Dr. CONSTANTIN BĂLĂEȚ, Dr. GABRIELA BADEA, Masterand în neuroștiințe MARIA BĂLĂEȚ [305509]

UNIVERSITATEA “BIOTERRA”

FACULTATEA DE ASISTENȚĂ MEDICALĂ GENERALĂ

AUTORI:

Dr. [anonimizat]. [anonimizat]: [anonimizat], 2017

Editura Medicală ETNA

ISBN

CUVÂNT ÎNAINTE

Când într-o universitate apare o facultate nouă este bine să apară și suportul cursurilor și lucrărilor practice. Așa am ajuns la concluzia că este necesar un “manual” [anonimizat]. Am constatat totodată că nu sunt multe asemenea lucrări în domeniu. [anonimizat], [anonimizat] “la zi” trebuie să fie aceste lucrări.

[anonimizat], [anonimizat] o anumită ordine a [anonimizat]: [anonimizat], gândire fiziopatologică bazată pe un bogat material științific.

[anonimizat], am selecționat (așa cum rezultă din bibliografie), [anonimizat], am aranjat și am editat lucrările, “FIZIOLOGIE – note de curs; FIZIOLOGIE – [anonimizat]”; “FIZIOPATOLOGIE – [anonimizat]” și lucrarea “FIZIOPATOLOGIE – Note de curs”; așa de necesare studenților în medicină.

Gândul nostru este de a îmbunătați, [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat], se vor dezvolta și sublinia anumite teme. Lucrările de față sunt o completare, o reevaluare, o reeditare a unor manuale lansate în anul 2010 la Editura medicală ETNA și la Editura Universității “Titu Maiorescu”. [anonimizat] a rezultatelor, precum și expunerea principalelor teme de curs în fiziopatologie.

Suntem deschiși oricăror critici constructive!

București, 2017 Universitatea Bioterra

Cu sinceritate! Dr. Constantin Bălăeț

TEMA I

CELULA

Este unitatea morfofuncțională și genetică a [anonimizat]. Celula are în alcătuire o [anonimizat] o citoplasmă în care se găsesc organite celulare comune și specifice (ce diferențiază celulele); un nucleu ce reprezintă bagajul genetic al celulei și îi asigură diviziunea (implicit înmulțirea).

Membrana celulară este foarte importantă în menținerea formei celulei, a conținutului, a modificărilor de volum; [anonimizat] a celulei cu mediul extracelular. [anonimizat] o ,,aquaproteină” cu rol de cărăuș (academician dr. Gheorghe Benga). Plasmalema sau membrana celulară este o diferențiere a citoplasmei determinată de contactul acesteia cu mediul exterior (intercelular). Sub acțiunea mediului exterior și a [anonimizat], [anonimizat], acumulează lipoproteine, împiedicând răspândirea și difuzarea citoplasmei în mediul înconjurător, asigurând schimburile de substanțe dintre aceasta și mediu, devine membrană funcțională.

Membrana celulară este permeabilă pentru apă însoțită de proteinele aquaporine situate în porii membranari, pentru alte substanțe fiind semipermeabilă și selectivă. La microscopul electronic s-a stabilit că grosimea membranei plasmatice este de aproximativ 80Å și are o structură trilaminată, fiind formată dintr-un strat extern și altul intern, de natură proteică hidrofilă și un strat mijlociu bimolecular, lipidic hidrofob.

Structura schematică a membranei celulare

Procesele intramembranale se datorează acestor straturi și a existenței porilor ce le străbat, aceștia conținând echipamente specializate, aquaporine, enzime, ATP cu rol în transportul selectiv sau neselctiv al substanțelor.

Se presupune că intern, atât membranele cât și porii au sarcini electrice pozitive date de grupările aminice și sarcini electrice negative date de grupările carboxilice, oxidrilice, acest fapt explicând și selectivitatea membranei, trecerea anumitor substanțe. Prin urmare, membrana celulară este, din punct de vedere electric, polarizată. Se cunoaște că o celulă are un potențial electric de repaus și un alt potențial electric, de acțiune, menținut de ionii inegal repartizați de o parte și de alta a membranei celulare.

Repartizarea inegală a ionilor Na+, K+, Cl-, anorganici-, organici-, H+, HO-, produc diferențele de potențial, celulele putând fi asemănate cu un acumulator (baterie) sau condensator.

Când celula este în repaus, pe fața externă a membranei se află un număr mare de sarcini pozitive și un număr mai mic de sarcini electrice negative pe interiorul celulei, producându-se o diferență de potențial electric, numită potențial de repaus, K+ migrează în exteriorul celulei iar Na+ intră în celulă.

Când polarizarea se află între 70 – 130 mV, trecerea ionilor dintr-o parte în alta este împiedicată de sarcinile electrice apărute și acest „echilibru” va duce la depolarizarea membranei, care atinge o valoare critică de aproximativ 10-30 mV, ceea ce va determina apariția unui potențial electric de acțiune ce se propagă de-a lungul membranei, creând o succesiune de diferențe de potențial, ce va duce din nou la creșterea permeabilității membranei celulare, chiar de 600 de ori.

Prin intrarea ionilor de sodiu în interiorul celulei, fața externă a membranei devine acum negativă iar cea internă pozitivă. În timp ce unda de propagare avansează de-a lungul membranei, în urma ei are loc imediat procesul de repolarizare.

Descrierea acestui fundament științific cunoscut în biologia și fiziologia structurilor membranelor celulare susține ideea că sângele, ca țesut viu, lichid, compus din diverse molecule (proteine, lipide, glucide, vitamine, produși de metabolism, biomarkeri, enzime) încărcate electric pozitiv sau negativ, împreună cu cele trei tipuri de lanțuri celulare (leucocite, eritrocite, trombocite) ce prezintă fiecare un potențial electric de membrană, atât de repaus cât și de acțiune, deci o sumă (Σ) de potențiale electrice, sumă ce se poate manifesta și stoca într-un dispozitiv care se va comporta ca o baterie (un acumulator).

Prin urmare acest dispozitiv, în care există amestecul (anticoagulant + sânge), amestec care se comportă ca un electrolit standard va produce un potențial electric (V) și un curent electric (A) (Constantin Bălăeț).

Citoplasma este porțiune celulară sub formă de soluție mai mult sau mai puțin vâscoasă în care se găsesc organitele celulare. În citoplasmă au loc toate reacțiile vieții, ale metabolismului. Organitele celulare au diferite funcții.

Reticulul endoplasmatic este un sistem canalicular dinamic sub formă netedă și rugoasă cu rol de transmitere a excitației și cu rol în metabolismul glicogenului.

Ribozomii sau granulațiile Palade reprezintă sediul sintezei proteice.

Microzomii sunt mici fragmente de ribozomi,iar aparatul Golgi sau complexul Golgi reprezintă funcțional capacitatea secretorie celulară.

Lizozomii reprezintă locul formării enzimelor hidrolitice cu rol important în fagocitoză.

Centrozomul sau centrul celular este un constituent al citoplasmei cu rol în diviziunea celulară.

Mitocondriile reprezintă principalele elemente citoplasmatice producătoare de energie. Dintre organitele specifice celulare amintim: miofibrilele, neurofibrilele, pigmenți, granule de glicogen, grăsimi, zimogen.

Toate funcțiile biologice celulare se realizează prin consum de energie ce provine din reacții de oxido-reducere.

Oxidarea reprezintă captarea de electroni.

Reducerea reprezintă eliberare de ioni de hidrogen.

Teoriile moderne sugerează că în mitocondrii se realizează oxidarea biologică prin activarea oxigenului molecular cât și a hidrogenului provenit prin dehidrogenarea substanțelor organice.

Rezultatul oxidărilor biologice produce în final apă și degajare de energie în mod treptat pusă la dispoziția organismului.

Oxigenul molecular eliberat de oxihemoglobină este acceptat de pigmentul respirator celular citocrom care este activat în prezența citocrom-oxidazei.

Substanțele organice celulare pierd atomii de hidrogen rezultând atomi de carbon încărcați cu oxigen ce se desprind sub formă de bioxid de carbon după reacția:

R−C−OH→R−H+CO2

║

O

sub acțiunea decarboxilazei și numai în prezența vitaminei B1.

Apa ia naștere din coenzimele transportatoare de hidrogen ale lanțului respirator în procesul de oxidare.

Mitocondriile sunt structuri tubulare de 7/1μ unde au loc procesele de oxidație celulară și sinteză ATP. Pe seama energiei eliberate ATP difuzează în citoplasmă unde este utilizat pentru energetica celulară.

Frecvența respiratorie este în raport direct cu intensitatea schimburilor metabolice 12-18 respirații/minut în repaus, depășind 45 respirații/minut în anumite condiții.

Fiecare respirație vehiculează cam 500 cm3 de aer, denumit și volum curent.

Organismul adult în repaus utilizează pe minut aproximativ 250 ml oxigen și elimină concomitent 200 ml dioxid de carbon.

Schimburile de gaze la nivel pulmonar și tisular se fac pe baza unor legi fizice.

În etapa pulmonară schimburile se fac prin membrana alveolo-capilară (endotelio-capilară).

Legea Dalton – presiunile parțiale într-un amestec de gaze; fiecare gaz se comportă ca și cum ar ocupa singur volumul dat.

Prin membrana alveolo-capilară au loc schimbul de gaze.

Gazele: oxigenul și dioxidul de carbon din alveole în care se găsesc 4 litri aer trec prin epiteliu alveolar, membrana bazală, endoteliu capilar, plasmă, eritrocit, reprezentând 5 litri/minut.

Raportul == 0,8

Schimbul de gaze prin membrana alveolo-capilară se face pe baza legilor fizice ale difuziunii și depinde de presiunea parțială pe care gazele respiratorii (oxigenul și dioxidul de carbon) o prezintă de o parte și de alta a membranei alveolo-capilare.

Amestecarea reciprocă care se produce spontan între două substanțe învecinate se numește difuziune – se aplică membranelor celulare, vegetale și animale.

Oxigenul se transportă în organism de către eritrocite prin suportul său-hemoglobina, sub formă de oxihemoglobină și o cantitate redusă se dizolvă în lichidul plasmatic.

Combinații chimice:

O2 arterial 20/venos 15

CO2 arterial 46,4/venos 50

N arterial 0,0/venos 0,0

Dizolvat fizic:

O2 arterial 0,30/venos 0,12

CO2 arterial 2,62/venos 3

N arterial 0,98/venos 0,98

Oxigenul dizolvat în sânge

Conform Legii lui Henry, cantitatea de gaz dizolvat într-un lichid este direct proporțională cu coeficientul de solubilitate a gazului și cu presiunea sa parțială și invers proporțional cu temperatura.

Această cantitate se calculează în funcție de presiunea parțială și de coeficientul de absorbție a lui Bunsen (α) stabiliți în ml gaz/masa lichidului și atmosferă, la diferite temperaturi.

ml gaz dizolvat/100 ml lichid = x 100

În sânge, la 37șC, la presiunea parțială a oxigenului alveolar de 100mmHg, numai 0,3% oxigen se găsește sub formă dizolvată.

Deși cantitatea de oxigen dizolvat în sânge este foarte mică, importanța sa biologică este foarte mare deoarece acesta constituie forma de gaz care în circulația capilară va difuza în lichidul interstițial apoi în interiorul celular la mitocondrii pentru a fi consumat în oxidațiile biologice.

În sângele uman, cantitatea de oxigen dizolvat este mai mică de 0,11–0,18ml%.

Prin respirare de oxigen pur, cantitatea de oxigen dizolvat în sânge, conform Legii lui Henry, se va ridica de la 0,3% la 2% (de 7 ori).

Valoarea oxigenului dizolvat de 2%, reprezintă jumătate din necesitățile de oxigen a țesuturilor în repaus și explică eficiența oxigeno-terapiei.

Lanțul respirator celular

Etapa finală a oxidărilor biologice constă în combinarea hidrogenului, a substanțelor energetice cu oxigenul molecular și formare de apă în final.

2[H] + O2 → H2O

Atomii de H sunt legați de coenzime.

Combinarea H cu O2 are loc în etape succesive în care electronii de H sau atomii de H sunt transportați pe sistemul Redox cu afinitate crescândă pentru echivalenții reducători, ca în final aceștia să fie acceptați de molecula de oxigen.

Ansamblul sistemului Redox și al enzimelor care participă la transferul echivalenților reducători (atomi de H sau electroni), de la coenzimele reduse până la oxigen, poartă denumirea de lanț respirator sau lanț transportator de electroni.

Componenta lanțului respirator, substanțele oxidoreducătoare, proteinele catalitice și alți factori auxiliari, sunt toți localizați în mitocondrii, aflate în citoplasma celulelor aerobe.

Mitocondriile au două membrane lipoproteice, cea externă netedă, cea internă cu falduri și invaginații numite criste, spațiul interior poartă numele de matrix. Pe criste se află proteinele implicate în sinteza de ATP (ATP sintetaza) și factorul 1 de cuplare (F1).

Funcția de transport de electroni și a fosfaților este localizată în membrana internă (cristele ca număr variind cu fiecare țesut în parte și intensitatea metabolismului oxidativ al acestora).

Lanțul respirator celular este format din:

NADH (nicotinamindehidrogenaza) ce este o flavoproteină

Coenzima Q

Sistemul citocromilor a, b, c, c1 și a3 (citocromoxidaza)

NADH-ul catalizează transferul unui electron și un atom de hidrogen pe un acceptor (Coenzima Q) ce se află în matricea lipoproteică a membranei mitocondriale interne.

Coenzima Q mediază transferul de oxigen între NADH și sistemul citocromilor prin oscilația sa între forma oxidativă, CoQ și forma redusă CoQH2.

Coenzima Q acceptă și alți atomi de hidrogen din alte surse, fiind a doua cale de intrare în lanțul respirator a atomilor de hidrogen.

Citocromii sunt substanțe înrudite cu hemoglobina și mioglobina. Citocromii funcționează ca transportatori de electroni în lanțul respirator.

Citocrom oxidaza (a3) are o structură mult mai complexă ca a celorlalți citocromi, ea prezintă în structură fier, cupru, acceptă electroni de la citocromul „a” redus pe care îl cedează apoi oxigenului molecular, reducându-l. Oxigenul redus se combină instantaneu cu protonii de hidrogen din mediu (O2-) + 2H+ → H2O fiind ultima reacție a lanțului respirator.

Fosforilarea oxidativă cuplată cu lanțul respirator

Sinteza de ATP din ADP și fosfat anorganic pe seama energiei eliberate de oxidarea hidrogenului în lanțul respirator, se numește fosforilare oxidativă cuplată cu lanțul respirator.

Oxidarea unei molecule de NADH în lanțul respirator este cuplată cu sinteza a trei molecule de ATP.

Controlul respirator celular

În celule substratele oxidabile – glucoza, acizii grași sau aminoacizii și metaboliții lor intermediari sunt în orice moment în concentrații destul de mari, oxigenul fiind în condiții obișnuite este prezent în țesuturi în cantitate suficientă pentru a asigura oxidarea hidrogenului și substratelor.

Oxigenarea insuficientă a unui țesut – hipoxia sau anoxia pot produce grave perturbări în existența organismului.

ADP-ul este compusul a cărei concentrație controlează viteza de curgere a electronilor prin lanțul rspirator și este denumită reglare prin acceptori de fosfat sau control respirator prin acceptori de fosfat.

Oxidazele cu funcție mixtă

În reticulul endoplasmatic din ficat și din alte țesuturi funcționează un lanț transportor de electroni care activează oxigenul molecular în vederea încorporării lui în diverși compuși (oxigenaza).

Oxidaza participă la multiple reacții anabolice și catabolice, la metabolizarea multor substanțe străine pătrunse în organism ca medicamente sau poluanți chimici.

Citrom P-450 este activator al oxigenului molecular și se găsește în reticulul endoplasmatic.

Deci rolul biologic al oxidazelor cu funcție mixtă este acela de a debarasa organismul de cantități anormal de ridicate ale unor substanțe active, hormoni sau substanțe străine.

Oxigenul ajuns la celule servește ca acceptor terminal al electronilor rezultați prin procesele de oxidare a substanțelor energogene, deasemenea dioxidul de carbon trebuie eliminat prompt pentru a nu influența reacția chimică a mediului celular.

Nucleul este o porțiune plasmatică superior organizată a celulei, ce conține informația genetică.

TEMA II

FIZIOLOGIA SISTEMULUI HEMATOPOETIC

FIZIOLOGIA SÂNGELUI

Hematopoeza

Fiziologia eritrocitului

Fiziologia leucocitelor

Fiziologia trombocitelor

Sistemul imunitar și rolul lui în organism

Generalități

– Sângele, țesutul sanguin, este reprezentat de măduva osoasă hematogenă și sânge;

– Sângele este alcătuit dintr-o componentă celulară și o componentă lichidă, plasma;

Fiziologia seriei eritrocitare

– Eritrocitele adulte din plasmă a căror funcție este de transport al oxigenului au precursorii în măduva hematogenă;

– Formarea eritrocitelor adulte are loc în măduva hematogenă din oasele late, proces numit eritropoieză.

Celula “stem” numită hemocitoblast, produce spre maturare mai multe celule intermediare ce apar în ordinea următoare:

Proeritroblast

Eritroblast bazofil

Eritroblast policromatofil

Eritroblast oxifil

Reticulocit

Eritrocit

Procesul durează 7 zile.

– Adaptarea producției (mecanism de feed-back) se face de către concentrația oxigenului în sânge ce devine adevărat stimul și eritropoietina secretată de celulele juxtaglomerulare din rinichi;

– Eritrocitele sub formă adultă de disc biconcav au o viață de 120 de zile, au un metabolism intens consumând o mare cantitate de energie;

Leucocitele sunt: celule nucleate diferențiate morfologic și funcțional, circulă împreună cu componentele sângelui, participă la procesul de apărare al organismului.

Valori relative și absolute ale numărului de leucocite

(mm3 la adultul normal)

Caracteristicile morfologice ale granulocitelor, limfocitelor și monocitelor sunt:

Seria granulocitară

-Granulocitele în funcție de tipul de granulații sunt neutrofile, eozinofile și bazofile;

-Granulocitele se eliberează din sinusoidele medulare hematogene prin diapedeză în vasele sanguine;

– Stimulul reglator îl reprezintă scăderea numărului de granulocite, mediat de granulopoetină (eliberată de garanulocitele mature) asemănătoare cu eritropoetina (mecanism de feed-back);

– Glandele endocrine, medulosuprarenala, adrenalina, determină mobilizarea leucocitelor din depozite;

– Granulocitele circulă 6-12 ore în sângele periferic apoi trec în țesuturi, drumul având “sens unic”.

Granulocitele neutrofile (Mecinikov 1882) au funcția de bază fagocitoza părăsind adesea vasele printre celulele endoteliale prin mecanismul diapedezei spre a ajunge la locul agresiunii fiind atrase prin mecanismul chimiotaxiei de concentrația mare de ioni de hidrogen. Fagocitoza înseamnă înglobarea germenilor agentului agresional în citoplasma neutrofilelor unde cu ajutorul unui echipament enzimatic adecvat al enzimelor lizozomale sunt lizați (digerați). În același timp reacția de fagocitare este potențată de factori inflamatori ce se declanșează la apariția agentului cauzator de boală. Granulocitele neutrofile pun în libertate numeroase enzime proteolitice, reprezintă “soldați de apărare” și de “curățire “ a organismului, ele participând și la producerea febrei datorită unor pirogeni endogeni produși sub influența pirogenilor bacterieni (endotoxinele bacteriene).

Granulocitele eozinofile: participă în reacțiile alergice fiind specializate pentru înglobarea complexelor antigen-anticorp.

Granulocitele bazofile: au rol în reglarea permeabilității vasculare, în coagularea sângelui, în reacții alergice.

Seria limfocitelor si plasmocitelor

– Limfocitopoeza are precursori în măduva hematogenă, celulară, limfocitul adult trece apoi prin timus, ganglionii limfatici și splină.

– Limfocitul provine din limfoblast trecând prin prolimfocit.

– Plasmocitele provin din plasmoblast trecând prin proplasmocit.

– Timusul produce limfocitopoetina, factor stimulent și diferențial pentru precursorii limfatici. Antigenele și STH intervin în reglarea limfo-plasmocitelor. După ce trec de timus și ganglionii limfatici, limfocitele devin efectoare ca limfocite T și B (timodependete și bursodependente). Limfo-plasmocitele participă activ în mecanismul imun.

Seria monocitelor (macrofagelor)

– Monocitele sunt fagocite și mediatoare ale răspunsului imun.

– Monocitele sunt produse în măduva osoasă din celulele stem ce trec în sânge în 40 de ore apoi devin active funcțional cu rol de macrofage. Monocitele participă la răspunsul imun prelucrând antigenul ce-l predau limfocitelor ce vor crea anticorpii specifici.

– Granulocitele participă mai ales în infecțiile acute bacteriene iar monocitele în toate “invaziile” bacteriene sau nebacteriene.

