Biofisica Del Sangue

  • November 2019
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  • Words: 1,752
  • Pages: 46
Plasma

Siero

COMPARTIMENTI CORPOREI Intra-cellulare

Extra-cellulare Liquido interstitiale Extra-vascolare Plasma intra-vascolare

Legge della diluizione

Qsoluto = Csoluto ⋅ Vsolvente C soluto

Q soluto = V solvente

SOLUZIONE = miscela omogenea (C = kost) di soluto nel solvente

C≠ δ ≠ δ soluto

≠ δ solvente

Q soluto = V soluto Q solvente = V solvente

δ globulo − rosso

δ acqua , 20°C

g =1,10 cm 3

g =1 3 cm

SOSPENSIONE = miscela NON omogenea (C≠cost) di soluto nel solvente

Plasma

SOLUZIONE

H2O sali inorganici sali organici proteine

Sangue SOSPENSIONE Componente corpuscolata

eritrociti leucociti piastrine

CONCENTRAZIONE MOLARE ⇒ molecole indissociabili soluzione 1Molare di Glucosio (C6H12O6)⇒

nmoli

C glu cos io =

180 g glu cos io

peso soluto = PM

l H 2O

CONCENTRAZIONE OSMOLARE ⇒ specie ioniche dissociabili NaCl ⇒ Na+ + Cl58 23 35

1 mole NaCl ⇒ 1 mole Na+ + 1 mole Cl1 mole NaCl ⇒ 2 osmoli NaCl

nosmoli

pesosoluto = ⋅ nspecie _ dissociate PM

CONCENTRAZIONE EQUIVALENTE ⇒ ioni

nequivalenti

pesosoluto = ⋅ valenza PM

PRESSIONE OSMOTICA

∆P

∆π

PV = nRT n P = RT V

π = c soluto RT R = 0.082

Legge di Van’t Hoff

∆Csoluto = ∆π

litro ⋅ Atm Joule 8 . 314 = mole⋅o K mole⋅o K

1 mole glucosio ⇒ 6.023 ·1023( NAvogadro) molecole glucosio 1 mole NaCl ⇒ 1 osmole Na+ + 1 osmole Cl⇒ 6.023 ·1023 Na+ + 6.023 ·1023 Cl-

π1-molare = π 1-osmolare = 22.4 Atm

forza m⋅a l 1 1 = P= =m ⋅ ⋅ ⋅ 2 sup erficie sup t t l cm 1 1 dyne =g ⋅ ⋅ ⋅ 2 = 2 sec sec cm cm

2

P = δgh = 1 g/cm3·980 cm/sec2 ·1 cm

=103 1 cm

g ⋅ cm 1 3 dyne = 10 sec 2 cm 2 cm 2

1 Atm = 760 mmHg unità di misura pressione

1 mmHg = 1.356 cmH2O 1 cmH2O = 103 dyne/cm2

Concentrazione, mE/litro

extracellulare

plasma

liquido interstiziale

liquido intracellulare

Plasma

Liquido interstiziale

Liquido intracellulare

mMoli/litro

mMoli/litro

mMoli/litro

153.2 4.3 1.9 0.7

145.1 4.1 1.7 0.65

12 150 2 17

160.1

151.6

181

115.5 25.7 0.66 5.9 1.5

118 27 0.7 6.2 0.3

4 12 17 84 6

Totale anioni

145.3

152.2

123

Totale mOsm/litro

305.4

303.8

304

cationi

Na+ K+ Ca++ Mg++

Totale cationi

anioni

ClHCO3H2PO4-, HPO4= altri Proteinato

Osmolarità dei liquidi corporei: ∼ 300 mOsm/litro (0.3 Osm/litro)

π ?

1 Osm/litro: 22.4 Atm= 0.3 Osm/litro: π

22 .4 Atm ⋅ 0 .3Osm / litro π = ≈ 6 .7 Atm ≈ 5000 mmHg 1Osm / litro disidratazione

rigonfiamento ⇒ emolisi

πglobulo rosso = πplasma

s.ipertonica

πglobulo rosso< πplasma

normale

s.ipotonica

πglobulo rosso > πplasma

Soluzioni iso-osmotiche Soluzione fisiologica ⇒ 9 grNaCl in 1 litro H2O distillata

π ?

