Sangue e sistema circolatorio

San gue e sistema circolatorio

Il sangue, tessuto connettivo fluido, rappresenta circa il 7% del peso corporeo, 5-6 L per individuo. Il 55% è composto da plasma e il 45% dagli elementi figurati o elementi corpuscolati. Il sangue è molto importante per i mammiferi perché svolge la funzione di regolatore della temperatura corporea. Nell’uomo presenta un peso specifico di 1.057 e 1.062 con una viscosità 4,5 volte maggiore dell'acqua, una pressione osmotica di 5016 mmHg di cui 25 mmHg derivano dal suo contenuto proteico (pressione oncotica) e la restante parte da quello salino (soprattutto NaCl).

[In medicina e fisiologia, il termine pressione oncotica si riferisce alla pressione causata dalle proteine (come l'albumina prodotta dal fegato) presenti in soluzione nel plasma sanguigno. In condizioni normali, il suo valore è 20 mmHg (28 mmHg a livello sanguigno - 8 mmHg opposta a livello tissutale) ed è in grado di determinare il movimento di liquido attraverso le membrane dei capillari, e in particolare nel glomerulo renale.]

Il sangue e l'omeostasi

Il sangue è in grado di mantenere l’omeostasi mantenendo l’ambiente dei diversi tessuti identico. Ha un pH che oscilla tra 7,35-7,40. Il rapporto tra il volume della parte corpuscolata e quello del sangue si definisce rapporto ematocrito = 40%-45% nell’uomo.

Centrifugazione del sangue

Prelevando un campione di sangue (intero) venoso, aggiungendo alla provetta un anticoagulante come EDTA o eparina dopo la centrifugazione otterrò:

• EDTA: Chelanti del calcio; conserva più a lungo le caratteristiche e la morfologia delle cellule del sangue; non altera il volume degli eritrociti; non provoca emolisi; riduce al minimo la lisi dei leucociti; limita l’aggregazione piastrinica.
• Fluoruro di sodio/Ossalato di potassio e ammonio: Ipersegmentazione del nucleo dei leucociti; alterazione della morfologia eritrocitaria.
• Citrato di sodio/Antitrombinici e antiprotrombinici: Eparina con ottimale: 0.1-0.2 mg/1ml di sangue - altera la morfologia e la colorazione dei leucociti, provoca aggregazione delle piastrine - è l’anticoagulante che interferisce di meno con le determinazioni enzimatiche.

Composizione del plasma

Plasma: In alto, colore giallino, composto da: [Il plasma senza fibrinogeno è il siero].

• 90% di H₂O
• 10% da sostanze secche in cui si trovano 1% di sostanze minerali (Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺) e il 9% di sostanze organiche:
  • Glucidi
  • Lipidi
  • Proteine (globuline, albumine, fibrinogeno)
  • Glicoproteine
  • Ormoni (gonadotropine, eritropoietina, trombopoietina)
  • Amminoacidi e vitamine

Proteine del plasma

• Albumina: prodotta dal fegato, mantiene la pressione osmotica e trasporta metaboliti insolubili.
• Globuline:
  • α e β, prodotte dal fegato, trasportano ioni metallici, lipidi e vitamine liposolubili.
  • γ, prodotte da plasmacellule, anticorpi della difesa immunitaria.
• Proteine della coagulazione: Protrombina e fibrinogeno, prodotte dal fegato.
• Proteine del complemento C1-C9, prodotte dal fegato, difesa da microorganismi e risposta infiammatoria.

Lipoproteine plasmatiche

• Chilomicromi, trigliceridi al fegato; VLDL, trigliceridi dal fegato alle cellule; LDL, colesterolo dal fegato alle cellule.

Parte corpuscolata

In basso, composta da:

• Eritrociti o globuli rossi o emazie: A-nucleati dopo maturazione, 7,5 Ø biconcava, hanno funzione di trasporto dell’O₂ grazie all’emoglobina (Hb), prelevano l’ossigeno dagli alveoli e lo portano ai tessuti dove scambiano con la CO₂ e la trasportano ai polmoni. Efficienza scambi migliore per la loro struttura (elevato rapporto Superficie-Volume). Sono i più abbondanti 4'500.000-5.000.000/mm³. Costituiscono il 45% del volume del sangue di cui il 34% del peso è dovuto all’Hb. L’emoglobina è contenuta nel citoplasma (stroma) dell’eritrocita; è una cromoproteina contenente un atomo di ferro che si combina con i gas respiratori. Emivita 120 ±20 gg. Sono caratterizzati dalla presenza: 28% Hb, 71% H₂O, 0.3% lipidi (colesterolo, lecitina...) 0.3% vari (glucoso, urea, glutatione, sali, enzimi). Nell'eritrocita maturo non essendo presenti nucleo, mitocondri e RE, non può attuare il metabolismo aerobico. Attiva glicolisi anaerobia, sintesi ATP.
• Reticolociti: Precursore diretto del globulo rosso, caratterizzati dalla presenza nel loro citoplasma di un fine reticolo di aspetto granulare o filamentoso: questa struttura, destinata a scomparire, è costituita da residui delle strutture ribonucleoproteiche (ribosomi) ove ha luogo la sintesi delle proteine, in particolare dell’emoglobina, strutture di cui sono particolarmente ricchi gli elementi cellulari progenitori dei globuli rossi. I reticolociti costituiscono, in condizioni normali, solo una quota molto bassa dei globuli rossi circolanti (meno del 2%). Il loro numero aumenta in modo anche molto marcato (reticolocitosi) in tutte le condizioni in cui si abbia un incremento della produzione di globuli rossi nel midollo emopoietico. La loro conta è una misura indiretta della funzionalità del midollo osseo, soprattutto in condizione di anemia (emolitica, da emorragia acuta). Una bassa conta reticolocitaria in pazienti che presentino quadri anemici di questo tipo è indice di ipofunzione midollare, pertanto si può innanzitutto presumere un’origine multifattoriale dell’anemia e si dovrà ricorrere con più facilità a trattamenti sostitutivi.
• Leucociti o globuli bianchi: Contenuti in numero inferiore rispetto agli eritrociti 6-8000/mm³. Sono cellule complete di nucleo che si possono distinguere per morfologia:
  • Granulociti o polimorfonucleati: 10-14 μm Ø, nucleo multilobato e citoplasma ricco di granuli:
    • Basofili: I granuli si colorano solo con sostanze basiche
    • Eosinofili: Si colorano con sostanze acide
    • Neutrofili: Non si colorano
  • Agranulociti (linfociti, monociti)
    • Linfociti 7-10 μm Ø, nucleo tondeggiante e molto grosso.
      • Linfociti B/plasmacellule
      • Linfociti T
      • Cellule Natural Killer
    • Monociti 10-18 μm Ø, nucleo a ferro di cavallo.
      • Macrofagi
• Piastrine o trombociti: Non sono vere e proprie cellule ma frammenti citoplasmatici a-nucleati che originano dai megacariociti del midollo osseo. Del sangue periferico, privi di nucleo, pochi mitocondri, prive di RER, ricche di lisosomi e granuli, posseggono sistema proteico contrattile tipo actinomiosina, subito per contrarsi e avvinghiarsi alla parete del vaso danneggiata e poi iniziare il processo di coagulazione utilizzano pseudopodi per coprire la ferita. Sono le più piccole con forma discoidale (2-3 μm Ø) di a lente biconcava, hanno la funzione di bloccare la perdita di sangue in caso di lesione - emostasi arresto delle emorragie - si aggregano e rilasciano fattori di coagulazione serina e fibrina. Alla membrana piastrinica è associata un’attività pro-coagulante, il cosiddetto fattore piastrinico 3 (si tratta dei fosfolipidi della membrana piastrinica, i quali forniscono la fase solida sulla quale avvengono le interazioni fra i vari fattori della coagulazione, quando la cascata coagulativa viene attivata). Nelle piastrine la membrana plasmatica si introflette a formare un sistema di invaginazioni, che costituiscono il sistema canalicolare aperto (che determina un aumento di superficie per gli scambi con l’esterno e, quindi, rapida via di secrezione dei granuli al momento dell’attivazione piastrinica). Tra le membrane interne è molto importante il reticolo endoplasmatico liscio, detto anche sistema tubulare denso, che rappresenta la principale riserva di calcio non mitocondriale coinvolto nella risposta piastrinica. Scorrono facilmente nei vasi perché non hanno capacità adesive alle pareti in condizioni normali, non causano problemi di aggregazione o adesione all’endotelio vasale. Hanno sulle pareti siti di legame specifici per sostanze particolari che permettono di dire che queste non sono coinvolte nel processo di coagulazione.