– Monocitoza apare în boli infecțioase, endocardita bacteriană, după malarie, tifos exantematic, în boli cronice.

– Monocitopeniile apar în aplazia medulară, după cortizon și în infecții severe.

– Modificările calitative ale sistemului monocitar macrofagic cuprind și dislipidozele și histiocitoza X.

Trombocitele sunt celule sanguine de 3-5microni cu rol în hemostază.

Sistemul imunologic este format din:

Antigenul

Anticorpul

Mecanismul imun

Reacția imunologică este capacitatea organismului de a-și păstra “personalitatea” biologică (self-ul) față de structurile străine “invadatoare” (non-self-ul).

Reacția imunologică este o reacție de apărare a organismului, un sindrom inflamator.

Sistemul imunologic este specific vertebratelor.

Antigenul

Este orice substanță care introdusă în organism declanșează formarea de anticorpi cu care reacționează specific (funcție imunogenică).

Denumirea de antigen a fost introdusă de L. Deutsch în 1899, desemnând molecule naturale, artificiale (de sinteză), capabile să declanșeze un răspuns imun ce implică:

Stimularea și proliferarea limfocitele B și T;

Sinteza de anticorpi;

Capacitatea acestor antigene de a reacționa cu produsele de reacție imună (cu anticorpii);

Un antigen este alcătuit din:

grupare determinantă ce reprezintă porțiunea moleculei ce se combină cu anticorpul specific sau cu receptorul celulei T (denumit epitop sau determinant antigenic);

un epitop este format din 15-20 aminoacizi dintre care 5-6 sunt esențiali;

prin urmare, purtătorul grupării determinante reprezintă restul moleculei, de regulă de natură proteică;

un antigen poate avea mai mulți epitopi, aceștia reprezintă valența antigenului, exemplu: toxina difterică are 8 epitopi iar tireoglobulina 40 de epitopi;

gradul de expunere a epitopilor la elementele de recunoaștere pentru declanșarea răspunsului imun reprezintă puterea antigenică imună;

o moleculă proprie poate deveni “străină” dacă în cursul unui proces patologic i se modifică conformația, ducând la producerea de autoanticorpi.

Antigenele se clasifică după:

structură chimică

complete – produc anticorpi și reacționează specific, antigenele cu structură proteică au o imunogenitate crescută;

incomplete – trebuie să se unească cu o grupare specifică (exemplu: lipidele, polizaharidele pot deveni imunogene dacă se combină cu proteinele);

proveniență

heteroantigene – provin de la altă specie; cu cât specia de la care provine antigenul este mai îndepărtată cu atât antigenul este mai imunogen;

izoantigene – provin de la aceeași specie;

autoantigene – provin de la același individ;

poarta de intrare

alergene

substanțe chimice

alimente

cosmetice

fructe

medicamente (substanțe de contrast)

hormoni

soluții injectabile (dextran)

modul de obținere

sintetice – aminoacizi, polipeptide

natural

Antigenele sunt:

proteine

polizaharide

exotoxine, endotoxine

ribozomi

acizi nucleici

Antigenele ajunse în organism după depășirea barierelor fizice și mecanice ale organismului, întâlnesc reacția celulară imediată, nespecifică (fagocitoza) și specifică (formarea de anticorpi). Răspunsurile organismului la antigen depind de:

vârsta organismului,

maturitatea sau uzura sistemului imun,

produsul de prelucrare a antigenului de către celulele corespunzătoare

tratamentele eventual imunosupresoare.

Tabel cu tipuri de antigene și

clasificarea acestora (după Olinescu)

Anticorpul

Substanță (imunoglobulină) ce ia naștere în organismul uman, în ficat, după administrarea unui antigen, cu care reacționează la un nou contact în mod specific. Imunoglobulinele (anticorpii) sunt glicoproteine a căror producție este inițiată de limfocitele B. Ele constituie răspunsul imun umoral.

Structural, anticorpii sunt imunoglobuline care migrează electroforetic cu fracțiunile α, β și mai ales γ-globuline. Fiecare anticorp se leagă specific doar de un singur antigen, mai precis de un epitop al acestuia.

Există imunoglobuline (Ig) policlonale și monoclonale după numărul de clone de celule, inițiate de stimularea unor valențe antigenice.

Există două forme de molecule de imunoglobuline:

– imunoglobuline integrate în membrana plasmatică cu rol de receptor ,

– imunoglobuline plasmatice, libere, cu rol de anticorpi.

Ambele tipuri de imunoglobuline sunt transcrise de același ARN-mesager.

Structura unei imunoglobuline este formată din două lanțuri polipeptidice cu greutate moleculară diferită:

lanț greu (H) greutate moleculară 50.000; cu 450-550 aminoacizi (lanțuri γ, µ și ε);

lanț ușor (L) greutate moleculară 22.000;

cele două lanțuri H și L sunt legate prin punți disulfidice;

există două regiuni importante care le conferă proprietăți diferite anticorpilor:

una variabilă; regiunea Fab, prin care se leagă cu antigenul

una constantă, regiunea Fc prin care anticorpul fixează complementul, stimulează fagocitoza și legarea de celule.

Schema structurii unei molecule de imunoglobuline

În funcție de secvențele lanțurilor grele (H) s-a stabilit la om existența a 5 clase de Ig, lanțurile L fiind comune celor 5 clase de imunoglobuline.

Imunoglobulina G (IgG) 70-80% din imunoglobuline:

Sunt patru subclase de IgG (1, 2, 3, 4)

neutralizează toxinele bacteriene, virusurile și bacteriile;

facilitează fagocitoza microorganismelor;

este singura imunoglobulină care traversează placenta la om și apare predominant în răspunsul imun secundar, la a doua și la următoarele întâlniri cu antigenul imunizator.

Imunoglobulina A (IgA)

există două IgA – IgA1, IgA2

se găsește în lacrimi, salivă, colostru, secreții pulmonare, tractul digestiv, 6% în secreția vaginală (150mg%ml);

rol în apărare locală, a mucoaselor, în lamina proprie găsindu-se cantonate plasmocitele ce inițiază sinteza de IgA.

Imunoglobulina M (IgM)

reprezintă 5-10% din totalul imunoglobulinelor din organism;

reprezintă importanți agenți aglutinanți și citolitici cu rol în apărarea bacteriană; la microscopul electronic are aspect de stea;

apare timpuriu în cadrul răspunsului imun primar;

IgM predomină ca anticorpi naturali în sânge și împreună cu IgD-ul poate poate fi exprimată pe suprafața limfocitelor;

Crește în hepatoame și artrite reumatoide, predomină în serul nou-născuților, apare prima în dezvoltarea ontogenetică;

În macroglobulinemia Waldenström IgM-ul are aspect monoclonal cu creșterea vâscozității sângelui care necesită plasmafereză.

Imunoglobulina D (IgD):

se găsește numai la mamifere, reprezintă 1% din Ig-urile organismului;

sunt anticorpi antimoleculari și albumină;

se află fixată pe limfocitele B;

sunt receptori ai limfocitelor;

au rol în procesele de hetero-imunizare manifestate în cazul incompatibilităților din sistemul Rh;

funcția imună a IgD-ului este scăzută deoarece nu fixează și nu activează complementul, nu traversează placenta și nu se leagă citofil de membrana limfocitelor;

atinge valori normale la 15 ani;

este crescută fiziologic la femeile însărcinate și patologic în poliartrita reumatoidă, astm bronșic, boală Hodgkin, leucemie limfatică cronică și mielom cu IgD;

reprezintă anticorpi contra insulinei, peniciline, proteinelor din lapte, contra antigenelor tiroidiene.

Imunoglobulina E (IgE)(reaginele):

se găsește numai la mamifere;

sunt în cantități foarte mici în ser (0,004% din totalul Ig-urilor);

antigenele care provoacă sinteza de IgE sunt denumite alergeni;

sunt responsabile pentru hipersensibilitatea imediată de tip anafilactic, legându-se citofil pe mastocite și bazofile (prin C3 și C4), cu degranularea lor și eliberarea de histamină și serotonină, producând efecte vasculare până la colaps.

Mecanismul imun

Se comportă după următoarea schemă:

După pătrunderea Ag în organism urmează o perioadă de latență de 7-8 zile, timp în care Ag este recunoscut ca substanță străină și înglobat de macrofage (granulocite neutofile), intracitoplasmatic, care enzimatic îl “aranjează” și îl leagă de un ARN informațional (din ribozomii macrofagici) spre a fi “copiat” de celulele efectoare imunitare (limfocite B) în vederea sintezei de anticorpi.

În perioada de latență de 6-10 zile, apar anticorpi specifici față de Ag administrat, după care:

Cantitatea de anticorpi crește ușor ca după o scurtă perioadă să urmeze un declin, este răspunsul primar; apoi, o a doua administrare a aceluiași antigen produce un răspuns intens mai energic, cu perioadă mai scurtă de latență (4 zile) și o sinteză mai mare și mai rapidă de Ac, este răspunsul secundar.

Ag pregătit de macrofage are pe molecula sa determinanți antigenici numiți haptene iar anticorpul are pe molecula sa situsuri de combinare care prin forțe electrochimice intermoleculare formează un complex Ag-Ac, un contact strâns.

Mecanismul răspunsului imun

Celula sușă imunocompetentă se află în:

organele limfoide centrale:

măduva oaselor late;

ganglionii tubului digestiv (“burso echivalente”)

timus.

Celule multiple eliberate din celulele sușe merg în torentul sanguin și limfatic ajungând în sistemul limfoid digestiv, devenind celule limfocitare mici de tip B (burso dependente) ce vor sintetiza anticorpi ce vor asigura imunitatea umorală iar altă parte de limfocite provenite din celula sușă vor trece prin timus și vor deveni limfocite de tip T ce vor asigura imunitatea de tip celular.

Sinteza de anticorpi este dependentă de cooperarea ambelor tipuri de limfocite T și B.

Limfocitele B:

asigură imunitatea umorală și au pe suprafața lor receptori specifici pentru antigene, aceste limfocite înainte să devină secretori de imunoglobuline specifice se transformă în plasmocite;

există și limfocite B cu viață lungă care sunt într-un stadiu timpuriu de diferențiere (blaști) reprezentând limfocitele B cu memorie – răspunsul secundar diferă datorită lor prin schimbarea anticorpilor din IgM și IgG (toxoplasmoza prima infecție! IgM crescut, a doua infecție IgG crescut);

există și limfocite B ajutătoare (helper) ce ajută și permit limfocitelor B să prolifereze la stimulare antigenică;

există și limfocite supresoare ce pot suprima proliferarea celulelor T.

Limfocitele T:

maturizându-se în timus, ele au o viață lungă, asigurând imunitate antivirală, antiumorală, antifungică;

ele își exercită funcția prin activitate citotoxică directă sau prin secreție de limfokine, care apar după contactul cu Ag specific, ducând la distrugerea celulelor, țesuturilor și a grefelor.

Există celule T:

secretoare de limfokine (antigen reactive);

helper;

cu memorie;

supresoare;

citotoxice.

Tipuri de răspuns imun:

Organismul reacționează la apariția unui antigen printr-un răspuns imun umoral, ce se manifestă după ce Ag reactivează limfocitului B ce suferă expansiunea clonală, materializându-se prin sinteză de anticorpi și apariția lor în circulația reprezentată de Ig și printr-un răspuns imun celular ce se manifestă prin prezența celulelor T care produc distrugerea antigenelor de regulă la poarta de intrare (rejecția grefelor, alergie tuberculinică).

Caracteristicile răspunsului imun:

recunoașterea – prin celule imunocompetente B și T a antigenelor reactive;

specificitatea imunologică – celulele B și T recunosc self-ul de non-self;

memorie imunologică – întipărirea în “memorie” a formei și structurii antigenului cu o durată apreciată la câțiva ani.

TEMA III

FIZIOLOGIA HEMOSTAZEI ȘI FIBRINOLIZEI

I.Faza (timpul) vasculo-plachetară a hemostazei

II.Faza (timpul) plasmatică a hemostazei, coagularea-factorii coagularii

III.Retracția cheagului.

HEMOSTAZA = reprezintă ansamblul proceselor care se desfășoara în vederea opririi unei sângerării. Presupune mai multe etape:

I.TIMPUL VASCULO-PLACHETAR:

A) Timpul vascular: postlezional, la nivel vascular are loc vasoconstricție reflexă prin mecanism

nervos: SNV simpatic

umoral: serotonina, catecolamine, TXA2, histamina, Ach (pe endoteliul lezat produce VC)

B) Timpul plachetar – presupune desfășurarea a 4 etape:

a) Aderare-adeziune

Adeziunea se face prin intermediul FvW (componentă a F VIII plasmatic) care realizează punți între colagenul denudat și trombocite (prin GP Ib/IX). După legarea de colagen, FvW suferă modificări conformaționale și capată afinitate pentru receptorii trombocitari.

b) Activare

Activarea este declanșată de ADP-ul eliberat din celulele endoteliale lezate și de TXA2 din trombocit. Consecință a activării trombocitare, fosfolipaza A2 (PLA2) și fosfolipaza C (PLC) sunt activate. PLA2 desprinde din fosfolipidele membranare acidul arahidonic, din care pe calea lipooxigenazei se vor forma leucotriene (LT) iar pe calea ciclooxigenazei se vor forma prostaglandine (PG), prostaciclina (PC= PGI2) și tromboxani. PLC activată mobilizează calciul din depozitele trombocitare și catalizează reacția PIP2 => IP3 + DAG; IP3 determină eliberarea de Ca din granulele dense iar DAG activează pKC (proteinkinaza C), care la rândul ei activează receptorii trombocitari IIb/IIIa.

TXA2 are rol vasoconstrictor și proagregant, prin scăderea AMPc intracelular, iar PC este un puternic agent antiagregant.

c) Agregarea = asocierea intercelulară

Creșterea concentrației de Ca intracelular determină activarea unei proteine contractile = trombostenina, cu rol în eliberarea de mediatori ce intervin în hemostaza primară și secundară și în emiterea de pseudopode.

Receptorii IIb/IIIa au rol în formarea de punți de fibrinogen între trombocite.

d) Metamorfoza vâscoasă plachetară

Trombina (rezultată prin activarea căii extrinseci a coagulării de către tromboplastina tisulară – eliberată prin lezarea endoteliului) determină:

conversia fibrinogenului în fibrină = punțile intercelulare se solidifică;

crește permeabilitatea membranară pentru Na care intră în celule și atrage osmotic apa, ca urmare celulele se hiperhidratează, astfel încât spațiile rămase libere între pseudopode și punțile de fibrină dispar.

În urma acestei etape rezultă dopul plachetar, care este hemostatic doar pe durata menținerii vasoconstricției locale.

II.TIMPUL PLASMATIC:

Cuprinde 3 etape:

a)Formarea protrombinei cu ajutorul complexului activator al protrombinei;

b) Formarea trombinei;

c) Formarea fibrinei insolubile.

Factorii plasmatici ai coagulării – se găsesc sub formă inactivă, iar activarea lor se face în cascadă; factorii II, VII, IX, X necesită pentru sinteză vitamina K, fiind denumiți vitamina K-dependenți.

1. F I = Fibrinogenul

sintetizat în ficat

concentrație plasmatică de 250-500 mg /dl;

este o GP cu GM 340 KDa, are structură de dimer, cele 2 unități fiind legate prin punți S-S;

fiecare monomer este alcătuit la rândul sau din 3 lanțuri polipeptidice Aa,Bß, legate tot prin punți S-S;

este activată de trombină, eliberându-se fibrinopeptidele A și B și rezultând monomerii de fibrină.

2. F II = Protrombina

sintetizată în ficat, în prezența vitaminei K;

este o a -2- glicoproteină cu GM 72Kda;

este scindată la trombină (IIa), GM 35 kDa sub acțiunea protrombinazei (F Xa, F V, Ca si FP3).

3. F III = Tromboplastina tisulară

intră în alcătuirea protombinazei – componenta proteică;

este sintetizată în endoteliul vascular, fracția microzomală a creierului, plămânilor, placentei;

tromboplastina are 2 componente: proteică (reprezentată de F III) și fosfoliopidică (reprezentată de fosfolipidele tisulare).

4. F IV = Ca2+

intervine aproape în toate fazele hemostazei.

5. F V = Proaccelerina

este o ß globulină sintetizată în ficat;

are o GM de 290 Kda, este activată de trombină și inactivată de proteina C;

deficitul = parahemofilie (Owren).

6. F VI = Accelerina

7. F VII = Proconvertina

este o glicoproteină sintetizată în ficat, în prezența vitaminei K;

participă la activarea F X pe calea extrinsecă;

deficitul = pseudohemofilie (Alexander).

8. F VIII = Globulina antihemofilică A

este sintetizată în endoteliul vascular, ficat, splină, rinichi;

este alcătuit din 2 subunități: F VIIIc care este factor plasmatic al coagulării și FvW;

este cofactor al activării F X;

deficitul determină hemofilia A (gena ce codifică sinteza F VIII se găsește pe cromozomul X, iar hemofilia se transmite prin heterozigotism X, prin urmare boala afectează doar sexul masculin).

9. F IX = Globulina antihemofilică B (factorul Christmas)

se sintetizează în ficat în prezența vitaminei K, are o GM de 55 kDa;

deficitul = hemofilia B.

10. F X = factorul Stuart Prower (antiprotrombina C)

se sintetizează în ficat în prezența vitaminei K;

este o GP cu GM de 55 kDa;

se activează prin scindare proteolitică, prin 2 căi: intrinsecă și extrinsecă;

factorul Xa intră în alcătuirea complexului activator al protrombinei;

deficit = hemofilia B.

11. F XI = Globulina antihemofilică C (factorul Rosenthal)

se sintetizează în ficat în prezența vitaminei K;

este o GP cu GM de 160 kDa;

deficitul detemină hemofilia C.

12. F XII = Factorul de contact (Hageman)

se sintetizează în ficat

activarea sa duce la declanșarea căii intrinsece a coagulării;

F XIIa declanșează și procesul de fibrinoliză, activează fracțiunea C1 a complementului și sistemul kininoformator.

13. F XIII = Factorul stabilizator al fibrinei (Laki-Lorand)

se găsește în plasmă și în plachete;

are 2 lanțuri polipeptidice a și b și o GM = 320 kDa;

este activat de trombină;

transformă fibrina solubilă în fibrină insolubilă.

Alți factori implicați în coagulare:

FvW factorul von Willebrand

F XV = prekalicreina (factorul Fletcher)

sintetizat în ficat

accelerează activarea F XII

în plasmă este asociat cu HMWK (kininogenul cu GM mare)

F XVI (factorul Fitzgerald) sau HMWK

accelerează activarea F XI

fixează prekalicreina

CASCADA COAGULĂRII

Presupune activarea în cascadă a coagulării și are ca scop formarea dopului fibrinoplachetar.

Calea intrinsecă:

Presupune o leziune endotelială cu denudarea colagenului din matricea subendotelială. Contactul cu colagenul (încărcat negativ) activează factorul XII care sub acțiunea kalicreinei sau plasminei va deveni factorul XIIa (acesta la rândul său va activa prekalicreina => conexiuni între coagulare, fibrinoliză și reacția inflamatorie). Factorul XIIa  activează prin proteoliza parțială factorul XI (cofactor: HMWKG), care la rândul său va activa proteolitic F IX. F IX, împreună cu F VIII, FP3 și ionii de Ca2+  vor forma complexul activator al factorului X pe cale intrinsecă.

Calea extrinsecă:

În contact cu tromboplastina tisulară expusă în urma leziunii endotaliale, F VII este activat. Tromboplastina tisulară, împreună cu F VII și ionii de Ca2+  vor forma complexul activator al factorului X pe cale extrinsecă.

Calea comună:

Factorul Xa (activat pe una dintre cele 2 căi), împreună cu F V, FP3 și ionii de Ca2+  formează complexul activator al protrombinei = protrombinaza. Deoarece F VII se poate activa și spontan, lent, în plasmă există un factor care inhibă activarea F X pe cale extrinsecă numit factor EPI (extrinsec pathway inhibitor).

Protrombinaza (F Xa + F V + Ca2+ +FP3) scindează protrombina (69.700 Da) până la trombină (33.700 Da), care la rândul ei va determina transformarea fibrinogenului în fibrină. Trombina mai activează de asemenea și factorii V, VIII, XIII și proteina C, stimulează agregarea plachetară și metamorfoza vâscoasă.

După despinderea fibrinopeptidelor A și B, rezultă monomerul de fibrină. Acesta trimerizează spontan realizând o rețea tridimensională. Inițial, fibrina este instabilă, solubilă; F XIII (activat de trombină) intervine prin formarea de legături disulfidice între monomerii de fibrină, formând fibrina insolubilă.

III.TIMPUL TROMBODINAMIC- DE RETRACȚIE A CHEAGULUI ȘI REMANIEREA VASULUI

Constă în scăderea volumului cheagului prin sinereză (proces de reorganizare spațială și retracție a cheagului printr-un mecanism activ – consumator de ATP, cu ajutorul proteinelor contractile – trombostenina) și expluzarea serului.

