10. Krew jako tkanka. Funkcje krwi. Hematopoeza. Elementy morfotyczne krwi. Erytrocyty – liczba, budowa, znaczenie w transporcie gazów oddechowych. Leukocyty – podział, rola. Pojęcie hemostazy. Udział krwinek płytkowych i czynników osoczowych w krzepnięciu krwi. Fibrynoliza. <to czego nie ma jest przy wcześniejszych tematach.>

Hematopoeza:

Hemopoeza – proces wytwarzania i różnicowania się elementów morfotycznych krwi zachodzący w układzie krwiotwórczym poprzez proliferację oraz dojrzewanie komórek macierzystych hemopoezy.

Ze względu na czas i miejsce tworzenia krwinek wyróżnia się:

• hematopoezę płodową

• hematopoezę pozapłodową.

Narządy krwiotwórcze:

• w życiu płodowym – pęcherzyk żółtkowy, wątroba i śledziona, szpik kostny

• po urodzeniu – szpik kostny.

Etapy hematopoezy płodowej. Ze względu na czas i miejsce tworzenia krwinek wyróżnia się:

1. okres mezoblastyczny (żółtkowy)

• od 2 do 8 tygodnia ciąży

• nie ma naczyń krwionośnych

• w ścianie pęcherzyka żółtkowego powstają wysepki krwiotwórcze

• w środku wysepek różnicują się komórki układu czerwonokrwinkowego (erytrocyty) – proces tworzenia krwinek czerwonych to erytropoeza

• pierwsze erytrocyty są większe niż te, które ma człowiek po urodzeniu – erytropoeza megaloblastyczna

• erytropoeza megaloblastyczna utrzymuje się jako jedyna do drugiego miesiąca życia płodowego, a następnie jest stopniowo zastępowana przez erytropoezę normoblastyczną dającą mniejsze, bezjądrzaste erytrocyty

• z komórek ułożonych na obwodzie wysp krwiotwórczych powstają angioblasty i tworzą się pierwsze naczynia krwionośne

• w naczyniach pojawia się płynna część krwi – osocze

• pod koniec drugiego miesiąca ciąży pojawiają się pierwsze granulocyty

2. okres wątrobowo-śledzionowy

• od 5 do 20 tygodnia ciąży

• główne miejsce: wątroba płodowa

• śledziona – około 4 miesiąca życia płodowego

• początkowo produkuje krwinki czerwone i granulocyty

• następnie megakariocyty i płytki krwi oraz limfocyty

• po okresie życia płodowego wątroba i śledziona stają się narządami krwiogubnymi (czasem trzeba usunąć śledzionę, żeby nie niszczyła zbyt wielu krwinek)

3. okres szpikowy

• hematopoeza szpikowa rozpoczyna się około 16 tygodnia ciąży

• proces tworzenia limfocytów rozpoczyna się w szpiku kostnym we wczesnym etapie hematopoezy, po czym dalsze stadia pojawiają się w narządach chłonnych (grasicy, węzłach chłonnych, śledzionie)

• wtórnie limfocyty wracają do szpiku

• początkowo szpik produkuje granulocyty (gromadzenie komórek obronnych przed porodem), a potem wszystkie krwinki.

Komórki macierzyste, w zależności od potrzeb organizmu, mogą różnicować się na:

• erytrocyty

• granulocyty

• trombocyty

• limfocyty

• monocyty.

W procesie krwiotworzenia biorą udział 3 populacje komórek:

1. komórki macierzyste o właściwościach wielopotencjalnych (mogą się same odnawiać, dojrzewać i różnicować na linię mieloidalnych lub limfoidalnych komórek macierzystych)

2. komórki macierzyste ukierunkowane na linię limfoidalną lub mieloidalną

3. komórki zróżnicowane o określonych cechach charakterystycznych dla danej linii komórkowej.

Występowanie komórek macierzystych:

1. narządy krwiotwórcze

2. krew obwodowa (niewiele).

Komórki macierzyste, które krążą we krwi osiedlają się i tworzą kolonie tylko w szpiku kostnym.

Cechy komórek macierzystych:

• nie można ich rozpoznać po cechach morfologicznych

• są podobne do małych limfocytów

• można wykryć komórki macierzyste krwiotwórcze za pomocą przeciwciał monoklonalnych (receptory CD34)

• komórki macierzyste, które wchodzą w aktywny cykl biorą udział w dwóch procesach:

1. odtwarzanie (samoodnawianie)

2. różnicowanie komórek.

