Il Sangue e il Plasma 1. Caratteristiche fisico-chimiche del sangue. Carlo Capelli Fisiologia Università di Verona

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Sergio Arcuri
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1 Il Sangue e il Plasma 1. Caratteristiche fisico-chimiche del sangue Carlo Capelli Fisiologia Università di Verona

2 Obiettivi 1. Funzioni e composizione del sangue 2. Sedimentazione e concentrazione: VES ed ematocrito 3. Ematocrito ed indici eritrocitari (principali e derivati) 4. Ematocrito e viscosità del sangue 5. Il Plasma: composizione e determinazione del volume plasmatico 6. Concetto di elettroneutralità 7. Concentrazioni elettrolitiche e volume occupato dalle proteine

3 Funzioni del sangue Trasporto Gas (O 2, CO 2 ) a.a., glucosio, FFA Ormoni Farmaci Calore (termoregolazione) Riserva di a.a.

4 Composizione E una sospensione di elementi cellulari (gg.rr., leucociti) in una soluzione acquosa (plasma) di elettroliti e di non-elettroliti Separazione delle cellule dal plasma Sedimentazione e Centrifugazione: separazione della componente cellulare dal plasma

5 1. Velocità di EritroSedimentazione (VES) La densità dei gg.rr rispetto a quella dell acqua è 1.11, mentre quella del plasma è 1.03 F = m a = m dv dt F g = m g = 4 3 πr 3 ρ c g F A = πr 3 ρ p g F = F g + F A = 4 3 πr 3 g ρ c -ρ p ( )

6 2. Velocità di EritroSedimentazione (VES) F a = -fv Quando F a uguaglia la forza agente (F g + F A ): dv dt = 0 Si raggiunge la velocità costante (moto uniforme) di trascinamento F v a = a - f

7 3. Velocità di EritroSedimentazione (VES) F a eritrociti F a = -6πηrv 6πηrv = 4 3 πr 3 g ( ρ c - ρ ) p velocità di trascinamento, o limite, v v = 2 9 r2 ( ρ c - ρ ) p g η

8 4. Velocità di EritroSedimentazione (VES) Valori di VES normali: maschi 1-3 mm; femmine 4-7 mm; Si può anche misurare a due ore; Nel caso di infiammazione, la VES 1h può raggiungere 100 mm; Le proteine che si liberano nel plasma durante i processi infiammatori si legano alla membrana dei gg.rr. cambiandone le caratteristiche e favorendo la formazione di macroaggregati (rouleaux); Le dimensioni effettive delle particelle in sospensione aumentano

9 5. Sedimentazione per centrifugazione - Ematocrito ω F c = m ω 2 r 0 particella - Forza totale agente sulla particella F=mω 2 r 0 m ' ω 2 r 0 r 0 m ω 2 r 0 v l = 2 9 r2 ( ρ c - ρ ) p ω 2 r 0 η L effetto della gravità è trascurabile g F c B

10 2. Ematocrito L Ematocrito: rapporto tra il volume degli eritrociti ed il volume totale del sangue moltiplicato per 100 ed è uno degli indici di Wintrobe Ematocrito apparente Buffy coat, leucociti Valori normali: uomo: %; donne: % Valori inferiori: anemia; valori superiori: policitemia (vera o secondaria); Massimo ematocrito teorico con emazie normali: 60 % circa 2.4 ± 0.15 µ Area: 140 ± 17 µ 2 Volume: 84 ± 17 µ µ 1.0 ±0.30 µ 8.3 ±0.43 µ 8.3 µ

11 3. Ematocrito Ogni cellula può essere immaginata come incasellata in una scatola esagonale Ogni scatola è affiancata ad un altra senza deformazioni; Il volume di ogni scatola sarebbe 152 µ 3 ; Il volume dei gg.rr. è 84 µ 3 ; 84/152 = 0.58