Controlul coagulării

Se face prin substanțe anticoagulante (naturale sau artificiale) și prin fibrinoliză.

Anticoagulanți naturali: sunt factori care previn coagularea spontană intravasculară în condițiile unei activări accidentale a mecanismelor coagulării.

Anti-tromboplastina:

extrinsecă – formată din EPI + F Xa;

intrinsecă – formată din proteinele C, S; Proteina C inhibă F Va , F IXa, F Xa, F VIIIa.

Antitrombine (AT):

AT 1

AT 2 – cofactor al heparinei

AT 3 – cea mai puternică AT

AT 4 – produșii  de degradare ai fibrinei: FDP ( D sau E )

A-2 – macroglobulina

Hirudina – un anticoagulant natural  produs de lipitori.

Heparina –  este un MPZ produs de mastocite și bazofile perivasculare și de cele circulante.

Inhibitori patologici: în urma transfuziilor repetate pot apărea anticorpi antifactori ai coagulării.

Anticoagulanții artificiali: utilizați terapeutic sau pentru analize de laborator. În terapia anticoagulantă se folosesc agenți antivitamina K (acenocumarol) care blochează sinteza factorilor K dependenți, iar pentru recoltarea sângelui în vederea diverselor analize se folosesc substanțe care fixează Ca (citrați, oxalați, săruri de EDTA). Ca intervine în toate etapele coagulării cu excepția aderării plachetare și activării F XII și F XI.

Sistemul anticoagulant al proteinei C: proteina C este o protează de origine hepatică, dependentă de vitamina K și activată de trombină. Ea inactivează prin proteoliza factorii V și VIII, formând o buclă de feedback negativ în controlul coagulării.

FIBRINOLIZA

Reprezintă ansamblul proceselor care duc la liza enzimatică a cheagului de fibrină, repermeabilizarea vasului lezat și restabilirea circulației. Împreună cu hemostaza asigură echilibrul fluidocoagulant. Efectorul principal este o protează – plasmina – care este activată prin proteoliza parțială din plasminogen.

Plasminogenul este o proteină cu GM 92 kDa care este sintetizată în ficat, se găsește în plasmă într-o concentrație de 15 mg/dl și are un timp de semiviață de 2-3 zile.

Plasmina rezultă din plasminogen prin proteoliza parțială, sub acțiunea unor activatori. Are GM 83 kDa și o specificitate de substrat destul de largă. Plasmina poate liza nu numai fibrina (pentru care are afinitate maximă) ci și alte proteine plasmatice ca de exemplu FV, FVIII și fibrinogenul.

Procesul de fibrinoliză începe din interiorul cheagului fibrinoplachetar, deoarece aici se găsesc factori profibrinolitici.

Activarea plasminogenului

Se poate face pe 2 căi – intrinsecă și extrinsecă:

a. Activatorul tisular al plasminogenului (tPA) – prezent în aparatul lizozomal al majorității celulelor (în cantități mari în uter, plămân, prostată, suprarenale).

b. Activatorul endotelial al plasminogenului (ePA) – sintetizat la nivelul celulelor endoteliale vasculare ca urmare a stimulării ß adrenergice sau ischemiei locale.

c. Urokinaza – este o enzimă produsă de epiteliul căilor urinare care se elimină în cantități mici în urină, dar care trece și în plasmă.

d. F XIIa – activează sistemul prekalicreină-kalicreină; kalicreina la rândul ei stimulează activarea plasminogenului în plasmină.

tPA și ePA sunt puternic stimulați chiar de prezența fibrinei.

Alti activatori: streptokinaza, stafilokinaza, eterul, cloroformul, catecolaminele, ADH, trombina.

Mecanismul fibrinolizei:

Rețeaua de fibrină absoarbe plasminogenul, care este activat la plasmină. Plasmina începe să scindeze fibrina prin proteoliză, rezultând produși de degradare ai fibrinei (FDPs):

X , Y – se opun polimerizării monomerilor de fibrină.

D, E – numiți și antitrombina VI (produsul E este și blocant al receptorilor plachetari pentru fibrinogen, având și efect antiagregant).

Reglarea fibrinolizei

Există o serie de inhibitori ai fibrinolizei care nu permit activarea accidentală a plasminogenului și declanșarea activității fibrinolitice. Inhibitorii fribrinolizei sunt antiproteaze cu structură glicoproteică fără o specificitate strictă de substrat (inhibă sistemul fibrinolitic dar și proteaze ale sistemului coagulant, ale sistemului kininoformator sau ale sistemului complementului).

Inhibitorii fiziologici sunt:

1. ai activatorilor plasminogenului – inhibă kinazele care activează plasminogenul; cel mai important este IAI 1, secretat de endotelii și de granulele clare plachetare.

2. ai plasminei :

a2 – antiplasmina: secretată de ficat

a2 – macroglobulina

a1 antritripsina

FP8

AT III

3. F XIII este antifibrinolitic.

Inhibitorii utilizați în terapie: acidul epsilon- aminocapronic.

TEMA IV

FIZIOLOGIA METABOLISMULUI PROTEIC

-Fiziologia aminoacizilor esențiali și neesențiali

-Fiziologia metabolismului nucleoproteinelor

Noțiuni generale privind proteinele

Proteinele sunt componente esențiale ale materiei vii, reprezintă suportul material al tuturor proceselor biologice.

Proteinele sunt lanțuri polipeptidice de aminoacizi. Lanțurile polipeptidice se pot uni prin punți disulfidice –S-S- constituind proteine cu funcții complexe.

Clasificarea proteinelor

Proteine:

Holoproteine – formate din aminoacizi (22 neesențiali, 8 esențiali):

Protaminele

Histonele

Albuminele

globulinele

Heteroproteine

formate din aminoacizi (22 neesențiali, 8 esențiali)

grupare prostetică (Fe, P, Cu, Co, etc):

cromoproteinele (Fe)

glicoproteinele

lipoproteinele

mucopolizaharidele

metaloproteinele

nucleoproteinele sunt formate din:

proteine

acid nucleic (AND, ARN) format din: nucleotide + H3PO4 → nucleozide și o bază azotată:

purinică

adenină

guanină

pirimidinică

citozină

uracil

timină

ARN ↔ riboză

ADN ↔ dezoxiriboză

Proteinele celulare suferă un permanent proces de uzură, refacerea lor făcându-se pe baza aportului proteic (aminoacizi) alimentari și prin transfer proteic intertisular.

Proteinele alimentare sunt degradate de:

sucul gastric acid,

secrețiile proteazice din intestinul subțire,

enzimele peptidazice, devenind aminoacizi.

Homeostazia metabolică presupune și menținerea echilibrului azotat de importanță vitală pentru organism.

Proteinele, din punct de vedere medical, sunt:

Proteine celulare – fixe, mobilizabile, labile;

Proteine plasmatice – participă la toată patologia.

Proteinele plasmatice sunt:

albumine, globuline, fibrinogen

se investighează prin electroforeza proteinelor

se descriu 95 de proteine plasmatice

Curba electroforetică proteică

Valorile proteinelor obținute prin electroforeză:

albuminele ≈ 60% ≈ 4,0 g% ml

α1 globulinele ≈ 4% 0,6 g% ml

α globulinele ≈ 6%

β1 globulinele ≈ 8% 1,5 g% ml

β2 globulinele ≈ 12%

γ globulinele ≈ 16% ≈ 0,8 g % ml

Total 6,9 g% ml +(Fibrinogenul 5,00% ≈ 0,4 g% ml) = 7,3 g% ml

Sinteza proteică:

– se face în ficat, redus la nivelul mucoasei intestinale, precum și la nivelul sistemului reticuloendotelial (SRH), în țesutul conjunctiv, în celulele hepatice în general;

– sinteza este supusă controlului genetic și se desfășoară în trei etape:

Activarea unor aminoacizi, a grupărilor carboxil;

Transportul aminoacizilor activați la acizii nucleici (ADN) unde sunt aranjați conform codului genetic respectiv;

Legarea aminoacizilor și formarea proteinei de sinteză.

Schiță: Sinteza proteică

Proteinele sunt folosite la:

reconstrucția organismului,

necesități energetice (în ciclul Krebs),

diverse funcții ca hormoni (reglând metabolismul proteic).

Hormonii au:

– efect anabolizant:

STH – somatotrop hormon hipofizar ce reglează fondul metabolic de aminoacizi din țesuturi și activează ribozomii să încorporeze aminoacizi în lanțurile peptidice;

Insulina – crește ritmul de încorporare a aminoacizilor;

Hormonii sexuali, androgeni și estrogeni au efecte prin activarea transferului intracelular de aminoacizi.

– efect catabolizant:

Hormonii tiroidieni intensifică oxidarea celulară

Glucocorticoizii diminuează pătrunderea aminoacizilor în celule

Glucogonul intensifică catabolismul în celule a aminoacizilor și duce la un bilanț azotat negativ prin catabolism exagerat.

Funcțiile proteinelor:

nutritivă

plastică

coloidosmotică (oncotică) 1g albumină reține 180 ml apă

de transport

menținerea tensiunii arteriale

echilibru acido-bazic

de apărare (gamaglobulinele – anticorpii)

Homeostazia proteică este rezultatul schimbului între proteinele tisulare și plasmatice dirijat enzimatic și metabolic la nivelul membranei celulare. Ex.: 30 g proteine tisulare pentru 1 g proteine plasmatice pierdute. Aportul de 1 g proteine/Kg corp/zi din care 50% proteine animale.

Fiziologia aminoacizilor esențiali și neesențiali

Metabolismul intermediar al aminoacizilor constă în:

Dezaminarea oxidativă – ex. dezaminarea oxidativă a acidului glutamic cu rol fundamental în întregul metabolism azotat, în prezența enzimei glutamatdehidrogenază, a NAD și NADP se formează amoniac și acid α-cetoglutaric.

Dezaminarea reductivă – constă în scindarea glutaminei (în prezența glutaminozei) în acid glutamic și amoniac transformat ulterior în ficat în uree.

Transaminarea stabilește interrelațiile metabolice dintre proteine, glucide, lipide și constă în transportul unei grupări aminate de pe un aminoacid pe un cetoacid sub acțiunea transaminazelor. Acidul piruvic, acidul α-cetoglutaric și oxalacetic sunt acceptori ai grupării aminate; metabolismul aminoacizilor se leagă de metabolismul glucidelor și prin ciclu tricarboxilic de cel al lipidelor

Funcțiile biologice ale acizilor aminați exogeni

și manifestările deficitului lor

Fiziologia metabolismului nucleoproteinelor

În structura nucleoproteinelor intră:

acidul fosforic

riboza

dezoxiriboza

baze purinice

adenina

guanina

baze pirimidimice

timina

uracilul

Sursa alimentară este condiționată de existența nucleoproteinelor în alimente ca: extracte de carne, viscere, organe, carne din animale tinere a căror digestie se face cu ajutorul enzimelor pancreatice și intestinale (nucleaze, nucleozidoze) ce asigură degradarea lor până la stadiu de baze purinice.

În funcție de absorbție, sinteză și eliminare se realizează un echilibru al acidului uric în sânge 2-7mg%ml prin catabolismul nucleoproteinelor proprii, de origine alimentară și cele de sinteză la nivel hepatic, degradarea făcându-se prin procese de dezaminare și oxidare până la acid uric.

Acidul uric poate fi eliminat prin rinichi dar și la nivelul mucoasei intestinale sub influența florei intestinale.

Acidul uric se filtrează renal și se reabsoarbe la nivelul secreției tubulare eliminându-se prin urină.

TEMA V

FIZIOLOGIA METABOLISMULUI GLUCIDIC

Generalități

În sânge, sistemul nervos simpatic mărește sinteza glucagonului și drept urmare mobilizarea glicogenului cu creșterea glicemiei.

Sistemul nervos parasimpatic mărește cantitatea de insulină și reducerea glucozei în sânge.

Manifestări clinice ale modificărilor glicemiei

Sindromul hipoglicemic

Scăderea glucozei sanguine sub 60 mg % ml.

Cauzele sunt:

Denutriție

Exces de alcool

Insuficiență hepatică

Insuficiențe hormonale (insuficiență corticosuprarenală)

Deficiențe enzimatice

Boli renale cu pierderi exagerate de glucoză – diabet renal

Medicamente hipoglicemiante (tolbutamid)

Hipersecreție insulară (adenom insulinosecretant, insulina) cu hipoglicemii ce apar noaptea, duc la schimbarea personalității

Hipoglicemii “a jeun”

Hipoglicemii reactive – apar după mese la

2-4 ore și sunt urmarea unei stimulări prea puternice a descărcării de insulină

Hipoglicemiile au drept urmare perturbări la nivelul tuturor organelor dar mai ales la nivelul creierului. Apare agitație, lipotimie, hiperexcitabilitate, modificări ca urmare a lipsei glucozei la nivelul celulelor scoarței cerebrale.

Persistența și scăderea glicemiei produce modificări la nivelul subcortical cu: agitație, convulsii, mișcări automate, contracturi, nistagmus, abolirea reflexelor.

Persistența și scăderea glicemiei poate fi urmată de instalarea unei come – coma hipoglicemică – de grade diferite.

Sindromul hiperglicemic

Reprezintă creșteri ale nivelului glucozei sanguine peste valoarea superioară normală, cel mai frecvent datorită unui deficit de insulină.

Există hiperglicemii tranzitorii – emoții, stres, medicamentoase.

Există hiperglicemii patologice – diabetul. Glucidele reprezintă principala sursă energetică pentru organism, furnizând prin procesele de oxidare aproape 65% din energia necesară. Energia se poate obține și prin oxidarea proteinelor sau acizilor grași. 1 g glucoză produce după metabolizare 9,1 cal.

Glucidele se clasifică astfel:

Monozaharide (oze) – reprezintă unitatea de bază.

Monozaharidele se clasifică în funcție de numărul de atomi de carbon, în:

Trioze

Tetroze

Pentoze

Hexoze

Dizaharide

Polizaharide

Glucidele (sunt aldehide sau cetone ale unor alcooli polihidroxilici cu gust dulce).

Holizide

Homozaharide

Aldoze

Glucoză

Galactoză

Manoză

Riboză

Cetoze

Fructoză

Ribuloză

Xiluloză

Oligozaharide

Maltoză

Lactoză

Zaharoză

Polizaharide

Glicogen

Amidon

Heterozide → Oze + aglican (steroli, heterociclari)

Glucidele au și rol plastic, intră în structura mucopolizaharidelor (proteine simple).

Glucidele au și rol antitoxic prin participare la metabolismele intermediare proteic și lipidic.

În bilanțul metabolic, eliminările de hidrocarbonați trebuie să fie egale cu aportul. Trebuie să se țină seama de faptul că glucidele au și un aport endogen, rezultat al transformărilor lipidelor și proteinelor prin procesul de gluconeogeneză iar prin metabolizare până la CO2 și H2O există și pierderi prin transformarea în lipide și reținerea în organism.

Aportul endogen este rezultat din glucoza care rezultă din arderile musculare prin activare hepatică prin ciclul Cori.

ficat → glucoză sânge → mușchi → glicogen

↑ ↓

glicogen glucoză

↑ ↓

glucoză acid lactic

Absorbția glucidelor se face sub formă de monozaharide (glucoză pentoză) la nivelul intestinului subțire. Absorbția se efectuează prin mecanisme fizice și chimice prin fosforilare sub influența ATP. Energia obținută fiind necesară traversării membranei celulei intestinale; apoi transportate pe calea venei porte la ficat, apoi la mușchiul cardiac, striați, creier, putându-se și depozita sub formă de glicogen.

Glicokinaza

↓

Glucoza

↓

Glucozo-6-fosfat ←fosfoglucomutaza

↓

Glicogen

Glicoliza este procesul de desfacere al glicogenului – are loc în ficat și mușchi (în celule).

Fosforilaza hepatică Glucogenul (primul semnal)

↓ ↓

Glicogen ← AMP ciclic (al doilea semnal) ← (activează) ATP

↓ ↓↑

Glucoză AMP ciclic în exces ↔ Activează fosfodiesteraza

(inactivează) ↑

Insulina

Glucoza este transformată pe cale aerobă în ciclul Krebs la CO2 și H2O cu eliberare de energie. Pe scurt: acidul piruvic provenit din glicoliză și acizi aminați cu acetil CoA pe care o pot activa și acizii grași cu oxolacetatul formează citratul care inițiază ciclul Krebs; citratul pe cale enzimatică ajunge la succinat – ce leagă ciclul prin 2 electroni pe citocromul B de catena respiratorie. Prin reacțiile ulterioare, fumaratul și malatul regenerează oxalacetatul ce continuă ciclul.

Reprezentarea schematică a ciclului Krebs .

Această metabolizare a glucozei prezintă un mecanism hipoglicemiant și unul hiperglicemiant menținând homeostazia la 100mg% ml glucoză în sânge.

Mecanismele hipoglicemiante

Insulina

Este hormon de natură proteică secretat de celulele β din insulele lui Langerhans ale pancreasului endocrin.

există în insulele Langerhaus celule α, β – ¾ ca proporție în care se sintetizează insulina, celule γ și λ (celule D).

Sinteza insulinei are loc în celulele β în ribozomi după ce ARN mesager a copiat gena (de pe AND nuclear) specifică ce duce la nașterea unui lanț polipeptidic preproinsulina ce se va “depozita” în ribozomii de pe reticulul endoplasmatic.

Sub acțiunea tripsinei și carbopeptidazei proinsulină devine insulină activă.

O deficiență enzimatică ereditară a acestor enzime poate produce un diabet cu insulină normală.

Secreția insulinei este influențată de:

Nivelul glicemiei – insulina crește de 3 ori la persoanele sănătoase după administrarea glucozei (sistem de feed-back) cu condiția ca glucoza să pătrundă în celulele β și să fie metabolizată dincolo de etapa glucozo-6-fosfat.

Existența unui receptor ce recunoaște glucoza situat pe membrana celulară, proces intermediat de AMP-ul ciclic ce transamite informația necesară insulinosintezei și insulinosecreției. Teofilina, tolbutamida, cafeina pot activa AMP-ul ciclic și așa secreția de insulină.

Aminoacizii, arginina, leucina, fenilalanina, cresc secreția de insulină.

Glucagonul și pancreozimina cresc secreția de insulină.

Zincul prin diminuare în celulele β din pancreas arată o secreție intensă de insulină.

Dinamica secretorie a hormonului insular la organism normal se prezintă astfel:

Transportul insulinei se face sub formă de insulină liberă activă ce apare în sânge din pancreas și o insulină legată, inactivă ce se află ca betaglobulină în sânge și reprezintă preproinsulina.

Pot apare anticorpi specifici de administrari repetate de insulina heterospecifica.

Degradarea insulinei este rapida 7-15 minute și se petrece la nivelul ficatului sub acțiunea enzimei glutation-transhidrogenaza.

Structural – insulina este o proteină cu greutate moleculară de 6000, constituită din lanțuri polipeptidice (A cu 21 aminoacizi și B cu 30 aminoacizi) legate prin punți disulfurice-S-S-.

Principalele acțiuni ale insulinei sunt:

Țesut muscular

Crește aportul de glucoză

Crește sinteza glicogenului

Crește încorporarea aminoacizilor

Crește sinteza proteică din ribozomi

Crește încorporarea potasiului

Scade catabolismul proteic

Scade gluconeogeneza din aminoacizi

Ficat

Scade AMP – ciclic

Scade cetogeneza

Scade glucogeneza și glucogeneza crescând sinteza glicogenului

Crește sinteza proteică

Crește sinteza lipidelor

Țesut adipos

Crește aportul de glucoză

Crește sinteza de acizi grași

Crește sinteza de gliceroli-fosfați

Crește depozitarea trigliceridelor

Activează lipoproteinlipaza

Crește încorporarea potasiului

Antagoniștii insulinei sunt:

hormonii STH și ACTH,

glucocorticoizii,

glucagonul,

tiroxină

catecolaminele,

acizii grași

corpii cetonici din acidoza diabetică,

anticorpii antiinsulină.

Rinichiul participă ca un mecanism hipoglicemiant eliminând excesul glicemiei când se ajunge la 160-180mg%ml în sânge.

Mecanismele hiperglicemiante

Hipofiza – prin hormonii somatotrop și corticotrop secretat de lobul anterior cresc glicemia.

Pancreasul – celulele α-pancreatice din insulele Langherhaus secretă glucagon (antagonistul insulinei) ce produce o hiperglicemie prin blocarea AMP-ciclic.

Glucagonul și insulina reprezintă un exemplu de feed-back, hipoinsulinemia stimulează elaborarea glucagonului și creșterea glicemiei, iar hiperinsulinemia reduce elaborarea glucagonului cu scăderea glucozei

Diabetul zaharat (DZ) reprezinta un grup de afecțiuni metabolice caracterizate prin hiperglicemie, asociată cu tulburări ale metabolismelor lipidelor și proteinelor, care se datorează unei deficiențe în acțiunea insulinei la nivelul țesuturilor țintă.

