| Allora ragazzi, oggi parleremo del sangue. Tutti sapete che cos'è il sangue, è un tessuto liquido responsabile della coagulazione attraverso le piastrine. E' importante perchè , potendo arrivare in tutti i distretti cellulari attraverso i vasi sanguigni, trasporta i metaboliti e score metaboliche.Ha anche la funzione di difendere dalle infezioni grazie ai leucociti, oltre ad essere responsabile dei tre equilibri fondamentali: l'equilibrio ionico(elettroliti), l'equilibrio osmotico e l'equilibrio acido-base. E' regolatore della temparatura comporea. Il sangue è composto per un 55% dal plasma e per un 45% dalla parte corpuscolare o ematocrito. Quest'ultima parte oscilla fino a 60 e a 40 e fondamentalmente contiene acqua al 90%, un 8% sono le proteine totali, mentre lipidi zuccheri, le vitamine e le scorie che ci sono immerse, non superano invece il 2%. ci sono delle componenti non proteiche: l'urea, la birilubina, la creatinina (espressione del metabolismo azotato del muscolo), l'acido urico (espressione del metabolismo azotato delle basi purinche) ,l'acido lattico (espressione del metabolismo degli zuccheri), il colesterolo totale e acidi grassi totali (con ampia oscillazione da 150 a 450, dipendentemente da quando si fa il prelievo. Comunemente questi prelievi si fanno a digiuno e dipende dalla maggiore o minore azione degli ormoni in quel momento. La loro concentrazione è legata alla concentrazione di glucosio che si ha nel sangue, più la glicemia è verso la norma, meno mobilitazione c'è. Gli acidi grassi comunemente circolano sottoforma di trigliceridi e non di acidi grassi liberi. Quelli che sono acidi grassi liberi circolano legati alle proteine, in particolare alle albumine. Però , una delle funzioni più importanti del sangue è quella di veicolare, tramite le albumine, sostanze che in acqua hanno difficoltà ad essere solubili. La componente proteiche del sangue, presente con una quantità cospicua, è costituita da una famiglia di sostanze più leggere che sono le albumine e poi abbiamo una serie di lipoproteine, le globuline. Queste globuline vengono classificate e separate mediante elettroforesi su gel.
Quest'ultima consiste nel prendere un supporto inerte con una soluzione tampone che scelgo io, generalmente con una soluzione alcalina perchè le proteine hanno cariche - . successivamente si mette una goccia di sangue sulla striscia e si applica un campo elettrico. Il movimento delle proteine dipenderà da due parametri: dal rapporto carica su massa e dalla forma. Infatti, se la proteina è globulare, avrà una minore resistenza e cammina di più a parità di peso; se la proteina è fibrosa, camminerà di meno. Le proteine globulari naturalmente sono molto più solubile rispetto alle proteine fibrose. Per quanto riguarda le prealbumine hanno pm che sono inferiori a 55.000/60.000, mentre le albumine 60.000/65.000. Quando il peso molecolare è inferiore a questo range c'è il rischio che le proteine a livello del glomerulo possano essere filtrate. Infatti ci sono alcune patologie legate alle prealbumine (che sono più leggere). Per chi farà nefrologia si occuperà di queste patologie poichè sono segnali importanti di disfunzione renale. Il fatto che le prealbumine, che non dovrebbero essere filtrate passano, vuol dire che il filtro renale è alterato per qualche motivo. Le insufficienze renali si possono manifestare anche con delle pregresse secrezioni di prealbumina a livello renale. Poi abbiamo anche le globuline che sono delle glicoproteine, abbiamo anche le gamma globuline o anticorpi (IGG) , il cui peso oscilla intorno ai 250.000. Le globuline hanno un peso più variabile: 200.000 fino a 70.000. Le globuline sono responsabili di trasporto di tirosina, vitamina d .
