Fisiologia degli animali domestici

Fisiologia degli animali domestici - compartimenti liquidi e sangue

Composizione corporea e importanza dell'acqua

Gli organismi animali sono costituiti soprattutto d’acqua. Schematicamente, in un individuo adulto, si trova (% del peso corporeo):

• 60-65% acqua: l’acqua è importante per tutte le funzioni dell’organismo in quanto costituisce i liquidi corporei che fungono da tramite per il passaggio delle sostanze utili; le funzioni fisiologiche dipendono dal controllo della composizione dei liquidi corporei, poiché, siccome si trovano nell’organismo in queste importanti percentuali, garantendone la composizione costante si garantisce l’omeostasi.
• 16-18% proteine: sono la base strutturale della muscolatura e degli organi;
• 5% minerali: sono importanti per la costituzione delle ossa, per il trasporto di sostanze e per meccanismi fisiologici anche più complessi;
• 13-15% lipidi: i grassi rappresentano una riserva energetica per l’organismo, importante dal momento che l'attività fisica svolta dall'animale è solitamente prolungata.
• 1-2% carboidrati: sono fonte energetica per attività immediate e fonte energetica esclusiva per alcuni organi o cellule non in grado di utilizzare i lipidi;
• Tracce di vitamine: sono presenti in tracce più o meno abbondanti; l’organismo le produce soprattutto a livello del fegato ma la maggior parte deve essere acquisita tramite l’alimentazione, che deve essere bilanciata nelle varie componenti per garantire che nell’individuo queste percentuali siano rispettate.

Equilibrio idrico

L’equilibrio idrico deve essere mantenuto, perciò la quantità d’acqua introdotta nell’organismo ogni giorno deve essere uguale a quella eliminata dall’organismo. Quando la quantità di acqua in ingresso e in uscita sono uguali, considerando che anche gli alimenti contengono un’alta percentuale d’acqua, si dice che l’animale ha un bilancio idrico corretto in omeostasi. Il bilancio può essere positivo quando entra più acqua di quella che viene eliminata; in questo caso si dice che l’animale trattiene liquidi. Questo può essere più o meno visibile e a volte causa un aumento di peso nell’animale, non legato all'aumento del tessuto adiposo ma al fatto che sta trattenendo liquidi.

Per esempio, se l’animale assume sostanze vietate come ormoni steroidei o steroidi anabolizzanti, aumenta di peso ma ciò che causa l’aumento è soprattutto un aumento del liquido trattenuto dovuto all’azione di questi ormoni.

Il bilancio può essere negativo quando viene assunta troppa poca acqua rispetto a quella eliminata; bisognerebbe assumere sempre un certo quantitativo d’acqua al giorno, corrispondente più o meno a quella eliminata, tramite: acqua bevuta, acqua presente nei cibi e acqua che si ottiene dal metabolismo.

Acqua totale corporea

L’acqua corporea è distribuita in tutti gli organismi in modo uniforme, però la percentuale di acqua totale corporea non è uguale in tutti gli animali, ma cambia a seconda di:

• Specie: gli erbivori hanno una percentuale di acqua più elevata rispetto ai carnivori, perché si nutrono di vegetali ricchi d’acqua.
• Età: un animale giovane ha una percentuale di acqua maggiore rispetto a un individuo adulto.
• Sesso: una femmina trattiene, per questioni ormonali, più liquidi di un maschio.
• Stato nutrizionale: un animale con grosse riserve di grasso trattiene una quantità di acqua maggiore in quanto il tessuto adiposo, presente in quantità maggiori, trattiene di più i liquidi.

Compartimenti liquidi

L’acqua corporea è racchiusa in due compartimenti liquidi ben delimitati:

• Liquido intracellulare (LIC): rappresenta il 40% del peso corporeo.
• Liquido extracellulare (LEC): rappresenta il 20% del peso corporeo ed è il liquido all’interno del quale sono immerse le cellule.

Il liquido extracellulare può essere a sua volta diviso in tre sottocompartimenti:

• Interstiziale (14-15%): è il liquido presente tra le cellule;
• Sanguigno (all’interno dei vasi, non dentro alle cellule) e fluido linfatico (5%);
• Transcellulare (<1%): è liquido che si può trovare all’interno di spazi o cavità delimitati da epitelio, come: fluido cerebrospinale, fluido sinoviale, umore acqueo e umore vitreo nell’occhio, urina e bile.

