Krev- složení a funkce periferní krve krevní plasma charakteristika krevních elementů Hemopoesa I.- periody krvetvorby kmenové a progenitorové buňky regulace hemopoesy
určeno výhradně pro přípravu studentů 1.lékařské fakulty Rešerše: Gartner L. et al., Junqueira C. a Carneiro J., Lüllmann- Rauch R., Maršala J., Ross M.H. a Pawlina W., Stevens A. a Lowe J., Cummings B. mikrofotografie R. Kraus, I. Těšík
Ústav histologie a embryologie Doc.MUDr.Hana Brichová,CSc., BO2241 18.11.2013
periferní krev je tekutý orgán suspense formovaných elementů (krvinky) a krevní plazmy • objem krve je v průměru přibližně 5 l • krev cirkuluje v uzavřeném systému, transportuje nutrienty, hormony, proteiny, ionty, odpadní produkty atd. • reguluje tělesnou teplotu a účastní se regulace osmotické a acido-basické rovnováhy • životnost (life-span) krevních buněk je různá podle druhu: 3 dny -120 dnů buňky jsou nahrazovány procesem hemopoesy formované elementy:
krevní plazma
erytrocyty- červené krvinky leukocyty- bílé krvinky: a) granulocyty: neutrofilní, eozinofilní a basofilní leukocyty b) agranulocyty: lymfocyty a monocyty trombocyty- krevní destičky
vzorek čerstvě odebrané krve
destičky Formované elementy
se skládá
erytrocyty
= hematokrit Formované elementy
leukocyty
krevní plasma - nažloutlá tekutina složení: 90% voda, 9% organické sloučeniny (proteiny: albumin, α-,β-,γ- globuliny, fibrinogen, protein-komplement, aminokyseliny, glukosa, vitaminy, hormony, lipidy, lipoproteiny atd.),0,9% anorganické soli poměr plasmy a formovaných elementů = hematokrit 0,37- 0,39 ženy 0,42- 0,45 muži je- li krev odebrána z oběhového systému vytvoří se krevní sraženina- koagulum (obsahuje krevní elementy) a krevní serum
hematokrit
serum je čirá tekutina, ekvivalent plasmy bez fibrinogenu -proteinu, který je konvertován při srážení krve ve fibrin- a bez srážecích faktorů antikoagulancia: heparin, citrát sodný
Leukocyty
Erytrocyty
ke studiu krevních elementů připravujeme krevní nátěr, obarvený Pappenheimovou panoptickou metodou: užívá směsi barvení May- Grünwald a Giemsa-Romanovsky
Tyčka
Lüllmann- Rauch,2009
erytrocyty- bezjaderné bikonkávní elementy normální koncentrace:
4,0 - 5,2 milionů/ 1µl krve u ženy =10-12 litru 4,5 - 6,0 milionů/ 1µl krve u muže
normální velikost: 7,2 µm x 2,1 µm – normocyty (kapilára má průměr 5-8 µm) 0,5-1% tvoří retikulocyty, dozrávající erytrocyty ≤ 9 µm - makrocyty ≥ 6 µm – mikrocyty výskyt nestejně velkých ery je výskyt deformovaných ery je
anisocytosa poikilocytosa
• na povrchu plasmatické membrány je vytvořena silná glykokalyx, řetězce oligosacharidů glykoproteinů a glykolipidů vytvářejí determinanty pro A, B, AB a O krevní skupiny a pro MN • životnost 120 dní- staré ery exprimují na své povrchové membráně faktory, které rozliší makrofágy sleziny, kostní dřeně a jater takové ery destruují • zralé erytrocyty nemají organela, obsahují stroma a červené krevní barvivo hemoglobin
