Apparato cardiocircolatorio

Apparato cardiocircolatorio
Sangue
Cuore
Circolo (arterie-vene-capillari-linfatici)
Circoli distrettuali
Regolazioni cardiocircolatorie
IL NOSTRO CORPO È COMPOSTO
PER OLTRE 2/3 DI ACQUA
COMPOSIZIONE DELL’ORGANISMO
in un individuo adulto di 170 cm di altezza
adulto magro
60 kg
ACQUA
SALI MINERALI
PROTEINE
GLICIDI
LIPIDI
42
3
12
0.5
4.5
adulto “grasso”
80 kg %
40
3
16
0.5
20
50-70
5
20
1
5-25
LA DETERMINAZIONE DELLA COMPOSIZIONE CORPOREA
CON L’IMPEDENDENZIOMETRIA O BIA SI BASA SULLA
PRESENZA DI ACQUA
IMPEDENZIOMETRIA
•
•
•
•
•
•
•
•
Definizione (1985 Lukaski )
Z = Impedenza bioelettrica = opposizione di un conduttore biologico al fluire di una
corrente alternata
PRINCIPIO FISICO
1) I tessuti biologici agiscono come conduttori (fase acquosa) o isolanti (fase
lipidica) e il flusso di corrente segue il percorso di minima resistenza.
2) L' uso della BIA per valutare la composizione corporea si basa proprio sulle
diverse proprietà conducenti e dielettriche dei tessuti biologici al variare della
frequenza della corrente elettrica:
I tessuti che contengono acqua ed elettroliti, come fluido cerebro-spinale, sangue e
muscoli, sono buoni conduttori.
Grasso (e anche osso e spazi pieni di aria come i polmoni ) sono tessuti dielettrici,
cioè offrono una certa resistenza al passaggio della corrente.
Quindi una maggiore resistenza equivale ad una maggiore massa grassa e
viceversa.
• Impedenza Z = V/I
• L’impedenza è composta da resistenza e
reattanza
• Z = R + jX
• J=√-1
• X = Xc + XL
• Reattanza capacitiva e induttiva
Assunzioni
1) Geometria del corpo:
il corpo ha la forma di un cilindro perfetto con sezione
uniforme, oppure in alternativa,
il corpo umano si può immaginare costituito da 5 cilindri
collegati in serie al posto di un grande cilindro
isotropo
2) Relazione dell'Z alla lunghezza e volume del
conduttore L'impedenza è direttamente
proporzionale alla lunghezza del conduttore (statura
o lunghezza degli arti) e inversamente proporzionale
alla sezione Z = r L/A
Posizionamento degli elettrodi
4 cm di distanza, nero prossimale rosso distale
Posizione
Supino su una superficie piana non conduttiva Arti
abdotti di 30-45°) Effettuare la misura entro 5-10
minuti dall'assunzione della posizione supina.
L’ACQUA E’ IN CONDIZIONI DINAMICHE
RICAMBIO GIORNALIERO DELL’ACQUA NELL’ORGANISMO
A RIPOSO
Cibi e bevande: 1.5 l/d
Evaporazione cutanea
e polmonare:0.25 l/d
Regolazione: SETE
Acqua
totale: 40 l
Urina: 1.5 l/d
Regolazione: ORMONI
Feci: 0.15 l/d
ADH,ecc
Metabolismo: 0.5 l/d
L’acqua
dell’organismo è
divisa in tre
grandi
compartimenti :
•L.IntraCellulare
•L.Interstiziale
•Plasma
•LI e plasma
formano il LEC
regolazione LEC:
circolo+polmoni,
rene,digerente
Funzioni della
membrana cellulare:
regolazione LIC,
comunicazione
cellulare (eccitabilità)
A cosa serve l’apparato
cardiocircolatorio
• mescolare e rendere omogeneo il LEC
• evitare la formazione di gradienti
Apparato cardio-circolatorio
Sistema di tubi (arterie-capillari-vene)
con una pompa (cuore)
in cui circola sangue (plasma + cellule
ematiche)
finalizzato a evitare gradienti e a
rendere omogeneo il LEC
Le malattie
• Malattie cardiovascolari sono la prima
causa di morte:
• ipertensione
• degenerazione della parete arteriosa
• trombosi e emorragie (coronariche e
cerebrali)
• insufficienza (scompenso) cardiaca
L’esercizio fisico
• L’apparato cardiocircolatorio svolge un
ruolo essenziale nell’esercizio
• Connessione fra polmoni e muscoli (ossigeno
e anidride carbonica)
• Rifornimento substrati energetici e
allontamento cataboliti
• Controllo caratteristiche chimico-fisiche
del muscolo (ioni, temperatura ecc)
Apparato CardioCircolatorio-1
Il sangue
Il sangue è il tessuto liquido circolante nei vasi
Volume del sangue: 8% del peso corporeo:
70 kg-->6 l di sangue
volume del plasma: il 55% del sangue (Htc: 45%)
c.a. 3.5 l (5% peso corporeo)
42 litri di acqua nell’organismo
14 l di LEC e 28 l di LIC
3.5 l di plasma e 10.5 l di liquido interstiziale
Il plasma
• composizione
•
acqua
•
ioni (Na+, Cl-, HCO3-, K+, Ca++, Mg++…..)
