per garantire lo scambio di ossigeno (O₂) e anidride carbonica (CO₂). La regolazione del calibro dei bronchi avviene tramite il sistema nervoso: il simpatico causa broncodilatazione, facilitando l'ingresso di aria, mentre il parasimpatico induce broncocostrizione e aumento della secrezione mucosa per difesa contro patogeni​. Ruolo del Tensioattivo Il tensioattivo, o surfattante, è una sostanza che riduce la tensione superficiale negli alveoli, impedendone il collasso. Durante l'esercizio fisico, la quantità di tensioattivo aumenta, riducendo così il lavoro respiratorio. Questo effetto permette di stabilizzare gli alveoli piccoli, che tenderebbero a svuotarsi nei più grandi, bilanciando la distribuzione dell'aria e migliorando l'efficienza respiratoria complessiva​. Controllo della Respirazione Il controllo della respirazione avviene grazie a chemiocettori e meccanocettori: - Chemiocettori rilevano variazioni di pO₂, pCO₂ e pH, e inviano segnali al centro respiratorio nel bulbo per regolare la contrazione dei muscoli respiratori. Quando la pCO₂ aumenta o la pO₂ cala, la ventilazione cresce per ripristinare l'omeostasi. - - Meccanocettori rilevano la distensione polmonare, regolando l'inspirazione in base al riempimento polmonare. Questi recettori interrompono l'inspirazione quando i polmoni sono sufficientemente distesi, limitando il rischio di sovradistensione​. Muscoli Respiratori e Volumi Polmonari A riposo, la respirazione coinvolge principalmente il diaframma e i muscoli intercostali esterni. Durante l'esercizio, sono attivati anche altri muscoli come lo sternocleidomastoideo, scaleni, piccolo e grande pettorale per aumentare il volume d'aria inalato. Il volume corrente (VC), cioè l'aria inspirata ed espirata a riposo, è di circa 0,5 L, mentre la capacità polmonare totale (CPT) è di circa 6 L, CFR è il punto in cui si ha espirato VC ed è l'unico punto di equilibrio tra la forza che tende a far collassare il polmone e la forza della gabbia toracica che tende ad aprirsi. L'espirazione a riposo è passiva, ma durante l'attività fisica diventano attivi anche i muscoli espiratori (intercostali interni, retto dell'addome) per accelerare l'espulsione dell'aria​. Lavoro Respiratorio e Ventilazione Il lavoro respiratorio è il prodotto tra pressione e volume. Condizioni come la fibrosi polmonare (che riduce la compliance) o le malattie ostruttive (es. asma) aumentano il lavoro necessario per respirare, poiché richiedono una maggiore pressione per inspirare ed espirare. La ventilazione polmonare è il prodotto del volume corrente per la frequenza respiratoria, e può essere aumentata ampliando il volume di aria inalato o la frequenza. Respirazioni profonde aumentano il lavoro elastico per contrastare il collasso polmonare, mentre una frequenza più elevata richiede un maggior lavoro anelastico per contrastare le resistenze al flusso. Composizione dell'Aria e Pressioni Parziali L'aria è composta da circa 21% di O₂. All'ingresso nelle vie aeree, l'aria viene umidificata e le pressioni parziali di O₂ e CO₂ cambiano. Negli alveoli, la pO₂ scende a 100 mmHg e la pCO₂ è di circa 40 mmHg, valori che dipendono dal metabolismo e dalla ventilazione. I chemocettori rispondono a variazioni di queste pressioni, aumentando la ventilazione quando la pCO₂ sale per mantenere i valori normali​. Perfusione e Ventilazione nei Polmoni A causa della gravità, la ventilazione e la perfusione variano lungo il polmone: la base del polmone riceve aria e sangue più facilmente rispetto all'apice. Questo fa sì che il rapporto ventilazione/perfusione sia migliore alla base a riposo. L'apice polmonare, sempre più disteso, rappresenta una riserva per un maggiore apporto di aria durante l'esercizio fisico, quando la ventilazione aumenta​. Scambi Gassosi e Legge di Fick Lo scambio di gas negli alveoli segue la legge di Fick, che stabilisce che la velocità di diffusione è proporzionale alla differenza di concentrazione dei gas. Sebbene il gradiente di O₂ sia maggiore, la CO₂ diffonde più rapidamente grazie alla sua solubilità. Questo consente al sangue di raggiungere l'equilibrio con i gas alveolari nel tempo di passaggio nel capillare​. Funzione dell'Hb e Trasporto di CO₂ L'emoglobina (Hb) lega O₂ in presenza di alta pO₂ e rilascia CO₂ nei tessuti, facilitando lo scambio grazie all'effetto Bohr. La CO₂ viene trasportata nel sangue come bicarbonato e si lega all'Hb, contribuendo a regolare il pH. La CO ha un'affinità superiore all'O₂ per Hb, compromettendo l'ossigenazione dei tessuti in presenza di monossido di carbonio. **Adattamenti Polmonari all'Esercizio** Durante l'esercizio, l'aumento della **gittata cardiaca** aumenta il flusso nel circolo polmonare. La pressione nei capillari polmonari è regolata per prevenire l'edema e facilitare gli scambi gassosi. Un'elevata pressione potrebbe rompere i capillari o causare edema polmonare; quindi, la resistenza vascolare è regolata per mantenere la pressione​ Il **controllo della pressione nel circolo polmonare** è essenziale per mantenere una perfusione efficace degli alveoli senza danneggiare i capillari, poiché il sistema polmonare è caratterizzato da pressioni relativamente basse rispetto alla circolazione sistemica. Questo sistema a bassa pressione (circa 14 mmHg di media) consente di spostare grandi volumi di sangue senza eccessiva forza, proteggendo i capillari polmonari dal rischio di rottura e dall'edema polmonare. Ecco come avviene il controllo della pressione: **1. Compliance dei Capillari Polmonari** I capillari polmonari possiedono una **grande capacità di adattamento** al flusso, cioè elevata compliance, e sono in numero abbondante. Questo consente al sistema di distribuire il flusso in maniera uniforme. Un piccolo aumento di pressione nel circolo polmonare porta a un distendimento uniforme dei capillari, che si allargano leggermente per ospitare il flusso maggiore, riducendo le resistenze vascolari. Questo meccanismo permette di regolare la pressione all'aumentare del flusso, come durante l'esercizio fisico​. **2. Riduzione delle Resistenze Vascolari** Quando il flusso sanguigno aumenta, la **resistenza vascolare polmonare** si riduce automaticamente attraverso l\'espansione dei capillari già perfusi e l\'apertura di capillari precedentemente chiusi. Poiché il sistema polmonare non ha arteriole di resistenza (come nel sistema sistemico), l'aumento della pressione viene modulato principalmente dalla dilatazione capillare. La distensione capillare e l'apertura di nuovi vasi in parallelo riducono ulteriormente le resistenze totali e mantengono la pressione relativamente bassa, anche sotto aumenti di flusso importanti​. **3. Effetto della Gravità e del Gradiente Pressorio** La distribuzione del flusso sanguigno nel polmone è influenzata dalla gravità. A riposo, la parte inferiore dei polmoni riceve più sangue rispetto all'apice, dove la pressione è inferiore. Durante l'esercizio, il flusso verso l'apice aumenta grazie alla maggiore pressione, sfruttando la **riserva funzionale** degli alveoli apicali per migliorare lo scambio gassoso​. **4. Meccanismi di Vasocostrizione per Ipossia** In condizioni di **ipossia** (es. alveoli poco ossigenati), si attiva una vasocostrizione locale per deviare il sangue verso alveoli più ossigenati. Questo riflesso ipossico evita che il sangue passi in aree dove lo scambio gassoso sarebbe inefficiente, e avviene prima dei capillari polmonari (poiché questi ultimi non hanno muscolatura). È un adattamento esclusivo del polmone, a differenza di altri distretti dove l\'ipossia causa vasodilatazione per aumentare l\'afflusso di sangue​. **5. Regolazione Nervosa** Anche il **sistema nervoso** gioca un ruolo: il sistema simpatico, attivato durante l'esercizio, può inizialmente ridurre la compliance polmonare per spingere più sangue verso il circolo sistemico. Successivamente, l'aumento della gittata cardiaca durante l'esercizio richiede una maggiore distensione dei vasi polmonari, portando a una maggiore ventilazione e perfusione in tutto il polmone​. In sintesi, la pressione polmonare è finemente regolata per ottimizzare lo scambio di gas, preservare l\'integrità dei capillari e mantenere una distribuzione del flusso uniforme, adattandosi alle esigenze del corpo sia a riposo che durante l'attività fisica. **Manovra di Valsalva** La **manovra di Valsalva** consiste nell'espirazione forzata a glottide chiusa, utilizzata per aumentare la stabilità del tronco. Questa manovra aumenta la pressione intratoracica, comprimendo