Apparato Respiratorio, Sistema Nervoso ed Endocrino PDF

ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 6. L'APPARATO RESPIRATORIO La respirazione è un complesso di funzioni che coinvolge diversi organi e apparati e che porta allo scambio di gas per diffusione tra le cellule utenti e il mezzo contenente i g...

ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 6. L'APPARATO RESPIRATORIO La respirazione è un complesso di funzioni che coinvolge diversi organi e apparati e che porta allo scambio di gas per diffusione tra le cellule utenti e il mezzo contenente i gas stessi, la respirazione varia in funzione della richiesta di ossigeno, quindi a seconda dell’attività svolta e del metabolismo. Con il termine respirazione in biologia ci si può riferire alla respirazione cellulare, ovvero la produzione di energia in presenza di ossigeno attraverso l’utilizzo di substrati energetici lipidi e carboidrati all’interno dei mitocondri; o ci si può riferire alla respirazione polmonare, in cui avvengono gli scambi gassosi ad opera dell’apparato respiratorio. La richiesta di ossigeno dei vari tessuti è diversa, infatti il muscolo scheletrico è in grado di produrre energia anche in assenza di ossigeno attraverso la glicolisi anaerobica all’interno del citoplasma, il muscolo cardiaco e il tessuto nervoso invece hanno un costante bisogno di ossigeno per produrre energia. La quantità di ossigeno necessaria varia di molto nel muscolo scheletrico durante l’attività fisica, dove vi è un aumento importante della gittata cardiaca verso i muscoli scheletrici interessati dal lavoro, passando dal 21% in condizioni di riposo anche all’88% durante un’attività fisica. Le vie aeree superiori dell'apparato respiratorio, sono la faringe e la laringe, svolgono la funzione di riscaldare e umidificare l’aria inspirata per renderla così adatta alle condizioni corporee, inoltre attraverso l’epitelio cigliato è possibile eliminare dall’aria le sostanze nocive, grazie al movimento delle ciglia con il muco le sostanze nocive possono essere portate verso l’esterno. Dalle vie aeree superiori l’aria passa nella trachea, nei bronchi e nei bronchioli, terminando poi negli alveoli polmonari, questi rappresentano l’unità funzionale dei polmoni dove avvengono gli scambi gassosi con i capillari sanguigni, sono presenti in gran numero ne possediamo circa 300 milioni. La struttura alveolare è formata da fibre elastiche, pneumociti di tipo I molto sottili, pneumociti di tipo II che producono surfactante e macrofagi che rappresentano l’ultima difesa contro le particelle indesiderate che possono arrivare a livello alveolare. Ogni polmone è avvolto da un sacco pleurico, costituito da due foglietti pleurici: uno riveste la superficie esterna del polmone, l’altro riveste l’interno della cavità toracica delimitata dalle ossa della colonna vertebrale, dalle coste e dai muscoli ad esse associati. Tra i due foglietti pleurici è presente un sottile strato di liquido pleurico che ha la funzione di facilitare lo scorrimento dei due foglietti durante gli atti respiratori. I polmoni sono poggiati su un ampio muscolo con forma cupolare il diaframma, principale muscolo inspiratorio che con la sua contrazione insieme ad altri muscoli accessori è in grado di aumentare il volume polmonare. 21 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 22 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER L’apparato respiratorio è strettamente connesso all’apparato cardiocircolatorio, infatti grazie alla circolazione polmonare il sangue deossigenato si arricchisce di ossigeno per essere poi distribuito ai vari tessuti attraverso la circolazione sistemica. Nella respirazione, durante l’inspirazione è molto importante la contrazione del diaframma che abbassa la sua cupola verso la cavità addominale, dei muscoli intercostali esterni e del dentato postero-superiore che elevano le coste, grazie all’attività di questi muscoli aumenta il volume toracico e di conseguenza quello polmonare. L'espirazione in condizioni di riposo è passiva, vale a dire che non vi sono dei muscoli che si attivano per favorirla, il semplice rilascio dei muscoli che hanno favorito l'inspirazione determina una diminuzione del volume intrapolmonare. Durante un’attività fisica la respirazione diventa forzata, in questo caso intervengono anche altri muscoli a supporto: lo sternocleidomastoideo e gli scaleni durante la fase di inspirazione; gli addominali, gli intercostali interni, il dentato postero-inferiore, il trasverso del torace durante l’espirazione. 