Composizione e funzioni del sangue: eritrociti, leucociti e piastrine in Biologia

Il Sangue: Composizione e Funzioni

Il sangue è un tessuto connettivo specializzato, un tessuto connettivo che, a differenza degli altri, ha una matrice extracellulare fluida che si chiama plasma. Quindi abbiamo una parte fluida, il plasma, e una parte corpuscolata, formata dagli elementi figurati, cioè cellule e frammenti cellulari. Gli elementi della parte corpuscolata sono gli eritrociti, i leucociti e le piastrine.

Il Plasma Sanguigno

Il plasma rappresenta circa il 55% del volume totale del sangue ed è composto prevalentemente da acqua, ma contiene anche proteine come l'albumina, il fibrinogeno e le globuline, oltre a sali, nutrienti, ormoni e prodotti di scarto. L'albumina è importante per mantenere la pressione oncotica, il fibrinogeno interviene nella coagulazione, e le globuline comprendono anche gli anticorpi.

La Parte Corpuscolata del Sangue

La parte corpuscolata costituisce circa il 45% del volume del sangue ed è formata dagli eritrociti, che sono i più numerosi, dai leucociti e dalle piastrine. La percentuale di volume occupata dagli eritrociti rispetto al volume totale del sangue si chiama ematocrito.

Valori Normali dell'Ematocrito

Il valore normale dell'ematocrito è intorno al 47% nell'uomo e al 42% nella donna. La differenza tra uomo e donna è dovuta al fatto che l'uomo ha una maggiore massa muscolare e una maggiore produzione di eritrociti, stimolata dagli ormoni androgeni.

Gli Eritrociti: Caratteristiche e Funzioni

Struttura degli Eritrociti

Gli eritrociti sono cellule anucleate, cioè prive di nucleo, e anche prive di organuli come i mitocondri. Questo perché devono lasciare tutto lo spazio interno disponibile per l'emoglobina, che è la proteina che lega l'ossigeno e l'anidride carbonica.

La mancanza di nucleo e organuli rende l'eritrocita più leggero e deformabile, caratteristiche fondamentali per attraversare anche i capillari più stretti.

Sopravvivenza degli Eritrociti

La loro sopravvivenza è limitata: vivono circa 120 giorni, poi vengono eliminati principalmente dalla milza, che funziona come un filtro. La milza riconosce e rimuove gli eritrociti che hanno perso elasticità e non riescono più a deformarsi correttamente.

Forma Biconcava degli Eritrociti

La forma degli eritrociti è quella di un disco biconcavo. Questa forma permette un'ampia superficie rispetto al volume, favorendo così gli scambi gassosi. La forma biconcava inoltre è mantenuta da uno scheletro proteico che si trova subito sotto la membrana plasmatica.

Questo scheletro permette all'eritrocita di deformarsi quando attraversa capillari molto stretti e di riprendere poi la forma originaria. La forma dell'eritrocita però può cambiare in base alle condizioni del plasma in cui si trova.

Effetti del Plasma Ipotonico sugli Eritrociti

Quando il plasma è ipotonico, cioè ha una concentrazione di soluti inferiore rispetto all'interno dell'eritrocita, entra acqua nella cellula. Questo causa un rigonfiamento dell'eritrocita che può portare fino alla sua rottura, cioè all'emolisi, con fuoriuscita dell'emoglobina nel plasma.

Effetti del Plasma Ipertonico sugli Eritrociti

Quando invece il plasma è ipertonico, cioè più concentrato di soluti rispetto all'interno dell'eritrocita, l'acqua esce dalla cellula e l'eritrocita si raggrinza.

Quindi che succede? Si ha una perdita della forma normale dell'eritrocita, che assume una forma che si chiama forma cremata. Quando è presente un plasma ipertonico, si ha una forte disidratazione: quando il soggetto ha subito una forte disidratazione, il plasma può diventare ipertonico.

