*FIZIOLOGIE

AN I MEDICINA

Prof. Univ. Dr. ANCA BDRU

*OBIECTUL FIZIOLOGIEI Studiaza : Procesele Constantele normale ale structurilor biologice superior organizate, incepand cu celula si agregatele celulare din tesuturi si organe si sfarsind cu organismul uman .Termenul fiziologie de origine greaca ( physis=natura, fiinta; logos=stiinta, cuvant )

*OBIECTUL FIZIOLOGIEI Termenul de fiziologie introdus in medicina de J. FERNEL ( 1542 ) in tratatul MEDICINA, ca titlu al primului capitol despre filozofia naturii.

*OBIECTUL FIZIOLOGIEI Denumita si anticamera patologiei , a abordat de la inceput modul de desfasurare a proceselor vitale, factorii care le determina si mecanismele lor de intretinere .

Obiectul fiziologiei clar conturat

Evolutia fiziologiei lenta si anevoioasa datorita conceptiilor filozofice dominante si lipsei de metode si tehnici adecvate

William Harvey : initiaza temelia fiziologiei experimentale a animalelor si omului in lucrarea sa despre circulatia sangelui ( 1628 )

Fiziologia precizeaza sub raport functional limitele dintre normal si patologic , oferind pe baza cunoasterii mecanismelor normale, principiile orientative asupra corectarii acestor mecanisme dereglate in cursul bolilor.Orice patologie incepe si sfarseste cu fiziologia

*FIZIOLOGIA IN ANTICHITATE Hippocrate ( 460-377 i.e.n ) , conducator al scolii de medicina din Cos a fondat medicina rational-empirica .Organismul alcatuit din patru umori : sange, flegma, bila galbena, bila neagra ( sange venos ) derivate din cele patru elemente ale filozofiei ionice : aer, pamant, apa si focGalen ( 129-201 I.e.n.) din Pergam arata ca :ventriculul stang si arterele contin sange, Intre creier, maduva si nervii periferici sunt legaturi structuraleEste intemeietorul vivisectiei

*FIZIOLOGIA RENASTRII SECOLUL AL XIX-LEA Leonardo da Vinci ( 1452-1519 ) Descrie valvele inimiiModul lor de functionareExplica zgomotul arterial cardiac prin inchiderea valvularaToate arterele si venele pleaca din inima, nu din ficat Miscarile plamanilor sunt pasive, urmand cutia toracicaMuschii sunt alcatuiti din fibre in care se termina nerviiAndreas Vesalius( 1514-1564 )Intemeiaza o metoda de studiu anatomicStabileste o nomenclatura anatomica Jean Francois Fernel ( 1497-1558 ) Admite posibilitatea contractiei musculare in afara vointeiWilliam Harvey ( 1578-1657 ) Intemeietorul morfologiei functionale a animalelor si omului Descrie circulatia sangelui in inima, circulatia mica Postuleaza existenta unor pori in tesuturi intre ramificatiile aortei si venele circulatiei mari Marcello Malphighi ( 1628-1694)Descrie capilarele pulmonare, confirmand ipoteza lui Harvey a porilor dintre artere si vene

*OBSERVATIILE LUI HARVEY ASUPRA CIRCULATIEI VENOASE

*FIZIOLOGIA RENASTRII SECOLUL AL XIX-LEA - II -

Stephen Hales ( 1677-1761 ) Masoara presiunea arteriala si venoasa Masoara volumul sanguinAntoine Lavoisier ( 1743-1794 ) Formarea de caldura in organismul viu este rezultatul proceselor de oxidare Localizeaza insa oxidatiile la nivelul plamanilor

*FIZIOLOGIA CAUZAL ANALITICA Claude Bernard ( 1813-1878 ) A demonstrat functia glicogenetica si glicogenolitica a ficatului Descopera actiunile digestive principale ale sucului pancreaticSustine existenta unor fermentatii fara microorganisme Descrie nervii vasomotori Creaza conceptul de mediu intern cu compozitie constanta Etienne Marey( 1830-1904 ) , Otto Franck ( 1865-19440 , Ernest Starling ( 1866-1927 )Cercetari asupra circulatiei sangelui Willem Einthoven ( 1860-1927 ) Inventeaza galvanometrul cu coarda si studiaza cu ajutorul sau electrocardiograma umana Ion Athanasiu ( 1868-1926 )Fondatorul scolii romanesti de fiziologie experimentala Promotorul electrofiziologiei , initiatorul cercetarilor electromiografice