Dzięki samoodnawianiu pula komórek macierzystych u zdrowego człowieka utrzymuje się na względnie stałym poziomie. Dla utrzymania hematopoezy na względnie stałym poziomie przez całe życie człowieka każda komórka macierzysta musi przejść co najmniej 200 podziałów mitotycznych. Dużą zdolność odnowy szpiku zapewnia pozostawanie większości komórek macierzystych w fazie spoczynkowej G0 cyklu. Zdolności odtwórcze komórek macierzystych choć duże, nie są jednak nieograniczone. Zmniejszenie puli komórek macierzystych poniżej 10% normy uniemożliwia ich odnowę i prowadzi do niewydolności szpiku. Takie uszkodzenie mogą wywołać trucizny działające na komórki w fazie G0.Różnicowanie i dojrzewanie komórek macierzystych – pojawiają się różne linie komórek.Proces proliferacji – komórki narządów krwiotwórczych mają zdolność do proliferacji do pewnego etapu.W rozwoju każdej krwinki można wyróżnić proces:

1. różnicowania – prowadzi do przystosowania się komórki do pełnionych funkcji, zmiany zapoczątkowane w czasie

2. różnicowania są nieodwracalne

3. dojrzewania

4. proliferacji.

W każdej linii komórkowej są następujące przedziały:

1. komórek macierzystych

2. komórek niedojrzałych (komórki prekursorowe)

3. komórek dojrzałych.

W procesie różnicowania:

1. zmienia się morfologia komórki

2. na powierzchni komórki pojawiają się specyficzne receptory.

Proces dojrzewania:

1. zanim w krążeniu pojawią się dojrzałe krwinki ma miejsce skomplikowany proces dojrzewania

2. w krwinkach zachodzą istotne zmiany dotyczące ich budowy i funkcji

3. proces dojrzewania krwinek zachodzi w narządach krwiotwórczych, a do krwi obwodowej przedostają się prawie dojrzałe krwinki.

Proces proliferacji w trakcie dojrzewania krwinek:

1. komórki, które są obecne w narządach krwiotwórczych do pewnego etapu rozwoju mają zdolność dzielenia się, czyli proliferacji.

Krwinki dojrzewające i dojrzałe:

1. spełniają swoje funkcje

2. nie proliferują

3. po pewnym czasie są eliminowane z krążenia w narządach krwiogubnych: śledzionie i wątrobie.

Z linii szpikowej (mieloidalnej) powstają układy:

• erytroblastyczny (czerwonokrwinkowy)

• granulocytowy

• monocytowo-makrofagowy

• płytkotwórczy.

Z linii limfoidalnej powstają komórki układu limfatycznego.

Przerwanie któregokolwiek ogniwa hematopoezy prowadzi do zaburzeń przejściowych lub trwałych zmian wyrażających się różnymi objawami klinicznymi. Im wcześniejsze stadium jest uszkodzone, tym poważniejsze są konsekwencje kliniczne.

Uszkodzenie komórek macierzystych może prowadzić do:

1. aplazji szpiku

2. transformacji nowotworowej.

Uszkodzenie komórek dojrzewających objawia się zaburzeniami w konkretnym układzie.

Erytrocyty należą do układu czerwonokrwinkowego. Powstają w procesie erytropoezy.

Skład układu czerwonokrwinkowego:

• erytrocyty we krwi obwodowej

• erytroblasty w szpiku kostnym.

Układ czerwonokrwinkowy to 20-25% komórek jądrzastych szpiku kostnego.

Regulacja erytropoezy:

• erytropoetyna EPO wytwarzana głównie przez nerki w odpowiedzi na niedotlenienie

• im stężenie tlenu jest niższe tym więcej EPO (tym więcej erytrocytów we krwi)

• miejsca syntezy EPO:

1. wątroba w okresie płodowym

2. nerki po urodzeniu

• działanie EPO:

• komórki macierzyste krwiotwórcze ukierunkowane na układ czerwonokrwinkowy ulegają różnicowaniu do erytroblastów i proliferacji.

Typy erytropoezy:

• megaloblastyczna – fizjologiczna do 5 miesiąca życia płodowego, patologiczna u dorosłych

• normoblastyczna – od 5 miesiąca życia płodowego do końca życia.

Erytropoeza normoblastyczna:

• proerytroblast (pronormoblast)

• erytroblast zasadochłonny (bazochromatyczny)

• erytroblast obojętnochłonny (polichromatyczny)

• erytroblast kwasochłonny (ortochromatyczny)

• retikulocyt

• erytrocyt.

