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
L’acqua corporea
costituisce il 57 % del
peso corporeo
(in un individuo di 70 kg
il volume di acqua sarà di
circa 40 litri).
Variazioni individuali legate a:
• Età
(le persone
anziane hanno
un contenuto di
acqua inferiore
rispetto ai
bambini)
Variazioni individuali legate a:
• Quantità di
tessuto
adiposo
(le persone magre
hanno un
contenuto di
acqua superiore
rispetto alle
persone obese)
Variazioni individuali legate a:
• Sesso
(le donne hanno un
contenuto di acqua
inferiore rispetto
agli uomini in quanto
più ricche di tessuto
adiposo
sottocutaneo)
-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.
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 [H2O]
Tessuto cardiaco
elevata [H2O]
Tessuto adiposo
bassa [H2O]
Tissue
% of water
% of body
weight
Litres of water
/ 70 kg
Skin
72.0
18.0
9.07
Muscle
75.6
41.7
22.1
Skeleton
22.0
15.9
2.45
Brain
74.8
2.0
1.05
Liver
68.3
2.3
1.03
Heart
79.2
0.5
0.28
Lungs
79.0
0.7
0.39
Kidneys
82.7
0.4
0.25
Spleen
75.8
0.2
0.10
Blood
83.0
8.0
4.65
Intestine
74.5
1.8
0.94
Adipose tissue
10.0
Approximately
10.0
0.70
Compartimenti idrici corporei
All’interno del nostro organismo l’acqua è suddivisa
in 2 compartimenti principali
LIC
62.5 %
LEC
(25 l)
37.5 %
(15 l)
Liquidi intracellulari:
Compartimento eterogeneo
LIC
62.5%
300
Concentraz. (mEq/l)
HCO3-
200
ne
i
te
o
Pr
ne
i
te
o
Pr
ine
e
ot
r
P
HCO3-
fosfati
Organici
Inorganici
Cl-
Cl-
Na+
Na+
K+
Acqua
plasmatica
Acqua
Interstiziale
Acqua
Cellulare
sio
e
gn
a
M
100
0
Calcio
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)
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
L’acqua è liberamente scambiabile tra
tutti i compartimenti
Liquido
tessuto
connettivo
Liquido
plasmatico
Liquido
interstizia
le e linfa
Liquido
intracellulare
Liquido
tessuto
osseo
Liquido
transcellulare
Endotelio
capillare
Liquido
Plasma
plasmatico
Membrana plasmatica
Liquido
interstiziale
Liquido
intracellulare
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
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
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
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
1
2
5 K+
10 K+
5 PR-
10 Cl-
1
All’equilibrio
9 K+
2
6 K+
4 Cl-
6 Cl-
5 PR-
[C+]1 x [A-]1 = [C+]2 x [A-]2
Oppure
[C+]1 / [C+]2 = [A-]2 / [A-]1
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
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’ 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)
1
2
9 K+
4 Cl5 PR-
6 K+
6 Cl-
Principali specie ioniche
Intracellulari ed Extracellulari
• cationi
– Extracellulare: Na+
– Intracellulare: K+
• anioni
– Extracellulare: Cl- e bicarbonato (HCO3-)
– Intracellulare: proteine, aa, fosfati
»
»
inorganici (HPO42-, H2PO4-)
organici (aa e ATP)
Composizione Ionica intra ed extracellulare
Molto differente
300
Concentraz. (mEq/l)
HCO3-
200
ne
i
te
o
Pr
ne
i
te
o
Pr
ine
e
ot
r
P
HCO3-
fosfati
Organici
Inorganici
Cl-
Cl-
Na+
Na+
K+
Acqua
plasmatica
Acqua
Interstiziale
Acqua
Cellulare
sio
e
gn
a
M
100
0
Calcio
Nei compartimenti idrici le
concentrazione ioniche totali sono
molto simili e le concentrazioni
osmotiche totali sono identiche
I due compartimenti sono
isoosmotici
300mOsM/l
Endotelio
capillare
Liquido
Plasma
plasmatico
Membrana plasmatica
Liquido
interstiziale
Liquido
intracellulare
ORGANIZZAZIONE
DELL’ALBERO
CIRCOLATORIO
Arterie
Arteriole
Capillari
Venule
Vene
• 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
Si verificano
esclusivamente a
livello dei
capillari sanguigni
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)
FORZE IN GIOCO
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
SISTEMA
LINFATICO
Il sistema
linfatico è un
sistema
correlato a
quello
sanguigno, dal
quale si
mantiene
relativamente
indipendente
• 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.
