Lezione 17

23/04/2013

Prof. Marini

Ipotalamo

[Oggi parleremo dell’ipotalamo,ma c’è anche qualcosa di termoregolazione, allora io cosa ho fatto ho messo insieme questa struttura centrale nello studio della fisiologia e anche delle parti riguardante la termoregolazione in modo tale che chi non ha seguito la didattica opzionale recupera delle cose che sono state fatte, chi invece l’ha seguita trova l’occasione per riprendere alcuni argomenti già visti e correlarli in maniera più completa con l’ipotalamo. Per cui noi oggi facciamo tutta questa struttura dal punto di vista funzionale e ci rivolgiamo agli aspetti principali della termoregolazione. In realtà c’è un legame con tante altre cose che voi avete studiato visto che abbiamo detto insieme che la fisiologia è una disciplina integrativa per cui tante cose che avete fatto con altri docenti li riprendiamo oggi con questa struttura.]

L’ ipotalamo appartiene alla base dell’encefalo, tant’è vero che la troviamo, dal punto di vista anatomico, catalogata come tipica struttura diencefalica. Se infatti andiamo a guardare un po’ tutto lo sviluppo delle vescicole durante l’embriologia, dalla vescicola diencefalica originano varie strutture tra cui quelle della base del cranio e quindi anche l’ipotalamo. Inoltre sapete e lo vedete anche dalla posizione che assume nel sistema nervoso centrale, è una struttura posta in basso rispetto al talamo inferiore (ipo - talamo) e contribuisce alla parete (diciamo così) del terzo ventricolo.

Ma al di la di questi aspetti anatomici sappiamo che c’è la possibilità che questa struttura si "unisca" con l’ipofisi, anzi forma essa stessa l’ipofisi, perché se vi ricordate l’ipofisi posteriore o neuroipofisi è formata dagli assoni dei neuroni ipotalamici. [ L’ipofisi si divide in due porzioni una anteriore o adenoipofisi – nonchè la parte più propriamente ghiandolare – e una parte meno ghiandolare se vogliamo, perché fatta da sostanza bianca, cioè da assoni mielinizzati, la neuroipofisi. Queste due parti sono così differenti perché anche l’origine è differente, mentre infatti l’ipofisi anteriore deriva dalla tasca di Rathke, l’ipofisi posteriore deriva dalle strutture del sistema nervoso centrale. Per cui alla fine dalla tasca di rathke si forma una struttura che si porta verso l’alto e dalla vescicola encefalica un'altra struttura che va verso il basso per cui alla fine si forma questo bulbo d’aglio che è l’ipofisi andando a creare quello che funzionalmente chiamiamo Asse ipotalamo – ipofisario.

E infatti, se guardate l’immagine, vedete come gli assoni dei neuroni ipotalamici sono in sostanza gli assoni dei neuroni che appartengono ai nuclei sopraottico e paraventricolare che formano appunto questa struttura. Di solito, si usa dividere l’ipotalamo in una serie di zone che hanno tutta una serie di connessioni e afferenze con il sistema nervoso, infatti vedete che la maggior parte delle connessioni soprattutto della porzione mediale e laterale dell’ipotalamo sono connesse con il tronco encefalico e l’encefalo. Le zone che conosciamo sono tre:

Laterale;

Mediale;

Periventricolare.

La zona periventricolare è quella che circonda i ventricoli e a sua volta è connessa con la prima e la seconda parte dell’ipotalamo, ma al di la di questa divisione anatomica a noi interessa capire in fisiologia perché è così importante studiare l’ipotalamo.

Come già detto, possiede numerosi nuclei, afferenze e connessioni con il mesencefalo, con il talamo, con i nuclei della base, con la corteccia cerebrale, con il globus pallidus (striato), nonchè connessioni cortico - cerebrali, retiniche e olfattive. Quindi diciamo che l’aspetto chiave è che l’ipotalamo diventa una struttura centrale delle funzioni vegetative, infatti le connessioni sono connessioni con strutture tipicamente sensoriali. La capacità del soggetto di rispondere, nel caso del corpo umano, a determinati stimoli sensoriali, o a determinati stimoli di variazione di energia ambientale esplica delle risposte adattative nei confronti dell’ambiente. Quindi è ovvio che questa struttura nel momento in cui riceve queste connessioni diventa una struttura centrale in questo meccanismo.

