PORTA AGLI ORGANI E AI TESSUTI: RIMUOVE: OMEOTERMI INTERVIENE NELLA TERMOREGOLAZIONE FUNZIONI DELLA CIRCOLAZIONE SANGUIGNA IL GLOBULO ROSSO

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1 FUNZIONI DELLA CIRCOLAZIONE SANGUIGNA IL GLOBULO ROSSO PORTA AGLI ORGANI E AI TESSUTI: a. L OSSIGENO (O 2 ), b. LE SOSTANZE NUTRITIZIE ASSORBITE, c. I SECRETI DELLE GHIANDOLE ENDOCRINE. RIMUOVE: a. L ANIDRIDE CARBONICA (CO 2 ), b. I PRODOTTI DI RIFIUTO DEL METABOLISMO. OMEOTERMI INTERVIENE NELLA TERMOREGOLAZIONE

2 LIQUIDI CIRCOLANTI soluzione acquosa di: sali proteine sostanze organiche elementi figurati in sospensione sangue emolinfa vertebrati altri casi

3 IL SANGUE vaso sanguigno globuli bianchi globuli rossi piastrine plasma sangue eritrociti [%] 45 elementi figurati leucociti piastrine 1 acqua plasma proteine 7 altri soluti

4 CENTRIFUGAZIONE DEL SANGUE centrifuga provetta prelievo di sangue plasma elementi figurati 1 2 3

5 h h c ematocrito = 100 tot EMATOCRITO plasma (55%) leucociti e piastrine (< 1%) h tot eritrociti (45%) h c

6 COAGULAZIONE siero sangue fibrina + elementi figurati

7 ORIGINE E PRODUZIONE DEGLI ELEMENTI CORPUSCOLATI midollo osseo cellule staminali pluripotenti indifferenziate cellule staminali mieloidi cellule staminali linfoidi megacariociti precursori degli eritrociti precursori dei granulociti precursori dei monociti linfociti nei tessuti linfoidi piastrine eritrociti granulociti monociti linfociti

8 IL GLOBULO ROSSO prodotti nel midollo osseo rosso gli eritrociti adulti non hanno: nucleo mitocondri ribosomi altri organelli cellulari maggiori componenti H 2 O emoglobina (64450 kda) [%] 60 33

9 NUMERO DI G.R. PER VOLUME DI SANGUE specie gazzella muschiata cavallo scimmia cavia uomo M F salamandra G.R. mm

10 5 10 GR mm = 5 10 GR µl vita media GR 120 giorni L di sangue = 5 10 ml = 5 10 µl GR nell'organismo = = cellule nell'organismo GR (nell'organismo) = delle cellule totali 4 = 200 miliardi die = 8,3 miliardi h = 139 milioni min Prodotti da 1/3 di midollo osseo rosso (1400 ml): 500 ml 1 ml di midollo osseo rosso produce GR min -1 Distrutti dal fegato con un meccanismo di fagocitosi 12

11 ε = 1- ( d d Eccentricità del GR min max 2 ) =1 (82% dei casi) valori medi diametro spessore superficie (A) volume (V) A/V 7,5 µm 2 µm 128 µm 2 86 µm 3 1,5 µm -1 una sfera con = A (128 µm 2 ) V = 136 µm 3 A/V = 0,94 dc dt i = k A V (c e c i )

12 RAPPORTO SUPERFICIE/VOLUME CUBO Lato L [cm] Superficie S [cm 2 ] Volume V [cm 3 ] S/V [cm -1 ] SFERA = 6 L = 6 1 = 6 = L 3 = 1 3 = 1 Superficie S [cm 2 ] Volume V [cm 3 ] Raggio R [cm] = 4 π R = 4, = π R = 3 = 0, π 6 S/V [cm -1 ] 4,835976

13 SUPERFICIE ERITROCITARIA uomo di: peso corporeo (PC) sangue superficie corporea (SC) A eritrocitaria 70 kg 7,5% PC = 5,6 L 1,5 m SC 3000 m 2 a sfera a disco a disco biconcavo capillare

14 PROPRIETÀ DELLA MEMBRANA ERITROCITARIA molto permeabile a H 2 O, CO 2, O 2 permeabile agli anioni debolmente permeabile ai cationi impermeabile alle proteine e all emoglobina isotonica, V = [NaCl] = 9 g L -1 ipertonica, V [NaCl] > 9 g L -1 ipotonica, V [NaCl] < 9 g L -1

15 GAS RESPIRATORI PRESSIONI PARZIALI NEI VARI COMPARTIMENTI

16 STRUTTURA DELLA MEMBRANA RESPIRATORIA

17 DIFFUSIONE DEI GAS RESPIRATORI. BARRIERA ALVEOLO-CAPILLARE La barriera alveolo-capillare, che separa la fase gassosa dal sangue, è di spessore 0,5 1 µm. interstizio Le resistenze alla diffusione dei gas respiratori sono dovute a: - epitelio alveolare, - interstizio, - endotelio capillare, - plasma sanguigno, - membrana dell eritrocita, - ambiente interno dell eritrocita. Un singolo globulo rosso, durante il passaggio in un capillare polmonare, resta in contatto di diffusione per un tempo di circa 0,3 s.