23 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 24 6. L'APPARATO RESPIRATORIO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 7. IL SISTEMA NERVOSO Il sistema nervoso si può suddividere in due parti: il sistema nervoso centrale (SNC), formato da encefalo e midollo spinale, ed il sistema nervoso periferico (SNP). Il sistema nervoso centrale riceve ed elabora informazioni dagli organi sensoriali e viscerali, le integra, sulla base di esse prende decisioni ed invia istruzioni relative ad alcuni organi. È inoltre sede dell'apprendimento, della memoria, delle emozioni, del linguaggio e di altre funzioni complesse. Il sistema nervoso periferico garantisce la comunicazione tra l'intero organismo ed il sistema nervoso centrale tramite la componente afferente, che trasmette informazioni in senso ascendente, e la componente efferente, che conduce le informazioni in senso opposto, cioè dal sistema nervoso centrale agli organi definiti effettori (per lo più muscoli e ghiandole). La componente efferente è ulteriormente suddivisa in sistema nervoso somatico, in cui i motoneuroni sono responsabili della contrazione dei muscoli scheletrici, ed in sistema nervoso autonomo, che regola la funzione di organi e strutture non sottoposte al controllo volontario. 25 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 26 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Il sistema nervoso autonomo è definito da un sistema parasimpatico ed uno simpatico. Il sistema simpatico (o ortosimpatico) è responsabile dello stato di allerta e mobilita tutte le risorse dell'organismo in risposta a forti sollecitazioni ambientali. Quello parasimpatico adegua l'organismo alle condizioni di riposo, promuovendo le funzioni vegetative. Le cellule del sistema nervoso sono di due tipologie: i neuroni e le cellule gliali. I neuroni sono cellule eccitabili in grado di produrre ampi e rapidi segnali elettrici definiti potenziali d'azione. I neuroni misurano da pochi millimetri a più di un metro. Nella loro struttura si riconoscono tre componenti principali: il corpo cellulare (o soma), contenente il nucleo e la maggior parte degli organuli, i dendriti, che ricevono afferenze da altri neuroni a livello di giunzioni specializzate dette sinapsi, e l'assone (o neurite), diramazione che origina nel monticolo assonale, addetta all'invio di informazioni sotto forma di segnali elettrici. Un neurone può avere molti dendriti, ma un solo assone. La parte terminale dell'assone è definita terminale assonico, specializzato nel rilascio di un neurotrasmettitore. 27 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 28 7. IL SIST EMA NERVOSO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8. L'APPARATO ENDOCRINO L'apparato endocrino o sistema ormonale è costituito da un insieme di ghiandole e cellule (ghiandole endocrine e cellule endocrine) che hanno la funzione di secernere nel sangue delle sostanze proteiche o lipidiche chiamate ormoni. L'apparato endocrino in collaborazione con il sistema nervoso, regola il funzionamento dell'organismo umano. Gli ormoni vengono emessi dal citoplasma delle cellule e riversati direttamente nel tessuto circostante e/o nel torrente circolatorio, da dove raggiungono successivamente gli organi bersaglio dove esplicano la loro specifica azione. Ogni ormone, circolante nel sangue può raggiungere tutti i punti dell'organismo, agendo però solo sulle cellule provviste di opportuni recettori. La fisiologia dell'apparato endocrino è finemente regolata per poter adempiere in maniera ottimale alle esigenze dell'organismo. La secrezione e il rilascio di ogni ormone, dipende da fattori stimolanti o inibenti, in alcuni casi rappresentati dalla stessa azione che si vuole produrre. L'insulina ad esempio, viene secreta dal pancreas e immessa