1.Sangue e Plasma_1

Il Sangue e il Plasma
1. Caratteristiche fisico-chimiche
del sangue
Carlo Capelli – Fisiologia Università di Verona
Obiettivi
1.  Funzioni e composizione del sangue
2.  Sedimentazione e concentrazione: VES ed ematocrito
3.  Ematocrito ed indici eritrocitari (principali e
derivati)
4.  Ematocrito e viscosità del sangue
5.  Il Plasma: composizione e determinazione del
volume plasmatico
6.  Concetto di elettroneutralità
7.  Concentrazioni elettrolitiche e volume occupato dalle
proteine
Funzioni del sangue
•  Trasporto
–  Gas (O2, CO2)
–  a.a., glucosio, FFA
–  Ormoni
–  Farmaci –  Calore (termoregolazione)
•  Riserva di a.a.
Composizione
•  E’ una sospensione di elementi cellulari (gg.rr.,
leucociti) in una soluzione acquosa (plasma) di
elettroliti e di non-elettroliti
•  Separazione delle cellule dal plasma
–  Sedimentazione e
–  Centrifugazione: separazione della
componente cellulare dal plasma
1. Velocità di EritroSedimentazione (VES)
•  La densità dei gg.rr rispetto a quella dell’acqua è 1.11, mentre quella del
plasma è 1.03

dv
F=m ⋅ a=m ⋅
dt

4 3
Fg = m ⋅ g = π r ρc g
3

4 3
FA = - π r ρp g
3
 

4 3
F = Fg + FA = π r g ρc -ρp
3
(
)
2. Velocità di EritroSedimentazione (VES)

Fa = -fv
• Quando Fa uguaglia la forza agente (Fg + FA):
dv
=0
dt
• Si raggiunge la velocità costante (moto uniforme) di
trascinamento

Fa
va =
-f
3. Velocità di EritroSedimentazione (VES)
• Fa eritrociti

Fa = -6πηrv
4 3
−6πηrv = π r g ρc - ρp
3
(
)
• velocità di trascinamento, o limite, v
(
2 2 ρc - ρp
v= r
9
η
)