Come sappiamo, esso ha delle connessioni con il sistema endocrino, motivo per cui molti considerano l’ipotalamo come esempio anatomico e pratico dell'unione tra il sistema nervoso e il sistema endocrino, 'unione tra questi due sistemi non è dunque solo funzionale, ma anche di tipo diretto, pratico. La stessa neuroipofisi abbiamo detto che è formata da assoni dell’ipotalamo per cui non poteva l' organismo essere costituito solo dal sistema nervoso perché le risposte adattive funzionali sarebbero state troppo brevi e avremo avuto un surplus, un carico di lavoro eccessivo nei confronti del sistema nervoso. Ovviamente, questo andrebbe bene in specie che filogeneticamente sono più semplici di noi, ma in una struttura complessa quale è l’uomo è evidente la necessità di meccanismi più complessi, a lungo termine e raffinati. Ecco che allora si viene a creare anche embriologicamente un’unione tra i due sistemi. [Un altro esempio lo vediamo parlando della porzione midollare della ghiandola surrenale, sappiamo infatti che la porzione midollare può essere considerata come ganglio del sistema nervoso vegetativo privo dei recettori gangliali. Infatti gli ormoni prodotti da questa porzione, invece di andare a finire nel vallo finiscono nel sangue, quindi il neurotrasmettitore che diventa ormone, e infatti molte di queste molecole sono ambivalenti a seconda di come agiscono.]

Per cui ricapitolando possiamo considerare l'ipotalamo come:

· centro delle funzioni vegetative;

· punto di connessione tra sistema nervoso e sistema endocrino;

· nonchè parte centrale del sistema limbico.

Ipotalamo e sistema limbico

Ci troviamo nell'ambito di un argomento neuro/fisio/psico/biologico, quindi in un campo piuttosto complesso. Quando parliamo di sistema limbico parliamo della struttura ipotalamica che ha un ruolo centrale e che si collega al sistema nervoso, ma lo fa in maniera più complessa per cui dobbiamo considerare non solo il collegamento in se, ma anche l'aspetto "dell’affettività", cioè l’affetto che contraddistingue il cosiddetto aspetto emotivo, le emozioni. Qualcosa che non avviene in maniera fredda, cruda, secca, ma con dietro un correlato di tipo emotivo.

Pertanto l’ipotalamo è una delle più importanti strutture attraverso cui il sistema limbico controlla la maggior parte delle attività endocrine e vegetative dell’organismo, ma anche molti aspetti del comportamento emotivo. [emozione: stato fisiologico/psicologico in cui c’è stata una risposta complessa. Se si dilata temporalmente si parla di sentimento, se invece si dilata intensamente si parla di passione]. Si interfaccia con le strutture che fanno parte del circuito del Papez, che è un circuito neuronale impagnato in queste risposte di tipo comportamentale, vegetative e endocrine.

Sistema limbico:

· ipotalamo;

· nuclei talamici anteriori;

· giro cingolato;

· ippocampo;

· amigdala.

E’ tutto un discorso che deriva dalla complessità della risposta e che consente di fare in modo che la risposta sia sempre la migliore possibile perché se la correlo con modifiche comportamentali che rientrano nel quadro limbico è chiaro che posso rispondere in maniera migliore perché l’aspetto comportamentale è correlato anche alla memorizzazione. Il sistema limbico è connesso a questo e ci aggiungiamo anche l’amigdala che inizialmente non ne faceva parte e poi si è visto che ha un ruolo centrale in questi meccanismi.

Se noi vogliamo sintetizzare sulla base di queste cose a cosa serve l’ipotalamo e che cosa fa le sue attività sono:

- regolazione omeostatica a lungo termine (su tutta una serie di aspetti di tipo neurovegetativo endocrino che sono: regolazione della temperatura corporea, bilancio idrico, regolazione del metabolismo energetico garantito dai centri della fame e sazietà, regolazione contrattilità uterina che ovviamente è di fondamentale importanza per la donna grazie alla produzione dell’ossitocina - che nell’uomo servirà soprattutto e solo per la regolazione del comportamento sessuale, della libido - ed eiezione del latte della ghiandola mammaria, ma non produzione perché sono due cose diverse. )

- funzioni comportamentali (comportamento sessuale, stati emozionali che accompagnano la lotta, l’aggressione e la fuga).