•
substrati organici (glucoso, aminoacidi, urea …)
•
proteine 6 g/100 ml
• il plasma si ottiene per sedimentazione o
centrifugazione del sangue reso incoagulabile
• il siero si ottiene lasciando coagulare il sangue
Funzioni delle proteine plasmatiche
• pressione oncotica (carenza --> edema nelle
epatopatie e nella nefrosi)
• trasporto di ioni e ormoni steroidei e tiroidei
• anticorpi
• fattori di coagulazione
• ormoni
• enzimi
• tampone (15% del potere tampone del sangue)
siti di produzione delle proteine plasmatiche: fegato e
plasmacellule
Le cellule del sangue
Gli eritrociti
•
•
•
•
•
•
•
Htc
GR 106/microl
Hb g/100 ml di sangue
MCV (volume fl)
contenuto Hb pg
Hb g/100 ml di GR
diametro microm
Tre aspetti funzionali degli eritrociti:
1) Trasporto ossigeno
2) Turnover e metabolismo del ferro e della bilirubina
3) Gruppi sanguigni
Gli eritrociti
• Gli eritrociti sono trasportatori di ossigeno in forma
legata con l’Hb
• 1 g Hb
1.4 ml ossigeno
• 100 ml sangue
12-15 g Hb
• 100 ml sangue
15-21(20) ml ossigeno
Quanta Hb nel corpo umano ? 15 g/100 ml x 6 litri di sangue = 900 g
Per confronto,
quanta miosina ? 100 g/kg di muscolo x 20 kg di muscoli = 2000 g
quanta albumina ? 6 g/100 ml plasma = 200 g
Ferro totale nell’Hb =2.5 g
Ricambio giornaliero:
Ricambio ferro Hb:
7 g Hb / giorno
20 mg/giorno
(0.3 % peso Hb)
Vita del globulo rosso ~ 120 giorni = 2880 ore
900 g/ 2880 ore = 0.3 g/ora
3 x1013 GR/2880 = 1 x1010 GR/ora
Il metabolismo del ferro
Tessuti 35%
Sistema
reticoloendoteliale
ferritina, emosiderina,
mioglobina, citocromo c
Plasma
Transferrina-Fe
0.1%
Assunzione
alimentare
20 mg/24 h
Assorbimento
intestinale
0.5-2.5 mg/24h
Eritrociti
Hb-Fe 65%
Emorragie,
mestruazioni
(0.7 mg/24h)
Perdite
intestinali
0.6 mg/24h
Ferro totale ~ 4-5 g
ADOLFO FERRATA
eritropoiesi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Hemoistioblast, a totipotent hematopoietic stem cell
hemocytoblast a pluripotent hematopoietic stem cell
Common Myeloid Progenitor multipotent stem cell
pronormoblast also commonly called proerythroblast or
rubriblast.
