Lezione 3° - appunti di fisiologia PDF

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Fisiologia (26/10/2006) Terza lezione: “Cellule del sangue”

Massaro Pasquale

Eritrociti I globuli rossi hanno una forma di disco biconcavo (simile a una pallina mezza sgonfia). Il globulo rosso ha questa forma, e non quella di una sfera, perché funzionalmente in questo modo ha il vantaggio di poter passare più facilmente nei capillari (ha una forma malleabile che facilita il passaggio all’interno dei capillari). Il globulo rosso ha un diametro di circa 7-8 micron e uno spessore di pochi micron. Nei piccoli capillari di 4-5 micron i globuli rossi possono transitare piegandosi (se il globulo rosso fosse di forma sferica non potrebbe transitare). Ha una forma non definita, non precisa che si adatta ai capillari e facilita il passaggio. Nei capillari più stretti i globuli rossi circolano in fila indiana. La membrana di un globulo rosso ha una certa plasticità, non è rigida. Il globulo rosso non avendo il nucleo è incavato al centro (nella forma normale). Gli eritrociti hanno un colore rosato grazie alla presenza dell’emoglobina. Messi tutti insieme però fanno assumere al sangue il colore rosso (più o meno scuro a seconda se il sangue sia venoso o arterioso). Ci sono delle malattie (le sferocitosi) in cui i globuli rossi tendono ad avere una forma sferica. In queste situazioni gli eritrociti, arrivati nei capillari più piccoli, tendono a rompersi. Bisogna che i globuli rossi abbiano una forma di disco biconcavo affinché il sangue circoli in modo corretto. La forma del globulo rosso dipende in parte dall’osmolarità. La membrana permette il passaggio di acqua in base all’osmolarità , alle concentrazioni. Mettendo un eritrocita nell’acqua distillata (ipotonica rispetto al sangue), l’acqua attraversa la membrana ed entra nel globulo rosso finché questo scoppia. Il plasma ha una certa concentrazione, una certa osmolarità che permette al globulo rosso di mantenere la sua forma. Una variazione di queste concentrazioni porteranno a una variazione degli scambi di acqua e quindi a una variazione della forma del globulo rosso (l’acqua o entra o esce). In una soluzione ipertonica rispetto al plasma, l’acqua esce e il globulo rosso si raggrinza. Il passaggio di acqua è determinato dalle possibili variazione dell’osmolarità. Anche bevendo poco o molto varia l’osmolarità per un certo tempo. Dopo questo tempo il globulo rosso tornerà nella sua forma normale tranne nel caso in cui la membrana non si rompe (in questo caso la cellula muore). Il flusso nei capillari non è di tipo laminare come nei grossi vasi. Nel flusso di tipo laminare le particelle del liquido si muovono con velocità diversa all’interno dei vasi in modo stratificato (a cerchi concentrici). La velocità è maggiore al centro e nulla sulle pareti poiché c’è attrito. La velocità dipende dalla viscosità. La viscosità del sangue dipende dalle proteine e dalla parte cellulare (da tutto ciò che si trova nel sangue) ed è 4-5 volte maggiore di quella dell’acqua. Mentre le proteine si trovano nel sangue in soluzione, i globuli rossi si trovano in sospensione. Per questo motivo i globuli rossi devono essere mantenuti sempre in movimento altrimenti sedimentano. Ci deve essere un flusso che fa muovere i globuli rossi e permette loro di stare in sospensione, distribuiti in modo omogeneo nel plasma, in modo da mantenere costante la viscosità. Se il flusso rallenta, rallenta la velocità e i globuli rossi iniziano a sedimentare. Cambierà così la viscosità in modo tale che sarà maggiore nel punto in cui gli eritrociti sedimentano. La velocità di circolo del sangue è quindi importante. Questa velocità dipende dal modo in cui pulsa cuore. Se il cuore pompa meno si ha un rallentamento della circolazione. I globuli rossi si formano nel midollo osseo. Nel midollo, da una cellula unica si generano i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine. Nell’eritropoiesi si hanno in serie: proeritroblasto, eritroblasto basofilo, eritroblasto policromatofilo, reticolocita, globulo rosso. Nell’eritropoiesi si ha la perdita del nucleo e dei mitocondri e un aumento graduale dell’emoglobina che rende il globulo rosso acidofilo. 1

