Fisiologia degli apparati viscerali

Composizione peso corporeo adulto

H2O 60%; proteine 18%; lipidi 15%; minerali 7%; acidi nucleici e carboidrati.

NB: la percentuale di H2O può variare in base a età (inversamente proporzionale), sesso (femminile = minor %, a causa della maggiore presenza di tessuto adiposo), stato nutrizionale (inversamente proporzionale alla quantità di tessuto adiposo).

Scambi di fluidi corporei

Scambi liberi attraverso membrane cellulari (doppio strato fosfolipidico impermeabile all’H2O, che quindi per attraversarla sfrutterà proteine canale “Acquaporine”).

Tipi di diffusione

• Diffusione = sfrutta la differenza di concentrazione tra esterno e interno.
• Gradiente elettrico e di concentrazione = sfrutta la carica delle molecole (se i due gradienti sono concordi, passaggio facile delle molecole; se discordi, passaggio difficile).

Es. per H2O = si sposta secondo gradiente osmotico verso la soluzione con osmolarità/concentrazione maggiore.

Per reidratare un organismo sfruttando l’osmolarità posso utilizzare una soluzione in cui disciolgo del semplice NaCl.

Distribuzione H2O nei differenti scomparti dell’organismo

• Fluido intracellulare (40%)
• Fluido extracellulare (20%)
  • Fluido interstiziale (15%) = liquido tra le cellule corporee.
  • Fluido sanguigno/plasma (5%) = liquido tra le cellule sanguigne.
• Liquidi transcellulari (linfa, fluido cerebrospinale, fluido sinoviale, umor acqueo, umor vitreo) e fluidi di escrezione (mucosi, sudoripari, salivari) = quantità minime.

Es. per uomo e bovidi: H2O sangue < H2O interstiziale = H2O plasmatica x 3; H2O intracell = H2O plasmatica x 8.

Es. donazione di sangue = 500 ml tot H2O sottratta = 1% del totale (60%).

Distribuzione principali anioni e cationi all’interno dei liquidi intra- ed extracellulari

• Per fluidi intracellulari
  • Principali cationi: K⁺; Mg⁺⁺;
  • Principali anioni: PO4^3-; anioni organici; proteine.
• Per fluidi extracellulari
  • Principali cationi: Na⁺; K⁺;
  • Principali anioni: Cl^-; HCO3^-.

NB: per plasma e liquidi interstiziali le concentrazioni sono molto simili (tuttavia nel plasma è presente una quota maggiore di proteine, che attraggono l’H2O dal liquido interstiziale).

Determinare volume dei compartimenti fluidi

Facilmente calcolabile iniettando una determinata quantità di una sostanza (non tossica; che permane all'interno del determinato compartimento per un tempo relativamente lungo; distribuzione uniforme; facilmente quantificabile) in grado di distribuirsi in uno solo dei compartimenti, e dopo un determinato tempo calcolare la sua concentrazione all’interno di quel volume.

Volume = quantità di sostanza iniettata Q / concentrazione campione prelevato C.

NB: il calcolo è più complicato se riguarda organismi viventi poiché nel tempo questo eliminerà una quota del liquido iniettato.

Utilizzi per quantificare

• H2O totale dell'organismo: sostanze diffusibili all’interno di tutti i vari compartimenti (es. acqua radioattiva, ossido di trizio; acqua pesante, ossido di deutario).
• Liquido extracellulare: utilizzo sostanze non in grado di entrare nella cellula (es. insulina).
• Liquido intracellulare: non vi è una tecnica diretta, ma calcolo indiretto (Liquido intracellulare = Volume totale - Liquido extracellulare).

Scambio tra i comparti

A pressione parziale in tutti i comparti all’equilibrio = 300 milliOsm/l.

• Fluido extracellulare ↔ Fluido interstiziale: membrana cellulare molto selettiva, passaggio regolamentato da canali/trasportatori (ma il passaggio di H2O è libero grazie alle acquaporine).
• Fluido interstiziale ↔ Plasma: membrana capillare poco selettiva, passaggio libero (tranne per le macromolecole come le proteine; infatti la loro concentrazione all’interno del plasma è maggiore; quelle che riescono a uscire rimangono nel fluido interstiziale per poi essere raccolte dalla linfa e riportate al plasma; infatti il sistema linfatico si occupa anche del mantenimento della pressione osmotica del plasma).

