FUNZIONI DELLA CIRCOLAZIONE SANGUIGNA
IL GLOBULO ROSSO
PORTA AGLI ORGANI E AI TESSUTI:
a.
L’OSSIGENO (O2),
b.
LE SOSTANZE NUTRITIZIE ASSORBITE,
c.
I SECRETI DELLE GHIANDOLE ENDOCRINE.
RIMUOVE:
a.
L’ANIDRIDE CARBONICA (CO2),
b.
I PRODOTTI DI RIFIUTO DEL METABOLISMO.
OMEOTERMI ⇒ INTERVIENE NELLA TERMOREGOLAZIONE
LIQUIDI CIRCOLANTI
sali
proteine
soluzione acquosa di:
sostanze organiche
elementi figurati in sospensione
⇓
sangue
vertebrati
emolinfa
altri casi
IL SANGUE
globuli rossi
globuli bianchi
vaso sanguigno
piastrine
plasma
sangue
[%]
eritrociti
elementi figurati
leucociti
piastrine
45
1
acqua
plasma
proteine
altri soluti
7
CENTRIFUGAZIONE DEL SANGUE
centrifuga
⇒
provetta
⇒
⇒
plasma
1
prelievo di
sangue
2
elementi figurati
3
EMATOCRITO
hc
ematocrito =
⋅ 100
h tot
plasma (55%)
htot
leucociti e piastrine (< 1%)
eritrociti (45%)
hc
COAGULAZIONE
siero
sangue
fibrina
+
elementi figurati
ORIGINE E PRODUZIONE DEGLI ELEMENTI CORPUSCOLATI
midollo osseo
cellule staminali pluripotenti indifferenziate
cellule staminali mieloidi
megacariociti
piastrine
cellule staminali linfoidi
precursori precursori precursori
degli
dei
dei
eritrociti granulociti monociti
eritrociti
granulociti
monociti
linfociti
nei tessuti
linfoidi
linfociti
IL GLOBULO ROSSO
prodotti nel midollo osseo rosso
nucleo
gli eritrociti adulti non hanno:
mitocondri
ribosomi
altri organelli cellulari
maggiori componenti
[%]
H2O
60
emoglobina (64450 kDa)
33
NUMERO DI G.R. PER VOLUME DI SANGUE
G.R.⋅mm-3
19.000.000
7.400.000
specie
gazzella muschiata
cavallo
scimmia
6.350.000
cavia
uomo
5.850.000
5.500.000
4.800.000
80.000
salamandra
M
F
≅
5 ⋅ 106 GR ⋅ mm -3 = 5 ⋅ 106 GR ⋅ µL-1
≅
5 L di sangue = 5 ⋅ 103 mL = 5 ⋅ 106 µL
GR nell'organismo = 5 ⋅ 106 ⋅ 5 ⋅ 106 = 25 ⋅ 1012
cellule nell'organismo
≅
100 ⋅ 1012
⇓
GR (nell'organismo) =
vita media GR
≅
1
delle cellule totali
4
120 giorni
25 ⋅ 1012
= 200 miliardi ⋅ die-1 = 8,3 miliardi ⋅ h -1 = 139 milioni ⋅ min -1
120
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
Eccentricità del GR
d min 2
ε = 1- (
) =1
d max
valori medi
(82% dei casi)
diametro
spessore
superficie (A)
volume (V)
A/V
7,5 µm
2 µm
128 µm2
86 µm3
1,5 µm-1
una sfera con = A (128 µm2) ⇒ V = 136 µm3
⇓
A/V = 0,94
⇔
dci
A
= k ⋅ ⋅ ( c e − ci )
dt
V
RAPPORTO SUPERFICIE/VOLUME
CUBO
Lato
L [cm]
Superficie
S [cm2]
Volume
V [cm3]
1
= 6 ⋅ L2 = 6 ⋅ 12 = 6
= L3 = 13 = 1
S/V
[cm-1]
6
⇓
SFERA
Superficie
S [cm2]
Volume
Raggio
3
V [cm ]
R [cm]
4
3
3
= 4 ⋅ π ⋅ R 2 = 4 ,835976 ⇐ 1 = ⋅ π ⋅ R ⇒ = 3
= 0 ,62035
3
4 ⋅π
S/V
[cm-1]
4,835976
SUPERFICIE ERITROCITARIA
uomo di:
peso corporeo (PC)
70 kg
sangue
7,5%·PC = 5,6 L
superficie corporea (SC) ≅ 1,5 m2
≅ 2000·SC ≅ 3000 m2
Aeritrocitaria
a sfera
capillare
a disco
a disco biconcavo
PROPRIETÀ DELLA MEMBRANA ERITROCITARIA
1 molto permeabile a H2O, CO2, O2
2 permeabile agli anioni
3 debolmente permeabile ai cationi
4 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
O2 fisicamente disciolto: 0,3 mL/100 mL di plasma
O2 totale: 20 mL/100 mL di sangue
