Sangue

SANGUE

Tessuto liquido che scorre in un sistema di vasi chiuso (apparato circolatorio) attraverso l’azione propulsiva

del cuore.

Funzioni del sangue

- Trasporto dei gas respiratori: l’O₂ assunto a livello dei polmoni è ceduto a livello dei tessuti; la CO₂ assunta a livello dei tessuti è ceduta a livello polmonare.

- Funzioni nutritive: trasporto di molecole nutritizie, come glucosio e aminoacidi, assorbite a livello intestinale.

- Funzioni escretorie: trasporto agli organi escretori (reni) di molecole che derivano dal catabolismo cellulare e che devono essere eliminate dall’organismo.

- Funzioni termoregolative: quando il sangue attraversa organi profondi, in cui il metabolismo è molto attivo, si riscalda e poi passando in superficie, dove la temperatura è più bassa, cede calore facendo sì che la temperatura in tutto l’organismo sia elevata e costante.

- Funzioni ormonali: trasporto di ormoni e di altre molecole regolatrici, quali i fattori di crescita, dalle sedi di produzione agli organi bersaglio.

Inoltre il sangue svolge delle funzioni specifiche quali:

- difesa (trasporto di globuli bianchi);

- equilibrio acido-base (grazie alla presenza di tamponi il pH del sangue è mantenuto a 7,2-7,4);

- coagulazione (riparazione di un vaso in seguito a rottura).

Composizione del sangue

Il sangue è costituito da una parte corpuscolata (elementi figurati) e da una parte liquida (il plasma).

La parte corpuscolata è costituita da eritrociti o globuli rossi (privi di nucleo), leucociti o globuli bianchi (cellule complete) e piastrine (frammenti cellulari), mentre la parte liquida, ovvero il plasma, è costituito per il 90% da acqua e per il rimanente 10% da soluti, di cui il 7% è rappresentato da vari tipi di proteine plasmatiche ed inoltre contiene elettroliti, glucosio e molecole organiche.

Ematocrito

È il rapporto volumetrico tra parte corpuscolata e parte liquida del sangue.Si preleva un campione di sangue, reso incoagulabile con l’aggiunta di eparina, e si mette in una provetta tarata che viene fatta centrifugare a bassa velocità per evitare la rottura delle cellule. Si osserva la separazione in 2 parti: una parte inferiore colorata in rosso, contenente gli elementi figurati, che in genere costituisce il 45%, e una parte superiore liquida, il plasma, che costituisce il 55%. Il volume occupato dagli elementi corpuscolari sedimentati rappresenta l’ematocrito. Esiste una lieve differenza tra uomo e donna. I valori fisiologici per l’uomo sono il 42% di elementi figurati e il 55% di plasma. Per la donna si ha il 37% di elementi figurati e il 45% di plasma. L’ematocrito può variare di fronte a casi patologici: nell'anemia il numero di globuli rossi diminuisce; nella policitemia si ha un'eccessiva produzione di globuli rossi che rappresenta una condizione critica perché rende il sangue più viscoso.

Eritrociti o globuli rossi

Sono gli elementi corpuscolari più abbondanti. Nell’uomo sono presenti circa 5 milioni di eritrociti per mm³, mentre nella donna circa 4,5 milioni per mm³. Gli eritrociti hanno una tipica forma a disco biconcavo con il centro schiacciato e un diametro di 7 μm. Sono cellule anucleate e non presentano organuli citoplasmatici. Sono dei sacchetti di membrana contenenti enzimi ed emoglobina (Hb) ed hanno una vita brevissima di 120 giorni. La loro forma è determinata dalla presenza di una proteina che si lega al citoscheletro e si colloca sotto la membrana, chiamata spectrina. La spectrina forma dei dimeri con cui costruisce un reticolo che rende la membrana altamente deformabile e questa proprietà è importante per la funzione del globulo rosso. Infatti il globulo rosso è molto più grande di un capillare, ma riesce comunque a passare all’interno del capillare perché è in grado di deformarsi, assottigliandosi (diminuendo il suo diametro) e aumentando così la superficie di scambio col tessuto del capillare e di conseguenza la quantità di O₂ che rilascia. Gli eritrociti hanno principalmente la funzione di trasportare i gas respiratori O₂ e CO₂, per mezzo dell’Hb, tra polmoni e tessuti. L’Hb è un pigmento respiratorio che trasporta O₂ (è definito pigmento perché in soluzione assume una colorazione rossa più o meno intensa in base al grado di ossigenazione). È una proteina quaternaria (è formata da 4 catene proteiche globulari o globine) che nell’adulto per il 98% è di tipo A1. Questo tipo di emoglobina è costituita da 2 catene α (141 aa) e 2 catene β (146 aa). Il restante 2% è rappresentato da emoglobina A2, costituita da 2 catene α e 2 catene δ. Nel feto è presente emoglobina di tipo F, costituita da 2 catene α e 2 catene γ, che presenta una maggiore affinità per l’O₂ e quindi lo lega più facilmente.