- ritmi crono biologici (es. ritmi circadiani). Un aspetto tramite il quale si può studiare la fisiologia e che ritroviamo anche nei testi più recenti, è quello di Modellizzare il corpo umano, ovvero di lavorare per modelli, cercando di standardizzare un determinato modello per ricavare una serie di notizie di dati che ci servono per elaborare poi le teorie e per spiegare come funzionano le cose. Modellizzare il cervello: catalogarlo in una serie di sistemi diversi tra cui quello del sistema di stato comportamentale governato da dei ritmi cronobiologici. Cioè il fatto che spesso tutto quello che avviene segue delle ciclicità. E allora quando parliamo di ipotalamo esso diventa un importante sistema di sincronizzazione. Per esempio parleremo di nucleo soprachiasmatico che è alla base del ciclo sonno/veglia fondamentale per l’adattamento, perché la notte non è un periodo facile soprattutto per quegli animali che sono "prede". Da noi la notte viene vista come fase temporale in cui c’è un riposo che non è tanto un riposo per il cervello, in quanto anzi lavora di più di quando è di giorno.

- asse ipotalamo ipofisario: l’ipotalamo libera infatti dei fattori di tipo peptidico che sono fattori o di rilascio o di inibizione che raggiungono il cosiddetto circolo portale ipotalamo/ipofisario per poi agire sulle cellule dell’adenoipofisi inducendo così la formazione di altre strutture che poi agiranno sugli organi bersaglio.

Stimolazione elettrica – effetti vegetativi

Il cervello umano è complesso non per la sua grandezza, ma per le sue circonvallazioni. – non esiste atlante del cervello umano, ma c’è dei ratti –. E anche l’ipotalamo è molto complesso perché se noi andiamo a fare degli esperimenti di stimolazione che nascono dagli animali (perché su di essi si possono fare due prove fondamentalmente: di stimolazione o di ablazione) vediamo che se si stimolano determinate aree ipotalamiche si hanno risposte di tipo vegetativo, comportamentale.

Aumento P.A.

Attivazione respiratoria

Midriasi pupillare

Caduta di P.A.

Inibizione respiratoria

Miosi pupillare

Defecazione

Falsa rabbia.

E chiaro dunque che dall'attività di regolazione ipotalamica dipende il controllo e l'attività delle due grosse sezioni del sistema nervoso vegetativo che sono il parasimpatico e il simpatico.

Regolazioni omeostatiche a lungo termine:

1.Bilancio idrico: controllato soprattutto a livello dell’ipotalamo anteriore, dove esiste il cosiddetto nucleo sopraottico, chiamato anche nucleo della sete. Esso è formato da neuroni che fondamentalmente hanno una funzione osmo-recettoriale, osmocettiva; ovvero neuroni che sono più sensibili (rispetto ad altri) alla variazione di osmolarità del liquido extracellulare. Quando ci sono delle variazioni di osmolarità del liquido extracellulare e di quello interstiziale a risentirne di più sono le cellule dato che gli elettroliti rimangono nel posto dove stanno e quello che si sposta è il liquido a causa dei diversi livelli di concentrazione. Per cui se c’è un ambiente iperconcentrato per avere il giusto equilibrio di soluto e solvente il liquido fuoriesce dalla cellula che va così incontro a "raggrinzimento", poi avvertito dai recettori cioè dai neuroni con funzione osmorecettoriale che innescheranno successivamente la produzione di ADH (ormone antidiuretico), proprio perché il modo per ripristinare il rapporto ottimale soluto/solvente è di aumentare la quantità di acqua diluendo così il soluto.

Infatti vedete che se questi neuroni magnocellulari del nucleo sopraottico [a livello dell'ipotalamo distinguiamo due popolazioni di neuroni: i magno cellulari e parvi cellulari. Quelli che nella neuroipofisi portano alla liberazione di ADH e ossitocina sono i magnocellulari che vengono così chiamati perché sono più grandi dei neuroni normali e contengono una sostanza tigroide abbastanza evidente, quindi questo ci fa capire che ci sono tanti ribosomi nei neuroni e dal'altra parte, se non ce l' ha il neurone nessuno avrà molti ribosomi, perché dal punto di vista citologico il neurone ha una notevole sintesi proteica (sintesi neurotrasmettitori, mantenimento delle pompe ioniche)].

E allora che succede quando si ha ovviamente una condizione di iposmolarità è chiaro che si attiva il meccanismo della sete che è un riflesso e ci porta ad accostarci al liquido per ripristinare il rapporto soluto/solvente. Se noi avessimo un ambiente iposmolare (bassa concentrazione di elettroliti nel liquido) il liquido passerebbe dall' esterno all'interno per cui avremo lo swelling, aumento di volume. (processo citotossico che porta la cellula a morte. Laddove c'è per esempio una diminuzione del liquido, dovuta a disidratazione, ma anche a un' emorragia, c'è sempre produzione di ADH. L'emorragia porta infatti a perdita di liquidi in quanto la parte liquida del sangue è composta per il 93 % da acqua.

