Elementi di biochimica d organo e di tessuto

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1 Cenni di Patologia Clinica Dott.ssa Samantha Messina C.I. Patologia clinica e diagnostica per immagini Anno accademico 2011/2012 II anno, II semestre CdL Fisioterapia, Facoltà di Medicina e Chirurgia, Università di Roma Sapienza Trasporto di gas e regolazione del ph Elementi di biochimica d organo e di tessuto 1

2 Trasporto di gas e regolazione del ph Gas equilibrio esterno interno O 2 N 2 CO 2 CO 2 (sostanza di rifiuto del metabolismo) O 2 (indispensabile alla vita) Trasporto di gas e regolazione del ph Il principale sistema di regolazione del ph ematico CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 (enzima= anidrasi carbonica) CO 2 è presente nel sangue sopratutto come idrogenocarbonato HCO 3 - Il grado di acidità del sangue (e quindi dei tessuti periferici) influenza marcatamente l affinità tra O 2 ed emoglobina (EFFETTO BOHR) 2

3 Trasporto di gas e regolazione del ph EFFETTO BOHR (nh + )Hb + O 2 = HbO 2 + nh + Causa dell effetto Bohr: allostericità della emoglobina Descrizione qualitativa: all aumentare dell acidità del sangue per la legge di azione di massa l equilibrio si sposta a sx e si libera O 2 Questo fenomeno favorisce la liberazione dell O 2 legato da parte della emoglobina ossigenata nel sangue capillare dove il ph ematico è inferiore a quello arterioso (ph venoso =7,38 ph arterioso =7,42) Trasporto di gas e regolazione del ph CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 (1) H 2 CO 3 = HCO 3- + H + (2) CO 2 + H 2 O = H + + HCO 3 - (somma) HbO 2 + H + = HHb + O 2 (Bohr) CO 2 + HbO 2 + H 2 O = HHb + HCO O 2 l acidità così liberata viene bloccata dall azione tampone dell emoglobina (ed anche da proteine eritrocitarie e fosfati organici) 3

4 Trasporto di gas e regolazione del ph Capillari venosi po 2 diminuisce e H + aumenta > favoriscono il distacco dell O 2 dall emoglobina Capillari arteriosi polmonari po 2 aumenta > favorisce la ossigenazione dell emoglobina con conseguente aumento della H + (nh + )Hb + O 2 = HbO 2 + nh + (1) H 2 CO 3 = HCO 3- + H + (3) CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 (2) Liberazione (attraverso la ventilazione polmonare) del CO 2 metabolico Trasporto di gas e regolazione del ph Compartimenti liquidi dell organismo: 1. Liquido intracellulare 2. Liquido interstiziale 3. Plasma ematico Hanno composizione idro-elettrolitica diversa Diversi sistemi tampone 1. Elevato contenuto di proteine e fosfati organici 2. Elevata concentrazione di HCO 3-3. Elevata concentrazione di HCO 3-4

5 Trasporto di gas e regolazione del ph HCO 3- tampona efficacemente l eccesso di acidità non volatile 1. Acido lattico 2. Acido acetacetico 3. Acido beta-idrossibutirrico (corpi chetonici) viene denominato RISERVA ALCALINA (sistema di bicarbonati) Trasporto di gas e regolazione del ph Patologia: scompensi di questi sistemi portano ad acidosi o alcalosi [intervallo fisiologico 7,40 +/- 0,05] Alcalosi respiratoria: in seguito ad iperventilazione polmonare dovuta a stati di ansia porta alla perdita di una grande quantità di CO 2 Acidosi: in seguito a perdita eccessiva di bicarbonati (diarrea profusa, acidosi tubulare renale); chetoacidosi diabetica dovuta alla aumentata produzione di corpi chetonici in corso di diabete mellito (malattia dismetabolica) 5

6 Gli esami ematochimici (elettroliti) Il dosaggio degli elettroliti sierici e dei livelli di bicarbonato (per stabilire la presenza di un acidosi o di un alcalosi) > è utile per individuare la causa di un ipostenia muscolare (particolarmente se accompagnata da crampi e dolori muscolari) Rene Patologia clinica del rene 6

7 Anatomia del rene Rene Papilla renale Corticale renale Piramide renale Vasi arcuati Colonna renale del Bertin Calici minori Calici maggiori Pelvi renale Uretere Il nefrone: unità funzionale di base del rene Rene Vasi sanguigni Glomerulo Tubulo 7