ATTENZIONE! Se la raccolta di proteine non avviene, può verificarsi edema.

Limiti della diffusione

Oltre un determinato spessore “strato limite” la diffusione procede molto lentamente.

Tempo necessario a dimezzare una differenza di concentrazione tramite diffusione in acqua: (10 nanometri = 100 nanosecondi; 10 micrometri = millisecondi; 1 millimetro = 17 minuti; 2 millimetri = 1,1 ore; 2 centimetri = 4,6 giorni; 1 metro = 32 anni).

NB: Diametro della cellula: 10-15 µm; Distanza MAX tra due capillari: 50 µm.

Trasporto interno

Il grado di evoluzione del trasporto interno è correlato a: taglia; complessità; metabolismo.

Sistemi circolatori

Spostamenti rapidi e a distanze notevoli di fluidi “spostamenti per convezione” (es. aria fino agli alveoli) dati da differenza di pressione, es. per il sangue la differenza di pressione è data dalla pompa (cuore).

Eq idrico-salino

Omeostasi idrica mantenuta con pari entrate e uscite di H2O.

• Entrata: abbeveraggio diretto; alimenti; “acqua metabolica” (bassissima quantità).
• Espulsione: urinazione; defecazione; evaporazione; eventuale lattazione.

Es. Vacca in asciutta: 40 l/g in entrata e uscita. In lattazione: 100 l/g in entrata e uscita.

RICORDA!: la quantità superiore di acqua ingerita in fase di lattazione NON finisce tutta nel latte, MA viene successivamente eliminata tramite maggiore quantità di feci e evaporazione.

Derivazione

• Acqua di ingestione (dai liquidi e cibo) ≈ 2,2 l/g.
• Acqua metabolica (dal metabolismo dell’organismo stesso).

Riassorbimento

(2,2 l/g di Acqua di ingestione + 8,9 l/g di Acqua metabolica + liquidi già presenti a livello intestinale: Saliva (1.5 l) + Succo gastrico (2 l) + Bile (0,5 l) + Succo pancreatico (1,5 l) + Secrezioni intestinali (1,5 l)).

= 8,5 l/g → 400 ml/g.

NB: l’acqua in entrata viene completamente assorbita, MA può anche muoversi verso il lume, in base al gradiente osmotico.

Ioni assorbiti

• Completamente assorbiti: Na⁺; Cl^-; K⁺.
• Parzialmente assorbiti: Ca⁺; Fe⁺.

Espulsione

(-100 ml/g) per sudorazione: normalmente minima.

Es. attività fisica: metabolismo elevatissimo, forte produzione di calore, sudorazione, mantenimento dell’omeostasi termica (per equidi anche fino a 15 l/h).

Perspiratio insensibilis

Tramite 2 meccanismi:

• Diffusione transcutanea: diffusione minima e costante (direttamente proporzionale a superficie corporea del soggetto, secchezza; inversamente proporzionale a umidità).
• Respirazione: diffusione circa costante durante l’arco della giornata; aria in uscita viene saturata di vapore acqueo (questo possiede una pressione parziale = 47 mmHg a 38° C, in base alla temperatura dell’aria varia la quantità di H2O presente); quindi, la perdita respiratoria di H2O è più facile che avvenga in ambienti freddi.

Minzione

(Per uomo da 0,5 l-20 l/g)

Coinvolti principalmente:

• Tubo digerente
• Reni (es. per soggetto tipo = filtrazione di 125 ml/min → 180 l/g)
• Apparato respiratorio
• Pareti dell’organismo

Metabolismo cellulare

Prodotti di scarto = H2O (per uomo irrisoria) + residui del catabolismo (urea; acido urico; ammoniaca derivati da proteine usate come fonte energetica, la cui eliminazione necessita di H2O).

NB: Essa dipende dal fatto che in tutti i sistemi di ossidazione degli alimenti si giunge alla fosforilazione ossidativa (l’O2 si lega ai protoni (H⁺) → H2O); la quantità di H2O prodotta varia in base al substrato.

