Fisiologia degli apparati viscerali

Fisiologia degli apparati viscerali

Lez. 1: Compartimento liquido salino

Circa il 60% del peso corporeo di un individuo adulto (mammiferi) è rappresentato dall’acqua. Generalmente età, sesso e stato nutrizionale dell’individuo causano una lieve variazione sulla % acqua corporea (le donne hanno più grasso, meno acqua; i giovani hanno più acqua rispetto ad adulti).

Età prenatale: 96% peso

Neonato: 75-80% poi discesa molto rapida → 70% → 60% in adulto maschio e 50% in adulto femmina.

L’acqua rappresenta la matrice dei fluidi vitali, in cui sono disciolti molecole e ioni. Attraversa le membrane fosfolipidiche per mezzo di canali proteici (acquaporine-Glup) presenti in quasi tutte le cellule. Per cui l’acqua può attraversare liberamente le membrane per osmosi-Gradiente osmotico (differenza di concentrazione: acqua passa passivamente da zone con soluzioni più diluite a soluzioni più concentrate).

Omeostasi: ingresso e uscita acqua devono corrispondere. La quantità di acqua può variare però in base a molti fattori (vacca in asciutta: ingresso-uscita 40l, vacca in lattazione: ingresso-uscita 100l). Gradiente osmotico misurato attraverso un pistone spinto dall’acqua nel passaggio.

Osmolarità di una soluzione: singola molecola in 1 l acqua. Le molecole complesse tendono ad unirsi. → 1 mole di glucosio in 1 l acqua (molecola unica): 1 osmole/l. 1 molecola di NaCl in 1 l acqua (composto da 2 molecole): 2 osmoli/l (in realtà non tutti i NaCl in acqua si scindono, ma alcuni si fondono andando a ridurre leggermente l'osmolarità).

Conta il numero di molecole e non la dimensione (albumina in sangue conta come glucosio).

Coefficiente osmotico: 0.96 g/l - 286 (300) ml osmoli/l – corrisponde ad una pressione di 5519 mmHg (fisiologica).

Esempio pesce di acqua dolce: (Passaggio acqua attraverso branchie) - Acqua dolce: osmolarità molto bassa (300 ml osmoli/l), tenderebbe ad entrare? - Acqua salata: osmolarità molto alta, acqua tende ad uscire ed a disidratarsi.

Distribuzione dell'acqua

(del 60% complessivo → 42l in uomo) - Intracellulare: 40% - Extracellulare: 20% Interstiziale (15%) – Plasmatico (5%). Per cui solo una piccola quantità di acqua è contenuta nel plasma.

In caso di emorragia o donazione si ha una scarsa disidratazione. L’acqua persa viene poi parzialmente ceduta da tessuti circostanti (con perdita di 500 ml sangue si perde l’1% dell’acqua complessiva considerando sia l’acqua interna ai globuli rossi sia quella plasmatica).

Distribuzione degli ioni

- Extracellulari: Na⁺, Ca⁺⁺, Cl^-, Bicarbonato/HCO₃^-, Proteine (quantità minore). - Intracellulari: K⁺, Mg⁺⁺, Fosfati^-, Anioni Organici^-, Proteine.

L’unica differenza sostanziale nei liquidi extracell tra liquido interstiziale e plasma è che: Proteine sono molto più concentrate nel plasma, mentre le altre concentrazioni sono molto simili. Osmolarità appena maggiore del liquido interstiziale, tende a richiamare fluidi in caso di emorragia.

Equilibrio idro-salino

• Acqua di ingestione (bevanda + cibo) → 2.5 l/giorno uomo, 40 l/giorno vacca asciutta, 100l/giorno vacca lattazione, di cui la maggior parte assorbita ma una piccola quota liberata con feci (aumenta con diarrea-colera).
• Acqua metabolica: deriva da metabolismo cellulare, fosforilazione ossidativa in cui al termine protoni si associano a O andando a costituire acqua (quantità irrisoria 300 ml/giorno in uomo, 2-5 l in vacca). Metabolismo dei diversi componenti va a formare quantità diverse di acqua (grassi > proteine).

