Skład i funkcje krwi

KREW – tkanka płynna, odgraniczona od innych tkanek organizmu co najmniej 1 warstwą komórek, którą tworzą komórki śródbłonka naczyniowego. Całkowita objętość krwi wypełniającej łożysko krwionośne stanowi ok. 8% masy ciała (5-6 l).
HEMATOKRYT – stosunek ciał upostaciowanych do całkowitej ilości krwi (dla mężczyzn norma wynosi 46%, dla kobiet – 41%.
TKANKI KRWIOTWÓRCZE:
-pierwotne – centralne tkanki hematopoetyczne: szpik kostny czerwony, grasica
-wtórne – obwodowe tkanki hematopoetyczne: węzły chłonne, grudki chłonne w błonach śluzowych i śledziona
SKŁAD KRWI:
elementy upostaciowane (tzw. ciałka krwi lub elementy morfotyczne):

• erytrocyty (krwinki czerwone): 4,5-5 mln/mm³ krwi (99%)

• leukocyty (krwinki białe) 4-10 tys./mm³ krwi

• trombocyty (płytki krwi) 350tys./mm³ krwi
  Stanowią ok. 44% objętości krwi
  -osocze:

• fibrynogen

• surowica

Stanowi ok. 56% objętości krwi

ERYTROCYTY

Powstają w czerwonym szpiku kostnym, a szybkość ich tworzenia regulowana jest przez hormon wydzielany przez nerki i wątrobę – erytropoetynę. W ciągu 1 minuty wytwarzane jest ok. 2 000 000 mln erytrocytów. Czerwony szpik kostny znajduje się w nasadach kości długich oraz w kościach płaskich i stanowi 2,5% masy ciała człowieka. Zawsze powstaje taka sama liczba erytrocytów jaka ginie, dzięki czemu ich liczba utrzymuje się na stałym poziomie. Okres życia erytrocytów wynosi ok. 120 dni. Ulegają one rozpadowi w układzie siateczkowo-śródbłonowym wątroby i śledziony, uwalniając ze swojego wnętrza hemoglobinę (globina  aminokwasy, hem biliwerdyna, żelazo do osocza)
Erytrocyty są to bezjądrzaste komórki zawierające hemoglobinę. Składają się z ok. 40% substancji stałej i wody. Stanowią one ok. 45% objętości krwi (wartość hematokrytowa). Mają kształt dwuwklęsłej soczewki o średnicy 7-8 mikronów, dzięki czemu mogą odkształcać się przy przeciskaniu się przez naczynia krwionośne. Wielokrotny powrót do właściwego kształtu krążących we krwi erytrocytów zapewnia cytoszkielet erytrocytu, utworzony z sieci cząsteczek spektryny.
Podstawowa funkcja krwinek czerwonych to transport cząsteczek tlenu z płuc do tkanek.
LEUKOCYTY
Leukocyty są to posiadające jądro bezbarwne elementy komórkowe krwi. Stanowią ok. 0,05% jej objętości. Powstają w czerwonym szpiku kostnym, węzłach chłonnych i narządach układu chłonnego (śledziona, grasica). Pełnią funkcję obronną.
Leukocyty dzieli się na:

