SANGELE

Sangele

Este un tesut lichid circulant, constituit din doua componente: plasma sangvina si elementele figurate, suspendate in ea. Desi are un volum redus (5,5 l), plasma are o deosebita importanta functionala, deoarece aici se petrec toate schimbarile cu rol nutritiv si de epurare din organism. Aproximativ 55 % din sange este plasma, iar diferenta de 45 % elementele figurate (hematocritul). Aceasta proportie reprezinta cel mai sigur criteriu de apreciere a normalitatii continutului de hematii, mai relevant si decat numaratoarea pe lama.

In repaus, 40-45 % din masa sangvina este cantonata in vasele sangvine din viscere si plexuri subpapilare care este temporar scoasa in afara circulatiei active. Ea reprezinta sangele stagnant sau de rezerva.

Masa sangvina variaza in functie de sex (la barbati cu 10 % mai mare decat la femei), efortul fizic (creste proportional), temperaturile ambiante crescute, altitudine, emotii in timpul sarcinii etc.

Distributia normala a sangelui pe compartimente este: in musculatura - 40 %, in piele - 30 %, in viscere - 25 %, in coronare - 5 %.

Efortul fizic determina cresteri mari ale volumului sangvin din segmentele active, cu reducerea rezervelor din restul organismului.

In conditii patologice, apar frecvent variatii deosebite ale volemiei (ex. in policitemia esentiala apare hiperbolic prin cresterea volumului globular, iar in ciroza hepatica se produce cresterea volumului plasmatic).

Functiile sangelui. In sinteza, sangele indeplineste mai multe functii:

Functia circulatorie. Sangele mentine si regleaza presiunea sangvina.

Functia respiratorie. Duce oxigen la tesuturi si debaraseaza de dioxid de carbon tesuturile.

Functia nutritiva. Vehiculeaza glucoza, aminoacizii si lipidele la tesuturi, asigurand desfasurarea normala a metabolismului tisular.

Functia excretorie. Sangele este aproape unicul transportator al catabolitilor de la tesuturi si organele excretoare.

Functia de mentinere a echilibrului hidroelectrolitic. Este una dintre conditiile fundamentale ale hemeostaziei organismului la care intervine nemijlocit si sangele.

Functia de termoreglare. Se asigura prin procesele de acumulare si disipare ale energiei termice, care are ca efect mentinerea constanta a temperaturii organismului (homeotermia).

Functia de aparare. Sangele este o bariera in calea agresiunii antigenice (produce proteine specifice - anticorpi), iar leucocitele au rol fagocitar.

Functia de reglare a principalelor functii ale organismului. Regleaza functiile circulatorii, digestive, excretorii, prin proprietatile sale fizico-chimice si prin substantele active continute.

Asigurarea unitatii organismului. Sangele este o cale de legatura directa intre cele mai diferite sisteme si tesuturi ale organismului animal.

Proprietatile fizico-chimice ale sangelui. Aceste proprietati trebuie, de asemenea, sa fie constante, ca o conditie a mentinerii homeostaziei. Iata-le pe cele mai importante:

Culoarea. Este data de pigmentul respirator, hemoglobina aflata in hematii. In artere, sangele este saturata cu oxigen (oxihemoglobina), avand culoarea rosie aprinsa. In vene, sangele are putin oxigen, fiind incarcat cu CO₂, iar culoarea lui este rosie inchisa.

Densitatea. Este functie de cantitatea si densitatea substantelor solvite, dar si de numarul de elemente figurate. Valorile normale sunt de 1061 la barbati si 1057 la femei, iar la copii are o labilitate deosebita.

Variatiile densitatii pot aparea atat in conditii fiziologice (in ingestii sau pierderi de lichide), cat mai ales in conditii patologice (scade in hipoproteinemie determinata de reducerea sintezei de proteine la bolnavii hepatici sau de pierderile prin filtrul glomerular deteriorat la bolnavii renali, de reducerea aportului alimentar in foamea prelungita; in anemii prin reducerea numarului de elemente figurate; creste in hiperproteinemie, in mielomul multiplu, prin cresterea numarului de elemente figurate in cazul poliglobuliilor).

Temperatura. Variaza intre 37,7°-38,0°C, cu un maxim in ficat de 40°C si un minim in plamani si scrot de 36°C. In organism, are loc un proces de exteriorizare a procesului de termoreglare prin transportul de energie din organele active spre periferie si apoi in exteriorul corpului.

Vascozitatea. Curgerii sangelui i se opun fortele de coeziune generate de molecule si de peretii vaselor. Aceste forte sunt direct proportionale cu vascozitatea, care reprezinta o conditie hidrodinamica de importanta functionala deosebita.