L'ADH è un neurormone proprio perché gli assoni di natura ipotalamica che formano la neuroipofisi riversano direttamente nel circolo venoso il loro secreto. ( parleremo in questo contesto di neurormoni o di neurosecreti - secrezione di tipo neurocrino - ). Inoltre, questo ormone viene chiamato anche vasopressina, oltre ad "ormone antidiuretico", perché ha un effetto indiretto sulla pressione in quanto aumentando la volemia essa influisce sulla pressione arteriosa (essendo una forza essa dipende dal volume del liquido). Per cui essa agisce sulla pressione per effetto indiretto, ma anche diretto in quanto la vasopressina è un ormone che induce vasocostrizione per garantire il nutrimento periferico, andando così ad agire sulla pressione arteriosa. Ma il vero bersaglio dell'ADH è il rene.

La vasopressina agisce, infatti, insieme all'aldosterone sui tubuli distali e dotti collettori del rene. In particolare l'ADH agisce sull’acqua libera, mentre aldosterone sulla componente mineralizzata.

Il meccanismo con cui agisce in particolare è quello di indurre nelle cellule bersaglio del tubulo distale del dotto collettore, attraverso un meccanismo mediato da cAMP, la produzione di particolari proteine canale per l'acqua: le acquaporine che prima non si conoscevano, ma sono importanti perché le mutazioni delle acquaporine possono essere alla base di un danno renale. Così come si possono avere forme di disidratazione perché c'è un problema a queste proteine canali e l'acqua non passa. Ma perché è necessaria la presenza di queste acquaporine? Non si può assorbire l'acqua sfruttando il meccanismo controcorrente, creando un movimento con pompe ioniche? Se osserviamo attentamente l'anatomia della regione vediamo che nel tubulo prossimale, dove c'è il riassorbimento obbligatorio dell'acqua, (65 - 70 % di acqua assorbito a questo livello) questa riesce a passare attraverso le giunzioni paracellulari, mentre nel tubulo distale l'unione delle cellule è talmente forte che renderebbe impossibile il passaggio attraverso le giunzioni. Ecco spiegata la funzionalità delle acquaporine: l'unico modo per far passare l'acqua è creare queste proteine canale che presentano dunque dei pori per il passaggio dell'acqua. (20 % di acqua assorbita nel dotto collettore).

2.Contrattilità uterina ed eiezione della ghiandola mammaria: così come c'è il nucleo sopraottico c'è anche il nucleo paraventricolare, anch' esso magnocellulare con neuroni responsabili della produzione dell' ossitocina. Quest'ormone si differenzia dalla prolattina perché mentre quest'ultima stimola la produzione del latte, l'ossitocina agisce sull'eiezione, sulla fuoriuscita dalla ghiandola mammaria. Il riflesso di partenza, che amplifica nella produzione di questi ormoni, è la suzione, uno dei riflessi primitivi, innati. Il neonato, infatti, oltre alla prensione, la prima cosa che fa è la suzione. (riflessi che possono tornare anche negli anziani laddove ci sono discorsi degenerativi nella corteccia cerebrale).

Dunque l'ossitocina è importante perché a differenza della prolattina causa la contrazione delle cellule. E in particolare essa causa contrazione delle cellule mio epiteliali dei dotti galattofori nella ghiandola mammaria, favorendo una sorta di spremitura di questi dotti per favorire l'eiezione del latte, ma non solo poichè avendo come bersaglio le cellule muscolari essa agirà anche sul miometrio. Molti lo conoscono come "l'ormone del parto", dal' altra parte quando ci sono nella donna poche contrazioni, o contrazioni poco forti, uno dei presidi terapeutici utilizzati è la somministrazione di ossitocina sintetica.(oggi se ne somministra sempre meno perché si possono avere problematiche se ce n'è troppa perché le contrazioni potrebbero essere talmente intense da causare dolore, motivo per il quale oggi si usano più che altro le prostaglandine) e sappiamo bene nel momento in cui parte l'evento a cascata del parto i livelli di ossitocina aumentano per favorire il secondamento ed evitare anche emorragie post-partum.

