Fisiologia e biofisica - cellule del sangue

Forma e funzione dei globuli rossi

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

oentra 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 quelladell'acqua. Mentre le proteine si trovano nel sangue in soluzione, i globuli rossi si trovano insospensione. Per questo motivo i globuli rossi devono essere mantenuti sempre in movimentoaltrimenti sedimentano. Ci deve essere un flusso che fa muovere i globuli rossi e permette loro distare in sospensione, distribuiti in modo omogeneo nel plasma, in modo da mantenere costante laviscosità. Se il flusso rallenta, rallenta la velocità e i globuli rossi iniziano a sedimentare. Cambieràcosì 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 pulsacuore. 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 globulirossi, i globuli bianchi e le piastrine. Nell'eritropoiesi si

Processo di eritropoiesi

Nell'eritropoiesi si ha una serie di stadi di sviluppo delle cellule del sangue:

1. Proeritroblasto
2. Eritroblastobasofilo
3. Eritroblasto policromatofilo
4. Reticolocita
5. Globulo rosso

Durante questo processo, le cellule perdono il nucleo e i mitocondri e l'emoglobina aumenta, rendendo il globulo rosso acidofilo.

Glucosio e globuli rossi

Il glucosio può entrare liberamente all'interno dei globuli rossi senza bisogno di insulina, poiché può attraversare la membrana. Nei globuli rossi, l'energia può essere ottenuta solo dal glucosio, poiché non sono presenti i mitocondri e quindi non è possibile utilizzare i lipidi e le proteine. Si verifica solo la glicolisi di tipo anaerobico, che produce una piccola quantità di ATP sufficiente per le funzioni del globulo rosso.

Nei muscoli, una volta esaurito il glucosio nella fase anaerobica, vengono utilizzati i grassi nella fase aerobica. Tuttavia, nella ginnastica anaerobica, non si dimagrisce perché si consuma il glucosio circolante o quello derivante dal glicogeno epatico, ma non si ossidano i grassi. I grassi vengono invece ossidati nella fase aerobica dei muscoli.

La ginnastica aerobica è caratterizzata da una minore intensità ma una durata più prolungata nel tempo. Nella ginnastica anaerobica, invece, si verifica un'attività muscolare che richiede un apporto di ossigeno così elevato che anche un aumento della ventilazione non riesce a soddisfarlo. Con la ventilazione si può ottenere un aumento dell'apporto di ossigeno di 3-4 volte. Le fasi 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 si rompe?

Si verifica un processo di emolisi fisiologica: nel tempo, la membrana perde la sua plasticità a causa della 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, e hanno difficoltà a passare nei capillari più sottili. I globuli rossi che si formano oggi e che moriranno tra circa 120 giorni.

giorno 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. Quanta 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.

Resistenza osmotica degli eritrociti

	100	80	60
Emolisi	40	20	0

NaCl (%)

2

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 è 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 c'è stata nessuna rottura. Se scendiamo al di sotto di 0,05% 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.

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 mm. Nella donna sono un po' di meno. Leucociti: i globuli bianchi sono circa 5-6 mila per mm. 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.di globuli rossi permette di aumentare la capacità di trasporto di ossigeno nel sangue, consentendo al corpo di adattarsi alle condizioni di bassa pressione atmosferica tipiche delle alte quote. Questo adattamento fisiologico è noto come "acclimatazione" e permette ai soggetti di vivere e svolgere attività fisiche anche ad altitudini elevate.