g
4. Velocità di EritroSedimentazione (VES)
•  Valori di VES normali: maschi 1- 3 mm; femmine 4 -7 mm;
•  Si può anche misurare a due ore;
•  Nel caso di infiammazione, la VES1h può raggiungere 100 mm;
•  Le proteine che si liberano nel plasma durante i processi
infiammatori si legano alla membrana dei gg.rr. cambiandone
le caratteristiche e favorendo la formazione di macroaggregati
(rouleaux);
•  Le dimensioni effettive delle particelle in sospensione
aumentano
5. Sedimentazione per centrifugazione - Ematocrito
Fc = m ω2r0
- Forza totale agente sulla particella
F=mω2r0 −m'ω2r0
particella
ω
r0
m’ ω2r0
2 2
vl = r
9
•  L’effetto della gravità è trascurabile g
Fc
B
(
)
ρc - ρp ω 2 r0
η
2. Ematocrito
•  L’ Ematocrito: rapporto tra il volume degli eritrociti ed il volume totale del
sangue moltiplicato per 100 ed è uno degli indici di Wintrobe
•  Ematocrito apparente
•  Buffy coat, leucociti
•  Valori normali: uomo: 42-52 %; donne: 37-48 %
•  Valori inferiori: anemia; valori superiori: policitemia (vera o secondaria);
•  Massimo ematocrito teorico con emazie normali: 60 % circa
2.4 ± 0.15 µ
2.4 µ
Area: 140 ± 17 µ2
Volume: 84 ± 17 µ3
8.3 µ
1.0 ±0.30 µ
8.3 ±0.43 µ
3. Ematocrito
•  Ogni cellula può essere immaginata come incasellata in una
scatola esagonale
•  Ogni “scatola” è affiancata ad un’altra
senza deformazioni;
•  Il volume di ogni “scatola” sarebbe 152
µ 3;
•  Il volume dei gg.rr. è 84 µ3;
•  84/152 = 0.58
Indici eritrocitari
Principali
1.  Ematocrito (HCT)
2.  Conta eritrocitaria
uomo: 5.5 •106 mm-3
donna: 4.8 •106 mm-3
3.  Concentrazione di Hb ([Hb])
Uomo: 13 - 18 g/dl
Donna: 12-16 g/dl
Derivati
1.  V.C.M. (MCV) (µ3) = HCT • 10/ conta eritrocitaria; 86 - 98 µ3;
2. 
E.C.M (MCH) (pg) = [Hb] • 10 / conta eritrocitaria; 28-33 pg/cellula
3.  C.M.C.E. (MCHC)) (%) = [Hb] • 100/ HCT; 32 - 36 %
1. HCT-Viscosità-capacità di trasporto per l’O2
L’ematocrito determina:
•  La viscosità del sangue •  La capacità di trasporto per l’ossigeno del sangue arterioso
poiché essa, a parità di tutte le altre condizioni, è proporzionale
alla concentrazione di Hb;
•  L’HCT normale corrisponde al valore massimo del rapporto
tra HCT e viscosità del sangue
•  HCT normale nelle diverse specie assume valori diversi. In ogni
caso, assume il valore ideale per trasportare il maggior volume
di ossigeno nell’unità di tempo.
2. HCT-Viscosità-capacità di trasporto per l’O2
A: viscosità relativa vs. ematocrito nell’uomo e nel cammello.
B: flusso di emoglobina in funzione dell’ematocrito nell’uomo e nel cammello.
Il Plasma
•  Il plasma fa parte dei liquidi extracellulari.
•  Costituisce il 55-60 % del volume del sangue
•  Il siero è il plasma dopo coagulazione del sangue (senza fibrinogeno e
componenti della coagulazione
Distribuzione dell’acqua corporea totale; BW: 70 kg; HCH 45 % e 40 %
Volumi tipici
Volumi tipici
Uomo
litri
Donna
litri
Acqua corporea totale
(TBW)
60 % del BW
42
50 % del BW
35
Fluido intracellulare
(ICF)
60 % di TBW
25
60 % di TBW
21
Fluido extracellulare
(ECF)
40 % di TBW
17
40 % di TBW
14
Fluido interstiziale
75 % di ECF
13
75 % di ECF
10
Plasma (PV)
20 % di ECF
3
20 % di ECF
3
Sangue
PV/ (1-HCT)
5.5.
PV/ (1-HCT)
5
Fluido transcellulare
5 % di ECF
1
5 % di ECF
1
1. Determinazione del volume Plasmatico
•  Principio di conservazione della massa applicato alle tecniche di diluizione
•  Iniezione venosa di massa nota (g) di tracciante atossico che si distribuisce solo nel
volume che desideriamo misurare
•  V = g /[C], dove [C] è la concentrazione finale della sostanza
•  V è definito volume di distribuzione - volume di una soluzione avente la stessa
concentrazione esistente nell’acqua plasmatica e capace di contenere la quantità della
sostanza in esame che rimane nell’organismo
Metodo cinetico
•  Plot su carta semilogaritmica della
concentrazione di sostanza in funzione del
tempo trascorso dall’iniezione
•  Estrapolazione della porzione lineare al tempo 0
•  Cpl0 concentrazione teorica di tracciante al
tempo 0 nel caso in cui il rimescolamento fosse
immediato
•  Dividendo la massa g per Cpl0., si ottiene V
2. Determinazione del volume plasmatico
• Plasma
•  Tracciante: Blue di Evans si lega all’albumina; 250 mg