Nell’Hb di tipo A1, ogni catena polipeptidica forma nella sua struttura una tasca nella quale è alloggiato un gruppo eme, per un totale di 4 gruppi eme per ogni molecola di emoglobina. Il gruppo eme è costituito da un anello porfirinico, formato da 4 gruppi pirrolici, che presenta al centro uno ione Fe²⁺ (ferroso) poiché solo questo tipo di ferro è capace di legare l’O₂. Se diventa Fe³⁺ (ferrico) si forma la metaemoglobina che non è più in grado di legare reversibilmente l’O₂. Poiché il Fe²⁺ tende ad essere ossidato a Fe³⁺, nei globuli rossi è presente un enzima, chiamato metaemoglobina reduttasi, che lo riduce continuamente a Fe²⁺. Il Fe²⁺ può formare 6 legami di coordinazione, 4 con gli atomi di azoto dei gruppi pirrolici dell’eme, 1 con la catena polipeptidica e 1 con l’O₂. Al massimo, una molecola di Hb può legare 4 molecole di O_2.

Eritropoiesi

È l’emopoiesi riferita agli eritrociti. Avviene sempre nel midollo rosso delle ossa piatte e delle epifisi delle ossa lunghe. L’EPO è sintetizzata nei reni in seguito ad ipossia tissutale: se diminuisce la pressione parziale di O₂ nel sangue, i reni immettono in circolo l’EPO che agisce a livello del midollo osseo rosso stimolando l’eritropoiesi e quindi facendo aumentare il numero dei globuli rossi. Si tratta di un meccanismo a feedback negativo perché se aumenta il numero dei globuli rossi, aumenta la capacità di trasporto di O₂ da parte del sangue per una maggiore immissione in circolo di Hb, con il risultato finale che si riduce l’ipossia tissutale. In alta montagna la pressione parziale di O₂ diminuisce perché diminuisce la pressione atmosferica, aumenta l’EPO in circolo e quindi il numero dei globuli rossi. Oggi l’EPO è usata da molti atleti come sostanza dopante in quanto fa aumentare la quantità di O₂ disponibile e di conseguenza diminuisce la fatica. Questa è una condizione pericolosa perché se aumenta la quantità di O₂ rispetto ai livelli normali, il cuore fa più fatica a pomparlo in tutti i tessuti (slide 9).

Per un’eritropoiesi completa sono indispensabili:

Ferro. È fondamentale perché va a costituire l’Hb e in particolare è la parte che lega l’O₂. Può essere assunto attraverso l’alimentazione oppure può essere direttamente sfruttato quello presente nell’organismo all’interno dei gruppi eme; questi vengono assorbiti dall’enterocita e il ferro viene liberato grazie all’azione dell’enzima eme ossigenasi.

Acido folico;

Vitamina B12. Le vitamine sono composti chimici essenziali che l’organismo non è in grado di sintetizzare, quindi è necessario assumerle attraverso l’alimentazione. La vitamina B12 è abbondante negli alimenti di origine animale (come carne e uova) ed è necessaria perché agisce da coenzima per la sitesi del deossiribosio (zucchero del DNA) e per la trasformazione dell’acido folico in folinico.

Piastrine o trombociti

Il numero delle piastrine nel sangue è variabile, compreso tra 150.000 e 400.000 / cm³ o μl. Sono frammenti cellulari, privi di nucleo ma ricchi di granulazioni contenenti proteine della coagulazione e citochine.

Leucociti o globuli bianchi

Vengono classificati in:

*leucociti granulati o granulociti, cellule che nel citoplasma contengono granulazioni;

*leucociti agranulati o agranulociti, che non contengono granulazioni.