la vena cava inferiore e riducendo il ritorno venoso al cuore. La riduzione del ritorno venoso causa un temporaneo abbassamento della gittata cardiaca, aumentando la pressione sistemica in modo sfavorevole per il cuore e aumentando il lavoro cardiaco. A lungo termine, questa manovra può indurre un aumento di pressione arteriosa con effetti negativi sulla funzionalità cardiaca​ **Adattamenti alla Respirazione e Riflessi Respiratori** Oltre alla regolazione centrale del respiro da parte del centro bulbare, diversi **riflessi respiratori** rispondono a specifici stimoli: - **Riflesso di starnuto e tosse**: attivato da chemocettori che rilevano sostanze irritanti nelle vie aeree, stimola un flusso rapido e intenso di aria per espellere le particelle. - - **Riflesso da immersione**: attivato da recettori sul viso e naso quando sono esposti ad acqua fredda, blocca temporaneamente la respirazione. - - **Riflesso della deglutizione**: durante la deglutizione la respirazione viene inibita per evitare l'ingresso di cibo nelle vie respiratorie. - - **Riflesso di Hering-Breuer**: controlla la distensione polmonare, bloccando l\'inspirazione se i polmoni sono troppo distesi per prevenire danni. - - **Riflessi barocettoriali**: rispondono a variazioni della pressione arteriosa regolando la ventilazione in direzione opposta (es. ipotensione stimola aumento della frequenza respiratoria). - - **Riflessi propriocettivi**: attivati dai recettori muscolari, aumentano la ventilazione durante il movimento muscolare, come durante l'esercizio fisico. - - **Risposta a variazioni di temperatura cutanea**: il freddo induce respiri più profondi e lenti, riducendo lo spazio morto e la quantità di aria da riscaldare. Il calore aumenta invece la frequenza respiratoria​ **Controllo Nervoso e Umorale del pH** Il sistema respiratorio contribuisce al **controllo del pH** eliminando H⁺ sotto forma di CO₂. Durante l'esercizio, l'aumento della pCO₂ e degli H⁺ stimola il centro respiratorio a incrementare la ventilazione (iperpnea), contrastando l'acidosi. La respirazione rimuove gli H⁺ attraverso la CO₂, mantenendo così l'omeostasi del pH​ **Iperpnea da Sforzo** Durante l'esercizio fisico, si verifica un aumento della ventilazione noto come **iperpnea da sforzo**, in cui la ventilazione si adatta all'incremento della pCO₂ e alla maggiore richiesta di ossigeno dei tessuti. L'iperpnea, a differenza dell\'iperventilazione (aumento della ventilazione non necessario), è un adattamento fisiologico per mantenere l'equilibrio gassoso e il pH ematico. Si osserva inizialmente un aumento del volume corrente, seguito dall'incremento della frequenza respiratoria per stabilizzare le pressioni parziali di O₂ e CO₂​ **Soglia Anaerobica** La **soglia anaerobica** è il punto oltre il quale l'apporto di ossigeno non è più sufficiente per il metabolismo aerobico, e il corpo inizia a utilizzare maggiormente il metabolismo anaerobico, con conseguente accumulo di lattato e H⁺. Superata questa soglia, l'acidità aumenta, richiedendo una maggiore ventilazione per compensare l'accumulo di CO₂ e mantenere il pH sanguigno. **Soglia Lattacida e Soglia OBLA** - **Soglia lattacida**: si riferisce all'intensità dell'esercizio alla quale inizia un incremento continuo e significativo della concentrazione di lattato nel sangue. È solitamente intorno a 1mmol/L di lattato e rappresenta il punto oltre il quale il lattato prodotto supera la capacità di smaltimento del corpo. - - **Soglia OBLA** (Onset of Blood Lactate Accumulation): rappresenta il livello massimo di intensità di esercizio mantenibile senza accumulo esponenziale di lattato, solitamente corrispondente a una concentrazione di lattato di circa 4 mmol/L nel sangue. Superata questa soglia, l'esercizio diventa insostenibile per lunghi periodi a causa dell'acidosi e dell'affaticamento muscolare, associato a un accumulo rapido di lattato​ **Funzione del Rene e Regolazione del pH** **Struttura del Rene** Il **rene** è costituito da unità funzionali chiamate **nefroni**, che si dividono in una parte vascolare e una tubulare: - La parte vascolare comprende il **glomerulo**, dove avviene la filtrazione iniziale del sangue, e i **capillari peritubulari** che circondano la parte tubulare e riassorbono acqua, elettroliti e sostanze nutritive. - La parte tubulare include la **capsula di Bowman**, il **tubulo prossimale**, l'**ansa di Henle**, il **tubulo distale** e il **dotto collettore**. Qui avviene il riassorbimento e la secrezione selettiva di varie sostanze, modulando la composizione dell'urina​ (Respiratorio e esercizio...). **Funzioni del Rene nello Smaltimento degli H⁺** Il rene ha un ruolo cruciale nella regolazione del **pH** ematico grazie alla gestione degli ioni H⁺: - **Filtrazione degli H⁺**: Nel glomerulo, una parte degli H⁺ passa nel lume del tubulo. Se l'accumulo di H⁺ nel sangue è eccessivo, il rene aumenta l'eliminazione attraverso l'urina. - **Riassorbimento e Secrezione**: Nel **tubulo prossimale**, H⁺ può combinarsi con bicarbonato (HCO₃⁻) per formare CO₂ e H₂O, che vengono poi riassorbiti. Quando necessario, H⁺ può essere attivamente pompato nel lume tubulare tramite la pompa sodio-potassio. - **Combinazione con altre molecole**: Gli H⁺ possono unirsi a fosfati (formando HPO₄²⁻) o con NH₃ (proveniente dal catabolismo della glutammina) per formare ammonio (NH₄⁺). Essendo polare, l'ammonio rimane nelle urine, facilitando la rimozione di H⁺. Questi processi permettono al rene di agire sia come **sistema tampone** per rimuovere H⁺ dal sangue sia come meccanismo di escrezione finale per l'acidosi metabolica, mantenendo il pH ematico entro il range omeostatico. In alta quota, ad esempio, dove il pH tende a essere più basico, il rene può trattenere H⁺ e ridurre il riassorbimento di HCO₃⁻ per compensare l'alcalosi​ **Cosa sono gli Ormoni** Gli **ormoni** sono messaggeri chimici prodotti dalle ghiandole endocrine e rilasciati nel sangue per raggiungere organi e tessuti bersaglio. Alcuni ormoni, definiti locali, agiscono vicino al punto di rilascio nel liquido extracellulare. Gli ormoni vengono classificati in: - **Piccole molecole idrosolubili** (es. adrenalina), che si degradano velocemente, - **Peptidi** (es. insulina), trasportati nel sangue con proteine, - **Ormoni steroidei** (es. estrogeni), derivati dal colesterolo e liposolubili, che entrano nelle cellule e agiscono su recettori intracellulari. **Ghiandole e Ormoni Prodotti** **Pancreas**: Produce insulina (cellule beta), che abbassa la glicemia stimolando il deposito di glucosio e trigliceridi; glucagone (cellule alfa), che stimola il rilascio di glucosio e lipidi nel sangue; e somatostatina, che inibisce la crescita e il rilascio di altri ormoni. Il pancreas è sia una ghiandola endocrina che esocrina: - **Insulina**: Prodotta dalle cellule beta delle isole di Langerhans, abbassa la glicemia favorendo l'assorbimento di glucosio nelle cellule e il suo deposito sotto forma di glicogeno (soprattutto nel fegato e nei muscoli). L'insulina facilita l'ingresso di glucosio nei tessuti insulino-dipendenti (come il muscolo a riposo e il tessuto adiposo) grazie al trasportatore GLUT4, che viene attivato anche durante l'attività fisica senza necessità di insulina. Agisce inoltre sul metabolismo dei lipidi e degli aminoacidi, stimolando la sintesi di trigliceridi e proteine, quindi è un ormone **anabolico**. - - **Glucagone**: Prodotto dalle cellule alfa, ha azione opposta all'insulina e viene rilasciato in risposta alla riduzione della glicemia. Promuove la glicogenolisi (degradazione del glicogeno) e la gluconeogenesi (sintesi di glucosio) nel fegato, fornendo energia immediata. Favorisce anche il catabolismo dei grassi e la produzione di corpi chetonici, utilizzati come riserva energetica. - - **Somatostatina**: Prodotta dalle cellule delta, regola l'inibizione della secrezione di insulina e glucagone e di altri ormoni gastrointestinali, agendo come ormone inibitorio sul pancreas e in generale sul sistema endocrino e digestivo​ **Ipofisi (Ghiandola Pituitaria)** Divisa in adenoipofisi (anteriore) e neuroipofisi (posteriore), funge da sito di rilascio per ormoni prodotti da ipotalamo: - **Adenoipofisi**: Produce vari ormoni sotto il controllo dell'ipotalamo. - - **ACTH (adrenocorticotropo)**: Stimola le ghiandole surrenali a produrre cortisolo, che ha effetti su metabolismo e infiammazione, rilasciata sotto il controllo dell'ipotalamo tramite ormone di rilascio CRH - - **TSH (tireotropo)**: Regola la tiroide stimolando la produzione degli ormoni tiroidei T3 e T4, cruciali per il metabolismo. - - **GH (ormone della crescita)**: Stimola la crescita dei tessuti tramite la sintesi proteica, promuove la lipolisi (degradazione dei grassi) e influenza il metabolismo del glucosio. GH induce anche la produzione di IGF-1 (fattore di crescita insulino-simile) nel fegato. - - **FSH e LH (gonadotropine)**: Nella donna, regolano il ciclo ovarico e la produzione di estrogeni e progesterone. Nel maschio, stimolano la spermatogenesi e la produzione di testosterone. - - **Prolattina (PRL)**: Favorisce la produzione di latte e la crescita mammaria, regolando anche alcuni processi immunitari e comportamentali. - - **Neuroipofisi**: Rilascia due ormoni prodotti dall'ipotalamo: - - **Ossitocina**: Stimola le contrazioni uterine durante il parto e la eiezione del latte. Ha effetti sociali e affettivi, coinvolta nell'attaccamento. - - **ADH (vasopressina)**: Riduce l'escrezione di acqua tramite l'aumento del riassorbimento nei tubuli renali, concentrando l'urina e aumentando la pressione sanguigna tramite la vasocostrizione​; nell'attività fisica con il sudore causa una riduzione di osmolarità plasmatica, si produce ADH con effetto di riassorbire più H2O e produce urine più concentrate. **Tiroide e Paratiroidi** - **Tiroide**: - **T3 (triiodotironina) e T4 (tiroxina)**: Regolano il metabolismo aumentando il consumo di ossigeno e la produzione di calore nelle cellule. Stimolano il catabolismo di carboidrati e lipidi e influenzano anche il metabolismo proteico. T3 è la forma attiva mentre T4, che viene maggiormente prodotto, è convertito a T3 nei tessuti. Produzione di T4 stimolata da TSH, un elevata quantità di TSH nel sangue ci indica che la tiroide non sta lavorando bene. Un eccesso di ormoni tiroidei porta a ipertiroidismo (metabolismo aumentato, tachicardia e soggetti molto magri), mentre una carenza causa ipotiroidismo (TSH alto nel sangue, provoca nanismo e altera lo sviluppo del SNC, aumento di peso). - - **Calcitonina**: Prodotta dalle cellule C della tiroide, riduce il livello di calcio nel sangue favorendo il deposito di calcio nelle ossa e inibendo l'attività degli osteoclasti (cellule che degradano l'osso). - - **Paratiroidi**: - **Paratormone (PTH)**: Aumenta il livello di calcio nel sangue attivando gli osteoclasti per rilasciare calcio dalle ossa, aumentando il riassorbimento renale di calcio e favorendo l'assorbimento intestinale del calcio attraverso la vitamina D. PTH e calcitonina sono quindi ormoni antagonisti nel bilancio del calcio​ Condizioni come osteoporosi e rachitismo possono dipendere da un mal funzionamento di questi ormoni **Ghiandole Surrenali** Divise in corteccia e midollare, producono diversi ormoni con ruoli cruciali: - **Corteccia Surrenale**: - **Mineralcorticoidi (es. Aldosterone)**: Regolano il bilancio idrico-salino aumentando il riassorbimento di sodio e acqua e l'escrezione di potassio nei reni, incrementando la pressione sanguigna. L'aldosterone è rilasciato in risposta all'angiotensina II, parte del sistema renina-angiotensina-aldosterone. - - **Glucocorticoidi (es. Cortisolo)**: Rilasciato in risposta all'ACTH, il cortisolo aumenta il glucosio ematico stimolando la gluconeogenesi e promuove il catabolismo di proteine e lipidi. Ha effetti antinfiammatori e immunosoppressori, soprattutto in situazioni di stress. - - **Androgeni (es. DHEA)**: Precursori di ormoni sessuali come il testosterone e gli estrogeni. Nel maschio, gli androgeni surrenalici sono una fonte secondaria di testosterone, mentre nella donna rappresentano una fonte importante di androgeni​ - - **Midollare Surrenale**: - **Adrenalina e Noradrenalina**: Prodotte in risposta a stimoli del sistema simpatico, preparano il corpo per una risposta di "lotta o fuga" aumentando la frequenza cardiaca, dilatando i bronchi e mobilitando le riserve energetiche (glicogeno e grassi) per aumentare l'energia disponibile​ l **sistema renina-angiotensina-aldosterone (RAAS)** è un meccanismo fondamentale per la regolazione della pressione sanguigna e del bilancio idrico e salino del corpo. Ecco come funziona, in sintesi: 1. **Rilascio di Renina**: Quando i reni percepiscono una riduzione della pressione sanguigna, del volume sanguigno o una bassa concentrazione di sodio, rilasciano l\'enzima **renina**. 2. **Formazione di Angiotensina I e II**: La renina converte una proteina prodotta dal fegato, l\'**angiotensinogeno**, in **angiotensina I**. Questa viene poi trasformata in **angiotensina II** dai polmoni tramite l'enzima ACE (Angiotensin Converting Enzyme). 3. **Azione dell\'Angiotensina II**: L\'angiotensina II ha potenti effetti vasocostrittori, aumentando la pressione arteriosa. Inoltre, stimola le ghiandole surrenali a produrre **aldosterone** e l'ipotalamo a rilasciare **ADH** (vasopressina). 4. **Effetti dell\'Aldosterone e dell\'ADH**: - **Aldosterone** agisce sui reni, aumentando il riassorbimento di sodio e acqua e l'eliminazione di potassio, aumentando così il volume del sangue e la pressione. - **ADH** contribuisce trattenendo ulteriormente l'acqua, riducendo la produzione di urina e concentrando il sangue. Attraverso il RAAS, il corpo mantiene la pressione e il volume sanguigno stabili, rispondendo a condizioni come disidratazione, emorragia o riduzione del flusso sanguigno ai reni. **Gonadi** Le gonadi (testicoli e ovaie) producono ormoni sessuali regolati dalle gonadotropine (FSH e LH): - **Testosterone**: Nell'uomo, viene prodotto principalmente nei testicoli. Stimola la produzione di spermatozoi, aumenta la massa muscolare e la densità ossea, e promuove i caratteri sessuali secondari (es. voce profonda, peli corporei). - - **Estrogeni**: Nella donna, sono prodotti principalmente dalle ovaie e regolano il ciclo ovarico, la maturazione degli ovuli e lo sviluppo dei caratteri sessuali femminili secondari. Gli estrogeni hanno effetti protettivi sul sistema cardiovascolare e sull'osso. - - **Progesterone**: Preparare l'endometrio uterino per una possibile gravidanza e sostiene la gravidanza stessa. Influenza anche la ritenzione di liquidi e il metabolismo​ I livelli di **testosterone** e **cortisolo** variano in modo specifico prima, durante e dopo l'allenamento, e queste fluttuazioni dipendono anche dall'intensità e durata dell'esercizio. **Prima dell'Allenamento** - **Testosterone**: I livelli di testosterone tendono a essere basali. Tuttavia, il livello può essere influenzato dall'anticipazione psicologica dell'allenamento, che può leggermente stimolare il sistema simpatico e aumentare il testosterone, anche se questo effetto è generalmente minimo. - - **Cortisolo**: Anche il cortisolo si trova a livelli basali, ma può aumentare leggermente in risposta all'aspettativa di uno stress fisico. **Durante l'Allenamento** - **Testosterone**: Con l'inizio dell'allenamento, soprattutto durante esercizi ad alta intensità e resistenza, il testosterone aumenta per favorire la risposta anabolica, promuovendo il recupero e la sintesi proteica. L'aumento è più marcato in sessioni brevi e intense rispetto a quelle prolungate e di bassa intensità. - - **Cortisolo**: Il cortisolo aumenta con l'attività fisica, soprattutto se l'esercizio è prolungato o particolarmente intenso. È un ormone catabolico che mobilita le riserve energetiche (glicogeno e lipidi) e sostiene la produzione di glucosio, fornendo energia ai muscoli. **Dopo l'Allenamento** - **Testosterone**: Dopo l'esercizio, i livelli di testosterone tendono a diminuire, ritornando gradualmente ai valori basali. Tuttavia, a lungo termine, l'allenamento regolare aumenta la sensibilità dei recettori muscolari al testosterone, permettendo risposte anaboliche più efficienti anche con livelli inferiori di ormone. - - **Cortisolo**: Il cortisolo tende a rimanere elevato per un breve periodo post-allenamento, specialmente dopo esercizi di lunga durata. Tuttavia, si abbassa progressivamente con il riposo e il recupero, permettendo al corpo di ristabilire l'equilibrio. In atleti allenati, si osserva una risposta più modulata: entrambi gli ormoni tendono a stabilizzarsi più velocemente post-allenamento grazie a un'efficace capacità di recupero e sensibilità aumentata ai loro effetti. Gli ormoni si dividono in base alla loro funzione e struttura: 1. **Anabolici**: Insulina, GH, testosterone (promuovono la crescita e accumulo di energia). 2. **Catabolici**: Cortisolo, adrenalina, glucagone (mobilitano le riserve energetiche per produrre energia). 