Volume dei compartimenti

Il volume dei diversi compartimenti è, almeno da un punto di vista teorico, facilmente misurabile iniettando una sostanza che si distribuisca in uno soltanto dei compartimenti dell'organismo e calcolando quindi il volume nel quale la sostanza si è distribuita mediante il principio di diluizione: una quantità di sostanza è data dal prodotto fra la concentrazione della stessa (Cx) e il volume (V) nel quale è disciolta. Il volume è dato quindi dal rapporto fra la quantità di sostanza iniettata e la sua concentrazione nel campione prelevato. V = Q/C.

La sostanza iniettata deve avere le seguenti caratteristiche:

• Non deve essere tossica;
• Deve essere assorbita e permanere all'interno del compartimento di cui si vuole determinare il volume, per un tempo relativamente lungo;
• Deve distribuirsi uniformemente all'interno del compartimento di cui mi interessa misurare il volume;
• Deve essere facilmente quantificabile in modo tale che sia possibile la determinazione della sua concentrazione al momento del prelievo per l’analisi; deve quindi essere ben distinguibile all’interno della sostanza in cui lo inietto.

Ad esempio, per determinare il volume del plasma, si usa una sostanza detta “blu di Evans”, di colore blu perché il sangue (almeno visivamente) è rosso, quindi si deve poter rilevare questa sostanza per poterne determinare la concentrazione.

Esempi di sostanze utilizzabili

Per misurare ad esempio il contenuto totale di acqua corporea, si devono usare sostanze che abbiano un tasso di radioattività, ovviamente non dannoso per l’organismo, ma semplicemente tracciabile, o comunque sostanze che normalmente non sarebbero presenti in quel compartimento e quindi che possano essere rilevate:

• Acqua pesante (ossido di deuterio);
• Acqua radioattiva (ossido di trizio);
• Tiourea;
• Sulfanilammide.

Per misurare il liquido extracellulare si dovranno utilizzare sostanze che non entrano nella cellula, come: inulina (polisaccaride che non entra nelle cellule), saccarosio, tiocianato, solfato, sodio radioattivo.

Il liquido intracellulare si determina per differenza, perché in maniera diretta sarebbe necessario prelevare da tutte le cellule o da tutti gli organi un certo quantitativo di liquido, perciò dopo aver determinato il volume totale e quello del liquido extracellulare, si può determinare quello del liquido intracellulare per differenza: volume intracellulare = volume totale - volume del LEC.

Volume del sangue

Il volume del sangue è proporzionale al peso corporeo dell’individuo ed è normalmente maggiore negli individui più giovani. Determinare il volume ematico è importante perché il sangue è responsabile del trasporto di sostanze fondamentali, quindi il fatto che l’animale abbia un volume di sangue corretto è indice di salute. Il volume ematico generalmente viene espresso in millilitri per chilo di peso (ml/kg).

Definizioni:

• Ipovolemia o oligoemia = riduzione del volume del sangue;
• Ipervolemia = aumento del volume del sangue;
• Oligocitemia = riduzione del volume eritrocitario;
• Policitemia = aumento del volume eritrocitario.

Per determinare il volume del sangue è utile determinare il volume dei suoi componenti:

• Il volume della parte corpuscolata;
• Il volume del plasma.

Le diverse componenti cellulari hanno peso specifico maggiore del plasma mentre il P.S. del sangue è il rapporto tra peso del sangue e peso dello stesso volume di acqua a 4°C (temperatura di maggiore densità dell’acqua). Per separare le componenti si preleva un campione di sangue e lo si introduce in una provetta: in assenza di anticoagulante, una proteina tra quelle contenute nel plasma, il fibrinogeno, precipiterà cambiando la propria struttura, trasformandosi in fibrina. Se nel plasma si verifica il passaggio da fibrinogeno a fibrina, non si parlerà più di plasma ma di siero. Sarà necessario prima rendere incoaugulabile il campione di sangue mediante anticoagulante, poi lo si lascerà in quiete o verrà centrifugato per una decina di minuti a 2500 giri (se si vuole ridurre il tempo di attesa) per separare le diverse componenti che possiedono p.s. differente e si disporranno in strati: lo strato inferiore sarà costituito dagli eritrociti, sopra di esso si disporrà un sottile strato composto da globuli bianchi e piastrine, detto buffy coat (sottile in quanto il numero di piastrine e globuli bianchi è nettamente inferiore rispetto a quello degli eritrociti) che generalmente viene compreso nella parte corpuscolata insieme agli eritrociti.