1 mole (58 g) NaCl ⇒ 2 osmoli (29 g) NaCl 29 g/litroNaCl : 22.4 Atm= 9 g/litroNaCl : π π = (22.4·9)/29 = 6.9 Atm 9/29 = 310 mOsm concentrazione, mM/litro

Soluzione Ringer

Soluzione Tyrode

NaCl KCl CaCl2 NaHPO4 NaHCO3 NaCl KCl CaCl2 MgCl2 NaHPO4 NaHCO3 Glucosio

155 5.4 2.25 0.84 2.38 137.9 2.7 1.8 1.05 0.42 11.9 5.55

concentrazione, mg/dl

Plasma

H 2O sali inorganici sali organici proteine

Acido piruvico Acido urico Aminoacidi Colesterolo totale Creatinina Fosfolipidi Glucosio Urea Vitamina A (µg/dl) Vitamina C

0.7 - 1.2 3-6 3.4 - 5.5 120 - 240 1-2 180 - 200 80 - 120 6 - 23 3.5 - 4.2 0.4 - 1.5

concentrazione, g/dl

Albumine Globuline Fibrinogeno

∼ 60 % ∼ 39 % < 1%

4.2 2.7 0.1

∼7

Funzioni del sangue ⇒ milieu interiore Funzioni delle proteine plasmatiche

1. Trasporto

Soluti idro- e lipo-solubili Ormoni Vitamine Gas (O2 / CO2) Ioni

2. Omeostasi

Idrica/Osmotica ⇒ pressione colloidosmotica pH

3. Viscosità ⇒ proprietà viscose del sangue 4. Difesa ⇒ funzione immunitaria, immunoglobuline 5. Emostasi e coagulazione

Tracciato elettroforetico delle proteine seriche

migrazione

RAPPORTO EMATOCRITO (Ht) A) Volume di sangue (Vsg) in relazione al volume dei globuli rossi (VGR)

Vsg : VGR = 100 : Ht

VGR Vsg = ⋅100 Ht

VGR Ht = ⋅100 Vsg

B) Volume di sangue (Vsg) in relazione al volume di plasma (Vpl)

Vsg : V pl = 100 : (100 − Ht ) Vsg =

V pl (100 − Ht )

⋅100

Densità del sangue

msg =mGR + m pl

δ sg ⋅Vsg =δ GR ⋅VGR + δ pl ⋅V pl

δplasma= 1.03 gr/cm3

δ sg ⋅100 =δ GR ⋅ Ht + δ pl ⋅ (100 − Ht )

δGR

δ sg ⋅100 = δ GR ⋅ Ht + δ pl ⋅100 − δ pl ⋅ Ht δ sg ⋅100 − δ pl ⋅100 = δ GR ⋅ Ht − δ pl ⋅ Ht 100 ⋅ (δ sg − δ pl ) = Ht ⋅ (δ GR − δ pl ) Ht = 100 ⋅

Ht = 100 ⋅

(δ sg − δ pl ) (δ GR − δ pl )

(1.06 − 1.03) =≈ 42.8% (1.10 − 1.03)

= 1.10 gr/cm3

δsangue = 1.06 gr/cm3

SA

• Fp

Velocità di eritrosedimentazione (VES)

Fp = mGR ⋅ g S A = ml ⋅ g

FR = Fp − S A =mGR ⋅ g − ml ⋅ g FR =VGR ⋅ δ GR ⋅ g − Vl ⋅ δ l ⋅ g = VGR ⋅ g ⋅ (δ GR − δ l )

Se FR ≠ 0 ⇒ si genera movimento cui si oppongono resistenze viscose ⇒ ATTRITO

Fattrito =6π ⋅ r ⋅η ⋅ vel

Legge di Stokes

A velocità costante, a regime di moto uniforme:

FR = Fattrito

6π ⋅ r ⋅η ⋅ vel = VGR ⋅ g ⋅ (δ GR − δ pl ) vel =

VGR ⋅ g ⋅ (δ GR − δ pl )

6π ⋅ r ⋅η g ⋅ (δ GR − δ pl ) 4 3 VES = π ⋅ r ⋅ 3 6π ⋅ r ⋅η

r = 4 µm = 4 10-4 cm g = 980 cm/sec2 δGR= 1.10 gr/cm3 δpl = 1.03 gr/cm3 η = 1.6·10-2 poise = 1.6·10-2 gr/(cm·sec) 3 −2 −3 4 −4 2 2 10 cm ⋅ sec ⋅ 0.07 gr ⋅ cm VES = ⋅ (4 ⋅10 ) cm ⋅ 3 6 ⋅1.6 ⋅10 − 2 gr ⋅ cm −1 ⋅ sec −1

3 −2 4 cm 448 ⋅10 −7 cm cm mm − 4 2 10 ⋅ 7 ⋅10 ≈ ≈ 15.5 ⋅10 −5 =5.6 VES = ⋅ (4 ⋅10 ) ⋅ −2 −2 3 6 ⋅1.6 ⋅10 sec 28 ⋅10 sec sec h

Rouleaux

mGR δGR = VGR mRouleaux mGR−1 + mGR−2 + mGR...n δ Rouleaux = = VRouleaux VRouleaux VRouleaux < (VGR−1 + VGR−2 + VGR...n )