3. **Steroidi**: Derivati dal colesterolo, liposolubili, entrano nelle cellule e agiscono sui recettori nucleari (es. cortisolo, testosterone). 4. **Peptidici**: Composti da amminoacidi, idrosolubili, agiscono sui recettori di membrana (es. insulina). 5. **Derivati degli amminoacidi**: Molecole semplici come adrenalina e T3/T4, con effetti rapidi sul metabolismo​ Le risposte ormonali all'esercizio fisico sono fondamentali per adattare il corpo allo sforzo, garantendo il corretto utilizzo delle risorse energetiche, mantenendo l'equilibrio idrico e contribuendo al recupero post-allenamento. Ecco un approfondimento sui principali ormoni coinvolti e le loro risposte all'esercizio. **1. Ormoni Coinvolti nel Metabolismo Energetico** Durante l'esercizio, i principali ormoni **catabolici** (che mobilitano le riserve energetiche) aumentano per soddisfare la domanda di energia e ottimizzare la performance fisica. - **Adrenalina e Noradrenalina** (catecolamine): Questi ormoni sono rilasciati dalla midollare surrenale e agiscono rapidamente. Durante l'attività fisica: - Aumentano la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna. - Stimolano la glicogenolisi (degradazione del glicogeno) nel fegato e nei muscoli, incrementando i livelli di glucosio nel sangue. - Favoriscono la lipolisi nel tessuto adiposo, rilasciando acidi grassi liberi come fonte di energia. - - **Glucagone**: Rilasciato dal pancreas in risposta alla riduzione del glucosio ematico, il glucagone stimola: - La glicogenolisi e la gluconeogenesi epatica, fornendo glucosio supplementare durante l'esercizio. - Un aumento rapido nei primi 15 minuti di esercizio, stabilizzandosi poi per mantenere costante la glicemia. - - **Cortisolo**: Questo ormone catabolico, prodotto dalla corteccia surrenale, è rilasciato dopo circa 15-30 minuti di esercizio, soprattutto in attività di lunga durata o intensa. - Aumenta i livelli di glucosio tramite gluconeogenesi e mobilita gli acidi grassi per l'energia. - Stimola la proteolisi (degradazione proteica), fornendo amminoacidi per il fegato e contribuendo al recupero muscolare post-esercizio. **2. Ormoni Anabolici e Adattamenti Muscolari** Gli **ormoni anabolici** promuovono il recupero e la crescita muscolare, e la loro produzione può essere incrementata dall'allenamento. - **Testosterone**: Rilasciato in quantità maggiori durante l'esercizio anaerobico e di resistenza, il testosterone: - Stimola la sintesi proteica e aumenta la forza muscolare. - È coinvolto nella riparazione delle fibre muscolari danneggiate dall'esercizio. - Dopo l'allenamento, il testosterone torna ai livelli normali, ma con allenamenti regolari i tessuti sviluppano una maggiore sensibilità all'ormone, aumentando l'efficacia anabolica anche a riposo. - - **Ormone della crescita (GH)**: Durante attività prolungate, come l'esercizio aerobico, GH viene rilasciato per sostenere la riparazione tissutale e il metabolismo dei grassi. - Favorisce la lipolisi e il rilascio di acidi grassi, utilizzati come carburante energetico durante gli allenamenti lunghi. - Promuove l'anabolismo (crescita) nei muscoli e il mantenimento della massa magra. **3. Ormoni del Bilancio Idrico ed Elettrolitico** Per compensare la perdita di liquidi dovuta alla sudorazione, il corpo attiva specifici ormoni per preservare l'acqua e gli elettroliti. - **ADH (vasopressina)**: Questo ormone è rilasciato dalla neuroipofisi in risposta a una maggiore osmolarità del plasma, causata dalla perdita di liquidi. - Aumenta il riassorbimento di acqua nei reni, riducendo il volume dell'urina e concentrando l'urina stessa. - Aiuta a mantenere il volume plasmatico durante l'esercizio, prevenendo la disidratazione. - - **Aldosterone**: Parte del sistema renina-angiotensina-aldosterone, è rilasciato dalla corteccia surrenale in risposta alla riduzione del volume sanguigno. - Promuove il riassorbimento di sodio nei reni, favorendo il richiamo di acqua e aumentando il volume del sangue. - Mantiene l'equilibrio elettrolitico durante l'esercizio, prevenendo cali di pressione e disidratazione. **4. Ormoni con Effetto Analgesico e Psicologico** L'attività fisica stimola il rilascio di ormoni che migliorano la percezione del dolore e il benessere psicologico, favorendo la motivazione e la resistenza. - **Endorfine**: Rilasciate principalmente durante esercizi prolungati, le endorfine legano i recettori oppioidi nel sistema nervoso centrale. - Hanno un effetto analgesico, riducendo la percezione del dolore muscolare e della fatica. - Sono responsabili della sensazione di "runner's high" o benessere post-allenamento, migliorando l'umore e riducendo l'ansia. - - **Endocannabinoidi**: Simili agli oppioidi, gli endocannabinoidi (es. anandamide) sono rilasciati durante l'esercizio e si legano ai recettori CB1 e CB2. - Riducendo il dolore e l'infiammazione, contribuiscono alla sensazione di rilassamento e miglioramento dell'umore. - Favoriscono la tolleranza al dolore e alla fatica, aumentando la resistenza mentale. **Risposte Ormonali nel Tempo e Adattamenti all'Esercizio** Gli allenamenti regolari inducono un adattamento ormonale: - I livelli di alcuni ormoni, come il cortisolo, possono ridursi nel tempo durante esercizi di pari intensità, poiché i tessuti diventano più sensibili. - Nei soggetti allenati, i livelli di adrenalina e noradrenalina aumentano meno durante l'esercizio rispetto ai non allenati, poiché il corpo utilizza più facilmente i grassi come fonte energetica. - L'attività fisica favorisce la produzione di testosterone e GH, migliorando la capacità di recupero e la costruzione muscolare a lungo termine. **Sistema Gastrointestinale e Meccanismi di Comunicazione** Il **sistema gastrointestinale (GI)** comprende esofago, stomaco, intestino tenue e crasso, e ghiandole annesse (fegato, pancreas, colecisti). Le sue funzioni principali sono l\'assorbimento dei nutrienti, la gestione dei rifiuti e l'espulsione delle sostanze di scarto. Le risposte del tratto GI sono mediate da: - **Meccanismi nervosi**: regolano l'attività tramite neurotrasmettitori. - **Ormoni paracrini**: con effetto locale, agiscono sulle cellule vicine. - **Ormoni endocrini**: rilasciati nel sangue, raggiungono specifici tessuti con recettori appropriati. Il sistema parasimpatico stimola la digestione, mentre il simpatico la inibisce. Muscolatura del sistema ha 2 andamenti, uno longitudinale (interno) ed uno circolare (esterno), questi permettono il mescolamento e la progressione lungo la via digerente. **Fasi della Digestione e Decomposizione dei Cibi** La digestione si sviluppa in varie fasi: 1. **Fase cefalica**: Attivata dal solo pensiero del cibo, stimola la secrezione salivare e di enzimi. 2. **Fase orale**: In bocca, la saliva inizia la scomposizione di carboidrati e grassi (amilasi e lipasi). 3. **Fase gastrica**: Nello stomaco, il cibo è ulteriormente degradato da HCl e pepsina, che iniziano la digestione proteica. Inoltre, funge da serbatoio; formato da cardias, fondo o corpo, antro o piloro; muco prodotto da prostaglandine (combattute dagli antinfiammatori), la permanenza all'interno dello stomaco dipende dal quantitativo di proteine ingerite 4. **Fase intestinale**: Nel duodeno, gli enzimi pancreatici e la bile emulsionano grassi e completano la digestione. Viene anche prodotto ione bicarbonato per ripristinare il Ph diventato più acido nello stomaco 5. **Bile**: sostanza prodotta dal fegato, contiene gli acidi biliari, serve per emulsionare i grassi, non sarebbero solubili in acqua; in questo modo entrano in soluzione per poter essere assorbiti 6. **Fegato**: produce la bile, metabolismo lipidi e vitamine liposolubili, emopoiesi e catabolismo emoglobina **Parti e Funzioni degli Organi del Sistema** - **Bocca**: Inizia la digestione meccanica e chimica, formando il bolo. - **Esofago**: Conduce il bolo allo stomaco tramite movimenti peristaltici. - **Stomaco**: Mescola e scompone il cibo con acido cloridrico e pepsina, proteggendo con muco e bicarbonato. - **Intestino tenue**: Assorbe i nutrienti grazie ai villi e microvilli. - **Colon**: Assorbe acqua residua, accumula le feci e ospita la flora batterica che aiuta nella fermentazione e nell'assorbimento di alcuni nutrienti. **Assorbimento dei Nutrienti** - **Carboidrati**: Vengono assorbiti come monosaccaridi nel duodeno e tramite trasporto attivo e diffusione facilitata. - **Proteine**: Decomposte in amminoacidi e dipeptidi, assorbite nell'intestino tenue tramite trasporto