Ruolo delle piastrine nell'emostasi

• Step 1: Adesione
• Step 2: Rilascio contenuto dei granuli (ADP, trombina, catecolamine)
• Step 3: Aggregazione
• Step 4: Formazione del coagulo (fibrina)
• Step 5: Retrazione del coagulo

La membrana delle piastrine è caratterizzata da un sistema tubulare “a spugna” con invaginazioni. A livello delle piastrine ci sono granuli α (fibronectina, idrolasi acide, fibrinogeno) e granuli D (agonisti dell’aggregazione: ADP, ATP, GTP, GDP, calcio, magnesio, serotonina, adrenalina, istamina) legati alla cascata coagulativa, che attivano una risposta efficace al danno. I granuli = lisosomi (enzimi lisosomiali: fosfatasi acida, arilsulfatasi, β-glucuronidasi, galattosidasi) Ca²⁺, ADP, ATP, serotonina.

Le piastrine attivano il processo di aggregazione → trombo bianco/tappo piastrinico ad opera delle piastrine che fluiscono verso la lesione. Assieme ad un effetto meccanico, il contenuto dei granuli e dei lisosomi sono coinvolti nel processo emostatico. → le piastrine quindi riescono ad attivare una difesa e una prima ricostruzione del vaso tramite dei fattori di crescita come il PDGF. Il luogo dove vengono distrutte le piastrine è la milza, anche la componente macrofagica del fegato. Le piastrine intervengono in difesa delle infiammazioni croniche, non sono perciò monofunzionali → difesa generale dell’organismo.

Emostasi

Azione temporanea da parte delle piastrine che attivano una difesa inizialmente meccanica, per poi rilasciare il contenuto dei granuli. Il primo evento che si verifica nell’emostasi è una contrazione vascolare a livello della zona lesa. I meccanismi di vasocostrizione sono più efficienti nei vasi dotati di una spessa tunica vascolare con presenza di cellule muscolari lisce (tunica media), ma avvengono anche a livello dei capillari. La vasocostrizione è dovuta a vari fattori:

• Risposta diretta delle fibrocellule muscolari allo stiramento provocato dal trauma.
• Riflesso neurovegetativo vasomotore (stimolazione dei nervi vasorum).
• Liberazione locale di sostanze vasocostrittrici ad opera prima delle cellule endoteliali (endotelina), in fase più tardiva, dalle piastrine (liberazione della serotonina contenuta nei granuli delta).

Questo processo sarebbe di scarsa utilità se non intervenissero le piastrine, con i processi di adesione, aggregazione e liberazione di vari fattori dai granuli e, in caso di lesioni estese, il sistema della coagulazione. La fase vascolare è comunque estremamente importante perché:

• Permette di ridurre il deflusso di sangue attraverso il vaso danneggiato, riducendo in tal modo l’entità dell’emorragia.
• Favorisce i fenomeni di marginazione delle piastrine, con conseguente loro attivazione (fase piastrinica dell’emostasi).
• Favorisce l’accumulo locale dei fattori della coagulazione attivati in seguito alla esposizione del tessuto sottoendoteliale o in seguito alla liberazione della tromboplastina tessutale (fase della coagulazione).

Adesione delle piastrine all’endotelio danneggiato → risposta biochimica (meccanismi di trasduzione che determinano il cambiamento di forma e la reazione di degranulazione).

Aggregazione progressiva e irreversibile con formazione del trombo bianco/tappo piastrinico (1°).

Cascata coagulativa che porta alla formazione del trombo rosso (2°) che coinvolge fattori:

• Fattori tissutali estrinsechi - più veloce
• Fattori plasmatici intrinseci - più lenti

L’ADP attiva ulteriori piastrine e ne causa il rigonfiamento e l’adesività → trombo bianco. Le piastrine emettono pseudopodi per difendere il vaso ed ancorano il tappo piastrinico in modo che la coagulazione proceda con la formazione del tappo rosso (costituito da fibrina). La fibrina si trova normalmente sotto forma di fibrinogeno ma il fibrinogeno non può dar luogo ad un aggregato. Per far sì che il fibrinogeno venga attivato, esistono due vie, una intrinseca ed una estrinseca ma la divisione tra queste non è così netta, poiché elementi dell'una possono influenzare l'attivazione dell'altra. Queste due vie differiscono tra di loro principalmente per: 1) l'agente iniziale che le attiva; 2) il numero di fattori coinvolti nella cascata. Le due vie si congiungono, originando la via comune, che ha inizio con l'attivazione del fattore X.