• 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.
• 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.
Sacchi a
fondo cieco
chiusi ad una
estremità
SISTEMA
LINFATICO
Linfa e sistema linfatico
A differenza del sangue, la linfa non viene spinta dall'attività
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 immobilità, 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.
Entrata giornaliera
di acqua (in ml)
Acqua semplice o altre bevande
1500
Acqua degli alimenti
600
Acqua di ossidazione o metabolica
200
carboidrati
0,6 g acqua/g
proteine
0,4 g acqua/g
lipidi
1,07 g acqua/g
Totale entrate 2300 ml
Uscita giornaliera
di acqua (in ml)
Perspiratio insensibilis:
Cute
350
Apparato respiratorio
350
Urina
1400
Sudore
100
Feci
100
Totale uscite 2300 ml
Entrate = Uscite
Equilibrio idrico
Entrate > Uscite
Iperidratazione
Entrate < Uscite
Disidratazione
Ipotonica
Iperidratazione
Disidratazione
Isotonica
Ipertonica
Ipotonica
Isotonica
Ipertonica
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
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
Regolazione del volume e
dell’osmolarità del liquido
extracellulare
•
Ormone antidiuretico (ADH)
•
Meccanismo della sete
•
Aldosterone
•
Ormoni natriuretici
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
Ipotalamo
Ipofisi
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
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)
Osmorecettori
NaCl
Nuclei
ipotalamici
ADH
IPOFISI
POSTERIORE
ADH
Stimoli per il
rilascio di
ADH
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.
↑Osmolalità o
↓ Volume
Corpo cellulare
Assone
Ach
Fibra pregangliare
Potenziale d’azione
ADH
Fusione dei
granuli con la
membrana
plasmatica
Nuclei ipotalamici
Ca2+
Esocitosi
di ADH
Depolarizzazione
Rilascio di ADH dall’ipofisi posteriore
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.
Stimoli per il rilascio di
ADH
Azione dell’ADH a livello della cellula renale
Le vescicole si muovono
e si fondono con la
membrana
Cellula del tubulo
distale renale
Acquaporina-2
H2O
H2O
H2O
Membrana
basolaterale
Adenilil ciclasi
Gs proteina
ADH
Recettore
per l’ADH
acquaporina-2
racchiusa
nelle vescicole
cAMP
H2O
ADP
ATP
PKA
(attiva)
cAMP
PKA cAMP cAMP
(inattiva) cAMP
ATP
Citoplasma
H2O
H2O
H2O
H2O
Membrana
apicale
Protein Kinase A Pathway
Azione biochimica dell’ADH nel tubulo distale renale
attraverso l’attivazione della via della PKA
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
Centro
della sete
Meccanismo
della sete
Aldosterone
E’ il principale dei
mineralcorticoidi
Ormone steroideo
Secreto dalla
corteccia surrenale
Meccanismo d’azione
a livello cellulare
simile a quello degli
ormoni steroidei
Azioni dell’aldosterone
Renali
aumenta la permeabilità al sodio
delle cellule epiteliali dei tubuli
contorti distali e dei dotti
collettori renali
Stimoli principali per la
secrezione dell’aldosterone
•
DIRETTI
•
Aumento della concentrazione di potassio del
LEC
Diminuzione della concentrazione del sodio
del LEC
•
Diminuzione del volume di sangue o della
INDIRETTI gittata cardiaca
•
Diminuzione della pressione
Sistema renina-angiotensina
Sistema reninaangiotensina
Cell. Juxtaglomerulari
Meccanismo di azione dell’ aldosterone a livello della
cellula renale
Ormoni natriuretici
ANP
CuoreIpotalamo
BNP
CervelloCuore
CNP
Cervelloendotelio
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.
ANPR-A
ANPR-C
ANPR-B
Esistono anche tre
differenti recettori (A, B
e C) con attività guanilato
ciclasica; ANPR-C ha un
dominio intracellulare
tronco.
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:
•
Extrarenali:
aumenta l’escrezione di sodio e di
acqua
vasodilatazione
inibizione del sistema reninaangiotensina
Stimoli per il
rilascio di ormone
natriuretico
Meccanismo di azione dell’ANP a
livello della cellula renale