Vascozitatea sangelui este de 4,7 la barbati si 4,6 la femei. Ea este determinata de prezenta elementelor figurate. Creste odata cu cresterea numarului de elemente figurate in leucemii si poliglobii si scade in anemii si hemoragii.

Presiunea osmotica si coloidosmotica. Presiunea osmotica este data de concentratia substantelor difuzabile din plasma, disociate (Na⁺, K⁺, Ca²⁺ etc.) sau nu (glucoza) care este suficienta pentru a impiedica difuzarea apei dinspre solutia slab concentrata. In proportie de 90 % este data de concentratia sodiului.

Presiunea coloidosmotica (oncotica) este presiunea osmotica conferita sangelui de proteinele din plasma. In conditii normale, presiunea osmotica a sangelui are valori de cca. 285 mOsm/l, corespunzator unui punct crioscopic de 0,56°C sau a unei presiuni de 6,7 atmosfere, iar valoarea normala a presiunii oncotice a plasmei este de 300-400 mm apa sau 25-28 mm Hg.

Cele doua presiuni analizate la nivelul plasmei sangvine sunt un factor important in mentinerea echilibrului hidroelectrolitic al organismului la toate nivelurile compartimentelor, care este mentinut printr-un mecanism tensio-osmoreglator local, reprezentat de echilibrul Starling, care actioneaza la nivelul polului capilar, regland schimburile dintre compartimentul plasmatic si cel interstitial.

Echilibrul acido-bazic (reactia sangelui). Plasma este o solutie apoasa de baze si acizi care disociaza, eliberand ioni de hidrogen si hidroxil. In plasma, pH-ul este egal cu 7,4, cu variatii intre 7,30 si 7,42, corespunzator unei usoare alcalinitati, iar pH-ul intracelular este apropiat de neutralitate, variind intre 7,0 si 7,2. In cursul metabolismului rezulta mari cantitati de H⁺ ce reduc pH-ul sub limitele compatibilitatii de desfasurare normala a proceselor vitale.

Acest parametru sangvin poate fi determinat prin mai multe metode, dintre care cea mai importanta este calcularea rezervei alcaline. Ea consta in determinarea cantitatii de bicarbonat din sange. Se stie ca principalul tampon sangvin este sistemul bicarbonat/acid carbonic, care previne instaurarea acidozei de catre acizii organici sau acizii tari ce ajung in sange, pe care ii transforma in saruri neutre si un acid organic slab - acidul carbonic, ce se elimina rapid pe cale respiratorie. In sange, exista o cantitate de bicarbonati, cunoscuta sub numele de rezerva alcalina. Valorile normale ale rezervei alcaline sunt de 45-50 volume CO₂ % pentru sangele venos.

Se constata atat variatii fiziologice cat si patologice ale pH-ului sangvin.

Variatiile fiziologice ale pH-ului sangvin. pH-ul sangelui nu poate varia decat in limite foarte stranse. Orice scadere a pH-ului sub 7,3 si a rezervei alcaline sub 40 vol. CO₂ % provoaca intrarea in acidoza a corpului, iar sub 7 apare starea comatoasa, la 6,8 survine moartea. Dimpotriva, cresterea pH-ului peste 7,42 instaleaza alcaloza, la 7,6-7,8 apare coma, iar la 8 decesul. In conditii fiziologice, apar variatii mici ale pH-ului sangelui, rapid compensate si fara urmari. Asa este cazul in digestia gastrica, care, pierzand cantitati mari de H⁺, determina alcaloza, iar in digestia intestinala pierderea de bicarbonati in sucul intestinal provoaca o usoara acidoza. Acumularea CO₂ determina acidoze de somn, mai ales la sfarsitul noptii (atunci se produce decesul celor mai multi batrani). La tineri, exista o tendinta spre alcaloze, iar la batrani, datorita inrautatirii conditiilor de hematoza pulmonara, tendinta este spre acidoza. In sfarsit, efortul fizic reprezinta o alta cauza a acidozei, datorita acumularii de cataboliti acizi si mai ales de acid lactic. Acidoza este foarte nefavorabila varstei tinere. De aceea, pana la 16-18 ani se interzice practicarea eforturilor grele. In caz contrar, acidoza provocata duce la fenomene de subdezvoltare fizica si psihica.

Reglarea concentratiei H⁺ este aspectul cel mai important al homeostaziei lichidului extracelular pentru ca concentratii mici de H⁺ provoaca variatii mari in viteza reactiilor chimice.

Mecanismele mentinerii echilibrului acido-bazic. Sunt de doua feluri: mecanisme fizico-chimice (sistemele tampon) si mecanisme biologice (specifice unor organe).