*GALVANOMETRUL CU COARDA

*EVOLUTIA FIZIOLOGIEI Neuronii Ramon Y Cajal (1890) : entitati morfo-functionale distincte ale sistemului nervosSinapsa Sherrington ( 1897 ) : pentru a defini relatiile de contiguitate dintre neuroniReflexele conditionate in studiul activitati nervoase superioare I.P. Pavlov( 1904 ) Sistemul port hipotalamo-hipofizar Gr.T. Popa si Unna Fielding ( 1930 ) Pancreina Nicolae C. Paulescu ( 1921) hormon pancreatic hipoglicemiant Insulina Banting si Best (1922)- premiu Nobel

*SISTEMELE DE CONTROL ALE CORPULUI FEEDBACK NEGATIV

*FEEDBACK NEGATIV IN REGLAREA RESPIRATIEI

*

SISTEMELE DE CONTROL ALE CORPULUI FEEDBACK POZITIV

*APA IN ORGANISM CONTINUTUL DE APA

60% din greutate

*ROLURILE APEI CONSTITUENT ESENTIAL AL MATERIEI VII, PERMITAND DESFASURAREA NORMALA A MECANISMELOR HOMEOSTAZICE

SOLVENT PENTRU SUBSTANTELE ORGANICE SI ANORGANICE

TRANSPORTOR SI MEDIU DE DESFASURARE A PROCESELOR DE BIOSINTEZA SI BIODEGRADARE

*REPARTIZAREA APEI IN ORGANISM VARIABILA , DIRECT PROPORTIONALA CU INTENSITATEA PROCESELOR METABOLICE VITALE, LA NIVEL DE ORGANISM , ORGANE , TESUT

CONSATANTA , DACA SE RAPORTEAZA EXCLUSIV LA VOLUMUL CELULAR

*REPARTIZAREA APEI IN ORGANISM IN RAPORT DE INTENSITATEA PROCESELOR VITALE1. Varsta/sexEmbrion ..90-97%Copil 0-1an..75%Copil 1-12ani65%Adolescent 55-58% Adult 30-59 ani .60_70%Barbat 55-63%Femei .47-52%Varstnic: peste 60ani..

*REPARTIZAREA APEI IN TESUTUL ACELEIASI SPECIISmalt 0,2%Dentina .10%Tesut osos..25%Tesut adipos ..20-30%Tesut cartilaginos55%Tesut conjunctiv..60%Tesut muscular 75%Tesut nervos 80%

*REPARTITIA APEI IN ORGANE

Oase ..22-25%Tiroida...70-75%Rinichi ..80-85%Creier substanta cenusie .85% substanta alba ..70%Inima , plamani.80%Ficat , piele 70%

*COMPARTIMENTELE LICHIDIENE I

*COMPARTIMENTE LICHIDIENE II

*In lichidele organismului se gasesc dizolvati : - compusi organici, cu molecula mica ( glucoza, uree, aminoacizi ) - substante macromoleculare ( mai alea proteine ) - electroliti anorganici

Electrolitii anorganici au rol in distributia si retinerea apei, in determinarea presiunii osmotice si a concentratiei de H+ ioni

ELECTROLITII IN ORGANISM

*COMPOZITIA ELECTROLITICA A FLUIDELOR CORPULUI

*PRINCIPALELE MINERALE DIN ORGANISM( I ) Sodiul ( Na + ) - Forme:ionizat in plasma ion predominant extracelular - Roluri : ion caracteristic extracelular cu rol in : - repartitia hidrica intra si extracelulara - intretinerea presiunii osmotice extracelulare 80% - reglarea EAB ( component in sistemele tampon de bicarbonat si fosfat ) - transmiterea impulsului nervos - mentinerea proprietatilor muschilor si contractiile miocardului

*SODIUL

*PRINCIPALELE MINERALE DIN ORGANISM (II)Potasiul ( K+) - Forme: ionizat intracelular - Roluri : ion caracteristic intracelular cu rol in : - mentinerea presiunii osmotice - reglarea pH-ului - repartitia hidrica intra si extracelulara - excitabilitate, conductibilitate, transmitere sinaptica - contractie musculara si a miocardului - transfer O2 si CO2 in sange

*POTASIUL

*Principalele minerale din organism ( III )Clorul ( Cl-) Forme : NaCl Roluri : ion caracteristic extracelular cu rol in : - mentinerea presiunii osmotice , a pH-ului si balantei hidrice intra si extracelular - fenomenul Hamburger ( migratia ionilor de Cl-) - formarea HCl in stomac - activarea amilazei

*Principalele minerale din organism ( IV ) Calciul ( Ca2+)Forme:- nedifuzibil (proteinat de Ca) 60% -neionizat, difuzibil ( fosfati, citrati ) -ionizat , difuzibil ( Ca+) 40% activ fiziologicRoluri : - rol structural esential in oase si dinti ( fosfat tricalcic si hidroxiapatita ) confera rezistenta si duritate - coagularea sangelui - contractia musculara -functiile miocardului - transmiterea sinaptica -activator enzimatic pentru tripsina, lipaza, fosfataza alcalina

*PRINCIPALELE MINERALE DIN ORGANISM ( V ) Fosforul ( P ) Roluri : rol structural esential in oase si dinti ( fosfat tricalcic , hidroxiapatita) confera rezistenta si duritate - constituent al AND si ARN cu rol in sinteza proteinelor , multiplicarea celulara , transmitere genetica - ca fosfolipide in structura membranelor celulare si reglarea transportului prin membrane - molecule macroergice : ATP,ADP,GTP - activarea vitaminelor din grupul BMagneziul ( Mg ) Roluri : ion caracteristic intracelular - component al unor sisteme enzimatice cu tiaminpirofosfat ca si cofactor , pentru fosforilarea oxidativa - contractia musculara - transmiterea neuromusculara ( sinergic cu ionii de Ca2+)

*DEPLASAREA APEI IN ORGANISM

*PRINCIPIUL DILUTIEI :Volumul (ml )= Cantitatea de substanta indicator introdusa Concentratia per ml a substantei dispersate in lichid

RETINETI : 1. Cantitatea totala de substanta indicator introdusa in vas 2. Concentratia substantei in lichid dupa dispersie

*SUBSTANTELE MARKERNetoxiceInerte metabolicNefixabile pe elementele figurate , alte celule sau albuminaSa nu afecteze distributia lichidiana prin modificari de presiune osmotica Sa nu paraseasca rapid compartimentulOmogenizabile rapid Dozabile

*Determinarea volumelor compartimentelor lichidieneApa totala : apa radioactiva sau apa grea contine tritiu radioactiv sau deuteriu . Dupa injectarea IV , acestea se amesteca cu apa totala in cateva ore , iar pentru calculul apei toatale se foloseste principiul dilutiei Volumul lic. extracelular : sodiul radioactiv, clorul radioactiv,ionul tiocianat, inulina si zaharoza . Dupa injectare se amesteca in 30-60 min cu lichidul extracelular , iar pentru calcul se foloseste principiul dilutieiVolumul lic. Intracelular : se calculeaza prin diferenta dintre apa totala si lichidul extracelular Volumul plasmatic :se folosesc proteine plasmatice radioactive ( marcate cu 131I ) sau proteine plasmatice de care se leaga coloranti ( T-1824 numit si albastru Evens )Volumul eritrocitar: se foloseste cromul radioactiv care se leaga de eritrocite .

*ECHILIBRUL HIDRIC

*PIERDERILE ZILNICE DE APA

Temp. normalaTemp. ridicataEfort fizic intensPierderi insensibilePiele- Arbore respirator350350350250350650Urina14001200500Transpiratie10014005000Fecale100100100Total 230033006600

*REGLAREA ECHILIBRULUI HIDRICSe face prin : - reglarea ingestiei de lichide prin senzatia de sete - reglarea pierderilor de apa , prin hormonul antidiuretic cu rol major in controlul reabsorbtiei renale de apa si al osmolaritatii plasmei

Reglarea aportului hidric : * senzatia de sete apare la reducerea continutului hidric din organism sub 1%. Setea poate fi produsa prin : - stimularea osmoreceptorilor hipotalamici ( prin cresterea presiunii osmotice a lic. extracelular ) - stimularea voloreceptorilor atriali ( in hipovolemie )