Quindi che succede? Si ha una perdita della forma normale dell'eritrocita, che assume una forma che si chiama forma cremata.

Quando è presente il plasma ipertonico, si ha una forte disidratazione: quando il soggetto ha subito una forte disidratazione, il plasma può diventare ipertonico.

Plasma Ipotonico e Veleni di Serpente

Il plasma però potrebbe diventare anche ipotonico: si può fare l'esempio della presenza, negli Stati Uniti, dei veleni di serpente.

Oggi i veleni di serpente hanno effetto ipotonico: il plasma diventa ipotonico, e se il plasma è ipotonico, l'acqua entra negli eritrociti.

Quindi l'eritrocita diventa più sferico.

Conseguenze delle Alterazioni della Forma degli Eritrociti

Ma in qualsiasi caso, sia nel caso di un plasma ipertonico che di un plasma ipotonico, la forma dell'eritrocita cambia, e quindi quando questi eritrociti passano nei capillari, fanno più fatica a transitare.

In sostanza, la presenza di sali disciolti o il veleno di un serpente può provocare anemia per distruzione o anche per disidratazione.

Membrana Eritrocitaria e Proteine

Importanza della Membrana per la Forma

La membrana dell'eritrocita quindi è fondamentale per mantenere la forma corretta, ed è importante che sitrovi sia in un plasma isotonico, sia che abbia una membrana plasmatica integra e funzionante.

La membrana plasmatica dell'eritrocita è una membrana abbastanza comune, in quanto troviamo delle proteine che si trovano anche in altre cellule.

Proteine della Membrana Densa

Qui vediamo la presenza di proteine che si trovano in una zona detta membrana densa, che è quella che abbiamo trovato: ricordate, perché è un canale abbastanza ionico che permette lo scambio di ioni bicarbonato con cloro, il cosiddetto canale anionico.

Quindi la membrana densa è un canale ionico con scambio tra bicarbonato e cloro.

Glucoforina e Carica Negativa

Poi c'è la glucoforina, che è una proteina che presenta sulla parte extracellulare molte molecole di acido sialico, che sono cariche negativamente.

Le molecole di acido sialico sono importanti perché rendono la superficie degli eritrociti negativa.

Quando due eritrociti si avvicinano, si respingono, perché avendo entrambe cariche negative si allontanano. Possono avvicinarsi, ma non si attaccano, perché hanno cariche uguali.

Queste proteine che conferiscono la carica negativa sono anche importanti perché legano la membrana al citoscheletro sottostante.

E questo è importante per mantenere la forma biconcava dell'eritrocita, come vedete qua E quindi rende l'eritrocita molto sensibile.

Citoscheletro e Proteine Chiave

Il citoscheletro però è fatto di varie molecole: io vi ricordo l'anchirina, che è una proteina che lega, come potete vedere, la membrana plasmatica alle molecole del citoscheletro.

Il citoscheletro però è fatto di filamenti sottili, di filamenti intermedi che sono fatti di spettina.

La spettina è la proteina più importante della neuropatia.

Alterazioni Proteiche e Malattie Congenite

Come si dice sempre, l'importanza delle proteine la vediamo soprattutto quando mancano, perché si hanno delle alterazioni.

Infatti, quando qualcuno ha delle alterazioni di queste proteine - che sono molto sottili, come vedete -, quando queste proteine non vengono prodotte o sono mutate, si hanno delle malattie congenite.

Se mancano queste proteine, l'eritrocita non ha più la forma tipica, e quindi possono avere forme diverse.

Sferocitosi Ereditaria

Nella sferocitosi ereditaria, c'è una mutazione di una di queste proteine: l'anchirina, oppure la spettina, oppure la proteina di banda 3, oppure la proteina di banda 4.2.

Quindi gli eritrociti hanno questo corpo più sferico.

Abbiamo quindi la proteina anchirina.

Quando questi eritrociti passano nei capillari, possono incontrare difficoltà.

