Indice. Fisiologia cellulare 1 Bruce M. Koeppen e Bruce A. Stanton. Il sistema nervoso 53 Kalman Rubinson e Eric J. Lang

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1 Indice Autori dei contributi Prefazione vii ix Il sistema nervoso centrale 60 Reazioni del tessuto nervoso alle lesioni 65 Concetti chiave 67 PARTE I Fisiologia cellulare 1 Bruce M. Koeppen e Bruce A. Stanton CAPITOLO 1 Principi di funzionamento cellulare 3 Panoramica delle cellule eucariote 3 Membrana plasmatica 5 Meccanismi di trasporto transmembranario 8 Trasporto vescicolare 11 Gradiente elettrochimico 14 Osmosi e pressione osmotica 16 Concetti chiave 19 CAPITOLO 2 Omeostasi dei liquidi corporei 21 Concetto di equilibrio steady state 21 Panoramica dei compartimenti intracellulare ed extracellulare 22 Mantenimento dell omeostasi cellulare 25 Principi del trasporto epiteliale 30 Concetti chiave 34 CAPITOLO 3 Trasduzione del segnale, recettori di membrana, secondi messaggeri e regolazione dell espressione genica 37 Comunicazione intercellulare 37 Recettori 40 Recettori e vie di trasduzione del segnale 44 Regolazione dell espressione genica da parte delle vie di trasduzione del segnale 50 Concetti chiave 52 PARTE II Il sistema nervoso 53 Kalman Rubinson e Eric J. Lang CAPITOLO 4 Sistema nervoso: introduzione alle sue cellule e ai suoi sistemi 55 Componenti cellulari del sistema nervoso 55 Matrice di supporto del sistema nervoso centrale 58 CAPITOLO 5 Genesi e conduzione del potenziale d azione 69 Potenziali di membrana 69 Risposta soprasoglia: il potenziale d azione 72 Conduzione del potenziale d azione 78 Trasduzione e codificazione sensoriale 82 Concetti chiave 87 CAPITOLO 6 Trasmissione sinaptica 89 Sinapsi elettriche 89 Sinapsi chimiche 90 Integrazione sinaptica 100 Modulazione dell attività sinaptica 101 Neurotrasmettitori 104 Recettori per i neurotrasmettitori 110 Concetti chiave 115 CAPITOLO 7 Sistema somatosensitivo 117 Suddivisioni del sistema somatosensitivo 117 Aree somatosensitive talamiche e corticali 126 Sensazioni di dolore e sensazioni termiche 128 Controllo centrifugo della sensibilità somatica 134 Concetti chiave 136 CAPITOLO 8 Sensi speciali 137 Sistema visivo 137 Sistemi uditivo e vestibolare 155 Sensi chimici 170 Concetti chiave 174 CAPITOLO 9 Organizzazione delle funzioni motorie 177 Principi dell organizzazione del midollo spinale 177 Vie motorie discendenti 192 Controllo troncoencefalico della postura e del movimento 196 Contributo della corteccia cerebrale al controllo motorio 197 Contributo del cervelletto al controllo motorio 206

2 xii Indice ISBN Contributo dei gangli della base al controllo motorio 214 Movimento oculare 219 Concetti chiave 227 CAPITOLO 10 Funzioni superiori del sistema nervoso 229 Corteccia cerebrale 229 Funzioni superiori del sistema nervoso 235 Concetti chiave 246 CAPITOLO 11 Sistema nervoso autonomo e suo controllo centrale 249 Organizzazione del sistema nervoso autonomo 249 Gangli del sistema nervoso autonomo 254 Neurotrasmettitori 254 Controllo centrale delle funzioni del sistema nervoso autonomo 257 Concetti chiave 263 PARTE III Il muscolo 265 James M. Watras CAPITOLO 12 Fisiologia del muscolo scheletrico 267 Organizzazione del muscolo scheletrico 267 Controllo dell attività del muscolo scheletrico 271 Tipi di muscolo scheletrico 278 Tono del muscolo scheletrico 282 Fonti di energia durante la contrazione 282 Debito di ossigeno 283 Fatica 283 Crescita e sviluppo 284 Denervazione, reinnervazione e innervazione crociata 286 Risposta all esercizio 288 Comparsa ritardata