1.2 Struttura e funzionamento dell'organismo ← FTP

Rembrandt: Lezione di anatomia ...	Su questa pagina ... (sopprimi) 1. Strutturazione e processualità 1.1 Ampiezza dimensionale 1.2 Strutture e processi 1.3 Processi biochimici 2. Sistemi e apparati 2.1 Anteprima 3. Sistemi di scambio 3.1 Parametri nutritivi e metabolici 3.2 Digestione (apparato gastroenterale) 3.3 Apparato respiratorio 3.4 Pelle e mucosa (apparato tegumentario) 4. Sistemi logistici 4.1 Apparato cardiovascolare 4.2 Linfa e apparato linfatico 5. Sistema di smaltimento (molecolare) 5.1 Apparato escretore 6. Sistema locomotore 6.1 Ossa 6.2 Muscoli scheletrici (striati) 6.3 Articolazioni sinoviali (giunture) 7. Sistemi gestionali 7.1 Sistema nervoso 7.2 Sistema ormonale 8. Sistemi rigenerativi 8.1 Sistema immunitario 8.2 Proliferazione (replicazione) cellulare 8.3 Ristrutturazione extracellulare 8.4 Apparato di riproduzione 9. Annessi 9.1 Impressum 9.2 Commenti FTP 1.2
Per imparare a conoscere e a "capire" il funzionamento dell'organismo umano è bene considerare: gli elementi di costruzione, struttura, "architettonici" (apparati, tratti, impianti, organi, cellule, organelli ...) che lo compongono, il cui studio in medicina viene chiamato anatomia e in biologia morfologia; i circuiti di funzionamento (sistemi, tessuti, processi, metabolismo ...), il cui studio in medicina è chiamato fisiologia, anche se in realtà un organismo è un tutt'uno più o meno delimitato in un ambiente.
Fisiologia umana

1.  Strutturazione e processualità

materiali, energetici, informatici (gestionali)

Visto che il corpo stesso è organizzato morfologicamente (struttura, anatomia) e fisiologicamente (al fine di svolgere determinate funzioni), in modo molto ingegnoso e a diversi livelli dimensionali, didatticamente è utile ricordarsi:

• dei principi strutturali e funzionali,
• dei vari livelli dimensionali,
• dell'organizzazione gerarchica,
• dei flussi materiali, energetici, informatici.

Lo stesso ragionamento vale per i processi gestionali, dispositivi, di coordinazione e di sintonizzazione dei flussi materiali, energetici e informatici. È da notare che si tratta di una forma:

• di organizzazione strutturale che delega i compiti, le responsabilità e le competenze congruentemente all'istanza più bassa possibile;

• di organizzazione processuale secondo i concetti (ciclici) di autoregolazione verso equilibri complessi (omeostasi),in modo che i processi paralleli si forniscano le premesse vicendevolmente;
• di organizzazione per il flusso di materiali, energia e informazione a diversi livelli.
• il tutto rispettando i processi elementari fisici e chimici

N.B.: un segno ° davanti a un link significa l'accesso a un relativo filmino.

1.1  Ampiezza dimensionale

Lo schizzo serve all'orientamento strutturale, funzionale, dimensionale e gerarchico, cosa non sempre facile e fonte di tante confusioni.

• L'organismo integrale si espande nell'ordine di grandezza di metri come pure
• certi sistemi (vasale, nervoso, motorio, escretorio, tegumentario ...) e
• in parte i tessuti (connettivo lasso, osseo ...)
• mentre altri tessuti raggiungono a malapena le dimensioni di millimetri fino a centimetri.
• A livello di organi le dimensioni sono simili a quelle dei tessuti.
• A livello di cellule la situazione cambia: la dimensione è dell'ordine di grandezza di decimi o centesimi di millimetri anche se le cellule filiformi nervose e muscolari raggiungono lunghezze di millimetri fino a decimetri.
• A livello di organelli si trovano le dimensioni di millesimi di millimetri (millionesimi di metri, µm) anche se certe infrastrutture di cellule filiformi (microtubuli, microfilamentie fibrille muscolari) raggiungono notevoli lunghezze.
• I processi biochimici trasformano e maneggiano anche le macromolecole relativamente lunghe (proteine, acidi nucleici, ...) per le strutture filiformi, ma spesso sono piegate e arrotolate raggiungendo dimensioni ancora visibili al microscopio ottico (ca. 0.0002 millimetri, 0.2µm) ma di solito nell'ordine di grandezza di milionesimi di millimetri (nm).
• I processi elementari che coinvolgono ioni, atomi e molecole soprattutto anorganiche e organiche semplici procedono in spazi tra miliardesimi e milionesimi di millimetri.

1.2  Strutture e processi

Processi elementari

I processi elementari fisici e chimici si trovano a tutti i livelli dimensionali, dall'ultimo organello fino all'organismo integrale. Sono la base e la condizione di tutti processi a monte.

I relativi meccanismi invece funzionano a livello atomico e molecolare e sono descritti dagli elementari modelli chimici e fisici (tempo, spazio, materia, forze, movimento, carica, concentrazione ...).

Gerarchie (strutturali)

Le gerarchie strutturali sono il frutto di una definizione mentale umana per denominare, classificare e studiare il corpo umano. Corrispondono alle solite classificazioni di tipo "anatomico".

Una classificazione gerarchica molto differenziata di questo tipo si raggiunge elencando "unità strutturali" dell'organismo fino al processo elementare fisico - chimico.

Regolazioni processuali

Un altro tipo di ordine mette in rilievo i meccanismi di regolazione che sono un'importante funzione dei sistemi biologici e sociali (relazionali).

L'esempio dimostra la regolazione della temperatura corporea in funzione della temperatura ambientale.

Flussi dei materiali

Invece un altro ordine funzionale mette in rilievo il flusso dei materiali, specialmente per quanto riguarda i processi metabolici e di trasporto.

1.3  Processi biochimici

Tramite dei processi biochimici, le complessissime sostanze alimentari vengono decomposte (catabolizzate) nel tratto gastrointestinale in semplici sostanze assimilabili: zuccheri, aminoacidi, trigliceridi.