basophilic normoblast/early normoblast also commonly
called basophilic erythroblast /intermediate normoblast
orthochromatic normoblast/late normoblast - Nucleus is
Expelled before becoming a reticulocyte
Reticulocyte
Erythrocyte
CSF
IL3
EPO
Emocitoblasto-cellula staminale mieloide
Eritroblasto basofilo (RNA)
Moltiplicazioni:
Vit B12, folato
Eritroblasto policromatofilo
(RNA+Hb)
Midollo
sangue
Normoblasto (Hb)
Sintesi Hb:
Fe + AA
Reticolocita (frammenti di
RE e RNA)
Globulo rosso
La produzione degli
eritrociti e’ regolata
dall’EPO:
l’EPO a sua volta e’ regolata
da HIF che e’ regolato
dall’ipossia
EPO stimola la
proliferazione e
inibisce la apoptosi
Deformabilità degli eritrociti e
rilevanza del citoscheletro per
questa proprietà
Come liberarsi dei cataboliti dell’eme ?
I pigmenti urinari, fecali
(e anche cutanei)
Oligosaccaridi della membrana eritrocitaria sono
responsabili delle caratteristiche immunitarie dei GR:
i gruppi sanguigni
Tutti hanno un oligosaccaride (antigene) H
H + acetil-galattosamina terminale --> antigene A
H + galattosio terminale --> antigene B
chi possiede l’antigene non produce l’anticorpo (tolleranza verso il
self - sviluppo del sistema immunitario)
gruppi
A
B
anti A anti B
0
no
no
si
si
A
si
no
no
si
B
no
si
si
no
AB
si
si
no
no
donatore universale
ricevente universale
Leucociti
Leucociti
A) neutrofilo
B) basofilo
C) eosinofilo
D) monocita
Funzioni dei neutrofili (piccoli fagociti)
• Attività fagocitaria (solo pochi cicli)
• Vita breve (6-12 ore) e presenza in circolo transitoria
fra midollo e tessuti
• Elevato turnover (abbondanti+vita breve) circa 1011
neutrofili/giorno
Funzioni dei monociti (grandi fagociti)
• Attività fagocitaria
• Lunga vita ma presenza in circolo transitoria per
poche ore fra midollo e tessuti
• Permanenza nei tessuti come
–
–
–
–
istiociti - cute e sottocutaneo
macrofagi - polmone
cellule di Kupfer - fegato
cellule reticolari - milza e linfonodi
Risposta tissutale a un’infezione
1) prima linea
attivazione macrofagi del tessuto
2) seconda linea invasione neutrofili
rilascio neutrofili (neutrofilia)
3) terza linea
invasione monociti
trasformazione in macrofagi
4) quarta linea aumento produzione nel midollo
pochi minuti
1 ora
alcune ore
8 ore
12 ore
macrofagi
TNF & IL-1
TNF
IL-1
GM-CSF
G-CSF
M-CSF
Linfociti T
Midollo osseo
GM-CSF, G-CSF, M-CSF
Granulociti e monociti
Funzioni dei grandi e piccoli fagociti (monociti e neutrofili)
•
Chemiotassi: movimento con guida chimica :
– proteine batteriche + C5a + chemochine + leucotrieni
•
•
•
•
•
•
Marginazione: adesione alla parete vasale
Diapedesi: attraversamento della parete vasale (leucotrieni)
Progressione ameboide: velocita’ di 10-100 mm/min
Degranulazione (difensine) (i neutrofili)
Fagocitosi:
Presentazione dell’antigene (i monociti)
Meccanismi della fagocitosi
•
Fagocitosi: facilitata da
– cariche positive,
– opsonizzazione (IgG e C3b),
•
Uccisione-digestione dei microorganismi fagocitati
–
–
–
–
proteasi
NADPH ossidasi: NADPH + H+ +2O2 -> NADP+ + 2H+ + 2O2SOD : 2H+ + 2O2- --> H2 O2 (catalasi: 2H2 O2 --> 2H2 O + O2 )
mieloperossidasi: generazione di HClO da Cl -
Funzioni di basofili e eosinofili
• Basofili
– liberazione di istamina e eparina
– su stimolo proveniente da linfociti T e B (via IgE)
• Eosinofili
– produzione di leucotrieni e PAF (platelet activating f.)
