KREV. SLOŽENÍ A FUNKCE PERIFERNÍ KRVE Krevní plasma, homeostasa, nárazníkové systémy, regulační mechanismy Charakteristika krevních elementů

Transkript

1 KREV SLOŽENÍ A FUNKCE PERIFERNÍ KRVE Krevní plasma, homeostasa, nárazníkové systémy, regulační mechanismy Charakteristika krevních elementů Ústav histologie a embryologie MUDr. Radomíra Vagnerová, CSc. Předmět: Obecná histologie a obecná embryologie B02241 Přednášky 2. paralelka 18. a

2 KREV Objem krve - u dospělého člověka - 4,5 až 6 l 6 8 % celkové hmotnosti těla) Funkce: TRANSPORT živin a O 2 do buněk, transport odpadních produktů metabolismu a CO 2 a vitamínů z buněk, přenos hormonů UDRŽOVÁNÍ HOMEOSTASY (stálost a rovnováha vnitřního prostředí) osmotický tlak, ph, přenos HCO 3-, regulace acidobasické rovnováhy SCHOPNOST SRÁŽENÍ - zábrana ztráty krve při poranění cévní stěny OBRANNÁ - obsahuje látky a buňky imunitní reakce TERMOREGULACE

3 SLOŽENÍ KRVE Krevní elementy - erytrocyty, leukocyty, trombocyty Krevní plasma - průhledná, lehce nažloutlá tekutina Sérum - tekutina, která se oddělí od krevní sraženiny při koagulaci krve (plasma bez fibrinogenu a dalších srážecích faktorů) Hematokrit = poměr objemu nahloučených formovaných krevních elementů a krevní plasmy Muž 0,42-0,52; žena 0,37-0,47 (leukocyty a trombocyty tvoří pouze 1% uvedeného objemu krevních elementů) Počet krevních elementů - uvádí se v litru krve (někdy v µl krve) Erytrocyty- muž 4,3-5,7 x ; žena 3,9-5,0 x (erytrocytopenie/anemie, erytrocytóza/polyglobulie/polycytemie) Leukocyty - 4 (6) 10 x 10 9 (leuko/cytopenie, leukocytóza) Trombocyty x 10 9 (trombocytopenie, trombocytóza)

4 NESRÁŽLIVÁ KREV (A) (přítomnost antikoagulancia - - heparin nebo citrát sodný) Po centrifugaci - oddělení krevních elementů od krevní plasmy HEMATOKRIT- poměr objemu krevních elementů a plasmy A B SRÁŽLIVÁ KREV (B) (bez antikoagulancia) Vytvoří se krevní sraženina (koagulum) a krevní sérum Plasma Leukocyty, trombocyty Sérum Erytrocyty Koagulum Krevní sérum je plasma bez fibrinogenu Schema: Histol and Cell Biol, A.L. Kierszenbaum, 2007

5 KREVNÍ PLASMA Průhledná, lehce nažloutlá tekutina Složení - voda - 91 až 92% - proteiny (albumin, globuliny, fibrinogen) - 7 až 8% - anorganické látky (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3-, PO 4 3-, SO 4 2- ) - 0,9 až 1% Udržování osmotického tlaku, acidobasické rovnovány, ph - organické látky - glukóza (zdroj energie pro CNS) - aminokyseliny - lipidy (mastné kyseliny, triacylglyceroly, volný a esterifikovaný cholesterol, fosfolipidy) - transportované ve formě lipoproteinů - bilirubin, močovina, kyselina močová, kreatin, kreatinin, amoniak - krevní plyny - kyslík, oxid uhličitý, dusík - regulační látky - hormony, enzymy, vitamíny

6 ERYTROCYTY - bezjaderné buňky, obsahují HEMOGLOBIN = protein specialozovaný pro transport kyslíku a oxidu uhličitého normocyty bikonkávní terčík 0,8 µm 2,6 µm 7,5 ± 0,5 µm Mikrofotografie a schéma: Jungueira s Basic Histology, Mescher, ANIZOCYTÓZA mikrocyty (pod 6 µm), makrocyty (nad 9 µm) - POIKILOCYTÓZA - erytrocyty odlišného tvaru (sferocyty, eliptocyty) - srpkovité erytrocyty (Srpkovitá anémie - přítomnost patologického HbS)

7 Histology, Ross, Pawlina, Normocyty 2. Poikilocytóza 3. Anisocytóza 1 Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM 2 3

8 Životnost erytrocytů - průměrně 120 dnů, po této době je většina fagocytována makrofágy ve slezině, v kostní dřeni a v játrech Obsah erytrocytu - HEMOGLOBIN (Hb) - podmiňuje eosinofilii ery. Molekula Hb je složená ze 4 podjednotek globinu (polypeptidové řetězce -α, ß, γ, δ), obsahují hem - váže dvojmocné železo - Fe 2+. Typy globinovýchřetězců reprezentují druhy hemoglobinů HbA (α 2 ß 2 ), HbF (α 2 δ 2 ) - normochromní erytrocyty obsahují 32 ± 2 pg Hb, 35 ± 2% Hb hyperchromní, hypochromní (hypochromní anemie) OxyHb, karbaminohb (reverzibilní vazba O 2 a CO 2 ), karboxyhb (ireverzibilní vazba CO), methb (Hb váže Fe 3+ ) ß podjednotky hem Fe 2+ Znázornění struktury molekuly HbA Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011 α podjednotky

9 Tvar, pružnost a deformovatelnost erytrocytu zajišťují membránové proteiny a uspořádání cytoskeletu Membrána erytrocytu - typická lipidová dvojvrstva a dvě funkčně významné skupiny proteinů - INTEGRÁLNÍ MEMBRÁNOVÉ PROTEINY glykoforiny, proteiny proužku 3 (připojení vnitřních proteinů cytoskeletu k membráně) adduktin spektrin (deficience genu - - vrozená sferocytóza) glykoforin ankyrin protein proužku 3 Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011 aktin tropomyosin - PERIFERNÍ MEMBRÁNOVÉ PROTEINY spektrin, aktin, protein proužku 4,1, adduktin, protein proužku 4,9, tropomyosin, ankyrin (globulární protein), protein proužku 4,2 (na vnitřním povrchu buněčné membrány zakotvují síť spektrinu do membrány) protein proužku 4,9 protein proužku 4,1 (deficience - vrozená eliptocytóza) protein proužku 4,2 (váže Hb; další kotevní místo pro proteiny cytoskeletu)

10 Antigeny systému AB0 na povrchu erytrocytu Antigeny - imunodominantní oligosacharidovéřetězce připojené do extracelulární oblasti glykoforinů (integrálních membránových proteinů buněčné membrány erytrocytu) A a B antigeny se dědí jako dominantní (podle jejich přítomnosti se rozlišují 4 krevní skupiny) Antigen A a B (krevní skupiny A a B) se liší svými koncovými cukry (šipky), antigen 0 (krevní skupina 0) nemá navázaný žádný koncový cukr, jedinci se skupinou AB mají navázané obě cukerné molekuly N-acetylglukosamin N-acetylgalaktosamin galaktóza galaktóza glukóza fukóza H antigen (mají nositelé všech krevních skupin) GLYKOFORINY Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011

11 LEUKOCYTY GRANULOCYTY - polymorfonukleáry specifická granula, segmentované nebo laločnaté jádro, slabě eosinofilní cytoplazma Neutrofilní, eosinofilní a bazofilní granulocyty AGRANULOCYTY - mononukleáry pouze azurofilní granula (lysosomy), nesegmentované jádro, bazofilní cytoplazma Lymfocyty, monocyty Leukocyty krátkou dobu cirkulují v krvi, pak migrují stěnou postkapilárních venul (diapedesa) do tkání, kde pak plní důležité funkce (obranné, fagocytární). LEUKOGRAM - poměrné (%) zastoupení jednotl. typů leukocytů v periferní krvi Arnethův obraz - rozdělení neutrofilů podle počtu segmentů do několika tříd Hynkovo číslo - vyjádření stupně zralosti neutrofilů (2,7) -číselné vyjádření Arnethova obrazu