Funzione del sangue

Trasporto gas respiratori (O2 e CO2); veicola sostanze assorbite dall’intestino ai tessuti; veicola cataboliti dai tessuti agli organi emuntori; veicola ormoni; regola distribuzione del calore nell’organismo; regola pH; regola composizione dei liquidi interstiziali (es. nel sangue bicarbonati che tamponano gli acidi prodotti da catabolismo di determinate sostanze); protezione contro tossine/patogeni.

Distribuzione del calore con vascolarizzazione cutanea

• Elevata T ambientale → vasodilatazione → trasporto di calore alla cute + dispersione termica.
• Bassa T ambientale → vasocostrizione → trasporto di calore alla cute + minore dispersione termica.

Distribuzione sangue

• Vene + venule
• Polmone
• Arterie
• Cuore
• Arteriole + capillari

(Per uomo) a riposo: sangue a livello muscolare 1200 mmL. Durante sforzo: sangue a livello muscolare 13500 mmL. NB: in determinati distretti (es. cuore e cervello) la quantità di sangue è costante. In altri distretti (es. reni, apparato digerente) vi è una forte variazione di distribuzione.

Prelievo ematico

Con precisa sequenzialità di azioni è necessaria per evitare contaminazione dell’aria presente nella provetta.

1. Emostasi = posizionamento pollice/laccio a valle del punto di prelievo.
2. Avvitamento ago ad una camicia, sulla quale poi verrà a sua volta avvitata la provetta.
3. Inserimento ago quasi parallelamente al vaso.
4. Rimozione emostasi.
5. Rimozione della provetta.
6. Rimozione ago.

NB: Pressione interna alla provetta = 0 e pressione all’interno del vaso = molto bassa; genera flusso di sangue dal vaso alla provetta.

Tipologie di provette

• Tappo verde (con anticoagulante = Eparina)
• Tappo viola (con anticoagulante = EDTA) → per esame emocromo
• Tappo azzurro (con anticoagulante = Citrato)
• Tappo rosso (secca con gel, utilizzato per separare la parte corpuscolata da quella non corpuscolata)

Se sangue coagulato → liquido non coagulato “Siero”. Se sangue non viene fatto coagulare → liquido separato dalla parte corpuscolata “Plasma”.

Sede di prelievo

• Sede venosa (la più comune) → per valutare la maggiore parte dei parametri ematici (tranne per la funzionalità e la capacità di regolazione del pH dei polmoni-accesso superficiale)
  • Facile accesso
  • Elevata compliance (basata su un piccolo aumento del volume interno perché loro aumentino di volume)
  • Bassa pressione (pochi mmHg)
• Sede arteriosa → per valutare la funzionalità dei polmoni (ventilazione + equilibrio acido-base)

Volume sanguigno

Generalmente è proporzionale al peso corporeo (5-7% del peso dell’animale). Importante per sapere la quantità massima di prelievo. Se si supera la soglia massima, può verificarsi anossia.

Determinare volume di plasma

Iniettando una determinata quantità di sostanza colorante (es. blu di Evans) che lega le proteine distribuendosi nel plasma. Determinare la concentrazione della sostanza più (conoscendone la quantità iniettata).

Volume plasma (ml) = quantità di sostanza colorante (mg) / quantità di sostanza presente nel plasma (mg/ml).

Anomalie del volume

• Ipervolemia = aumento del volume
• Ipovolemia/oligoemia = diminuzione del volume
• Policitemia = aumento V% dei globuli rossi
• Oligocitemia = riduzione V% dei globuli rossi

Es. policitemia vera = aumento produzione globuli rossi (aumento ematocrito + aumento volume con maggiore viscosità) → per tumori. Policitemia secondaria = aumento produzione → per variazioni ambientali.

Rapporto vol sanguigno/vol liquido extracellulare

NB: in libera comunicazione tra loro. Sistema extracellulare = liquidi, collagene, proteoglicani; è in grado di accumulare grandi capacità di liquidi (H2O totale = 40% intracellulare + 20% extracellulare (5% plasmatica e 15% interstiziale)).

Se maggiore volume ematico (in seguito a variazioni della pressione idrostatica o colloido-osmotica) il liquido in eccesso è ripartito 90% extracellulare e 10% ematico per evitare sovraccarichi sistema cardio-circolatorio.

Globuli rossi

(Sono il 99,9% degli elementi corpuscolati) privi di nucleo e mitocondri; energia deriva da un metabolismo anaerobio.

Composizione

• 60/70 % H2O
• 35% residuo secco = 95% emoglobina + proteine + lipidi (fosfolipidi, colesterolo libero, esterocolesterolo, grassi neutri) + vitamine (coenzimi) + glucosio + enzimi (fosfatasi, anidrasi carbonica, peptidasi, enzimi glicolisi, metaemoglobina riduttasi* (NADH), glutatione riduttasi (NADPH)) + minerali

Grande capacità di deformazione per aumentare la superficie di scambio + per passaggio facilitato attraverso i vasi, infatti le dimensioni non rappresentano un parametro significativo.

*Riduttasi per mantenimento della gioventù della cellula.

Ematocrito

Valore % del volume sanguigno: componente eritrocitaria, la quantità di componente eritrocitaria rispetto alla quantità totale in un determinato volume.

Modalità per trovare l'ematocrito

1. Macroematocrito (meno precisa)
   1. Sangue in una provetta di vetro graduata da 1 a 100 mm (tubo di Wintrobe).
   2. Centrifugare a 5000 giri per 30 min.
   3. Parte corpuscolare sedimenta.
   4. Leggere valore in %.
2. Microematocrito (maggiore precisione)
   1. Sangue riempie un capillare.
   2. Centrifugare a 12000 giri per 5-10 min.
   3. Misurare l’altezza totale della colonna dei globuli rossi con un lettore (ematocrito).

Osservazione provetta

• Livello più superficiale → plasma (46-63%; H2O + proteine + altri soluti).
• Livello intermedio (sottile strato) → piastrine e globuli bianchi (0.1% della parte corpuscolata) → globuli rossi.
• Livello più profondo (99,9% della parte corpuscolata)

Valori dell’ematocrito variano in base a: specie (generalmente si aggira tra 30-40%); ambiente (es. a basse pressioni aumenta); presenza di patologie.

Formule:

V sangue : 100 = V plasma : 100 - ematocrito.

RICORDA! nel calcolo dell’ematocrito sono insiti 2 errori:

1. TP (Trapped plasma)= parte di plasma che rimane imprigionata nei globuli rossi anche in seguito ad una centrifuga.
2. F cellulare = ematocrito corporeo/ematocrito venoso < 1 (circa 0,9), essendo gli eritrociti non uniformemente distribuiti nel torrente circolatorio, il valore nella vena risulta leggermente inferiore rispetto al volume di tutto il sangue.

Volume sangue = Volume plasma x 100 / 100 – ((ematocrito- TP) x F cell).

Anomalie ematocrito

1. Policitemia = aumento numero eritrociti nel sangue
   1. Policitemia primaria/vera: tumore del midollo osseo.
   2. Policitemia secondaria: poco O2, eritropoietina prodotta dal rene stimola l’eritropoiesi.
2. Anemia = sangue ha bassissima capacità di trasportare O2
   1. Anemia emorragica: perdita di sangue da (se acuta) ferite; (se cronica) ulcera non diagnosticata.
   2. Anemia emolitica: lisi prematura dei globuli rossi.
   3. Anemia aplastica.
   4. Anemia sideropenica: problemi di generazione dei globuli rossi; può essere secondaria all’anemia emorragica o a problemi di assorbimento di Fe⁺; rara in animali domestici adulti. NB: i neonati di quelle specie ad accrescimento rapido posso presentare una carenza di Fe che sfocia in anemia se non viene somministrato ferro extra postnatale (es. suinetti).
   5. Anemia perniciosa: problemi di generazione dei globuli rossi; può essere secondaria a carenza di vitamina B12 e quindi alla mancanza del fattore intrinseco (la mucosa gastrica produce una sostanza “fattore intrinseco” necessario per l’assorbimento della vit B12); è macrocitica normo/ipercromica.
   6. Anemia falciforme: mutazione nel gene della catena beta della globina dà una emoglobina anormale (HbS). NB: condizioni di basso pO2 causano cambiamento strutturale, le catene beta si legano tra loro alterazione forma dei globuli rossi possibili blocchi circolatori nei vasi minori.
   7. Anemia talassemica: mancanza/mutazione di uno dei geni della globina; spesso in soggetti di origine mediterranea.

