Fisiologia

Fisiologia dei compartimenti liquidi

Composizione del corpo umano

Il 60% del peso corporeo è costituito da acqua, il 18% da proteine, il 15% da lipidi e il 7% da minerali. Nel corso della vita queste proporzioni possono cambiare, tranne quella dell'acqua che deve rimanere costante. Aumenti o diminuzioni del volume occasionali sono legati a situazioni temporanee o a eventi patologici come disidratazione o emorragie. Eccezione: i neonati hanno il 75% di acqua. Con l'invecchiamento aumentano gli accumuli di grasso e di conseguenza diminuisce la quantità di acqua. I maschi hanno più acqua rispetto alle femmine perché hanno meno grassi.

Compartimenti liquidi

L'acqua si divide tra due compartimenti:

• Fluidi intracellulari: 40%
• Fluidi extracellulari: 20% di cui:
  • 15% acqua interstiziale
  • 5% plasma

La distribuzione dipende comunque da specie, sesso, età e stato nutrizionale.

Equilibrio idrico nella vacca

Mantenere costante la quantità di acqua. In una vacca, 40 litri di acqua in uscita (urine, feci, evaporazione e latte) e 40 litri di acqua in entrata (quello che beve, mangia e l'acqua metabolica) al giorno.

Scambi di fluidi corporei

• Acquaporine: canali per l'acqua sulle membrane cellulari. Nel rene l'ormone ADH determina l'esocitosi di questi canali contenuti in vescicole.
• Diffusione: semplice secondo gradiente di concentrazione chimico o elettrico = osmosi. Membrana semipermeabile (passa solo il soluto) vs Membrana selettivamente permeabile (passano anche alcuni soluti).

Una molecola esercita una pressione osmotica pari a 1 osmole (attenzione ai sali che si dissociano!).

Soluzione fisiologica

È una soluzione isotonica ai liquidi corporei alla concentrazione di 0,9% NaCl che viene iniettata per reidratare un organismo disidratato.

Pressione osmotica

È una forza uguale e contraria necessaria ad impedire il passaggio dell'acqua e si può esprimere sotto forma di pressione. 1000 osmoli esercitano una pressione di 19,3 mmHg. I soluti esercitano una pressione osmotica. È necessario che la concentrazione dei soluti rimanga costante per mantenere la pressione costante al fine di consentire un normale passaggio di acqua tra i vari compartimenti.

Passaggio dal plasma al fluido interstiziale

Le membrane dei capillari fanno passare liberamente l'acqua e i soluti tra il plasma e il liquido interstiziale, ma non fanno passare i globuli rossi e le molecole di grosse dimensioni come le proteine. L'accesso di liquido nel liquido interstiziale che non viene riassorbito dai vasi viene drenato dal sistema linfatico, passa attraverso una serie di linfonodi (controllo immunitario) e giunge alla vena cava. Se il sistema linfatico non funziona e il liquido non può essere riassorbito, si ha edema interstiziale.

Passaggio dal liquido interstiziale al liquido intracellulare

Le membrane cellulari sono permeabili all'acqua e selettivamente permeabili ai soluti. Le proteine e le macromolecole possono passare solo per endocitosi.

Equilibrio idrico-salino

Coinvolge il sistema digerente, i reni e il plasma (che media ingressi ed uscite in modo passivo).

Entrate

• Liquidi: assimilati dal sistema digerente. Il sistema renale elimina l'eccesso di liquidi e di sali. Normalmente infatti la nostra dieta è ricca di NaCl (10 volte di più), mentre gli erbivori sono in carenza perché le erbe sono costituite per lo più da potassio.
• Cibo: per ogni grammo di proteine, lipidi o carboidrati che ingeriamo vengono prodotti 0,5 g di acqua.
• Acqua metabolica: generata dal metabolismo ossidativo. Alcuni animali del deserto riescono a sopravvivere con l'acqua metabolica.

Uscite

• Respiratio insensibilis: è una perdita di liquidi che avviene attraverso la cute (ma non è la sudorazione) che comprende:
  • Evaporazione cutanea: Avviene in quantità limitate perché comunque la cute dell'uomo e degli animali è molto impermeabile, ma una certa quantità di acqua passa per diffusione, arriva in superficie e poi evapora. Le ustioni possono aumentarla.
  • Vapore acqueo esalato: è l'acqua che viene eliminata espirando perché l'aria a contatto con le mucose corporee si umidifica. Il freddo può aumentare la quantità di acqua esalata.
• Sudorazione: il sudore prodotto da apposite ghiandole serve alla termoregolazione e può aumentare in determinate condizioni fisiologiche (attività fisica, stress).
• Polipnea: nel cane consiste in una respirazione accelerata per abbassare la temperatura.
• Urine: consente di eliminare i liquidi in eccesso ed è controllato dall'ormone ADH.
• Feci
• Latte

Soluti e liquido extracellulare

Con le analisi del sangue posso vedere i valori di Na, Ca e K che forniscono informazioni sull'equilibrio idrico-salino. Il potassio è molto importante per la ripolarizzazione del miocardio. Na e Cl sono responsabili dell'osmolarità. La concentrazione degli anioni deve essere uguale a quella dei cationi. Osmolarità del sangue: 300 mM.