Entrate nell'organismo, ca. la metà è trasformata in altre sostanze e/o utilizzate e catabolizzate per uso energetico.

L'altra metà, specialmente gli aminoacidi, sono usati per sintetizzare (anabolizzare) nuove molecole (maggiormente proteiche) strutturali e funzionali.

Processi metabolici basilari

Scolasticamente, dei processi trasformativi ed energetici vengono definiti con il termine "metabolismo". Si considera prevalentemente il catabolismo che libera energia e delle trasformazioni semplici tra zuccheri, aminoacidi e acidi grassi e forse ancora di acidi nucleici.

I processi anabolici (sintetizzanti) di sostanze funzionali (per il trasporto, l'informatica, enzimi) come per la struttura (fibre, cristalli, ...) e per la proliferazione di solito vengono marginalizzati (forse per la loro complessità e le scarse conoscenze in merito).

La gran parte dei processi metabolici basilari sono mediati da enzimi: sostanze proteiche che permettono la scissione di molecole (catabolismo, libera energia) oppure il loro congiungimento (anabolismo, lega energia). L'energia liberata si accumula in molecole (p.es. anabolismo ADP → ATP) mentre l'energia legata proviene da una molecola carica (p.es. catabolismo ATP → ADP).

Processi biochimici complessi

I processi biochimici complessi consistono in lunghe sequenze di processi biochimici elementari.

Moltissimi processi biochimici servono anzitutto a produrre le migliaia di diverse proteine necessarie per il funzionamento di cellule, i numerosi materiali extracellulari e gli acidi nucleici per le catene genetiche.

Esempi: sintesi di specifiche proteine a partire da singoli aminoacidi per via dei ribosomi e il funzionamento biochimico di una proteina di trasporto.

I processi biochimici più complessi sono la disintegrazione di cellule (apoptosi, lisi, necrosi) e la loro divisione (mitosi).
Dopo la disintegrazione di una cellula funzionante, i particolari sono ridotti a livello di "materiale grezzo" (dai fagociti del sistema immunitario) e diventano così riutilizzabili.

Dopo la divisione di una cellula in due, queste si procurano del "materiale grezzo" dall'ambiente per sintetizzare la metà della struttura all'interno delle due cellule (persa per la divisione).

2.  Sistemi e apparati

Il seguente schizzo, oltre all'insieme dei sistemi, segnala in grandi linee anche i flussi dei materiali, energetici e informatici.

È possibile raggrupparli anche molto diversamente; per questo testo ci atterremo più o meno a questo tipo di classificazione perchè viene usata didatticamente nella nostra cultura. I cinesi o gli indiani, per i loro scopi, si servono di diversissimi e complessi concetti e modelli anatomici non meno utili.

2.1  Anteprima

Per motivi didattici, dei "sistemi funzionali" presenti nell'organismo vengono distinti in:

Sistemi di scambio (approvvigionamento):

• nutrizione e digestione,
• respirazione e
• cute / mucosa

con lo smaltimento delle relative scorie. Sono aperti verso l'esterno e delimitati da una mucosa e da pelle verso l'interno dell'organismo. Servono soprattutto allo scambio informatico, materiale ed energetico dell'organismo. In certi testi (non in questo) il sistema tegumentario (pelle, cute) è classificato con l'apparato motorio.

Sistemi logistici (di trasporto) :

Sono racchiusi all'interno dell'organismo.

• Il sistema cardiovascolare serve in particolare alla raccolta di sostanze approvvigionate e metabolizzate, alla loro distribuzione in tutto l'organismo nonchè al trasporto verso il sistema di smaltimento.
• Il sistema linfatico raccoglie, elabora e "decompone" prevalentemente i lipidi, le particelle grosse da disintegrare, i microorganismi ed i residui cellulari prima di restituire i "detriti sminuzzati" a livello molecolare al sistema cardiovascolare per il trasporto alle cellule oppure al sistema di smaltimento.

Sistema di smaltimento (molecolare):

• renale,
• urinario

di "depurazione" dell'organismo interno. Serve soprattutto allo smaltimento di residui metabolici molecolari non più sfruttabili e il riciclaggio di altri ancora utili all'organismo.

 

Il sistema locomotore:

• scheletro,
• muscoli,
• giunture,
• tessuti connettivi densi

mantengono la postura corporea e permettono molteplici movimenti.

Il sistema gestionale:

• sensoriale / nervoso permette la percezione (conscia o inconscia) di "impressioni informatiche", la loro elaborazione più o meno sensata (soprattutto inconscia / vegetativa / autonoma) e in funzione di queste, l'attivazione di mosse o processi produttivi (anche maggiormente inconsci) e, se opportuno, una loro "espressione informatica" (ogni tanto cosciente) verso l'ambiente.
  • Sensori e attivatori per diversissimi stimoli fisici e chimici (per lo più interni e inconsci) sono i terminali di queste lunghe catene informatiche, sia "ormonali", "nervose" o entrambe.
  • Sistema nervoso e sistema di messaggeri (neurotrasmettitori) descrivono il modo di trasmissione, (elettrica e chimica) di comunicazione sensoriale o attivante. L'organismo si serve in alternanza in base a dei criteri economici e di affidibilità dei due, al punto che il funzionamento nervoso (elettrico) è impensabile senza la trasmissione chimica (neurotrasmettitore).
• endocrino / ormonale: gestice prevalentemente dei processi vegetativi dell'organismo: digestione, circolazione, procreazione, smaltimento, fino al comportamento.

Il sistema rigenerativo:

serve alla moltiplicazione, alla crescita, allo sviluppo, alla manutenzione, alla difesa, all'impostazione, alla riparazione e al deperimento di organelli, cellule, tessuti, organi, sistemi dell'organismo stesso:

• I meccanismi di riciclaggio e di difesa immunitaria hanno luogo prevalentemente nella matrice basale del connettivo lasso/adiposo, linfatico ed ematico grazie a della cellule circolanti e sedentarie specializzate. Consistono essenzialmente nella distruzione di cellule non (più) utili o danneggianti e nella decomposizione dei frammenti in sostanze riutilizzabili.