12 Principali 1. Ematocrito (HCT) 2. Conta eritrocitaria uomo: mm -3 donna: mm Concentrazione di Hb ([Hb]) Uomo: g/dl Donna: g/dl Indici eritrocitari Derivati 1. V.C.M. (MCV) (µ 3 ) = HCT 10/ conta eritrocitaria; µ 3 ; 2. E.C.M (MCH) (pg) = [Hb] 10 / conta eritrocitaria; pg/cellula 3. C.M.C.E. (MCHC)) (%) = [Hb] 100/ HCT; %

13 1. HCT-Viscosità-capacità di trasporto per l O 2 L ematocrito determina: La viscosità del sangue La capacità di trasporto per l ossigeno del sangue arterioso poiché essa, a parità di tutte le altre condizioni, è proporzionale alla concentrazione di Hb; L HCT normale corrisponde al valore massimo del rapporto tra HCT e viscosità del sangue HCT normale nelle diverse specie assume valori diversi. In ogni caso, assume il valore ideale per trasportare il maggior volume di ossigeno nell unità di tempo.

14 2. HCT-Viscosità-capacità di trasporto per l O 2 A: viscosità relativa vs. ematocrito nell uomo e nel cammello. B: flusso di emoglobina in funzione dell ematocrito nell uomo e nel cammello.

15 Il Plasma Il plasma fa parte dei liquidi extracellulari. Costituisce il % del volume del sangue Il siero è il plasma dopo coagulazione del sangue (senza fibrinogeno e componenti della coagulazione Distribuzione dell acqua corporea totale; BW: 70 kg; HCH 45 % e 40 % Acqua corporea totale (TBW) Fluido intracellulare (ICF) Fluido extracellulare (ECF) Volumi tipici Volumi tipici Uomo litri Donna litri 60 % del BW % del BW % di TBW % di TBW % di TBW % di TBW 14 Fluido interstiziale 75 % di ECF % di ECF 10 Plasma (PV) 20 % di ECF 3 20 % di ECF 3 Sangue PV/ (1-HCT) 5.5. PV/ (1-HCT) 5 Fluido transcellulare 5 % di ECF 1 5 % di ECF 1

16 1. Determinazione del volume Plasmatico Principio di conservazione della massa applicato alle tecniche di diluizione Iniezione venosa di massa nota (g) di tracciante atossico che si distribuisce solo nel volume che desideriamo misurare V = g /[C], dove [C] è la concentrazione finale della sostanza V è definito volume di distribuzione - volume di una soluzione avente la stessa concentrazione esistente nell acqua plasmatica e capace di contenere la quantità della sostanza in esame che rimane nell organismo Metodo cinetico Plot su carta semilogaritmica della concentrazione di sostanza in funzione del tempo trascorso dall iniezione Estrapolazione della porzione lineare al tempo 0 C pl0 concentrazione teorica di tracciante al tempo 0 nel caso in cui il rimescolamento fosse immediato Dividendo la massa g per C pl0., si ottiene V

17 2. Determinazione del volume plasmatico Plasma Tracciante: Blue di Evans si lega all albumina; 250 mg C 0 : 0.1 mg ml -1 ; 250 mg / 0.1 mg ml -1 = 2500 ml Sangue BV = PV / (1-HCT) Oppure si utilizzano come tracciante emazie marcate con Cr 51 ; BV = R totale / R per ml di sangue

18 1. Composizione del plasma acqua (93% circa) proteine (7g/dl, 7% circa) ioni; La composizione del plasma è diversa da quella dei liquidi intracellulare ed interstiziale; liquido intracellulare è ricco il K + e povero in Na + e Cl i liquidi extracellulari (interstiziale e plasma) sono ricchi in Na + e Cl - e poveri in K +. Particolarità: 1. Concentrazioni di ioni e proteine espresse in mg/100 ml, mm, meq/l. 2. Le concentrazioni plasmatiche sono diverse da quelle del liquido interstiziale in cui non vi sono proteine. Il fatto che le concentrazioni ioniche dipendano dalla concentrazione delle proteine presenti nel liquido ha importanza pratica per il medico.