8 Rene Funzione: depurazione del sangue dalle sostanze di rifiuto dell organismo (urea, acido urico, bilirubina) Come funziona: ultrafiltrazione nel glomerulo (fitta rete di capillari) Entra il sangue e per effetto della pressione ematica esce una parte della componente acquosa del sangue insieme a piccole molecole organiche (glucosio, aminoacidi, ioni Ca Na Cl fosfati carbonati) Patologia: proteine nell ultrafiltrato (urine) > proteinuria > danni ai nefroni Rene Il rene è responsabile dell eliminazione d acqua e sali minerali dal corpo > organo deputato al controllo dell equilibrio IDRO- ELETTROLITICO dell organismo Ormoni preposti al controllo dell ultrafiltrazione e del riassorbimento tubulare sono: ALDOSTERONE ORMONE ANTIDIURETICO Quando i sistemi di riassorbimento sono compromessi (il 99% del volume di liquido prodotto viene riassorbito): > eccesso di glucosio nell ultrafiltrato > diabete mellito > carenza di ormone antidiuretico > diabete insipido 8

9 Funzioni del nefrone Rene Escrezione di scorie Creatinina > distruzione muscolare (origina dalla creatina) Urea > azoto dal metabolismo degli aa Acido urico > dal metabolismo dell acido urico Regolazione del bilancio idrico (oliguria) Conservazione Elettroliti: Na +, K +, Cl -, Ca ++, Mg ++, PO 4 3- Glucosio Aminoacidi Funzioni del nefrone Rene Mantenimento del bilancio acido-base Riassorbire HCO 3- > tubulo contorto prossimale Secernere H + > tubulo contorto distale (generazione HCO 3- ) Escrezione acidi metabolici > glomerulo, tubuli Funzioni ormonali 25(OH) vit D >Tubulo / PTH > 1,25 (OH) 2 vit D Ipossia > tubulo > eritropoietina 9

10 Insufficienza renale acuta Definizione: Rene Perdita di tutta la funzione renale nel giro di alcune ore o di qualche giorno Cessazione della funzione glomerulare e tubulare Caratteristiche cliniche Oliguria < 500 ml/24 h < 20 ml / ora per > 2 0re Azotemia in aumento Rene Cause dell insufficienza renale acuta Necrosi tubulare Glomerulonefrite Nefrite interstiziale Sindrome emolitico uremica Occlusione vascolare Shock Sostanze nefrotossiche (es. aminoglicosidi) Pigmenti (es. mioglobina, emoglobina) Primitiva Secondaria a malattie sistemiche Farmaci (es. FANS, antibiotici) Eziologia varia Arteria renale Vena renale (neonati) 10

11 Confronto fra insufficienza renale Rene Acuta Emoglobina normale (se non si è avuta perdita di sangue) Mancata pigmentazione Dimensioni del rene normali Calcemia normale Radiografie delle ossa normali Cronica Basso livello di emoglobina Pigmentazione (solo nei soggetti chiari) Dimensioni del rene generalmente diminuite Calcemia ridotta Osteodistrofia radiologicamente evidenziabile Rene Test nell insufficienza renale cronica Peso Pressione arteriosa Urea, elettroliti, creatinina Esame emocromocitometrico completo Calcio, fosfati 11

12 Rene Complicanze dell insufficienza renale cronica Anemia uremica Normocromica e normocitica Durata di vita dei GR leggermente abbreviata Livelli di eritropoietina impropriamente scarsi Malattie metaboliche Prurito Neuropatia periferica Patologia clinica del fegato Fegato QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. 12

13 Fegato Funzioni: > digestive e di distribuzione > di deposito (glicogeno; ferro-ferritina) > di sintesi (produzione di trigliceridi; sintesi del colesterolo; sintesi dei corpi chetonici) > di detossificazione il fegato è il centro del metabolismo lipidico Fegato Funzioni digestive sintesi del colesterolo > sintesi degli acidi biliari > sali degli acidi biliari > BILE questa contiene pigmenti biliari derivati dal catabolismo dell eme > BILIRUBINA > e una sostanza prodotta in gran parte nella milza dal catabolismo dell emoglobina contenuta nei globuli rossi giunti al termine del loro ciclo vitale > è assorbita dagli epatociti e coniugata all acido glucuronico (feci) > è presente nel sangue in forma non-coniugata (trasportata dalle albumine seriche) ed in minor misura coniugata all acido glucuronico > questa frazione viene eliminata con le urine oppure torna al fegato 13

14 Fegato quando ciò non avviene in seguito a danno epatico o ostruzione dei dotti biliari la concentrazione di bilirubina nel sangue aumenta ed il pigmento si deposita nei tessuti ITTERO Fegato Funzioni Sintesi: Albumina Fibrinogeno > coagulazione del sangue Angiotensinogeno Detossificante: gli epatociti degradano gli aminoacidi in eccesso dell organismo e trasformano in urea l ammoniaca 14