nel sangue sono presenti anche enzimi, proteine trasportatici del ferro e del gruppo eme, traportano il dimero dell'emoglobina. Insomma, date una lettura a tutte quelle che sono le funzioni legate alla componente globinica. L'albumina più che le gamma globuline sono responsabili anche della pressione oncotica, quella frazione della pressione emostatica legata alla presenza delle proteine. La moralità di tutte le sostanze sciolte nel sangue , è considerata ai fini della pressione osmotica pari a 0,3 moli. Il sangue ,messo dentro un bicchiere di acqua pura, esercita una pressione osmotica pari a 3,7 atm. L'origine della componente corpuscolare hanno origine da una cellula staminale unica che poi si differenzia in una linea linfoide e in una linea mieloide. Dalla linea linfoide poi si originano i linfociti B e T e dalla linea mieloide poi si originano i globuli rossi ma anche i globuli bianchi. I leucociti si dividono in delle sottospecie: i granulociti, i linfociti e i monociti. Poi a seconda della colorazione i granulociti si dividono in : basofili, neutrofili ed eosinofili. L'incremento di una di queste frazioni rispetto alle altre sarà prognostica di una patologia, anche questo è importante conoscere, soprattutto è importante sapere quali sono i valori normali. Il globulo rosso ha una formula biconcava, ha una superficie maggiore rispetto ad una sfera perchè in tal modo ha maggiori possibilità di scambio. Questa forma è anche molto più malleabile , questo è importante perchè il globulo rosso si trova ad attraversa vasi di diametro inferiore ed è chiaro che si deve modificare. Modifica la sua impalcatura citoscheletrica, questa struttura è fondamentale ed è costituita da un 50% di proteine ed un 50% di lipidi. La metà lipidica è fatta da fosfolipidi e colesterolo. La compenente proteica invece è molto articolata. Guardando al microscopio i globuli rossi si è visto che possono assumere forme diverse: possono essere più piccoli oppure più grandi del dovuto. Dalla forma noi possiamo già individuare una possibile patologia. Il globulo può anche essere più o meno cromato, ovvero può contenere più o meno emoglobina; esso dunque può essere ipocromico, ipercromico e così via.. questo è strettamente legato alla capacità dell'organismo di sintetizzare emoglobina. Posso avere una ridotta sintesi di emoglobina perchè ho una ridotta sintesi di ferro. Quindi uno può essere anemico o perchè gli manca il ferro, oppure perchè gli manca la vitamina B12 e gli acidi folici, oppure perchè gli manca la vitamina B6. Nella prima tappa di sintesi dell'eme l'enzima è vitamina B6, piridossofosfato dipendente. Da queste piccole cose sopraelencate posso dunque farmi un'idea della possibile causa che ha provocato l'anomalia. Parametri importanti sono questi altri tre: il valore dell'emoglobina, quanta emoglobina c'è per globulo rosso, il volume del globulo rosso. Questi tre parametri sono anche fondamentali perchè da questo posso anche trarre alcune indicazioni.. allora, questo di qui è un poco schematizzata, noi abbiamo macrociti ipocromici e alterata la sintesi dell'emoglobina, quindi possiamo avere un deficit di ferro. Si può anche trattare di un intossicazione che determina lo stesso effetto, oppure si può trattare anche di una delle varie forme delle talassemie che sono le emoglobinopatie più conosciute, abbastanza diffuse. La talassemia più grave è quella major legata alla sintesi delle catene b, catene più fondamentali (rispetto alle alfa) per la formazione dell'emoglobina. Se abbiamo macrociti normocromici ma siamo anemici, vorrà dire che da qualche parte ci sarà un emorragia. Andremo subito a controllare l'apparato digerente perchè lì si formano delle lesioni, tipo polipi,che possono dare perdite continue di sangue in maniera subliminare, tanto da non accorgercene.
Allora, andiamo a vedere com'è struttura un globulo rosso.