Tipi di anemie

Si distinguono inoltre in (grazie alla presenza di reticolociti):

• Anemie non rigenerative: con midollo osseo afunzionale; Tricostrongilosi bovina; leucemie; midollo osseo aplastico; mancanza eritropoietina; cachessia.
• Anemie rigenerative: con midollo osseo ancora funzionale; malattie emorragiche o emolitiche.

NB: la gravità dell’anemia è intuibile dall’ematocrito (più è alto, maggiore sarà la gravità).

Caratteristiche delle anemie

• Normocitica: dimensione normale.
• Macrocitica: dimensioni maggiori.
• Microcitica: dimensioni minori.
• Normocromica: normale % Fe.
• Ipocromica: ridotta % Fe.

NB: anche variazioni morfologiche dovute alla presenza all’interno dei globuli rossi di:

• Sferociti: anemia emolitica immunomediata.
• Selenociti: anemia emolitica immunomediata intravascolare.
• Corpi di Heinz ed eccentrociti: danno ossidativo che può condurre ad anemia.
• Emoparassiti: anemia da infezione da Babesia.

Parametri eritrocitari diretti

Misurati direttamente sul campione di sangue.

PCV

Ematocrito espresso in %.

Conteggio numero GR/mm3 (milioni/µl)

Dai 5-18 milioni; metodo strutturato con camera di Burker.

NB: Variano per sesso-età-esercizio-nutrizione: 3 pollo; 5 uomo; 7 bovino/maiale/cane/gatto; 10 cavallo; 11 pecora; 14 capra.

HB (GR/dl)

Quantità di Emoglobina.

Funzioni dell'emoglobina

1. Lega O2 (“ossiemoglobina”).
2. Lega CO2 (“carbamminoemoglobina”); influenza il legame con O2 aumentandone il rilascio.
3. Lega H⁺ dell’acido carbonico ionizzato (H2CO3); mantiene stabile pH (effetto tampone).
4. Lega monossido di azoto agli atomi di zolfo; effetto vasodilatatore.
5. Lega monossido di carbonio (“carbossiemoglobina”).

Velocità di eritrosedimentazione (VES)

Parametro diretto che dipende dal peso specifico del plasma e degli eritrociti. NB: Nel cavallo la VES è particolarmente evidente.

Velocità di caduta degli eritrociti: altezza del plasma che si forma per caduta degli eritrociti nell’unità di tempo.

Fasi della VES

1. Fase lenta/di aggregazione (d = 10 min).
2. Fase veloce/di caduta (d = 20 min).
3. Fase lenta/di stipamento (d = >30 min).

Fattori influenzanti la VES

• Fattore plasmatico: tasso di fibrogeno e variazioni della globulinemia.
• Fattore globulare: peso, forma, numero, tendenza all’ampliamento delle emazie; VES inversamente proporzionale al numero di globuli rossi.
• Fattore ambientale: basse ed alte temperature.

ATTENZIONE: La variazione della VES è indicatore di problematiche.

• Maggiore VES: processi infettivi acuti o cronici; reazioni allergiche; tumori maligni; decorso post-operatorio; ipotiroidismo.
• Minore VES: policitemia; shock anafilattico; cardiopatie congenite.

Parametri eritrocitari indiretti

Calcolati utilizzando parametri eritrocitari diretti.

Volume eritrocitario medio (MCV)

Media del volume degli eritrociti (µm3): PCV (%) / n. G.R. su mm3.

Es. cane: MCV = 42 (PCV) x 109 (mm3) n / 102 (%) x 6 x 106 (n. g.r.) = 70 µm3.

NB: Varia in base all’età ma si mantiene in un range che se cambia indica la presenza di patologie (es. Anemia).

Concentrazione emoglobinica globulare media (MCHC)

Volume percentuale dell’eritrocita occupata dall’Hb: Hb (g/dl) / PCV (%).

Es. cane: MCHC = 14 (gr HB) x 102 (%) / 102 (ml) x 42 = 33,3%.