• Acqua metabolica: una parte dell’acqua viene utilizzata per il metabolismo di proteine, grassi e carboidrati.
• Sudorazione: generalmente minima, aumenta con aumento metabolismo quando temperatura interna aumenta (attività sportiva), Importante per la termoregolazione (diffusione attraverso cute).
• Perspiratio insensibilis: acqua persa attraverso due meccanismi.
  • Diffusione attraverso cute: dipende da superficie- estensione animale, legata ad umidità ambiente. Ambiente arido, maggior rilascio acqua, ambiente umido minor rilascio. In caso di ustioni si ha un esagerato rilascio di acqua che va reintegrato.
  • Respirazione: quota che può variare leggermente in base a temperatura. Ambiente freddo perdita maggiore ambiente caldo umido, perdita minore. Aria possiede una quantità di umidità (aria fredda < aria calda) (pressione parziale acqua contenuta in aria espirata in condizioni normali: 47 mm Hg).
• Rene-Urina: Perdita obbligata di acqua (0.5-1.5 l acqua). Perché urina permette di eliminare i cataboliti ottenuti da metabolismo proteine (urea). Diverse specie possiedono una diversa capacità di concentrazione urine, elimineranno quantità maggiori o minori acqua.
• Feci: Volume compartimenti fluidi: V= Q/C. Inietto una sostanza all’interno dell’organismo. Questa sostanza deve potersi distribuire solo ad alcuni specifici compartimenti (generale, intracellulare, extracellulare). Questa si distribuirà nel fluido-comparto andando a definire la concentrazione. Se inietto sostanza in grado di raggiungere tutti i compartimenti questa dopo poco tempo inizierà a diminuire perché eliminata con meccanismo uscita acqua (urina …). Dovrò quindi fare una misurazione istantanea. V liquido extracellulare: devo usare sostanze non liposolubili, non in grado di attraversare membrane cellulari. V liquido intracellulare: non esiste un metodo diretto → V totale acqua (istantaneo) - V extracellulare.

Passaggio molecole tra i diversi comparti

• Passaggio attraverso membrana cellulare → acqua sempre possibile (acquaporine). Passaggio molecole e ioni molto selettivo (canali).
• Passaggio attraverso membrana capillare → passaggio ioni e acqua sempre possibile, passaggio grandi molecole impossibile (tranne in capillari fenestrati) per questo motivo osmolarità plasma > interstiziale. Nel caso in cui alcune molecole passino ovviamente non possono rientrare in plasma, entra in gioco sis linfatico che le riporta nel circolo venoso (altrimenti edema).

Lez. 2: Sangue A: Introduzione e globuli rossi

Il sangue serve per ovviare ad un limite della diffusione: lo spessore che deve attraversare una sostanza per diffusione si chiama strato limite e influenza moltissimo il tempo di diffusione, negli organismi non è mai più di 0,5/1 mm perché poi la sostanza ci impiegherebbe troppo per diffondere. Distanza massima tra due capillari: 50 micrometri.

Il grado di evoluzione del trasporto interno è correlato alla taglia dell’animale, alla sua complessità e al suo metabolismo: si è sviluppato un metodo di trasporto di gas e nutrienti molto più veloce sistema circolatorio con liquido, pompa che fa circolare il liquido (movimento per differenza di pressione: per convezione) e vasi.

Il sistema circolatorio essendo costituito da una pompa rappresenta un sistema a convezione: il liquido si sposta rapidamente da zone ad alta pressione a zone a bassa pressione (moto convettivo).

Funzioni del sangue (tessuto connettivo)

• Trasporta i gas respiratori (O₂, CO₂ con meccanismi diversi).
• Veicola le sostanze assorbite dall’intestino ai tessuti.
• Veicola i cataboliti dai tessuti agli organi emuntori (smaltimento).
• Veicola gli ormoni dalla sede di produzione agli organi bersaglio.
• Regola la distribuzione di calore nell’organismo: calore prodotto particolarmente in alcuni organi (fegato, cuore, polmoni, reni) e distribuito a tutto organismo attraverso sangue. La vascolarizzazione cutanea; a seconda delle temperature esterne l’organismo direziona il sangue verso la cute se fa caldo (vasodilatazione), oppure fa vasocostrizione per diminuire il trasporto alla cute e diminuire la dispersione del calore.
• Regola il pH e la composizione dei liquidi interstiziali.
• Veicola globuli bianchi, anticorpi, piastrine → Protezione contro tossine e patogeni.

Sedi di prelievo ematico

Solitamente venosa perché le vene:

• Sono di facile accesso (più superficiali),
• Hanno elevata compliance (basta un piccolo aumento di volume al loro interno che loro aumentino molto di volume, tramite emostasi),
• Hanno bassa pressione (praticamente nulla),
• È possibile valutare la maggior parte dei parametri ematici (tranne per la funzionalità del polmone).

Il prelievo viene fatto generalmente in vene di grandi dimensioni e di facile accesso:

• Bovino → Giugulare-Coccigea
• Cavallo-Pecora → Giugulare
• Cane → Safena, Giugulare, Cefalica
• Suino → Auricolare (coniglio), vena cava craniale, giugulare, Cefalica

In sede arteriosa: si fa per valutare lo stato di funzionalità del polmone. Per fare il prelievo si usa un ago che si avvita su una camicia (supporto), alla quale si attacca la provetta che viene forata dall’ago presente nella parte interna della camicia. Le provette sono sottovuoto, per cui dato che a livello venoso non c’è pressione, il sottovuoto fa sì che il sangue esca dal vaso ed entri nella provetta.