*FACTORII DE CONTROL AI SETEI

Factorul Cresterea senzatiei de sete Scaderea senzatiei de sete Osmolaritatea Crescuta Scazuta Volumul sanguin Scazut Crescut Presiunea sanguina Scazuta Crescuta Angiotensina II Crescuta Scazuta Alti factori Uscarea mucoasei bucofaringiene Distensia gastrica

*REGLAREA ELIMINARILOR DE APASe face prin reactii compensatorii - hormonul antidiuretic (ADH ) si

ALDOSTERON , pentru retinerea apei si prin

FACTORUL NATRIURETIC ATRIAL , pentru eliminarea apei

*FACTORI DE REGLARE AI SECRETIEI DE ADH

CRESTEREA SECRETIEI SCADEREA SECRETIEI Cresterea osmolaritatii plasmei

Scaderea volumului de LEC

Scaderea volumului sanguin

Scaderea presiunii sanguineScaderea osmolaritatii plasmei

Cresterea volumului de LEC

Cresterea volumului sanguin

Cresterea presiunii sanguine

*REGLAREA SECRETIEI DE ADH

*TULBURARI ALE ECHILIBRULUI HIDRICPerturbarile metabolismului apei intereseaza si sodiul in majoritatea cazurilor, dar pot fi si separate.

Tulburarile se datoreaza : - pierderilor excesive de apa (deficitelor de apa) bilant hidric negatic - retentiei in exces a apei (exces de apa) bilant hidric pozitiv

*DEFICITUL DE APAIntereseaza in special compartimentul extracelular , unde are loc o crestere a presiunii osmotice ( in plasma si lic. Interstitial ) . Apa este atrasa din celule si se produce: deshidratare celulara cu senzatie de sete; uscaciunea mucoasei bucofaringiene

Daca mecanismele homeostatice sunt eficiente are loc secretia de ADH.

Tulburarile semnalate se corecteaza rapid dupa ingestia corespunzatoare de apa .

*EXCESUL DE APAPrezenta unui exces de lichid in tesuturile organismului EDEM

Edemul poate fi prezent in compartimentul : - intracelular - extracelular Edemul intracelular apare in doua situatii : 1. Deprimarea sistemelor metabolice tisulare sau o nutritie inadecvata a celulelor. Poate apare acolo unde fluxul sanguin local este redus iar aportul de O2 si substante nutritive este prea mic pentru a mentine un metabolism tisular normal . Are loc deprimarea activitatii pompelor membranare , in special a pompei ce scoate sodiul din celula. Se produce osmoza apei in celula . 2. Inflamatia determina o crestere a permeabilitatii membranelor celulare . Spdiul si alti ioni intra in celula , producand osmoza consecutiva a apei in celula

*EXCESUL DE APA Edemul extracelular Poate fi cauzat de :

- extravazarea exagerata de lichid din sangele capilar sau insuficienta sistemului limfatic de a drena lichidul din interstitii

- retentia renala de apa si sare

*EDEMUL PRODUS PRIN EXTRAVAZAREA DE LICHID DIN CAPILARE SAU OBSTRUCTIE LIMFATICA

1.Presiunea capilara crescuta - retentie renala excesiva de apa si sare ( insuficienta renala, exces de mineralocorticoizi ) - presiune venoasa ridicata ( insuficienta cardiaca , staza venoasa localizata , insuficienta pompelor venoase ) 2. Scaderea proteinelor plasmatice - pierderi de proteine prin urina - pierderi prin lipsa tegumentara ( arsuri, rani ) - sinteza proteica insuficienta ( boli hepatice, deficit de aport ) 3. Permeabilitate capilara crescuta - reactii imune ce produc eliberare de histamina sau alte substante imune - toxine - infectii bacteriene 4. Blocajul drenajului limfatic

*TEST PENTRU EDEM

*EDEMUL PRODUS PRIN RETENTIE RENALA DE APA SI SARE

Clorura de sodiu ramane aproape in totalitate in compartimentul extracelular. Cele mai multe boli care compromit functia renala au tendinta de a reduce excretia de apa si sare prin urina. Consecinte :

1. Edem extracelular intins 2. Hipertensiune datorata cresterii volemiei

*

RELATIA DINTRE PRESIUNEA LI SI VOLUMUL LI

Presiunea Li ~ - 3 mmHg

La 3mmHg , volumul LI este de ~ 12 litri. LI este sub forma de gel .