3. Centri della sazietà e della fame: nell' ipotalamo laterale abbiamo il centro della fame che ovviamente quando è attivo porta a far si che il soggetto si avvicini al cibo. Succede invece il contrario quando si attiva il nucleo ventromediale dove abbiamo il centro di sazietà e il soggetto ha rifiuto nei confronti dell' alimento.

Ci sono varie teorie che spiegano questo rapporto con il cibo e la regolazione dei centri è di due tipi: ormonale e neuronale, grazie all'aiuto di diverse molecole che entrano in gioco con azione ormonale o simil tale (neuropeptide y, ossitocina, liponectina ecc) nonché l'intervento di alcune molecole di segnale provenienti dal tessuno adiposo – uno degli organi metabolicamente più attivi – che provvede infatti alla risposta di termoregolazione, alla nutrizione del feto durante il parto etc.

Questi studi sui centri della fame e della sazietà nascono in particolare da alcuni esperimenti condotti sui gatti da cui ne è risultato che causando un ablazione sul nucleo laterale l'animale dimostra anoressia e poi muore; mentre se viceversa causiamo un' ablazione dei nuclei ventromediali l'animale tende all' obesità e al continuo avvicinamento al cibo (iperfagia). Tutti questi studi sono poi stati confermati sull' uomo con risonanza, dimostrando ampiamente il ruolo di questi nuclei sulla regolazione del metabolismo energetico e sul comportamento alimentare.

Effetti comportamentali delle strutture ipotalamiche

· La stimolazione del nucleo laterale da:

Fame, aumento del livello generale di attività, comportamenti di rabbia e lotta. (tutte cose collegate da un certo punto di vista, perché quando una persona ha fame si dice che diventa anche nervosa e guarda caso si sviluppano connesioni e attivazione soprattutto del sistema nervoso simpatico - definito "lotta e fuggi" perché ci dona tutte quelle risposte vegetative che portano a "salvarsi").

· La stimolazione dei nuclei ventromediali da:

Senso di sazietà e stato di quiete. Questo deriva anche dall'attivazione, successiva, del sistema parasimpatico che infatti noi definiamo di tipo "conservativo" perché attivato durante il riposo, durante digestione.

· La stimolazione della picccola zona dei nuclei periventricolari da:

atteggiamenti tipici della paura e della risposta a una punizione.

Ritmi circadiani

Siamo nell'ambito della cronobiologia, dove non consideriamo solo i ritmi circadiani, ma anche quelli infradiani (sotto le 24 ore) o i cicli mensili (come degli ormoni femminili).

Ci troviamo stavolta nel nucleo soprachiasmatico.

Uno degli ormoni che segue un ritmo circadiano è il: Cortisolo, ormone dello stress. Questo, durante le prime ore del mattino, verso le 4, comincia il picco poi durante la notte i livelli di cortisolo nel sangue si riducono.

Il nucleo sovrachiasmatico ha ovviamente un fascio che lo mette in comunicazione con la retina., per cui esiste un tratto retino/ipotalamico che è importante perché l'ipotalamo riceve informazioni sullo stato di luce e buio grazie a questo tratto. Possiamo dunque considerare questo nucleo come un sincronizzatore che mette in moto una serie di risposte correlate all presenza della luce o del buio e grazie al quale, quindi, ci adattiamo alle circostante ambientali. Questo nucleo è inoltre connesso con una struttura situata posteriormente e che si chiama epifisi (una volta veniva chiamata "sede dell'anima") importante per la sintesi di melatonina - da non confondere con la melanina - .

Ricapitolando, l’orologio circadiano è localizzato nel nucleo soprachiasmatico (NSC) dell’ipotalamo, che viene ovviamente così chiamato perché si trova sopra al chiasma ottico, e ha la funzione di controllare i ritmi circadiani.

[I livelli di melatonina sono bassi di giorno mentre hanno un vero e proprio picco durante la notte, essa infatti si trova anche sotto forma di integratore utilizzato soprattutto da chi deve fare viaggi e soffre di insonnia legata al jet lag. Essa è un ormone amminico derivato dal triptofano.]