nel circolo sanguigno in quantità proporzionali ai valori di glicemia nel sangue, realizzando la sua funzione ipoglicemizzante attraverso il meccanismo di feedback, vale a dire che la sua secrezione da parte del pancreas, aumenta o diminuisce per mantenere la glicemia entro il range fisiologico. L'attività degli ormoni può essere: endocrina: gli ormoni vengono immessi nel torrente circolatorio per raggiungere gli organi bersaglio; paracrina: gli ormoni sono rilasciati direttamente nell'organo o nel tessuto, dove esplicano la loro funzione nelle cellule vicine; autocrina: gli ormoni secreti agiscono sulle stesse cellule che li hanno prodotti e rilasciati. Molto spesso si assiste ad una situazione ormonale mista, come ad esempio autocrina-paracrina. La carenza o l'eccesso nella secrezione di ormoni, può provocare stati patologici anche piuttosto seri, il diabete e l'ipotiroidismo, sono delle patologie ormonali da carenza che se non adeguatamente curate, possono portare all'insorgenza di complicanze anche serie per l'organismo. L'ipertiroidismo, è invece un esempio di una patologia ormonale molto invalidante da eccesso, in cui si assiste ad un aumento nella secrezione di ormoni tiroidei T3 e T4. Il trattamento delle patologie ormonali è a carico dell'endocrinologo ma non solo, anche altre figure mediche possono esserne interessate, come il gastroenterologo e l'oncologo (in caso di tumori endocrini). 29 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Costituiscono l'apparato endocrino: l'ipofisi, la tiroide, le paratiroidi, le ghiandole surrenali, il pancreas, l'epifisi. Possiedono una funzione endocrina anche altri organi: le ovaie e i testicoli, il rene, il timo, il miocardio, la placenta, la pelle e il fegato. 30 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 31 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8.1 IPOFISI L'ipofisi detta anche ghiandola pituitaria, è una ghiandola endocrina situata alla base del cranio, costituita da due lobi, il lobo anteriore (adenoipofisi) e il lobo posteriore (neuroipofisi), strutturalmente e funzionalmente diversi che regolano, attraverso la secrezione di numerosi ormoni, l'attività endocrina e metabolica di tutto l'organismo. L’adenoipofisi produce: L’ormone somatotropo o GH, che stimola la crescita dei tessuti e interagisce con il tasso di glucosio plasmatico. L’ormone adrenocorticotropo o ACTH, che regola la produzione di ormoni corticosurrenalici. La tireotropina o TSH, che agisce sulla tiroide stimolando la sua produzione ormonale. L’ormone luteinizzante o LH, che nella donna agevola la produzione di progesterone e la formazione dei corpi lutei, mentre nei testicoli stimola la spermatogenesi e la produzione di androgeni. L’ormone follicolo-stimolante o FSH, che nei testicoli favorisce la secrezione di androgeni, mentre nelle ovaie stimola la crescita di follicoli. La prolattina o PRL, ormone lattogenico responsabile della produzione di latte nelle donne dopo il parto. La neuroipofisi o ipofisi posteriore produce: L’ormone antidiuretico o ADH, che promuove diverse reazioni organiche, tra cui l’innalzamento della pressione arteriosa e la regolazione del volume plasmatico, mediante il riassorbimento di acqua nei tubuli renali. L’ossitocina, che agisce sull’utero, inducendo le contrazioni uterine durante il parto e sulla mammella, promuovendo l’eiezione del latte quando il capezzolo viene stimolato dalla suzione. 32 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8.2 L’ORMONE DELLA CRESCITA O GH La concentrazione plasmatica del GH è molto elevata, anche mille volte superiore rispetto a quella degli altri ormoni, subendo delle variazioni nel corso della giornata e dell’anno. Nel corso della giornata il suo rapporto risulta inversamente proporzionale al tasso glicemico e vi è un picco molto importante durante le prime ore di sonno notturne. Nel corso dell’anno si assiste ad una maggior secrezione di GH nel periodo primaverile ed estivo. Le funzioni principali di questo ormone sono: promuovere la sintesi proteica (aumento della massa muscolare); azione anticatabolica; funzione lipolitica (diminuzione della massa grassa); crescita ossea e dei tessuti molli. Attraverso l’allenamento è possibile favorire una maggiore secrezione di questo ormone. La secrezione di GH è infatti collegata alla produzione di acido lattico, eseguire perciò degli allenamenti con sovraccarichi con alti volumi di lavoro, con serie composte da ripetizioni medio-alte, intervallate tra loro da pause brevi, sembra essere il modo migliore per ottimizzare la secrezione di GH. Altri fattori contribuenti per la secrezione di GH sono l’ipoglicemia ed i pasti proteici. 8.3 LA TIROIDE La tiroide è una ghiandola, posizionata nella regione anteriore del collo, costituita da due lobi, destro e sinistro, collegati da uno stretto ponte che prende il nome di istmo. Sotto lo stimolo ipofisario che secerne l'ormone TSH, la tiroide a sua volta produce gli ormoni: T4 e T3 che agiscono sul metabolismo cellulare e sui relativi processi di accrescimento. Gli ormoni tiroidei hanno un'azione solitamente eccitatoria sul metabolismo basale: aumentando il consumo di ossigeno da parte dei tessuti; stimolando la produzione endogena di calore; favorendo: la sintesi proteica, la gluconeogenesi, la glicogenolisi e il catabolismo dei lipidi; favoriscono un effetto inotropo e cronotropo positivo sul miocardio, migliorandone la sensibilità alle catecolamine. La secrezione di ormoni tiroidei varia sia nel corso della giornata che nel corso dell’anno. Durante il giorno vi è una maggior secrezione di questi ormoni a metà giornata. Durante l’anno il metabolismo tiroideo è più attivo nel periodo estivo. Un’adeguata secrezione di ormoni tiroidei, ottimizza il metabolismo di ormoni anabolici come il testosterone, l’insulina e il GH. La calcitonina, secreta dalle cellule parafollicolari o cellule C, controlla il metabolismo del calcio in antagonismo con il paratormone secreto dalle ghiandole paratiroidi. In particolare, la calcitonina riduce i livelli di calcio quando questi sono troppo alti; il paratormone ripristina i livelli fisiologici di calcio quando questi si abbassano. 33 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER 8.4 IL SURRENE Il surrene è un organo posto a livello dell'ultima vertebra toracica sulla sommità del rene. Il surrene è molto importante per regolare la risposta dell'organismo allo stress attraverso la sintesi di corticosteroidi e catecolamine, tra cui il cortisolo e l'adrenalina. È un organo caratterizzato da due zone che assolvono a funzioni differenti: la corteccia surrenale e la porzione midollare surrenale. La corteccia surrenale, favorisce la produzione di cortisolo e di aldosterone. Il cortisolo è definito ''ormone dello stress'', dato che la sua secrezione aumenta notevolmente in condizioni di forte stress fisico o emotivo. Un'eccessiva concentrazione di cortisolo nell'organismo, può provocare un peggioramento dello stato di salute, dando luogo a patologie e stati depressivi; può inoltre avere un'azione catabolica e determinare un accumulo di adipe e di liquidi. La secrezione fisiologica di cortisolo è necessaria per: innalzare la glicemia; favorire la sintesi di glucosio attraverso la gluconeogenesi; facilitare la mobilizzazioni degli acidi grassi, ottimizzando in questo modo il metabolismo aerobico; favorire l'azione anti-infiammatoria. La secrezione di cortisolo risente di variazioni nel corso della giornata e dell’anno, durante il giorno la concentrazione risulta essere più alta la mattina e dopo diverse ore di digiuno; nel corso dell’anno si assiste ad un incremento nella secrezione di cortisolo nel periodo invernale. Allenamenti prolungati possono indurre un’eccessiva secrezione di cortisolo, appare chiaro come limitare la durata delle sedute di allenamento sia un fattore fondamentale per evitare una controproducente elevata concentrazione di cortisolo all’interno dell’organismo. Un altro ormone secreto dalla corticale del surrene è l'aldosterone, che ha il compito di controllare l’omeostasi salina e il metabolismo organico. La sua funzione viene esercitata attraverso i tubuli distali renali, per mezzo dei quali agisce per regolare la concentrazione di sodio e potassio nel sangue, influenzando in questo modo la pressione arteriosa. La porzione