Il glucosio non ha bisogno dell’insulina per entrare all’interno dei globuli rossi. Può liberamente attraversare la membrana. Nel globulo rosso, non essendo presenti i mitocondri, l’energia si può ricavare solo dal glucosio e non dai lipidi e dalle proteine. Si ha solo la glicolisi di tipo anaerobico. L’ATP che ricava è poco ma sufficiente alle sue funzioni. (Nei muscoli una volta esaurito il glucosio della fase anaerobica si utilizza utilizzano i grassi nella fase aerobica. Nel caso della ginnastica anaerobica non si dimagrisce perché si consuma il glucosio circolante o quello che deriva dal glicogeno epatico ma non si ossidano i grassi. I grassi vengono invece ossidati nella ginnastica aerobica in cui si ha una minore intensità ma viene più prolungata nel tempo. Nella ginnastica anaerobica si ha una attività muscolare che richiede un apporto di ossigeno talmente elevato che anche un aumento della ventilazione non riesce a soddisfarlo. Con la ventilazione si può avere un aumento di apporto di ossigeno di 3-4 volte. La fase aerobica e anaerobica dipendono anche dalla pressione cardiaca). Il periodo di vita di un globulo rosso è di 110-120 giorni. Perché dopo 120 giorni il globulo rosso scoppia? Si ha un processo di emolisi fisiologica: Nel tempo la membrana perde sua la plasticità per la variazione di alcuni enzimi e diventa rigida. L’acqua riesce così ad entrare e il globulo rosso si gonfia. I globuli rossi più vecchi assumono una forma rigida, a pallina, ed hanno difficoltà a passare nei capillari più sottili. I globuli rossi che si formano oggi e che moriranno tra circa 120 giorni sostituiscono i globuli rossi invecchiati. Si ha un continuo rinnovamento. Quando i globuli rossi invecchiano, poiché presentano una membrana rigida e assumono una forma sferica, all’interno dei capillari del fegato o splenici scoppiano perché la membrana diventa anche più fragile (basta toccarla per farla rompere). L’emolisi avviene in tutti i capillari ma specialmente nei sinusoidi della milza e del fegato. È un fenomeno che avviene continuamente. Si ha un equilibrio tra i globuli rossi che scoppiano e quelli di nuova sintesi. Un globulo rosso di forma normale che si trova in una situazione normale si trova in un liquido che ha una data osmolarità. Dobbiamo sapere per ogni individuo, facendo la media, fino a quale livello possiamo variare l’osmolarità senza rompere il globulo rosso o farlo diventare raggrinzito. Quant’è la tolleranza del sistema? Ognuno ha una data osmolarità. È possibile trovare un soggetto in cui i globuli rossi si rompono prima di quelli di un altro soggetto. Sull’ascissa di questo grafico è indicata la concentrazione di cloruro di sodio in percentuale.