Erytrocyt obsahuje 33%ní roztok hemoglobinu hemoglobin (Hb)– konjugovaný protein dva α-polypeptidové řetězce řetězce se liší sekvencí aminokyselin dva β-polypeptidové řetězce kovalentně vázané na skupinu hem (acidofilní) hem = feroprotoporfyrin - Fe++ + globin= protein • Hb se liší ve složení řetězců podjednotek HbA1 (adult), HbA2, HbF (fetal), abnormální HbS (sickle- srpkovitá anemie) • obsahují rozpustné enzymy pro glykolysu • obsah Fe++umožňuje vazbu O2 a transport O2 z plic do periferie tkání a CO2 zpět pO2 (parciální tlak kyslíku) v plicích je vysoký, ve tkáních je pO2 nízký, váže se CO2 vazba s: O2 oxyhemoglobin reversibilní CO2 karbaminohemoglobin- reversibilní CO karboxyhemoglobin - nevratná pevná vazba na hemoglobin
erytrocyt 7,2 x 2,1 bikonkávní terčík
erytrocyty
neutrofilní tyčka
stavba buněčná membrána- receptory stroma- ghost hemoglobin Erythron pool zralých červených krvinek a jejich progenitorových buněk Erytropoetin hormon, který určuje množství tvorby červených krvinek podle potřeby O2
membránový skelet erytrocytu umožňuje flexibilitu erytrocytu : zevní povrch membrány erytrocytu transmembránové proteiny
vazebný protein- 3
plasmatická membrána
vazebný vazebný protein-4.1
vnitřní síť
Lüllmann-Rauch, 2009
leukocyty množství 5 - 9 tis. / 1µl krve = 10-9 polymorfonukleáry mají segmentované jádro mononukleáryjádro je pravidelné, nesegmentované granulocytyagranulocyty-
mají v cytoplasmě specifická granula (enzymy) nemají specifická granula
leukogram - procentuelní zastoupení leukocytů v cirkulující krvi velikost (na krevním nátěru) granulocyty: neutrofilní 60-70% 10-12 µm eozinofilní 2- 5% 12-14 µm basofilní 0,5- 1% 10 µm agranulocyty:
lymfocyty monocyty
25-30% 3- 8%
6-8 µm 14-20 µm
Neutrofilní granulocyty 60-75% 10- 12 µm segmentované jádro, cytoplasma eosinofilní granula: a)azurofilní, podobná lysosomům, obsahují kyselé hydrolázy a myeloperoxidázu b) specifická neutrofilní 0,2 –0,8 µm obsahují alkalickou fosfatázu, fagocytiny a baktericidní substance
funkce: vysoce motilní, fagocytující buňky chemotaxe vytvářejí pseudopodie
Eosinofilní granulocyty 2 -5% 12-14 µm dvoulaločné jádro cytoplasma eosinofilní granula : specifická eosinofilní obsahují kyselou fosfatázu, katepsin,ribonukleázu
eosinofil
funkce: pohyb na podkladě chemotaxe jako odpověď na bakteriální produkty a složky komplementu fagocytují komplex antigen-protilátka přednostně jsou přitahovány substancemi produkovanými heparinocyty (histamin, eosinofilní chemotaktický anafylaktický faktor ECF-A) a aktivovanými lymfocyty neutrofil
Basofilní granulocyty 0,5 -1% 10 µm funkce:? prekursory tkáňových heparinocytů okamžitá hypersensitivní (anafylaktická) reakce
N
granula: velká specifická basofilní obsahují sulfonované proteoglykany, heparin, chondroitin sulfát, histamin a leukotrien 3
Lymfocyty 20-30% 6 - 8 µm T and B typ funkce: T buňky - řízená buněčná imunitní odpověď
lymfocyt
B buňky- humorální odpověď trasformace na plasmatické buňky produkce imunogloblinů cytoplasma světlá, lehce basofilní, úzký lem granula: azurofilní, malé množství jemné cytoplasmatické výběžky
plasmocyt
lymfocyt cytoplasma: basofilní, vyplněna cisternami GER jádro s loukoťovitě uspořádaným chromatinem produkují imunoglubuliny A,G,M
Monocyty 4 -8% 15 -20 µm granula: jemná azurofilní, lysosomy jádro ledvinovité cytoplasma kouřově šedá, kouřově modrozelená
funkce: velké, motilní, fagocytující buňky člen skupiny buněk monocytomakrofágového systému kmenové buňky mononukleárních fagocytujících elementů (odpovídají chemotakticky a opouštějí periferní krev)