15 Anomalie connesse con le patologie epatiche Fegato Ittero Colestasi Alterazioni dei test di funzionalità epatica Steatosi epatica Aumento dei marcatori di necrosi epatica Fegato Esami: Enzimi e proteine del fegato Transaminasi (enzimi) AST ALT Alfa 1 -antitripsina (proteina) Bilirubina (proteina) ALP (phosphatase alcaline) Nessun esame è specifico per una particolare patologia 15

16 Valore prognostico Fegato Transaminasi AST >> diagnostica differenziale delle malattie del fegato, epatite virale acuta ALT>> malattia epatica acuta Alfa 1 -antitripsina>> Bilirubina >> ittero ALP >> fegato e ossa (enzima che influenza la calcificazione dell osso ed il trasporto di lipidi e metaboliti; malattie dello scheletro caratterizzate da intensa attività osteoblastica) Transaminasi Fegato Aspartato aminotransferasi AST (Sinonimo SGOT) E contenuto in diverse cellule ma risulta particolarmente concentrato in cellule epatiche e nel tessuto muscolare Localizzato nei mitocondri rilascio più lento nel sangue danno più grave Falsi positivi: Emolisi Iperlipemia catalizza la reazione reversibile: L-aspartato + alfa-chetoglutarato > L-glutammato + ossalacetato 16

17 Transaminasi Fegato Alanina aminotransferasi ALT (Sinonimo SGPT) Localizzato principalmente nel citoplasma delle cellule epatiche > fuoriesce per danni a carico della membrana cellulare Abbastanza specifico per un danno epatico > non ne chiarisce la causa Farmaci (barbiturici, il fenobarbital, i glucocorticoidi, l acetaminofene, il tiacetarsamide ed altri) > innalzamento dell ALT catalizza la reazione reversibile: L-alanina + alfa-chetoglutarato > L-glutamato + piruvato L ittero Fegato bilirubina nel circolo ematico > diffusione nei tessuti Cause: elevata distruzione dei globuli rossi > ittero emolitico Patologie epatiche > ittero epatocellulare Diminuito deflusso della bile > ittero da ostruzione bilirubina diretta (coniugata all'acido glucuronico) > danno epatico o ostacolato deflusso bilirubina totale > danni extraepatici 17

18 Origine della bilirubina Fegato Emoglobina, mioglobina, citocromi > EME (gruppo prostetico) Degradazione dell'eme > bilirubina rosso Fegato verde Rosso - giallo 18

19 Origine della bilirubina Legata dall albumina > fegato Coniugazione con l'acido glucuronico > maggiore idrosolubilità Bile > colecisti > intestino Ridotta ad urobilinogeno e stercobilinogeno (batteri) > eliminati con le feci Caratteristiche della bilirubina colore giallo poco solubile in acqua tossica per le cellule Fegato Cause di danno epatico Fegato Patologie epatiche alcol-relate (cirrosi) Patologie epatiche croniche (metaboliche) Danno epatocellulare acuto (virali) Patologie colestatiche 19

20 Danno epatocellulare acuto Fegato Epatiti virali acute HAV HBV HCV HDV HEV HGV Altri virus EBV Herpesvirus CMV QuickTime e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine. Cause non virali Fegato Cause Solventi CCl4 Tricloroetilene Funghi Amanita falloide Metalli Farmaci Metaboliche Sindrome di Reye Morbo di Wilson Galattosemia Deficit di Alfa 1 antitripsina Tumori epatici Epatite cronica B Cirrosi Esposizione a tossici Forme Epatocarcinoma Metastatiche (colon, polmone etc) 20

21 Patologie colestatiche Fegato Colestasi=Soppressione del flusso biliare Caratteri istologici Presenza di pigmenti biliari negli epatociti Forme Intraepatica (precipitazione di sali biliari) Extraepatica (ostruzione del dotto biliare) Intraepatiche Cirrosi Epatiti Farmaci Clorpromazina Estrogeni Steroidi anabolizzanti Esame delle urine 21

22 Esame delle urine Esame fisico Esame chimico Esame microscopico Esame delle urine Campione fresco = campione valido Aspetto: Sangue Colore (emoglobina, mioglobina) Torbidità (infezioni, sindrome nefrosica) Peso specifico: Gli stick misurano solo le specie ioniche (non il glucosio) ph: Normale = acido, tranne dopo i pasti 22

23 Esame fisico Colore Normale: giallo Anormale: Bianco pus Rosa/rosso sangue o emoglobina Marrone bilirubina Aspetto e caratteristiche: Normale: limpido Anormale: torbido Sangue Cellule epiteliali Batteri Cristalli Cilindri Esame fisico Odore Normale: odore caratteristico provocato da acidi volatili Anormale: Acetone > odore di frutta Batteri > odore di ammoniaca Peso specifico o indice refrattivo Indica il peso dell urina confrontato con il peso di un uguale volume di H 2 O Misurato : Con mezzi chimici Otticamente (rifrattometro) 23