• Mastociti
–
–
–
–
liberazione di istamina, eparina
su stimolo proveniente da linfociti T e B (via IgE)
liberazione di TNF-alfa
liberazione di prostaglandine e leucotrieni
linfociti
Piastrine
• Protagoniste dell’emostasi
• Frammenti cellulari di forma discoidale
– diametro 2-4 micrometri
– permanenza in circolo media 4 giorni
– concentrazione 300000/microlitro
• Originate dalla frammentazione del megacariocito
– regolata da IL-1, IL-3, IL-6, GM-CSF, trombopoietina (TSF)
trombopoietina
• Prodotta da muscolo, fegato e rene
• Attiva sul midollo osseo, stimola la
proliferazione e maturazione dei megacariociti
• Legata dalle piastrine circolanti con un
recettore specifico che ne impedisce l’azione
sui megacariociti (regolazione omeostatica)
Emostasi: risposta a una discontinuità
della parete endoteliale
1. vasocostrizione
2. aggregazione
piastrinica (trombo
bianco)
3. coagulazione
(trombo rosso)
Struttura della piastrina:
-- anello di microtubuli alla periferia,
-- mitocondri->sintesi ATP,
-- lisosomi (idrolasi), granuli di glicogeno, granuli
densi(ADP, serotonina), granuli alfa (PDGF),
-- proteine contrattili (actina e miosina di classe II),
-- sulla membrana integrine (recettori per collagene,
laminina e fattore di von Willebrand)
Adesione, attivazione, aggregazione delle piastrine
• Adesione:
– le piastrine si fissano sulla lesione della parete vasale
– le integrine o altri recettori legano collagene, laminina,
fibronectina, fattore di von Willebrand, fibrina
• Attivazione
– aumento calcio intracellulare,
– contrazione (cambiamento di forma),
– segnali out-->in e in-->out
• Aggregazione
– coinvolgimento di altre piastrine fino a formare un aggregato
(trombo bianco o tappo piastrinico)
Il fattore di von Willebrand si lega al collagene esposto dalla lesione
endoteliale alla proteina GpIb delle piastrine e porta alla adesione piastrinica.
Le piastrine possono anche aderire alla laminina mediante integrine
Il fattore di von Willebrand
Circolante nel plasma
Prodotto da cellule endoteliali, megacariociti ecc
Dotato di siti di legame per
Collagene
Recettori sulle piastrine
Adesione e aggregazione
• la adesione è un processo passivo,
• la aggregazione è un processo attivo e si
accompagna alla attivazione e alla
trasformazione morfologica delle piastrine
Recettori+trombina
Integrine+ligandi
(adesione)
Recettori + ADP
Recettori+PAF
Recettori
trombossano
Recettori+prostaciclina
IP3 e RyR CICR
Adenilciclasi attivata
(rimozione calcio)
Aumento calcio intrapiastrinico (attivazione)
Attivazione fosfolipasi A2
Trombostenina-actina-miosina
Produzione e rilascio di trombossano
Rilascio di ADP
Rilascio di serotonina / 5HT
contrazione: piastrina spinosa e
comparsa di recettori per la fibrina
(aggregazione)
Serotonina (5-HT) e trombossano (TXA2) innescano la
contrazione del vaso leso
Azione anticoagulante dell’aspirina
• Inibizione della cicloossigenasi (COX)
• riduzione produzione di trombossano e di prostaciclina
• ricomparsa della COX nell’endotelio ma non nelle
piastrine
• prevalenza della prostaciclina sul trombossano
Gli inibitori delle COX sono usati come
antiinfiammatori e antidolore (es Brufen, Ipobrufene)
COX1 e COX2
• COX1: costitutiva
• COX2: inducibile
• Nell’endotelio sono presenti entrambe
• Nelle piastrine solo COX1
• Il blocco di COX1 ha effetti gastrointestinali
(ulcere): PG sono implicate nella gastroprotezione
(barriera + inibizione secrezione acida)
• Il blocco di COX2 non ha (non avrebbe) gli effetti
gastrointestinali, ma potrebbe causare infarto
(effetto pro-trombosi)
trombocitopenia
porpora
tromboastenia
trombocitosi
La malattia di von Willebrand è con l’emofilia la
più frequente malattia emorragica
Emostasi
1) adesione, attivazione, aggregazione
piastrinica (tappo o trombo bianco)
2) vasocostrizione stimolata da riflesso
assonico, rilascio piastrinico di trombossano
e serotonina, inibita da rilascio endoteliale
di prostaciclina….
