Sangue - fisiologia

Scritto da Fabrizio Crisafulli.
Pubblicato il 13-10-2012 Revisionato il 01-07-2023
Fabrizio Crisafulli

Laureato in biologia, curo da oltre quindici anni siti di informazione scientifica.

Tavola dei contenuti: Composizione del sangue - Produzione del sangue - Funzioni del sangue - Parametri fisiologici del sangue - Malattie del sangue

Il sangue è un liquido biologico formato da differenti tipi di cellule e da altrettanto diverse molecole disciolte in un liquido che prende il nome di plasma. Dal punto di vista della classificazione è un tessuto connettivo di natura liquida. Le funzioni del sangue sono molte e spaziano dal trasporto dell’ossigeno alla regolazione della temperatura corporea. Il tessuto sanguigno serve anche da vettore per il trasporto degli ormoni, dei nutrienti, delle cellule di difesa che possono così raggiungere qualsiasi tessuto dell'organismo.

In qualsiasi animale, il sangue scorre all'interno di un vasto e complesso sistema di canali diversi tra loro in spessore. I vasi con il calibro maggiore sono le vene e le arterie da dove si protraggono diramazioni formate da elementi via via più sottili. La forza propulsiva che mette in movimento il sangue, deriva dalla costante azione del cuore che, in un primo atto, riceve il fluido e, secondariamente, comprimendosi lo allontana, dirigendolo verso la periferia.

Le molecole disciolte nel sangue hanno un ruolo attivo nel mantenimento del metabolismo oppure possono essere il prodotto di scarto delle cellule. Il glucosio, i sali minerali, gli ormoni ma anche i farmaci sono disciolti nel sangue e raggiungono virtualmente qualsiasi distretto dell'organismo. L'anidride carbonica (CO2), le molecole azotate e i prodotti di scarto cellulari viaggiano, attraverso il sangue, fino a raggiungere i punti finali d'espulsione, rappresentati dalle urine, dalle feci e, sebbene in misura minore, dal sudore.

Un organismo in perfetta salute ed efficienza dipende dalla capacità del sangue di rifornire le cellule di nutrienti e di allontanare da esse gli scarti. Per questo motivo il tessuto sanguigno assume un importante valore diagnostico giacché la sua analisi, sia in termini chimici sia in termine di cellule o molecole disciolte, permette di stabilire con buona precisione lo stato di salute dell'interno organismo. Piccole variazioni rispetto ai valori normali possono essere tollerate ma oltre tali limiti, anche in considerazione del fatto che l'organismo tende naturalmente all'omeostasi, è possibile ipotizzare la presenza di uno stato patologico più o meno grave.

Microscopio ottico con un vetrino avente una goccia di sangue
Goccia di sangue su vetrino portaoggetti.

Composizione del sangue

Il sangue è un tessuto fluido perché è costituito, in gran parte, da acqua. Le molecole disciolte all'interno non sono aggregate tra loro ma sono uniformemente distribuite all'interno della materia acquosa. Per osservare la composizione del sangue è necessario "frazionare" gli elementi che lo costituiscono attraverso il processo di centrifugazione sanguigna. Centrifugando un campione di sangue si osserva una caratteristica formazione di tre strati facilmente distinguibili. Lo strato superiore, di colore giallo, è formato dal plasma, quello inferiore, che ha una tonalità rossa, è dato dai globuli rossi. In mezzo a questi due strati vi è un piccolo strato, di colore biancastro, che è formato dai leucociti e dalle piastrine.

Sangue composizione cellule
Cellule che compongono il sangue.

Colore del sangue

Il colore al quale è, normalmente, associato il sangue è il rosso. Tuttavia esistono diverse gradazioni di rosso che si formano in base alla presenza di ossigeno o di anidride carbonica legata all'emoglobina dei globuli rossi. Il sangue arterioso è più ossigenato e presenta un colore rosso acceso a differenza del sangue venoso che si mostra con un colore rosso molto scuro.

Produzione del sangue

La produzione del sangue prende il nome di emopoiesi. Nei vertebrati, uomo compreso, avviene grazie a processi di maturazione di cellule staminali presenti nel midollo. Il precursore comune di tutte le cellule ematiche è il emocitoblasto dal quale, per differenziazione, si generano i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine.

Funzioni del sangue

Il sangue assolve diverse e importanti funzioni fisiologiche. Quella più importante è il trasporto dell'ossigeno molecolare (O2). L'ossigeno può disciogliersi in acqua ma all'interno del sangue non è trasportato in questo modo che risulta essere troppo lento e poco efficiente. All'interno dei globuli rossi esistono delle molecole, normalmente chiamate emoglobine, capaci di legare in punti particolari sia l'ossigeno che l'anidride carbonica. In questo modo, i globuli rossi si fanno carico del trasporto verso le cellule dell'ossigeno e dell'allontanamento da esse del prodotto di scarto: l'anidride carbonica.

La presenza di un numero elevato di altre molecole serve per scopi diversi tra loro. Alcune molecole hanno un ruolo chimico. I fosfati, ad esempio, servono per limitare lo spostamento del pH sanguigno entro dei limiti ben tollerabili. Il glucosio trasportato serve per rifornire le cellule di energia. Gli ormoni disciolti nel sangue hanno il compito di segnalazione a distanza di informazioni che partono da organi diversi (encefalo, gonadi, tiroide, etc.)

