Acqua corporea. E il costituente fondamentale di tutti gli esseri viventi. E il mezzo in cui hanno luogo le reazioni metaboliche

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2 Acqua corporea E il costituente fondamentale di tutti gli esseri viventi Partecipa ai fenomeni digestivi facilitando il transito e la fluidificazione del chimo attraverso il tubo gastroenterico E il mezzo in cui hanno luogo le reazioni metaboliche Consente il passaggio delle sostanze dalle cellule agli spazi intercellulari e ai vasi e viceversa Aiuta a regolare la temperatura corporea

3 L acqua corporea costituisce il 57 % del peso corporeo (in un individuo di 70 kg il volume di acqua sarà di circa 40 litri).

4 Variazioni individuali legate a: Età (le persone anziane hanno un contenuto di acqua inferiore rispetto ai bambini)

5 Variazioni individuali legate a: Quantità di tessuto adiposo (le persone magre hanno un contenuto di acqua superiore rispetto alle persone obese)

6 Variazioni individuali legate a: Sesso (le donne hanno un contenuto di acqua inferiore rispetto agli uomini in quanto più ricche di tessuto adiposo sottocutaneo)

7 -15% -4% Fra tutti i nutrienti è sicuramente quello più soggetto a movimento fra esterno e interno. La perdita giornaliera di acqua corrisponde a circa il 4% della massa corporea e deve quindi essere riassunta con la dieta. Questa percentuale è molto più elevata nei bambini (circa il 15%) che sono quindi più soggetti a disidratazione.

8 Non tutti i tessuti hanno lo stesso contenuto di acqua Più un tessuto è attivo maggiore è il suo contenuto di acqua Tessuto muscolare elevata [H 2 O] Tessuto cardiaco elevata [H 2 O] Tessuto adiposo bassa [H 2 O]

9 Tissue % of water % of body weight Litres of water / 70 kg Skin Muscle Skeleton Brain Liver Heart Lungs Kidneys Spleen Blood Intestine Adipose tissue 10.0 Approximately

10 Compartimenti idrici corporei All interno del nostro organismo l acqua è suddivisa in 2 compartimenti principali LIC LEC 62.5 % (25 l) 37.5 % (15 l)

11 Liquidi intracellulari: Compartimento eterogeneo LIC 62.5%

12 Concentraz. (meq/l) HCO 3 - Cl - Na + Proteine HCO 3 - Cl - Na + Proteine K + Proteine Magnesio fosfati Organici Inorganici Calcio 0 Acqua plasmatica Acqua Interstiziale Acqua Cellulare

13 Liquidi extracellulari: suddivisi ulteriormente in sottocompartimenti LEC 37.5% Liquido plasmatico (7% 3 l) Liquido interstiziale e linfa (18% 7 l) Liquidi del tessuto connettivo denso e dell osso (10% 4 l) Liquidi transcellulari (2.5% 1 l)

14 Liquidi Transcellulari : Liquido sinoviale delle articolazioni Liquido pericardico Liquido peritoneale Liquido pleurico Liquido cerebrospinale Liquidi oculari Endolinfa e perilinfa dell orecchio interno Secrezioni digestive Secrezioni dell apparato urogenitale

15 L acqua è liberamente scambiabile tra tutti i compartimenti Liquido tessuto connettivo Liquido plasmatico Liquido interstizia le e linfa Liquido intracellulare Liquido transcellulare Liquido tessuto osseo

16 Endotelio capillare Membrana plasmatica Liquido plasmatico Plasma Liquido interstiziale Liquido intracellulare

17 MISURA DEI COMPARTIMENTI IDRICI Tecniche di diluizione: : si basano sul fatto che all introduzione di una sostanza chimica seguirà, dopo un certo intervallo di tempo, la sua distribuzione uniforme nel volume di liquido che essa trova a sua disposizione: V= Q/C V= volume di distribuzione Q= quantità di sostanza introdotta C= concentrazione finale

18 Requisiti delle sostanze adoperate: si deve avere un completo rimescolamento della sostanza la sostanza non deve diffondere rapidamente in qualunque altro compartimento al di fuori di quello che si deve misurare la sostanza deve essere dosabile con sufficiente accuratezza anche a piccole concentrazioni il materiale usato come tracciante non deve essere tossico la sostanza iniettata non deve essere rapidamente escreta o metabolizzata la sostanza non deve essere adsorbita sulle cellule o su qualsiasi altro componente (es. proteine) del compartimento che si sta misurando la sostanza iniettata non deve alterare la distribuzione del liquido, ad es. facendo variare la permeabilità dei capillari