attivo. - **Grassi**: Emulsionati dalla bile e decomposti dalle lipasi, formano micelle per essere assorbiti; riformano trigliceridi e vengono trasportati come chilomicroni nel sistema linfatico. - **Acqua ed elettroliti**: Assorbiti lungo il tratto GI, specialmente nel colon, tramite osmosi e trasporto attivo. **Dieta e Metabolismo** La **dieta** determina l'apporto energetico, e un equilibrio tra l'assunzione e il dispendio energetico mantiene il peso corporeo. Il metabolismo comprende processi anabolici (sintesi) e catabolici (degradazione). Il bilancio energetico regola la conservazione delle funzioni vitali, l\'accrescimento e la produzione di energia. **Meccanismi della Fame e Sazietà** La regolazione della fame e della sazietà è mediata da: - **Meccanismi a breve termine**: Controllati dal glucosio e dai centri della fame nell\'ipotalamo. - **Meccanismi a lungo termine**: Includono la leptina (dal tessuto adiposo) che regola la sazietà. Gli ormoni come CCK, insulina, grelina e amilina influenzano i centri della sazietà e della fame, stimolando o inibendo l'appetito. Anche fattori sensoriali (vista, odore e gusto del cibo) influenzano il comportamento alimentare. **1. Grelina - Ormone della Fame** La grelina è prodotta principalmente dallo stomaco ed è nota come l'ormone della fame perché: - **Stimola l'appetito**: I livelli di grelina aumentano prima dei pasti, segnalando al cervello la necessità di cibo. Agisce principalmente sui recettori dell\'ipotalamo, attivando i neuroni che stimolano l'appetito. - **Riduce dopo l'assunzione di cibo** - **Regola il metabolismo energetico**: La grelina aumenta la secrezione dell'ormone della crescita (GH), che promuove il rilascio di energia dai tessuti adiposi. **2. Leptina - Ormone della Sazietà** La leptina è prodotta principalmente dal tessuto adiposo e ha il ruolo di regolare le riserve energetiche a lungo termine: - **Inibisce l'appetito**: Rilasciata in proporzione alla quantità di grasso corporeo, segnala all'ipotalamo la presenza di riserve energetiche sufficienti, riducendo il senso di fame. - **Aumenta il dispendio energetico**: Oltre a ridurre l'appetito, la leptina favorisce il consumo di energia, prevenendo l\'accumulo eccessivo di grasso. - **Effetto di resistenza alla leptina**: In caso di obesità, può instaurarsi una resistenza alla leptina, che rende meno efficaci i suoi segnali di sazietà. **3. Insulina - Effetti sull'Appetito e Metabolismo** Prodotta dal pancreas in risposta a un aumento della glicemia post-pasto: - **Riduce l'appetito**: Agisce sull\'ipotalamo e contribuisce al senso di sazietà - **Regola la glicemia**: Facilita l\'assorbimento del glucosio nelle cellule, abbassando la glicemia. Contribuisce anche a limitare la produzione di glucosio nel fegato. - **Effetti sul comportamento alimentare**: Un aumento dell'insulina, dopo l'assunzione di carboidrati, può temporaneamente ridurre la sensazione di fame. **4. Peptide YY (PYY) - Ormone della Sazietà** Rilasciato dalle cellule L dell\'intestino tenue e crasso dopo i pasti: - **Promuove la sazietà**: Raggiunge il suo picco circa un\'ora dopo il pasto, inibendo i neuroni che stimolano la fame nell\'ipotalamo. - **Regola il ritmo dei pasti**: Il peptide YY aiuta a prolungare il senso di sazietà, - **Riduzione dell\'appetito**: Agisce a breve termine, diminuendo l'assunzione di cibo immediatamente dopo il pasto. **5. Colecistochinina (CCK) - Sazietà e Digestione** Prodotta nell\'intestino tenue in risposta ai grassi e alle proteine presenti nei pasti: - **Stimola il senso di sazietà**: Agisce a livello del cervello per ridurre l'appetito e induce sazietà nel breve termine. - **Stimola la digestione**: Favorisce la secrezione di enzimi pancreatici e la contrazione della colecisti per rilasciare bile, facilitando la digestione e l\'assorbimento dei grassi. **6. Amilina - Regolazione del Senso di Fame** L'amilina è rilasciata insieme all'insulina dalle cellule beta del pancreas: - **Riduce la velocità di svuotamento gastrico**: Questo ritardo contribuisce a un senso di sazietà più prolungato. - **Modula i segnali di sazietà nel cervello**: Rallenta la velocità con cui il glucosio entra nel sangue, aiutando a prevenire il rapido ritorno della fame. **7. GLP-1 (Glucagon-Like Peptide-1) - Controllo della Sazietà** Secreto dalle cellule intestinali in risposta all'assunzione di carboidrati e grassi: - **Favorisce la sazietà**: Riduce il senso di fame agendo sui centri della sazietà. - **Stimola la secrezione di insulina**: Contribuisce al controllo della glicemia dopo i pasti, modulando anche i livelli di glucagone. **Coordinazione e Interazione tra Ormoni** Gli ormoni della fame e sazietà non agiscono isolatamente, ma in sinergia, per fornire un bilancio tra assunzione e dispendio energetico: - La **grellina** e la **leptina** lavorano in opposizione; l'aumento di leptina inibisce la fame, mentre la grelina la stimola. - L'**insulina**, insieme a **GLP-1** e **PYY**, agisce per sopprimere l\'appetito e mantenere un livello stabile di zuccheri nel sangue. - In risposta a un'alimentazione regolare, il sistema ormonale modula l'assunzione di cibo e l'utilizzo energetico, permettendo una gestione ottimale delle risorse corporee. **Processi Durante il Digiuno** - Durante il digiuno, il corpo aumenta la lipolisi, la gluconeogenesi e la glicogenolisi per mantenere i livelli di glucosio e fornire energia. Con il prolungarsi del digiuno, si formano corpi chetonici come fonte energetica alternativa. **Calorimetria e Dispendio Energetico** La **calorimetria** misura il dispendio energetico in calorie. Il dispendio dipende da: - **Metabolismo basale**: Consumo energetico minimo per mantenere le funzioni vitali a riposo. - **Termogenesi indotta dal cibo**: Energia necessaria per la digestione. - **Attività fisica**: Dipende da intensità, tipo e durata dell'esercizio. **Composizione e Densità Corporea** La **massa corporea** è composta da massa magra (metabolicamente attiva e idratata) e massa grassa (riserva energetica). Metodi come la bioimpedenza e la plicometria permettono di stimare la composizione corporea e la densità. La **misurazione del calore** è fondamentale per comprendere il dispendio energetico dell\'organismo, noto come **calorimetria**. Esistono due principali metodi di misurazione del calore per valutare il metabolismo energetico: la **calorimetria diretta** e la **calorimetria indiretta**. **1. Calorimetria Diretta** La **calorimetria diretta** misura il calore prodotto dal corpo direttamente. Viene effettuata in una **camera calorimetrica**: - **Funzionamento**: Una persona entra in una stanza isolata termicamente, dotata di sensori che registrano il calore emesso dal corpo. Il calore generato riscalda l'ambiente e il sistema di misurazione rileva i cambiamenti di temperatura, determinando così il calore totale prodotto. - **Applicazioni**: Questo metodo è accurato, poiché il calore prodotto dal corpo viene misurato direttamente, senza necessità di stime indirette. Tuttavia, è costoso e complesso da eseguire. - **Limiti**: La calorimetria diretta è complessa, richiede strumentazione sofisticata e non è pratica per misurare il dispendio energetico durante l'attività fisica. **2. Calorimetria Indiretta** La **calorimetria indiretta** misura il dispendio energetico attraverso il consumo di ossigeno (O₂) e la produzione di anidride carbonica (CO₂): - **Funzionamento**: Viene misurato il volume di ossigeno consumato e di CO₂ prodotto durante la respirazione. Poiché l'ossidazione di carboidrati, grassi e proteine richiede O₂ e rilascia CO₂ in proporzioni note, è possibile stimare la quantità di energia prodotta dal metabolismo. - **Rapporto Respiratorio (RQ)**: La misura del rapporto tra CO₂ prodotta e O₂ consumato (VCO₂/VO₂), noto come **Quoziente Respiratorio (RQ)**, aiuta a determinare quale substrato energetico (carboidrati, lipidi o proteine) viene utilizzato principalmente: - **RQ ≈ 1.0** indica principalmente l\'uso di carboidrati. - **RQ ≈ 0.7** indica l\'ossidazione di grassi. - **RQ tra 0.8 e 0.9** indica una miscela di substrati. - **Applicazioni**: La calorimetria indiretta è utilizzata comunemente per valutare il dispendio energetico in vari contesti, inclusi il riposo e l'esercizio fisico. È meno costosa e più versatile rispetto alla calorimetria diretta. **Fabbisogno Energetico dei Nutrienti** - **Calorici**: - **Carboidrati** (55-60% della dieta): Fonte energetica primaria. - **Grassi** (25-30%): Fonte d'energia