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Se mettiamo un globulo rosso in una soluzione di cloruro di sodio 7 grammi per litro (0,7%), non si hanno cambiamenti di osmolarità (la soluzione non provoca cambiamenti perché l’osmolarità uguale a quella plasmatica). Se riduco l’osmolarità a che concentrazione iniziano a rompersi i globuli rossi? Dal grafico si osserva che fino a 0,5% l’emolisi (indicata sull’asse y) non è ancora avvenuta. Non ce stata nessuna rottura. Se scendiamo al di sotto di ,05% i globuli rossi incominciano a rompersi. Ad esempio allo 0,42% della curva centrale rossa, che costituisce la media, i globuli rossi rotti costituiscono il 60% circa del totale. I globuli rossi non si rompono tutti subito. Man mano che diminuisco la concentrazione ci sono alcuni eritrociti che si rompono prima e altri che si rompono dopo. Da 0,7% a 0,5% non si ha rottura perché diminuendo di poco la concentrazione i globuli rossi, che hanno una forma di disco biconcavo, iniziano a gonfiarsi diventando sferociti (se un globulo rosso non diventa sferocita non può rompersi). In pratica 0,5 è il limite dello sferocita. Superato questo limite il globulo rosso inizia a rompersi. Per rompere tutti i globuli rossi devo avere una concentrazione allo 0,2%. I globuli rossi non sono tutti uguali. Intorno a 0,4 già il 50-60% dei globuli rossi sono scoppiati. In ospedale si usa la soluzione fisiologia (0,70%) che ha una osmolarità che non fa né entrare, né uscire acqua dai globuli rossi. Non si può iniettare ad un paziente acqua distillata altrimenti si produce la morte del paziente stesso perché vengono distrutti tutti globuli rossi o buona parte di essi (una iniezione di pochi millilitri non provoca molti danni). Anche bevendo 5 litri di acqua tutti in una volta, si avrà il problema della distribuzione dei liquidi per un breve periodo. Si devono rispettare i limiti, si deve rispettare il range di funzionamento. La curva rossa del grafico indica la media delle persone normali. Questa curva può essere spostata un poco a destra o un poco a sinistra. Il fatto che il globulo rosso è a forma di disco biconcavo ha anche un altro vantaggio rispetto alla forma sferica. L’ossigeno che arriva dall’esterno deve legarsi all’emoglobina. Se lo spessore è più piccolo e trova l’emoglobina più facilmente. Se il globulo rosso assume una forma sferica, la distanza del centro all’esterno aumenta. L’emoglobina che si trova al centro, in questo caso, è più lontana dalla periferia e il legame con l’ossigeno è minore. La forma sferica è quindi meno adatta al trasporto dell’ossigeno. La forma di disco biconcavo è essenziale per il trasporto di ossigeno. I globuli rossi sono 4-5 milioni per mm3. Nella donna sono un po’ di meno.

Leucociti I globuli bianchi sono circa 5-6 mila per mm3. Anche 8-9 mila può essere una misura normale. Perché si può avere un intervallo così ampio? Per i globuli bianchi c’è una maggiore variabilità dei valori medi. Ci sono persone che stanno bene a 5 mila e altre che stanno bene a 8 mila. Bisogna però conoscere la storia clinica di ogni individuo per verificare se il valore dei globuli bianchi è normale. Il numero di globuli bianchi è inoltre variabile di momento in momento. Anche durante la digestione o durante una infezione aumentano. Queste oscillazioni rientrano in un sistema di difesa dell’organismo. Anche il numero dei globuli rossi può aumentare. Se andiamo in alta montagna a causa di uno stimolo ipossico (a bassa pressione atmosfera) si determina per mezzo dell’eritropoietina una produzione maggiore di globuli rossi. Un aumento dei globuli rossi porta ad un aumento della viscosità del sangue e il cuore deve funzionare maggiormente. I globuli bianchi sono divisi in granulociti e agranulociti. I granulociti sono divisi in: neutrofili, basofili, eosinofili. Queste cellule vengono classificati in base alla colorazione dei granuli. I neutrofili si colorano con coloranti neutri, i basofili si colorano con coloranti basici, gli eosinofili si colorano con coloranti acidi (eosina). Che cosa sono i granuli? Sono enzimi idrolitici che catalizzano alcune reazioni. Si trovano nei lisosomi che in queste cellule prendono il nome di granuli. 3