trombocyty - krevní destičky množství 150- 400 tis./1µl krve fragmenty cytoplasmy 2- 5 µm v průměru obalené buněčnou membránou (nese různé receptory) nemají jádro diferencují se z velkých buněk megakaryocytů oddělováním periferních úseků cytoplasmy trombocyt stavba hyalomera – homogenní, obsahuje aktinová a myosinová mikrofilamenta a mikrotubulymarginální svazky mikrotubulů, otevřený tubulární systém chromomera- mitochondrie,vakuoly, systém tubulů a váčků ( Golgi komplex), α- granula- fibrinogen, tromboplastin, fVW a fVIII, PDGF δ-granula (elektron-denzní), ADP, ATP, histamin, serotonin, Ca++ λ- granula lysosomální enzymy glykogen Ca++ a adenosin difosfát (ADP) zvyšují adhesní schopnost glykokalyx a zesilují přilnavost destiček při poškození povrchu cévní stěny trombocyty aglutinují, vytvářejí koagulum a uzavřou poškozené místo cévní stěny produkují tromboplastin, nutný pro přeměnu fibrinogenu na fibrin a vytvoření koagula
schema trombocytu plasmatická membrána trombocytu
jamky
marginální svazek mikrotubulů
kanalikulární systém
Trombocyty- krevní destičky 150 000 - 300 000/ 1µl, velikost 2 – 5 µm tvorba- fragmentace periferních částí cytoplasmy megakaryocytů, bezjaderné částice obalené buněčnou membránou, glykokalyx funkce: jsou esenciální pro normální hemostázu, agregace
trombocyty
cytoplasmatická granula: α granula, δ denzní granula, lysosomy, peroxisomy krevní destičky v obraze skenovacího elektronového mikroskopu
v obraze trasmisního elektronového mikroskopu
proces srážení krve dochází k němu jen v místech, kde je poškozen endothel je podmíněno aktivací nejméně 13 plasmatických proteinů koagulačních faktorů membrána trombocytu a Ca++ (faktor IV) koagulace probíhá dvěma cestami: vnitřní a zevní konečná fáze je transformace protrombinu na trombin, enzym, který katalysuje konverzi fibrinogenu (faktor 1) na fibrinové monomery, které vytvoří síť krevní sraženiny • zevní cesta: okamžitě po poranění cévy je uvolněn tkáňový tromboplastin • vnitřní cesta: (pomalý nástup) von Willebrandův faktor a faktor VIII vytvoří komplex, který se váže na subendothelový kolagen na membránu trombocytů vyvolá agregaci destiček a jejich připojení ke kolagenu stěny cévní
průřez trombocyty v různých funkčních stavech
mikrotubuly
otevřené kanálky
volně plovoucí Lüllmann-Rauch, 2009
vWf adhese,aktivace
fibrinogen
kolagenní fibrila
agregace
Hemopoesa - tvorba krevních elementů kostní dřeň vyplňuje prostory mezi trabekulami spongiosní kosti. Je tvořena nosnou sítí retikulárního vaziva jehož prostory jsou prostoupeny rozvětvenými sinusoidními kapilárami a vyplněny diferencujícími se a zralými krevními buňkami erytrocyty, granulocyty, monocyty, krevní destičky, lymfocyty se vyvíjejí v kostní dřeni
Řez kostní dření, zalitou do parafinu, HE
trámec spongiosní kosti
hemopoetické krevní ostrůvky
tukové buňky
Nátěr z kostní dřeně, barvený dle Pappenheima
hustá síť sinusoidních kapilárploché endotelové buňky velké fenestrace ve stěně cévy nekompletní bazální lamina, obklopená neúplnou vrstvou výběžků retikulárních buněk a retikulárních vláken makrofágy- dlouhé výběžky
hemopoetické krevní ostrůvky
tukové buňky sinusoidní kapiláry (šipky)
retikulární vazivo
hemopoesa (hematopoiesis, poiesis= vytváření) prenatální hemopoesa – postupně se nachází ve stěně žloutkového váčku, v játrech a slezině a nakonec v kostní dřeni postnatální hemopoesa - kostní dřeň (medulla, myelon= dřeň)
kostní dřeň dospělých a) červená kostní dřeň- v epifysách humeru a femuru, v plochých a krátkých kostechhemopoeticky aktivní tkáň, diferenciace a zrání krevních buněk b) žlutá kostní dřeň v dlouhých kostech dospělých není krvetvorná infiltrována tukovými buňkami schopnost diferencovat se zpětně v červenou kostní dřeň (rezervní kostní dřeň) stroma - síť retikulárního vaziva - stromální buňky: buňky retikulárního vaziva, tukové buňky, makrofágy, endotelové buňky, produkují růstové faktory v okách sítě retikulárního vaziva leží řady nezralých i zralých krevních buněk hemopoesa probíhá výhradně v extravasálním prostoru (mimo krevní cévy) prekursorové buňky jedné buněčné linie buněčné elementy červené a bílých řad a megakaryocytů vykazují zřetelné specifické morfologické charakteristiky lze je rozlišit na nátěru z kostní dřeně
podle Manuela Tavian, Bruno Peault, Int.J.Dev.Biol 49:243-50, 2005
prenatální hemopoesa začátek krevní cirkulace tvorba krevních buněk ve stěně žloutkového váčku
žloutkový váček
arteriální klastry
první kolonizace jater
druhá kolonizace jater
dny
kontrakce myokardu
kolonizace kostní dřeně
původ krevních buněk všechny krevní buňky jsou odvozeny z jedné populace 1) pluripotentní hematopoetické kmenové buňky kostní dřeně nediferencované buňky, jsou schopny samovolného celoživotního sebeobnovování další mitósou vznikají 2)
multipotentní progenitorové buňky
3) oligopotentní progenitorové buňky s již určenou diferenciací : CFU-S myeloidní progenitorové buňky- (colony forming unit- spleen) pro erytrocyty, granulocyty, monocyty, megakaryocyty CFU-Ly lymfoidní progenitorové buňky- (colony forming unit-lymphocyte) pro T a B lymfocyty za přítomnosti příslušného růstového faktoru základním elementem hemopoesy je bb. proliferují a diferencují se
pluripotentní hematopoetické buňky a progenitorové buňky jsou malé mají velké jádro s jemným chromatinem tenký lem basofilní cytoplasmy (podobají se lymfocytům)
kmenová pluripotentní hematopoetická buňka
erytropoesa-tvorba červených krvinek • pluripotentní hemopoetická kmenová buňka kostní dřeně • diferenciace progenitorových buněk CFU-E (colony forming unit- erytrocyty ) • terminální diferencované prekursorové buňky (E1- E5 čísla stupně zralosti)
diferenciace progenitorových buněk- mitotická aktivita odpovídá výši koncentrace cytokinu erytropoetinu / tvořen v ledvinách podle změn pO2 parciálního tlaku kyslíku/ erytrocyty se diferencují v erytropoetických ostrůvkách životnost 100-120 dnů
granulopoesa- tvorba bílých krvinek 1) vznik 3 unipotentních progenitorových buněk granulocytů odvozených od CFU-s CFU-Eo (colony factor unit-eosinofil) progenitor eosinofilní řady CFU-Ba progenitor basofilní řady CFU-NM společný progenitor pro neutrofilní leukocyty a monocyty z něj vzniká CFU-N (neutrofil) a CFU-M (monocyt) tyto se dále vyvíjejí ve 2) prekursorové buňky granulocytů- jsou histologicky podobné ve všech třech řadách (myeloblasty a promyelocyty)
proliferace
proliferace mitosa
mitosa
diferenciace
diferenciace
prolifeace
ostrůvek erytropoesy myeloblast
ostrůvek granulopoesy