del dolore muscolare 289 Proprietà biofisiche del muscolo scheletrico 289 Concetti chiave 290 CAPITOLO 13 Muscolo cardiaco 293 Organizzazione di base delle cellule muscolari cardiache 293 Controllo dell attività del muscolo cardiaco 296 Regolazione della forza di contrazione 299 Metabolismo del muscolo cardiaco 302 Ipertrofia del muscolo cardiaco 303 Concetti chiave 305 CAPITOLO 14 Muscolo liscio 307 Visione d insieme del muscolo liscio 307 Struttura delle cellule muscolari lisce 308 Controllo dell attività del muscolo liscio 312 Innervazione del muscolo liscio 314 Regolazione della contrazione 315 Regolazione della concentrazione mioplasmatica del calcio 318 Sviluppo e ipertrofia 322 Funzioni di sintesi e di secrezione 323 Proprietà biofisiche del muscolo liscio 323 Concetti chiave 326 PARTE IV Il sistema cardiovascolare 327 Achilles J. Pappano CAPITOLO 15 Visione d insieme della circolazione 329 Cuore 329 Circuito cardiovascolare 329 Vasi sanguigni 329 Concetti chiave 331 CAPITOLO 16 Elementi della funzione cardiaca 333 Proprietà elettriche del cuore 333 Conduzione nelle fibre cardiache 341 Eccitabilità cardiaca 342 Effetti della lunghezza del ciclo 344 Eccitazione naturale del cuore ed elettrocardiogramma 344 Elettrocardiografia 353 Aritmie 356 Pompa cardiaca 361 Concetti chiave 373 CAPITOLO 17 Proprietà del sistema vascolare 375 Emodinamica 375 Sistema arterioso 382 Sistema venoso 388 Microcircolazione e linfatici 390 Circolazione coronarica 401 Circolazione cutanea 407 Regolazione del flusso ematico cutaneo 408 Circolazione nel muscolo scheletrico 409 Circolazione cerebrale 411 Circolazione intestinale 413 Circolazione epatica 414 Circolazione fetale 416 Concetti chiave 418

3 ISBN Indice xiii CAPITOLO 18 Regolazione del cuore e del sistema vascolare 421 Controllo nervoso della frequenza del cuore 421 Regolazione della prestazione cardiaca 427 Regolazione della circolazione periferica 436 Concetti chiave 445 CAPITOLO 19 Controllo integrato del sistema cardiovascolare 447 Regolazione della portata cardiaca e della pressione sanguigna 447 Curva della funzione vascolare 447 Relazioni tra curva della funzione cardiaca e curva della funzione vascolare 452 Un modello teorico più completo: il sistema a doppia pompa 456 Ruolo della frequenza cardiaca nel controllo della portata cardiaca 458 Fattori ausiliari che modificano il sistema venoso e la portata cardiaca 460 Relazioni tra fattori centrali e periferici nel controllo della circolazione 461 Concetti chiave 471 PARTE V Il sistema respiratorio 473 Michelle M. Cloutier e Roger S. Thrall CAPITOLO 20 Struttura e funzione del sistema respiratorio 475 Anatomia del polmone 475 Innervazione 481 Muscoli della respirazione: diaframma, intercostali esterni, scaleni 483 I liquidi tappezzano l epitelio polmonare e svolgono importanti ruoli fisiologici 484 Sistema linfatico 487 Sviluppo, crescita e invecchiamento del polmone 487 Concetti chiave 488 CAPITOLO 21 Proprietà meccaniche del polmone e della parete toracica: statiche e dinamiche 489 Meccanica polmonare statica 489 Meccanica polmonare dinamica 495 Lavoro respiratorio 502 Concetti chiave 504 CAPITOLO 22 Ventilazione (V ), perfusione (Q ) e relazioni V /Q 505 Ventilazione 505 Ventilazione alveolare 505 Spazio morto 508 Perfusione 510 Resistenza vascolare polmonare 513 Distribuzione del flusso sanguigno polmonare 514 Regolazione attiva del flusso sanguigno 514 Relazioni ventilazione-perfusione 515 Anormalità dei gas nel sangue arterioso 516 Rapporto ventilazione-perfusione in un singolo alveolo 517 