Riepilogo dei rapporti ipotalamo/ipofisari

Quando parliamo di rapporti ipotalamo/ipofisari facciamo riferimento da una parte, al circolo portale ipotalamo - ipofisario che si chiama così, ma è leggermente più ostico rispetto al circolo portale epatico. Esso prevede che ci si un' arteria ipofisaria superiore che capillarizza nell' arteria mediana delle ipofisi dove si formano delle venule in cui si riversano i fattori di rilascio o di inibizione. Ci sono poi tutti i sinusoidi intraipofisari e, in ultima analisi, gli ormoni prodotti dalle cellule dell' adenoipofisi che raggiungono il seno cavernoso e poi la circolazione venosa concludendo così il circolo portale tra venule e sistema venoso finale. [ci sono addirittura due plessi e qualcuno parla di plesso primario e plesso secondario]

Questi fattori che agiscono sull' adenoipofisi sono in genere di tipo peptidico ed agiscono tramite vari secondi messaggeri che conoscete, e possono modulare l' attività trascrizionale e di sintesi dei vari ormoni che vengono poi prodotti dall' ipofisi.

Fattori peptidici ipotalamici che stimolano o inibiscono la trascrizione

Fattore ipotalamico Effetti

CRH stimola la secrezione di ACTH

TRH stimola la secrezione TSH

GNRH stimola la secrezione di LH e FSH

[etc.]

Dall’adenoipofisi vengono prodotti 5 tipi di ormoni. I peptidi sono trasportati fino all' eminenza mediana poi vengono liberati nella circolazione venosa che trasporta l' adenoipofisi che produce i suoi cinque tipi di ormoni poi riversati nei seni cavernosi e quindi nella circolazione venosa. Altri ormoni peptidici sintetizzati da alcuni neuroni sono quelli dei nuclei sopraottico e paraventricolare che vengono trasportati lungo gli assoni, immagazzinati nella neuroipofisi e poi liberati in circolo.

Termoregolazione

Alcune di queste immagini le ho fatte vedere a chi ha seguito la didattica opzionale però ripropongo alcuni aspetti utili per il corso di base.

La termoregolazione è importante perché è un:

Processo che permette il mantenimento di una temperatura corporea costante.

Processo essenziale per la vita perché la velocità delle reazioni chimiche dipende dalla temperatura.

Minori variazioni della temperatura coporea = minori probabilità che la cellula possa avere degli squilibri dal punto di vista funzionale ovvero maggiori possibilità che le reazioni chimiche avvengano in maniera coordinata-. dal'altra parte anche in laboratorio uno dei parametri a cui si sta più attenti quando si deve modellizzare qualcosa è proprio la temperatura. [ricordatevi l'equazione chimica che mette in rapporto la velocità delle reazioni chimiche con la temperatura e quindi con l' attività degli enzimi: ecco perché il nostro organismo mette a disposizione una serie di sistemi per mantenere questa temperatura].

T. costante significa mantenere una stato stazionario dinamico che mette in luce due aspetti che devono essere tra loro diciamo in equilibrio (anche se il concetto di equilibrio è un pò diverso infatti io preferisco parlare di stato stazionario dinamico)

Questo stato stazionario dinamico deriva da un bilanciamento tra:

Produzione di calore = dispersione di calore

Laddove la prima dipende sostanzialmente da reazioni chimiche esotermiche che avvengono principalmente nel fegato, muscoli e cuore. La seconda, invece, avviene grazie alla conduzione, convezione, irraggiamento, evaporazione. [parliamo di EVAPORAZIONE DEL SUDORE, e non di sudorazione perché con la sudorazione fisicamente non disperdiamo nessun calore, in quanto la sudorazione nasce solo per il fatto che siccome l'acqua ha un alta costante termica, alta capacità termica, è facile passare il calore in un liquido invece per disperderlo è necessaria l'evaporazione tant'è vero che possiamo sudare tranquillamente, ma se si è in ambiente umido è evidente che non basta sudare per disperdere calore: bisogna considerare la tensione di vapore delle molecole dell'acqua e l'umidità dell'aria].

Produzione di calore: forma di energia in transito che deriva dal metabolismo. Le varie forme di energia si trasformano l'una nell'altra e non c'è mai dispersione di energia, ma conservazione dell' energia prodottta (sapete bene che una buona quantità durante l' attivita fisica deriva dalla contrazione muscolare). Inoltre circa il 70 % dell' ATP prodotto dall’organismo viene disperso sotto forma di calore ed è quindi correlato all'aumento di temperatura. Ecco perché abbiamo dei meccanismi di termodispersione, ovvero perché senno le reazioni chimiche subirebbero delle variazioni importanti.