19 Elettroneutralità Principio dell Elettroneutralità: vale per tutte le soluzioni Il numero delle cariche positive deve uguagliare quello delle cariche negative La somma algebrica delle concentrazioni plasmatiche di sodio, cloruro e bicarbonato non è uguale a 0. Questa differenza è denominata gap anionico: anion gap plasma = [Na + ] plasma - ([Cl - ] plasma + [HCO 3- ] plasma ) = 9-14 meq/litro È la differenza tra gli anioni ignorati e i cationi ignorati. I primi comprendono proteine anioniche e metaboliti anionici (Altri nella Tabella qui sotto, ovvero a. lattico, beta-idrossibutirrato, acetoacetato) Acidosi metabolica dovuta all accumulo di uno di questi composti: anion gap aumenta. Cationi Anioni Na + K + Ca ++ Altri Cl - HCO 3 - Fosfati Altri meq/l 140 ± 5 4 ± ± ± ± ± Totale 155 meq 155 meq

20 1. Il volume occupato dalle proteine Si passa da meq/ l a mg/100 ml moltiplicando meq /l per P.M., poi dividendo per la valenza e, infine, dividendo di nuovo per 10 Contano solo i Milliequivalenti per litro di plasma libero dalle proteine poiché solo la parte acquosa senza proteine può equilibrarsi a cavallo delle pareti delle cellule 142 meq/litro di plasma = Na + acqua plasmatica 0.93 =153 meq/litro di ac. plas.a 102 meq/litro di plasma = Cl - acqua plasmatica 0.93 Esempio =110 meq/litro di ac. plas.a

21 2. Il volume occupato dalle proteine Se la frazione acquosa del plasma è inferiore al 93 % (iperproteinemia o iperlipemia) i valori di concentrazione riportati dai laboratori sembrano essere anormali anche se le concentrazioni che hanno significato fisiologico (quelle dell acqua plasmatica) sono del tutto normali.

22 3. Proteine e concentrazioni ioniche nel liquido interstiziale Le proteine plasmatiche hanno una carica netta negativa e sono confinate all interno dei capillari Quindi, tendono a mantenere nel plasma i cationi e a respingere gli anioni La concentrazione dei cationi nell acqua interstiziale libera da proteine è inferiore di circa il 5 % rispetto al plasma; quella degli anioni è superiore di circa il 5 % Na + : > 145 meq/litro di acqua interstiziale libera dalle proteine Cl - : > 116 meq/litro di acqua interstiziale libera dalle proteine

23 Soluto Composizione del plasma, plasma senza proteine e liquidi intracellulare e interstiziale Plasma Plasma senza proteine Liquido interstiziale Na + (mm) K + (mm) Ca 2+ (mm) Mg 2+ (mm) 1.2 (ionizzato) 2.5 Liquido intracellulare 1.3 (ionizzato) 1.2 (ionizzato) (ionizzato) 0.6 (ionizzato) 0.6 (ionizzato) 0.55 (ionizzato) 1 (ionizzato) 0.9 (totale) 18 (totale) Cl - (mm) HCO 3 - (mm) 22 (arterioso) H 2 PO 4 - e HPO 4 2- Proteine 0.7 (ionizzato) 0.75 (ionizzato) 0.8 (ionizzato) 0.7 (libero) 1.4 (totale) 7 g/dl 1 mmole/l - 1g/dl 30 g/dl Glucosio Molto basso ph ~ 7.2 Osmolalità (mosmoli/kg H 2 O)

24 Bibliografia Burton AC, Fisiologia e Biofisica del Circolo, Il Pensiero Scientifico Editore, Roma Fisiologia dell Uomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano Capitolo 9: Il Sangue (Capitoli 9.1 e 9.2) Fisiologia Generale e Umana, Rhoades-Pflanzer Capitolo 17: Funzioni del sangue

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