12 NEUTROFILY průměrná velikost µm - segmentované jádro (hrubé chromatinové hrudky), obvykle 3 až 4 segmenty - slabě eosinofilní cytoplasma - specifická jemná neutrofilní granula, azurofilní granula - mikrofágy vysoká schopnost fagocytózy -rychlá schopnost migrace (diapedesa, chemotaxe) při poranění nebo invazi bakterií 2 Barrovo tělísko (sex-chromatin = kondensovaný X) 1 1. Neutrofilní tyčka (tyč) 2 až 2,5% 2. Neutrofilní segment 50 až 70% Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM

13 NEUTROFIL heterochromatin Neutrofilní granula - alkalická fosfatáza, kolagenáza, lysozym, laktoferrin, komplementové aktivátory Azurofilní granula (lysosomy) - kyselá fosfatáza a další lysosomové enzymy, myeloperoxidáza (pomáhá tvořit vysoce reaktivní baktericidní látky), defenziny Barrovo tělísko Golgiho komplex azurofilní granula specifická granula Mikrofotografie: Histology, Ross, Pawlina, 2011 Mikrofotografie: Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010

14 Schema migrace neutrofilu z postkapilární venuly do vaziva a, b) Migrace neutrofilů v postkapilární venule - rozpoznání - interakce adhesních molekul na povrchu neutrofilu (SELEKTINY) s receptory na povrchu endotelových buněk c) Výsledek interakce neutrofily se posunují (rolují) po povrchu endotelu a přilnou d) Endotelové buňky produkují CHEMOKINY jejich sekrece indukuje expresi dalších adhesních molekul (INTEGRINY, IgSF) e) Vazba INTEGRINŮ a IgS na receptory endotelových buněk f) Dočasné uvolnění intercelulárních spojení endotelových buněk (histamin, heparin) g) Tvorba pseudopodie, migrace neutrofilu do tkáně (do místa poškození) - chemotaxe SELEKTIN INTEGRIN IgSF (superfamily) selektinový receptor CHEMOKINY integrinové receptory Migrace chemotaxí Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011 histamin, heparin heparinocyt chemotaxe (vazba molekul chemoatraktantu na receptory neutrofilu)

15 Rozpoznání a vazba antigenů na příslušné receptory (antigeny s protilátkami navázané na F c receptory) Neutrofily - fagocytosa Pohlcení antigenu pomocí pseudopodií neutrofilu; fúze membrán neutrofilu Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011 Vznik fagosomu, zahájeno trávení aktivací oxidáz fagosomu F c receptor neutrofilní granula IgG pseudopodie další typy receptorů fagosom komplement antigen antigen komplementový receptor lysosomy (azurofilní granula) fagolysosom (sekundární lysosom) digesce reziduální tělísko exocytosa Fúze specifických a uzurofilních granul s fagosomem, uvolnění jejich obsahu (enzymy) vznik fagolysosomu likvidace a trávení antigenů Ztrávený materiál vyloučen exocytosou nebo střádán v reziduálním tělísku; většina buněk pak zaniká a spolu s bakteriemi tvoří hnis

16 EOSINOFILY průměrná velikost 12 až 14 µm - dvousegmentované jádro - eosinofilní granula (cihlověčervená) ohraničená membránou - elektrondenzní krystaloidní centrum (Cr) - - hlavní bazický protein (podmiňuje eosinofilii specifických granul) - slabě osmiofilní granulární matrix - látky s cytotoxickým účinkem (eosinofilní kationtový Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM Cr Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010 protein, eosinofilní peroxidasa, neurotoxin), hystaminasa (neutralizuje histamin), arylsulfatasa (neutralizuje leukotrieny), kolagenasa, kathepsiny granulární matrix 2 až 10 %, nad 10% - eosinofilie (alergie, parazitární onemocnění, chronické záněty) - azurofilní granula (lysosomy) lysosomové kyselé hydrolázy (kyselá fosfatáza) a další hydrolytické enzymy destrukce parazitů, hydrolýza komplexů antigen-protilátka, fagocytovaných eosinofily