⇓
O2 è, per la maggior parte, chimicamente legato
k1
Hb + O 2
k2
HbO 2
all'equilibrio:
k1 ⋅ [Hb] ⋅ [O 2 ] = k 2 ⋅ [HbO 2 ]
Legge di Henry:
pO 2
760
α = coefficiente di solubilità
[O 2 ] = α ⋅
[HbO 2 ] =
k1
α
⋅ [Hb] ⋅ pO 2 ⋅
k2
760
se T = cost, α = f(liquido, gas)
⇒ [HbO 2 ] = f(pO 2 )
EMOGLOBINA
lega 4 O2
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 + O2 → HbO2
Reazione di deossigenazione: HbO2 → Hb + O2
Reazione di ossidazione: Fe(II) → Fe(III)
Con ferricianuro → metaemoglobina (reazione non reversibile O2
Affinità per Hb: CO > O2
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 O2
attraverso la placenta
TRASPORTO DELL’ANIDRIDE CARBONICA
sangue
CO2
[mM·L-1]
venoso
23,2
arterioso
21,5
∆(venoso – arterioso)
1,7
CO2 presente > CO2 disciolta
FORME DI TRASPORTO DELLA CO2
AC
CO 2 + H 2 O →H 2 CO 3 → H + + HCO 3−
Reazione con le proteine: formazione di composti carboaminici
R − NH 2 + CO 2 → R − NH − COO − + H +
TRASPORTO DELLA CO2
SCAMBI GASSOSI A LIVELLO POLMONARE
FENOMENO DI HAMBURGER
EQUILIBRIO GR = f(pCO2)
aumento della CO2 plasmatica provoca:
1 uscita di HCO32 entrata di Cl3 aumento di volume
plasma
anidrasi carbonica
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3diffusione
CO2
H+ + HCO3- + Hb- → HbH + HCO3-
HCO3-
Clper mantenere l’elettroneutralità
Hb10- → (HbH)
la relativa carica viene portata da 10 piccoli anioni che entrano
⇓
osmolarità ↑ → H2O entra nel GR
PARAMETRI ERITROCITARI UMANI
PARAMETRO
[..]
M
F
Ematocrito (hct)
%
47
42
106·µL-1
5,4
4,8
g/100 mL
16
14
87
87
29
29
34
34
7,5
7,5
Numero di globuli rossi (GR)
Emoglobina ematica (Hb)
Volume corpuscolare medio (MCV)
Contenuto corpuscolare medio di
emoglobina (MCH)
Concentrazione corpuscolare media di
emoglobina (MCHC)
Diametro corpuscolare medio (MCD)
hct
fL =
L
GR ⋅106
Hb ⋅ 10
pg = 10-12 g
GR ⋅ 106
Hb ⋅ 10
g/100 mL
hct
10-15
µm
VOLUME CORPUSCOLARE MEDIO - MCV
PARAMETRO
[..]
M
F
Ematocrito (hct)
%
47
42
106·µL-1
5,4
4,8
87
87
Numero di globuli rossi (GR)
Volume corpuscolare medio (MCV)
fL = 10-15 L
hct
GR ⋅106
hct
0,47
-15
MCV=
=
=
87
⋅
10
[ L] = 87 [fL]
6
6
-1
6
-1
GR ⋅10 5,4 ⋅10 GR ⋅ µL ⋅10 µL ⋅ L
hct
0,42
-15
MCV=
=
=
87,5
⋅
10
[ L] = 87,5 [fL]
6
6
-1
6
-1
GR ⋅10 4,8 ⋅10 GR ⋅ µL ⋅10 µL ⋅ L
CONTENUTO CORPUSCOLARE MEDIO DI EMOGLOBINA - MCH
PARAMETRO
Numero di globuli rossi (GR)
Emoglobina ematica (Hb)
Contenuto corpuscolare medio di
emoglobina (MCH)
[..]
106·µL-1
g/100 mL
pg =
10-12
Hb ⋅ 10
g
GR ⋅ 106
M
F
5,4
4,8
16
14
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
g/100 mL
16
14
34
34
Emoglobina ematica (Hb)
Concentrazione corpuscolare media di
emoglobina (MCHC)
g/100 mL
Hb ⋅ 10
hct
-1
16
⋅
10
g
⋅
L
Hb ⋅10
MCHC=
=
= 340,4 g ⋅ L-1 = 34,0 [ g/100 mL]
hct
0,47
-1
14
⋅
10
g
⋅
L
Hb ⋅10
MCHC=
=
= 333,3 g ⋅ L-1 = 33,3 [ g/100 mL]
hct
0,42
1 lisi più facile
2 fragilità aumentata
3 vita media, 10-20 giorni
eritrociti falciformi
⇓
a aumento viscosità ematica
b fenomeni vaso occlusivi
c riduzione O2 disponibile per i tessuti