•  C0: 0.1 mg ml-1;
•  250 mg / 0.1 mg ml-1 = 2500 ml
• Sangue
•  BV = PV / (1-HCT)
•  Oppure si utilizzano come tracciante emazie marcate con Cr51;
•  BV = Rtotale / R per ml di sangue
1. Composizione del plasma
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
acqua (93% circa)
proteine (7g/dl, 7% circa)
ioni;
La composizione del plasma è diversa da quella dei liquidi intracellulare
ed interstiziale;
liquido intracellulare è ricco il K+ e povero in Na+ e Cl
i liquidi extracellulari (interstiziale e plasma) sono ricchi in Na+ e Cl- e
poveri in K+.
Particolarità:
1.  Concentrazioni di ioni e proteine espresse in mg/100 ml, mM, mEq/l.
2.  Le concentrazioni plasmatiche sono diverse da quelle del liquido
interstiziale in cui non vi sono proteine. Il fatto che le concentrazioni ioniche
dipendano dalla concentrazione delle proteine presenti nel liquido ha
importanza pratica per il medico.
Elettroneutralità
•  Principio dell’Elettroneutralità: vale per tutte le soluzioni
•  Il numero delle cariche positive deve uguagliare quello delle cariche negative
•  La somma algebrica delle concentrazioni plasmatiche di sodio, cloruro e bicarbonato
non è uguale a 0.
•  Questa differenza è denominata gap anionico:
anion gapplasma = [Na+]plasma - ([Cl-]plasma + [HCO3-] plasma) = 9 - 14 meq/litro
•  È la differenza tra gli anioni ignorati e i cationi ignorati. I primi comprendono
proteine anioniche e metaboliti anionici (Altri nella Tabella qui sotto, ovvero a. lattico,
beta-idrossibutirrato, acetoacetato)
•  Acidosi metabolica dovuta all’accumulo di uno di questi composti: anion gap aumenta. Cationi
mEq/l
Totale
Anioni
Na+
K+
Ca++
Altri
Cl-
HCO3-
Fosfati
Altri
140 ± 5
4 ± 0.5
5 ± 1.0
6±5
103 ± 0.5
29
2 ± 1.0
21
155 mEq
155 mEq
1. Il volume occupato dalle proteine
•  Si passa da mEq/ l a mg/100 ml moltiplicando mEq /l per P.M., poi dividendo per la valenza
e, infine, dividendo di nuovo per 10
•  Contano solo i Milliequivalenti per litro di plasma libero dalle proteine poiché solo la parte
acquosa senza proteine può equilibrarsi a cavallo delle pareti delle cellule
⎡⎣ Na + ⎤⎦
acqua plasmatica
⎡⎣Cl- ⎤⎦
acqua plasmatica
142 meq/litro di plasma
=
0.93
=153 meq/litro di ac. plas.a
102 meq/litro di plasma
=
0.93
=110 meq/litro di ac. plas.a
Esempio
2. Il volume occupato dalle proteine
• Se la frazione acquosa del plasma è inferiore al
93 % (iperproteinemia o iperlipemia) i valori di
concentrazione riportati dai laboratori
sembrano essere anormali anche se le
concentrazioni che hanno significato fisiologico
(quelle dell’acqua plasmatica) sono del tutto
normali.
3. Proteine e concentrazioni ioniche nel
liquido interstiziale
•  Le proteine plasmatiche hanno una carica netta negativa e sono
confinate all’interno dei capillari
•  Quindi, tendono a mantenere nel plasma i cationi e a
respingere gli anioni
•  La concentrazione dei cationi nell’acqua interstiziale libera da
proteine è inferiore di circa il 5 % rispetto al plasma; quella degli
anioni è superiore di circa il 5 %
•  Na+: 153 ---> 145 meq/litro di acqua interstiziale libera dalle
proteine
•  Cl-: 110 --> 116 meq/litro di acqua interstiziale libera dalle
proteine
Composizione del plasma, plasma senza
proteine e liquidi intracellulare e interstiziale
Soluto
Plasma
Plasma senza
proteine
Liquido interstiziale
Liquido intracellulare
Na+ (mM)
142
153
145
15
K+ (mM)
4.4
4.7
4.5
120
Ca2+ (mM)
1.2 (ionizzato)
2.5¶
1.3 (ionizzato)
1.2 (ionizzato)
0.0001 (ionizzato)
Mg2+ (mM)
0.6 (ionizzato)
0.9 (totale)
0.6 (ionizzato)
0.55 (ionizzato)
1 (ionizzato)
18 (totale)
Cl- (mM)
102
110
116
20
HCO3- (mM)
22 (arterioso)
24
25
15
H2PO4- e HPO42-
0.7 (ionizzato)
1.4 (totale)
0.75 (ionizzato)
0.8 (ionizzato)
0.7 (libero)
Proteine
7 g/dl
1 mmole/l
-
1g/dl
30 g/dl
Glucosio
5.5
5.9
5.9
Molto basso
pH
7.4
7.4
7.4
~ 7.2
Osmolalità
(mosmoli/kg H2O)
291
290
290
290
Bibliografia
•  Burton AC, Fisiologia e Biofisica del Circolo, Il Pensiero Scientifico
Editore, Roma
•  Fisiologia dell’Uomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano
•  Capitolo 9: Il Sangue (Capitoli 9.1 e 9.2)
•  Fisiologia Generale e Umana, Rhoades-Pflanzer
•  Capitolo 17: Funzioni del sangue