• I meccanismi ricostruttivi del materiale extracellulare di ossa, cartilagini e tessuti connettivi nonché di "riparazioni" di tessuti connettivi.

 

• I meccanismi proliferativi (crescita, sviluppo, manutenzione, riparazione) funzionano prevalentemente a livello di organelli, cellule e tessuti.

3.  Sistemi di scambio

Il sistema di scambio materiale nell'organismo (approvvigionamento) è composto da:

• sistema di nutrizione e di digestione
• sistema respiratorio per lo scambio di aria
• sistema tegumentario: pelle e mucosa che procurano all'organismo le sostanze per i propri bisogni materiali, energetici e informatici dopo aver elaborato i materiali "grezzi" in sostanze assimilabili dall'organismo.

• il relativo scambio energetico, in ultimo quello calorico.

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3.1  Parametri nutritivi e metabolici

Il seguente schizzo riassuntivo illustra il flusso e le trasformazioni dei materiali nell'organismo. Si nota che l'apporto di materiale consiste in una grande molteplicità di diverse sostanze, dalle elementari (minerali) fino alle complessissime proteine (diverse e composte fino a decine di migliaia di molecole di aminoacidi).

Idealmente gli alimenti e le bevande coprono il fabbisogno di tutte le sostanze necessarie per un ordinario funzionamento dell'organismo:

• nel proprio ambiente (clima, tempo, abitazione, posto di lavoro),
• per le specifiche attività (di movimento, intellettuali, sedentarie, professionali, sportive ...),
• in una determinata fase della vita (crescita, sviluppo, adolescenza, età adulta, senescenza),
• in un determinato stato fisico e psichico (soddisfazione, stress, noia, convalescenza ...),
• in determinati periodi (giornalieri, stagionali ...).

 

Fabbisogno sostanziale umano

Si presume che circa 50 sostanze, contenute negli alimenti, siano essenziali per la sopravvivenza a lungo termine dell'essere umano:

• ossigeno dall'aria respirata,
• acqua, contenuta in tutti i pasti,
• proteine con circa 10 amminoacidi essenziali (dei ca. 20),
• lipidi con almeno 2 gruppi essenziali di acidi grassi,
• glucidi di diversi tipi (si presume nessuno essenziale),
• circa 16 minerali / oligoelementi,
• circa 14 vitamine / provitamine,
• un vario numero di altre sostanze che potrebbero essere altrettanto indispensabili.

La tabella a fianco fornisce un'idea delle sostanze coinvolte e del loro fabbisogno approssimativo giornaliero.

Fabbisogno energetico umano

Il fabbisogno energetico umano viene definito come l’apporto di energia di origine alimentare necessario a compensare il dispendio energetico di individui che mantengano un livello di attività fisica sufficiente per partecipare attivamente alla vita sociale ed economica e che abbiano dimensioni e composizione corporee compatibili con un buono stato di salute a lungo termine.

Le variabili più rilevanti sono: età, sesso, peso corporeo e attività fisica, seguito da fattori ambientali e ormonali.

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3.2  Digestione (apparato gastroenterale)

Tratto digestivo

Il tratto digestivo è una lunga costruzione tubiforme che inizia dalla bocca e finisce nell'ano. Serve da passaggio per la digestione come reattore biochimico soprattutto con le funzioni di:

• trasformazione di sostanze nutritive in sostanze assorbibili dall'organismo
• assorbimento di sostanze assorbibili ed esclusione di quelle non assorbibili o superflue
• defecazione di detriti derivanti dal processo digestivo.

In dettaglio le funzioni principali sono le seguenti:

• sminuzzamento (denti), mescolamento e trasporto del cibo e dei succhi digestivi su tutta la lunghezza del tratto;
• barriera microbica di tonsille (linfatica) per aria e cibo;
• disinfezione (microorganismi) del cibo (acido gastrico) e coagulazione proteica;
• aggiunta di succhi ed enzimi digestivi da parte del pancreas;
• aggiunta di bile per emulsionare gli ingredienti lipidici, oleosi, grassi da parte del fegato;
• aggiunta di acqua e succhi digestivi (provenienti dall'intestino tenue e dall'interno dell'organismo);

• decomposizione e trasformazione di sostanze nutritive in sostanze assimilabili dall'organismo da parte della "flora intestinale commensurale", dei succhi digestivi, bile ed enzimi digestivi nell'intestino tenue;
• "filtraggio" delle sostanze assimilabili all'interno dell'organismo nell'intestino tenue tramite i relativi "villi";
• inerzializzazione, neutralizzazione e decomposizione dei microorganismi patogeni sfuggiti alla flora dell'intestino tenue e dello stomaco nell'appendice (linfatico) e nell'intestino cieco;
• recupero e riassorbimento di acqua e sali minerali nell'intestino crasso;
• immagazzinamento temporaneo delle feci nel retto;
• defecazione controllata dall'ano.

Pancreas

Il pancreas è la maggiore ghiandola dell'organismo. Fornisce:

• grandi quantità di bicarbonato HCO₃^- per alcalinizzare la "pappa" acida proveniente dallo stomaco e prepararla alla digestione nell'intestino tenue
• una gran parte degli enzimi per la digestione di lipidi (lipasi) ammidi (amilasi) e proteine (proteinasi.

Questi ingredienti vanno nel duodeno (assieme ai succhi biliari) tramite il dotto pancreatico.

• inoltre produce i due ormoni portanti per le regolazione glicemica:
  • l'insulina in caso di glicemia alta per stimolare l'assorbimento di glucosio da parte delle cellule
  • il glucagone in caso di glicemia bassa per liberare le scorte glucidiche da fegato e muscoli.

La produzione delle sostanze è coordinata dai sistemi nervosi neurovegetativo e enterale.

Fegato e bile

Il fegato raccoglie (nella vena porta) tutto il sangue proveniente dagli intestini e carico di nutrienti dal cibo (salvo i chilomicroni lipidici che prendono la strada linfatica).

Tramite la regolazione dello sfintere (M.circolare) portale viene mescolato con sangue arterioso dal quale sono aggiunte le parti lipidiche e l'ossigeno.

Di questo ricchissimo miscuglio di sostanze basilari, il fegato sintetizza dei materiali pronti per l'uso cellulare e li restituisce tramite la vena epatica in circolazione sanguigna che li distribuisce.

 

Gestione enterale

La gestione del tratto digestivo non è solo molto vasta ma anche in gran parte indipendente dai sistemi nervosi centrale e vegetativo. Ci sono dei nessi al N.vagus tramite i gangli celiaci e mesenterici.

I plessi enterali neuronali sono composti da più cellule contenute nel midollo spinale. Si distinguono in due gruppi:

• il plesso mienterico (di Auerbach che comanda la peristalsi),
• il plesso sottomucosale (di Meissner che comanda le tante secrezioni intestinali).

Ci sono degli indizi che fanno pensare che il sistema nervoso enterale disponga persino di una "memoria digestiva" in grado di ricordarsi gli alimenti bene o mal digeribili.

Inoltre ci sono delle cellule ormonesercernenti locali che regolano il funzionamento intestinale lento.

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3.3  Apparato respiratorio

L'apparato respiratorio serve:

• per rilevare dall'aria inspirata l'ossigeno necessario per il metabolismo energetico (di combustione) dell'organismo
• e per caricare l'aria espirata con il residuo gassoso dello stesso metabolismo energetico: l'anidride carbonica (CO2, il gas che si libera aprendo una bottiglia di acqua minerale gassata).

L'apparato respiratorio funziona grazie al movimento respiratorio del torace (inspiratorio ed espiratorio):

Respirazione "naturale"

Inspirazione "naturale"

• Il diaframma (un muscolo piatto "a campana" fissato con il suo bordo intorno all'apertura inferiore del torace) si contrae in inspirazione, abbassando il vertice della "campana" e aumentando così il volume toracale in direzione longitudinale.
• I numerosi muscoli intercostali "tengono a botte" e aprono in modo sincronizzato il torace lateralmente, il che aumenta ulteriormente il volume toracale ma stavolta in direzione orizzontale.
• Le ali del polmone, formate da un tessuto altamente elastico, attaccate con la loro superfice esterna all'interno delle costole e alla superfice superiore del diaframma, seguono questo movimento e tirate elasticamente verso l'esterno aumentano di conseguenza il loro volume.
• Nei polmoni (aperti verso l'esterno tramite i bronchi, la trachea, l'epiglottide, il naso, la bocca) l'aria ambientale affluisce quando aumenta il volume interno (un pò come in un mantice o soffietto azionato in apertura).

Espirazione "naturale"

• La tensione muscolare del diaframma e dei muscoli intercostali cede e questi muscoli si afflosciano.
• Il tessuto elastico teso delle ali dei polmoni attaccato alle costole e al diaframma:
• riporta i muscoli intercostali e diaframmatici nella loro posizione di riposo
• diminuisce il volume interno dei polmoni
• espelle così l'aria eccedente.

Respirazione "sonante"

Nella lingua parlata e nel canto, come in altre forme sonorizzate e negli strumenti a fiato, il respiro è controllato nel senso che in espirazione viene impostata una decrescente tensione dell'apparato moto-respiratorio contro la resistenza delle corde vocali vibranti, della lingua e delle labbra assieme ad altre resistenze.

Respirazioni "aberrate"

Per diversissimi motivi (debolezze, traumi psichici, patologie, abitudini, convinzioni) si instaurano dei tipi di respirazione che coinvolgono attivamente nell'atto respiratorio muscoli lombo-addominali (ventre-schiena), della nuca e del collo. Sono usati come "ausiliari" (molto inefficaci) e portano a lungo andare al deperimento della muscolatura intercostale e diaframmatica (essenziale per la respirazione).

Riassunto

Malauguratamente, in medicina, e chissà per quale motivo, l'apparato moto - respiratorio è trattato in modo marginale e con concetti molto discutibili.

Sembra più importante il funzionamento dell'epiglottide come bivio:

• per l'ingerimento di cibo direzionato nell'esofago e
• per il passaggio di aria da e verso la trachea.

Il processo meccanico, come pure il trapasso selettivo di ossigeno da una parte e di anidride carbonica dall'altra, tra gli alveoli e i capillari sanguigni, si capisce meglio dagli schizzi a fianco.

L'epiglottide è importante per il suo funzionamento ma non è una scusa per evitare dei ragionamenti sulla più complicata meccanica respiratoria.

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3.4  Pelle e mucosa (apparato tegumentario)

Come sistema tegumentario (con pelle, peli, capelli, unghie) di solito si intende la parte dermica corneificata (epidermica) che protegge il corpo contro gli influssi esterni. C'è chi applica il termine anche alla mucosa.

La pelle e la mucosa separano le parti interne dalle parti esterne dell'organismo. Con il termine mucosa sono intese le mucose di:

• naso, bocca e tratto respiratorio
• tratto gastro-intestinale;
• tratto urogenitale;

che limitano le cavità corporee verso l'esterno.

L'epidermide e la mucosa dispongono di un ricchissimo apparato sensoriale attivo (radrizzamento di peli, peristalsi)

È spesso trascurata la flora commensurale che copre fittamente le superfici tegumentarie. Si stima che il suo insieme sia maggiore di tutte le cellule che compongono il nostro organismo.

Si tratta di efficaci ecosistemi di batteri e altri microorganismi di diversi tipi. Ci proteggono dall'invasione di germi patogeni eliminandoli appena "atterrati"sulla cute. Vivono dei residui tegumentali e i loro prodotti metabolici (p.es. acidi organici) forniscono ulteriori protezioni.

Cute ed epidermide

La pelle racchiude l'organismo e delimita l'interno dall'esterno.

La cute è formata da uno strato epiteliale (epidermico e germinativo) e da diversi strati di tessuto connettivo (lasso e adiposo) che ospitano altre strutture tegumentarie come peli, capelli, unghie e sbocchi di ghiandole sebacee e sudorifere.

Oltre a proteggere l'organismo da lesioni meccaniche, chimiche e microbiche, ci fornisce delle informazioni tattili e di temperatura. La pelle funge inoltre da termoregolatore: isola, con lo strato lipidico sottodermico, dalle temperature esterne basse e asporta il calore prodotto dal metabolismo tramite la superfice irradiante o altrimenti tramite l'evaporazione del sudore.

Mucosa

La mucosa è simile al derma ma presenta alcune differenze e specializzazioni:

• La funzione protettiva non è data da uno strato corneificato verso l'esterno ma da uno strato di muco e siero, prodotto da cellule ghiandolari secernenti.
• Inoltre la superficie mucotica è popolato da ricca flora specializzata e da cellule immunitarie "vaganti" emigrate.

In dettaglio:

• Nel tratto respiratorio:
  • questo muco ospita delle cellule vaganti del sistema immunitario (specialmente "-fagi") che decompongono i microorganismi e le particelle provenienti dall'esterno, imprigionate nel denso fluido mucoso.
  • Il muco viene continuamente e lentamente trasportato in direzione dell'"entrata" da sporgenze cellulari che effettuano un movimento flagellare. Arrivato all'epiglottide viene inghiottito e poi "disinfettato" nello stomaco.
  • In caso di necessità , dei movimenti respiratori forzati (tosse, starnuto ...) liberano le vie respiratorie dalle porzioni più grandi di muco.
  • In fondo al tratto respiratorio, negli alveoli, un singolo strato di cellule epiteliali garantisce lo scambio dei gas O₂ ⇋ CO₂.

• Nel tratto gastro-intestinale le differenziazioni sono molto maggiori in quanto la superficie "esterna" serve da:
  • tubo di mescolamento, sminuzzamento e trasporto (strati muscolari profondi);
  • secernente di enzimi e degli altri succhi digestivi (come l'acido cloridrico gastrico);
  • bioreattore in diversissime sezioni specializzate (stomaco, duodeno, tenue, crasso);
  • ambiente naturale per la flora intestinale simbiontica (e ogni tanto patogena);
  • assimilatore selettivo tramite i "villi intestinali" per le sostanze che l'organismo necessita per sopravvivere.

• Il tratto urogenitale, essendo un'apertura dell'organismo verso l'esterno dispone di:

• una mucosa che evita il riassorbimento di sostanze escrete (urina, mestruo, seme);
• protegge gli organi interni dagli invasori patogeni tramite le diverse flore urogenitali e le (poche) cellule vaganti del sistema immunitario sulle relative mucose.

4.  Sistemi logistici

di distribuzione / raccolta
Il sistema è responsabile per la distribuzione e la raccolta di tutte le sostanze indirizzate o provenienti dalle cellule.

Il sistema logistico è composto da:

• apparato cardiovascolare con sangue, cuore, arterie, vene e capillari per la circolazione del sangue in tutto l'organismo quasi fino a livello di singole cellule;
• rete linfatica per la raccolta e l'elaborazione
  • di lipidi provenienti dall'intestino,
  • di residui tessutali,
  • di microorganismi invasori e
  • per la restituzione della linfa "depurata" e concentrata nel sistema cardiovascolare.

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4.1  Apparato cardiovascolare

Il sistema cardiovascolare è costituito da:

sangue:
plasma, elementi figurati

sistema circolatorio sanguino:
arterie, arteriole, capillari, venule, vene e cuore.

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Sangue

Il sangue quale substrato di trasporto è composto soprattutto di:

• plasma sanguigno nel quale sono solute temporaneamente tutte le altre sostanze da trasportare: minerali, oligoelementi, lipidi, aminoacidi, proteine, sostanze messaggere, metaboliti di ogni genere da riutilizzare o da smaltire e altre sostanze da escretare;
• "globuli rossi" (eritrociti) specializzati per il trasporto di sostanze gassose come l'ossigeno e in parte l'anidride carbonica;
• sostanze cellulari (piastrine, trombociti) e molecolari (fibrine) che in caso di lesioni vasali riescono a promuovere i processi di coagulazione per "tappare i buchi";
• cellule immunitarie vaganti in parte in dislocazione rapida da un posto all'altro (linfociti di diversi tipi), in parte in pattuglia circolatoria (leucociti e monociti di diversi tipi).

A livello di capillari (vasi finissimi e duttili) c'è un continuo e selettivo scambio di plasma con soluti (scarico e carico) tra capillari e matrice basale connettiva. Una buona parte di matrice basale consiste infatti di plasma (senza globuli rossi, perchè lo scambio gassoso a questo livello avviene come meccanismo molecolare).

Lo schizzo microscopico mostra le parti cellulari del sangue ma non in proporzione numerica: in realtà quasi la metà del volume è composta da eritrociti (globuli rossi), mentre gli altri "-citi" sono molto più rari.

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Cuore

Il cuore è un organo cavo con delle pareti muscolari che si contraggono ritmicamente, spingendo così il sangue contenuto nelle cavità verso arterie, arteriole e la parte arteriosa dei capillari. Delle retrovalvole cardiache impediscono il riflusso di sangue arterioso durante la contrazione e la relativa chiusura delle cavità e promuovono l'afflusso di sangue venoso "consumato".

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Circolazione sanguigna

Si tratta di un sistema di "tubazione elastica" per la conduzione del "tessuto liquido": il sangue,

• impermeabile ma "contraibile" nei vasi più grossi (arterie, arteriole, venule e vene),
• parzialmente permeabile (duttile), elastico e dotato di strozzature nei vasi capillari.

Il seguente schizzo mostra il flusso sanguigno tramite la doppia pompa "cuore" e i meccanismi di trasporto movimentali / retrovalvolari:

• Entra dalla vena cava nell'atrio destro e tramite una retrovalvola nel ventricolo destro.
• Viene spinto dalla contrazione muscolare cardiaca: esce tramite l'aorta polmonare verso i polmoni.
• Entra, ritorna (carico di ossigeno e alleggerito di anidride carbonica) dai polmoni nella vena polmonare, va nell'atrio sinistro e tramite una retrovalvola, nel ventricolo sinistro.
  
• Viene spinto dalla contrazione muscolare cardiaca nelle arterie, arteriole e nei capillari.

• Il ritorno del sangue dai capillari tramite venule, vene e vena cava al cuore avviene in minima parte spinto dalla pressione cardiaca, ma maggiormente tramite movimenti secondari (pulsazione delle arterie, movimenti respiratori, peristalsi intestinale, movimenti locomotori) e un sistema di retrovalvole nelle venule e vene che impediscono il riflusso ematico. Il seguente schizzo mostra la circolazione principale.

I vasi sanguigni: le arterie, le vene e i capillari sono di costruzione differenziata (secondo i diversi compiti che svolgono) come mostra lo schizzo seguente:

Arterie (tre battiti cardiaci)		Capillari (continuo passaggio di eritrociti)	Vene (un movimento muscolare)

• arterie con massicce pareti (pressione) contraibili ed espandibili tramite muscoli circolari,
• vene con un grande diametro interno (flusso facilitato) contraibili ed espandibili tramite muscoli circolari e con retrovalvole che garantiscono il trasporto "passivo" attraverso movimenti pulsanti delle arterie e altri movimenti corporei (respiratori, ecc.),
• capillari la cui parete è formata da un solo strato di cellule per facilitare il trapasso di siero carico di nutrienti e l'ossigeno in una direzione e il carico di prodotti cellulari, di rifiuto e anidride carbonica nell'altra. Si noti la presenza delle "cellule strozzatrici" (periciti) che permettono il dosaggio locale di flusso capillare.

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4.2  Linfa e apparato linfatico

In quanto composizione la linfa è simile al plasma (senza globuli rossi, piastrine e fibrinogene).

Asporta dalla matrice basale del tessuto connettivo lasso gli ingredienti atti a essere trattati e/o depurati nei nodi linfatici.

I capillari e dotti linfatici sono dotati di retrovalvole che garantiscono il trasporto "passivo" attraverso movimenti pulsanti di arterie e altri movimenti corporei (respiratori, peristaltici, locomotori ecc.).

Certe partizioni dei collettori dispongono di muscolatura liscia circolare che funge da pompa tubulare (linfangioni) dirette dal sistema parasimpatico con una frequenza di ca. 10/min.

Lo schizzo mostra il passaggio (diapedesi) di cellule vaganti del sistema immunitario tra i capillari sanguigni e l'interstizio.

5.  Sistema di smaltimento (molecolare)

È il sistema di smaltimento che filtra dal sangue le sostanze residue e recupera quelle ancora utilizzabili che poi escreta secondo criteri di concentrazioni biologiche. È composto da:

• apparato renale,
• apparato urinario,
• relativi dotti urinari.

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5.1  Apparato escretore

L'apparato escretore è costituito da:

• reni
• ureteri
• vescica urinaria
• uretra.

I seguenti schizzi mostrano la struttura dei reni e il funzionamento di milioni di minuscoli "impianti escretivi" (nefroni):

• Il sangue viene prima filtrato nei glomeruli in modo che le piccole molecole del siero passino in una tubatura (urina primaria).
  

• Nella tubatura, per processi di diffusione e osmotici, tramite le cellule tubulari con l'interstizio adiacente, viene recuperata parecchia acqua e sostanze riutilizzabili (glucosio, sodio, ...) mentre altre di scarto non vengono riassorbite. Così man mano che quelle da escretare si concentrano all'interno dei tubi (ansa di Henle) le altre tornano in circolazione.
• I milioni di tubolari si riuniscono progressivamente fino a confluire nell'uretere che porta l'urina nella vescica urinaria, un serbatoio muscolare.
• Urinando, l'organismo si scarica della scorta urinaria, aprendo un muscolo sfintere (circolare) intorno all'uretra e contraendo la parete della vescica.

6.  Sistema locomotore

Il sistema locomotore è composto da:

• apparato scheletrico-motorio che determina la struttura rigida-elastica dell'organismo e permette i movimenti "esterni" (p.es. anche di respirazione). È costitutito per la maggior parte da ossa/cartilagine (leve e giunture), da muscoli (motori) e da strutture ausiliarie come le capsule articolari, i tendini, i legamenti, le fasce ...
• l'apparato della muscolatura liscia che è responsabile dei movimenti "interni" p.es. degli intestini, dei vasi ... normalmente viene trattato nell'ambito degli apparati vasali e intestinali.

L'apparato locomotore è un assieme di ossa e cartilagini (scheletro), divise da giunture (articolazioni) mobili '(sinoviali)-' o elastiche (fibro - cartilaginose), azionati da muscoli striati tramite molteplici strutture ausiliarie (come burse, sinovie, tendini, ligamenti, aponeurosi e altri tessuti connettivi).

Le funzioni principali sono:

• i movimenti,
• le posture equilibrate,

il tutto coordinato dai vari nervi somatici del sistema nervoso.

Se si pensa a tutti i possibili movimenti e al mantenimento della postura corporea in diverse posizioni, si capisce che sono enormi i compiti di coordinazione che l'apparato motorio deve svolgere.

I movimenti "esterni" dell'organismo e articolazione avvengono tramite la contrazione ed il rilascio dei muscoli striati, che fanno leva tra due ossa divise da una giuntura elastica o articolare. Visto che un muscolo fisiologicamente può solo "tirare" (non spingere), i movimenti sono sempre organizzati tra due muscoli: agonista (tira) e antagonista (rilascia).

Unica eccezione è la muscolatura mimica che muove delle strutture elastiche di tessuto connettivo facciale per permettere le varie espressioni.