Ematocrito

Per determinare il volume della parte corpuscolare del sangue si determina l’ematocrito, cioè la percentuale del volume di sangue rappresentata dalla componente eritrocitaria. Il sangue è costituito da circa 60% di plasma, quindi l’ematocrito deve essere intorno al 40 - 45% (varia da specie a specie).

Le tecniche per misurare questo parametro sono:

• Macroematocrito: si pone il sangue in una provetta di vetro graduata da 1 a 100mm (tubo di Wintrobe). Si centrifuga a 5000 giri per 30 minuti e la parte corpuscolata sedimenta e si legge il valore in % riportato sul tubo.
• Microematocrito: è più preciso. Si riempie un capillare e si centrifuga a 12000 giri per 5 minuti. Si misura l’altezza della colonna dei globuli rossi con un lettore apposito. È più preciso perché centrifugando a velocità maggiore, la massa plasmatica racchiusa tra globuli rossi sarà minore.

Un ematocrito troppo alto (fuori range) può essere indice di patologie ma anche di frode da parte dell’allevatore, nel caso di animali utilizzati a scopi sportivi (doping). Aumentare l’ematocrito è un’arma a doppio taglio perché le prestazioni sportive miglioreranno in quanto ci sarà maggiore apporto di ossigeno ma il sangue perde fluidità e scorrendo nei capillari più piccoli, scorrerà più lentamente e le piastrine tenderanno ad agglomerarsi formando un trombo, con rischio di infarti o trombosi.

Volume del plasma

Si utilizzano sostanze coloranti non tossiche iniettate in quantità nota, solitamente di colore diverso da quello del sangue, come il blu di Evans. Si procede secondo il principio di diluizione: dal volume del plasma, conoscendo l’ematocrito o PCV, si risale con una proporzione al volume del sangue.

Sangue

Il sangue è un liquido di colore rosso opaco visibile alla lunghezza d’onda a cui lo osserviamo (deve la sua colorazione al fatto che all’interno delle sue cellule è contenuta l’emoglobina, una cromoproteina) la cui principale funzione è quella di mezzo di trasporto:

• Trasporta i gas respiratori: principalmente mediante i globuli rossi ma in piccola percentuale anche disciolti nel plasma;
• Veicola le sostanze assorbite dall’intestino ai tessuti;
• Veicola i cataboliti dai tessuti agli organi emuntori (rene e fegato);
• Veicola ormoni dalla sede di produzione agli organi bersaglio;
• Regola la distribuzione del calore nell’organismo: quando è necessario trattenere calore, il sangue viene dirottato dalla periferia corporea verso l’interno mediante vasocostrizione; quando è necessario disperdere calore, il sangue viene inviato a irrorare anche le estremità mediante vasodilatazione.
• Regola il pH (mediante ioni bicarbonato; sistema tampone) e la composizione dei liquidi interstiziali;
• Funge da protezione contro tossine e patogeni trasportando anticorpi, globuli bianchi ed enzimi.

Plasma

Il sangue è un tessuto liquido, il cui 60% è composto di plasma, che ne rappresenta la parte fluida ed è la parte più importante per quanto riguarda la funzione di trasportatore del sangue. Il plasma contiene:

• L'acqua rappresenta il 90% del plasma, ma dal punto di vista funzionale la parte più importante è il suo residuo solido (10%), che comprende varie componenti: mantengono l’equilibrio elettrolitico delle cellule.

Proteine plasmatiche

Le proteine plasmatiche rappresentano solo il 6-7% di residuo solido del plasma ma sono la componente funzionale più importante.

• Mantengono la pressione colloido-osmotica od oncotica (pressione che esercitano i soluti indiffusibili, come le proteine) impedendo lo sviluppo di edemi;
• Alcune determinano la coagulazione; (sono presenti in forma inattiva, si attivano in caso di necessità);
• Alcune sono proteine carrier, responsabili del trasporto di molecole (spesso ormoni);
• Alcune sono responsabili delle reazioni di difesa (immunoglobuline, IG). Reagiscono con antigeni formando il complesso antigene-anticorpo, neutralizzando l'effetto dell'antigene (sostanza riconosciuta come non-self dall'organismo).
• Essendo molecole di grandi dimensioni e trattenendo acqua, determinano la viscosità del sangue;
• Regolano il pH sanguigno fungendo da sistemi tampone perché possono legare sia H⁺ che OH^-.