( Il prof Bono racconta per un quarto d'ora delle proprie attività organizzate al policlinico e al cervello). Abbiamo detto che il globulo rosso ha una membrana molto rigida, nel rene un globulo rosso attraversa vene per 120 volte, durante tutto il suo tragitto nel reticolo di vasi glomerulare. All'interno del glomerulo abbiamo vasi con un diametro pari a 3 micron, ossia la metà del diametro del globulo rosso. Ci sono tratti in cui la pressione osmotica dei liquidi che stanno fuori il globulo, che è iperosmotica di 6, 7 volte rispetto il globulo rosso. Nell'arco di qualche secondo la pressione osmotica diventerà normale. Quindi il globulo rosso, attraversando il rene 120 volte al giorno, subisce anche delle modifiche di gonfiamento e sgonfiamento. Se il globulo non ha la membrana perfettamente integra, accadrà che 120 volte al giorno, vengono captati dai sinusoidi della milza e demoliti. I globuli sono dotati, come abbiamo già detto, di un importante struttura citoscheletrica. E' una struttura proteica abbastanza ricca ma contestualmente duttile.All'interno della membrana abbiamo un intreccio molecolare di spettrina, quest'ultima si intreccia in lunghezza formando una specie di treccia. Questa treccia viene poi ancorata a delle proteine di membrana " la banda 3" , attraverso una proteina che si chiama ancherina. Nello stesso contesto esistono altre proteine quali, ad esempio, la molecola di actina. Attraverso le proteine della banda 1, l'actina prendere rapporto con altre proteine che sono la glicoforina di tipo c.
Dunque noi abbiamo un intreccio sostenuto da questa spettrina, la quale è ancorata alla parte lipidica della membrana attraverso ancoraggi di actine, anchirina e proteina 4.1, 4.2.
Quest'impalcatura si forma man mano che il globulo rosso si matura.
La struttura del citoscheletro rimarrà immutabile, quella che invece cambia è la parte lipidica. Questa porzione lipidica, differentemente da quella protidica, può scambiare alcuni lipidi con i lipidi che circolano del sangue. In particolare, quello che si scambia più facilmente, è il colesterolo.
Negli individui ipercolesterolemici, il rapporto che del colesterolo (comunemente 1 ed 1) , si può alterare a favore del colesterolo. Questo fa si che la membrana perde parte della sua duttilità. Negli individui con ipercolesterolemia costante, noi possiamo trovare una membrana più rigida, ricca in colesterolo. La compenente proteica è quella che conferisce duttilità al globulo rosso, dunque rimane immutata. Il processo di stress pressorio avviene quando un globulo rosso largo 7 cm deve passare in un buco di 3cm ; il globulo viene sottoposto a pressione esercitata nel suo passaggio dallo scivolamento del globulo rosso. Quello che cambia è la struttura della spettrina che comincia ad allungarsi o accorciarsi soltanto in alcune parti. Questa modifica non cambierà mai la superficie del globulo rosso. E' davvero importante che la superficie rimanga sempre uguale, anche perchè lo scambio deve avvenire attraverso la superficie. Se lo scambio è RIDOTTO si avrà un ipossia.
Allora il globulo rosso è un sacco che contiene emoglobina ed ha un suo metabolismo. Questo metabolismo serve a produrre ATP e a mantenere attive le pompe sodio-potassio. Un'altra parte importante del consumo di glucosio del globulo va a finire nella via dello shunt, lo shunt serve a produrre NADPH. Un'altro metabolita che serve al globulo rosso è il 2.3 di fosfoglicerato, questo si forma dall'1.3 fosfoglicerato che,attraverso un meccanismo di mutasi, sposta il fosfato dalla posizione 1 alla posizione 2. E' una reazione molto importante per il globulo rosso perchè il 2. 3 di fosfoglicerato è il regolatore dell'emoglobina nel rilascio di ossigeno; serve a diminuire l'affinità dell'emoglobina nei confronti dell'ossigeno, dunque stimola il rilascio di quest'ultimo.
E' chiaro che per ogni molecola di emoglobina ci va una molecola di 2.3 di fosfoglicerato. Una quota del glucosio demolito serve a produrre 2.3 di fosfoglicerato. Dopo, al globulo rosso, serve qualcuno che gli mantenga costante lo stato di ossidazione del ferro +2, quando è +2 può legare l'ossigeno. Se il ferro diventa +3 il globulo rosso, con la sua membrana,sarà sottoposto a stress ossidativi, così anche il suo contenuto.