Majoritatea cazurilor de diabet se poate împărți în două mari categorii etiopatogenice: Diabet tip I insulinodependent, al tânărului și diabet tip II al adultului.

TEMA VI

FIZIOLOGIA METABOLISMULUI LIPIDIC

Clasificarea lipidelor și rolul lor în organism

Lipidele sunt compuși organici ce sunt constituiți din acizi grași, glicerol sau alcooli polihidroxilici, formând esteri cu aceștia.

Lipidele după compoziție se clasifică în:

Simple (ternare, C, H, O)

Gliceride – glicol +acizi grași

Steride – steroli+acizi grași

Ceride – alcooli monohidroxilici + acizi grași

Complexe

Glicerofosfolipide – glicerol, acizi grași, H3PO4, colină, serină, inozitol

Sfingofosfolipide – sfingozină, acizi grași, H3PO4, colină, colamină

Sfingolipide – sfingozină, acizi grași, galactoză.

Lipidele au un rol:

Energetic – 1 g lipide pune în libertate 9,3 cal.

Structural

participă ca strat distinct în toate membranele celulare și subcelulare

Control asupra permeabilității celulare (sunt hidrofobe)

Solvent și vehicul pentru substanțele insolubile în apă (vitaminele A, D, E, K)

Funcțional în desfășurarea proceselor metabolice, vitamină F prin acizii grași (acidul linoleic și acidul arahidonic).

Lipidele pot fi:

de constituție ca lipoproteine

de depozit ca țesut adipos

de transport ca lipide plasmatice

Proprietăți fizico-chimice importante:

saponificarea-ruperea legăturii dintre glicerol și ac gras, care este transformat în săpun hidrosolubil, absorbabil

autooxidarea – proces defavorabil- (râncezirea)- contracarat prin agenți antioxidanți :tocoferolul (vit E), coenzima Q10, vitaminele A, C naturale sau retard ,seleniul organic.

Transportul plasmatic al lipidelor

lipidele absorbite de la nivelul intestinului spre rezervele din tesutul adipos, ficat si tesuturile consumatoare se realizeaza sub forma de chilomicroni.

lipidele mobilizate din tesutul adipos spre ficat si tesuturile consumatoare se realizeaza sub forma de acizi grasi liberi.

lipidele sintetizate la nivelul ficatului spre rezervele de tesut adipos si spre tesuturile consumatoare se realizeaza sub forma de lipoproteine.

Lipoproteinele

Lipidele nefiind solubile în mediul apos, circulă în plasmă sub forma unor asociatii moleculare cu proteinele care le asigură solubilitatea. Complexele moleculare astfel formate se numesc lipoproteine. Individualitatea lor este conferită de componenta proteică (apoproteina) iar pe de altă parte de natura și proporția fracțiunilor lipidice: trigliceride, cholesterol, fosfolipide.

Clasificarea lipoproteinelor:

Prin ultracentrifugare care se bazează pe diferența de densitate în raport cu conținutul în lipide și proteine, în ser s-au separate 4 fracțiuni lipoproteice:

Chilomicronii

Lipoproteinele cu densiate foarte mica

Lipoproteine cu densitate mica

Lipoproteine cu densitate mare

Lipoproteinele pot fi separate și prin electroforeză datorită componentelor proteice. S-au separat 4 fracțiuni:

chilomicronii care raman la linia de start

pre beta lipoproteinele corespunzatoare VLDL

beta lipoproteinele corespunzatoare LDL

alfa lipoproteinele corespunzatoareHDL

Variațiile patologice ale lipemiei reprezintă modificarea concentrației lipidelor plasmatice totale sau a raportului dintre fractțiunile lipidice. Este denumita și dislipidemie.

Tabel recapitulativ cu tipurile de hiperlipemii primare

Rolul lipidelor în membranele celulare

Lipidele intră în alcătuirea membranelor celulare fapt observat la microscopul electronic. Membranele celulare sunt formate dintr-un strat extern și unul intern de natură proteică cu proprietăți hidrofile. Între cele două straturi există un al treilea strat lipidic cu proprietăți hidrofobe cu rol deosebit în schimburile intermembranare, intercelulare și intracelulare.

TEMA VII

FIZIOLOGIA METABOLISMULUI ELECTROLITIC

Fiziologia metabolismului hidric

Fiziologia metabolismului acido-bazic

Fiziologia metabolismului electrolitic

Fiziologia metabolismului hidric

Apa reprezintă 2/3 din greutatea organismului și este repartizată astfel:

sectorul intracelular deține 45-50% apă;

sectorul extracelular deține 20% apă și este reprezentat de spațiul intravascular cu 5% din greutatea corporală și spațiul interstițial cu 15% din greutatea corporală.

La aceste sectoare se adaugă apa transcelulară care cuprinde lichidele tubului digestiv, căilor urinare și spațiului subarahnoidian. Fiziopatologia echilibrului hidric se analizează pe baza bilanțurilor hidrice negative și pozitive ale organismului și a principalilor electroliți: sodiul, potasiul și calciul.

Fiziopatologia echilibrului acido-bazic

În cadrul homeostaziei, menținerea echilibrului acido-bazic este una din funcțiile fundamentale ale organismului.

Acizii sunt substanțe chimice constituite din molecule sau ioni care pot ceda protoni (ioni de hidrogen).

Bazele sunt substanțe chimice constituite din molecule sau ioni care pot accepta protoni (ioni de hidrogen).

Procesul este reversibil și poate fi scris astfel:

Acid ↔ H+ + Bază

Molecula de apă poate juca rol atât de bază cât și de acid (amfolit).

HOH + HOH ↔ H3O+ + HOˉ

bază acid acid bază

Logaritmul cu semn schimbat al concentrației ionilor de hidrogen reprezintă puterea hidrogenului sau pH-ul soluției. pH-ul mai mic de 7, reprezintă soluții acide, invers reprezintă soluțiile alcaline. pH-ul normal al plasmei sanguine este de 7,35 – 7,45, deci ușor alcalin. Organismul este supus unei tendințe fiziologice spre încărcare acidă. Căile metabolice fundamentale ale glucidelor, lipidelor, proteinelor sunt principalele surse de oxigen.

Majoritatea proceselor metabolice din organism generează direct sau indirect cantități apreciabile de ioni H+, ceea ce face ca ele să fie considerate – în ansamblu – drept procese producătoare de acizi. Dintre acestea fac parte, în primul rând, căile catabolice fundamentale ale principiilor imediate (glucide, lipide, proteine).

Astfel:

Glicoliza, calea inițială de degradare a glucozei din metabolismul glucidic, conduce la formarea de acid piruvic sau de acid lactic. Fiecare moleculă de glucoză (cu 6C) conduce la câte două molecule de acid piruvic sau lactic și fiecare din acești acizi eliberează prin disocierea carboxilului lor ioni de hidrogen. Mai mult decât atât, dacă degradarea glucozei este continuată pe cale aerobă (prin antrenarea acidului piruvic la decarboxilare oxidativă și apoi ciclul Krebs) are loc o producere suplimentară de protoni, provenind din acidul carbonic format în cantitate apreciabilă pe seama decarboxilărilor care au loc în cursul acestor porcese.

Metabolismul lipidelor,

Degradarea trigliceridelor are ca rezultat – încă de la prima etapă de desfacere hidrolitică a acestora – eliberarea acizilor grași constitutivi. Ulterior, degradarea oxidativă a acizilor grași duce la formarea corpilor cetonici ( acidul – hidroxibutiric și acidul acetoacetic) precum și la cantități apreciabile de bioxid de carbon care – ca și în cazul precedent – generează ioni H+ din acidul carbonic corespunzător.

Metabolismului proteic, formarea ureei – ultimul catabolit al proteinelor din organismul uman – este un proces generator de acizi:

2NH4+ + HCO3- H2N – C – NH2 + 2H2O + H+

O

Degradarea oxidativă a aminoacizilor, proveniți din proteine, este și ea generatoare de acizi. Spre exemplu, din degradarea oxidativă a metioninei se eliberează – în final –cantități aprecibile de protoni .

Hrana datorită unor componenți alimentari, reprezintă și ea o sursă de ioni H+ în organism. Spre exemplu, fosforul din alimente – în urma degradărilor hidrolitice și oxidative din organism – este transformat în acid fosforic ( sau anionul H2PO4- care disociază ca acid). Astfel, prin oxidarea completă a fosfolipidului complex numit lecitină rezultă cantități mari de protoni.

Deși obținerea de baze în organism are loc în mai mică măsură, produsul final de oxidare în majoritatea degradărilor este baza anionică, HCO3-, care se formează în cantități apreciabile.

Pe de altă parte, majoritatea alimentelor vegetale din hrană sunt considerate surse alcalinizante, tocmai pentru că în urma degradărilor generează baze anionice de felul bicarbonatului

Ținând seama de cele menționate aici, se înțelege că organismul este confruntat, în permanență, cu numeroase tendințe acidifiante și alcalinizante care-i amenință păstrarea constantă a pH-lui mediului intern . Împotriva acestor tendințe organismul “se apără” prin utilizarea sistemelor tampon și prin alte mecanisme fiziologice.

Parametrul mediului intern numit pH ( reprezintă logaritmul cu semn schimbat al concentra-ției H+) este unul dintre parametrii biologici a cărui valoare normală, pentru organismul uman, este cuprinsă între limite foarte apropiate: 7,35–7,42. Variația foarte restrânsă a valorii normale a pH-lui, în comparație cu variația valorii altor parametrii ai homeostazei mediului intern, rezultă din faptul că majoritatea enzimelor ce controlează metabolismul celular au un pH optim de acțiune, cu limite foarte apropiate și dependent de valorile lui extracelulare. Din acest motiv menținerea pH-ului mediului intern este o condiție obligatorie pentru desfășurarea activității metabolice a organismului. Pentru îndeplinirea acestei condiții, echilibrul acido-bazic prezintă mecanisme complete și rapide, legate de desfășurarea funcțiilor vitale ale organismului.

Tendințele de variație, în sensul creșterii sau scăderii pH-ului în diferite condiții de activitate a organismului, sunt controlate prin intermediul sistemelor tampon ale sângelui și prin intermediul activității diferitelor organe (în special rinichiul și plămânul).

Sistemul tampon este format fie dintr-un acid slab și sarea sa cu o bază tare, fie dintr-o baza slabă și sarea sa cu un acid puternic. Deoarece tendința de creștere a acidității ( scăderea pH-ului) este preponderentă în organismul uman, sistemele tampon antiacide sunt bine reprezentate.

Unele sisteme tampon din organism sunt constituite numai din substanțe anorganice iar altele din substanțe organice (mai mult sau mai puțin complexe). În ordinea complexității lor crescânde, principalele sisteme tampon din organism sunt:

(1) sistemul tampon acid carbonic—bicarbonat,

(2) sistemul tampon al fosfaților,

(3) sistemul tampon al unor acizi organici și

(4) sistemul tampon al hemoglobinei.

(1) Dintre sistemele tampon din organism cel mai important și mai rapid controlat este sistemul bicarbonat/acid carbonic ( HCO3-/CO2). Importanța sa deosebită rezultă din faptul că, pe de o parte, CO2 este produs continuu de către metabolismul celular, iar pe de altă parte, acesta formează cu apa, în prezența anhidrazei carbonice, acidul carbonic (H2CO3) care disociază ușor HCO3- și H+. Acest sistem cuprinde exces de componentă bazică (bicarbonat). Într-adevăr, concentrația bicarbonatului de sodiu din sânge este de 20 de ori mai mare decât cea a acidului carbonic. Datorită acestui fapt, sistemul tamponează eficient acizii realizând păstrarea constantă a pH-ului mediului intern (sângelui).

Un alt aspect care conferă sistemului tampon bicarbonat/acid carbonic o importanță funcțională deosebită este posibilitatea de reglare foarte rapidă a concentrației lui sanguine datorită controlului respirației, care se realizează prin valoarea presiunii lui parțiale din sângele arterial, prin intermediul chemoreceptorilor periferici din sinusul carotidian și ai celor centrali din sistemul nervos. Astfel, o creștere a presiunii parțiale a CO2 și, implicit, a concentrației sangiune a H+ (acidoză) va determina creșterea frecvenței respiratorii și eliminarea excesului de CO2. În condițiile scăderii presiunii parțiale a CO2 (alcaloză) frecvența respiratorie scade. Din mecanismele prezentate rezultă că funcția respiratorie are o importanță deosebită în menținerea echilibrului acido-bazic al organismului.

(2) Sistemul tampon al fosfaților se află atât în celule cât și în spațiul extracelular. Eficiența lui este mare; în special, în celule unde concentrațiile KH2PO4 și K2HPO4 sunt de asemenea mari. În spațiul extracelular componenții sistemului sunt fosfații de sodiu (NaH2PO4 și Na2HPO4), corespunzători celor de potasiu, intracelulari. Sistemul tampon al fosfaților din compartimentul extracelular este mai puțin eficient decât cel constituit din acid carbonic și bicarbonat.

Trebuie reținut însă că în salivă ambele sisteme tampon (acid carbonic – bicarbonat de sodiu și fosfat monosodic – fosfat disodic) sunt deosebit de eficiente pentru menținerea constantă a pH-ului salivar.

(3) Sistemele tampon ale unor acizi organici sunt constituite, în special, din: acid lactic și lactat alcalin, acid piruvic și piruvat alcalin, acid acetoacetic și o sare a sa alcalină.

(4) Sistemul tampon al hemoglobinei. Hemoglobina își poate exercita acțiunea tampon în special, datorită faptului că cuprinde – în partea sa proteică – multe resturi de histidină. Acesta este un aminoacid cu nucleu imidazolic care, având capacitatea să accepte și să cedeze H+ la un atom de azot din heterociclul său, poate funcționa ca bază sau ca acid.

Hemoglobina intră în constituția a două sisteme tampon: (a)hemoglobină acidă – hemoglo-binat de potasiu și (b) oxihemoglobină – oxihemoglobinat de potasiu. Atât sistemul care cuprinde hemoglobina cât și cel care cuprinde hemoglobina oxidată (oxihemoglobina) reprezintă cele mai importante sisteme tampon cu componente proteice din sânge.

Dacă mecanismele respiratorii nu pot compensa perturbările echilibrului acido-bazic, funcția de excreție renală reprezintă următorul mecanism de control al pH-ului mediului intern. Rinichiul intervine în acest proces atât prin reabsorbția și sinteza bicarbonatului cât și prin secreția H+, sub forma acizilor nevolatili – pentru fiecare mol de H+ eliminat prin urină se reabsoarbe sau se sintetizează un mol de HCO3-. Funcția rinichiului în controlul echilibrului acido-bazic este mai lentă și depinde în special de valoarea pH-ului sanguin. Deci, rinichiul, în funcție de valoarea pH-ului sanguin, elimină fie excesul de acizi, fie excesul de baze.

Fiziologia metabolismului electrolitic

Electroliții sunt anioni sau cationi ce îndeplinesc multiple funcții în organism, orice activitate biologică necesitând prezența unei anumite concentrații și un echilibru al acestora. În funcție de încărcătura lor electrică și migrarea în câmpul electric, electroliții sunt clasificați în anioni și cationi. Principalii cationii ai organismului sunt Na+, K++, Ca++, Ph++, Mg++ iar anionii sunt reprezentați de Clˉ, HCO3ˉ, PO4H2ˉ, SO4Hˉ, proteine și acizi organici.

În organism electroliții se află repartizați în cele trei sectoare hidrice.

Valorile medii ale principalilor ioni în cele trei sectoare hidrice (mEq/l)

Sodiul

Noțiuni de fiziologie

– Sodiul reprezintă principalul schelet osmotic extracelular, orice deplasare a concentrației sale în unul din sectoarele hidrice se însoțește de deplasarea apei în același sens.

– Gradientul de concentrație este mai mare în afara celulei, gradientul potențialului electric fiind de 70 mV.

– Transportul activ de sodiu și potasiu prin membranele celulare este mediat de o enzimă specifică prezentă în membrană.

– Gradientul de concentrație mare a sodiului extracelular și mare al potasiului intracelular stă la baza:

propagării impulsului nervos,

absorbției tubulare renale,

absorbția intestinală

– La un adult normal de 70 Kg, sodiul este de 4200 mmol (60 mmol/kgcorp)

– Aportul de sodiu/zi este de 7,6 mg/zi, absorbția acestuia făcându-se din prima jumătate a ileonului până în colonul distal.

– Eliminările de sodiu se fac prin urină, fecale, transpirație.

– Variațiile eliminărilor urinare de sodiu se realizează prin variațiile resorbției tubulare sub influența aldosteronului; rinichiul fiind organul ce menține capitalul de sodiu al organismului.

Potasiul

Noțiuni de fiziologie

aproximativ 98% din potasiu se află intracelular

raportul dintre concentrația intracelulară și concentrația extracelulară a potasiului este principalul determinant al potențialului de membrană în țesuturile excitabile

majoritatea potasiului se află în musculatura striată

aportul zilnic de potasiu este de 1 – 1,5 mmol/kgcorp

menținerea în limite normale de 3,5 -5,5 mmol/l depinde de ingestie și excreția renală

potasiul are următoarele funcții în organism:

rol plastic, se găsește fixat de proteine intracelular

rol în procesele de permeabilitate membranară celulară

metabolismul hidraților de carbon este influențat de potasiu ce intervine în faza anaerobă cât și aerobă, catalizând transportul radicalilor fosfați intervenind în activitatea enzimatică a ciclului Krebs, participând în biosinteza glicogenului

participă la contracția musculară, actina și miozina necesitând o cantitate adecvată de potasiu

la baza excitabilității neuromusculare stă raportul

Na+ + K+

Ca ++ + Mg++ + H+

Calciul și fosforul

Noțiuni de fiziologie

Deoarece între acești cationi bivalenți există strânse corelații fiziologice și funcționale (mai strânse decât între sodiu și potasiu) ei se studiază împreună.

calciul este elementul cel mai abundent din organism (1,6‰ din greutatea corporală), se află în oase, dinți, cartilaje

intervine în procesele de excitabilitate neuromusculară, în sinergism cu ionii de magneziu și hidrogen și ca antagonist al potasiului și sodiului

rol în procesele de permeabilitate celulară, realizând împreună cu ionul de magneziu un ecran protector al celulei

rol în procesul de coagulare și fibrinoliză

metabolismul fosfocalcic este un proces complicat ce impune o activitate de reglare și coordonare a aportului, absorbției, transportului, depozitării și eliminării.

Factorii care influențează metabolismul calciului

aportul de calciu și fosfor este asigurat prin alimentație, necesitățile zilnice fiind de 0,5 – 1 g/zi

absorbția calciului se face la nivelul celulei intestinale cu participarea parathormonului, vitaminei D și enzimatic cu consum de energie prin mecanisme active (pompă de calciu) cât și în mod pasiv (o proteină leagă ionul de calciu în prezența unei enzime = ATP-ază și o fosfatază alcalină împreună cu un factor umoral eliberat de oase)

raportul potasiu/calciu prin exces de fosfat din alimente diminuă absorbția calciului

vitamina D mărește transportul activ de calciu la nivelul jejunului

hormonii paratiroidieni, androgeni, estrogeni și steroizii anabolizanți măresc absorbția calciului

hormonii tiroidieni măresc excreția calciului mai ales prin fecale

transportul calciului la nivelul organelor și țesuturilor și menținerea concentrației sale sanguine între 90-110mg/1000 (5 mEq/l) se face legat de proteinele plasmatice care au capacitatea de a trece prin membrane biologice (50% din cantitatea de calciu) iar restul se prezintă sub formă ionizată activ biologic și formă neionizată

depozitarea calciului și fosforului în oase se face sub formă de sare numită hidroxiapatită formată din trei molecule de fosfat tricalcic cu raportul de 1,5 calciu/fosfor

în procesul de osteogeneză aranjarea spațială a ionilor se face pe configurația cristalului de hidroxiapatită ce se află pe fibrele de colagen

reglarea metabolismului fosfocalcic se face prin:

reglarea hormonală

parathormon, care are acțiune hipercalcemiantă prin creșterea absorbției intestinale în prezența vitaminei D

hormoni tiroidieni, reduc eliberarea calciului din oase

calcitonina are acțiune hipocalcemiantă și hipofosfatemiantă prin inhibiția resorbției osoase

hormonii corticosuprarenali diminuă absorbția calciului la nivelul intestinului, inhibă vitamina D și produc osteoporoză

hormonii sexuali androgeni și estrogeni favorizează procesul de osificare osoasă

vitamina D accelerează transportul calciului la nivelul absorbției intestinale

reglarea umorală depinde în primul rând de echilibrul acido-bazic

acidoza rupe legătura proteină calciu, îmbogățind sângele în calciu și fosfor

alcaloza are efecte inverse și poate genera crize de titanie

reglarea tisulară

scheletul este un sistem activ de echilibru dinamic fosfocalcic dependent de remanierea osoasă ce include osteoporoza și osteoliza

Magneziul

Noțiuni de fiziologie

Un organism are 25 g (1000mmol) de Mg, 60% în oase, 20% în mușchi, restul este Mg extracelular

La nivelul osului, Mg are rol structural, intrând în compoziția coroanei hidratante a cristalelor de hidroxiapatită în timp ce in MUȘCHI, Mg este legat de lipoproteine, nucleoproteine, RNA și ATP

Normal în ser Mg = 0.8-1.05 mmol/l (1.6-2.1 mg/l ) din care 1/4-1/3 este legat de proteine

Mg este o componentă esențială a 300 de enzime necesare în:

Permeabilitatea membranelor

Excitabilitatea neuromusculară

Sinteza proteinelor, acizilor nucleici și a lipidelor

Crontracția musculară

Mg participă cofactor în reacțiile de transfosforilare dependente de ATP fiind Mg implicat în metabolismul energetic

Mg renal se reabsoarbe în tubi, factorii nu sunt bine definiți

Magneziul se afla in toate sursele de alimente.