Le provette si distinguono in base al colore:

• Con anticoagulante: il citrato (azzurro), l’eparina (verde) o l’EDTA (viola). Permettono di centrifugare sangue per separare la parte corpuscolata da quella non corpuscolata, si ottiene il plasma.
• Con gel: provetta secca (tappo rosso). Il gel viene usato per separare la parte corpuscolata (coagulata) da quella non corpuscolata dopo aver fatto coagulare il sangue nella provetta; il liquido non coagulato si chiama siero.

Prelievo di sangue

Raccolta plasma:

• Con EDTA per emocromo (esame di base per valori sangue).
• Con citrato di sodio per trasfusioni / fattori coagulazione.
• Con citrato di potassio per elettroforesi Hb.

Modalità: emostasi, inserire ago caudo-cranialmente, inserire provetta, togliere emostasi, togliere provetta, togliere ago.

Volume del sangue

È proporzionale al peso corporeo (5-7,5%). Per determinare il volume del sangue è necessario conoscere il volume del plasma: si inietta nel sangue un colorante in quantità nota (blu di Evans) che si lega alle proteine; una volta che si è distribuito si calcola la concentrazione della sostanza iniettata:

Volume plasma in ml = mg di sostanza colorante iniettata / mg/ml di sostanza presente nel plasma.

Dal volume del plasma, conoscendo l’ematocrito o PCV si risale con una proporzione al volume del sangue → volume sangue : 100 = volume plasma : 100 – ematocrito.

Volume sangue = volume plasma x 100 / 100 – ematocrito

Esistono due errori in questo calcolo:

• Una parte di plasma resta imprigionato nei GR (TP = trapped plasma).
• Gli eritrociti non sono uniformemente distribuiti nel torrente circolatorio.

Calcolare il volume del sangue può essere utile se vogliamo usare quell’animale per fare trasfusioni, per sapere quanto sangue possiamo prelevargli (circa il 10% in peso, se se ne prende troppo si rischia l’anossia).

Ipervolemia: aumento del volume del sangue.

Ipovolemia o oligoemia: riduzione del volume del sangue.

Policitemia: aumento del volume % dei GR, primaria per tumori (> ematocrito e > volume con > viscosità), secondaria: a variazione ambientale (alle grandi altitudini; ad aumento temperatura acqua in cui vive animale).

Oligocitemia: riduzione del volume % dei GR.

Sangue intero

Formato da elementi corpuscolati (37-54%) e plasma, solitamente in % maggiore (46-63%). Plasma (giallognolo, trasparente o opaco) composto da: acqua (92%), proteine plasmatiche (7%) e altri soluti (1%).

Elementi corpuscolati composti da: GR (99,9%), globuli bianchi e piastrine (0,1%).

Globuli rossi

Sono cellule prive di nucleo e di mitocondri, la loro energia deriva da un metabolismo anaerobio. Dimensioni di circa 7 µm. Costituiscono il 99% della parte corpuscolata del sangue. Rappresentano una quantità dell’ordine dei milioni di globuli rossi su mm cubo di sangue. Possiedono una vita media piuttosto lunga 100 giorni.

Sono composti per il 60-70% di acqua e per il 35% di residuo secco, il quale è formato da:

• Emoglobina 95% (proteina che lega O₂-Ossiemoglobina; CO₂-Carboniemoglobina; CO-Carbossiemoglobina).
• Proteine
• Enzimi (anidrasi carbonica, riduttasi: limitano invecchiamento GR).
• Lipidi
• Vitamine
• Glucosio
• Minerali

Hanno grande capacità di adattarsi nei posti in cui scorrono (si impilano, deformano), hanno quasi in tutte le specie la forma di disco biconcavo (migliore rapporto volume/superficie per gli scambi), con variazioni (più allungate o più tondeggianti); il loro diametro varia molto, da 4 a 7 micrometri. La dimensione e la forma non rappresentano un parametro utile per le analisi cliniche. Un parametro utile per le diagnosi di anemie è il volume degli eritrociti.

Funzioni dell’emoglobina

• Lega ossigeno (ossiemoglobina).
• Lega CO₂ (carbaminoemoglobina) che aumenta il rilascio di ossigeno (effetto Aldane); utile per trasporto CO₂ da periferia a polmoni.
• Lega H⁺ (protoni) dell’acido carbonico ionizzato (H₂CO₃); effetto tampone sul pH.
• Lega monossido di azoto.
• Lega monossido di carbonio, potente vasodilatatore (carbossiemoglobina).

Parametri eritrocitari diretti

Chiamati diretti perché misurabili direttamente sul prelievo di sangue venoso.

