La parte liquida del sangue, il plasma, è una soluzione complessa contenente più del 90% di acqua. L’acqua del plasma è liberamente scambiabile con quella delle cellule del corpo e di altri fluidi extracellulari ed è disponibile per mantenere il normale stato di idratazione di tutti i tessuti. L’acqua, il più grande costituente del corpo, è essenziale per l’esistenza di ogni cellula vivente.
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Il principale soluto del plasma è un gruppo eterogeneo di proteine che costituiscono circa il 7% del peso del plasma. La principale differenza tra il plasma e il fluido extracellulare dei tessuti è l’alto contenuto proteico del plasma. Le proteine del plasma esercitano un effetto osmotico per cui l’acqua tende a spostarsi da altri fluidi extracellulari al plasma. Quando le proteine alimentari vengono digerite nel tratto gastrointestinale, i singoli aminoacidi vengono rilasciati dalle catene polipeptidiche e vengono assorbiti. Gli aminoacidi vengono trasportati attraverso il plasma a tutte le parti del corpo, dove vengono assorbiti dalle cellule e vengono assemblati in modi specifici per formare proteine di molti tipi. Queste proteine plasmatiche vengono rilasciate nel sangue dalle cellule in cui sono state sintetizzate. Gran parte delle proteine del plasma sono prodotte nel fegato.
La principale proteina del plasma è l’albumina del siero, una molecola relativamente piccola, la cui funzione principale è quella di trattenere l’acqua nel sangue grazie al suo effetto osmotico. La quantità di sieroalbumina nel sangue è un fattore determinante del volume totale del plasma. L’impoverimento dell’albumina sierica permette ai liquidi di uscire dalla circolazione e di accumularsi, causando il gonfiore dei tessuti molli (edema). L’albumina sierica lega alcune altre sostanze che vengono trasportate nel plasma e serve quindi come proteina carrier non specifica. La bilirubina, per esempio, è legata alla sieroalbumina durante il suo passaggio nel sangue. L’albumina del siero ha proprietà fisiche che permettono la sua separazione dalle altre proteine del plasma, che come gruppo sono chiamate globuline. In realtà, le globuline sono una serie eterogenea di proteine di struttura e funzione molto diverse, di cui solo alcune saranno menzionate qui. Le immunoglobuline, o anticorpi, sono prodotte in risposta a una specifica sostanza estranea, o antigene. Per esempio, la somministrazione del vaccino antipolio, che è fatto da poliovirus ucciso o attenuato (indebolito), è seguita dalla comparsa nel plasma di anticorpi che reagiscono con il poliovirus e impediscono efficacemente l’insorgenza della malattia. Gli anticorpi possono essere indotti da molte sostanze estranee oltre ai microrganismi; le immunoglobuline sono coinvolte in alcune reazioni di ipersensibilità e allergiche. Altre proteine plasmatiche sono coinvolte nella coagulazione del sangue.
Molte proteine sono coinvolte in modi altamente specifici nella funzione di trasporto del sangue. I lipidi del sangue sono incorporati in molecole proteiche come lipoproteine, sostanze importanti nel trasporto dei lipidi. Il ferro e il rame sono trasportati nel plasma da proteine uniche che legano i metalli (rispettivamente transferrina e ceruloplasmina). La vitamina B12, un nutriente essenziale, è legata a una specifica proteina trasportatrice. Anche se l’emoglobina non viene normalmente rilasciata nel plasma, una proteina legante l’emoglobina (aptoglobina) è disponibile per trasportare l’emoglobina al sistema reticoloendoteliale in caso di emolisi (rottura) dei globuli rossi. Il livello sierico di aptoglobina si alza durante le infiammazioni e alcune altre condizioni; si abbassa nelle malattie emolitiche e in alcuni tipi di malattie epatiche.