Via estrinseca e intrinseca

La via estrinseca è più rapida per il minor numero di fattori che vi prendono parte. Essa viene attivata quando una lesione di un vaso sanguigno produce la liberazione, dalle cellule danneggiate, di fosfolipidi e di un complesso proteico detto fattore tessutale o tromboplastina. I fattori attivati, oltre il fattore tessutale, sono i fattori plasmatici VII, X e V.

La via intrinseca è più lenta, perché comprende, oltre i tre fattori dell'altra via, anche i fattori XII, XI, IX e VIII, tutti fattori plasmatici. Questa via è innescata dall'attivazione del fattore XII, o fattore di Hageman, la quale si verifica quando il sangue entra a contatto con la matrice extracellulare, in particolare con le macromolecole di collagene. Ovviamente una lesione tissutale attiva entrambe le vie della coagulazione; infatti, la lesione non solo determina la liberazione della tromboplastina tessutale, ma anche, danneggiando i vasi sanguigni, consente al sangue di venire a contatto con superfici diverse da quelle endoteliali.

La tromboplastina è quella che attiva l’enzima trombochinasi che catalizza la reazione di formazione della trombina a partire dalla protrombina:

• Protrombina + Ca²⁺ + tromboplastina → Trombina
• Trombina + Ca²⁺ + fibrinogeno → Fibrina coagulo-trombo rosso

La maglia di fibrina congloba i globuli rossi formando il coagulo e rimane fino a che non viene riparato il danno al vaso.

Fibrinolisi

La fibrinolisi è il processo mediante il quale un reticolo di fibrina viene dissolto così da evitare che il coagulo duri più del necessario portando alla formazione di trombi. La fibrinolisi ha origine con la trasformazione del plasminogeno in plasmina grazie agli attivatori del plasminogeno come l’urochinasi (o enzimi batterici come stafilochinasi e streptochinasi). I meccanismi attraverso i quali il sistema della fibrinolisi si esplica sono i seguenti:

• Meccanismo cellulare: i globuli bianchi presenti nei pressi del coagulo liberano sostanze enzimatiche atte a dissolvere il coagulo.
• Meccanismo plasmatico: trasformazione del plasminogeno in plasmina

La plasmina è l'enzima proteolitico che dà luogo alla formazione di prodotti di degradazione della fibrina: la reazione catalizzata da questo enzima è appunto la trasformazione della fibrina insolubile, propria del coagulo, in prodotti di degradazione della fibrina.

Esistono delle sostanze anticoagulanti. La presenza di un trombo (grumo = coagulo di sangue che aderisce alle pareti non lesionate dei vasi, siano essi arteriosi, venosi, capillari o coronarici) è una condizione potenzialmente grave, poiché se raggiunge dimensioni significative può ostruire il lume del vaso e bloccarne il flusso. La condizione peggiora ulteriormente quando i trombi vanno ad occludere grossi vasi arteriosi, privando di ossigeno e nutrimento parti più o meno importanti di organi vitali, fino a causarne la necrosi (ictus, infarto, gangrena dell'arto).

Se il trombo interessa una vena (trombosi venosa - trombo rosso) porta ad una stasi circolatoria con comparsa di edema, cioè di un accumulo di liquido negli spazi tissutali presenti tra una cellula e l'altra, causando un anomalo rigonfiamento degli organi o delle regioni interessate. Ne sono esempi la tromboflebite o trombosi superficiale, e la trombosi venosa profonda. La prima condizione si manifesta attraverso i cinque segni cardinali tipici dell'infiammazione (febbre, rossore, edema, dolore e perdita di funzionalità), con caratteristica formazione di un cordone dolente lungo il decorso della vena ostruita; raramente dà origine a gravi complicanze dovute alla formazione di emboli.

La trombosi venosa profonda è invece più pericolosa, soprattutto perché, pur essendo asintomatica in circa il 50% dei casi, il trombo può staccarsi, migrare al cuore destro e da qui ai polmoni.

Anticoagulanti fisiologici

• Antitrombina III blocca l’attivazione di fibrinogeno in fibrina evitando quindi di formare il trombo rosso.
• Eparina: Prodotta dai basofili e masto-cellule del tessuto connettivo dopo le operazioni.
• Α -antitripsina: Glicoproteina monocatenaria (55.000 Da) plasmatica in grado di inibire diverse proteasi, particolarmente la tripsina e l’elastasi, ma anche il FXIa e, in minor entità, il FXIIa.