In sintesi le funzioni del sangue possono essere così schematizzate:

  • Trasporto di ossigeno e allontanamento dell'anidride carbonica.
  • Trasporto di nutrienti.
  • Allontanamento degli scarti metabolici.
  • Trasporto di ormoni.
  • Mantenimento dei parametri vitali dell'organismo (temperatura, pH, osmolarità)

Trasporto di ossigeno / anidride carbonica

L'ossigeno è la molecola chiave per le cellule in quanto è un "accettore finale" nelle reazioni di ossidoriduzione cellulari. L'ossigeno viene trasportato da alcune cellule del sangue chiamate globuli rossi che contengono una molecola estremamente affine per esso: l'emoglobina. Questa stessa molecola è capace di legare a sé anche il prodotto di scarto della respirazione cellulare: l'anidride carbonica.

Trasporto di nutrienti

Attraverso il sangue vengono trasportati numerosi nutrienti semplici o complessi. Questi elementi, tra cui zuccheri, grassi, aminoacidi, vitamine non potrebbero raggiungere i tessuti dell'organismo per semplice diffusione. Per questo motivo vengono trasportati, grazie al flusso sanguigno, in ogni parte dell'organismo. Il passaggio dei nutrienti dal flusso alle singole cellule avviene grazie al progressivo assottigliamento dello spessore delle pareti e dalla presenza delle cosiddette "fenestrazioni". I capillari fenestrati sono vasi di calibro ridotto che presentano numerose interruzioni a livello delle pareti. Grazie alle fenestrazioni è agevolato il passaggio delle molecole, ossigeno compreso, da e verso le cellule adiacenti al vaso.

Trasporto di ormoni

Gli ormoni, ad esempio il testosterone o l'estrogeno, o più in generale il trasporto dei "messaggeri chimici" è coadiuvato dal sangue.  Le ghiandola endocrine secernono gli ormoni il cui bersaglio può essere molto distante dal luogo di secrezione. La tiroide rappresenta un esempio classico di trasporto ormonale: gli ormoni tiroidei sono sintetizzati dalla tiroide e agiscono a distanza su tutto l'organismo. Il trasporto degli ormoni può essere libero oppure condizionato da una specifica molecola trasportatrice.

Regolazione della temperatura corporea

Il sangue scorre lungo tutto il corpo e, per questa ragione, ha un ruolo importante per il mantenimento della temperatura corporea, specialmente veicolando calore verso le estremità degli arti. Per questo motivo, quando i centri adibiti al controllo rilevano una temperatura elevata attivano un complesso sistema che permette al calore in eccesso di essere dissipato tramite la cute. L'arrossamento è uno dei segnali più visibile di questo meccanismo.

L'aumento della temperatura corporea viene immediatamente compensato dall'aumento della frequenza cardiaca. Attraverso questo sistema il calore è immediatamente distribuito e irradiato attraverso la cute.

Parametri fisiologici del sangue

Il sangue è un tessuto estremamente specializzato e necessita di mantenersi entro parametri ben definiti e stabili. I parametri fisiologici del sangue sono sia chimici sia biologici. Affinché l'intero organismo possa essere efficiente è necessario che ciascun parametro rimanga stabile. Per lo stesso motivo il primo step diagnostico per valutare o ricercare la maggior parte delle patologie prevede l'analisi biochimica del sangue.

Ematocrito

L'ematocrito è un parametro biologico espresso in percentuale e rappresenta la quantità di cellule in rapporto alla quantità di plasma. In altre parole, è la misura del plasma rispetto alla somma totale dei globuli rossi delle piastrine e dei globuli bianchi.

I valori normali di ematocrito sono stabiliti in circa il 45% per le donne e in circa il 49% nell'uomo. Anemie o altre malattie del sangue possono modificare, anche di molte unità, il valore dell'ematocrito. Nel neonato il valore dell'ematocrito è normalmente dipendente dall'età in settimane. Nelle prime settimane di vita neonatale l'ematocrito è di circa il 50% e non dipende dal sesso del neonato. Successivamente tende ad abbassarsi regolarmente. Al sesto anno di vita il valore si attesta a circa il 39% per poi risalire progressivamente ai livelli percepibili nell'adulto.

pH

Il pH rappresenta un parametro  fondamentale per quanto riguarda la funzionalità del tessuto sanguigno. Il valore di riferimento è pari a 7.4. Valori più alti determinano l'alcalosi sanguigna, mentre valori più bassi determinano l'acidosi sanguigna. Il pH del sangue è stabilizzato da complessi sistemi tampone, che utilizzano l'acido carbonico e l'emoglobina per bilanciare gli eccessi di ioni idrogeno o idrossido.

Temperatura

La temperatura del fluido sanguigno in condizione normale è stabile tra i 36.3°C e i 37°C. Piccole alterazioni della temperatura possono portare a stati sistemici di malessere che, normalmente, rientrano immediatamente a seguito della stabilizzazione.

Malattie del sangue

Le principali malattie del sangue coinvolgono la capacità di sintesi delle cellule sanguigne (globuli rossi, piastrine e globuli bianchi) oppure l'efficienza operativa delle stesse. Altre malattie sono determinate dall'azione di agenti patogeni e portano a infezioni, più o meno gravi, che prendono globalmente il nome di sepsi.

  • Talassemia. Le talassemie sono un gruppo di malattie del sangue determinate da un difetto genetico che porta a una severa inefficienza dei globuli rossi. L'anemia mediterranea rappresenta la forma più comune di talassemia.
  • Emofilia. L'emofilia è un difetto genetico che porta alla malformazione, oppure all'assenza, di alcune proteine coinvolte nella coagulazione del sangue. I soggetti emoficili presentano copiose emorragie anche a seguito di piccole ferite.
  • Leucemia Le leucemie rappresentano un vasto gruppo di tumori del sangue. Sono malattie molto rare che si manifestano con bassi valori di piastrine e globuli rossi. Hanno causa genetica.

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