TEMA VIII

FIZIOLOGIA MUȘCHILOR

Fiziologia mușchilor striați

Fiziologia mușchilor netezi

Transmiterea neuromusculară

Mușchii împreună cu sistemul nervos formează o unitate funcțională în așa fel încât mobilitatea musculară exteriorizează starea de sănătate, din acest motiv, în clinică, explorarea motilității face parte din examinările obligatorii cu bogat conținut informațional pentru medic.

Fiziologia mușchilor striați

Mușchii reprezintă 30-40% din greutatea totală a corpului. Mușchii au următoarea structură: o fascie de înveliș în interiorul căreia se găsesc fascicule cu fibre musculare separate prin țesut conjunctiv. Fibrele musculare striate sunt celule diferențiate în sens contractil, de formă cilindrică cu diametrul de 10-200 microni și lungime de 1-300 milimetri. În fiecare fibră musculară se termină o ramificație nervoasă, joncțiunea mioneuronală fiind denumită placă motorie.

În structura microscopic optică și electronică a unei fibre musulare striate se disting: sarcolema sau membrana celulară al cărei strat dens intern pare a fi conectat cu membranele Z și aparatul fibrilar contractil format din coloane de miofibrile cu diametrul de un micron, așezat de-a lungul fibrei musculare.

Aparatul fibrilar (80 % din fibra musculară) este alcătuit din miofibrile ce la rândul lor conțin unități fundamentale numite sarcomeri care sunt delimitați între ei de linia Z situată în mijlocul unei zone clare și izotrope-discul I. În centrul sarcomerului se găsește discul A întunecat anizotrop. În mijlocul discului A se găsește un disc clar H care divide discul A în două semidiscuri. Succesiunea acestor discuri clare I și întunecate A conferă aspectul striat transversal al mușchiului scheletic. Ficare miofibrilă este alcătuită din miofilamente de miozină, groase înconjurate de 6 miofilamente subțiri de actină. În repaus discul I conține filamente subțiri de actină,iar discul H conține filamente groase de miozină, în zona A cele două sunt intricate, filamentele de actină traversează linia Z și trec în sarcomerii vecini. Acest coplex histologic reprezintă substratul contracției musculare.

Sarcoplasma constitue citoplasma necontractilă în care se găsesc mulți nuclei, mioglobina fixatoare de oxigen și un reticul sarcoplasmatic ce fixează calciu ionic eliberat în cursul excitației.

Compoziția chimică a mușchiului striat este schițată mai jos:

Proprietățile mușchiului sunt: elasticitatea, mușchiul poate suporta o întindere de 150% față de lungimea inițială; relaxarea este scăderea de tensiune după întindere, fiind mai rapidă și mai mică la mușchii striați comparativ cu cei netezi; excitabilitatea este capacitatea țesutului muscular și nervos de a trece din starea de repaus în excitare, sub acțiunea stimulilor, impulsul nervos acționează prin intermediul plăcii motorii, pe calea mediatorului colinergic acetilcolina, eliberat de terminația motorie cilindraxonică. Contracția musculară se înregistrează cu miografe și cuprinde: contracția izometrică (nu se modifică lungimea fibrei, se produce o creștere a tensiuni musculare); contracția izotonică (lungimea se reduce, tensiunea rămânând aceeași); contracția auxotonică este o manifestare intermediară; Secusa musculară se înregistrează grafic și cuprinde, latent, contracția și relaxarea;

sumarea și tetanos reprezintă stimularea mușchiului pentru a doua oară în faza de decontracție, provocându-se o nouă secusă. Există un tetanos incomplet din fuzionarea mai multor secuse în perioada de contracție și un tetanos complet când stimularea se face în perioada de contracție, obținându-se o contracție mai puternică; contracția cu întindere când unui mușchi în contracție tetanică i se aplică la extremitatea liberă o forță superioară, care acționează în sens opus. Se stabilește în aceste condiții un nou echilibru sau dacă forța este însemnată și viteza cu care se acționează este mare, se produce ruptură musculară.

Metabolismul muscular se realizează în circuitul mitocondrial al ciclului Krebs prin procesul de fosforilare oxidativă anaerob (5%) pe seama energiei eliberate prin descompunerea glucozei pâna în faza de acid lactic și acid piruvic 1 mol glucoza =2 moli ATP și aerob (95%) 1mol glucoza =34 moli ATP.

Proprietățile electrice ale mușchiului sunt reprezentate de potențialul de membrană care este datorită polarizării membranei fibrei musculare a cărei față externă este pozitivă în raport cu cea internă. Acest potențial de membrană denumit și potențial de repaus este pentru fibra musculară striată de 80-100 mV; polarizarea membranei fiind expresia activității enzimatice și metabolice a fibrei grație cărora se menține o diferență a concentrației ionilor între mediul celular și interiorul celulei (pompa de ioni). Potențialul de acțiune este generat de un stimul fizic, chimic, electric, biologic de anumită intensitate și durată, practic sarcinile electrice membranare devin negative pe exterior și pozitive pe interior.

Mecanismul molecular al contracției musculare s-a observat la microscopul electronic. Contracția este produsă de creșterea în zona miofilamentelor a calciului ionic ce conectează cele două valențe, pe una fixează ATP-ul și cealaltă valența o fixează pe capul filamentului subțire, nutralizând unele sarcini negative ale ATP-ului, calciul ionic determină scurtarea punții, exercitând o forță paralelă cu filamentele ce produc mișcarea de translație a acestora. Scurtarea punții determină aducerea ATP-ului în apropierea ATP-azei și hidroliza lui, cu ruperea punții.ATP-ul este regenerat prin descompunerea creatin fosfatului din ciclul Krebs, anaerob și aerob.

Fiziologia mușchilor netezi

Fibrele musculare netede se găsesc în pereții vaselor, în pereții unor organe interne (uter, ureter, vezică urinară, tub digestiv, bronșii), la ochi (iris, mușchii acomodării). Fibrele musculare netede au proprietăți mai puțin unitare decât ale fibrelor striate. Sunt de dimensiuni mici; 50-200 microni lungime și 5-10 microni grosime; conțin un singur nucleu central, prezintă filamente neorganizate în miofibrile, conținând actină si miozină și ATP-ul în cantități reduse iar plăcile motorii lipsesc. Miofibrilele sunt organizate în sincițiu iar inervația este exclusiv vegetativă .

Mușchiul neted nu revine după întindere, el poate rămâne în stare contractată mult timp fără consum de energie ridicat. Potențialul de membrană are valori între 55-80 mV fiind mai ales de Na+ și Cl- și mai puțin de K+. Depolarizarea este de durată și unda de depolarizare invadează întregul sincițiu,astfel fiind mai mult o creștere a tonusului. Când depolarizarea spontană a acestor fibre ce constitue centre de automatism miogen, ajunge la un nivel critic, se generează contracția, care urmând unda de depolarizare se propagă sub forma undei peristaltice. Reglarea mușchilor netezi se face de către sistemul nervos simpatic și parasimpatic. Hormonii, substanțele farmaco-dinamice, alți mediatori produc depolarizarea sau hiperpolarizarea membranei mușchiului neted datorită existenței unor receptori la acest nivel.

Transmiterea neuromusculară

În condiții fiziologice, intrarea în activitate a mușchilor striați se face prin stimularea indirect a nervului. Influxul trece din nervul motor în fibra musculară, în zona plăcii motorii, care reprezintă o sinapsă neuromusculară care prin mediatorul acetil-colină constituie un amplificator biologic. Fibra nervoasă motorie, prelungirea cilindraxonică a unui singur neuron, împreună cu totalitatea fibrelor musculare striate pe care le inervează, constituie o unitate motorie.

Reprezentarea schematică, după imaginea electronmicroscopică, a unei sinapse neuro-musculare în secțiune transversală (A) și secțiune longitudinală (B).

A: Ax — axoplasmă; m—mitocondrie; ves-vezicule; sarc — sarcoplasmă; mF — plica joncțională; cf — fibrile de colagen. B: ax — axo- plasmă cu mitocondrii; m — strat de mielină; tel — teloglie; sarc — sarcoplasmă cu mitocondrii; mn — nucleii mușchiului; as — aparatul subneural (Couteaux).

Frecvența de 5-10 potențiale de acțiune dezvoltă o tensiune musculară redusă in vivo, care crește progresiv până la peste 100 impulsuri/secundă.

Starea de ușoară subcontracție a mușchilor scheletici în organism , în repaus, se numește tonus.

Electromiografia ( EMG ) reprezintă totalitatea procedeelor de studiu al activității electrice a mușchiului în cursul contracției reflexe sau voluntare la om și animal. Frecvența potențialelor este de 4-8c/s în contracție slabă, 20-30c/s în tetanos intens și 30-40c/s în tetanos maximal. Numai pentru durata foarte scurtă sunt posibile creșteri până la 50c/s.

TEMA IX

FIZIOLOGIA REPRODUCERII

Funcția de reproducere la bărbat

Funcția de reproducere la femeie

Reproducerea este o proprietate fundamentală a organismelor. Glandele sexuale (gonadele) sunt reprezentate prin testicule la bărbat și prin ovare la femeie. Ele au o dublă funcțiune: de secreție externă (formarea spermei și a ovocitelor cu rol în reproducere) și de secreție internă (formarea hormonilor androgeni la bărbat și a celor estrogeni și progestativi la femeie). Efectele hormonilor sexuali (secreția hormonală internă) constă în dezvoltarea caracterelor sexuale primare și secundare ce apar în timpul pubertații. Se dezvoltă ovarele, uterul, vaginul, testiculele și penisul. Caracterele secundare sunt reprezentate de forma corpului, pilozitate, glandele mamare, comportamentul psihic.

Funcția de reproducere la bărbat

Funcția de reproducere masculină constă în procesul de spermatogeneză, în capacitatea de efectuare a actului sexual și în reglarea neuroendocrină a funcțiilor sexuale. Spermatogeneza are loc în tubii seminiferi ai testiculului, începînd cu al 12-lea an de viață (începând cu pubertatea) ca rezultat al stimulilor gonadotropilor adenohipofizari și durează toată viața.

Spermatogoniile sub acțiunea gonadotropilor trec în spermatocite primare care sintetizează autocatalitic din cei 46 cromozomi, caracteristici speciei umane un număr egal de cromozomi noi, de acelasi tip. Prin diviziune meiotică din spermatociți se formează câte două spermatii cu 23 de cromozomi, 22 autozomi și unul sexual x (feminin) și /sau y (masculin). Din maturarea spermatidelor rezultă spermatozoizii așezați testicul în canaliculele seminifere într-o stare de inhibiție, probabil datorită CO2 în exces, imobili, incapabili de a fecunda ovulul. În decurs de 18-20 de ore de la apariția unui spermatozoid imobil în tubii seminiferi trec prin vasa recta și ajung în epididim unde capată mobilitate și un proces de maturare. Temperatura în scrot este cu 4 grade Celsius mai mică decât în restul organismului și este menținută constantă prin mușchiul cutanat scrotal.

Epididimul (are circa 6 metri) se continuă cu canalul deferent, care străbate prostata, iar la baza vezicii urinare se unește cu ductilele veziculelor seminal și formează canalul ejaculator, care se varsă în uretra prostatică. Prostata are glande ce secretă un lichid nutritiv pentru spermatozoizi. Cantitatea de 1,5-4 mililitri de lichid seminal este ejaculat prin penisul în erecție în vagin în urma coitului. Uretra prezintă glande ce secretă un mucus necesar trecerii spermei.

1ml de spermă conține 1 milion de spermatozoizi limita fermă de fertilitate fiind 20.000/ml. În sperma ejaculată supraviețuiesc 24-48 de ore la temperatura camerei, la 4 grade Celsius sperma trăiește câteva zile, iar la -79 de grade Celsius trăiește până la doi ani.

Hormonii sexuali masculini sunt produși în celulele interstițiale, descrise de Leydig reprezentate insular printre tubii seminali. Testosteronul este principalul hormon testicular, secreția începe în a doua lună de viață embrionară fiind responsabil de dezvoltarea caracterelor sexuale masculine. În organism o mică parte din testosteron se transformă în estrogeni (estradiol, estronă).

Secreția mărită de testosteron la pubertate exercită efecte stimulatoare asupra dezvoltării caracterelor sexuale primare;a penisului, a glandelor bulbouretrale, prepuțiale, dezvoltarea scrotului, a veziculelor și canalelor seminale, a prostatei și a testiculelor. Sub influența testosteronului, veziculele seminale și prostata produc în concentrație mare factorii necesari vitalității și funcției spermatozoizlor. Testosteronul stimulează caracterele sexuale secundare masculine; în pubertate pilozitatea axilară, pubiană și pe piept, creșterea bărbii, dezvoltarea laringelui și îngroșarea vocei, îngroșarea pielii, dezvoltarea glandelor sebacee, apare acneea. Hormonii androgeni sunt secretați și de suprarenală în proporție de 5%. Testosteronul acționează și asupra metabolismului, împreună cu STH (hormonal somatotrop), stimulând anabolismul în general, dezvoltarea musculaturii, stimularea eritropoezei și dezvoltarea matricei osului cu retenția de calciu, osificarea cartilajelor de creștere la pubertate, apare libidoul și atracția pentru sexul opus.

Reglarea secreției de testosteron este realizată de factorul hipotalamic eliberator de gonadotropină (LRF-luteinising releasing factor). Acesta acționează și prin declanșarea eliberării în adenohipofiză a hormonului stimulator al celulelor interstițiale (ICSH). Hormonul (FSH) stimulator folicular la femeie, activează la bărbat spermatogeneza.

Explorarea funcției androgene se face prin dozarea testosteronului sau/și a precursorilor și metaboliților lui (androsteron, dehidroepiandrosteron și epiandrosteron). Din metabolizarea hormonilor androgeni în ficat, rezultă androsteron activ și 17-cetosteroizi inactiv.

Andropauza apare ca un sindrom la bărbat între 55-60 de ani cu o reducere progresivă a funcțiilor sexuale. Scade testosteronul, producându-se un exces de FSH cu producerea unor simptome mai ales de ordin psihic.

Funcția de reproducere la femeie

Funcția sexuală feminină constă în formarea și maturarea ovulelor în ovar, lansarea ovulului capabil de a fi fecundat, reținerea și dezvoltarea oului, nidarea în uter și asigurarea dezvoltarii intrauterine.

Ciclul ovarian. La naștere ovarul conține 40.000-400.000 foliculi ovarieni din care 10.000-30.000 supraviețuiesc până la pubertate, eliberând până la pubertate 300-400 ovocite. Ciclul ovarian începe cu prima zi a menstruației și durează 28 zile plus, minus trei zile. Din prima zi a menstruației începe maturarea unui folicul sau mai mulți și în ziua 14 se rup și eliberează la suprafața ovarului, ovulul (ovulația) care este preluat printr-o ușoară aspirare de către fimbriile trompei și condus prin trompă până în uter unde este sau nu fecundat. Din prima zi a ciclului ovarian și pâna la expulzarea ovulului, celulele foliculului secretă hormoni estrogeni. Sub influența estrogenilor este stimulată la pubertate, dezvoltarea uterului și a organelor anexe, pigmenterea mamelelor (telarcha), dezvoltarea labiilor mici, a glandelor Bartholin, creșterea vascularizației vulvei și vaginului, dezvoltarea formei tipice a scheletului feminin și a corpului, oprirea creșterii, cresterea retenției de apă și sare înaintea apariției menstruației, iar androgenii suprarenali la femeie vor realiza pilozitatea pubiană și axilară, dezvoltarea clitorisului și a labiilor mari .

În foliculul care a expulzat ovulul se formeaza prin metaplazie corpul galben care va secreta progesteron în principal și estrogeni în secundar. Dacă nu are loc formarea oului și nidarea sa în uter sau chiar extrauterin, corpul galben degenerează cu 4 zile înainte de menstruație (în a 24 zi a ciclului). Acțiunea hormonilor estrogeni s-ar exercita prin intermediul unui receptor asupra nucleului celular al organelor efectoare unde ca depresor al ADN-ului activează sinteza unui ARN, care induce formarea de proteine specifice acțiunii estradiolului. Estrogenii activează o transhidrogenază ce intervine în accelerarea ciclului Krebs prin potențarea producerii de energie în celule în scopul activării sintezei de acizi nucleici și proteine, astfel stimulând celule. Progesteronul sau hormonul, hormonii gestageni este secretat de corpul galben în faza luteinică (a ciclului ovarian) și în faza de secreție, pregătind fixarea (nidarea) ovulului fecundat în mucoasa uterină. Progesteronul este secretat și de glanda suprarenală și placentă. Progesteronul închide orificiul colului uterin, secreția glandelor cervicale se reduce, reduce motilitatea uterină și receptivitatea uterului la ocitocină, stimulează creșterea glandelor mamare și pregătirea lor pentru lactație dar nu declanșează aceasta, mobilizează aminoacizii mamei pentru creșterea fătului, activează respirația, accelerarea pulsului și acționează asupra centrilor termoreglatori. Progesteronul reacționează pe celulele țintă, pe o proteină receptor, înainte să ajungă în nucleu demers reglat genetic în ADN-ul celulelor. Dacă nidarea (cuibărirea) oului nu se produce, secreția de progesteron se oprește și apare menstruația iar dacă nidarea are loc secreția de progesteron este efectuată de placentă. Reglarea secreției de hormoni ovarieni este sub controlul hipotalamo-hipofizar, prin FSH releasing factor.

Modificările ciclice în secreția ovariană și adenohipofizară a diferiților hormoni în ciclul sexual feminin. Valorile precise pentru rata secreției gonadotropinelor nu sunt stabilite în special pentru LTH (Karlson).

Modificările endometrului în cursul ciclului menstrual, în raport cu secreția hormonilor gonadotropici hipofizari (Ruch și Pulton).

Ciclul endometrial cuprinde faza proliferativă estrogenă și începe cu dispariția completă a epiteliului, a stratului submucos și parțial a stratului vascular apoi la 4-5 zile după începerea menstruației timp de două săptămâni până la ovulație, endometrul proliferează ajungând la 2-3 milimetri. Faza secretorie sau progestativă, realizează creșterea glandelor din endometru ce devin spiralate, secretă un lichid endometrial, creșterea depozitelor de glicogen și de lipide în celulele glandulare, dezvoltarea vaselor realizând o mucoasă uterină de 4-6 mm. Menstruația; dacă oul nu s-a implantat în uter urmează expulzarea mucoasei uterine după ce vasele sanguine de la bază se necrozează în urma unui spasm. Apar contracții uterine și procesul de descuamare care împreună cu 35 ml sânge și lichid seros se elimină vaginal. Lichidul menstrual nu coagulează deoarece conține factori ai fibrinolizei produși în endometru.

Climacteriul (menopauza) este perioada prin care activitatea gonadică scade progresiv, survine pe la 48-53 de ani întâi prin rărirea ciclurilor menstruale, apoi apariția unor cicluri numai cu sângerări, scad estrogenii și mai mult progesteronul.

Pot să apară tulburări psihice, se combat prin administrări de estrogeni și androgeni din ce în ce mai reduse dozele, până la aducerea echilibrului.

Reproducerea; se realizează la cele două sexe în perioada maturității sexuale .

Fertilizarea; cu 14 zile înaintea menstruației are loc ovulația. Ovulul ajunge din cavitatea abdominală în pavilionul tropei. În cursul ejaculării lichidul prostatic, prin aport de calciu determină coagularea conținutului seminal prevenind scurgerea sa din vagin, iar în etapa următoare, lichefierea prin fibrinoliză, permite spermei să intre în tractul uterin după ce o enzimă proteolitică lizează mucusul din orificiul uterin. În decurs de 1-3 ore spermatozoizii ajung în treimea externă a trompei unde are loc fecundarea, datorită eliberării de hialuronidază ce îndepărtează celulele granuloasei ovulului, și intrarea lor în ovocit.

Sarcina; după 3-4 zile oul ajunge în uter unde nidează în diferite locuri. În zilele 16-42 începe procesul de embriogeneză. La 40 saptămâni are loc nașterea.

Nașterea; se realizează datorită scăderii bruște a secreției de progesteron placentar ce permite ocitocinei să producă apariția contracțiilor uterine și expulzarea fătului după dilatarea cervicală și a canalului vaginal și relaxarea simfizei pubiene.

Lactația; începe imediat după naștere și este inițiată de creșterea ocitocinei care acționează prin secreția prolactinei (LTH) secretată de hipofiză, care acționează pe celulele epiteliului alveolar și depozitele din canaliculele galactofore. Actul de sugere, prin mecanism reflex hipotalamic, eliberează ocitocina, care expulzează laptele prin contracția celulelor mioepiteliale.

TEMA X

FIZIOLOGIA RESPIRAȚIEI

Date privind chimia oxigenului și ozonului

Procesul respirator pulmonar

Date privind chimia oxigenului și ozonului

Oxigenul este o substanță.

Substanța se definește ca orice varietate de materie cu compoziție chimică definită, constantă și invariabilă.

Noțiunea de substanță nu este echivalentă cu noțiunea de corp (sau obiect).

Materia este discontinuă, formată din atomi (Leucip și Democrit, sec. V, î.e.n.).

Substanța care prin metode chimice nu se poate descompune, se numește element.

Elementele, conform teoriei atomice (John-Dalton), nu sunt formate din atomi cu aceeași masă. De ex. cuprul este un element format din doi izotopi cu mase diferite: 63 și 65, dar se găsesc amestecați în același raport, astfel încât masa medie a atomilor de cupru este aceeași: 63,546.

Masa atomică se referă la izotopul cu viața cea mai lungă.

Izotopii reprezintă speciile de atomi dintr-o substanță care au același număr de electroni dar au mase atomice diferite (sunt atomi ce au același număr de protoni dar număr diferit de neutroni).

Izotopii unui atom având aceeași configurație electronică, au aceleași proprietăți chimice (O, O2-oxigen, O3-ozon, H-protiu, H2-deuteriu, H3-tritiu). Capacitatea de combinare a unui atom se numește valență; valența hidrogenului este considerată drept unitate.

Oxigenul atomic este un amestec de trei izotopi:

oxigen (O) cu masa 16 în proporție de 99,76%;

oxigen (O2) cu masa 17 în proporție de 0,04%;

oxigen (O3) cu masa 18 în proporție de 0,20%.

Oxigenul, ca element și ca substanță simplă, se prezintă sub forma mai multor substanțe simple, fenomen numit alotropie – oxigenul se prezintă sub două forme alotropice: oxigenul diatomic (O2) și oxigenul triatomic (O3) ozonul.

Atomul este cea mai mică parte dintr-un element chimic ce păstrează proprietățile fizice și chimice ale acestuia.

Molecula este cantitatea cea mai mică de substanță care poate exista în stare liberă și posedă proprietățile substanței respective – excepție fac gazele care se găsesc sub formă de atomi.

Moleculele substanțelor simple (elementare), sunt formate dintr-o singură specie de atomi.

Moleculele substanțelor compuse sunt formate din molecule din mai multe specii de atomi.

Masa moleculară a unei substanțe este raportul dintre masa moleculară a substanței respective și a 1/12 din masa atomică a izotopului 12C.

În tabela maselor atomice relative, oxigenul are masa atomică de 15,999, ozonul nu este precizat deoarece chimic, el este un izotop. Masa atomică referindu-se la izotopul cu viața cea mai lungă.

Oxigenul

Este cel mai răspândit element de pe Terra (50%), el intrând în combinații sau găsindu-se liber sub forma celor 3 izotopi în litosferă, hidrosferă și atmosferă.

Face parte din grupa VI A, din sistemul periodic al elementelor, în natură se găsește în două stări alotropice; oxigen diatomic-O2 (dioxigenul) și oxigen triatomic-O3 (ozon sau trioxigenul).

Este cel mai răspândit element, liber în atmosferă (21%), restul în combinații (88,81% apă), minerale, etc.

În natură, omul, animalele și industriile consumă foarte mult oxigen și elimină dioxid de carbon, care sub razele luminoase solare și prin intermediul clorofilei din plante este asimilat de acestea, cu punerea în libertate a oxigenului (așa se meține circuitul oxigenului în natură).

Proprietăți fizice

Gaz fără miros, fără gust, incolor, spre albăstrui, este mai greu decât aerul, se dizolvă ușor în apă (prezența viețuitoarelor), se poate lichefia și solidifica, ca zăpada albăstruie).

Proprietăți chimice:

Oxigenul formează combinații cu toate elementele, în afară de heliu, neon și argon.

În oxigen pur, toate reacțiile de ardere se desfățoară mai intens.

Un om consumă pe oră 40 litri de oxigen, dar cantitatea inspirată în organism/oră este de 200 litri. Excesul de oxigen fiind necesar pentru formarea oxihemoglobinei (raport 1/5).

Ozonul – O3

Ozonul se formează în straturile superioare ale atmosferei în urma acțiunii razelor ultraviolete asupra oxigenului (la 25 km altitudine este în cantitate mare, oprind astfel razele ultraviolete să ajungă la sol.).

Preparare

Se obține din oxigen prin intervenția unei energii înalte (arc electric); descărcare electrică, raze X.

O2 → 2 O

2O + 2 O2 → 2 O3

3O2 → 2 O3

Se prepară în ozonozatoare formate din două tuburi concentrice de sticlă prevăzute cu plăci metalice în care se introduce oxigen uscat, care este supus descărcărilor electrice. Oxigenul care iese din aparat conține 15% ozon la temperatura obișnuită.

Proprietăți fizice

Ozonul este un gaz cu miros specific chiar în concentrație foarte mică 1/500.000, este mai greu decât aerul. În concentrație mare este albastru, se lichefiază de culoare albastru-negru, se solidifică negru-violet apoi roșu închis. Este mai solubil în apă decât oxigenul.

Proprietăți chimice

În concentrații mari se descompune în oxigen și atomi de oxigen. Este un oxidant mai puternic ca oxigenul. Produce prin combinări cu substanțe organice nesaturate ozonide. Ozonul are acțiune energică asupra combinațiilor organice:

decolorează coloranții

distruge microorganismele

acționează asupra eterului, alcoolului, terebentinei.

În concentrații foarte mici, ozonul are un efect înviorător asupra organismului omenesc mai ales în bolile respiratorii.

În concentrații mari 0,1 mg/mc este iritant și toxic.

Întrebuințări

Aerul ozonizat este folosit la dezinfectarea și dezodorizarea aerului din sălile de spectacol, spitale, sterilizarea apei potabile.

Respirația este procesul fiziologic care asigură aportul continuu de O2 din mediul înconjurător la nivelul mitocondriilor celulare, unde își au sediul enzimele oxidoreducătoare care catalizează reacțiile dintre oxigen și produșii finali ai oxidării, eliminările în mediul ambiant al CO2, produs în celule de reacțiile O2 cu metaboliții energetici.

Plămânul ca organ, este primul și principalul pol în mecanismul respirației, urmat de sângele arterial cu hemoglobina sa și apoi cu enzimele reducătoare din mitocondriile celulare.

Plămânul participă în procesul respirator prin inspir și expir.

Procesul respirator pulmonar este alcătuit din trei etape:

Ventilația (etapa externă a procesului respirator pulmonar) sau etapa prin care se asigură împrospătarea aerului la nivelul membranei de schimb gazos; Insuficiența respiratorie pulmonară (externă) de cauză ventilatorie apare când oxigenul este insuficient în aerul inspirat datorită modificărilor cantitative sau calitative ale aerului. Exemplu: ascensiunile lente (munte), ascensiuni bruște (avion) cu „rău de altitudine”. Aclimatizarea sau compensarea făcându-se în timp prin stimularea eritropoezei declanșată de eritropoetina renală stimulată de lipsa oxigenului (hipoxia). Există și o distribuție neuniformă a ventilației determinată de gravitație, inegalitatea constantelor mecanice de timp, ale unitaților funcționale (constanta mecanică de timp este dată de produsul dintre rezistență la fluxul de aer (R) opusă de căile aeriene și complianța pereților alveolari (C), expansiunea neuniformă a spațiilor alveolare în inspir și golirea aerului mai târziu în expir „aer pendulant” ce determină distribuția neuniformă a ventilației în plămâni. Perfuzia este mai bună datorită gravitației la baza plămânului.

Obstrucția în calea aerului produce insuficiența pulmonară obstructivă ca în astm bronșic, emfizem, obstacole pe căile aeriene. O bună informare asupra ventilației pulmonare ne este dată de determinarea spirografică a volumelor și debitelor ventilatorii. Pentru evaluarea debitelor, valori convenționale care măsoară cantitatea de aer vehiculată de plămân în unitatea de timp, se utilizează în special VEMS-ul (volum de aer eliminat în prima secundă a unei expirații forțate după un inspir maxim). Raportarea VEMS-ului actual la CV (capacitatea vitală), (indice Tiffneau) constituie modalitatea curentă de evaluare a disfuncției ventilatorii din sindromul obstructiv.

Raportul indică fenomene obstructive ale căilor aeriene cât și modioficări globale ale sistemului toracopulmonar din bronhopneumopatia cronic obstructivă. Restricția ca în boli neuromusculare, boli ale cutiei toracice, ale mediastinului, boli ce produc scăderea elasticității pleuropulmonare, pneumotorax deschis, cu supapă, sau închis produc insuficiență pulmonară de tip restrictiv.

Etapele respirației și factorii care o condiționează

b) Difuziunea reprezintă trecerea oxigenului din alveolă în sânge la nivelul membranei alveolo capilare.

Etapele difuziunii de O2 și CO2

c)Transportul prin sânge al oxigenului spre țesuturi. Oxigenul este legat labil de hemoglobină.

TEMA XI

FIZIOLOGIA APARATULUI CARDIAC – FUNCȚIA CIRCULATORIE

I.Proprietățile fundamentale ale cordului

II.Activitatea electrică a cordului

III.Activitatea mecanică a cordului

IV.Fiziologia circulației

Inima este un mușchi cavitar, constituit din două atrii mai reduse ca volum decât cele două ventricule. ,,Camerele“ inimii sunt fixate pe un schelet fibros. Prin contracțiile atriilor și ventriculilor, sângele este pompat ritmic. Prezența valvelor, ventile anatomice, asigură deplasarea sângelui într-o anumită direcție. Stratul muscular al inimii, miocardul, este alcătuit din fibre musculare groase (10-20 microni) și lungi de 30-60 microni, anastomozate între ele. Aceste celule – fibre sunt bogate în mitocondrii, suportul enzimelor respiratorii și conțin miofibrile ca și mușchiul scheletic. Prezintă striații longitudinal și transversal, asemenea mușchiului scheletic, însă mai contin și striații transversale reprezentate de discurile intercalare dintre fibre. Nucleii (doi) au poziție centrală. Organizarea funcțională ca un sincițiu asigură întotdeauna răspândirea excitației în întregul miocard și reglarea activității sale prin sistemul nervos vegetativ deosebit de cel al mușchilor scheletici. Miocardul este tapetat la exterior de epicard,alcătuit de foița viscerală ce aderă la miocard și foița parietală ce se răsfrânge pe pediculul vascular, realizând sacul și cavitatea pericardică. Pe fața internă miocardul este căptușit cu un strat de celule numit endocard ce se continuă cu endoteliul vascular, ambele având o mare importanță în hemodinamică și în patologie.

I. Proprietățile fundamentale ale cordului. Miocardul ca de altfel toți mușchii și nervii, este un țesut excitabil.

1. Excitabilitatea are loc în fibra cardiacă datorită polarizării electrice a acesteia, procesul realizându-se prin repartiția inegală a ionilor intracelulari unde predomină K+, Mg++, anioni proteici (P-) și PO4H- și cationii extracelulari unde predomină Na+, Ca ++ și anionul Cl -. Se realizează astfel potențialul de membrană sau de repaus care poate fi măsurat pe fibra miocardică izolată cu microelectrozi intracelulari. Valoarea acestui potențial este de -90 mV. Sub acțiunea unor stimuli (electric, mecanic, chimic, soluții saline concentrate care depășesc pragul de excitabilitate) se produce depolarizarea membranei, fiind generat potențialul de acțiune ce devine +30 mV. În celulă potențialul de acțiune ajunge în zona sistemului tubar și determină eliberarea de calciu din granulele musculare realizându-se cuplarea excitație-contracție.

2. Automatismul; inima, menținută fiziologic în afara organismului își continuă activitatea cu caracter ritmic, denumită automatism. Suportul morfologic al automatismului este sistemul excitoconductor al inimii alcătuit din conglomerații de țesut muscular embrionar specific și din celule și fibre nervoase. Nodulul sino-atrial (Keith-Flack) este situat în peretele atriului drept la locul de vărsare al venei cave superioare. Nodulul atrio-ventricular (Aschoff-Tawara) situat posterior în peretele interatrial deasupra septului atrioventricular, în apropierea valvei tricuspide se continuă cu fascicolul Hiss ce se bifurcă în ventriculi în două ramuri în ventriculul stâng și un ram în ventriculul drept apoi toate în rețeaua lui Purkinje.

3. Ritmicitatea sau funcția cronotropă, constând în elaborarea în nodulul sino-atrial de excitații cu caracter ritmic ce se explică prin depolarizarea spontană diastolică.

4. Conductibilitatea, excitația care ia naștere în celulele sinoatriale ce se răspândește prin fibrele miocardice atriale (sau prin fascicolele Kent existente în atrii probabil nu la toți indivizi) spre nodulul atrioventricular, fascicolul Hiss și rețeaua lui Purkinje la celulele miocardului ventricular stimulând contracția.

5. Contractilitatea (funcția inotropă). Unda de depolarizare generează o undă de contracție în miocard. Aparatul contractil miocardic este complex și constă din filament de actină și miozină, situate paralel în structura miofibrilelor. ATP-ul este fixat în perioada de relaxare între actină și miozină. Ionii de calciu, eliberați în excitație, leagă două filamente prin combinarea ATP-ului cu filamentul subțire, facilitând scurtarea mecanică a mușchiului în contracție. Astfel ATP-ul ajunge în imediata vecinătate a ATP-azei, care îl hidrolizează. Creatinfosfatul furnizează energia pentru sinteza a noi molecule de ATP. Contracția miocardului diferă de cea a mușchiului striat scheletic, prin duratăa (0,3 s) deci de 100 de ori mai mare, timp suficient pentru pomparea sângelui. Stimularea electrică a inimii peste valoarea prag provoacă contracții maxime, legea ,,tot sau nimic” (întreg miocardul se comportă ca o singură fibră -Starling).

6. Tonicitatea este starea de semicontracție, ce se păstrează în diastole, fiind o proprietate intrinsecă a miocardului.

Influența ionilor asupra activității inimii in vitro cât și in vivo este foarte important de cunoscut deoarece concentrațiile lor pot opri sau accelera ritmul inimii. Potasiul crescut în sânge, extracelular, scăzut intracelular, determină oprirea inimii când potențialul de membrană este 60 mV iar scăderea potasiului în sânge, intracelular crește excitabilitatea inimii. Calciul, menține tonusul inimii, asigură cuplajul excitației cu contracția. Sodiul participă la menținerea presiunii coloid-osmotice în mediul extern celulei.

II. Activitatea electrică a cordului. Se manifestă prin realizarea E.K.G. (electrocardiograma)

Electrocardiograma reprezintă înregistrarea grafică a fenomenelor electrice generate de activitatea inimii, adică a diferențelor de potențial electric de la nivelul miocardului.

Aceste diferențe de potențial ale câmpului electric, așa numiții biocurenți, pot fi captați cu ajutorul unor electrozi și transmiși unui aparat electrocardiograf, care este un galvanometru.

Fenomenele mecanice miocardice, adică contracțiile, sunt precedate de fenomenele electrice. Fibra musculară miocardică în repaus, în diastolă, are la suprafață sarcini pozitive și negative în interior, adică este polarizată.

Excitarea fibrei miocardice produce depolarizarea ei, creându-se diferențe de potențial electric între zonele excitate – depolarizate – și zonele neexcitate – polarizate. Regiunile depolarizate devin electronegative față de cele polarizate.

În momentul retragerii undei de excitație dintr-o zonă, aceasta se repolarizează, redevenind eleotropozitivă, realizându-se un nou dezechilibru electric între zonele repolarizate și zonele depolarizate. Repolarizarea stratului subepicardic se face înaintea celui subendocardic deoarece depolarizarea se efectuează mai încet în stratul subendocardic decât în cel subepicardic, deci în mod normal procesul de repolarizare se face de la epicard spre endocard.

Excitația ia naștere în mod normal în nodul sinusal și se răspîndește apoi în musculatura atrială, atriul drept fiind depolarizat cu o,ol-o,o2 sec. înaintea celui stâng. Depolarizarea atrială se face radiar, vectorul de depolarizare a atriului drept fiind orientat spre stânga, inferior și anterior, iar cel al atriului stâng spre stânga și posterior. Recent au fost descrise și căi specifice de conducere în atriu, respectiv 3 căi internodale prin care excitația pornită din nodul sinusal ajunge și la nodul atrio-ventricular.

Unda de excitație parcurge apoi nodul atrio-ventricular Aschoff-Tawara, care se află situat în partea inferioară a septului interatrial. De aici trece în fasciculul Hiss și ramificațiile sale.

Fascicolul lui Hiss are o lungime de 2o mm și este situat pe partea dreaptă a septului interatrial, în stratul subendocardic, imediat deasupra septului intraventricular. Acest fascicul se împarte în 2 ramuri: stângă și dreaptă, cea stângă având două subdiviziuni și anume postero-inferioară și antero-superioară:

diviziunea postero-inferioară stângă se desprinde proximal și este situată pe fața endocardică postero-inferioară a ventriculului stâng.

diviziunea antero-superioară stângă are originea distal de diviziunea postero-inferioară stângă și este situată pe fața endocardică antero-superioară a ventriculului stâng.

Cele două diviziuni ale ramurei stângi în final se divid în rețeaua lui Purkinje, situată în regiunea subendocardică a ventriculului stâng.

Din cele 2 diviziuni ale ramurei stângi, se desprind fibre care merg pe partea stângă a septului interventricular.

Ramura dreaptă ia naștere la același nivel cu diviziunea antero-superioară a ramurei stângi. Ea este plasată pe fața dreaptă a septului și la terminarea ei se împarte în 3 diviziuni (anterioară, laterală și posterioară) care la rândul lor se ramifică formînd rețeaua lui Purkinje situată în regiunea subendocardică a ventriculului drept și porțiunea distală a septului interventricular.

Din ramificațiile fasciculului Hiss excitația trece în rețeaua Purkinje, rețea subendocardică formată din fibre de țesut specific care vine în contact cu fibrele musculare miocardice, în cele 2/3 interne ale miocardului (zona subendocardică). În 1/3 externă a miocardului excitația se propagă prin continuitate.

Propagarea excitației în teritoriul ventricular se face de la endocard spre epicard și de la vârf spre baza ventriculelor, septul interventricular fiind activat inițial.

La nivelul septului intraventricular activarea se produce întâi în partea stângă a septului, în treimea medie, vectorul de depolarizare având direcție de la stânga la dreapta. Urmează depolarizarea părții drepte a septului în treimea inferioară, vectorul de activare fiind orientat de la dreapta spre stânga. Rezultanta vectorială de depolarizare septală are direcție de la stânga spre dreapta, vectorul de depolarizare a jumătății stângi a septului fiind cel care determină orientarea vectorului rezultant.

După activarea septului interventricular sunt activate cele două ventricule, începând de la vârful inimii, urmând pereții liberi ventriculari și apoi regiunile postero-bazale ventriculare.

Vectorul de depolarizare a ventriculului drept este orientat de la stânga spre dreapta, cel al ventriculului stâng de la dreapta spre stânga, iar vectorul rezultant de activare al masei musculare ventriculare este de la dreapta spre stânga. Vectorul ventriculului stâng determină orientarea vectorului rezultant, masa musculară ventriculară stânga fiind mai dezvoltată decît cea dreaptă. (fig. 2)

Vectorii de depolarizare ventriculară

a) Vectorul de activare a jumătății stângi a septului

b) Vectorul de activare a jumătății drepte a septului

1 = Vectorul rezultant de activare a septului

2 = Vectorul de activare a ventriculului drept

3 = Vectorul de activare a ventriculului stâng.

În repaus în interiorul fibrei există o concentrație de 2o-3o ori mai mare de K+ decât în lichidul extracelular, iar ionii de Na+ sunt într-o concentrație de 1o ori mai mare în mediul extracelular față de interiorul celulei, membrana celulară fiind impermeabilă pentru ionii de Na+ și permeabilă pentru cei de K+.

Între exteriorul și interiorul fibrei miocardice în repaus, există o diferență de potențial, dat fiind existența sarcinilor pozitive la suprafață și cele negative în interior. Această diferență de potențial este aproximativ – 9o mV și este denumit potențial de repaus.