concentrata e veicoli di vitamine liposolubili. - **Proteine** (12-15%): Essenziali per la crescita e riparazione dei tessuti. - **Acalorici**: - **Minerali**: Essenziali per la struttura ossea (Ca), l'equilibrio elettrolitico (Na, K) e la produzione di energia (Fe). - **Vitamine**: Coenzimi e antiossidanti; suddivise in liposolubili (A, D, E, K) e idrosolubili (B, C). **Minerali** I minerali si dividono in **macroelementi** (necessari in quantità elevate) e **microelementi** (o oligoelementi, necessari in piccole quantità). - **Macroelementi**: - **Calcio (Ca)**: Essenziale per la salute ossea, la contrazione muscolare e la coagulazione del sangue. - **Magnesio (Mg)**: Coinvolto nella produzione di energia, nella sintesi proteica e nella regolazione del sistema nervoso. - **Sodio (Na) e Potassio (K)**: Importanti per l'equilibrio idrico, la trasmissione degli impulsi nervosi e la contrazione muscolare. - **Fosforo (P)**: Parte della struttura di ossa e denti, è anche fondamentale per la produzione di energia (ATP). - **Microelementi**: - **Ferro (Fe)**: Essenziale per la formazione dell'emoglobina e il trasporto dell'ossigeno. - **Zinco (Zn)**: Importante per la sintesi proteica, il sistema immunitario e la cicatrizzazione. - **Iodio (I)**: Necessario per la sintesi degli ormoni tiroidei, che regolano il metabolismo. - **Selenio (Se)**: Antiossidante, protegge le cellule dai danni ossidativi. **Vitamine** Le vitamine si dividono in **liposolubili** (solubili nei grassi) e **idrosolubili** (solubili in acqua). - **Vitamine Liposolubili (A, D, E, K)**: - **Vitamina A**: Essenziale per la visione, la crescita e la salute della pelle. - **Vitamina D**: Regola l'assorbimento di calcio e fosforo, contribuendo alla salute ossea. - **Vitamina E**: Potente antiossidante, protegge le cellule dai danni. - **Vitamina K**: Fondamentale per la coagulazione del sangue e la salute ossea. - **Vitamine Idrosolubili (Complesso B, C)**: - **Vitamine del gruppo B**: Coinvolte nel metabolismo energetico, nella formazione dei globuli rossi e nella salute del sistema nervoso (es. B12 per la funzione neurologica, B6 per la sintesi proteica). - **Vitamina C**: Importante per il sistema immunitario, la sintesi di collagene e l'assorbimento del ferro. **Considerazioni Relative all'Attività Fisica** - Durante l'attività fisica, l'alimentazione deve essere adattata per mantenere le riserve di glicogeno e idratazione, considerando l'indice glicemico dei carboidrati assunti. Dopo l'esercizio, è importante recuperare rapidamente con alimenti ad alto indice glicemico per ricostituire le riserve energetiche. Gli atleti necessitano di un apporto calorico e proteico superiore per sostenere le esigenze di resistenza e prevenire il catabolismo muscolare. **Nutrizione Pre e Post Allenamento** - **Prima dell'attività**: È importante assumere carboidrati complessi (come pane integrale, avena) 2-3 ore prima dell'allenamento per fornire energia di lunga durata. Proteine leggere e una moderata quantità di grassi possono aiutare, ma vanno evitati i grassi pesanti, che rallentano la digestione. - **Dopo l'attività**: Consumare una combinazione di carboidrati e proteine entro 30-60 minuti aiuta a ricostituire il glicogeno e avviare la riparazione muscolare. Uno spuntino ideale può includere una banana con yogurt o un frullato proteico. **Recupero e Riparazione Muscolare** Il recupero post-allenamento è essenziale per la riparazione delle microlesioni muscolari: - **Proteine**: Forniscono amminoacidi necessari per la sintesi proteica e il recupero muscolare. - **Sonno e riposo**: Sono fondamentali per la rigenerazione dei tessuti e per mantenere alti i livelli di ormoni anabolici come il testosterone e l'ormone della crescita (GH), che supportano la crescita muscolare e il recupero. **Energetica del Lavoro Muscolare** Il lavoro muscolare si misura in unità di energia (joule o calorie) e può essere analizzato tramite **calorimetria indiretta**, che stima il dispendio energetico misurando il consumo di ossigeno (O₂) e la produzione di anidride carbonica (CO₂) durante l'esercizio. **Sistemi Energetici** 1. **ATP e Fosfocreatina (PC)**: Rappresentano il sistema anaerobico alattacido, fornendo energia immediata nei primi istanti dell'attività fisica intensa (fino a circa 10 secondi). La fosfocreatina dona un gruppo fosfato per rigenerare ATP, ma la sua riserva è limitata. 2. **Glucidi (carboidrati)**: Vengono utilizzati attraverso due percorsi: - **Anaerobico**: Il glicogeno muscolare e il glucosio plasmatico vengono decomposti in ATP e acido lattico senza la presenza di ossigeno (glicolisi anaerobica). Questo sistema interviene nei primi minuti di attività intensa. - - **Aerobico**: Con l'arrivo dell'ossigeno, il glucosio entra nel ciclo di Krebs e nella fosforilazione ossidativa, producendo ATP in modo efficiente e sostenibile. - 3. **Lipidi**: Sono la principale riserva di energia per attività a bassa intensità e lunga durata, ma richiedono ossigeno per essere utilizzati. I trigliceridi nel tessuto adiposo e nei muscoli vengono mobilizzati e decomposti per fornire energia al sistema aerobico. **Stato Stazionario e Combustibile di Scelta** Lo **stato stazionario** è una condizione di equilibrio in cui l'ATP necessaria è prodotta principalmente attraverso il metabolismo aerobico. A un'intensità costante e media, il corpo mantiene la frequenza cardiaca e la ventilazione stabili, utilizzando principalmente i lipidi come fonte energetica per preservare il glicogeno muscolare. Gli atleti allenati tendono a utilizzare più lipidi rispetto ai glucidi, risparmiando le riserve di glicogeno e migliorando l'efficienza metabolica. **VO₂ Max e Fattori Limitanti** Il **VO₂ max** (massimo consumo di ossigeno) è un parametro che indica la massima capacità aerobica di un individuo, ovvero la capacità di produrre ATP attraverso il metabolismo ossidativo durante attività intensa. Questo valore dipende da vari fattori: - **Genetica**: Incide per circa il 50-70% sulla capacità VO₂ max. - **Allenamento**: Aumenta il VO₂ max di circa 15-20%, con adattamenti come un aumento del volume sanguigno, una maggiore densità capillare nei muscoli e un aumento dei mitocondri. I **fattori limitanti** del VO₂ max includono: - **Resistenze circolatorie e periferiche**: La capacità di perfusione del sangue e il numero di mitocondri influenzano il VO₂ max. L'allenamento può migliorare la perfusione sanguigna e la capacità dei muscoli di utilizzare ossigeno. - **Ventilazione**: Non è un fattore limitante significativo per la maggior parte degli individui, ma può diventarlo in casi specifici. **Principi di Allenamento** Il miglioramento della performance si ottiene tramite l'applicazione di **sovraccarico funzionale**: l'intensità, la durata e la frequenza dell'esercizio devono essere superiori rispetto ai livelli abituali per stimolare adattamenti nei sistemi fisiologici. - **Principio della Specificità**: L'allenamento deve essere specifico per i tipi di adattamenti desiderati (resistenza, forza, potenza), poiché ogni sistema energetico si adatta in maniera diversa ai vari tipi di sovraccarico. **Tipi di Unità Motorie e Adattamenti Muscolari** Le **unità motorie (UM)** sono costituite da un motoneurone e dalle fibre muscolari che innerva, e si dividono in: - **UM S (fibre lente)**: Adatte a contrazioni di lunga durata e a bassa intensità, come attività di resistenza. Queste fibre producono energia prevalentemente tramite metabolismo aerobico e sono resistenti alla fatica. - **UM FF (fibre veloci e affaticabili)**: Sono reclutate per attività di breve durata e alta intensità (come sprint o salti). Sono adatte a generare forza elevata ma si affaticano rapidamente. - **UM FR (fibre intermedie)**: Sono adattabili e possono funzionare sia per attività di resistenza che di forza a seconda dell'allenamento. **Adattamenti Neuromuscolari** L\'allenamento induce cambiamenti nella coordinazione neuromuscolare, con i primi miglioramenti dovuti al sistema nervoso. L'incremento della forza nelle prime fasi di allenamento è attribuibile a: - **Aumento del reclutamento delle unità motorie**. - **Miglior coordinazione e sincronizzazione delle aree motorie**. - **Riduzione dell'inibizione dei riflessi inibitori** come l'organo tendineo di Golgi (OTG), che consente al muscolo di esprimere più forza. **Ipertrofia Muscolare e Cellule Satellite** L'**ipertrofia muscolare** avviene con l'aumento delle dimensioni delle fibre muscolari, grazie alla sintesi