19 I compartimenti idrici i cui volumi possono essere misurati direttamente con queste tecniche sono: Acqua corporea totale Liquido extracellulare Liquido plasmatico Liquido intracellulare = Acqua corporea totale- Liquido extracellulare Liquido interstiziale = Liquido extracellulare - Liquido plasmatico

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21 Equilibrio di Gibbs-Donnan Questo equilibrio spiega la distribuzione diseguale degli ioni ai due lati di una membrana semipermeabile quando da un lato di essa siano presenti ioni non diffusibili K+ 5 PR- 10 K+ 10 Cl-

22 All equilibrio K+ 4 Cl- 5 PR- 6 K+ 6 Cl- [C+]1 x [A-]1 = [C+]2 x [A-]2 Oppure [C+]1 / [C+]2 = [A-]2 / [A-]1

23 Il prodotto della concentrazione dei cationi e degli anioni diffusibili nel compartimento 1 è uguale al prodotto della concentrazione dei cationi e degli anioni diffusibili nel compartimento 2. I due compartimenti sono elettricamente neutri

24 IN OGNI COMPARTIMENTO IL NUMERO DEGLI A - SARA UGUALE AL NUMERO DEI C + (9 NEL COMPARTIMENTO 1 E 6 NEL COMPARTIMENTO 2) E I SINGOLI COMPARTIMENTI SARANNO ELETTRICAMENTE NEUTRI Inoltre: LA CONCENTRAZIONE DEI C + DIFFUSIBILI SARA MAGGIORE NEL COMPARTIMENTO CONTENENTE L L A - NON DIFFUSIBILE (PROTEINA) MENTRE IN ESSO SARA PIU BASSA LA CONCENTARZIONE DEGLI A - DIFFUSIBILI LA PRESSIONE OSMOTICA SARA MAGGIORE NEL COMPARTIMENTO CONTENENTE LA PROTEINA (18 PARTICELLE OSMOTICAMENTE ATTIVE NEL COMPARTIMENTO 1 E SOLO 12 NEL COMPARTIMENTO 2) K+ 4 Cl- 5 PR- 6 K+ 6 Cl-

25 Principali specie ioniche Intracellulari ed Extracellulari cationi Extracellulare: Na + Intracellulare: : K + anioni Extracellulare: Cl - e bicarbonato (HCO - 3 ) Intracellulare: : proteine, aa, fosfati» inorganici (HPO 2-4, H 2 PO 4- )» organici (aa( e ATP) Composizione Ionica intra ed extracellulare Molto differente

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27 Concentraz. (meq/l) HCO 3 - Cl - Na + Proteine HCO 3 - Cl - Na + Proteine K + Proteine Magnesio fosfati Organici Inorganici Calcio 0 Acqua plasmatica Acqua Interstiziale Acqua Cellulare

28 Nei compartimenti idrici le concentrazione ioniche totali sono molto simili e le concentrazioni osmotiche totali sono identiche I due compartimenti sono isoosmotici 300mOsM/l

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30 Endotelio capillare Membrana plasmatica Liquido plasmatico Plasma Liquido interstiziale Liquido intracellulare

31 ORGANIZZAZIONE DELL ALBERO CIRCOLATORIO Arterie Arteriole Capillari Venule Vene

32 Ci sono 3 tipi principali di vasi Arterie Vasi per la distribuzione del sangue al corpo Capillari Piccoli vasi che portano sangue alle cellule Vene Grossi vasi di raccolta che riportano il sangue al cuore Vasi intermedi Arteriole: portano il sangue ai capillari Venule : richiamano il sangue dai capillari

33 Si verificano esclusivamente a livello dei capillari sanguigni

34 Perché i capillari? Parete costituita da un unico strato di cellule endoteliali Vicinanza con le cellule Velocità del flusso estremamente bassa (questo facilita gli scambi)

35 FORZE IN GIOCO

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37 Il 90 % del liquido che viene filtrato a livello del polo arterioso del capillare viene riassorbito a livello del polo venoso. Il rimanente 10% entra nei vasi linfatici e successivamente torna nella circolazione sanguigna

38 SISTEMA LINFATICO Il sistema linfatico è un sistema correlato a quello sanguigno, dal quale si mantiene relativamente indipendente

39 Composto da un complesso di cisterne, sacche, seni entro i quali scorre la linfa; ; annessi al sistema un complesso di linfoghiandole o linfonodi. La circolazione della linfa avviene dalla periferia verso il centro. In un giorno scorre nel sistema linfatico una quantità di linfa pari a 2-4 litri. Il sistema linfatico comprende: vasi linfatici, che trasportano la linfa,, che producono i linfociti e che depurano la linfa.