Sodio

Il Na ha una concentrazione di 140 mM. Il surrene produce l'aldosterone che a livello renale stimola la ricaptazione del Na. Se la concentrazione di aldosterone aumenta, causa un eccessivo assorbimento di acqua, mentre se diminuisce può essere letale perché riduce il volume del sangue e si verifica uno shock ipovolemico. Infatti, cure a base di cortisonici, che sono sempre mineralcorticoidi come l'aldosterone, fanno accumulare liquidi perché aumenta la concentrazione di Na.

Bicarbonato

HCO3- = 25 mM. La reazione CO2 + H2O ⇌ H+ + HCO3- ha la funzione di tamponare la formazione di protoni quindi mantiene il pH del sangue a 7,4: un po' più acido nel sangue venoso dove c'è più CO2 (7,35) e più basico in quello arterioso (7,45). Con la diarrea si perdono molti liquidi ma anche ioni bicarbonato, quindi il corpo va progressivamente in acidosi.

Liquido intracellulare

Il potassio è il catione più importante ma non si può misurare. Ci sono anche fosfati, proteine e anioni inorganici. Fosfocreatina e carnosina sono le principali molecole che determinano la pressione osmotica intracellulare. Per poter funzionare bene, le cellule hanno bisogno di una certa quantità di soluti che devono rimanere stabili. Come fa il rene a funzionare se l'urina ha osmolarità pari a 1400 mOsm? Le cellule devono avere anche loro osmolarità di 1400 e lo fanno aggiungendo soluti organici come aminoacidi, carnosina e fosfocreatina che aumentano l'osmolarità senza creare problemi. Se si aggiungessero gli ioni, la cellula andrebbe in tilt.

Plasma

Ha un'osmolarità maggiore rispetto al liquido interstiziale perché nel plasma ci sono le proteine plasmatiche che, non potendo passare, richiamano acqua. Se questo meccanismo non funziona, si ha edema. Ascite è causata da un'eccessiva eliminazione di proteine e determina accumulo di liquidi nella cavità peritoneale.

Determinazione dei volumi

Si inietta una quantità nota di una sostanza che si possa distribuire in modo omogeneo, poi si fa un prelievo e si calcola il volume che è quindi uguale al rapporto tra la quantità di sostanza iniettata e la sua concentrazione nel campione prelevato. Es: inietto 120 mg di colorante. Faccio prelievo e c'è 1 mg di colorante ogni 100 ml di sangue. Quindi 120 x 100 = 1200 ml sangue nel bovino.

Per calcolare il contenuto d'acqua si usa acqua pesante o radioattiva, per il liquido extracellulare si usa saccarosio, inulina, sodio radioattivo ecc. Il volume del liquido intracellulare non si può misurare, quindi bisogna calcolarlo per differenza (volume totale – volume liquido extracellulare).

Iponatriemia

• Perdita di NaCl extracellulare (disidratazione iposmotica) causata da eccessiva sudorazione, vomito o diarrea.
• Eccesso di acqua (ritenzione idrica, iperidratazione) dovuta a eccesso di ADH.

Ipernatriemia

• Eccesso di NaCl extracellulare (iperidratazione) eccesso di aldosterone.
• Perdita di acqua (disidratazione iperosmotica) data da diabete insipido e carenza di ADH.

Edema

Se la filtrazione capillare aumenta troppo, si ha riversamento di liquido dal plasma al liquido interstiziale.

Cosa determina la filtrazione?

• Pressione idrostatica: spinge principalmente verso l'esterno.
• Pressione colloidosmotica: spinge principalmente verso l'interno. È la pressione generata dalle proteine che tende a trattenere l'acqua all'interno dei vasi dove sono più concentrate.

L'edema in realtà è un sistema per non sovraccaricare il sistema circolatorio e prevenire aumento della pressione.

Cause e tipi di edema

• Edema intracellulare: blocco delle pompe ioniche, il Na non può più uscire e richiama acqua.
• Edema extracellulare: se una delle due pressioni prevale sull'altra.
  • Insufficienza epatica: in caso di ipoproteinemia la pressione colloidosmotica crolla, la pressione idrostatica sale e il liquido esce dai capillari.
  • Blocco linfatico (tumore o filaria).
  • Insufficienza cardiaca.
• Problema al cuore sinistro: edema polmonare (i liquidi si accumulano a monte del problema).
• Problema al cuore destro: edema periferico.
• Edema polmonare
• Edema da ritenzione renale

Prevenzione dell'edema

• Aumento del flusso linfatico.
• Bassa compliance (capacità di un tessuto di accumulare liquidi).