În repaus la suprafața fibrei miocardice între diversele puncte nu se înregistrează diferențe de potențial, deoarece întreaga suprafață are sarcini pozitive de aceeași valoare.

Când începe activarea miocardului, adică depolarizarea, membrana devine permeabilă față de ionii de Na+, facilitând intrarea lor rapid în celulă. Între zonele depolarizate și cele nedepolarizate există diferențe de potențial.

Depolarizarea durează puțin producându-se brusc, iar creșterea permeabilității membranei selective pentru ionii de Na+ ajunge rapid la maximum, după care începe să scadă pentru Na+ și să crească pentru K+, care trece din celulă în lichidul extracelular. Când ionii de K+ care ies din celulă depășesc din punct de vedere cantitativ ionii de Na+ care intră în celulă se produce repolarizarea. Se creează din nou diferențe de potențial, zonele repolarizate fiind pozitive față de cele încă depolarizate.

Faza de repolarizare este mai lentă și este urmată de faza de repaus sau diastolă în care se restabilește echilibrul ionic, Na+ ieșind din interiorul celulei, iar ionii de K+ reintrând în celulă.

În timpul depolarizării și repolarizării au luat naștere diferențe de potențial care reprezintă potențialul de acțiune. Acesta înregistrat cu ajutorul unor electroni se va exprima grafic printr-o primă unda ascuțită, amplă, rapidă, traducând depolarizarea și a doua undă mai puțin amplă, dar de durată mai mare, fiind corespondentul repolarizării.

În orice moment al activității electrice a miocardului rezultă vectorii cardiaci momentani, pe electrocardiogramă înregistrându-se rezultanta vectorială a acestor forțe.

Electrocardiograma este o metodă de înregistrare grafică a diferențelor de potențial generate de depolarizarea și repolarizarea miocardului. Aceste diferențe de potențial pot fi captate cu ajutorul unor electrozi, situați pe cord sau la distanță, obținând următoarele derivații:

1. Derivații directe:

– epicardice (electrozii aplicați pe epicard)

– endocavitare (electrozii introduși endocavitar)

2. Derivații semidirecte:

– esofagiene (electrozi introduși în esofag)

– pericardice (electrozi aplicați pe pericard)

3. Derivații: indirecte sau periferice

– bipolarele și unipolarele membrelor (electrozii sunt plasați pe membre)

– precordiale (electrozii plasați pe cutia toracică).

Derivațiile indirecte sunt derivațiile folosite în mod curent, bipolarele membrelor (DI DII DIII) numite și derivații standard și unipolarele membrelor (aVR, aVL, aVF) reflectă vectorii din planul frontal, iar unipolarele precordiale pe cei din planul orizontal.

Unipolarele precordiale de rutină sunt V1 V2 V3 V4 V5 V6. Se folosesc în unele cazuri și derivații precordiale suplimentare drepte (V2R, V3R, V4R, V5 R) sau stângi (V7R, V8R, V9R). De asemenea se utilizează uneori conduceri X (derivații precordiale care au electrozii plasați cu 1 spațiu intercostal stâng mai sus față de precordialele V1 – V6 obișnuite) și conduceri Y (derivații precordiale având electrozii plasați cu 2 spații intercostale mai sus față de derivațiile precordiale V1 – V6 stângi obișnuite).

Derivațiile bipolare au fiecare 2 electrozi exploratori și cele 3 derivații corespund lanțurilor triunghiului echilateral Einthoven. (fig.3)

DI = braț drept (pol – ) – braț stâng (pol +)

DII = braț drept (pol – ) – picior stâng (pol +)

DIII = braț stâng (pol – ) – picior stâng (pol +)

Derivațiile unipolare ale membrelor reprezintă bisectoarele unghiurilor triunghiului Einthoven și au un singur electrod explorator, al 2-lea fiind un electrod indiferent. (fig.3)

Electrodul explorator captează diferențele de potențial și are următoarele sedii :

aVR = braț drept

aVL = braț stâng

aVF = picior stâng

Triunghiul echilateral Einthoven Derivațiile bipolare (DI DII DIII și unipolare (aVR, aVL, aVF) ale membrelor.

Derivațiile unipolare precordiale au un electrod explorator situat în diferite puncte pe cutia toracică și un electrod indiferent. (fig.4)

Derivațiile unipolare precordiale

Punctele de pe cutia toracică unde se aplică electrozii exploratori în cazul derivațiilor precordiale, sunt următoarele:

V1 = parasternal drept, în spațiul al IV-lea intercostal

V2 = parasternal stâng, în spațiul al IV-lea intercostal

V3 = 1/2 distanței dintre V2 – V4

V4 = spațiul al V-lea intercostal pe linia medioclaviculară stângă

V5 = intersecția dintre orizontala dusă din V4 și linia axilară anterioară stângă

V6 = intersecția dintre orizontala dusă din V4 și linia axilară mijlocie stângă

V7 – 8 = intersecțiile orizontale duse prin V4 – V6 cu linia axilară posterioară stângă și scapulară stângă

V3R, V4R, V5R = simetrice cu V3, V4, V5 dar pe hemitoracele drept.

III.Activitatea mecanica a cordului

Semnele exterioare ale activității inimii sunt zgomotele cardiace care înregistrate grafic poartă denumirea de fonocardiogramă și șocul apexian.

Zgomotele inimii au fost descriese de Harvey (sec XVII) și folosirea lor pentru diagnosticul bolilor de inimă valvulare se datorează lui Laenec (sec. XIX). Zgomotele sunt produse prin modificarea vitezei sângelui, prin curgerea sa turbulentă și vibrațiile consecutive ale valvelor. Zgomotele cardiace pot fi ascultate prin aplicarea directă a urechii pe cutia toracică sau cu ajutorul stetoscopului. Se cunosc clasic două zgomote cardiace audibile, între ele existând o pauză mică (0, 23 s) și durează cât sistola ventriculară, iar între zgomotul doi și zgomotul următor se situează pauza mare (0,53 s) având durata diastoloei ventriculare. Frecvența vibrațiilor care intră în alcătuirea zgomotelor cardiace variază de la câțiva până la 1000 ciclii/sec. Urechea percepe zgomotele cu o frecvență de 40-500 c/sec.

Primul zgomot cardiac se ascultă în al cincelea spațiu intercostal stâng, pe linia medioclaviculară. Locul de ascultare coincide cu locul în care se palpează șocul apexian. Zgomotul are o tonalitate mai joasă, dar ca intensitate este mai puternic decât zgomotul al doilea. La producerea primului zgomot cardiac contribuie deplasarea sângelui dinspre peretele miocardului ventricular, care se contractă, înspre valvele atrioventriculare ce se închid sub forma unei izbiri.

Al doilea zgomot cardiac urmează primului zgomot, după pauza mică și este sincron cu închiderea valvelor sigmoide aortic și pulmonare și se ascultă la locul de proiecție al acestor valve pe peretele toracic, în spațiul al doilea intercostal stâng sau drept, imediat în vecinătatea sternului, după cum se ascultă aorta sau artera pulmonară. Al doilea zgomot are o frecvență și o tonalitate mai ridicată ca primul zgomot. La producerea celui de-al doilea zgomot participă închiderea valvelor sigmoide.

Zgomotul al treilea este datorat trecerii sângelui din atrii în ventriculi în faza de umplere rapidă la începutul diastolei. Vibrația valvelor atrioventriculare dau naștere acestui zgomot slab de tonalitate joasă (zgomot ventricular).

Zgomotul al patrulea cardiac nu se percepe acustic dar se evidențiază pe fonocardiogramă în hipertrofia atrială și este sincron cu sistola atrială.

În condiții de leziuni valvulare sau în anumite stări patologice ale organismului se pot auzi sufluri, uruituri, clicuri, dedublări de zgomote. Propagarea suflurilor se face în anumite direcții, determinate în special de direcția de deplasare a sângelui, fiind un criteriu clinic pentru precizarea diagnosticului.

Șocul apexian este o altă manifestare în cursul revoluției cardiace, el se palpează în spațiul cinci intercostal stâng pe linia medioclaviculară, unde se găsește vârful inimii în contact cu peretele toracic.

IV.Fiziologia circulației

Arborele vascular este alcătuit din artere, capilare și vene. Stratul intern al vaselor este format din celule endoteliale pavimentoase, în inimă stratul se numește endocard. În artere sub endoteliu se găsește tunica internă, media, alcătuită din fibre elastice și musculare circulare. Stratul extern sau adventiția este alcătuit din structuri fibroase ce se continuă cu cele ale organelor din jur.

Capilarele sunt unite de artere prin arteriole ce au un strat muscular unic ce la unirea cu capilarul formează un sfincter precapilar, cu rol de a regla necesarul de sânge în țesuturi. Capilarele confluează în venule apoi în vene care au în pereții lor mai mult țesut elastic și mai subțire decât țesut muscular. Fiecare contracție cardiacă ventriculară generează o undă de presiune care se propagă de-a lungul aortei și ramurilor sale, denumită puls.

Presiunea arterială este întreținută de contracțiile ritmice ale inimii, de elasticitatea pereților atriali și de rezistența periferică totală a arborelui aortic, în funcție de calibrul vaselor mici și de vâscozitatea sângelui.

Valorile presiunii arteriale la bărbatul adult sunt: presiunea sistolocă 120-130 mm Hg și presiunea diastolică, 70-80 mm Hg. La femeie tensiunea sistolică se poate considera normală la 110-105 mm Hg. Tensiunea sistolică și diastolică variază cu vârsta.

TEMA XII

FIZIOLOGIA APARATULUI DIGESTIV

I.Digestia bucală

II.Digestia gastrică

III.Digestia intestinală

IV.Funcțiile colonului

Digestia constă în totalitatea proceselor mecanice și enzimochimice, întreținute de activitățile motorii și secretorii ale organelor digestive, prin care structurile organice celulare și apoi macromoleculele conținute în alimente sunt transformate în substanțe micromoleculare solubile și absorbabile. Etapa finală a digestiei este absorbția, adică trecerea substanțelor rezultate din descompunerea enzimatică a alimentelor din lumenul tubului digestiv prin mucoasă și prin pereții capilarelor sanguine sau limfatice în circulație. Resturile alimentare care nu se digeră, împreună cu unii produși de secreție sunt excretate.

I.Digestia bucală

Digestia începe cu prehensiunea (apucarea, introducerea alimentului în cavitatea bucală) apoi alimentele suferă un proces de fărâmițare numit masticație în vederea creșterii suprafeței alimentului pentru favorizarea acțiunii salivei ce prin enzima amilaza salivară sau ptialina va începe efectiv digestia formând un bol alimentar ce va parcurge celelalte segmente anatomice și funcționale digestive.

Secreția salivară este asigurată de glandele parotide, submaxilare, sublinguale și cele mucoase din mucoasa bucală. Amilaza salivară acționează asupra amidonului fiert sau copt pe care îl transformă în dextrin (polimeri ce conțin cam 8 molecule de glucoză). Amilaza își continuă acțiunea în stomac până când bolul devine acid sub 4,5 pH. Lizozimul este o altă enzimă salivară, ea acționând prin distrugerea capsulei heteroglicozidică a microbilor. Microbii sporulați sau neatacați datorită unei masticații nepotrivite vor fi distruși de acidul gastric. Mucusul secretat salivar are rol important în formarea bolului alimentar. Reglarea secretiei salivare; secreția salivară este una continuă și se face prin reflexe exclusive prin mecanisme nervoase reflexe necondiționate și condiționate. Receptorii sunt localizați în toată cavitatea bucală, căile nervoase aferente sunt reprezentate de nervii linguali, glosofaringian și vag, centrii salivari sunt situați în plină formațiune reticulată, la nivelul joncțiunii dintre bulb și protuberanță, iar căile pornite de la centrii sunt parasimpatice. Parasimpaticul asigură după excitație un flux crescut de salivă apoasă iar simpaticul o salivă redusă și vâscoasă. Masticația depinde de integritatea aparatului bucal și de dantură. Deglutiția reprezintă trecerea bolului alimentar din cavitatea bucală în faringe și esofag prin înaintare cu ajutorul contracțiilor peristaltice apoi în stomac.

II.Digestia gastrică

Stomacul este un organ cavitar, situat între esofag și intestine, în care alimentele sunt depozitate un timp mai îndelungat și după amestecare cu sucul gastric sunt transformate într-o formă acceptabilă pentru intestine: chimul gastric.

Prin mișcările active ale musculaturii pereților gastrici, chimul este evacuat activ în duoden. Transformările hranei în stomac sunt rezultatul acțiunii enzimelor din sucul gastric și al mișcărilor stomacului.

Reprezentare schematică, a stomacului la o persoana în ortostatism, scurt timp după ingerarea unei paste radioopace: F – fundul stomacului; 0 – ombilicul;\CP – canalul piloric; E – esofag (după Evans)

Schema zonelor glandulare gastrice (dupa Ruch și Patton).

Sucul gastric este elaborat de glandele gastrice. În alcătuirea glandelor gastrice intră patru tipuri de celule; celule principale ale corpului sau zymogene ce secretă pepsina; celule parietale – ce secretă acidul clorhidric; celule mucoase situate lângă cardia și pilor; celule endocrine argentofile care elibereaza 5-hidroxi-triptamina, histamine, dopamine, kinine și polypeptide iar cele clare de tip G din regiunea antrului pyloric sintetizează gastrina. Omul sănătos secretă 1500-3000 ml suc gastric în 24 de ore, fiind un lichid clar, incolor sau ușor opalescent cu un ph de 1-1,5. Reglarea secreției gastrice se face nervos și umoral. Calea nervoasă stimulatoare este reprezentată de parasimpatic ce pune în acțiune acetilcolina ce acționează direct asupra celulelor parietale și eliberează gastrina ce favorizează formarea acidului clorhidric și a pepsinogenului. Coborârea ph-ului sub 2 duce la inhibarea secreției gastrice. Motricitatea gastrică este reprezentată de contracțiile tonice ce exercită o compresie permanent pe stomac (3 contracții/min) și peristaltice ce apar la scurtă vreme după ingerarea alimentelor. Coordonarea motilității gastrice, inervația extrinsecă a stomacului reprezentată de nervii vagi și splahnici (simpatici), constituie căile aferente și eferente a unor reflexe ce influențează motilitatea gastrică.

III.Digestia intestinală

Digestia alimentelor începută în cavitatea bucală, continuată în stomac, este finisată în intestinul subțire. Întucât ph-ul optim de acțiune a enzimelor intestinale este neutru este necesar să fie redusă aciditatea chimului gastric. Aciditatea chimului se reduce prin schimbul între H+ și Na+ prin peretele intestinal și prin acțiunea neutralizantă a sucului pancreatic, bilei și sucului intestinal propriu-zis.

La nivelul primei porțiuni a intestinului (duoden) se varsă sucul pancreatic și bila. Secreția pancreatică; are un volum de 1000-1500 ml în 24 de ore și este produsul de secreție externă a pancreasului care se varsă în duoden prin canalul Wirsung și uneori prin canalul accesor a lui Santorini. Sucul pancreatic este alcalin și purtător de enzime, protease, lipase, amilază ce vor descompune toate tipurile de alimente. Proteazele sunt: tripsina, chimiotripsina, carboxi-peptidaza, ribonucleaza și dezoxiribonucleaza. Ele sunt secretate sub formă inactivă. Tripsina se secretă sub formă de tripsinogen care este activat de enterochinază, o enzimă secretată de mucoasa duodenală, importantă în scindarea legăturilor unor aminoacizi. Carboxipeptidaza activată de tripsină desprinde aminoacizii din lanțul polipeptidic. Ribonucleaza sub influența tripsinei se activează și descompune acizii nucleici în nucleotide. Inhibitorul tripsinei este un polipeptid ce previne acțiunea dăunătoare a enzimei asupra parenchimului glandular. Lipaza pancreatică se secretă sub forma activă și cu ajutorul bilei ce emulsionează grăsimile, le descompune până la acizi grași și glicerină. Amilaza pancreatică, similară cu cea salivară acționează asupra amidonului sau glicogenului. Paralel cu formarea amilazei, o mică parte trece în sânge, dând indicații asupra funcției pancreasului. Explorarea secreției pancreatice se face prin, examinarea materiilor fecale, dozarea amilazei în sânge, recoltarea sucului pancreatic și explorarea in ,,vivo” dând persoanei să ingere trioleina marcată cu iod radioactiv, în caz de insuficiență pancreatică absorbția grăsimii marcate nu se absoarbe și se elimină în totalitate prin materiile fecale. Secreția biliară. Bila este excretată de ficat ce elimină asfel pigmenți biliari, colesterolul, acidul colic, unele metale grele și fosfataza alcalină. Ficatul mai are și alte funcții; intervine în metabolismul proteinelor, glucidelor, lipidelor, vitaminelor, mineralelor; funcție antitoxică îndeplinită de celule Kupffer ce stochează patriculele străine și prin hepatocite produc, conjugarea, metilarea, oxidarea, reducerea, formarea ureii din ammoniac, inactivarea unor hormoni. În perioada embrionară ficatul are și funcție hematopoetică iar la adult sintetizează factorii de coagulare și ai fibrinolizei. Ficatul are rol și în termoreglare. Bila este produsul de secreție și excreție hepatic, nu conține enzime digestive, conține fosfataza alcalină ce se elimină prin bilă. În 24 ore se secretă 600-800 ml bilă ce se concentrează prin absorbția pereților vezicii biliare unde se depozitează (50 ml). Pigmenții biliari constituie produsul de excreție hepatic care rezultă din descompunerea hemoglobinei. Secreția intestinală sau sucul enteric, este secretat de celulele din mucoasa intestinului subțire ce este prevăzut cu glande tubular (Lieberkuhn) și glande tubulo-acinoase (Brunner). Vilozitățile intestinale au în centru un ax limfatic, o arteriolă ce se capilarizează, o venulă ce conduce sângele venos spre vasele mari. În alcătuirea epiteliului care acoperă vilozitățile și tapetează glandele intestinale întâlnim mai multe tipuri de celule.

Structura unei vilozități intestinale:

A — secțiune longitudinală; B — secțiune transversală (dnpă Guyton).

Celule cu platou striat numite enterocite ce prezintă microvilozități si au rol în absorbția alimentelor, celule mucoase ce secretă mucusul și celule endocrine argentofilice ce secretă serotonina, enteroglucagonul, secretina și hormonii duodenali. Intestinul subțire secretă trei litri de suc intestinal cu ph-ul 7,2-7,6 și o compoziție asemănătoare cu lichidul interstițial pur. Viața celulelor intestinale, a enterocitelor este între o zi și trei zile, ele eliberând în lumenul intestinal enzimele digestive ca enterochinaza, fosfataza, nucleozidaza, lipaza, maltaza, lactaza, invertaza ce definitivează digestia și absorbția alimentelor. Stimularea vagului crește secreția intestinală. Motilitatea intestinală este reprezentată de mișcări segmentare, pendulare, tonice și peristaltice. Vilozitățile intestinale se mișcă încontinuu, scurtându-se și alungindu-se grație unui hormon eliberat de duoden vilikinina. Reglarea motilității se face reflex vegetativ, local și umoral.

IV.Funcțiile colonului

Funcția principală a colonului este de depozit temporar pentru deșeurile rezultate din digestie și de absorbția apei, sodiului, a altor minerale, transformând cei 300-500 ml chim isotonic, care trece în fiecare zi din ileon, în aproximativ 150g materii fecale semisolide. Intestinul gros are o lungime de 1,4-1,8m. Fibrele stratului muscular extern sunt adunate în trei benzi longitudinale numite tenii (taenia coli). Din cauza că benzile sunt mai scurte decât restul intestinului gros, pereții colonului formează niște pungi numite haustre. La nivelul mucoasei colice nu există vilozități. Glandele din colon secretă mucus. Secreția intestinului gros este vâscoasă și alcalină (ph 8-8,4) și este de a facilita trecerea materiilor fecale și de a proteja mucoasa de iritațiile mecanice și chimice. Miscările colonului sunt reprezentate de contracții tonice, segmentare și peristaltice. Capacitatea de absorbție a mucoasei intestinului gros este apreciabilă îndeosebi pentru apă dar e posibil să se absoarbă electroliți, vitamine și aminoacizi. Deasemenea în colon are loc continuarea descompunerii alimentelor sub acțiunea microorganismelor intestinale.

TEMA XIII

FIZIOLOGIA EXCREȚIEI

Formarea urinii

Rolul rinichiului este de a menține homeostazia volemică și metabolică a organismului, participând la menținerea tensiunii arteriale, a eritropoezei și a funcțiilor metabolice.

Circa 1,5 tone sânge, zilnic trec prin rinichi, 80% în corticală și restul în medulară.

Artera renală, arteră mare ca debit dar scurtă dă naștere arterelor interlobare ce pătrund printre piramide până la joncțiunea corticală medulară unde luând direcție orizontală formează arterele arcuate din acestea iau naștetre două tipuri de artere interlobulare corticale superficiale din care se desprind arteriolele aferente ce irigă corpusculii corticali și corticale profunde (interlobulare propriu-zise) ce irigă corpusculii juxtamedulari.

Reprezentarea schematică a vascularizației și structurii rinichiului

Sângele care a perfuzat glomerulul iese prin arteriola eferentă, trece într-o rețea capilară ce înconjoară tubii uriniferi după care se varsă în venele renale. Arteriolele aferente ale nefronilor superficiali formează o rețea de capilare care irigă segmentele tubilor uriniferi în corticală iar arteriolele eferente ale nefronilor juxtamedulari se ramifică în capilare peritubulare profunde.

Funcționarea nefronului; caracteristici circulatorii

Filtrarea glomerulară se efectuează la nivelul porilor prezenți în stratul endotelial (lamina fenestrata) și la nivelul membranei bazale (lamina densa).

Din punct de vedere funcțional, capilarul glomerular se prezintă ca o membrană semipermeabilă, care permite trecerea selectivă a moleculelor în funcție de greutatea lor moleculară.

Dinamica filtrării glomerulare este condiționată de mai mulți factori:

presiunea capilară intraglomerulară aproximativ 75 mmHg;

presiunea osmotică a plasmei aproximativ 20 mmHg;

presiunea din capsula Bowman aproximativ 5-10 mmHg;

presiunea de filtrare este presiunea care filtrează lichidele să traverseze membrana glomerulară.

Incapacitatea rinichiului de a-și îndeplini rolul său în menținerea homeostaziei organismului poartă denumirea de insuficiență renală.

Ilustrarea structurii macroscopice renale:

1 – corticala zona externă; 2 – corticala, zona juxtamedulară; 3 – linia de joncțiune corticomedulară; 4 – medulara zona externă; 5 – medulara, zona internă; 6 – granulații reprezentând glomerulul renal; 7 – striurile cortiade (piramidde lui Ferein; 8 – piramida Malpighi; 9 – coloana lui Berlin; 10 – capsula renală; 11 – ganglion nervos; 12 – fibre nervoase postganglionare; 13 – artera renală; 14 -vena renală; 15 – bazinet renal; 16 — calice; 17 — ureter; 18 — artera interpiramidală (peripiramidală); 19 — vena interpiramidală (peripiramidală); 20 – vena arciformă; 21 – artera arciformă (G a r v e n).

Schema ilustrând vascularizația a doi nefroni, A — cortical; B — juxtamedular.

1- capsula Bowman; 2 – glomerul renal; 3 – aparat juxtaglomerular; 4 – tub contort proximal (pars convoluta); 5 — macula densa; 6 — tub colector; 7 — tub contort maximal (pars recta); 8 — sistem portarterial peritubular; 9 – partea îngroșată a ramurei ascendente a ansei lui Henle; 10 – ansa lui H e n 1 e; 11 – ramura descendentă a ansei lui Henle; 12 – arteră arciformă; 13 – vena arciformă; 14 – vena interpiramidală; 15 — arteră interpiramidală; 16 — vasa recta.

Nefronul, este unitatea anatomică și funcțională a rinichiului. Fiecare rinichi conține aproximativ un million de nefroni. Nefronul este un tub lung de trei centimetri alcătuit din corpusculul renal și din tubul urinar.

Funcțiile principale ale rinichiului sunt:

-elimină substanțele inutile și toxice rezultate din metabolismul organismului ce nu pot fi oxidate până la CO2 și H2O.

-rinichiul menține constanța pH-ului sanguine (7,35-7,40)

-menține constanța presiunii osmotice a sângelui (310 miliosmoli)

-menține concentrația relativă și absolută a constituenților normali ai plasmei sanguine

-rinichiul are și funcții endocrine, rol important revenindu-i aparatului juxtaglomerular.

TEMA XIV

FIZIOLOGIA SISTEMELOR DE REGLARE ȘI COORDONARE

Fiziologia sistemului endocrin

Fiziologia sistemului nervos central-funcțiile fundamentale

– Funcția de conducere

– Funcția reflexă

Funcția sistemului nervos vegetativ

Funcțiile analizorilor (organelor de simț)

Fiziologia sistemului endocrin

Cuprinde fiziologia:

HIPOTALAMUSULUI

HIPOFIZEI

TIROIDEI

PARATIROIDEI

SUPRARENALELOR

OVARULUI

TESTICULULUI

Glandele endocrine realizează prin hormonii lor o serie de reacții trofico-metabolice de adaptare sau de control al unor funcții, patologia hormonală generând pe lângă sindroamele specific endocrinologice, numeroase dereglări cu implicații pentru întregul organism.

Un hormon acționează în conformitate cu următoarele etape:

sinteza

eliberarea

transportul

interacțiunea cu țesuturile

inactivarea

Sinteza – hormonii se sintetizează în celulele endocrine la nivelul reticulului endoplasmatic.

Eliberarea – este un mecanism de secreție activă și are loc prin intermediul reticulului endocplasmatic neted în urma unor stimuli fiziologici specializați (releasing-factor și inhibiting factor).

Transportul – reprezintă calea efectorie a unui arc reflex endocrin cu ajutorul căreia hormonii ajung în țesuturi.

Interacțiunea cu țesuturile – se face prin fixarea pe un receptor celular, elaborarea unei reacții intermediare de răspuns și în final reacția metabolică efectivă a celulei.

Inactivarea hormonală se face prin catabolizarea hepatică sau tisulară (prin proteaze) fie prin eliminare renală.

A. HIPOTALAMUSUL

Reprezintă sediul neurosecreției factorilor de eliberare hipofizotropi – releasing factors și de inhibare – inhibiting factors, a hormonilor adenohipofizari, locul de sinteză al vasopresinei și al oxitocinei.

Zona de neurosecreție cuprinde:

aria hipofiziotropă

tractul tuberoinfundibular – transportă factorii hipofiziotropi către sistemul port hipotalamo-adenohipofizar.

B. HIPOFIZA

Situată la baza creierului în șaua turcească este alcătuită din doi lobi:

lobul anterior – cu structură glandulară (adenohipofiza)

Adenohipofiza secretă:

hormonii glandulotropi stimulatori ai glandelor endocrine din organism: ACTH, TSH, FSH, LH;

hormoni cu acțiune metabolică tisulară directă: STH, prolactina, MSH.

Hormonii hipofizari

lobul posterior (neurohipofizar) – depozitează ADH și oxitocina.

Elaborarea hormonilor hipofizari este reglată de factorii hipofiziotropi secretați de hipotalamuls printr-un mecanism autoreglator de tip feed-back.

C. TIROIDA

Patologia activității funcționale a tiroidei are la bază dereglări în exces sau deficit al hormonilor tiroidieni.

Tiroida produce: tiroxina, un hormon complex cu multiple funcții aflat în mai multe forme biochimice:

monoiodtirozina (MIT) – nu este activ biologic;

diiodtirozina (DIT) – nu este activ biologic;

triiodtirozina (T3) – activ biologic;

tetraiodtirozina (T4) – activ biologic;

Hormonii sintetizați se găsesc în coloidul tiroidian din afara celulelor tiroidiene.

În formarea hormonilor activi se succed mai multe etape:

cuplarea și concentrarea iodului;

oxidarea iodului sub acțiunea unei peroxidoze;

fixarea iodului pe moleculele existente a unei globuline cu formarea de monoiodtirozină și diiodtirozină;

cuplarea iodtirozinelor cu formarea de T3 și T4.

Toate aceste reacții sunt stimulate de hormonul tireotrop hipofizar (TSH) iodul necesar acestor procese provine din alimentație.

Transportul hormonilor tiroidieni eliberați se face de proteine specifice ce realizează atât legături stabile cât și instabile.

Hormonii tiroidieni acționează prin fixarea pe receptorii proteici tisulari și de membrană, urmată de stimularea adeniciclazei ce se fixează pe receptorii nucleari specifici ce declașează reacții de stimulare a metabolismului oxidativ.

Inactivarea hormonilor tiroidieni se realizează prin:

deiodare

glicuronoconjugare

metilen

dezaminare oxidativă

Controlul activității glandei tiroide se face în mecanism de feed-back la care participă TSH hipofizar și TRH (thyreotropism releasing hormonul) hipotalamic.

D.PARATIROIDA

Glandele paratiroide în număr de patru, așezate în lateroposteriorul tiroidei secretă parathormonul care reglează concentrația Ca seric.

la nivelul intestinului crește absorbția calcică în prezența vitaminei D;

la nivelul tubului renal scade reabsorbția fosforului;

la nivelul oaselor și dinților mobilizează calciu din oase inhibând creșterea osului și accentuând transformarea osteoblastelor în osteoclaste.

Calcitonina – hormon tiroidian este antagonistul parathormonului cu efect hipocalcemiant.

Tulburările glandei paratiroide se pot prezenta fie sub formă de hipoparatiroidism fie sub formă de hiperparatiroidism.

E.GLANDA CORTICOSUPRARENALĂ

este alcătuită din trei zone:

glomerulară – secretă hormonii mineralo-corticoizi;

fasciculată – secretă hormoni glucocorticoizi;

reticulată – secretă hormonii sexuali.

Sinteza hormonilor corticosuprarenali are la bază colesterolul;

Circulația hormonală corticosuprarenalieri se efectuează după legarea lor de proteine specifice;

Inactivarea se face la nivelul ficatului prin glicuronoconjugare și sulfoconjugare și dehidrogenare; reglarea efectuându-se pe cale hipotalamo-hipofizară integrată cortical printr-un mecanism de feed-back negativ, având ca suport hormonii corticotrophin releasing factor hipotalamic (CRF).

Mineralcorticoizii

Sunt reprezentați de:

Dezoxicorticosteron

11-dezoxicortizol

Aldosteron

Sunt produși în zona glomerulară a suprarenalei.

Au rol în metabolismul hidroelectrolitic prin reabsorbția de Na+, Cl-, H2O și secreția de K+ la nivelul tubilor renali, cu proprietăți flogistice (proinflamatorii):

Proliferări fibroblastice

Crește permeabilitatea capilară

Crește exudatul inflamator

Efectele aldosteronului

Hormoni glucocorticoizi

hidrocortizolul (cortizolul, cortizonul), sunt produși în zona fasciculată din colesterol în microzomi și mitocondrii.

Acțiunea

glucocorticoizi prin legarea specifică de cromatina nucleară inhibă sinteza acizilor nucleici și proteinelor, ceea ce determină în celulele infoide, musculare osoase și colagene:

paralizia producerii de anticorpi

atrofia timică

atrofia țesutului limfoid

hipertrofia musculară

osteoporoză

reducerea fibrelor elastice în derm.

la nivel hepatic – stimulează depunerea de glicogen

la nivel extrahepatic – potențează catecolaminele și anulează insulina;

asupra apei și electroliților – acțiune redusă, mai pregnantă prin eliminare de K+ și reabsorbția de Na+;

importante proprietăți antifilogistice (antiinflamatoare).

Hormoni sexuali (sexoizii)

Sunt produși în zona reticulată.

Sunt reprezentați de:

progesteron

androgeni

estrogeni.

Acțiune: participă alături de hormonii gonadici la definirea caracterelor sexuale; dereglările funcționale ale corticosuprarenalelor produc insuficiență sau exces al secreției hormonale producând:

ciroze

sindrom nefrotic

Hipovolemii, șoc.

Diferențiere – aceasta se face prin dozarea reninei circulante care este scăzută în forma primară și crescută în forma secundară.

Sindromul adrenogenital (suprarenogenital)

Este produs de modificările cantitative sau calitative al secreției de hormoni sexoizi corticosuprarenali.

Adrenalina și noradrenalina este secretata de medulo-suprarenala si au următoarele funcții în organism:

hiperglicemiant

mobilizarea lipidelor din depozite

creșterea cantității de acizi grași liberi

creșterea contractibilității și excitabilității cardiace

scurtarea timpului de conducere atrioventricular

accelerarea ritmului cardiac

creșterea presiunii sistolice și a debitului inimii

efect global periferic vaso-constrictor

relaxarea musculaturii gastrointestinale

dilatarea pupilei

creșterea secreției sudorale

Dereglarea activității medulosuprarenalei este cunoscută în clinică ca feocromocitom, un țesut tumoral ce secretă în exces catecolamine cu apariția de crize de hipertensiune arterială paroxistică, de cele mai multe ori pe un fond normal tensional. Prin dozarea în urină a metaboliților catecolaminelor se poate pune diagnosticul.

F.OVARUL

Ovarul endocrin secretă:

estrogeni

estradiolul

estrona

estriolul

Aceștia țin sub influența lor schimbările ciclice ale uterului, tonusului miometrului cu contractilitatea acestuia, comportamentul sexual si maturizează caracterele sexuale secundare.

progesteronul – pregătește tractul genital și mucoasa uterină pentru nidația oului și menținerea sarcinii;

relaxina – acționează pe cele două oase pubiene înlesnind trecerea fătului.

Perturbarea funcțiilor ovariene se prezintă sub forma unor sindroame clinice:

G.TESTICULUL

Testicului endocrin – secretă hormoni androgeni – testosteronul fiind cel mai important cu acțiune asupra:

factorilor activității, ai sexualizării

determinarea și apariția caracterelor sexuale secundare

menținerea integrității morfofuncționale a acestora la adult

stimulează creșterea somatică și osificarea cartilajelor

efecte anabolice

produc involuția timusului și a sistemului limfatic

Tulburările funcției testicului endocrin se prezintă sub forma unor sindroame clinice și biologice:

Fiziologia sistemului nervos central-funcțiile fundamentale

Baza anatomică a SN (Sistemul Nervos) o constitue celula nervoasă, neuronul, format din corp celular, dendrite și axon. În interiorul citoplasmei neuronului se găsesc aceleași organite ca în toate celulele organismului, în plus unele neurofilamente și microtubuli.

-Funcția de conducere

Excitabilitatea se produce în condiții fiziologice în urma excitației de către factori fizici, chimici, biologici. Conducerea excitației se face prin dendrite și axoni sub forma unor unde de depolarizare. Între axonii terminali excitația se propagă prin spațiul sinaptic pe baza acetil-colinei, ca mediator sinaptic.

-Funcția reflexă

Reflexul este un act nervos simplu organizat, înăscut, previzibil statistic, care survine după o foarte scurtă latență, ca răspuns la un stimul specific. Este de fapt o legatură obligatorie între o suprafață senzitivă și o anumită reacție efectorie fară participare conștientă. Arcul reflex este înnăscut și este constituit de totalitatea elementelor anatomice ce participă la un act reflex. Arcul reflex este un sistem cibernetic biologic format din: Receptorii – sunt terminațiuni nervoase cu căi aferente și structuri în măduva spinării până în encefal care integrează sensibilitatea dureroasă și uneori o fixează în memorie.

Receptorii sunt de exemplu:

terminații libere difuze extracelulare

dispozitive încapsulate:

Golgi

Meissner

Vater-Paccinii – presiune

Ruffini – cald

Krause – rece

Traiectul căilor aferente are trei stadii celulare (neuronale):

un neuron senzitiv – situat în ganglionul (ggl) spinal

un neuron aflat în cornul posterior în măduvei spinării

și al treile neuron talamocortical (aflat în nucleii talamici)

Fibrele

– Grupul A mielinizat cu fibre α, β, γ, δ pentru durere vie – α, β mai ales

– Grupul B fibre vegetative

– Grupul C nemielinizat – durerea surdă, profundă, persistentă.

Percepția dureroasă se face atât la nivelul formațiunilor nervoase subcorticale cât și corticale.

Fiziologia sistemului nervos periferic

-Funcția de conducere, Funcția reflexă

Sistemul nervos periferic, din punct de vedere fiziologic, realizează un circuit neuronal numit „arc reflex spinal”.

Este suportul tuturor mișcărilor elementare și reacțiilor motorii complexe. Acest circuit are următoarele segmente:

segmentul neuromotor reprezentat de neuronii motori cu prelungirilor lor axonale;

segmentul joncțiunii neuromusculare;

segmentul reprezentat de fibrele și grupele musculare;

segmentul reprezentat de fibrele senzitive;

În patologie se descriu patru sindroame corespunzătoare celor patru segmente:

Funcțiile sistemului nervos vegetativ

-Sipaticul și parasimpaticul

Sistemul vegetativ este acea parte din sistemul nervos care intervine direct în reglarea funcțiilor vegetative, circulație, respirație, digestie, metabolisme, etc., precum și în desfășurarea reacțiilor emoționale și ale comportamentului individual.

Acțiunea sistemului nervos vegetativ se realizează prin arcul nervos vegetativ, ce cuprinde:

Aferențe vegetative ce conduc informațiile preluate de la receptorii viscerali (mecano-receptorii: baroreceptori, receptori de distensie; chemoreceptori, osmoreceptori).

Corpul neuronal este situat în ganglionul rădăcinii posterioare sau în ganglionii omologi ai nervilor cranieni.

Eferențele vegetative sunt formate din axonii celulelor preganglionare ce pleacă din măduvă prin rădăcinile anterioare și ajung în lanțul ganglionilor spinali devenind fibre preganglionare și postganglionare, reprezentând eferențele simpatice. Eferențele parasimpatice se caracterizează prin fibre preganglionare foarte lungi care fac sinapsă cu neuronul postganglionar în vecinătatea organului sau chiar în peretele acestuia.

Majoritatea eferențelor sistemului nervos autonom, după un traiect mai mult sau mai puțin scurt, tind să se reunească pentru a forma plexuri periarteriale, periviscerale sau intraviscerale.

După mediatorii stimulilor nervoși, sistemul nervos vegetativ se împarte în componentă colinergică (parasimpatică) cu mediația asigurată de acetil-colină și una adrenergică (simpatică) cu mediația asigurată de catecolamine.

Răspunsul organelor efectorii la stimularea adrenergică și colinergică

Sistemul nervos periferic, din punct de vedere fiziologic, realizează un circuit neuronal numit „arc reflex spinal”.

Este suportul tuturor mișcărilor elementare și reacțiilor motorii complexe.

Fiziologia LCR, meninge

LCR este secretat de plexurile coroide ale ventriculilor cerebrali și are rolul de protecție a țesutului nervos, fiind mediul intern al acestuia.

Sistemul ventricular și spațiul subarahnoidian cerebro-spinal

Compoziția normală a L.C.R.

Compoziția normală a lichidului cefalorahidian, în funcție de locul prelevării

Variațiile proteinorahiei în raport cu vârsta

Fracțiunile electroforetice ale L.C.R. normal

Perturbările în dinamica fluxului cerebral al LCR, realizează diverse sindroame clinice:

Funcțiile analizatorilor (organelor de simț)

Sunt de fapt receptori înalt diferențiați ce funcționează unitar în organism.

Văzul are ca receptor retina, calea nervilor optici și integrarea corticala. Retina are celule conuri și bastonașe sensibile la undele electromagnetice cuprinse între 323nm-597nm. Printre multiplele investigații ale ochiului amintim fundul de ochi, care aduce informații mai ales pentru retină.

Auzul are ca receptori celulele ciliate din organul Corti, nervii acustico-vestibulari și scoarta cerebrală. Acuitatea auditivă este maximă între 1000-4000 Hz. Pentru a analiza auzul putem face o audiogramă .

Mirosul și gustul este mai puțin dezvoltat la om față de animale, pata galbenă olfactivă situată la nivelul cornetului superior este de 240 mm pătrați. Gustul are receptori pe mugurii gustativi de la nivelul papilelor linguale.

Simțul tactil are receptori specializați în derm.

REFERINȚE:

Baciu I . – Fiziologie, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1976.

Bădărău A. și colab. -Fiziologie vol I, Editura Universitară Carol Davila, București, 2008.

Bădărău A. și colab.- Fiziologie vol II, Editura Universitară Carol Davila, București, 2008.

Bălăeț C. -Fiziopatologie Lucrări Practice, Editura Etna, București 2010.

Bălăeț C. -Fiziopatologie Curs, Editura Titu Maiorescu, București 2011.

Boron Walter – Medical Physiology, Updated edition, Saunders, 2004.

Boron Walter and colab. – Medical Physiology: A cellular and molecular approaoch, 2006.

Cârmaciu R. – Fiziologie – lucrări practice, Editura Universitară Carol Davila, București, 2002.

Chirilă L.- Noțiuni elementare de electrocardiografie, Editura Carol Davila, București, 1976.

Dorobanțu M.- Compendiu de boli cardiovasculare, Editura Carol Davila, București, 2004.

Dobreanu D.- Fiziologia inimii, Editura University Press, Târgu Mureș, 2007.

Greabu M. – Biochimie, Editura Carol Davila, 2002, București .

Ganong W. F. – Review of Medical Physiology 21th edition 2003

http://www. Biopac.com.

Zăgrean L.- Fiziologie vol I , Editura Carol Davila, 2013, București.

Zăgrean L.- Fiziologie vol II, Editura Carol Davila, 2013, București.

Zăgrean L.- O istorie a cardiologiei, Editura Dacia-Cluj Napoca, 1993.