midollare surrenale, regola la produzione di catecolamine: adrenalina, noradrenalina e dopamina. L’evoluzione della specie ha fornito all'organismo umano determinati sistemi difensivi, utili a garantire una rapida fuga o un efficiente contrattacco. Dopo aver percepito un pericolo, si verifica un rilascio di catecolamine (adrenalina e noradrenalina) dalla porzione midollare del surrene, sempre correlato ad una considerevole secrezione di cortisolo. Tutto ciò per rendere disponibile in breve tempo enormi quantitativi di ATP. 34 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER L’adrenalina e la noradrenalina sono perciò fondamentali per preparare l’organismo ad agire in situazioni di pericolo: aumentando la forza e la frequenza delle contrazioni cardiache; aumentando la pressione arteriosa; inducendo fenomeni di glicogenolisi epatica e muscolare; dilatando i bronchi; attivando la produzione di altri ormoni catabolici, al fine di garantire il supporto energetico. La dopamina è un altro ormone appartenente alla famiglia delle catecolamine, la produzione di questo ormone è strettamente correlata con la sensazione di piacere provocata da stimoli positivi. Alcune sostanze stupefacenti provocano dipendenza, proprio perché agiscono sul meccanismo di produzione di dopamina. 8.5 IL PANCREAS Il pancreas possiede due funzioni: produce enzimi digestivi e secerne insulina e glucagone. L’insulina viene secreta da gruppi di cellule chiamate isole pancreatiche o di Langherans. La funzione di questo ormone è quella di permettere il passaggio di glucosio e aminoacidi attraverso la membrana cellulare. Inoltre favorisce l’accumulo di glicogeno epatico e inibisce la glicogenolisi. L’insulina, rendendo permeabili le cellule al passaggio di glucosio e di aminoacidi, abbassa la glicemia e la contempo favorisce la sintesi proteica, assolvendo così ad un’azione anabolizzante. Un’eccessiva secrezione di insulina provocata dall'assunzione di un ricco pasto a base di carboidrati, può favorire la sintesi di acidi grassi, con conseguente accumulo di adipe. Il glucagone è l’ormone antagonista dell’insulina che promuove la glicogenolisi a livello epatico e stimola la mobilizzazione degli acidi grassi. Il glucagone viene secreto: quando cala la glicemia; durante l’attività fisica; in seguito ad un periodo di digiuno; dopo l’assunzione di un pasto proteico. 8.6 I TESTICOLI E LE OVAIE I testicoli secernono testosterone sotto l’influenza dell’ormone LH, a sua volta secreto dall’adenoipofisi. Per favorire la fisiologica secrezione di testosterone di circa 4-9 mg al giorno, è importante come precursore il colesterolo. Il testosterone favorisce lo sviluppo degli organi sessuali e delle caratteristiche sessuali secondarie (peli, barba, abbassamento del tono della voce..), ma anche delle calvizie, dell’acne giovanile e dell’aumento dell’aggressività. È inoltre un ormone molto importante per stimolare la sintesi proteica e l’aumento dei livelli di forza muscolare. 35 8. L'APPARATO ENDOCRINO  ACCADEMIA ITALIANA PERSONAL TRAINER Il testosterone per questi motivi viene assunto per via esogena in quantità elevate dagli atleti che praticano attività sportive in cui si ricercano i benefici forniti da concentrazioni elevate di questo ormone all’interno dell’organismo, le controindicazioni provocate da tali assunzioni non sono però trascurabili. La secrezione di testosterone subisce delle variazioni sia nel corso della giornata che nel corso dell’anno. Nel corso della giornata la concentrazione di testosterone più alta si registra nelle prime ore del mattino, poi cala durante la giornata con una piccola ripresa soltanto nel tardo pomeriggio. Nel corso dell’anno aumenta nel periodo primaverile e in quello autunnale. L’allenamento con sovraccarichi, caratterizzato da un’intensità elevata, dall’utilizzo di carichi molto alti, volume di lavoro ridotto e pause lunghe tra le serie, è in grado di favorire un incremento nella secrezione fisiologica di testosterone. Nelle donne, la secrezione di testosterone avviene a livello delle ovaie e delle ghiandole surrenali, in quantità nettamente inferiori rispetto all’uomo. 36 8. L'APPARATO ENDOCRINO