Sangue

Questo compartimento si è sviluppato per distribuire le sostanze più velocemente perché con l'evoluzione e la complessità degli organismi la sola diffusione non era più sufficiente.

Funzioni del sangue

• Trasporto dei gas respiratori O2 e CO2.
• Trasporto di sostanze assorbite a livello intestinale a tutti i tessuti.
• Ormoni.
• Veicola i cataboliti verso gli organi emuntori.
• Distribuzione del calore nel corpo: il 60% del calore è prodotto da cuore, cervello e fegato.
• Regola il pH e la composizione del liquido interstiziale.
• Protezione contro tossine e patogeni.

Prelievo

Si avvita l'ago alla camicia. Si fa emostasi per mettere in evidenza il vaso. Infilo l'ago e attacco la provetta che, avendo una pressione negativa all'interno, risucchia il sangue. Finito il prelievo tolgo l'emostasi, poi tolgo la provetta e poi l'ago. Esistono diversi tipi di provette con colori diversi.

Tipi di provette

• Provette con anticoagulante chelante del Ca (eparina per emogas, EDTA per emocromo, citrato di Na per trasfusioni, citrato di K per elettroforesi dell'emoglobina).
• Provette secche per la raccolta del siero.

Sedi di prelievo

• Bovino: vena giugulare collo e vena coccigea coda.
• Equino: vena giugulare.
• Suino: vena auricolare e vena giugulare.
• Cane: vena radiale arto anteriore, vena safena arto posteriore e vena giugulare.
• Gatto: vena radiale e vena giugulare.
• Volatili: vena brachiale ala.
• Coniglio: vena auricolare.

Volume del sangue

Ipervolemia / Ipovolemia: volume del sangue. Policitemia / Oligocitemia: percentuale di globuli rossi (policitemia secondaria ad elevate altitudini). Calcolato come per altri compartimenti liquidi usando colorante Blu di Evans.

Ematocrito

È la relazione tra la parte corpuscolata e quella plasmatica, è un valore percentuale. Nell'uomo è il 45%, nella donna un po' meno e negli animali è circa il 30-40%. Quindi 57% plasma, 42% globuli rossi e 1% globuli bianchi. Si può fare macro e micro ematocrito.

Fattori di errore

• Trapped plasma: il plasma che rimane nella parte corpuscolata del sangue dovuto alla forma particolare dei globuli rossi che non si compattano più di tanto nella provetta. Le macchine calcolano già in automatico questa quota e la sottraggono.
• Il sangue prelevato dalle grosse vene ha un ematocrito superiore (sovrastima).

Il sangue è circa il 7% del peso corporeo (1,6 L per cane di 20 kg, 40 L bovino e cavallo, 8 L suino, 2-3 L ovicaprini e 5,5 L uomo). Un animale allenato ha un ematocrito più alto perché il sangue è più denso (EPO) ⇐ sovraccarico del sistema circolatorio.

Plasma – funzioni

• Mantenimento della pressione colloidosmotica più alta di quella interstiziale.
• Trasporto di molecole.
• Fattori di coagulazione.
• Difesa.
• Regolazione del pH (bicarbonato).

Proteine

Elettroforesi delle proteine per separarle dal plasma sulla base del punto isoelettrico otteniamo:

• Albumine
• Globuline α 1 e 2, β, γ

Albumine

Sono il 60-80% delle proteine del plasma, vengono sintetizzate dal fegato. Anche se hanno un basso peso molecolare, sono tante quindi controllano la pressione colloidosmotica. Sono dei trasportatori aspecifici di ormoni o altre molecole idrofobe. È anche una riserva proteica in caso di iponutrizione.

α Globuline

• TBG trasporta gli ormoni tiroidei in particolare T4.
• Colinesterasi che degrada ACH.
• L'aptoglobina si lega all'Hb liberata dai globuli rossi morti.
• L'eritropoietina stimola l'eritropoiesi. È una delle poche proteine plasmatiche non sintetizzate dal fegato ma dal rene.
• α-1-lipoproteine

β Globuline

• Fibrinogeno e altre proteine per la coagulazione.
• Transferrina per il trasporto del ferro.
• β-lipoproteine

γ Globuline

Sono le immunoglobuline responsabili dell'attività anticorpale.

Enzimi presenti nel plasma

Funzionano da marcatori, possono essere endogeni o esogeni.

• Creatina chinasi nelle 3 isoforme (MM del muscolo scheletrico, MB del miocardio e BB del tessuto cerebrale).
• Troponina cardiaca (dopo l'infarto).
• LDH (5 isoforme).

Glucidi

Glicemia nei monogastrici: 80 – 100 mg/dl. Glicemia nei ruminanti: 50 – 60 mg/dl. È mantenuta costante da diversi ormoni: insulina, glucagone, GH, ormoni tiroidei, corticosteroidi, ecc.

Sostanze inorganiche

Na+, K+, Cl-, HCO3-, fosfati, ecc.

Globuli rossi – eritrociti

Cellule anucleate prive di organelli, producono la poca ATP.