Si può avere anche la sferocitosi ereditaria, quando manca l'anchirina, e anziché essere eritrociti biconcavi sono eritrociti più sferici.

Però, la creazione delle forme patologiche degli eritrociti avviene soltanto se si trovano in una soluzione non isotonica o se mancano le proteine dell'anchirina.

Anemia Falciforme

Ma si può avere anche un'altra condizione, per esempio nell'anemia falciforme.

L'anemia falciforme è una malattia in cui c'è una mutazione puntiforme di un gene dell'emoglobina.

Quindi si può avere una variazione di carica: se un amminoacido non carico viene sostituito da un amminoacido carico, allora le molecole dell'emoglobina cambiano la loro conformazione.

Diventano più acide, e soprattutto in condizioni di bassa pressione di ossigeno, le molecole dell'emoglobina formano dei fasci, delle fibre, che fanno diventare gli eritrociti a forma di falce.

La stessa ragione per cui l'eritrocita assume forma di falce: quando deve passare nei capillari più piccoli, ha più difficoltà.

In più, questi eritrociti falciformi hanno una forma che li rende più facili a incastrarsi tra di loro, e quindi possono creare anche trombosi, possono anche rompere i vasi.

Talassemie e Anemie

Alterazioni dei Globuli Rossi nelle Talassemie

Ci sono delle aree in cui il numero dei globuli rossi è alterato.

Ci sono le talassemie: in alcune talassemie si ha anche una riduzione del numero dei globuli rossi, ma non sempre.

Nelle talassemie quello che viene prodotto in maniera anomala è l'emoglobina: sono le due catene dell'emoglobina che possono essere prodotte in maniera anomala.

E quindi abbiamo malattie, perché il globulo rosso ha un'emoglobina che è alterata.

Cause dell'Anemia

Infatti, l'anemia si può avere sia se c'è una diminuzione del numero dei globuli rossi, sia se i globuli rossi non funzionano bene.

Quindi, se l'emoglobina non funziona ed è alterata, l'eritrocita non riesce ad ossigenare bene.

Anemia Sideropenica

Per esempio, abbiamo l'anemia sideropenica, che è quella più frequente, soprattutto nelle donne.

È l'anemia sideropenica, che vuol dire anemia da carenza di ferro.Nell'anemia sideropenica il numero dei globuli rossi può essere normale, ma funzionano meno perché l'emoglobina, probabilmente, se non c'è il ferro, non si forma correttamente.

Anemia Perniciosa

L'anemia perniciosa, invece, è un'anemia dovuta alla mancanza di vitamina B12.

Le vitamine del gruppo B sono vitamine importanti per la formazione dei globuli rossi.

Infatti, le persone che hanno l'anemia perniciosa hanno una carenza di vitamina B12, perché la vitamina B12 stimola la produzione dei globuli rossi.

E quindi si ha un problema di carenza.

Infatti vedete: gli eritrociti non si formano correttamente, quindi non possono svolgere il loro compito Quindi una volta che l'eritrocita viene prodotto, ha una vita media di circa 120 giorni.

Produzione e Distruzione degli Eritrociti

Ruolo della Vitamina B12 e Acido Folico

Dopo 120 giorni l'eritrocita invecchia, ed è importante che durante la produzione dei globuli rossi ci sia una corretta stimolazione da parte della vitamina B12 e dell'acido folico.

La vitamina B12 e l'acido folico sono fondamentali per la sintesi del DNA, e quindi per la proliferazione delle cellule staminali ematopoietiche che daranno origine ai globuli rossi.

Stimolazione da Eritropoietina

La produzione dei globuli rossi è anche stimolata dall'eritropoietina, un ormone prodotto principalmente a livello del rene in risposta a una diminuzione dell'ossigenazione dei tessuti.

Ciclo Vitale e Distruzione

Una volta che il globulo rosso ha completato il suo ciclo vitale di circa 120 giorni, viene riconosciuto come invecchiato e va incontro a distruzione.