Quindi, un'alta quantità di energia di glucosio serve a mantenere allo stato ridotto il ferro. Anche la membrana sarà sottoposta a shock ossidativi, infatti nella membrana noi abbiamo proteine e lipidi di membrana che se vengono ossidati producono un radicale idroperossido e la conversione di acidi grassi da insaturi a saturi. Le proteine hanno tanti gruppi sh, se questi sh vengono ossidati, noi abbiamo dei ponti solfuro che sono dei legami covalenti, legami molto forti. Dunque il globulo rosso che deve "campare" 120 giorni quando gli va bene, oltre agli shock pressori, ha anche shock di tipo ossidativo. Il globulo dedicherà quindi un pò di energia per mantenere questo suo stato di ossidazione, ma come lo fa??
Lo fa attraverso una serie di meccanismi ad esempio attraverso il sistema del citocromo b5 reduttasi che non fa altro che ridurre la "metemoglobina" a emoglobina. Perchè se il ferro diventa +3 , l'emoglobina complessivamente avrebbe carica +1. Se il ferro avesse carica +1 non potrebbe legare l'ossigeno che ha carica pari a 0 o 2 ; legherà qualcosa come l'OH. Dunque nel sangue normale la metemoglobina non può superare il 2 o 3%. Quindi la presenza di metaemoglobina nel sangue è un fatto negativo, se supera quest'ultima soglia entrerà in gioco quello che è il processo di ossidazione. Il NADH viene utilizzato per ossidare il ferro, così il globulo rosso non si trova nella sciagurata condizione di dover poi ridurre il piruvato a lattato o lasciandolo come piruvato lo immette più facilmente nel sangue. Quindi questa è una via, l'altra via importante è quella del fosfoglicerato, poi c'è una via dove invece è implicato il NAPH.
Il NADPH è fondamentale perchè serve a ridurre e mantenere costante la concentrazione di glutatione. Il glutatione è un tripeptide che ha un gruppo sh, il globulo rosso ha la più alta concentrazione di glutatione di qualunque cellula. Questo composto serve a mantenere ridotte le strutture che si possono ossidare, se si forma un ponte ss, arriva il glutatione. Il glutatione agisce cedendo il proprio idrogeno e riducendo il ponte ss in sh. Il glutatone allo stesso tempo si ossida, formando lui un ponte ss. A questo punto interviene un enzima che si chiama glutatione reduttasi che è NADPH-dipendente, prende due H da due glutationi e ripristina il ciclo. Dunque il glutatione costituisce una difesa contro quelli che sono gli shock ossidativi. La quantità sia di glutatione, sia di 2.3 fosfoglicerato sono legate alla funzione del globulo rosso.
Il globulo rosso ha però un altro svantaggio, avendo il ferro nella sua struttura ed avendo ossigeno ed avendo possibilità di venire a contatto con ferro libero, facilmente questi tre elementi danno inizia ad una reazione che porta alla produzione dei radicali liberi. Quindi c'è il rischio che il globulo rosso, nel caso in cui questi sistemi enzimatici non sono efficienti, produce lui stesso radicali liberi che danneggiano se stesso, quindi il globulo muore più facilmente. Il globulo rosso utilizza parecchio glucosio nell'arco della giornata , legato al mantenimento della propria integrità di membrana.
Per quanto riguarda il trasferimento dell'ossigeno, il globulo rosso è influenzato oltre che dal 2.3 fosfoglicerato, anche dal ph. Un ph acido favorisce la disocciazione dell'ossigeno, un ph più basico ne favorisce il legame. E' chiaro che, nel nostro organismo, un ph più acido si trova a livello periferico. Questo perchè a livello periferico si produce la CO2.
Se noi nel polmone abbiamo un ph pari a 7.4 capisco che a livello polmonare , x raggiungere la saturazione, devo raggiungere circa 100/110 di pressione parziale di ossigeno. A livello polmonare dunque favorisco il legame con l'ossigeno.