proteica stimolata dal sovraccarico. Le **cellule satellite** (cellule staminali muscolari) contribuiscono alla crescita muscolare riparando le lesioni e sostenendo la sintesi proteica. Queste cellule proliferano in risposta a danni muscolari, favorendo l'aumento di massa e la rigenerazione dei tessuti danneggiati. **Adattamenti Fisiologici e Metabolici** Gli allenamenti di **resistenza** aumentano il numero di mitocondri e la capillarizzazione delle fibre muscolari, mentre gli allenamenti di **forza** stimolano l'ipertrofia e l'aumento delle riserve energetiche (ATP, fosfocreatina e glicogeno). **Miostatina** e **IGF-1** giocano ruoli opposti nella regolazione muscolare: la miostatina inibisce la crescita muscolare, mentre IGF-1 la promuove, sostenendo l'ipertrofia. **Effetti dell'Inattività e del Disuso Muscolare** L'inattività provoca una riduzione della massa muscolare, con un deterioramento più marcato delle fibre lente (tipo 1) rispetto a quelle veloci (tipo 2). Con il disuso prolungato (come immobilizzazione o paralisi), il muscolo perde prevalentemente il trofismo delle fibre ossidative, e aumenta la componente di fibre veloci. **Adattamenti con l'Invecchiamento** Con l'invecchiamento, si verifica una riduzione della massa e della forza muscolare, a cui si associa spesso un aumento della massa grassa. L\'allenamento può ridurre la perdita di massa magra, aiutando a mantenere la forza muscolare e la funzionalità fisica. **Allenamento di Forza e Potenza** L'**allenamento di forza** porta a un aumento della capacità muscolare di generare forza tramite ipertrofia e miglioramento della capacità neuromuscolare. L'**allenamento di potenza** mira a incrementare la capacità di generare forza rapidamente, tramite l'uso di fibre a contrazione veloce e la capacità di immagazzinare e utilizzare ATP e fosfocreatina. **Regolazione Cardiaca e Controllo Estrinseco** La **regolazione cardiaca** implica un controllo sia intrinseco (direttamente correlato alla funzione cardiaca) sia **estrinseco**, che include l\'influenza del sistema nervoso autonomo: - **Simpatico**: Aumenta la frequenza e la forza contrattile attraverso l'azione delle catecolamine (adrenalina e noradrenalina) (cronotropo e ionotropo +) - **Parasimpatico**: Riduce la frequenza cardiaca tramite il nervo vago (cronotropo-) **Riflessi Barocettoriali e Chemiocettoriali** - **Barocettori**: Presenti nell'arco aortico e nelle carotidi, rilevano variazioni di pressione sanguigna e regolano la frequenza cardiaca, se la pressione aumenta la riducono con attivazione del parasimpatico. Sono fondamentali per la regolazione a breve termine della pressione. - - **Chemiocettori**: Sensibili a variazioni di O₂, CO₂ e pH, modulano la ventilazione e l'attività cardiaca per mantenere l'omeostasi. La loro attività è stimolata quando c'è una riduzione della pO2, che provoca riduzione della FC (aumento attività respiratoria), nell'immersione in apnea induce bradicardia **Prestazione Cardiaca** La **prestazione cardiaca** è definita dalla gittata cardiaca, che è il prodotto del volume sistolico e della frequenza cardiaca. Questa è influenzata da: - **Precarico**: Volume di sangue in ventricolo prima della contrazione. - **Postcarico**: Resistenza vascolare che il cuore deve vincere per eiettare il sangue. - **Contrattilità**: La capacità intrinseca del cuore di contrarsi con forza. **Regolazione Intrinseca della Prestazione Cardiaca** La **regolazione intrinseca** si riferisce ai meccanismi interni al cuore che permettono di adattare la gittata cardiaca senza necessità di stimoli esterni: - **Legge di Frank-Starling**: La capacità contrattile del cuore aumenta in risposta a un aumento del volume di sangue che riempie il ventricolo (precarico). Maggiore è l'allungamento delle fibre muscolari cardiache prima della contrazione, maggiore sarà la forza contrattile. - - **Contrattilità miocardica**: Il miocardio si adatta automaticamente alle variazioni di precarico e postcarico, regolando la forza di contrazione in base al volume e alla resistenza incontrati. **Regolazione Estrinseca della Prestazione Cardiaca** La **regolazione estrinseca** coinvolge il sistema nervoso autonomo e il sistema endocrino: - **Sistema nervoso simpatico**: Aumenta la frequenza e la forza contrattile del cuore tramite il rilascio di noradrenalina e adrenalina, che agiscono sui recettori beta-adrenergici del cuore, favorendo una maggiore gittata cardiaca. - **Sistema nervoso parasimpatico**: Il nervo vago riduce la frequenza cardiaca, in particolare a riposo, agendo sui recettori muscarinici. Questo riduce il lavoro cardiaco e favorisce il risparmio energetico. - - **Ormoni**: Le catecolamine (adrenalina e noradrenalina) rilasciate in risposta allo stress o all'esercizio aumentano la frequenza cardiaca e la contrattilità. Inoltre, l'angiotensina II e l'aldosterone influenzano la pressione arteriosa e il ritorno venoso, regolando indirettamente la prestazione cardiaca. Il **muscolo liscio vascolare** è responsabile della regolazione del tono vascolare e presenta particolari adattamenti tessutali per rispondere a diverse esigenze del sistema circolatorio. Queste modifiche includono principalmente: **1. Struttura e Funzione del Muscolo Liscio Vascolare** - Il muscolo liscio vascolare, a differenza del muscolo scheletrico, è costituito da fibre prive di sarcomeri organizzati, che si arrotondano durante la contrazione per ridurre il lume del vaso. Questa struttura permette contrazioni prolungate e sostenute senza produrre elevate forze​ - - Le cellule sono interconnesse da **gap junctions**, che facilitano una contrazione coordinata. La contrazione dipende in gran parte dai livelli intracellulari di calcio (Ca²⁺), regolati dal potenziale di membrana e da vari messaggeri chimici​. **2. Modificazioni Tessutali in Risposta agli Stimoli** - **Alterazioni del Potenziale di Membrana**: L'intensità della forza generata dal muscolo varia con la frequenza degli impulsi elettrici, che regolano la concentrazione di Ca²⁺. Impulsi singoli generano meno forza rispetto a un treno di impulsi, che aumentano gradualmente il livello di Ca²⁺ e la forza contrattile​. - - **Risposta alle Sostanze Circolanti**: Neurotrasmettitori come adrenalina (AD) e noradrenalina (NA) possono attivare recettori specifici (come gli alfa e i beta-adrenergici) attraverso secondi messaggeri che causano il rilascio di calcio, stimolando così la contrazione. Anche l'adenosina e i livelli di ossigeno influenzano il tono vascolare, adattando la risposta del muscolo liscio vascolare alle condizioni locali e sistemiche​ **3. Regolazione Mediante Recettori Specifici** Il tono vascolare è influenzato da vari recettori: - **Recettori α₁-adrenergici**: Sono posizionati vicino alle terminazioni nervose e inducono **vasocostrizione** quando attivati dalla noradrenalina, mantenendo il tono vascolare. - **Recettori β₂-adrenergici**: Si trovano principalmente sui vasi del muscolo scheletrico e lontano dalle terminazioni nervose, causando **vasodilatazione** quando stimolati dall'adrenalina circolante. Questo meccanismo è cruciale durante l'esercizio fisico, dove un maggiore afflusso di sangue ai muscoli è necessario​ **4. Altri Mediatori della Vasocostrizione e Vasodilatazione** Ulteriori sostanze endogene contribuiscono al controllo del tono vascolare: - **Angiotensina e Vasopressina**: Potenti vasocostrittori che agiscono aumentando la resistenza vascolare, particolarmente in risposta a una riduzione della pressione arteriosa o del volume sanguigno. - **Ossido Nitrico (NO)**: Un potente vasodilatatore prodotto dall'endotelio in risposta a stimoli meccanici, chimici o ormonali, che contribuisce al rilassamento del muscolo liscio vascolare, favorendo il flusso ematico locale​ **Effetti di Adrenalina e Noradrenalina** - **Adrenalina**: Rilasciata in situazioni di stress, aumenta la frequenza e la forza del battito cardiaco e provoca vasodilatazione nei muscoli scheletrici e vasocostrizione in altre aree. - **Noradrenalina**: Favorisce la vasocostrizione generale, aumentando la pressione arteriosa e il ritorno venoso, essenziale per le risposte di "lotta o fuga". l **controllo locale** e il **controllo nervoso** delle resistenze vascolari sono essenziali per adattare il flusso sanguigno alle esigenze variabili dei tessuti. **Controllo Locale** Il controllo locale della vascolarizzazione è mediato da meccanismi che regolano direttamente il calibro dei vasi sanguigni nei tessuti, senza necessità di