Questo avviene soprattutto nella milza, che è un organo emocateretico.

La milza svolge la funzione di emocateresi per eccellenza, ovvero la funzione di eliminazione dei globuli rossi vecchi e danneggiati.

Se la milza viene rimossa (splenectomia), questa funzione viene assunta dal fegato e in parte dal midollo osseo.

I macrofagi della milza riconoscono i globuli rossi invecchiati e li fagocitano.

Degradazione e Riciclo delle Componenti Eritrocitarie

Durante la degradazione, le componenti principali dell'eritrocita vengono riciclate:

• Le globine (parte proteica dell'emoglobina) vengono degradate ad amminoacidi e riutilizzate.
• Il ferro viene recuperato e immagazzinato sotto forma di ferritina o emosiderina, per essere poi riutilizzato.
• Il gruppo eme viene degradato in biliverdina, che successivamente viene convertita in bilirubina.

Metabolismo della Bilirubina

La bilirubina non coniugata viene trasportata nel plasma legata all'albumina fino al fegato.

A livello epatico la bilirubina viene coniugata con l'acido glucuronico per formare la bilirubina coniugata (detta anche bilirubina diretta), che è solubile in acqua ed eliminabile con la bile.

Dal fegato, attraverso la bile, la bilirubina viene riversata nell'intestino, dove viene ulteriormente trasformata dai batteri intestinali in urobilinogeno e stercobilina, che conferiscono rispettivamente colore alle urine e alle feci.

Una parte dell'urobilinogeno può essere riassorbita nell'intestino e tornare al fegato attraverso il circolo enteroepatico, mentre una piccola quantità viene eliminata con le urine, dando loro il caratteristico colore giallo.

Dettagli Morfologici e Funzionali degli Eritrociti

Dimensioni e Funzione di Trasporto

Gli eritrociti sono cellule anucleate con una forma a lente biconcava che aumenta la superficie disponibile per gli scambi gassosi. Hanno un diametro di circa 7,5 micrometri e uno spessore di circa 2 micrometri ai bordi, mentre sono più sottili al centro. Grazie a queste dimensioni standard, gli eritrociti vengono considerati dei misuratori istologici. La loro funzione principale è il trasporto dell'ossigeno dai polmoni ai tessuti e dell'anidride carbonica dai tessuti ai polmoni. Questa funzione è resa possibile dalla presenza dell'emoglobina che costituisce circa il 33% del peso dell'eritrocita. L'emoglobina è una proteina tetramerica formata da quattro catene polipeptidiche, due catene alfa e due catene beta, ognuna associata a un gruppo eme contenente ferro. Il ferro deve essere in stato ferroso Fe2+ per legare l'ossigeno, mentre in stato ferrico Fe3+ non riesce a farlo. Quando il ferro si ossida a Fe3+ si forma la metaemoglobina che non è in grado di trasportare ossigeno. In condizioni fisiologiche la percentuale di metaemoglobina è molto bassa e viene continuamente ridotta grazie all'azione di specifici enzimi presenti nell'eritrocita. I diversi tipi di emoglobina sono HbA1 che rappresenta circa il 96% dell'emoglobina adulta, HbA2 che rappresenta il 2-3% e HbF, l'emoglobina fetale che negli adulti si trova solo in tracce.

Gruppi Sanguigni

Glicoproteine e Glicolipidi della Membrana

La membrana degli eritrociti è molto particolare e contiene numerose glicoproteine e glicolipidi sulla superficie esterna, responsabili dei gruppi sanguigni ABO. I gruppi sanguigni sono determinati dalla presenza o assenza di specifici zuccheri sulle glicoproteine della membrana. Nel gruppo A è presente N- acetilgalattosamina, nel gruppo B il galattosio, nel gruppo AB entrambi, mentre nel gruppo 0 manca la modifica zuccherina. È importante anche il sistema Rh, che si basa sulla presenza o assenza dell'antigene