I lipidi sono presenti nel plasma in sospensione e in soluzione. La concentrazione di lipidi nel plasma varia, in particolare in relazione ai pasti, ma ordinariamente non supera 1 grammo per 100 millilitri. La frazione maggiore è costituita da fosfolipidi, molecole complesse contenenti acido fosforico e una base azotata oltre ad acidi grassi e glicerolo. I trigliceridi, o grassi semplici, sono molecole composte solo da acidi grassi e glicerolo. Gli acidi grassi liberi, meno concentrati dei trigliceridi, sono responsabili di un trasporto di grassi molto più grande. Altri lipidi includono il colesterolo, una frazione importante dei lipidi totali del plasma. Queste sostanze esistono nel plasma combinate con proteine di diversi tipi come lipoproteine. Le particelle lipidiche più grandi nel sangue sono note come chilomicroni e consistono in gran parte di trigliceridi; dopo l’assorbimento dall’intestino, passano attraverso i canali linfatici ed entrano nel flusso sanguigno attraverso il dotto linfatico toracico. Gli altri lipidi plasmatici derivano dal cibo o entrano nel plasma da siti tissutali.
Alcuni costituenti plasmatici si presentano nel plasma in bassa concentrazione ma hanno un alto tasso di ricambio e grande importanza fisiologica. Tra questi c’è il glucosio, o zucchero nel sangue. Il glucosio viene assorbito dal tratto gastrointestinale o può essere rilasciato nella circolazione dal fegato. Fornisce una fonte di energia per le cellule dei tessuti ed è l’unica fonte per alcune, compresi i globuli rossi. Il glucosio viene conservato e utilizzato e non viene escreto. Anche gli amminoacidi sono trasportati così rapidamente che il livello plasmatico rimane basso, sebbene siano necessari per tutte le sintesi proteiche in tutto il corpo. L’urea, un prodotto finale del metabolismo proteico, è rapidamente escreta dai reni. Altri prodotti di scarto azotati – acido urico e creatinina – sono rimossi in modo simile.
Diversi materiali inorganici sono costituenti essenziali del plasma, e ognuno ha speciali attributi funzionali. Il catione predominante (ione caricato positivamente) del plasma è il sodio, uno ione che si trova all’interno delle cellule ad una concentrazione molto più bassa. A causa dell’effetto del sodio sulla pressione osmotica e sui movimenti dei fluidi, la quantità di sodio nel corpo è un fattore determinante del volume totale del fluido extracellulare. La quantità di sodio nel plasma è controllata dai reni sotto l’influenza dell’ormone aldosterone, che è secreto dalla ghiandola surrenale. Se il sodio alimentare supera il fabbisogno, l’eccesso viene escreto dai reni. Il potassio, il principale catione intracellulare, è presente nel plasma ad una concentrazione molto più bassa del sodio. L’escrezione renale di potassio è influenzata dall’aldosterone, che causa la ritenzione di sodio e la perdita di potassio. Il calcio nel plasma è in parte legato alle proteine e in parte ionizzato. La sua concentrazione è sotto il controllo di due ormoni: l’ormone paratiroideo, che fa salire il livello, e la calcitonina, che lo fa scendere. Il magnesio, come il potassio, è un catione prevalentemente intracellulare e si presenta nel plasma in bassa concentrazione. Le variazioni delle concentrazioni di questi cationi possono avere effetti profondi sul sistema nervoso, i muscoli e il cuore, effetti normalmente impediti da precisi meccanismi di regolazione. Ferro, rame e zinco sono richiesti in tracce per la sintesi di enzimi essenziali; molto più ferro è necessario inoltre per la produzione di emoglobina e mioglobina, il pigmento legante l’ossigeno dei muscoli. Questi metalli si trovano nel plasma in basse concentrazioni. Il principale anione (ione caricato negativamente) del plasma è il cloruro; il cloruro di sodio è il suo sale principale. Il bicarbonato partecipa al trasporto di anidride carbonica e alla regolazione del pH. Anche il fosfato ha un effetto tampone sul pH del sangue ed è vitale per le reazioni chimiche delle cellule e per il metabolismo del calcio. Lo ioduro è trasportato nel plasma in tracce; è avidamente assorbito dalla tiroide, che lo incorpora nell’ormone tiroideo.
Gli ormoni di tutte le ghiandole endocrine sono secreti nel plasma e trasportati ai loro organi bersaglio, gli organi sui quali esercitano i loro effetti. I livelli plasmatici di questi agenti spesso riflettono l’attività funzionale delle ghiandole che li secernono; in alcuni casi, le misurazioni sono possibili anche se le concentrazioni sono estremamente basse. Tra i molti altri costituenti del plasma ci sono numerosi enzimi. Alcuni di questi sembrano semplicemente essere sfuggiti dalle cellule dei tessuti e non hanno alcun significato funzionale nel sangue.