Squilibri ventilazione-perfusione: rapporto V /Q basso 518 Ipoventilazione alveolare 519 Anomalie diffusionali 519 Meccanismi dell ipercapnia 519 Effetti della respirazione di O 2 al 100% sulle alterazioni dei gas nel sangue arterioso 519 Effetti delle variazioni della portata cardiaca 520 Differenze regionali 520 Concetti chiave 520 CAPITOLO 23 Trasporto dell ossigeno e dell anidride carbonica 523 Diffusione dei gas 523 Trasporto dell ossigeno 525 Trasporto della CO Regolazione della concentrazione degli ioni H ed equilibrio acido-base 531 Curva di dissociazione della CO Concetti chiave 531 CAPITOLO 24 Controllo della respirazione 533 Controllo della ventilazione: una visione d insieme 533 Risposta alla CO Controllo della ventilazione: i dettagli 534 Esercizio 539 Anomalie nel controllo del respiro 539 Concetti chiave 541 CAPITOLO 25 Funzioni non respiratorie del polmone 543 Sistema di depurazione mucociliare 543 Liquido periciliare 543 Funzioni metaboliche dei polmoni 545 Sistema immunitario di difesa 546 Manifestazioni cliniche associate ad anomalie dell immunità innata e adattativa 550 Concetti chiave 551

4 xiv Indice ISBN PARTE VI Il sistema gastrointestinale 553 Kim E. Barrett e Helen E. Raybould CAPITOLO 26 Anatomia funzionale e principi generali di regolazione del tratto gastrointestinale 555 Anatomia funzionale 555 Meccanismi regolatori del tratto GI 558 Risposta del tratto GI all assunzione del cibo 563 Concetti chiave 564 CAPITOLO 27 Fasi cefalica, orale ed esofagea della risposta integrata all ingestione di cibo 565 Fasi cefalica e orale 565 Fase esofagea 571 Concetti chiave 573 CAPITOLO 28 Fase gastrica della risposta integrata all ingestione di cibo 575 Anatomia funzionale dello stomaco 575 Secrezione gastrica 577 Digestione nello stomaco 583 Motilità gastrointestinale 583 Motilità gastrica 586 Concetti chiave 587 CAPITOLO 29 Fase del piccolo intestino della risposta integrata all ingestione di cibo 589 Svuotamento dello stomaco nella fase del piccolo intestino 589 Assorbimento dei carboidrati 596 Assorbimento delle proteine 597 Captazione dei peptidi e degli aminoacidi 600 Assorbimento dei lipidi 601 Secrezione e assorbimento di acqua ed elettroliti 603 Movimenti caratteristici del piccolo intestino 605 Concetti chiave 606 CAPITOLO 30 Fase del colon della risposta integrata all ingestione di cibo 609 Visione d insieme del grande intestino 609 Concetti chiave 618 CAPITOLO 31 Funzioni di trasporto e metaboliche del fegato 619 Visione d insieme del fegato e delle sue funzioni 619 Caratteristiche strutturali del fegato e del sistema biliare 621 Formazione e secrezione della bile 623 Trattamento dell ammoniaca nel fegato 629 Valutazione clinica della funzionalità epatica 631 Concetti chiave 631 PARTE VII Il rene 633 Bruce A. Stanton e Bruce M. Koeppen CAPITOLO 32 Elementi della funzione renale 635 Visione d insieme della funzione renale 635 Anatomia funzionale dei reni 636 Analisi della funzione renale 645 Filtrazione glomerulare 648 Flusso ematico renale 650 Regolazione del flusso ematico renale e della velocità di filtrazione glomerulare 653 Concetti chiave 656 CAPITOLO 33 Trasporto di acqua e soluti lungo il nefrone: funzioni tubulari 657 Riassorbimento di soluto e di acqua lungo il nefrone 659 Regolazione del riassorbimento di acqua e NaCl 668 Concetti chiave 673 CAPITOLO 34 Controllo dell osmolalità e del volume dei liquidi corporei 675 Controllo dell osmolalità dei liquidi corporei: concentrazione e diluizione delle urine 675 Controllo del volume del liquido extracellulare e regolazione