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 19. 11. 2013
KREV Objem krve - u dospělého člověka - 4,5 až 6 l 6 – 8 % celkové hmotnosti těla)
Funkce: • TRANSPORT živin a O2 do buněk, transport odpadních
produktů metabolismu a CO2 z buněk, přenos hormonů a vitamínů
• UDRŽOVÁNÍ
HOMEOSTASY (stálost a rovnováha
vnitřního prostředí) – osmotický tlak, pH, přenos HCO3- , regulace acidobasické rovnováhy
• SCHOPNOST SRÁŽENÍ - zábrana ztráty krve při poranění cévní stěny
• OBRANNÁ - obsahuje látky a buňky imunitní reakce • TERMOREGULACE
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 1012; žena 3,9 - 5,0 x 1012 (erytrocytopenie/anemie, erytrocytóza/polyglobulie/polycytemie) Leukocyty - 4 (6) – 10 x 109 (leuko/cytopenie, leukocytóza) Trombocyty – 150 – 400 x 109 (trombocytopenie, trombocytóza)
NESRÁŽLIVÁ KREV (A) (přítomnost antikoagulancia - heparin nebo citrát sodný) Po centrifugaci - oddělení krevních elementů od krevní plasmy HEMATOKRIT- poměr objemu krevních elementů a plasmy
Plasma
A
B
SRÁŽLIVÁ KREV (B) (bez antikoagulancia) Vytvoří se krevní sraženina (koagulum) a krevní sérum
Sérum
Leukocyty, trombocyty
Erytrocyty
Koagulum
Krevní sérum je plasma bez fibrinogenu Schema: Histol and Cell Biol, A.L. Kierszenbaum, 2007
KREVNÍ PLASMA Průhledná, lehce nažloutlá tekutina Složení - voda - 91 až 92% - proteiny (albumin, globuliny, fibrinogen) - 7 až 8% - anorganické látky (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-, PO43-, SO42-) - 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
ERYTROCYTY - bezjaderné buňky,
bikonkávní terčík
obsahují HEMOGLOBIN = protein specialozovaný pro transport kyslíku a oxidu uhličitého normocyty
0,8 µm
2,6 µm
7,5 ± 0,5 µm
Mikrofotografie a schéma: Jungueira´s Basic Histology, Mescher, 2010
- ANIZOCYTÓZA – mikrocyty (pod 6 µm), makrocyty (nad 9 µm) - POIKILOCYTÓZA - erytrocyty odlišného tvaru (sferocyty, eliptocyty) - srpkovité erytrocyty (Srpkovitá anémie - přítomnost patologického HbS)
Histology, Ross, Pawlina, 2011
1. Normocyty 2. Poikilocytóza 3. Anisocytóza
1
2
Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
3
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 - Fe2+. Typy globinových řetězců reprezentují druhy hemoglobinů HbA (α2 ß2), HbF (α2 δ2)
- normochromní erytrocyty – obsahují
32 ± 2 pg Hb, 35 ± 2% Hb hyperchromní, hypochromní (hypochromní anemie)
OxyHb, karbaminoHb (reverzibilní vazba O2 a CO2), karboxyHb (ireverzibilní vazba CO), metHb (Hb váže Fe3+)
ß podjednotky
Znázornění struktury molekuly HbA
Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011
α podjednotky
hem Fe2+
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) aktin
adduktin
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)
spektrin (deficience genu - vrozená sferocytóza)
protein proužku 4,9 protein proužku 4,1 (deficience - vrozená eliptocytóza)
glykoforin ankyrin Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011
protein proužku 3
protein proužku 4,2
(váže Hb; další kotevní místo pro proteiny cytoskeletu)
Antigeny systému AB0 na povrchu erytrocytu • Antigeny - imunodominantní oligosacharidové řetězce 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-acetylgalaktosamin
galaktóza
N-acetylglukosamin galaktóza glukóza
GLYKOFORINY
fukóza
H antigen (mají nositelé všech krevních skupin)
Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011
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
NEUTROFILY – průměrná velikost 10 - 12 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
1
Barrovo tělísko (sex-chromatin = kondensovaný X)
1. Neutrofilní tyčka (tyč) – 2 až 2,5% 2. Neutrofilní segment – 50 až 70% Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
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
specifická granula Golgiho komplex Mikrofotografie: Histology, Ross, Pawlina, 2011
azurofilní granula
Mikrofotografie: Jungueira´s Basic Histology, Mescher, 2010
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
selektinový receptor Migrace chemotaxí Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011
INTEGRIN
CHEMOKINY
IgSF (superfamily)
integrinové receptory histamin, heparin heparinocyt
chemotaxe (vazba molekul chemoatraktantu na receptory neutrofilu)
Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011
Neutrofily - fagocytosa Rozpoznání a vazba antigenů na příslušné receptory (antigeny s protilátkami navázané na Fc receptory) Fc receptor
neutrofilní granula IgG
Pohlcení antigenu pomocí pseudopodií neutrofilu; fúze membrán neutrofilu
pseudopodie
Vznik fagosomu, zahájeno trávení aktivací oxidáz fagosomu další typy receptorů
fagosom
komplement
antigen
antigen
lysosomy
fagolysosom
komplementový (azurofilní granula) (sekundární lysosom) receptor
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
EOSINOFILY – průměrná velikost 12 až 14 µm - dvousegmentované jádro - eosinofilní granula (cihlově červená) ohraničená membránou - elektrondenzní krystaloidní centrum (Cr) - hlavní bazický protein (podmiňuje eosinofilii specifických granul) - slabě osmiofilní granulární matrix - látky Jungueira´s Basic Histology, Mescher, 2010 s cytotoxickým účinkem (eosinofilní kationtový Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM protein, eosinofilní peroxidasa, neurotoxin), hystaminasa (neutralizuje histamin), arylsulfatasa (neutralizuje leukotrieny), Cr 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
EOSINOFIL
SPECIFICKÁ GRANULA (eosinofilní) krystaloidní centrum (Cr) granulární matrix
M
mitochondrie (M)
Cr M
Cr Cr Mikrofotografie: Histology, Ross, Pawlina, 2011
Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
EOSINOFIL
NEUTROFIL
Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
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
BAZOFIL Bazofilní granula - elektrondenzní - nepravidelný tvar - různá velikost
S
S
Granula ohraničená výraznou membránou (S)
Wheater´s Functional Histology, 2011
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 - TC (cytotoxické) - buněčná imunita - TH (helpry) - produkce lyfokinů, indukce imunitní odpovědi - TS (regulační supresorové buňky) NK (natural killers) - programované pro zabití některých typů změněných buněk – nádorových, virem napadených T0 ( cirkulující kmenové buňky) Mikrofotografie: Jungueira´s Basic Histology, Mescher, 2010
LYMFOCYT Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
malý lymfocyt
azurofilní granula trombocyty
mitochondrie (M)
velký lymfocyt
Mikrofotografie: Jungueira´s Basic Histology, Mescher, 2010
lysosomy (azurofilní granula) bílé šipky
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
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)
Migrace monocytu přes endotel krevních cév
jádro monocytu
En - endotel Mo - monocyt Lumen venuly – monocyt připojený četnými pseudopodiemi k endotelu (šipky), počátek migrace (diapedesa); obarvený obr. SEM
cytoplasma
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
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
Schéma submikroskopické stavby trombocytu
plasmalema glykokalyx
marginální svazek mikrotubulů myosin aktin
alfa granula
- hlavně fibrinogen - specifické proteiny (koagulační faktory, plasminogen)
- destičkový růstový faktor
lambda granula glykogen
alfa granula
delta granula - adenosin difosfát (ADP) - adenosin trifosfát (ATP) - serotonin, histamin (usnadňují adhesi trombocytů a vasokonstrikci v poškozené oblasti cévy)
lambda granula - lysosomy (hydrolytické enzymy)
delta granula otevřený kanalikulární systém (vývojový zbytek demarkačních kanálů megakaryocytu) - možnost rychlého uvolnění destičkových faktorů při hemostáze
denzní tubulární systém (zbytek elektrondensního Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011
materiálu z GER megakaryocytu, zásobní místo pro Ca2+)
TROMBOCYT (TEM) densní granula glykogenová granula
mikrotubuly glykokalyx
otevřený kanalikulární systém Mikrofotografie: Jungueira´s Basic Histology, Mescher, 2010
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, vytvářejí četné výběžky 2. TEM - agregace destiček – ztrácejí výběžky, snížený počet granul u některých trombocytů (šipky) Stevens and Lowe, Histology, 1993
1
2
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
Neutrofilní segment
Eosinofil
Bazofil
Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
sex-chromatin
Lymfocyt
Monocyt
Wheater´s Functional Histology, 2011
Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM