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6.1  Ossa

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6.2  Muscoli scheletrici (striati)

I muscoli sono i "motori" dell'apparato locomotore, intrecciate in modo molto complesso per soddisfare tutte le esigenze di movimenti precisi, di forze da debolissime fino a fortissime e di una tenuta equilibrata. Sia le forme che le dimensioni muscolari sono molto differenziate.

Di seguito a un segnale nervoso c'è una catena di reazioni che in ultimo, tramite la scarica di un ATP (adenosintrifosfato) muove delle "braccia" (arancio) di molecole di miosina (verde) contro delle fibre di actina (porpora) e avvicina i terminali di due fibre adiacenti. Una "nuvola" di ioni di calcio Ca⁺ ritrae le "braccia" e allontana i terminali di actina.

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6.3  Articolazioni sinoviali (giunture)

Le articolazioni sinoviali sono opere ingeniose di perni. Consistono essenzialmente in forme complementari di tessuto cartilaginoso liscio, atte a permettere i gradi di libertà e l'ampiezza di movimenti richiesti per una determinata giuntura.

Il tutto è incluso in una "saccula" con una membrana fibrosa, impermeabile e mobile.

Contiene un liquido vischioso che evita (come lubrificante) il contatto diretto delle superfici cartilaginose alle estremità delle due ossa adiacenti. Mantenendo sempre un'intercapedine (molto stretta) evita l'abrasione delle cartilagini.

7.  Sistemi gestionali

Il sistema gestionale permette la sintonizzazione e sincronizzazione di tutte queste complicazioni e l'adattamento alle condizioni esterne tramite:

• funzioni sensoriali:
  • sensoriali specifiche (olfatto, gusto, equilibrio, udito, tatto, vista),
  • aspecifiche come dolore, prurito, solletico ... e
  • tante altre che non sono mai coscienti (come pressione, temperatura interna, concentrazioni e cariche biochimiche e biofisiche ...);
• il sistema nervoso come trasmettitore ed elaboratore di informazioni specifiche, veloci e a "grandi" distanze;
• il sistema messaggero (ormoni, neurotrasmettitori, sostanze messaggere ...) come trasmettitore di informazioni "generali", o più lenti o a brevi distanze;
  • i messaggeri sono altamente sviluppati a scopi immunitari in quanto delle cellule immunitarie (e anche altre) producono ed emettono (in funzione di compiti da svolgere) delle sostanze che stimolano altre cellule nella vicinanza di svolgere o smettere determinate attività.
• attivatori che in funzione di messaggi nervosi, ormonali o di altro tipo liberano un movimento, la secrezione o la produzione di una sostanza, oppure altre attività come delle funzioni immunitarie.

La capacità più nota di scambiare informazioni (comunicazione) a livello organico è caratteristica del sistema nervoso e del sistema endocrino.

A livello tessutale e locale ci sono meccanismi gestionali e informatici ancora poco noti nel senso della regolazione basale di ormoni tessutali locali, biofisica e biochimica, con stretti collegamenti al sistema di trasporto e difesa (circolatorio, linfatico, immunitario).

A livello cellulare ci sono meccanismi di gestione produzionale tramite DNA e RNA nonché di processi informatici e di regolazione biofisica e biochimica.
Tra tutti questi meccanismi gestionali ci dev'essere una ricchissima coordinazione sistemica della quale temo di conoscerne solo una minima parte.

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7.1  Sistema nervoso

L'apparato nervoso gestice una parte dell'organismo in stretta collaborazione con i sistemi endocrini e di messaggeri cellulari e tessutali.

Esso è costituito essenzialmente dal cervello e dal midollo spinale (sistema nervoso centrale) e dai nervi periferici motori e sensoriali dell'apparato locomotore e tegumentario.

I nervi autonomi (vegetativi) vengono ulteriormente distinti in sensoriali e azionanti.

I vegetativi azionanti sono raggruppati in due rami funzionali: simpatico (allerta) e parasimpatico (recupero).

Il sistema nervoso enterale (intramurale) gestisce quasi autonomamente le funzioni digestive. Molti autori lo trattano come sezione del sistema nervoso vegetativo.

Anche se trattato da Gershon e i suoi colleghi negli anni '70, il sistema nervoso enterale è poco considerato nella formazione medica. Sono noti come Meissner's submucosal plexus e Auerbach's myenteric plexus

Michael Gershon: Der kluge Bauch. Goldmann, München 2001, ISBN 3-442-15114-7.
Michael Gershon:: SECONDO CERVELLO (IL). UTET, 3-2006, ISBN 978880207231

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7.2  Sistema ormonale

Sostanze messaggere → ormoni prodotti in appositi organi, in diversi organi autoregolativi o in tessuti locali inducono determinate cellule bersaglio ad agire in una determinata maniera.

Funzione: La funzione dei sistemi endocrino e nervoso è quella di ottenere e mantenere l'omeostasi delle più diverse funzioni.

Collaborazione sistema nervoso ed endocrino: Quando i due sistemi lavorano insieme come sistema unitario neuroendocrino, presiedono alle stesse funzioni generali: comunicazione, integrazione, controllo.

Funzionamento del sistema endocrino: Nel sistema endocrino, le cellule secernenti inviano molecole di ormoni attraverso il sangue a specifiche cellule bersaglio (il che vuol dire che le cellule bersaglio dispongono di relativi recettori sulla loro membrana).

Ormoni: Trasportati in quasi ogni punto del corpo; possono regolare l'attività di molte cellule; gli effetti sono più lenti, ma più duraturi rispetto a quelli dei neurotrasmettitori.

Ghiandole endocrine: Mancano di dotti escretori; alcune sono formate da epitelio ghiandolare le cui cellule elaborano e secernono ormoni; alcune ghiandole endocrine sono formate da cellule neurosecernenti.

8.  Sistemi rigenerativi

Il sistema rigenerativo tramite un equilibrio di morte e proliferazione cellulare permette alcune funzioni biologiche come:

• funzioni di distruzione e decomposizione di materiale organico sia proprio sia estraneo;
• funzioni proliferative per divisione, crescita, sviluppo e riparazione cellulare;
• continua proliferazione di materiale extracellulare in tessuti connettivi (fibre, ossa, cartilagini, ...)
• funzioni riproduttive dell'organismo stesso per le funzioni sessuali, di gestazione, cura e sviluppo della prole.

I due processi in un individuo sano sono a lungo perfettamente equilibrati.

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8.1  Sistema immunitario

Il sistema immunitario è responsabile della disintegrazione di materiale superfluo e il suo riciclaggio a livello molecolare.

Agisce su molti fronti:

• in tutti i nessi con l'ambiente esterno: derma, mucose con cellule immunitarie vaganti e residenti (linfociti, macrofagi), anticorpi, lisozimi, complemento, cilie, muco e altre barriere meccaniche
• nella circolazione sanguigna con cellule circolatorie (granulociti e monociti) e anticorpi
• nel tessuto connettivo e nel sistema linfatico con cellule residenti e vaganti (linfociti e macrofagi), anticorpi e complemento.

Gli schemini sottostanti rendono un'idea di localizzazione, meccanismi e dinamica del sistema immunitario.

Spesso si percepisce il sistema immunitario solo come difesa. È erroneo, perché la maggior parte del suo lavoro consiste nel decomporre ordinatamente le miriadi di cellule morte per riciclare il materiale per le nuove cellule (che nascono per divisione cellulare) e prendono il loro posto.

Funzioni immunitarie

L'insegnamento ordinario relativo al sistema immunitario è un buon esempio di come, concentrandosi su un'idea restrittiva, si riesca a limitare e a ridurre una funzione elementare della vita ad un aspetto particolare di quest'ultima e mi spiego:

• Il nome "immune" (intoccabile, non attaccabile) si riferisce probabilmente alle funzioni difensive del sistema.
• Manca completamente l'aspetto di decomposizione, smaltimento, riutilizzo di scorie, detriti e immondizie di questo processo che è almeno altrettanto importante.
• Limitandosi alle funzioni difensive, gli autori si sbizzarriscono in descrizioni belliche di attacco e distruzione di nemici prevalentemente esterni e ogni tanto anche di disertori interni.
• Questo non rispecchia minimamente il lavoro giornaliero del sistema di smaltimento, depurazione e riciclaggio di enormi quantità di cellule sostituite in ogni secondo di una vita.
• Senza contare che certe disintegrazioni cellulari (come p.es. la leucocitolisi) o di strutture tessutali (come p.es. della matrice basale) fanno parte di processi regolativi del sistema.

Il sistema immunitario è quindi uno dei massimi partecipanti alla continua rigenerazione dell'organismo perché è responsabile di distruggere e di smaltire il non più usabile.

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8.2  Proliferazione (replicazione) cellulare

Di pari passo con la distruzione (apoptosi, necrosi, lisi) e lo smaltimento di cellule e materiale connettivo (in primo luogo tramite i fagociti del sistema immunitario nel tessuto connettivo lasso) ci sono i continui meccanismi di proliferazione cellulare mitotica di tutte le cellule salvo i neuroni dell'adulto.

La mitosi è un complicatissimo processo durante il quale le paia di cromosomi uniti sono separate e poi allontanate. La membrana cellulare si restringe e forma due "serbatoi" intorno ai due, dividendo anche il numero degli organelli. I cromosomi si replicano poi e si formano nuovi organelli.

I neuroni (non atti alla mitosi) hanno invece la capacità di autoriparazione (in caso di piccole lesioni) nonché di crescita adattiva (telomeri, dendriti) a condizioni di elaborazione nervosa variabile.

Squilibri tra disintegrazione e proliferazione inducono o

• malattie tumorali (eccessi di proliferazione o
• malattie degenerative (eccessi apoptotici o necrotici).

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8.3  Ristrutturazione extracellulare

Tutte le strutture extracellulari (salvo le cartilagini ialine) si trovano in continua ristrutturazione - un fatto spesso trascurato. Si adeguano così alla continua rigenerazione cellulare e a delle condizioni esterne che cambiano. In parte, come p.es. nella mineralizzazione / demineralizzazione ossea partecipano a delle regolazioni organiche: nel caso dell'osso mantengono il livello di calcio nel sangue entro stretti limiti.

A questo si aggiungono le necessità di riparazioni (non solo tramite rigenerazione cellulare) in caso di ferite accidentali.

Negli esseri umani:

• un osso normale viene distrutto e ricostruito continuamente: ° Rimodellamento osseo ordinario ca. ogni 30 mesi; ◊ ° Ricostruzione ossea spongiosa; ◊ ° Riparazione di una picccola fessura ossea in 6 mesi.
• Un ciclo ricostruttivo normale di tessuto connettivo denso (come p.es. ligamenti) impiega ca. un anno.
• I fibrociti (-clasti e -blasti) del tessuto connettivo lasso invece reagiscono immediatamente su delle tensioni, adattando il loro citoscheletro e la loro sintesi di materiale fibroso e viscoso alle condizioni momentanee.

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8.4  Apparato di riproduzione

Gli apparati di procreazione femminile e maschile servono alla riproduzione mutabile della specie umana. Un complessissimo meccanismo di permutazione di geni (duplici in cromosomi sia dell'uomo che della donna) mescola inizialmente il materiale genetico proprio degli individui e quello dei loro antenati all'interno di ovociti e spermatozoi.

Nella fecondazione di un ovocito con uno spermatozoo si mescola di nuovo il materiale genetico di uomo e donna in un'unica cellula. Questa cellula contiene tutto il (nuovo) materiale genetico della prole che per divisione e differenziazione si evolve in un nuovo e originale essere umano.

L'organismo femminile, contrariamente a quello maschile, è attrezzato di tutte le strutture e funzioni per:

• la ciclica maturazione mensile di un ovocito pronto per l'inseminazione,
• l'evoluzione della prole da organismo monocellulare a neonato (gestazione),
• la cura del neonato (allattamento, ecc.).

9.  Annessi

9.1  Impressum

9.2  Commenti FTP 1.2

alla pagina 1.2 Struttura e funzionamento dell'organismo.
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