17 EOSINOFIL SPECIFICKÁ GRANULA (eosinofilní) krystaloidní centrum (Cr) granulární matrix M mitochondrie (M) Cr M Cr Cr Mikrofotografie: Histology, Ross, Pawlina, 2011 Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM

18 EOSINOFIL NEUTROFIL Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM

19 BAZOFILY velikost 10 až 12 µm; výskyt - 0,5 až 1 % - nepravidelně laločnaté jádro - specifická bazofilní granula (metachromatická) nestejně velká, hrubá, překrývají jádro obsahují - heparin, histamin, heparansulfát, leukotrieny (modifikované lipidy - navozují prodlouženou kontrakci hladké svaloviny v dýchacích cestách), eosinofilní chemotaktický faktor - azurofilní granula (lysosomy- lysosomové hydrolázy) - membrána bazofilů obsahuje Fc recetory - vazba IgE Bazofily - funkčně a vývojově příbuzné heparinocytům (basophil-mast cell progenitor cell BMCP) Mikrofotografie: Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010 Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM

20 BAZOFIL Bazofilní granula - elektrondenzní - nepravidelný tvar - různá velikost S S Granula ohraničená výraznou membránou (S) Wheater s Functional Histology, 2011

21 LYMFOCYTY výskyt 25 až 40% - malé lymfocyty (většina cirkulujících) - velikost 6 až 8 µm - středně velké (aktivované specifickými antigeny) - až 18 µm hlavní buňky lymfatického - imunitního systému Malé lymfocyty cirkulující v krvi - kulaté relativně velké jádro s hrubým chromatinem - úzký lem bazofilní (světle modré) cytoplasmy kolem jádra bazofilie podmíněna volnými ribosomy - azurofilní granula jemná, malé množství B lymfocyty (humorální imunita) - aktivované buňky se množí a diferencují v plasmocyty (tvoří protilátky - imunoglobuliny) T lymfocyty - T C (cytotoxické) - buněčná imunita - T H (helpry) - produkce lyfokinů, indukce imunitní odpovědi - T S (regulační supresorové buňky) NK (natural killers) - programované pro zabití některých typů změněných buněk nádorových, virem napadených T 0 ( cirkulující kmenové buňky) Mikrofotografie: Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010

22 Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM malý lymfocyt LYMFOCYT trombocyty azurofilní granula velký lymfocyt mitochondrie (M) Mikrofotografie: Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010 lysosomy (azurofilní granula) bílé šipky

23 MONOCYTY průměrná velikost 12 až 20 µm výskyt - 2 až 10 % Prekursory buněk mononukleárního fagocytového systému (MFS) vycestovávají z kostní dřeně do tkání diferencují se v makrofágy (vazivové makrofágy, osteoklasty, alveolové makrofágy, Kupfferovy buňky v játrech) Monocyty přeměněné na makrofágy antigen-prezentující buňky v imunitním systému - jádro - oválné, ledvinovité nebo podkovovité, excentricky umístěné, s hrudkovitým chromatinem - cytoplasma - slabě bazofilní (šedomodrá) - azurofilní granula - četná (množství lysosomů) Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM

24 MONOCYT P - pseudopodie G - Golgiho komplex M - mitochondrie P Mikrofotografie: Wheater s Functional Histology, 2011 P Gr - elektrondensní granula (lysosomy - myeloperoxidáza, kyselá fosfatáza, elastázu, katepsin-g)

25 jádro monocytu Migrace monocytu přes endotel krevních cév En - endotel Mo - monocyt cytoplasma Lumen venuly monocyt připojený četnými pseudopodiemi k endotelu (šipky), počátek migrace (diapedesa); obarvený obr. SEM WK Ovalle, PC Nahirney, Netter s Essential Histology, 2008 En En Mikrofotografie: J.B. Kerr, Functional Histol, 2010 Monocyt migrující pomocí pseudopodií přes endotel postkapilární venuly, během migrace se diferencuje na tkáňový makrofág -TEM

26 TROMBOCYTY velikost 2 až 4 µm Bezjaderné buněčné fragmenty diskovitého tvaru Vznik v kostní dřeni fragmentací (oddělováním) z periferních částí cytoplasmy megakaryocytu Povrch trombocytu buněčná membrána glykokalyx (glykoproteiny, GAG a povrchové koagulační faktory) Periferní oblast - hyaloméra - lehce basofilní cytoplasma bez granul marginální svazek mikrotubulů, aktinová filamenta, myosin, aktin-vázající proteiny udržování tvaru trombocytu Centrum - granuloméra azurofilní granula; v EM alfa, delta a lambda granula (azurofilní jsou převážně alfa granula) Vlastnosti trombocytů - vysoká adhezivita, schopnost agregovat Funkce - hemostáza (zástava krvácení) Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM

27 Schéma submikroskopické stavby trombocytu plasmalema glykokalyx lambda granula glykogen alfa granula delta granula Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011 marginální svazek mikrotubulů aktin myosin alfa granula - hlavně fibrinogen - specifické proteiny (koagulační faktory, plasminogen) - destičkový růstový faktor delta granula - adenosin difosfát (ADP) - adenosin trifosfát (ATP) - serotonin, histamin (usnadňují adhesi trombocytů a vasokonstrikci v poškozené oblasti cévy) lambda granula - lysosomy (hydrolytické enzymy) otevřený kanalikulární systém (vývojový zbytek demarkačních kanálů megakaryocytu) - možnost rychlého uvolnění destičkových faktorů při hemostáze denzní tubulární systém (zbytek elektrondensního materiálu z GER megakaryocytu, zásobní místo pro Ca 2+ )

28 TROMBOCYT (TEM) densní granula glykogenová granula glykokalyx mikrotubuly otevřený kanalikulární systém Mikrofotografie: Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010

29 glykokalyx (adheze destiček) WK Ovalle, PC Nahirney, Netter s Essential Histology, 2008 Bikonvexní tvar trombocytu průměr cca 2,5 µm densní granula Tvar destičky udržován svazkem mikrotubulů v periferní cytoplasmě (hyaloméře) agregace destiček 1. SEM -časné stádium agregace trombocyty se zakulacují, vytvářejíčetné výběžky 2. TEM - agregace destiček ztrácejí výběžky, snížený počet granul u některých trombocytů (šipky) Stevens and Lowe, Histology,

30 FUNKCE DESTIČEK - při zástavě krvácení (poranění a hojení krevní cévy) Primární agregace trombocytů - vytvoření destičkové zátky Sekundární agregace trombocytů - uvolnění obsahu alfa a delta granul (ADP indukuje adhezi a agregaci destiček) Koagulace krve - vznikne trombus (krevní sraženina) - trojrozměrná síť vláken fibrinu obsahující erytrocyty, leukocyty a trombocyty Retrakce trombu - vytvoření stabilní krevní sraženiny interakcí destičkového aktinu, myosinu a ATP) krevní sraženina se kontrahuje Odstranění trombu -činností plazminu (proteolytický enzym - vzniká aktivací v plasmě přítomného plasminogenu) a uvolněných enzymů lambda granul síť fibrinových vláken trombocyty erytrocyty SEM - Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010

31 Neutrofilní segment Eosinofil Bazofil Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM sex-chromatin Lymfocyt Monocyt Wheater s Functional Histology, 2011

32 Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM

33 Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM