Fisiologia del sistema circolatorio

La fisiologia è una branca della biologia che descrive il funzionamento e l'adattamento degli organismi ai diversi ambienti. Uno dei sistemi di organi più importanti che definiscono la fisiologia di un organismo è il sistema circolatorio, che trasporta sangue, sostanze nutritive, ossigeno e ormoni in tutto il corpo. Nell'uomo, una misura della funzione del sistema circolatorio può essere ottenuta misurando la pressione sanguigna. Il termine pressione sanguigna descrive la pressione laterale prodotta dal sangue sulle pareti dei vasi.

Una delle applicazioni più importanti della misurazione della pressione sanguigna è il controllo dell'aumento della pressione sanguigna, una condizione chiamata ipertensione. Un adulto su tre negli Stati Uniti soffre di ipertensione ed è una delle principali cause di malattie cardiovascolari. L'attrezzatura necessaria per una misurazione indiretta tradizionale della pressione sanguigna comprende uno stetoscopio e uno sfigmomanometro. Lo sfigmomanometro è costituito da un bracciale per la pressione sanguigna contenente una vescica estensibile e da un bulbo di gomma con una valvola regolabile che, quando è chiuso, aiuta nel gonfiaggio del bracciale e, quando è aperto, rilascia la pressione accumulata. Consiste anche in un tubo che collega il bracciale al bulbo e al manometro che visualizza la pressione del bracciale in millimetri di mercurio. Per registrare la lettura della pressione sanguigna, l'esaminatore avvolge il bracciale attorno all'arteria brachiale, posiziona uno stetoscopio su questa arteria, gonfia il bracciale al di sopra della pressione sistolica prevista e quindi lo sgonfia mentre ausculta e osserva contemporaneamente il manometro. Inizialmente, quando il bracciale è completamente gonfiato, l'arteria viene schiacciata e il flusso sanguigno viene interrotto. Pertanto, non c'è suono durante l'auscultazione. Al momento dello sgonfiaggio, la prima comparsa dei suoni di Korotkoff indica la pressione sistolica, che è udibile a causa del flusso turbolento nell'arteria parzialmente schiacciata. Un ulteriore sgonfiaggio provoca una continua diminuzione della pressione della cuffia e i suoni di Korotkoff rimangono udibili per tutto il tempo, fino al punto in cui la pressione della cuffia è inferiore alla pressione arteriosa minima. Questa lettura denota la pressione diastolica. La frazione di sistolica su diastolica viene registrata come lettura finale della pressione sanguigna.

Un altro indicatore importante della fisiologia umana è la frequenza respiratoria, il numero di respiri al minuto. L'aria che respiriamo viaggia attraverso la trachea, nei polmoni attraverso i bronchi. All'interno dei polmoni passa attraverso i bronchioli per entrare infine nelle sacche d'aria specializzate chiamate alveoli. Gli alveoli sono circondati da capillari sanguigni che permettono la diffusione dell'ossigeno inalato nel nostro flusso sanguigno e facilitano l'escrezione di anidride carbonica, mantenendo così l'omeostasi del nostro sistema. Per i mammiferi come gli esseri umani, il mantenimento dell'omeostasi include il mantenimento di una temperatura corporea relativamente costante, indipendente dalla temperatura ambientale circostante. Questa proprietà ci rende endotermi. Pertanto, il nostro tasso metabolico e la frequenza respiratoria rimangono relativamente costanti. Al contrario, quasi tutti i pesci, compresi i pesci rossi, hanno una temperatura corporea interna che quasi corrisponde alla temperatura dell'ambiente che li circonda. Tali organismi sono chiamati ectotermi. Poiché non mantengono attivamente una temperatura interna costante, la loro frequenza metabolica e respiratoria cambia per compensare la variazione della temperatura ambientale circostante. La frequenza respiratoria nei pesci può essere misurata contando i battiti branchiali, l'ascesa e la discesa dell'opercolo o della copertura branchiale, al minuto. C'è un altro fattore che influenza il tasso di respirazione degli organismi acquatici. Si noti che un pesce respira l'ossigeno disciolto presente nel suo ambiente. E la quantità di ossigeno disciolto disponibile nell'acqua dipende dalla temperatura dell'acqua. Diminuisce con l'aumentare della temperatura che, a sua volta, influisce anche sulla frequenza respiratoria.

In questo laboratorio esaminerai il sistema circolatorio umano misurando la pressione sanguigna in diverse condizioni, e poi studierai gli effetti della temperatura sulla respirazione usando i pesci.