24 Esame chimico Glucosio Bilirubina Chetoni Peso specifico Sangue ph Proteine Urobilinogeno Nitrati Leucociti 24

25 Cause di colorazione Blu,verde Rosa, arancione, rosso Rosso, marrone, nero Blu di metilene Emoglobina Emoglobina Pseudomonas Mioglobina Mioglobina Riboflavina Fenolftaleina Eritrociti Porfirine Rifampicina Esame microscopico Sedimento Esame microscopico del sedimento di urine fresche Cellule, cilindri, gocce lipidiche Cilindri eritricitari ematuria > patologie glomerulari Cilindri leucocitari + PMN + batteriuria > pielonefrite PMN (senza cilindri) + batteri > Infezioni urinarie Ematuria, cellule, cilindri > sindrome nefrtica acuta Sedimento minore > glomerulonefrite cronica 25

26 Esame chimico Glucosio (non rilevato fino a quando il livello ematico > mg/dl) Causa più comune: iperglicemia Insufficiente riassorbimento renale (disordini tubulari) Bilirubina Danno epatico Ittero ostruttivo Anemia emolitica Esame chimico Chetoni Gli acidi grassi sono catabolizzati ad acetoacetato, acido β-idrossibutirrico ed acetone Misura dell acido acetoacetico (coma diabetico, iperglicemico) Peso specifico Indica la capacità del rene di concentrare le urine Una delle prime funzioni perse in seguito a danno tubulare 26

27 Esame chimico Sangue Ematuria: presenza di sangue nelle urine. Possono essere globuli rossi (GR) intatti od emoglobina da GR emolizzati I GR possono provenire dal glomerulo fino all uretra Patologie renali Calcoli renali Traumi del rene, della vescica e dell uretra Tumori vescicali Esame chimico ph (Range 5-9) Determinato da: Dieta Metabolismo condizioni fisiologiche e patologiche Proteinuria Normale: < 200 mg /24 h Stick > 300 mg / l (albumina) Cause: Sovraccarico (proteine plasmatiche a basso peso molecolare = Bence Jones, mioglobina) Perdita glomerulare 27

28 Esame chimico Urobilinogeno nelle patologie epatiche Nitriti Presenti in molte infezioni delle vie urinarie Leucociti Le cartine determinano la presenza di livelli anormali di granulociti Cellule Globuli rossi (GR): possono originare da ogni parte del rene e delle vie urinarie Globuli bianchi (WBC): Possono entrare nelle urine in ogni punto, dal glomerulo all uretra Cellule epiteliali: possono originare da ogni parte del tratto genito-urinario Cellule epiteliali squamose Cellule dell epitelio di transizione Cellule dell epitelio tubulare renale 28

29 Globuli rossi (ematuria) Se presenti in grossa quantità: infezioni / infiammazioni Traumi Tumori Calcoli renali Danno glomerulare Globuli bianchi (leucocituria) La loro presenza suggerisce: Processi infiammatori del tratto urinario Cistiti Infezioni genitali Prostatiti Possono anche trovarsi in condizioni non infettive Glomerulonefriti Disidratazione Stress Febbre 29

30 Globuli rossi e globulo bianco Globuli rossi e globuli bianchi 30

31 Cristalli in urine acide e basiche Acide Cristalli di acido urico Anche nelle urine normali 16% dei pz con gotta Cristalli di ossalato di calcio Alte concentrazioni di acido ossalico in: Vegetali a foglia verde Pomodori Bibite gassate The Cioccolato Parassiti Basiche Carbonato di calcio Fosfato di calcio Biurato d ammonio Fosfati amorfi Trichomonas vaginalis: Il parassita più frequente Schistosoma haematobium: Diffusione ematogena localizzazione nelle vene pelviche Cristalli sempre patologici Cristalli di colesterolo Patologie renali Sindrome nefrosica Cristalli di bilirubina Ittero clinico Cristalli di emosiderina Emolisi severa Anemie emolitiche Reazioni trasfusionali 31

32 Queste diapositive sono state realizzate per il Corso Integrato di Patologia Clinica e Diagnostica per Immagini, CdL Fisioterapia, Facoltà di Medicina e Chirurgia, Università di Roma Sapienza Nel caso riscontraste errori o inesattezze potete inviare una all indirizzo [email protected] Nel caso voleste utilizzare queste diapositive per i vostri corsi vi saremmo molto grati se lo segnalaste allo stesso indirizzo di posta 32