dell escrezione renale di NaCl 689 Concetti chiave 702 CAPITOLO 35 Omeostasi di potassio, calcio e fosfato 703 Omeostasi del K 703 Regolazione della [K ] plasmatica 704 Alterazioni della [K ] plasmatica 705 Escrezione del K da parte dei reni 706 Meccanismo cellulare della secrezione del K da parte delle cellule principali del tubulo distale e del dotto collettore 708 Regolazione della secrezione di K da parte del tubulo distale e del dotto collettore 709 Fattori che alterano l escrezione del K 711 Visione d insieme dell omeostasi del calcio e del fosfato inorganico 713 Concetti chiave 721

5 ISBN Indice xv CAPITOLO 36 Ruolo del rene nella regolazione dell equilibrio acido-base 723 Sistema tampone HCO Visione d insieme dell equilibrio acido-base 724 Escrezione netta di acido da parte del rene 724 Risposte alle alterazioni acido-base 733 Alterazioni acido-base semplici 735 Concetti chiave 738 PARTE VIII I sistemi endocrino e riproduttivo 741 Bruce A. White CAPITOLO 37 Introduzione al sistema endocrino 743 Configurazione dei circuiti a feedback del sistema endocrino 744 Natura chimica degli ormoni 747 Trasporto degli ormoni in circolo 752 Risposte cellulari agli ormoni 753 Concetti chiave 754 CAPITOLO 38 Regolazione ormonale del metabolismo energetico 755 Visione d insieme del metabolismo energetico 755 Sintesi dell ATP 757 Forme di immagazzinamento di energia 759 Gluconeogenesi: sintesi del glucosio dal glicerolo, dal lattato e dagli aminoacidi 767 Sommario delle vie metaboliche chiave 767 Ormoni chiave implicati nell omeostasi del metabolismo 768 Omeostasi del metabolismo: l esito dell integrazione dei meccanismi di regolazione ormonale e dei meccanismi di regolazione a opera dei substrati/prodotti delle vie metaboliche 774 Liberazione di energia durante i periodi interdigestivi o nel digiuno prolungato 782 Liberazione di energia durante l esercizio fisico 784 Leptina e tessuto adiposo 785 Concetti chiave 788 CAPITOLO 39 Regolazione ormonale del metabolismo del calcio e del fosfato 791 Ruoli fondamentali del calcio e del fosfato nella fisiologia della cellula 791 Regolazione fisiologica del calcio e del fosfato: ormone paratiroideo e 1,25-diidrossivitamina D 792 Regolazione della [Ca 2 ] e della [P i ] a opera del piccolo intestino e dell osso 797 Fisiologia dell osso 798 Regolazione fisiologica integrata del metabolismo del Ca 2 e del Pi 800 Concetti chiave 801 CAPITOLO 40 Ipotalamo e ipofisi 803 Anatomia 803 Neuroipofisi 803 Adenoipofisi 808 Concetti chiave 823 CAPITOLO 41 Tiroide 825 Anatomia e istologia della tiroide 825 Produzione degli ormoni tiroidei 826 Trasporto e metabolismo degli ormoni tiroidei 830 Effetti fisiologici dell ormone tiroideo 632 Regolazione della funzione tiroidea 836 Concetti chiave 838 CAPITOLO 42 Ghiandole surrenali 839 Anatomia 839 Midollare del surrene 841 Corticale del surrene 845 Concetti chiave 859 CAPITOLO 43 Sistemi riproduttivi maschile e femminile 861 Sistema riproduttivo maschile 861 Testicoli 861 Destino e azioni degli androgeni 866 Asse ipotalmo-ipofisi-testicolo 869 Tratto riproduttivo maschile 870 Andropausa 872 Sistema riproduttivo femminile 872 Ovaio 872 Ovidutto 884 Utero 885 Regolazione ormonale dell endometrio dell utero durante il ciclo mestruale 887 Collo dell utero 889 Vagina 889 Genitali esterni 890 Biologia del 17 -estradiolo e del progesterone 890 Ontogenesi dei sistemi riproduttivi 891 Gravidanza 891 Mammogenesi e lattazione 902 Menopausa 904 Concetti chiave 905 Indice analitico 907

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