I granulociti, in base all’affinità che mostrano per i coloranti basici e acidi, vengono classificati in:

- neutrofili, i cui granuli non assumono né una colorazione basica né acida;

- basofili, i cui granuli assumono una colorazione basica e appaiono scuri;

- eosinofili, i cui granuli assumono una colorazione acida e appaiono di colore arancione.

Gli agranulociti sono classificati in:

- monociti, cellule dalle notevoli dimensioni, con nucleo a forma di fagiolo e citoplasma che si colora di viola;

- linfociti, cellule che presentano un grande rapporto nucleo-citoplasma, infatti quasi tutta la cellula è occupata dal nucleo e il citoplasma consiste solo di un sottile strato.

Il numero dei leucociti nel sangue circolante è compreso tra 7.000 e 10.000/μL, ma può ampiamente variare. I vari tipi di leucociti sono rappresentati in percentuali relativamente costanti (formula leucocitaria): in un soggetto fisiologicamente sano, i più abbondanti sono i neutrofili, con una percentuale del 50-70%; gli eosinofili sono scarsi, con una percentuale dell’2-3%; i basofili sono quasi assenti, con una percentuale di 0,1-1%; i monociti raggiungono solo l’8% ed infine i linfociti sono presenti con una percentuale tra il 20 e il 40%. I leucociti svolgono un ruolo chiave nella difesa dell’organismo contro agenti esogeni come parassiti, batteri e virus.

Plasma

Il plasma è la porzione liquida del sangue in cui sono sospesi gli elementi corpuscolari. È costituito per il 90% da acqua, per il 7% da proteine e per il rimanente 3% da elettroliti (Cl^-, Na⁺, K⁺, H⁺, Ca²⁺e HCO^3-), sostanze organiche disciolte (aa, glucosio, lipidi, prodotti di scarto azotati), oligoelementi, vitamine, O₂ e CO₂.

La composizione del plasma è quasi identica a quella del liquido interstiziale, tranne per la presenza delle proteine plasmatiche che rappresentano la parte funzionalmente più importante. Tutte le proteine plasmatiche sono sintetizzate nel fegato che le immette in circolo, ad eccezione delle γ-globuline (immunoglobuline o anticorpi) che vengono secrete dalle plasmacellule. Le proteine plasmatiche insieme determinano la pressione oncotica e partecipano a molte funzioni comuni:

*trasporto. Agiscono come trasportatori di ormoni steroidei, colesterolo, di alcuni ioni come il Fe²⁺ e di farmaci;

*funzione tampone (le proteine possiedono sia gruppi acidi che basici per cui possono agire sia da donatori che da accettori di ioni H⁺, a seconda del pH);

*riserva di aa;

*partecipano alla coagulazione e alla difesa contro agenti patogeni esterni;

*conferiscono al sangue una pressione oncotica (o colloido-osmotica), funzione determinante negli scambi capillari nutritizi con i tessuti. La presenza delle proteine nel plasma rende la pressione osmotica del sangue maggiore di quella del liquido interstiziale. Questo gradiente osmotico spinge l’H₂O dal liquido interstiziale verso i capillari. Un capillare ha 2 estremità, una arteriosa ed una venosa. Il sangue che viaggia nei capillari esercita una pressione sanguigna capillare (o pressione idrostatica) di circa 35 mmHg che tende a far uscire dal circolo acqua e soluti. Tuttavia, non tutta la pressione è efficace perché una pressione oncotica di 25 mmHg, esercitata dalle proteine a livello della parete dei capillari, si oppone a quella di 35 mmHg e in definitiva, nella prima parte del capillare, si ottiene una pressione netta efficace di soli 10 mmHg. Il sangue continua a scorrere nella seconda metà del capillare con una pressione sanguigna di 15 mmHg alla quale si oppone una pressione oncotica di 25 mmHg. Questa è maggiore di quella sanguigna e ci sarà una pressione efficace negativa di –10 mmHg. Nella prima metà del capillare, acqua e soluti tendono ad uscire dal circolo perché la pressione sanguigna è maggiore di quella oncotica, mentre nella seconda metà del capillare acqua e soluti tendono ad essere richiamati perché la pressione oncotica diventa maggiore di quella sanguigna. Questo processo rinnova continuamente il liquido interstiziale.