18 TRASPORTO DELL OSSIGENO O 2 fisicamente disciolto: 0,3 ml/100 ml di plasma O 2 totale: 20 ml/100 ml di sangue O 2 è, per la maggior parte, chimicamente legato Hb + O HbO k all'equilibrio: k 2 k [Hb] [O ] = k [HbO ] [HbO ] = k α [Hb] po k se T = cost, α = f(liquido, gas) [HbO ] = f(po ) 2 2 Legge di Henry: po 2 [O 2] = α 760 α = coefficiente di solubilità

19 EMOGLOBINA lega 4 O 2 Proteina coniugata oligomerica (PM 64500) 4 unità polipeptidiche (protomeri) 1 unità: una proteina + 1 eme 1 eme: Fe(II) + 1 protoporfirina

20 REAZIONI DELL EMOGLOBINA Reazione di ossigenazione: Hb + O 2 HbO 2 Reazione di deossigenazione: HbO 2 Hb + O 2 Reazione di ossidazione: Fe(II) Fe(III) Con ferricianuro metaemoglobina (reazione non reversibile O 2 Affinità per Hb: CO > O 2

21 CURVA DI DISSOCIAZIONE DELL OSSIEMOGLOBINA

22 CURVA DI DISSOCIAZIONE DELL OSSIEMOGLOBINA

23 2,3-difosfoglicerato metabolita prodotto dai GR

24 emoglobina fetale (catene: 2α + 2γ) gradualmente emoglobina adulta (catene: 2α + 2β) facilita il trasporto di O 2 attraverso la placenta

25 TRASPORTO DELL ANIDRIDE CARBONICA sangue venoso arterioso (venoso arterioso) CO 2 [mm L -1 ] 23,2 21,5 1,7 CO 2 presente > CO 2 disciolta

26 FORME DI TRASPORTO DELLA CO 2 AC + + H2O H 2CO3 H + 3 CO2 HCO Reazione con le proteine: formazione di composti carboaminici R NH2 + CO2 R NH COO + H +

27 TRASPORTO DELLA CO2

28 SCAMBI GASSOSI A LIVELLO POLMONARE

29 FENOMENO DI HAMBURGER EQUILIBRIO GR = f(pco 2 ) aumento della CO 2 plasmatica provoca: uscita di HCO - 3 entrata di Cl - aumento di volume plasma anidrasi carbonica CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - diffusione CO 2

30 H + + HCO 3- + Hb - HbH + HCO 3 - HCO 3 - Cl - per mantenere l elettroneutralità Hb 10- (HbH) la relativa carica viene portata da 10 piccoli anioni che entrano osmolarità H 2 O entra nel GR

31 PARAMETRI ERITROCITARI UMANI PARAMETRO [..] M F Ematocrito (hct) % Numero di globuli rossi (GR) 106 µl-1 5,4 4,8 Emoglobina ematica (Hb) g/100 ml Volume corpuscolare medio (MCV) Contenuto corpuscolare medio di emoglobina (MCH) Concentrazione corpuscolare media di emoglobina (MCHC) fl = L pg = g g/100 ml hct GR 10 Hb 10 GR 10 Hb 10 hct Diametro corpuscolare medio (MCD) µm 7,5 7,5

32 VOLUME CORPUSCOLARE MEDIO - MCV PARAMETRO [..] M F Ematocrito (hct) % Numero di globuli rossi (GR) 106 µl-1 5,4 4,8 Volume corpuscolare medio (MCV) fl = L hct GR hct 0,47 MCV= = = L = 87 fl GR 10 5,4 10 GR µl 10 µl L -15 [ ] [ ] hct 0,42 MCV= = = 87,5 10 L = 87,5 fl GR 10 4,8 10 GR µl 10 µl L -15 [ ] [ ]

33 CONTENUTO CORPUSCOLARE MEDIO DI EMOGLOBINA - MCH PARAMETRO [..] M F Numero di globuli rossi (GR) 106 µl-1 5,4 4,8 Emoglobina ematica (Hb) g/100 ml Contenuto corpuscolare medio di emoglobina (MCH) pg = g Hb 10 GR g L -1 Hb MCH= = = 29,6 10 g = 29,6 pg GR 10 5,4 10 GR µl 10 µl L g L [ ] [ ] -1 Hb MCH= = = 29,2 10 g = 29,2 pg GR 10 4,8 10 GR µl 10 µl L [ ] [ ]

34 CONCENTRAZIONE CORPUSCOLARE MEDIA DI EMOGLOBINA MCHC PARAMETRO [..] M F Ematocrito (hct) % Emoglobina ematica (Hb) g/100 ml Concentrazione corpuscolare media di emoglobina (MCHC) g/100 ml Hb 10 hct g L -1 Hb 10-1 MCHC= = = 340,4 g L = 34,0 g/100 ml hct 0, g L -1 Hb 10-1 MCHC= = = 333,3 g L = 33,3 g/100 ml hct 0,42 [ ] [ ]

35 1 2 3 lisi più facile fragilità aumentata vita media, giorni eritrociti falciformi a b c aumento viscosità ematica fenomeni vaso occlusivi riduzione O 2 disponibile per i tessuti