3) coagulazione: formazione del coagulo o
trombo rosso
Il trombo rosso o coagulo è una rete di fibrina che imprigiona le
cellule del sangue
Tre passi fondamentali della coagulazione:
• formazione della tromboplastina o attivatore della protrombina
• attivazione della protrombina a trombina
• fibrinogeno --> fibrina
Proaccellerina V
Protrombina II
Fibrinogeno I
Ca++
Tromboplastina
Trombina
Fibrina
FIBRINOGENO
•
•
•
•
•
Il fibrinogeno è il precursore della fibrina, prodotto dal fegato e presente
nel plasma
Dimero, dal peso molecolare di circa 340.000.
Ogni monomero composta a sua volta da tre catene più semplici di
aminoacidi, indicate rispettivamente come A-alfa, B-beta, gamma.
Due triplette di catene si uniscono per la regione amino-terminale per
formare un’unica molecola di fibrinogeno.
La struttura della molecola di fibrinogeno è allungata e presenta tre nodi
– uno centrale, detto regione E contiene le estremità amino-terminali
delle catene
– due laterali, dette D
Trombina
Plasmina
FIBRINOGENO
La tromboplastina
Sistema intrinseco e
sistema estrinseco
Superfici elettronegative,
fibre collagene
Proteine e lipidi
tissutali
coagulazione
Fattore VIII responsabile
della emofilia
Misura del tempo di emorragia
•
1) Preparare il paziente ed eseguire l’incisione rispettando il protocollo operativo ufficiale per
l’esecuzione del tempo di emorragia
2) Contemporaneamente far scattare il cronometro
3) Estrarre la carta da filtro del Surgicutt dal sacchetto
4) Toccare delicatamente le gocce di sangue che fuoriescono dalla ferita utilizzando la carta
ogni 30 secondi (evitare di toccare direttamente la ferita)
5) Ruotare la carta per utilizzare sempre una zona pulita
6) Utilizzare una zona pulita di carta ogni 30 secondi
7) Continuare ad aspirare il sangue ad intervalli di 30 secondi fino a quando il test non è
completato
8) Il cronometro va fermato quando la carta bibula non viene più macchiata dal sangue
9) Registrare il tempo in secondi
Valutazioni della coagulazione
• tempo di emorragia (puntura)
• tempo di coagulazione (provetta)
• tempo di protrombina
<6 min
6-10 min
12 sec
• La rete di fibrina intrappola cellule rosse e
bianche formando il coagulo o trombo rosso
• la formazione di ulteriori legami covalenti
fra molecole di fibrina ad opera del fattore
XIII porta alla retrazione del coagulo
• l’intervento successivo dei meccanismi
fibrinolitici porta alla lisi della fibrina e del
coagulo (dopo alcuni giorni)
Malattie emorragiche
• Mancanza di fattori di coagulazione
• La mancanza del fattore VIII è causa
della emofilia
Meccanismi anticoagulanti e fibrinolitici
• Antitrombina III
– proteina circolante che inibisce la trombina con
l’intervento dell’eparina (polisaccaride)
• Trombomodulina
– proteina endoteliale che lega la trombina e attiva la
proteina C
– la proteina C inattiva i fattori V e VIII e gli inibitori
della plasmina
• Plasminogeno
– attivato a plasmina da attivatore tissutale (t-PA),
urokinasi (u-PA), streptokinasi
– taglia la fibrina
• La coagulazione e il mantenimento della
fluidita’ del sangue sono il risultato di un
equilibrio fra meccanismi di coagulazione
e meccanismi anticoagulanti
• Anticoagulanti
– Composti che rimuovono il calcio (in vitro)
citrato, ossalato, EGTA
– Eparina (in vitro e in vivo)
– (in vivo) derivati della cumarina con azione anti
vit K: la vit K e’essenziale per la sintesi epatica
di protrombina (II), VII, IX, X
• Antiaggreganti piastrinici:
– Aspirina – inibitori COX
• Fibrinolitici:
– streptochinasi
– plasminogeno ricombinante