Noi siamo individui nucleo omeotermici, più che omeotermici in toto, perché in realtà le temperature del corpo umano variano tra l'interno e la periferia. (Dinamica dei flussi di calore, pensate per esempio alla circolazione periferica e quindi ai meccanismi di vasodilatazione e vasocostrizione sulla maggiore o minore dispersione di calore). Per cui diciamo che abbiamo: nucleo omeotermico e guscio o mantello eterotermico anche se nel discorso didattico generale si dice che come i mammiferi l'uomo è omeotermo: specie in grado nonostante anche ampie variazioni della temperatura ambientale di riuscire a mantenere la temperatura corporea costante (per distinguerlo dagli altri come gli anfibi o rettili che hanno una temperatura che deriva dalla variazione ambientale).

Temperatura corporea costante poiché la quantità di calore prodotta è uguale a quella emessa. Adattamenti regolativi:

· termogenesi (produzione di calore);

· termodispersione (dispersione di calore).

Produzione del calore

Vi dico semplicemente che gran parte della produzione del calore deriva dal metabolismo. I processi metabolici consistono essenzialmente in processi di ossidazione e sono complessivamente ESOENERGETICI. L’energia potenziale chimica dei cibi e delle bevande si trasforma in termica. Poi abbiamo l'energia biolettrica (usata per la trasmissione degli impulsi nervosi e attività elettrica dei muscoli) che è la forma di energia prodotta che viene così chiamata perché non siamo pile, ma bbiamo un meccanismo che ricorda quello di una pila. Poi abbiamo l'energia meccanica che è quella tipica dell' attività muscolare con contrazione dei muscoli. E alla fine tutte queste energie si trasformano per la maggior parte in energia termica quindi in calore, poi emesso nell'ambiente.

Per cui le entrate di energia le registriamo con la dieta (grazie al senso di fame, appetito etc); mentre le uscite d'energia con il calore prodotto di cui circa il 70% una parte non è regolata mentre una deriva da termoregolazione.

Alla produzione del calore a riposo contribuiscono soprattutto fegato e cuore, mentre durante l'attività fisica intervengono maggiormente i muscoli scheletrici. Sapete, inoltre, che esiste anche un tessuto di riserva che è il tessuto adiposo e in particolare uno che comincia a diventare poco rilevante nell'adulto e che è il tessuto adiposo bruno, ma che nel neonato è molto importante perché è una sorta di meccanismo ancestrale che consente di creare una sorta di deposito di energia. Esso favorisce il disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa ad opera di una una particolare protenina (la termogenina) che è la cosiddetta proteina disaccoppiante.

Quindi il nostro corpo produce continuamente calore come sottoprodotto delle trasformazioni chimiche che avvengono continuamente in tutte le cellule.

[metabolismo in toto: quota rilevante metabolismo basale, quota di metabolismo da lavoro e quota specifica di alcuni alimenti in particolare proteine.]

Emissione calore

L’energia termica generata all’interno del nostro corpo viene dispersa nell’ambiente essenzialmente attraverso la pelle:

· conduzione, per esempio per gradiente di temperatura. [Primo principio della termodinamica: tutto si muove secondo gradiente. Vale per l'energia elettrica che ha un gradiente di potenziale, per gli ioni che vanno dalla maggiore a minore concentrazione; per i gas che vanno dalla maggiore pressione parziale alla minore pressione parziale e infine per la temperatura che va da temperatura maggiore a temperatura minore.].

· convezione: quando ci si trova in un ambiente liquido o aeriforme vi sono i moti convettivi.

· irraggiamento: la massima dispersione di calore a riposo avviene per irraggiamento, per cui esso non è importante solo per assumere calore quando ci esponiamo al sole. nn solo per assumere calore, esponendosi al sole. - sia interno che esterno -

· evaporazione (sudore).

[si rischia maggiormente colpi di sole e di calore in estate per azione non solo diretta ma anche riflessa dall'asfalto. In condizioni fisiologiche la conduzione ai fini della termoregolazione è molto limitata. La perdita di calore per convezione è un significativo mezzo di dispersione. Mentre circa il 19 % del calore in condizioni di riposo è eliminato con l’evaporazione, durante l’attività fisica raggiunge anche il 70 – 80 %. Esiste inoltre, anche la perspiratio insensibilis di cui ci accorgiamo solo quando ci sentiamo "appiccicaticci" ma non ci rendiamo conto coscientemente della perdita di liquidi.]