• PCV = ematocrito (espresso in %).
• Conteggio: Numero su volume → numero GR milioni/mm³ (milioni/µl); il loro numero varia nelle specie studiate da 5 a 18 milioni e dipende da sesso, età, esercizio, nutrizione.
• Emoglobina HB: (espressa in gr/100ml-1dl), da 10-15 g/dl.
• VES EMATOCRITO: Percentuale del volume del sangue rappresentata dalla componente eritrocitaria (se su 100 ml di sangue ho 40 ml di GR, l’ematocrito sarà di 40). (ml globuli rossi/ml sangue x100)

  Può essere determinato in due modalità: microematocrito (più preciso) e macroematocrito (non più utilizzato). Microematocrito: si prende un capillare e si riempie di sangue venoso, poi si centrifuga a 12000 giri per 10 min e rispetto all’altezza totale della colonna di GR e plasma considerata 100, si misurerà la parte occupata solo dai GR, e questa corrisponderà all’ematocrito.

  I valori di ematocrito sono molto variabili tra specie diverse e anche all’interno della stessa specie, da non sapere, si parte dal 30% e si arriva al 40%, possono però variare in seguito ad eventi fisiologici (in montagna aumenta).

  Esistono 2 errori insiti nel calcolo dell’ematocrito:

  • Prelievo in sede venosa: sangue venoso possiede leggermente meno globuli rossi del sangue arterioso.
  • TP-Trapped Plasma: piccola quantità di plasma che rimane intrappolata tra i globuli rossi durante la centrifuga.

VES

È la velocità di eritrosedimentazione e misura la velocità di caduta degli eritrociti, è un indice indiretto per la salute dell’animale. Si misura guardando l’altezza di plasma che si forma per caduta degli eritrociti nell’unità di tempo. Si divide in 3 fasi: una fase lenta iniziale di aggregazione (10 min circa), una fase veloce di caduta (20 min circa), una fase lenta di stipamento (oltre 30 min).

Influenzata da:

• Fattore plasmatico: stretta correlazione fra VES e tasso di fibrinogeno.
• Fattore globulare: peso, forma, numero, tendenza all’impilamento delle emazie.
• Fattore ambientale: basse ed alte temperature.

Significato clinico della VES: reazione aspecifica.

• VES aumentata: processi infettivi acuti e cronici, reazioni allergiche, tumori maligni, decorso post operatorio, ipotiroidismo.
• VES diminuita: policitemia, shock anafilattico, cardiopatie congenite.

Parametri eritrocitari indiretti

Calcolati utilizzando i parametri eritrocitari diretti.

• MCV - Il volume eritrocitario medio: MCV (µm³) = PCV (%) / n. GR su mm³ (ematocrito/ numero globuli rossi per mm³) Es. Cane (70 µm³). Nelle anemie, gli MCV variano in base al tipo di anemia (anemie macrocitiche hanno MCV più alti, le microcitiche hanno MCV più piccoli).
• MHCH: -concentrazione emoglobinica globulare media: MHCH = HB / PCV ;(emoglobina / ematocrito) è un valore % e rappresenta il volume percentuale dell’eritrocita occupato dall’HB (30-35% varia in eritrociti macro-microcitici).
• MCH: - contenuto globulare medio di emoglobina: MCH = HB / n. GR. Indica quanta HB (emoglobina), il peso dell’HB è presente in ogni singolo GR, si misura in picogrammi (pg).

Eritrocateresi

È la distruzione dei GR, si manifesta dopo un certo numero di giorni variabile in base alla specie (uomo 120 gg). Il 90% dei GR danneggiati viene distrutto all’interno dei macrofagi (in fegato, milza, midollo osseo) promuovendo un riciclo quasi totale dei costituenti (AA e Fe utilizzati per produrre nuovi eritrociti).

Il gruppo eme viene demolito a biliverdina, poi a bilirubina e, una volta arrivato al fegato, viene escreto attraverso la bile con le feci. Una parte dei costituenti che vengono convertiti a livello intestinale possono poi essere riassorbiti dall’intestino stesso e convogliati al rene dove vengono eliminati attraverso le urine. Un qualunque danno epatico o problema di eritrocateresi si manifesta attraverso la presenza di elementi nel sangue che non dovrebbero esserci, come anche un’emolisi massiccia può portare alla presenza di HB nelle urine dove normalmente non appare (poiché HB passa il filtro renale grazie alle sue dimensioni ridotte).

Negli uccelli la vita media dei GR è inferiore (30 gg), come lo è per gli animali giovani rispetto agli adulti. → 5 milioni ogni microlitro, stimando 5 litri, calcolare il numero di GR sostituiti ogni giorno (1%) 50000.

Eritropoiesi

Fenomeno importante. L’organismo deve ogni giorno sostituire circa l’1% dei GR (i quali ogni giorno vengono demoliti). Organi emopoietici: nell’animale giovane sono femore e tibia, nell’adulto sono vertebre, sterno e costole.