Gelul este importantprevine curgerea cu prea mare usurinta a lichidului printre tesuturi din cauza filamentelor de proteoglicani ( formate din ac. hialuronic si proteine ) care actioneaza ca un burete

*FACTOR DE SIGURANTA ANTIEDEM

Consta din trei mecanisme : 1. Presiunea negativa a Li sa fie anulata si sa devina pozitiva

2. Fluxul limfatic poate creste de 10 pn la 50 de ori constituie factor de siguranta deoarece previne cresterea presiunii LI la valori pozitive

3. Spalarea proteinelor din LI. Pe masura ce proteinele sunt indepartate din interstitiu , creste diferenta dintre presiunea coloidosmotica a plasmei si cea interstitiala , crescand absorbtia osmotica a lichidului din interstitii in capilare

*ECHILIBRUL OSMOTIC

Membrana celulara este o structura relativ permeabila, prin care apa trece prin osmoza .

Membrana celulara este relativ impermeabila pentru ionii mici , astfel ca apa traverseaza membrana in gradient , spre compartimentul unde concentratia solvitilor este crescuta

*ECHILIBRUL OSMOTICOSMOZA = FLUXUL DE APA PRINTR-O MEMBRANA SEMIPERMEABILA ( dinspre compartimentul cu concentratie scazuta , spre cel cu concentratie crescuta )

*OSMOZA SI PRESIUNEA OSMOTICA ( I )Osmoza se produce ca urmare a miscarii cinetice permanente a particulelor , de o parte si alta a membranei semipermeabile

Presiunea osmotica - este data de micromoleculele dizolvate - impiedica osmoza - creste odata cu cresterea concentratiei solutiilor

Osmolul Capacitatea solvitilor de a realiza osmoza si de a produce presiune osmotica se masoara in osmoli . Este o masura a numarului total de particule

*OSMOZA

*OSMOZA SI PRESIUNEA OSMOTICA ( II ) In mod curent , se foloseste termenul de miliosmol egal cu 1/1000 osm . Osmolalitatea este concentraia osmolal a unei soluii, exprimat in Osm/kg ap Osmolaritatea este concentraia osmolal a unei soluii, exprimat in Osm/l de soluie La temperatura de 37 grade o concentratie de un osmol la litru , va genera in solutie o presiune osmotica de 19,300 mmHg. Multiplicand cu 300 ( osmolaritatea normala a LEC si IC ), obtinem o valoare a presiunii osmotice de 5790 mmHg. Presiunea osmotica (mmHg) = 19,3 x osmolalitate(mOsm/Kg apa)

Osmolaritatea totala a fiecaruia din cele trei compartimente este de ~ 300mOsm/l. Osmolaritatea plasmei este cu 1,3 mOsm mai mare decat in LI si LIC . Diferenta este produsa de efectul osmotic al proteinelor plasmatice care creaza in capilare o presiune cu ~ 20 mmHg mai mare decat in LI .

*VALORILE OSMOLARITATII DETERMINATE DE SUBSTANTELE OSMOTIC ACTIVE (mOsm/l)

INDICATORUL PLASMA LICHIDUL INTERSTITIAL LICHIDUL INTRACELULAR 1. ACTIVITATEA OSMOLARA TOTALA 302,8301,53022. PRESIUNEA OSMOTICA ( mmHg)545054305430

*ECHILIBRULUI OSMOTIC INTRE COMPARTIMENTUL EXTRACELULAR SI INTRACELULAR

TONICITATEA UNEI SUBSTANTE

proprietatea acesteia de a determina deplasarea apei in celula ( influx de apa ) sau in afara celulei ( eflux de apa )

*MENTINEREA ECHILIBRULUI OSMOTIC INTRE COMPARTIMENTUL INTRA SI EXTRACELULAR

*DEZECHILIBRUL OSMOTICEchilibrul osmotic intre compartimentele IC si EC corectat rapid ( in sec sau minute )

Hiperosmolaritatea Cauze : - aport insuficient de apa - pierderi excesive de apa ( renale si extrarenale ) - aport excesiv de sodiu

Hipoosolaritatea Cauze : aport crescut de apa sau solutii de glucoza si eliminari deficitare

*CONTROLUL OSMOLARITATII LEC SI A CONC. DE SODIUIonii de sodiu din LEC , determina direct sau indirect peste 80% din presiunea osmotica a acestui compartiment .

Pentru reglarea osmolaritatii LEC si a conc de sodiu , actioneaza trei sisteme de control , independente :

1. Sistemul osmoreceptor- hormon antidiuretic

2. Mecanismul setei

3. Mecanismul apetitului pentru sare

*CONTROLUL OSMOLARITATII LEC

1. SISTEMUL OSMORECEPTOR HORMON ANTIDIURETIC ( ADH )

*ADH-ul

V 2 receptori pentru vasopresina

AQ 2 aquaporina 2

*REGIUNEA ANTEROVENTRALA A VENTRICULULUI 3 ( AVaV3 )Arie neuronala pentru controlul osmolaritatii

In regiunea AVa V3 , cat si in vecinatatea ei , exista neuroni : - stimulati de cresteri minime ale osmolaritatii LEC - inhibati de scaderea osmolaritatii LEC osmoreceptori

In partea superioara a zonei AVaV3 se afla o structura specializata denumita organ subfornical In partea inferioara o alta structura numita organ vascular al laminei terminale . Intre aceste doua zone se afla nucleul median preoptic care are multiple conexiuni nervoase : - cu cele doua organe - cu nucleul supraoptic ` - cu centrii de control ai presiunii arteriale

*2. MECANISMUL SETEISetea este primul reglator al aportului de apa .Definita ; cerinta ( pofta ) constienta pentru apa . Localizarea centrilor setei : - Regiunea AVaV3 - Zona preoptica hipotalamica centrul setei Stimulul fiziologic : deshidratarea celulara datorita cresterii presiunii osmotice a LEC prin : - aport hidric deficitar - exces de sodiu - pierderi de potasiu

*CENTRII SETEI

*HOMEOSTAZIA APEI SI SARII Controlul hormonal al echilibrului hidro-electrolitic

1. Deshidratare scaderea eliminarilor de apa 2. Hiperhidratare cresterea eliminarilor de apa 3. Exces de sare cresterea eliminarilor de sare 4. Deficit in sare dimunuarea eliminarilor de sare

*CONTROLUL SECRETIEI DE ALDOSTERON

*MECANISMUL APETITULUI PENTRU SARE Stimulii care determina apetitul pentru sare sunt :1.Scaderea concentratiei sodiului in LEC2. Insuficienta circulatorie determinata de hipovolemie

Diferenta majora intre sete si apetitul pentru sare : - setea apare imediat - apetitul pentru sare apare dupa cateva ore si creste progresiv

Importanta apetitului pentru sare : - demonstrata la bolnavii cu boala Addison (nu au secretie de aldosteron) ceea ce produce pierderi masive de sare prin urina , cu scaderea conc sodiului in LEC si a volemiei stimuleaza dorinta de sare

*ALTI FACTORI HORMONALI DE CONTROL AI SECRETIEI DE SODIU

Factori Mecanismul si actiunea

-factorul natriuretic atrial (FNA )

- factorul natriuretic hipotalamic (FNH)

- sistemul prostaglandinic renal ( SPG ) -actioneaza pe rec. FNA de tip A de la nivel glomerular ; inhiba reabsorbtia de sodiu si secretia de renina, inhiba eliberarea de aldosteron si vasopresina, vasodilatator, hipotensiv

actioneaza pe receptorii FNH de tip B ; vasodilatator

-PGE 2 renala este produsa la expansiunea LEC ; efect inhibitor asupra transportului tubular de sodiu

*APA IN ORGANISM - INTREBARI -Varianta : RASPUNSURI MULTIPLE Un exercitiu fizic prelungit nu determina pierderi de apa prin :Sistemul respiratorPiele Materii fecale Transpiratie Urina 2. Factorii care determina sensul de deplasare al apei in organism sunt :Presiunea osmotica Presiunea hidrostatica Membranele celulare Presiunea coloidosmotica Structura moleculara a apei 3. Care din volumele compartimentelor lichidiene din organism se determina direct cu ajutorul markerilor :Apa intracelulara Apa totala Apa extracelulara Volumul interstitialVolumul plasmatic