δ Rouleaux > δ GR VESRouleaux > VESGR

Concentrazione tracciante

Misura del volume plasmatico

rimescolamento

extravasazione

Qtracciante V pl = Ctracciante (Qtracciante ) t =0 V pl = (Ctracciante ) t =0

noto

curva sperimentale

Tempo dall’iniezione Iniezione Tracciante

Vsg =

V pl (100 − Ht )

⋅100

MOTO LAMINARE A z

vel

vel F⋅z η= F = A ⋅η ⋅ z A ⋅ vel −2 m⋅l ⋅t ⋅l gr = poise η= 2 = −1 l ⋅l ⋅t cm ⋅ sec

ηH2O, 20 °C = 1 centipoise = 10-2 poise ηplasma = 1.6 centipoise = 1.6 ·10-2 poise

Legge di Einstein ηsangue = ηplasma ·(1 + 2.5 Ht)

MOTO LAMINARE in un cilindro A

B

FA = forza che agisce sulla superficie A FB = forza che agisce sulla superficie B

r

∆F = FA - FB

∆F = PA·π r2 - PB·π r2

l

F attrito = 2 π r ⋅ l ⋅ η ⋅

∆F = Fattrito dvel dr dvel ( PA − PB ) ⋅ πr 2 =2πr ⋅ l ⋅η ⋅ dr ∆P ⋅ r dvel = dr 2η ⋅ l PAπr 2 − PBπr 2 =2πr ⋅ l ⋅η ⋅

r

F = P · sup

r

r0 r

∆P ⋅ r 2 ∆P ⋅ r ∆P Velr = ∫ = ⋅ ∫ rdr = − + Cost 2η ⋅ l 2η ⋅ l r =0 4η ⋅ l r =0

dvel dr

2

∆P ⋅ r0 Cost = 4η ⋅ l ∆P 2 Velr = ⋅ r0 − r 2 4η ⋅ l

(

r = r0

)

r0 r

r = 0

V=0 Vmax V=0 •

V = vel ⋅ sezione

Integrando per le infinite lamine

∆P ⋅ πr V= 8η ⋅ l •

4

r

∆P 8η ⋅ l V= R= 4 R πr •

(

)

∆P 2 2 2 V= ∫ ⋅ r0 − r ⋅ π ⋅ dr 4η ⋅ l r =0 •

Legge di Poiseuille Equazione flusso laminare

Velr =

(

∆P 2 ⋅ r0 − r 2 4η ⋅ l

)

r = r0

r0 r

r = 0



V = vel ⋅ sezione

Integrando per le infinite lamine

(

r

)

∆P 2 2 2 V= ∫ ⋅ r0 − r ⋅ π ⋅ dr 4η ⋅ l r =0 •

∆P ⋅ πr V= 8η ⋅ l •

4

Legge di Poiseuille Equazione flusso laminare

∆P V= R •

8η ⋅ l R= 4 πr

Analogia tra comportamento fluido-dinamico ed elettrico

∆P V= R •

Accumulo assiale dei globuli rossi

Effetto Fahraeus -Lindquist

Cuscino intramurale, diramazione vascolare

Moto turbolento

Re⋅η V= 2πr ⋅ δ V ⋅ 2πr ⋅ δ Re =

η

Numero di Reynolds Re Aorta, picco sistolico Arteria femorale Arteriole Capillari Vene cave

∼ 5000 ∼ 1000 0.09 0.001 ∼ 1000

∆P ⋅ πr 4 V= 8η ⋅ l •

Eq. Poiseuille •

∆P = V ⋅ R





∆P = a ⋅ V + b ⋅V 2 Eq. Roher

EMOLISI

EMOMETRIA RAGIONATA 1. Valore globulare

[Hb],% Normale = 100 = 1

2. Quantità Hb/GR

15 grHb 100ccsangue → = 6 2 3 (5 ⋅10 ⋅10 ⋅10 )GR

nGR ,% Normale

100

3 ⋅10−11 grHb / GR =30 ⋅10−12 grHb / GR

picogrammi

3. Concentrazione Hb

4. Volume globulare

100ccsangue

15 grHb → = 0.3 grHb / mlGR 45mlGR

100ccsangue →

VolGR 45ml = N GR (5 ⋅106 ⋅10 2 ⋅103 ) GR

= 90 ⋅10 −12 cm3 = 90 µ 3

Emorragia

Reazione immediata

Compenso postumo

-

vasocostrizione locale vasocostrizione sistemica > frequenza cardiaca richiamo di acqua extravascolare diminuzione ematocrito diminuzione concentrazione proteica compromissione coagulazione

> attività epatica ⇒ sintesi proteica ¾ attività eritropoietica ¾ riassorbimento renale di acqua e soluti

EMOSTASI PRIMARIA

Lesione tissutale

Attivazione fattori PGI2 e NO

Adesione piatrinica

Rilascio contenuto piastrinico

Aggregazione piastrinica irreversibile

Tappo emostatico

COAGULAZIONE

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