Pierwszą rozpoznawalną w mikroskopie krwinką jest proerytroblast.

Proerytroblast:

• średnica 15-20μm

• jądro:

• duże, okrągłe lub lekko owalne

• położone centralnie

• dominuje w komórce

• wypełnia je delikatna, różowa oksychromatyna grubsza niż ma mieloblast

• zawiera 2-3 niezbyt wyraźne jąderka ciemniejsze niż chromatyna jądra

• cytoplazma:

• wąski pas wokół jądra

• silnie zasadochłonna, ciemnoniebieska, bezziarnista

• regularna lub tworzy szerokie wypustki

• między jądrem a cytoplazmą jest niewielkie przejaśnienie (halo).

Erytroblast zasadochłonny (bazochromatyczny)

• komórka okrągła

• jądrzasta

• średnica 10-18μm

• jądro:

• okrągłe

• brak jąderek

• chromatyna jądrowa jest ciemniejsza, bo pojawia się granatowa bazochromatyna

• cytoplazma:

• regularna

• zasadochłonna, barwi się na kolor niebieski, bo zawiera dużo RNA.

Erytroblast obojętnochłonny (polichromatyczny)

• komórka okrągła

• jądrzasta

• średnica 9-15μm

• jądro:

• okrągłe, położone centralnie

• brak jąderek

• chromatyna ciemniejsza, bo jądro zawiera dużo granatowej bazochromatyny

• struktura jądra pyknotyczna (jądro zbite)

• cytoplazma:

• regularna

• barwi się na kolor różowo-fioletowy (szarofiołkowa), bo pojawia się hemoglobina

• ostatnia komórka,która się dzieli.

Erytroblast kwasochłonny (ortochromatyczny)

• komórka okrągła

• średnica 8-12μm

• nie dzieli się

• pozbywa się jądra (denukleacja)

• jądro:

• jądro może być położone nieco poza środkiem komórki

• ma strukturę szprychowatą

• barwi się na granatowo

• cytoplazma:

• cytoplazma regularna w kolorze dojrzałych erytrocytów

• zawiera hemoglobinę i wybarwia się na różowo

• osiąga pełne wysycenie hemoglobiną

• komórka nie dzieli się, a jedynie dojrzewa.

Retikulocyt

• młoda postać erytrocyta

• średnica 8-9μm

• nie posiada jądra

• wybarwia się na kolor różowy (ceglastoczerwony), niewielka synteza hemoglobiny

• traci rybosomy, mitochondria i kształtem zbliża się do dwuwklęsłej soczewki

• przechodzi przez zatoki ze szpiku kostnego do krwi obwodowej

• aby potwierdzić, że to retikulocyt, trzeba wykonać barwienie błękitem brynatowo-krezolowym, błękitem Nilu, błękitem metylenowym – pojawiają się delikatne, niebieskie ziarnistości

• w cytoplazmie jest tzw. substancja siateczkowo-włóknista (substantia reticulofilamentosa), pozostałości mitochondriów i rybosomów.

Erytrocyt:

• krwinka oglądana z góry jest okrągła

• na przekroju poprzecznym ma kształt dwuwklęsłego dysku

• w ciągu doby w organizmie człowieka powstaje około 2,5x1011 krwinek czerwonych

• wybarwia się ceglastoczerwono

• centralne przejaśnienie (della) nie przekracza 1/3 średnicy krwinki

• komórka pozbawiona jądra, mitochondriów i siateczki śródplazmatycznej

• średnica 7,7-8μm

• grubość 1,4-2,1μm

• powierzchnia 126μm2

• objętość 90fl

• kształt zapewnia znaczny nadmiar powierzchni w stosunku do objętości, co ułatwia wymianę gazową i odkształcanie się krwinki

• erytrocyt jest elastyczny i może przeciskać się przez naczynia włosowate o średnicy 2-3μm

rola erytrocytów:

• przenosi tlen do tkanek

• z tkanek zabiera dwutlenek węgla

• 95% białek cytoplazmy erytrocyta stanowi hemoglobina A.

Podsumowanie erytropoezy:

• w wyniku 4 kolejnych podziałów z jednej komórki prekursorowej powstaje 16 erytroblastów obojętnochłonnych

• liczbę erytroblastów prawdopodobnie zwiększa 3-5 podziałów autonomicznych

• z każdego proerytroblasta powstaje 8-32 erytrocytów

• liczba erytrocytów we krwi osoby dorosłej: 5x1012/l

• całkowita liczba erytrocytów wynosi około 25x1012

• powierzchnia wszystkich erytrocytów wynosi około 3000-3800m2.

• od komórki odpowiadającej na erytropoetynę do retikulocyta, erytroblasty ulegają pięciu podziałom

• z jednej komórki macierzystej powstaje 8-32 erytroblastów kwasochłonnych i tyle samo erytrocytów

• szpik kostny opuszczają retikulocyty

• z retikulocytów po około 45 godzinach powstają dojrzałe erytrocyty

• ostatnią komórką, która się dzieli jest erytroblast obojętnochłonny

• w erytroblastach polichromatycznych zaczyna się synteza hemoglobiny i kończy w retikulocycie

• w erytroblaście kwasochłonnym zachodzi denukleacja

• w czasie dojrzewania komórki zmieniają rozmiary (zmniejszają się), zmienia się odczyn cytoplazmy, odczyn i struktura jądra (z różowego z oksychromatyną staje się granatowe z bazychromatyną).

Liczba krwinek czerwonych zależy od płci i wieku (obniża się z wiekiem). Liczba erytrocytów obniża się u kobiet w ciąży i w niedokrwistościach, wzrasta u osób ciężko pracujących fizycznie, w wyniku niedotlenienia organizmu, np. wysoko w górach i w chorobach takich jak np. nadkrwistości. Czas życia erytrocytu to 100-120 dni. Stare krwinki niszczone są przez układ siateczkowo-śródbłonkowy. Hemoglobina uwolniona z erytrocytów jest natychmiast degradowana do hemu (ulega przemianie do żelaza i bilirubiny) i globiny (ulega przemianie do wolnych aminokwasów).

Erytrocyty powstaja w wyspach krwiotwórczych (erytroblastycznych) szpiku kostnego. Taka wyspa składa się z 1-2 makrofagów otoczonych wieńcem erytroblastów.

Rola makrofagów w procesie erytropoezy:

• pochłaniają niepotrzebne jądra erytroblastów kwasochłonnych po denukleacji

• fagocytują niepełnowartościowe krwinki

• dostarczają substancje odżywcze.

Nieefektywna erytropoeza – część komórek układu czerwonokrwinkowego nie dojrzewa, bo wcześniej ulega eliminacji (apoptozie i fagocytozie w obrębie szpiku).

Starzeniu się erytrocytu towarzyszą zmiany metaboliczne, chemiczne, fizyczne i morfologiczne. Przykłady zmian:

• zmniejsza się aktywność wielu enzymów

• słabnie glikoliza

• maleje zawartość lipidów

• zwiększa się stężenie methemoglobiny

• tendencja do sferocytozy

• zmiana powinowactwa do hemoglobiny

• utrata elastyczności.

Układ granulocytowy. Granulopoeza (granulocytopoeza).

Krwinki białe:

• granulocyty

• limfocyty

• monocyty.

Komórki układu białokrwinkowego stanowią 70% komórek szpiku.

Granulopoeza (granulocytopoeza):

• proces wytwarzania granulocytów

• zachodzi w szpiku kostnym

• granulocyty powstają z komórki macierzystej szpiku

• powstające komórki tworzą układ granulocytowy.

Granulocyty wywodzą się z linii mieloidalnej. Granulocyty i monocyty mają wspólną bipotencjalną komórkę macierzystą, która daje początek dwóm liniom komórek – linii granulocytów i linii monocytów. Proces różnicowania na etapie bipotencjalnej komórki macierzystej trwa 3-5 dni.

Komórki układu granulocytowego

• mieloblast

• promielocyt

• mielocyt

• metamielocyt

• granulocyt o jądrze pałeczkowatym

• granulocyt o jądrze segmentowanym.

Proces różnicowania komórek układu granulocytowego trwa 10-15 dni. Od mieloblasta do metamielocyta komórki znajdują się w szpiku. Pierwszą rozpoznawalną w mikroskopie komórką jest mieloblast. Wszystkie komórki tego szeregu mają jądro.

Krew:

• granulocyty o jądrze pałeczkowatym

• granulocyty o jądrze segmentowanym

• pojedyncze metamielocyty.

Granulocyty o jądrze pałeczkowatym i segmentowanym mają zdolność diapedezy. We krwi przebywają kilkanaście godzin, potem przechodzą do okolicznych tkanek. Z tkanek do krążenia nie wracają.

Mieloblast

• mieloblasty stanowią 1-2% wszystkich komórek jądrzastych szpiku

• średnica 15-20μm

• jądro:

• duże, okrągłe lub owalne

• delikatna struktura z dużą ilością różowej, kwasochłonnej oksychromatyny

• zawiera od 2-5 dobrze widocznych jąderek koloru niebieskawego

• cytoplazma:

• bezziarnista

• zasadochłonna, niebieska

• wąski pas wokół jądra

• często nieregularna, z wypustkami

• nie ma przejaśnienia między jądrem a cytoplazmą.

Promielocyt

• 0,5-5% blastozy szpiku

• komórka większa od mieloblasta

• najczęściej okrągła

• średnica 16-27μm

• jądro:

• owalne, położone z boku komórki

• ma delikatną różową, siateczkową strukturę

• zawiera od 1 do 4 jąderek

• cytoplazma:

• zajmuje dużą część komórki, obfitsza niż u mieloblasta

• jasnoniebieska

• zawiera liczne ziarnistości (komórką piegowata)

• promielocyt zawiera dwa rodzaje ziarnistości:

• specyficzne

• azurochłonne

Hemostaza - całokształt mechanizmów zapobiegających wypływowi krwi z naczyń krwionośnych, zarówno w warunkach prawidłowych, jak i w przypadkach ich uszkodzeń, jednocześnie zapewniający jej prawidłowy przepływ w układzie krwionośnym. Pojęcie hemostazy obejmuje zarówno krzepnięcie krwi jak i fibrynolizę. Oba procesy zachodzą jednocześnie, również w momencie tworzenia skrzepu.

Etapy hemostazy

Podział hemostazy na etapy jest umowny. Najczęściej hemostaza jest dzielona na dwa główne etapy: krzepnięcie i fibrynoliza. Oba te procesy zachodzą równocześnie i pozostają w pewnej równowadze. Przewaga któregoś z tych procesów jest rezultatem przewagi aktywności kompleksu enzymatycznego nad kompleksem drugiego procesu.

Krzepnięcie

Składa się z następujących procesów:

• hemostaza pierwotna

• hemostaza naczyniowa

• hemostazę płytkową

• hemostaza wtórna

• hemostaza osoczowa

• powstanie włóknika

Hemostaza pierwotna kończy się wytworzeniem czopu płytkowego. Hemostaza wtórna ma na celu utworzenie skrzepu. Obejmuję aktywację osoczowych czynników krzepnięcia i wytworzenie usieciowanego włóknika.

Hemostaza naczyniowa

Jest to proces związany z występowaniem fizycznej bariery dzielącą krew od innych tkanek. Najważniejszą rolę pełni tu śródbłonek, który oprócz bariery fizycznej, stanowi barierę elektrostatyczną dla ujemnie naładowanych błon komórkowych erytrocytów. Jednocześnie głębsze warstwy naczynia są zbudowane m.in. z kolagenu, który jest dodatnie naładowany. W momencie uszkodzenia naczynia włókna kolagenu zmieniają ładunek naczynia, co powoduje przyciąganie nie tylko erytrocytów, ale również trombocytów. Przez hemostazę naczyniową rozumie się również produkcje przez śródbłonek czynników hipotensyjnych, antyagregacyjnych, czynniki krzepnięcia V i VIII, antytrombinę III, aktywator czynnika XII oraz tromboplastyny tkankowej. Zaburzenia czynności śródbłonka oraz innych warstw naczynia są powodem skaz naczyniowych. W wyniku uszkodzenia naczynia krwionośnego następuje jego lokalne obkurczenie. Szczególnie dobrze jest to widoczne przynaczyniach tętniczych, gdzie światło może zostać całkowicie zamknięte. Naczynia żylne maja mniejszą zdolność obkurczenia, maksymalnie jest to około 50% światła. Zwężenie światła przepływu ułatwia aktywację trombocytów oraz pomaga zredukować utratę krwi.

Hemostaza płytkowa
Jest to proces związany z czynnością trombocytów. Wyróżnia się trzy procesy związane hemostazą płytkową:

• aktywacja

• adhezja

• agregacja i uwalnianie

Zaburzenia układu hemostazy:

• skazy krwotoczne

• skazy osoczowe

• skazy płytkowe

• skazy naczyniowe

• niedobór witaminy K

• dysfunkcje układu antykoagulacyjnego

• niedobór białka C

• niedobór białka S

• niedobór antytrombiny

• zakrzepica

• Zespół rozsianego wykrzepiania wewnątrznaczyniowego

• Zakrzepowa plamica małopłytkowa.