Mecanismele fizico-chimice (sistemele tampon). Se afla in lichidele corporale si reactioneaza in fractiuni de secunda cu acizii si bazele, evitand modificarea reactiilor. Sistemele tampon actioneaza in sensul reducerii amplitudinii variatiilor de pH. Organismul dispune de cinci sisteme-tampon importante: (a) sistemul bicarbonat/ acid carbonic; (b) sistemul hemoglobina redusa/hemoglobinat de potasiu; (c) sistemul oxihemoglobina/oxihemoglobinat de potasiu; (d) sistemul fosfat monosodic/fosfat disodic; (e) sistemul proteine acide/proteine alcaline. Fiecare din ele este constituit fie dintr-un acid slab si sarea sa cu o baza puternica, fie de o baza slaba si sarea sa cu un acid tare.

Dintre acestea, in tamponarea excesului de sarcini acide o importanta deosebita prezinta asa-zisul fenomen Hamburger, care presupune interventia sistemului acid carbonic/bicarbonat si a sistemelor hemoglobulinice in scopul transformarii CO₂, rezultat din arderile tisulare, in bicarbonat de sodiu. Acest fenomen conditioneaza neutralizarea acizilor organici nevolatili (acid lactic, betaoxibutiric, acetilacetic) rezultati din metabolismele intermediare. Mecanismul se bazeaza pe faptul ca oxihemoglobina se comporta ca un acid puternic, care disociindu-se puternic se transforma in hemoglobina redusa, ce se comporta ca un acid slab. Are loc astfel o variatie de pH intrahematic, care determina o suita de fenomene de membrana. Acestea se pot desfasura fie la nivel tisular, fie la nivelul plamanului. In primul caz, este vorba de un fenomen Hamburger direct periferic, iar in celalalt caz de un fenomen Hamburger indirect pulmonar.

Fenomenul Hamburger direct are loc la nivel tisular (fig. nr. 4.5.). In capilarele tisulare patrunde CO₂, rezultat din arderile tisulare, care in mediul apos se transforma in acid carbonic, ce se disociaza in ion bicarbonat si hidrogen, ioni care tind sa reduca pH-ul. La acelasi nivel, plasma contine cantitati mari de clorura de sodiu disociata. Simultan la nivelul hematiei incarcate cu oxigen, are loc disocierea oxihemoglobulului de potasiu - principala forma de transport a oxigenului - cu eliberarea de oxigen si formarea hemoglobinatului de potasiu, care se transforma in hemoglobinat simplu de potasiu, insotit de cresterea pH-ului de la 6,6 la 6,8, cauza unor fenomene care se succed. Creste pH-ul intrahematic care determina atragerea ionilor de hidrogen rezultati din disocierea acidului carbonic plasmatic, care patrund in interiorul hematiei unde deplaseaza K⁺ din combinatia hemoglobina si determina deplasarea spre interior a unei parti din ionii de bicarbonat si clor din plasma. In interiorul hematiei se formeaza bicarbonatul si clorura de potasiu, iar in plasma se formeaza bicarbonatul de sodiu, din ioni de bicarbonat si sodiu, rezultat din disocierea a noi cantitati de NaCl. Formarea bicarbonatilor din acid carbonic determina scaderea partiala a CO₂ din plasma, ceea ce determina patrunderea a noi cantitati de CO₂ din tesuturi in plasma. In principal, deci fenomenul Hamburger direct realizeaza neutralizarea CO₂ rezultat din oxidari, simultan cu cedarea de catre tesuturi a oxigenului adus de hemoglobina.

Marea majoritate a CO₂ se transporta intr-o forma neutralizata spre plamani, unde fenomenul Hamburger indirect contribuie la eliminarea sa pe cale respiratorie, la nivel pulmonar. In capilarele pulmonare, presiunea partiala crescuta a oxigenului din plasma determina patrunderea acestuia in hematie, unde formeaza oxihemoglobina. Deplasarea H⁺ determina o scadere a pH-ului de la 6,8 la 6,6 datorita careia H⁺ si ionii de bicarbonat ies din hematie in plasma. La acest nivel se reface acid carbonic, care se descompune in CO₂, difuzand spre alveola si cap, iar KCl din hematie disociaza in K⁺ ce refac oxihemoglobinatul de potasiu si Cl^- care ies in plasma, refacand NaCl.

Mecanismele biologice de mentinere a echilibrului acido-bazic. Se gasesc in diferite organe, ca plamanii, rinichii, ficat etc.

Plamanii intervin in reglarea pH-ului prin eliminarea excesului de CO₂ adus de la celule, provenit din respiratia tisulara, dar si din tamponarea acizilor organici nevolatili rezultati din metabolismul intermediar. Este o eliminare explosiva, de 20 de ori mai rapida decat patrunderea oxigenului.

Datorita capacitatii H⁺ de a actiona direct asupra centrilor respiratori, aparatul respirator actioneaza ca un sistem feedback de control a concentratiei H⁺. Scaderea concentratiei pH-ului de la 7,4 la 7,0 (valoarea cea mai acida) creste de 4-5 ori venti-latia pulmonara, ceea ce va determina scaderea concentratiei CO₂ si implicit cresterea pH-ului. Invers, cresterea pH-ului scade ventilatia pulmonara la 50-70 % fata de normal, prin deprimarea centrului respirator, determinand o crestere a concentratiei H⁺.

Puterea de tamponare a plamanilor poate depasi de 2 ori pe a celorlalte sisteme biologice. Animalele branhiate au presiunea partiala a CO₂ de 10 ori mai mica decat mamiferele terestre si de aceea aceste animale nu-si regleaza pH-ul prin modificari ale ventilatiei, ci prin ajustarea schimburilor ionice.

Rinichii. Elimina o cantitate mare de cataboliti acizi, fiind principalul sistem excretor al vertebratelor.

Reglarea renala a concentratiei de H⁺ se realizeaza prin mai multe modalitati. Rinichiul regleaza concentratia de H⁺, mai ales prin modificarea concentratiei ionilor de bicarbonat din lichidele biologice, printr-o serie de reactii de la nivelul nefronului si anume: (a) secretia de H⁺; (b) reabsorbtia de Na⁺; (c) excretia ionilor de bicarbonat si (d) secretia amoniacului.

a) Secretia de H⁺. Celulele epiteliale din tubii nefronici pot secreta H⁺ in lichidul tubular. Reglarea acestei secretii este determinata de concentratia CO₂ din lichidul extracelular. Cresterea concentratiei de CO₂ intensifica procesele metabolice si diminueaza ventilatia pulmonara, care va provoca intensificarea secretiei de H⁺.

b) Transportul excesului de H⁺ din tubi de urina (reabsorbtia). Ionii de H⁺ in exces substituie in lumenul tubilor renali Na⁺, provenit din Na₂HPO₄, sau se combina cu NH₃ secretat de epiteliul tubilor.

c) Excretia ionilor de bicarbonat. Ionii de H⁺ secretati de tubii renali se combina cu NaHCO₃ care este aproape in totalitate filtrat prin glomerulul renal.

d) Secretia amoniacului. Ionii de H⁺ se combina cu NH₃, ambii secretati in aceleasi segmente renale. Prin interventia acestui mecanism se castiga din nou Na⁺. De aceea, mecanismul secretiei amoniacului este foarte important pentru economisirea cationilor, care au fost combinati in lichidul filtrant cu Cl^-. Clorurile transporta cantitati reduse de H⁺, deoarece HCl care se formeaza ar reduce rapid pH-ul urinei la valoarea critica de 4,5, sub care secretia H⁺ inceteaza. NH₄Cl care se formeaza este o sare neutra.

Referitor la forta de tamponare a rinichiului trebuie mentionat ca el poate elimina circa 500 mM de acid sau baza. Actiunea sa nu este rapida.

In procesul de ajustare a concentratiei H⁺ in rinichi se poate excreta o urina acida cu pH-ul intre 4,8-8,0.

Pielea. Elimina, prin transpiratie, excesul de sarcini acide sau alcaline.

Ficatul. Transforma o seama de produsi acizi in produsi neutri.

Tubul digestiv. Elimina, prin fecale, produsi acizi sau alcalini.

Sistemul cardiovascular. Contribuie la omogenizarea sarcinilor in exces spre organele de eliminare.

Variatiile patologice ale pH-ului sangvin. Se observa variatii fie in sensul acidozei, fie al alcalozei. Acidoza se datoreaza scaderii valorii raportului bicarbonat/acid carbonic, fie prin cresterea cantitatii de acid carbonic, fie prin scaderea cantitatii de bicarbonati. Acestea pot fi acidoze gazoase, care apar prin acumularea CO₂ in circulatie, intalnita in afectiunile respiratorii cu reducerea suprafetei de schimb, ca si in obezitate sau a acidozei de somn, si acidoze negazoase, care se instaleaza datorita scaderii rezervei alcaline ce apare prin eliminarea excesiva de bicarbonati prin transpiratii profunde, varsaturi, diaree, insuficienta renala. In diabet si efort fizic are loc un consum excesiv de bicarbonati care actioneaza in acelasi sens.

Alcaloza este, de asemenea, gazoasa, intalnita in hiperventilatii pulmonare cu hiperventilari masive de CO₂, sau negazoasa, de origine metabolica, ca in hipokaliemii (scade potasiul circular) ori datorita aportului excesiv de substante alcaline in alimente (regim vegetarian).