Trasporto gas nel sangue

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1 Trasporto gas nel sangue

2 Trasporto O2

3 97% legato all Hb nei globuli rossi 3% fisicamente disciolto, determina il valore di po 2 97% 3% O 2 disciolto nel plasma O 2 legato ad Hb Saturazione Hb 97% 0.3 ml/100ml 19.4 ml/100ml Contenuto totale di O 2 = = 19.7 ml/100ml

4 Emoglobina (cromoproteina PM = ) 4 catene polipeptidiche: 2 (141 AA) e 2 non- ( (146 AA),, ) 4 gruppi eme: protoporfirine, 4 anelli pirrolici + Fe bivalente centrale, si lega con il 5 legame ad Hb e ha un 6 sito per O 2 Adulto: 95% HbA 2 2, 2-3% HbA2 2 2 Feto: HbF 2 2 (catene sintetizzate a partire dalla sesta settimana prima della nascita complete a 4 mesi di vita)

5 Hb + 4O 2 Hb(O 2 ) 4 O 2 si lega all eme per ossigenazione (il Fe ++ rimane con la valenza ionica inalterata): si forma Ossiemoglobina (HbO 2 ) La liberazione dell O 2 avviene per desossigenazione: si forma Desossiemoglobina

6 Concentrazione Hb = 15 gr / 100ml sangue 1gr Hb lega 1.39 ml di O 2 (condizioni ottimali) 1gr Hb lega 1.34 ml di O 2 (in condizioni reali, leggera presenza MetHb): Massima capacità di O 2 dell Hb in condizioni reali: Massima capacità di O 2 dell Hb in condizioni reali: 1.34ml X 15gr/100 ml = 20.1 ml/100 Nel sangue arterioso la massima capacità di trasporto di O 2 è 20.4 ml/100ml di sangue (20.1 legati disciolti)

7 La quantità di O 2 legata all Hb (contenuto di O 2 ) aumenta all aumentare della po 2 con un andamento sigmoide. Questo andamento dipende dal fatto che l Hb è un tetramero con catene diverse. Infatti l Hb con 4 catene uguali (4β, come in una forma di talassemia) presenta una curva di saturazione iperbolica. [HbO 2 ] % Saturazione in O x = Capacità totale dell Hb La capacità di trasporto dipende dal contenuto di Hb. Saturazione non equivale a contenuto di O 2 Si possono avere identici livelli di saturazione, ma minore contenuto in O 2 se la concentrazione di Hb diminuisce. Es. Anemia con Hb 7.5 gr/100, po mmhg Saturazione 97.5%, O 2 legato 10.4 ml/100 Contenuto O 2 : 10.4 ml ml = 10.7 ml/100

8 Curva di dissociazione dell ossiemoglobina Sangue arterioso (po 2 ~100 mmhg) Saturazione 97.5% = ml/100 Sangue venoso condizioni basali (PO 2 40 mmhg) Saturazione 75% = 14.4 ml/100 Sangue venoso intensa attività fisica (PO 2 15 mmhg) Saturazione 25% = 4.5 ml/100 Condizioni basali: O 2 ceduto ai tessuti 5 ml/100 ml (25% dell intera capacità) Condizioni di intensa attività metabolica: O 2 ceduto ai tessuti 15 ml/100 ml (75% dell intera capacità) P 50 = mmhg (37 C, pco 2 40 mmhg, ph 7.4)

9 Curva di dissociazione dell ossiemoglobina Vantaggi relazione Hb + O 2 Regione di plateau: Garantisce che Hb sia saturata per più del 90% se la po 2 alveolare si riduce fino a 60 mmhg Regione di massima pendenza: Permette una maggiore cessione di O 2 ai tessuti, con piccole variazioni di po 2

10 Variazioni dell affinità Hb-O 2 sono espresse da spostamenti della curva verso sinistra o destra. Per interpretare gli spostamenti della curva si valuta la P50 = mmhg (T37 C, pco 2 40 mmhg, ph 7.4). Le maggiori modificazioni della curva si osservano nella parte iniziale (basse pressioni) è cioè maggiormente influenzato il rilascio di O 2 ai tessuti, rispetto al legame a livello polmonare. Affinità Hb-O 2 influenzata da: Temperatura ph pco 2 2,3-DPG

11 T sposta la curva verso Ds (minore affinità dell Hb per O 2 ) T sposta la curva verso Sn (maggiore affinità di Hb per O 2 ) Saturazion ne Hb %

12 ph sposta la curva verso Ds (minore affinità dell Hb per O 2 ) ph sposta la curva verso Sn (maggiore affinità di Hb per O 2 ) Saturazione % Hb

13 pco 2 sposta la curva verso Ds (minore affinità dell Hb per O 2 ) pco 2 sposta la curva verso Sn (maggiore affinità di Hb per O 2 ) Saturazione % Hb

14 Effetto Bohr Le variazioni di affinità dell Hb per O 2 determinate da variazioni di pco 2 e ph, sono alla base dell Effetto Bohr. L effetto Bohr ha conseguenze sia sull assunzione di O 2 a livello polmonare che sulla sua cessione a livello dei tessuti. A livello polmonare il legame dell O 2 all Hb è favorito dall eliminazione di CO 2 che determina riduzione di pco 2. A livello dei tessuti il distacco dell O 2 dall Hb e quindi la sua cessione ai tessuti è favorito dalla produzione di CO 2 che determina aumento di pco 2.

