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
LIQUIDI CIRCOLANTI soluzione acquosa di: sali proteine sostanze organiche elementi figurati in sospensione sangue emolinfa vertebrati altri casi
IL SANGUE vaso sanguigno globuli bianchi globuli rossi piastrine plasma sangue eritrociti [%] 45 elementi figurati leucociti piastrine 1 acqua plasma proteine 7 altri soluti
CENTRIFUGAZIONE DEL SANGUE centrifuga provetta prelievo di sangue plasma elementi figurati 1 2 3
h h c ematocrito = 100 tot EMATOCRITO plasma (55%) leucociti e piastrine (< 1%) h tot eritrociti (45%) h c
COAGULAZIONE siero sangue fibrina + elementi figurati
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
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
NUMERO DI G.R. PER VOLUME DI SANGUE specie gazzella muschiata cavallo scimmia cavia uomo M F salamandra G.R. mm -3 19.000.000 7.400.000 6.350.000 5.850.000 5.500.000 4.800.000 80.000
5 10 GR mm = 5 10 GR µl vita media GR 120 giorni 25 10 120 12 6-3 6-1 3 6 5 L di sangue = 5 10 ml = 5 10 µl GR nell'organismo = 5 10 5 10 = 25 10 cellule nell'organismo 100 10 6 6 12 1 GR (nell'organismo) = delle cellule totali 4 = 200 miliardi die = 8,3 miliardi h = 139 milioni min -1-1 -1 Prodotti da 1/3 di midollo osseo rosso (1400 ml): 500 ml 1 ml di midollo osseo rosso produce 280000 GR min -1 Distrutti dal fegato con un meccanismo di fagocitosi 12
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 )
RAPPORTO SUPERFICIE/VOLUME CUBO Lato L [cm] Superficie S [cm 2 ] Volume V [cm 3 ] S/V [cm -1 ] SFERA 2 2 1 = 6 L = 6 1 = 6 = L 3 = 1 3 = 1 Superficie S [cm 2 ] Volume V [cm 3 ] Raggio R [cm] 2 4 3 3 = 4 π R = 4, 835976 1 = π R = 3 = 0, 62035 3 4 π 6 S/V [cm -1 ] 4,835976
SUPERFICIE ERITROCITARIA uomo di: peso corporeo (PC) sangue superficie corporea (SC) A eritrocitaria 70 kg 7,5% PC = 5,6 L 1,5 m 2 2000 SC 3000 m 2 a sfera a disco a disco biconcavo capillare
PROPRIETÀ DELLA MEMBRANA ERITROCITARIA 1 2 3 4 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
GAS RESPIRATORI PRESSIONI PARZIALI NEI VARI COMPARTIMENTI
STRUTTURA DELLA MEMBRANA RESPIRATORIA
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.
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: 1 2 2 k 2 k [Hb] [O ] = k [HbO ] 1 2 2 2 [HbO ] = k α [Hb] po k 760 1 2 2 2 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
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
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
CURVA DI DISSOCIAZIONE DELL OSSIEMOGLOBINA
CURVA DI DISSOCIAZIONE DELL OSSIEMOGLOBINA
2,3-difosfoglicerato metabolita prodotto dai GR
emoglobina fetale (catene: 2α + 2γ) gradualmente emoglobina adulta (catene: 2α + 2β) facilita il trasporto di O 2 attraverso la placenta
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
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 +
TRASPORTO DELLA CO2
SCAMBI GASSOSI A LIVELLO POLMONARE
FENOMENO DI HAMBURGER 1 2 3 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
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
PARAMETRI ERITROCITARI UMANI PARAMETRO [..] M F Ematocrito (hct) % 47 42 Numero di globuli rossi (GR) 106 µl-1 5,4 4,8 Emoglobina ematica (Hb) g/100 ml 16 14 Volume corpuscolare medio (MCV) Contenuto corpuscolare medio di emoglobina (MCH) Concentrazione corpuscolare media di emoglobina (MCHC) fl = 10-15 L pg = 10-12 g g/100 ml hct GR 10 Hb 10 GR 10 Hb 10 hct 6 6 87 29 34 87 29 34 Diametro corpuscolare medio (MCD) µm 7,5 7,5
VOLUME CORPUSCOLARE MEDIO - MCV PARAMETRO [..] M F Ematocrito (hct) % 47 42 Numero di globuli rossi (GR) 106 µl-1 5,4 4,8 Volume corpuscolare medio (MCV) fl = 10-15 L hct GR 10 6 87 87 hct 0,47 MCV= = = 87 10 L = 87 fl 6 6-1 6-1 GR 10 5,4 10 GR µl 10 µl L -15 [ ] [ ] hct 0,42 MCV= = = 87,5 10 L = 87,5 fl 6 6-1 6-1 GR 10 4,8 10 GR µl 10 µl L -15 [ ] [ ]
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 16 14 Contenuto corpuscolare medio di emoglobina (MCH) pg = 10-12 g Hb 10 GR 10 6 29 29 16 10 g L -1 Hb 10-12 MCH= = = 29,6 10 g = 29,6 pg 6 6-1 6-1 GR 10 5,4 10 GR µl 10 µl L 14 10 g L [ ] [ ] -1 Hb 10-12 MCH= = = 29,2 10 g = 29,2 pg 6 6-1 6-1 GR 10 4,8 10 GR µl 10 µl L [ ] [ ]
CONCENTRAZIONE CORPUSCOLARE MEDIA DI EMOGLOBINA MCHC PARAMETRO [..] M F Ematocrito (hct) % 47 42 Emoglobina ematica (Hb) g/100 ml 16 14 Concentrazione corpuscolare media di emoglobina (MCHC) g/100 ml Hb 10 hct 34 34 16 10 g L -1 Hb 10-1 MCHC= = = 340,4 g L = 34,0 g/100 ml hct 0,47 14 10 g L -1 Hb 10-1 MCHC= = = 333,3 g L = 33,3 g/100 ml hct 0,42 [ ] [ ]
1 2 3 lisi più facile fragilità aumentata vita media, 10-20 giorni eritrociti falciformi a b c aumento viscosità ematica fenomeni vaso occlusivi riduzione O 2 disponibile per i tessuti