Il neutrofilo ha un nucleo con 3-4 lobi. I lobi aumentano con l’età. Hanno un diametro di circa 8-10 micrometri. I basofili presentano dimensioni minori, granuli rosa e un nucleo con meno lobi. Gli eosinofili hanno granuli color arancio e un nucleo con due lobi legati con un filamento sottile (ricorda gli occhialini senza stecchette che portava Cavour). I granulociti neutrofili sono fagociti. Hanno la capacità di inglobare sostanzi estranee; non solo microrganismi ma anche la polvere. I neutrofili normalmente si trovano nel sangue ma la fagocitosi avviene nei tessuti. Ci deve essere un processo che permette ai globuli bianchi di giungere nei tessuti. Come fanno ad uscire dal sangue? I globuli bianchi, dopo aver ricevuto dei segnali, passano tra le cellule endoteliali. Devono avere la capacita di assumere una forma malleabile. Hanno una capacità ameboide. Come vengono attirati in un tessuto? Esiste una serie di segnali chimici (chemiotassi) che provengono da zone in cui vi sono infiammazioni. Le infiammazioni infatti creano delle reazioni. Si creano sostanze che attirano i globuli bianchi. Questi, giunti sul posto, per fagocitosi inglobano le sostanze estranee. Gli enzimi idrolitici presenti nei granuli scindono, digeriscono i microrganismi. Questo è un sistema di distruzione dei microrganismi abbastanza rapido. La risposta nei confronti di un agente esterno avviene in poche ore, pochi minuti. I globuli bianchi sono capaci di distruggere una piccola quantità di microrganismi. I globuli bianchi però non sono in grado di riconoscere l’agente infettante dal tessuto corporeo circostante. Per questo se c’è un infezione si forma il pus. Il pus è un insieme di tessuto distrutto (digerito), dai microrganismi e dai globuli bianchi. Il pus è una risposta, è un sistema di difesa. Un neutrofilo per essere attivo deve avere una capacità ameboide, una capacità fagocitaria e una capacità idrolitica. I basofili non hanno una capacità fogocitari In una persona normale i neutrofili sono circa il 70% di tutti i globuli bianchi. Gli eosinofili sono l’1-2%, i basofili sono meno dell’1%, i linfociti sono tra il 25-30%, i monoliti sono 7-8% Questi sono valori molto normali anche in situazioni variabili. Dopo che i neutrofili entrano in funzione non possono sopravvivere, vengono distrutti (sono dei Kamikaze). Per questo motivo devono continuamente essere sostituiti. Si ha la sintesi di altri granulociti. Anche per i linfociti il numero è variabile. I linfociti hanno un diametro di 6-8 micrometri, non hanno un nucleo grande ma hanno “poco citoplasma”. La cellula è formata per lo più da un nucleo più o meno tondeggiante. Il citoplasma è solo un sottile anello. I linfociti producono anticorpi sotto stimoli antigenici. Dopo quanto tempo si produce un anticorpo contro un agente esterno? A differenza dei neutrofili che operano in poco tempo, i linfociti operano in tempi più lunghi. Per produrre anticorpi sono necessari 2-3 mesi. Finché non si producono gli anticorpi non siamo protetti da una data infezione da parte di un certo microrganismo. Se però l’anticorpo che è stato formato incontra lo stesso antigene in un secondo momento lo riconosce e lo distrugge. Continuamente nel nostro corpo sono prodotti anticorpi contro i vari germi, virus e batteri con cui veniamo in contatto. In questo modo nel momento in cui ne entriamo nuovamente in contatto subito li distruggiamo. Se ciò avviene in modo normale non ci sono problemi. Non ci deve essere la mania dell’igiene. Se si sterilizza tutto non si viene a contatto in piccole dosi con i microrganismi e non si producono anticorpi. In questo modo si evitano molte malattie. Se facciamo crescere un bambino sotto una campana di vetro, una volta che ne esce prenderà subito molte malattie perché non ha formato anticorpi. Se si cresce in regioni in cui non ci sono dei microrganismi e poi si va in altri luoghi in cui invece ci sono, è facile prendere queste malattie (è accaduto al figlio dello scià di Persia e all’ex calciatore del Napoli, Alemao che giunto in Italia prese l’epatite B). È sconsigliabile bere l’acqua del pozzo di zone in cui non si vive perché può contenere microrganismi contro i quali non abbiamo sviluppato anticorpi. Alcuni abitanti della zona industriale di Napoli, poiché vivevano con scarsa igiene, avevano una grossa produzione di linfociti (circa il 40-50% di tutti i globuli bianchi). Le analisi devono essere fatte anche tenendo conto delle condizioni di vita.

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