intervento dal sistema nervoso centrale: - **Risposta Miogena**: Le arteriole rispondono a variazioni di flusso per mantenere stabile la perfusione. Ad esempio, quando il flusso aumenta, le pareti vascolari si distendono, innescando una vasocostrizione che contrasta l\'incremento di flusso. Questo meccanismo è cruciale per mantenere una pressione stabile e impedire eccessi di perfusione​ - **Autoregolazione Metabolica**: Durante l\'attività metabolica, le cellule rilasciano prodotti come CO₂, adenosina, ioni H⁺ e potassio, che inducono vasodilatazione per aumentare l\'afflusso di ossigeno e nutrienti. Questo fenomeno è definito **iperemia metabolica** e si verifica in particolar modo nei muscoli e negli organi in attività, assicurando l\'apporto energetico necessario​ - - **Sostanze Rilasciate dai Tessuti**: Metaboliti come ossido nitrico (NO) e prostaglandine prodotte dalle cellule endoteliali inducono vasodilatazione, mentre endoteline e angiotensina possono provocare vasocostrizione. L'NO, in particolare, è un potente vasodilatatore, fondamentale per modulare la perfusione in risposta a variazioni di flusso e pressione​ **Controllo Nervoso** Il controllo nervoso avviene tramite il sistema nervoso autonomo, in particolare il sistema simpatico, che modula il tono vascolare: - **Innervazione Simpatica**: I nervi simpatici rilasciano noradrenalina, che si lega ai recettori adrenergici sui vasi, causando vasocostrizione. Questa azione aumenta la resistenza periferica e la pressione sanguigna, particolarmente utile durante situazioni di stress o sforzo fisico. La vasocostrizione può essere selettiva, interessando solo certi distretti mentre altri (come i muscoli durante l'esercizio) subiscono vasodilatazione​ - - **Effetti del Parasimpatico**: Contrariamente al simpatico, il parasimpatico ha un\'influenza minore sulla vascolarizzazione diretta dei vasi, innervando principalmente il cuore per ridurre la frequenza cardiaca e promuovere il risparmio energetico. Questi meccanismi di controllo integrato permettono al sistema cardiovascolare di rispondere rapidamente alle necessità del corpo, bilanciando la distribuzione del sangue tra i vari distretti e mantenendo l\'omeostasi. **Principali Fattori che Modificano lo Stato dei Vasi** 1. **Segnali nervosi (sistema simpatico)**. 2. **Ormoni** (adrenalina, noradrenalina, angiotensina II). 3. **Fattori locali** come pH, O₂, CO₂, che stimolano l\'iperemia attiva e reattiva (aumento del flusso sanguigno per rispondere alla richiesta metabolica). **Capillari e Tipi di Capillari** I capillari consentono lo scambio di gas e nutrienti; possono essere: - **Continui**: Diffusione selettiva (muscoli, cervello). - **Fenestrati**: Più permeabili (intestino, reni). - **Discontinui**: Massima permeabilità (fegato, milza). **Legge di Fick e Diffusione nel Capillare** Secondo la **legge di Fick**, la diffusione di una sostanza tra capillare e tessuto è proporzionale al gradiente di concentrazione e alla superficie disponibile, regolando il trasporto di O₂ e nutrienti. **Circolazione Linfatica** La **circolazione linfatica** drena il liquido interstiziale dai tessuti, prevenendo l'accumulo di fluidi e trasportando linfociti e sostanze di scarto verso il sistema circolatorio. **Circolazioni Distrettuali** 1. **Coronarica**: Aumenta il flusso in risposta alla necessità di ossigeno del cuore, specialmente durante l\'esercizio; iperemia metabolica, non ci sono accumuli di lattato pkè usa via ossidativa, accumulo di adenosina prodotta dal metabolismo, vasodilatazione metabolica. 2. 3. **Muscolo Scheletrico**: Si adatta tramite vasodilatazione per soddisfare l'aumento del metabolismo. Iperemia attiva; dovuta all'aumento di metaboliti per via anaerobica, che inducono vasodilatazione 4. 5. **Cutanea**: Regola la temperatura corporea attraverso la vasocostrizione o vasodilatazione. 6. **Cerebrale**: Mantiene un flusso costante nonostante variazioni di pressione, per proteggere il cervello. Autoregolazione miogena; all'aumento di pressione, aumenta lo stiramento della muscolatura liscia arteriolare, aumenta la vasocostrizione, aumenta la resistenza e diminuisce il flusso **Iperemia Attiva e Reattiva** - **Iperemia attiva**: Aumento del flusso sanguigno in risposta a un'attività metabolica elevata. - **Iperemia reattiva**: Aumento del flusso dopo una riduzione temporanea (es. compressione del vaso). **Omeostasi e Gittata Cardiaca** - La **gittata cardiaca** è regolata da stimoli intrinseci (precarico, postcarico, contrattilità) ed estrinseci (sistema nervoso autonomo), mantenendo la pressione e il volume sanguigno. - - Il simpatico vasocostringe; gli effetti intrinseci riguardano il volume: in un esercizio, le vene spingono il sangue verso il cuore e si ha un maggiore ritorno venoso, genera un aumento del precarico e di conseguenza maggiore forza di contrazione in sistole (frank starling) - - Estrinseci riguardano la FC: viene attivato il simpatico a feedforward; aumento della frequenza e riduzione della compliance, che aumenta la gittata cardiaca - - Se si comincia a correre si ha un rilascio di AD e NA proporzionali al carico di lavoro **Regolazione della Pressione e Ruolo dei Barocettori** - **Regolazione a breve termine**: I barocettori rispondono a variazioni rapide, modulando la frequenza cardiaca e la resistenza periferica. Se pressione cala si aumenta gittata e resistenze così pressione torna ad omeostasi, cuore stimolato dal simpatico che aumenta la FC e vasocostringe; simpatico agisce anche sulle vene aumentando il ritorno venoso; quindi, aumento di gittata - - **Regolazione a lungo termine**: Intervengono i reni attraverso il sistema renina-angiotensina-aldosterone. Recettori sensibili alla volemia, se aumenta il volume ematico la pressione aumenta, aumento della FC e aumento della diuresi per ridurre il carico di sangue che arriva al cuore **Chemiocettori e Riflessi Cardiovascolari Dolorifici** - **Chemiocettori**: Modificano l'attività cardiaca in risposta a cambiamenti di pH, O₂ e CO₂. In stato di marcata ipossia e ipercapnia si ha vasocostrizione data da un maggiore tono simpatico - - **Riflessi dolorifici**: Innescano una risposta cardiovascolare (vasocostrizione) come difesa durante condizioni dolorose. - **Dolore somatico**: aumento del simpatico; aumento FC e pressione - **Dolore viscerale**: aumento parasimpatico; minore FC e pressione **Recettori delle Catecolamine** - I **recettori adrenergici** (alfa e beta) rispondono a adrenalina e noradrenalina, modulando la frequenza cardiaca, la forza contrattile e lo stato di costrizione dei vasi sanguigni. **Risposta Cardiovascolare all'Esercizio Fisico** Durante l'esercizio: - **Cuore**: Aumentano gittata cardiaca e frequenza e minor tempo in diastole, il sangue si sposta dal distretto venoso a quello arterioso; in un esercizio moderato il cuore sposta grandi volumi ma contro resistenze basse - **All'aumentare del lavoro**: aumento proporzionale di FC; aumento del volume sistolico fino ad un massimo; la gittata aumenta seguendo la FC; diminuiscono le resistenze periferiche, aumenta il consumo di O2 proporzionalmente al lavoro - - **Vasi muscolari**: Vasodilatazione per aumentare il flusso. Con masse muscolari piccole il cuore farà un lavoro più costoso perché ci sarà meno vasodilatazione muscolare - - **Redistribuzione del flusso**: Favorisce i muscoli attivi, limitando altri distretti. Effetti dell'allenamento di endurance sul controllo cardiovascolare: - Dimensioni cuore - Volume di eiezione - FC - Gittata - Flusso ematico al muscolo - Pressione sanguigna (poco) - Volume sanguigno **Altri Fattori che Influenzano l'Attività Cardiovascolare** - **Eustress (stress positivo)** e **Distress (stress negativo)**: Influenzano il sistema simpatico, alterando la frequenza cardiaca e la pressione. **Effetti dell'Allenamento Cardiovascolare** - **Endurance**: Aumenta la gittata cardiaca, riduce la frequenza a riposo, migliora il volume sistolico e la capacità del flusso ematico muscolare. - **Cuore**: Incrementa le dimensioni del ventricolo sinistro e l\'efficienza della pompa. **Parametri Cardiaci: Dimensioni, Gittata, Frequenza, Flusso Sanguigno** L\'allenamento migliora: - **Dimensioni cardiache e gittata**: Maggiore volume e gittata per singola contrazione. - **Frequenza cardiaca**: Più bassa a riposo, maggiore efficienza. - **Flusso sanguigno muscolare**: Aumentato per sostenere il metabolismo attivo. - **Muscolo**: aumenta il numero di capillari, migliore estrazione di O2