40 Quando il sangue giunge ai capillari sanguigni, cede parte del plasma ai tessuti circostanti, dove rifornisce le cellule di sostanze nutritive. I prodotti di rifiuto vengono allontanati e raccolti nei capillari linfatici, questo liquido è la linfa. La linfa è costituita da una parte plasmatica e una parte corpuscolata costituita dai globuli bianchi. Simile al plasma sanguigno, se ne differenzia per il minore contenuto di proteine e sali minerali e per la maggiore presenza di acqua. Le cellule caratteristiche della linfa sono i linfociti.

41 I vasi linfatici all'origine sono sottilissimi (capillari linfatici), a questi hanno seguito condotti con calibro sempre maggiore (vasi linfatici propriamente detti), che si riuniscono in due unici collettori principali: il dotto toracico e il tronco linfatico destro. I vasi linfatici presentano dei rigonfiamenti che corrispondono alla presenza di altrettante valvole a "nido di rondine" che regolano il passaggio della linfa, impedendone il reflusso.

42 Sacchi a fondo cieco chiusi ad una estremità

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45 SISTEMA LINFATICO

46 Linfa e sistema linfatico A differenza del sangue, la linfa non viene spinta dall'attivit cardiaca, ma scorre nei vasi mossa dall'azione dei MUSCOLI Contraendosi e rilassandosi, questi tessuti funzionano come una vera e propria pompa. Quando tale azione viene meno, per esempio a causa dell'eccessiva immobilit, la linfa tende a ristagnare, accumulandosi nei tessuti. Ecco spiegato come mai piedi e caviglie si gonfiano quando si rimane a lungo in piedi in una posizione statica.

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48 Entrata giornaliera di acqua (in ml) Acqua semplice o altre bevande 1500 Acqua degli alimenti 600 Acqua di ossidazione o metabolica 200 carboidrati proteine 0,6 g acqua/g 0,4 g acqua/g lipidi 1,07 g acqua/g Totale entrate 2300 ml

49 Uscita giornaliera di acqua (in ml) Perspiratio insensibilis: Cute 350 Apparato respiratorio 350 Urina 1400 Sudore 100 Feci 100 Totale uscite 2300 ml

50 Entrate = Uscite Equilibrio idrico Entrate > Uscite Iperidratazione Entrate < Uscite Disidratazione

51 Ipotonica Iperidratazione Isotonica Ipertonica Disidratazione Ipotonica Isotonica Ipertonica

52 Principi di distribuzione dell acqua nell organismo I sistemi di controllo dell organismo regolano ingestione/escrezione dell acqua affinchè: 1. il contenuto di acqua del corpo risulti costante 2. l osmolarità totale del corpo risulti costante L osmolarità è identica in tutti i fluidi dei compartimenti del corpo L acqua Del Corpo Si Ridistribuisce Come Necessario Per Realizzarlo

53 VOLUME LIQUIDO INTRACELLULARE Viene alterato da: Variazioni della osmolarità del liquido extracellulare NON viene alterato da: Variazioni iso-osmotiche del volume del liquido extracellulare VOLUME LIQUIDO EXTRACELLULARE Subisce variazioni proporzionali del: volume dell acqua Interstiziale volume dell acqua del Plasma

54 Regolazione del volume e dell osmolarità del liquido extracellulare Ormone antidiuretico (ADH) Meccanismo della sete Aldosterone Ormoni natriuretici

55 Ormone antidiuretico (ADH) Ormone peptidico (9 aa) con un ponte S-S Lunghezza della catena e struttura ciclica essenziali per la sua attività biologica Prodotto dai neuroni dei nuclei sopraottico e paraventricolare dell ipotalamo anteriore e immagazzinato a livello dell ipofisi posteriore Inattivato principalmente ad opera dei reni e del fegato Emivita biologica 15 min