Esistono circa 700 forme di EMOGLOBINOPATIE. Molte di queste sono legate ad una mutazione genetica che detemina la conversazione di una base azotata con un'altra. Se io cambio una base azotata, cambio l'intera tripletta e quindi l'a.a che viene poi trascritto nella catena proteica. Se io sostituisco un'a.a neutro, con un a.a neutro non produco nessuna variazione, tanto che neanche me ne accorgo. Infatti molte di queste emoglobinopatie sono individuate attraverso tecniche sofisticate di spettrometria di massa atomica. Questa tecnica serve a vedere quali sono realmente gli atomi presenti ed eventuali individuazioni, anche le meno significative.
Molte di queste emoglobinopatie sono così individuate. Il 99% di patologie legate alla modificazione di un a.a non hanno effetto fisiologico, da un punto di vista funzionale non avviene niente. Questo capita quando ad un a.a acido sostituisco un altro a.a acido. Vedi aspartato e glutammato, uguali a tutti gli effetti.
Se invece sostituiscono ad un a.a neutro, un a.a acido o una basico, cambiano le molecole tanto da diventare patologiche. Al posto della valina c'è un glutammica, questo determina l'anemica falciforme. Le persone affette però hanno una fortuna, sono più resistenti alla malaria. Perchè il plasmide della malaria non ha tempo di svilupparsi entro i globuli rossi che hanno vita molto breve data l'anemia. Una delle prime cure contro la malaria era un farmaco che riducesse il tempo di vita dei globuli rossi.
Le forme più frequenti sono quelle delle TALASSEMIE, legate all'errata sintesi delle catene globiniche. E' stato visto però che ,se siamo in grado di sostituire le catene beta con le catene gamma, gli individui b talassemici migliorano la situazione clinica.
Le trasfusioni potrebbero anche causare danni per il ferro. Durante la giornata la quantità di ferro che un uomo elimina è pari ad 1mg. Il filtraggio renale, nell'arco di un giorno, non supera questo mg. Il ferro è l'elemento chimico fondamentale x la respirazione eso e endocellulare. L'organismo è dotato di una serie di meccanismi per conservare il ferro, è conservato all'interno di una proteina l'apoferritina. Quando la capacità di accumulo del fegato si satura, tutto il ferro in più finisce nelle emosiderine, delle proteine dove il ferro si lega, legandosi a queste precipitano. E' un ferro irreversibile, non più utilizzabile; questo ferro si trova nel fegato e deposita qui.
Quindi se io apporto per più trasfusione più ferro, il rischio è che queste persone vadano incontro ad emocromatosi. Nel tempo alcune funzionalità epatiche, dove si va ad apositare l'emosiderina, cessano.
Un gruppo eme dell'emoglobina ha una struttura tetrapirrolica, ai vertici noi abbiamo 4 gruppi metilici, 2 gruppi propionici e 2 gruppi vinilici.
Allora, il gruppo eme si sintetizza a partire da succinilco a , e dell'a.a glicina.
La prima tappa porta ,attraverso un'enzima delta-ava-sintetasi, alla decarbossilazione della glicina, alla perdita del coenzima a. Una volta che abbiamo formato l'ala, due molecole di ala, attraverso un sistema enzimatico. Dopo di che quattro molecole si concentrano a formare una struttura tetrapirrolica, succede che il gruppo a due atomi di carbonio viene decarbossilato fino a formare un metile oppure viene decarbossilato e ossidato per diventare gruppo vinilico.
Le reazioni che portano all'eme sono numerose , per ognuna di queste reazioni esistono difetti genetici che portano a patologie rare: le porfirie. Le porfirie sono una famiglia di patologie legate proprio alle varie tappe della sintesi dell'eme. A seconda del sistema enzimatico deficitario, abbiamo la corrispettiva porfidia. Sono patologie su base genetica che molte volte non portano nemmeno alla nascita del bambino.Nei rari casi in cui qualcuno nasce, si tratta di porfirie meno gravi, con forme eterozigotiche. Hanno manifestazioni cliniche molto strane, dal punto di vista della diagnostica è molto difficile individuarle. Prima si forma il pirrolo, poi la molecola di pirrolo si condensa , poi si hanno le ossidazioni dei ponti che così diventano metinici. Da metilico a metinico.
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