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16 2,3-DPG sposta la curva verso Ds (minore affinità dell Hb per O 2 ) 2,3-DPG sposta la curva verso Sn (maggiore affinità di Hb per O 2 ) Saturazion ne % Hb assente normale elevato 2,3-DPG sintetizzato nei globuli rossi (glicolisi anaerobica). Si lega alla catena dell Hb e varia la sua affinità per O 2. La sua produzione è aumentata in condizioni che favoriscono la glicolisi, come l alcalosi che stimola la fosfofruttochinasi che lavora a ph basico.

17 Fetale Saturazione Hb % Materna La mancanza di affinità dell Hb fetale per il 2,3-DPG è probabilmente la causa dello spostamento verso Sn della curva di saturazione dell HbF. Funzionalmente efficiente perché il sangue placentare ha una po 2 bassa.

18 HbCO Saturazione % HbO 2 Il monossido di carbonio (CO) si lega all Hb sullo stesso sito per l O 2 con un legame 250 volte più stabile. La presenza di CO sposta la curva verso Sn. La P 50 della HbCO è 0.4 mmhg.

19 Cianosi La Cianosi è una condizione che segnala una maggiore quantità di Hb non legata all O 2 (ridotta) nel sangue arterioso. Si verifica quando Hb ridotta > 5 gr/100 ml. Può esserci ipossiemia senza cianosi (nella anemie con carenza di Hb) o cianosi senza ipossiemia (nelle policitemie, dove c è una quantità maggiore di Hb).

20 Contenuto arterioso O 2 O 2 disciolto O 2 legato Hb Influenzato da: % Saturazione Hb Numero totale legami Influenzata da: ph T 2,3-DPG CO 2 Hb/GR n GR Composizione aria inspirata Ventilazione alveolare A Diffusione d Perfusione alveolare Fr e Vc R vie aeree Compliance

21 Sangue venoso Sangue arterioso Emoglobina Globulo rosso Plasma Endotelio O 2 Interstizio Cellula Lo scambio dei gas a livello dei tessuti avviene per diffusione: VO 2 = D. A. (po 2 capillari - po 2 tessuto) A = superficie di scambio, d = distanza tra capillare e tessuto dipende dal numero dei capillari perfusi d

22 La disponibilità di O 2 per un tessuto dipende da: Contenuto di O 2 nel sangue arterioso Flusso di sangue nel tessuto (perfusione) La po 2 del tessuto dipende dall equilibrio tra: Disponibilità di O 2 Quantità di O 2 utilizzata dal tessuto L apporto di O 2 ad un organo viene adattato alle richieste metaboliche dell organo, principalmente con un aumento del flusso ematico. L aumento di ventilazione (iperventilazione) non consente infatti un aumento elevato del contenuto di O 2 nel sangue arterioso, perché a po 2 = 100 mmhg la saturazione dell Hb è già vicina al 100% (97%). Gli squilibri fra le necessità e la disponibilità di O 2 vengono definiti ipossie.

23 Ipossia arteriosa (riduzione po 2 nel sangue arterioso) dipende da: Riduzione di po 2 alveolare: alta quota diminuzione della ventilazione Riduzione della diffusione alveolare di O 2 : riduzione della superficie di scambio aumentato spessore della membrana respiratoria Aumento dello shunt: alterazioni del rapporto V/Q Ipossia anemica (riduzione del contenuto di O 2 da: Riduzione del contenuto di Hb (anemia) Avvelenamento da CO nel sangue) dipende Ipossia ischemica (riduzione del flusso ematico) dipende da: Diminuzione della pressione arteriosa Ipossia istotossica (inattivazione dei sistemi ossidativi cellulari) Avvelenamento da cianuro

24 Trasporto CO 2 nel sangue

25 A livello polmonare la CO 2 diffonde dal plasma all alveolo grazie alla differenza di P tra sangue venoso (46 mmhg) ed aria alveolare (40 mmhg) A livello dei tessuti la CO 2 diffonde dalle cellule al plasma grazie alla differenza di P tra interstizio (46 mmhg) e sangue arterioso (40 mmhg)

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27 Trasporto della CO 2 nel sangue 7% nel plasma fisicamente disciolta 23% nel globulo rosso legata all Hb 70% nel plasma sotto forma di HCO - 3

28 Cont tenuto totale CO 2 ml/ Normale variazione Effetto Haldane Sangue venoso po 2 40mmHg Sangue arterioso po 2 100mmHg pco 2 Il legame dell O 2 con l Hb favorisce (raddoppia) l eliminazione della CO 2, la curva di dissociazione della CO 2 è spostata verso il basso.

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