56 Ipotalamo Ipofisi

57 Azioni dell ADH Renali aumenta la permeabilità all acqua delle cellule epiteliali dei tubuli contorti distali e dei dotti collettori renali Extrarenali costrizione dei vasi sanguigni

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59 Stimoli principali per la secrezione dell ADH Aumento della pressione osmotica del LEC (osmocettori) Diminuzione del volume e della pressione del LEC (volocettori e barocettori)

60 Osmorecettori NaCl Nuclei ipotalamici ADH IPOFISI POSTERIORE Stimoli per il rilascio di ADH ADH

61 Gli osmorecettori sono cellule localizzate nell ipotalamo sensibili ad aumenti di osmolarità dell 1% rispetto al valore fisiologico Esse mandano segnali alle cellule neuroendocrine che producono ADH quando l osmolarità del plasma eccede la soglia.

62 Osmolalità o Volume Ach Fibra pregangliare ADH Corpo cellulare Nuclei ipotalamici Assone Potenziale d azione Fusione dei granuli con la membrana plasmatica Ca 2+ Esocitosi di ADH Depolarizzazione Rilascio di ADH dall ipofisi posteriore

63 La diminuzione del volume e della pressione attiva invece volocettori e barocettori che sono cellule localizzate nel sistema circolatorio (atrio sinistro, vene polmonari, arco aortico e seno carotideo). I recettori inviano segnali alle cellule che secernono ADH. Sono meno sensibili degli osmocettori in quanto risentono di variazioni del 5 10% di volume o pressione.

64 Stimoli per il rilascio di ADH

65 Azione dell ADH a livello della cellula renale

66 Cellula del tubulo distale renale Le vescicole si muovono e si fondono con la membrana Acquaporina-2 Recettore per l ADH H 2 O H 2 O H 2 O Adenilil ciclasi G s proteina ADH acquaporina-2 racchiusa ADP Membrana nelle vescicole ATP basolaterale PKA (attiva) camp camp PKA camp camp (inattiva) camp ATP Citoplasma H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Membrana apicale H 2 O Protein Kinase A Pathway Azione biochimica dell ADH nel tubulo distale renale attraverso l attivazione della via della PKA

67 Meccanismo della sete Il centro della sete è localizzato in posizione laterale e caudale rispetto ai nuclei sopraottici e si sovrappone alla zona dell ipotalamo che controlla la liberazione di ADH Stimolato da: Disidratazione extracellulare Disidratazione intracellulare Emorragia e diminuzione della gittata cardiaca Secchezza della bocca

68 Centro della sete

69 Meccanismo della sete

70 Aldosterone E il principale dei mineralcorticoidi Ormone steroideo Secreto dalla corteccia surrenale Meccanismo d azione a livello cellulare simile a quello degli ormoni steroidei

71 Azioni dell aldosterone Renali aumenta la permeabilità al sodio delle cellule epiteliali dei tubuli contorti distali e dei dotti collettori renali

72 Stimoli principali per la secrezione dell aldosterone DIRETTI Aumento della concentrazione di potassio del LEC Diminuzione della concentrazione del sodio del LEC INDIRETTI Diminuzione del volume di sangue o della gittata cardiaca Diminuzione della pressione Sistema renina-angiotensina

73 Cell. Juxtaglomerulari Sistema reninaangiotensina

74 Meccanismo di azione dell aldosterone a livello della cellula renale

75 Ormoni natriuretici ANP Cuore- Ipotalamo BNP Cervello- Cuore CNP Cervelloendotelio ANPR-A ANPR-C ANPR-B Ci sono tre peptidi natriuretici: atriale (ANP), cerebrale (BNP) e C-type (CNP). I tre ormoni hanno un anello aminoacidico di 17 aa formato da un ponte S-S e sono prodotti di geni differenti. Esistono anche tre differenti recettori (A, B e C) con attività guanilato ciclasica; ANPR-C ha un dominio intracellulare tronco.

76 Il peptide natriuretico atriale (ANP) è coinvolto nella regolazione del volume dei liquidi extracellulari Stimolo principale per la secrezione: Espansione del volume che causa uno stiramento atriale Azioni dell ANP: Renali: aumenta l escrezione di sodio e di acqua Extrarenali: vasodilatazione inibizione del sistema reninaangiotensina

77 Stimoli per il rilascio di ormone natriuretico

78 Meccanismo di azione dell ANP a livello della cellula renale