Albumine

Rappresentano la porzione più abbondante; sono quelle con il P.M. più basso (sono più piccole), per questo motivo le possiamo trovare nell’ultrafiltrato perché possono passare attraverso il filtro renale. Essendo le più abbondanti, sono le responsabili del mantenimento della pressione colloido-osmotica del sangue e sono le principali trasportatrici di sostanze a basso peso molecolare (acidi grassi non esterificati, bilirubina, ormoni tiroidei). Vengono sintetizzate a livello epatico (come la maggior parte delle proteine) e catabolizzate da tutti i tessuti metabolicamente attivi.

Globuline

Suddivise in tre gruppi a seconda della funzione:

• (Nei ruminanti un’unica frazione): ne fanno parte alcune α-globuline α1- α2:
• Lipoproteine; la ceruloplasmina, che deve il nome alla capacità di legare il rame evitando l’intossicazione da rame e quando si lega ad esso, è in grado di agire sul ferro, ossidandolo da ferrico a ferroso, rendendolo assorbibile dall’organismo e l’eritropoietina (EPO), un ormone stimolatore della produzione di eritrociti.
• β-globuline β1- β2 (nei bovini una singola frazione): ne fanno parte
• Transferrina (trasporta il Fe) e proteine della coagulazione, tra cui il fibrinogeno, sintetizzato a livello epatico (4%).
• γ-globuline: meglio note come immunoglobuline, sono sintetizzate nelle cellule del sistema reticolo-endoteliale. Hanno un elevato P.M. (sono le proteine plasmatiche di maggiori dimensioni) e hanno attività anticorpale: vengono sintetizzate in grandi quantità quando vengono individuati degli antigeni e garantiscono l’immunità all’organismo. In alcune specie sono presenti in concentrazioni elevate nel colostro materno e sono in grado di garantire l’immunità passiva del neonato; il colostro è fondamentale soprattutto nelle specie in cui vi sia una placenta di tipo sindesmocoriale, attraverso cui le immunoglobuline, essendo di grosse dimensioni, non riescono a giungere al feto.

Enzimi plasma specifici o endogeni

Si trovano normalmente a livello plasmatico e hanno una precisa funzione nel plasma, come le sostanze proteolitiche della coagulazione e del sistema del complemento (meccanismo di difesa contro i batteri).

Enzimi non plasma specifici o esogeni

Non hanno una precisa funzione a livello plasmatico, si trovano nel sangue in caso di patologie a carico di organi responsabili della loro sintesi; possono essere enzimi cellulari che derivano da cellule tissutali e passano nel plasma in seguito alla lisi della cellula che li contiene (indicano danni ai tessuti) o enzimi di secrezione (amilasi, fosfatasi, lipasi) che permangono per breve tempo nel plasma, poi vanno ad agire nella loro sede di azione, come le transaminasi nel fegato; non sono presenti in quantitativi elevati in un organismo sano, se sono troppi sono indice di una patologia.

Nel plasma si può trovare anche una percentuale di azoto non proteico, costituita da urea (50%); aminoacidi liberi (25%); creatina; creatinina; acido urico e allantoina. Un aumento di azoto non proteico nel plasma, quindi dell’uremia, può essere causato da insufficienza renale. Inoltre, nel plasma si trova anche una percentuale di glucosio libero che determina la glicemia (concentrazione di glucosio nel plasma), mantenuta costante dall’attività di alcune ghiandole endocrine: isole del Langherans del pancreas, le surrenali, la tiroide e l’ipofisi.

Componente cellulare

Eritrociti o globuli rossi o rubrociti o discociti: sono le cellule più abbondanti nel sangue (ordine di grandezza: milioni per micrometri di sangue); sono anucleati (nei mammiferi) e normalmente vengono descritti come dischi rotondeggianti biconcavi; nella capra hanno forme diverse, possono essere tondeggianti, affusolati, triangolari, particolarità fisiologica definita poichilocitosi, hanno dimensioni diverse (anisocitosi) e sono presenti in più di 15 milioni per microlitro. Solitamente hanno diametro di Ø 4-8 m.