Sistema di termoregolazione dell’uomo: ci aiuta a spiegare i meccanismi riflessi e di base di funzionamento del sistema nervoso. Quali sono gli alimenti di un arco riflesso? sono cinque: uno è il recettore, perché devo rilevare l'istinto, un secondo è la via afferente e sensitiva; il terzo è il centro (per intenderci è il midollo spinale o il tronco ma anche la corteccia raramente) poi dobbiamo avere la risposta input/output ( di entrata/uscita) per cui abbiamo altri due elementi: la via efferente o motoria ( anche se non sempre c'è movimento) e infine l'effettore che è il muscolo o la ghiandola. Attraverso questo loop di base abbiamo la risposta adattativa dell'organismo all' ambiente.

I termorecettori vengono divisi in calocettori o frigocettori a seconda se rilevano variazioni di aumento o riduzione della temperatura. Inoltre alcuni sono periferici e quindi posti per esempio a livello della cute, altri a livello cerebrale e dall'azione sinergia di qeusti termorecettori arrivano informazioni che raggiungono i centri ipotalamici dove esiste una sorta di temperatura di riferimento chiamato: set point. Questa temperatura si aggira attorno ai 37 gradi centigradi evidentemente perché è la migliore possibile per garantire le reazioni chimiche in maniera continuativa. In base alle variazioni rispetto al set point ipotalamico, poi, si attivano i processi di termoregolazione ad opera di due centri:

· centro termogenetico

· centro termolitico.

In questi centri i neuroni vengono classificati in due sotto popolazioni, i neuroni w (warm) e i neuroni c (cold) a seconda se rispondono a variazioni di aumento di temperatura (warm) o di variazioni di riduzioni di temperatura (cold). In base a questo i termo recettori sensoriali rilevano la temperatura, (sia interna che esterna) trasmettono l'informazione confrontandola con il set point e scatenando infine tutti i meccanismi sequenziali di termodispersione se la temperatura è in aumento o di termoproduzione se la temperatura è in calo. Sarà poi compito della nuova temperatura, con processi di feedback, a bloccare questi meccanismi.

Dunque nell’ipotalamo anteriore (area preottica) esiste un centro termolitico detto anche centro del raffreddamento, che contiene i neuroni w che quando rilevano questa sensazione attivano i processi di termodispersione e in particolare l'evaporazione, l' irraggiamento, la convezione etc a seconda della situazione. [ Lesioni a livello dell’ipotalamo anteriore determinano ipertermia] .

Nell’ipotalamo posteriore abbiamo invece il centro termogenetico, detto centro del riscaldamento, che presenti i neuroni c che rilevano, al cotnrario, la diminuzione della temperatura attivando i meccanismi di termoproduzione. - uno dei meccanismi di produzione più utilizzato è il brivido involontario che altro non è se non la contrazione involontaria dei muscoli, volta alla produzione di lavoro meccanico in gran parte disperso sotto forma di calore.

Per cui, ricapitolando, la temperatura del corpo umano si aggira attorno ai 37 gradi centrigradi, ma questa in realtà è una temperatura esemplificativa perché vi sono enormi variazioni tra il centro e la periferia, basti pensare che quando al di fuori la temperatura raggiunge livelli molto bassi all'estremità del corpo umano troviamo temperature anche attorno ai 28 gradi centrigradi a causa dei processi di termodispersione. Inoltre, come sappiamo, la temperatura varia in rapporto alle modificazione ormonali, ad esempio varia in rapporto al ciclo uterino o al ciclo ovarico della donna, o in seguito all'azione di ormoni dello stress, come il cortisolo; oppure varia in rapporto all' attività sportiva, in rapporto all' uso di farmaci etc.

Come studierete in seguito in ambito patologico, le piressie sono delle variazioni della temperatura (ipertermia o ipotermia), ma qual è la differenza tra ipertermia e una febbre? in tutte e due abbiamo un aumento della temperarura corporea, ma ad esempio quando abbiamo una situazione di ipertermia come un colpo di calore cosa si consiglia di fare a un paziente? innanzitutto il soggetto cerca di ripararsi dal sole o dalla fonte di calore, poi si mette a contatto con sostanze fredde per favorire il raffreddamento. Quando invece si ha la febbre il raffreddamento non può essere favorito e questo perché avviene? Perché nella febbre ciò che è alterato è il set point ipotalamico a causa di alcuni pirogeni (esogeni ed endogeni) come citochine infiammatorie o agenti con azione pirogena diretta - batteri. Per cui il set point anzichè essere a 37 gradi si setta a 38, 39 gradi centigradi e il corpo mette in atto una serie di meccanismi per raggiungere la nuova temperatura [motivo per il quale si hanno i brividi quando la febbre si alza, perché il corpo cerca di produrre calore].