• granulocyty: leukocyty wielopłatowojądrzaste

• agranulocyty: leukocyty jednojądrzaste

W zależności od stopnia dojrzałości wyróżnia się granulocyty o jądrze pałeczkowatym oraz granulocyty wielopłatowojądrzaste. Granulocyty powstają w czerwonym szpiku kostnym.
Podział granulocytów w zależności od ich wybarwienia:
a) obojętnochłonne (neutrofile) – 66% krwinek białych; zapewniają ochronę przed drobnoustrojami na drodze fagocytozy; są wytwarzane intensywnie podczas stanów zapalnych i przy zakażeniu organizmu – wpływ toksyn bakteryjnych. Są odpowiedzialne za wytwarzanie ropy. Żyją 30 godzin, umierają od zatrucia bakteriami. Neutrofile utrzymują równowagę pomiędzy makroorganizmem człowieka i drobnoustrojami. Krążące we krwi neutrofile przyczepiają się do komórek śródbłonka w naczyniach włosowatych i wychodzą z łożyska krwionośnego – diapedeza – kierując się do ognisk zapalnych, ognisk rozmnażania się bakterii, do martwych tkanek i innych obcych ciał (ruch pełzakowaty). Neutrofile przemieszczają się do miejsc, w których tworzą się chemokiny – substancje wytwarzane przez uszkodzone lub zaktywizowane komórki. Po dotarciu do ognisk zapalnych w neutrofilach zachodzi reakcja degranulacji – enzymy i inne aktywne substancje uwalniane są z ziarnistości do otoczenia. Cechuje je oddychanie wybuchowe.
b) kwasochłonne (eozynofile) – 3% krwinek białych, żyją ok. 12 dni, ich ilość wzrasta przy stanach alergicznych; są odpowiedzialne za niszczenie obcych białek np. alergenów. Posiadają właściwości diapedezji, chemotaksji i fagocytozy. W warunkach fizjologicznych inaktywują substancje wywołujące odczyn zapalny, natomiast w warunkach rozwiniętego procesu patologicznego nasilają odczyn zapalny. W stosunku do różnych pasożytów wykazują podobne reakcje do reakcji neutrofilów w stosunku do bakterii.
c) zasadochłonne (bazofile) – 0,5-1% krwinek białych – działają przeciwzakrzepowo; uczestniczą w reakcjach związanych z bezpośrednią nadwrażliwością i w reakcjach anafilaktycznych. W czasie degranulacji wydzielają heparynę i histaminę.
Agranulocyty żyją najdłużej, powstają w szpiku kostnym, w grasicy i układzie limfatycznym, są odpowiedzialne za rozpoznawanie przeszczepów i niszczenie obcych ciał.
Agranulocyty dzielą się na:
1) limfocyty – 23% krwinek białych, powstają w szpiku kostnym i grasicy, a także węzłach chłonnych i śledzionie, biorą udział w reakcji nabytej odporności organizmu, rozpoznają ciała obce
1.1 limfocyty T – grasicozależne (70%)
Th – powodują odpowiedź immunologiczną organizmu, aktywują inne limfocyty 40%
Tc – są odpowiedzialne za niszczenie komórek zawierających obce antygeny 30%
Ts – powodują zmniejszenie reakcji odpornościowej organizmu. Ich niedobór wzmaga alergię.
1.2 limfocyty B – szpikozależne, są odpowiedzialne za humoralny mechanizm odpowiedzi immunologicznej (15%)
1.3 limfocyty NK – natural killers, wykazują aktywność cytotoksyczną, niszcząc komórki, w których rozwijają się wirusy, jak również komórki nowotworowe (15%)

monocyty – 6% krwinek białych; powstają w czerwonym szpiku kostnym (z komórek układu siateczkowo-śródbłonkowego). Monocyty po przejściu z krwi do tkanek stają się makrofagami tkankowymi i wykazują zróżnicowaną funkcję, w zależności od tkanki, do której przeszły. Makrofagi – największe z krwinek, tworzenie tkanki ziarnistej i bliznowatej. Monocyty i makrofagi biorą udział w : regulacji biosyntezy immunoglobulin; reakcjach przeciwbakteryjnych, przeciwpasożytniczych, przeciwgrzybiczych i przeciwwirusowych; usuwaniu uszkodzonych tkanek; kierowaniu czynnością fibroblastów i komórek tkanki łącznej; wytwarzaniu czynników wzrostowych
Właściwości (charakterystyki) opisujące leukocyty:

• Diapedeza – krwinki białe mają zdolność do poruszania się ruchem pełzakowatym i wydostawania się poza światło naczyń krwionośnych.

• Chemotaksja – rozpoznawanie i kierowanie się w stronę ciała obcego lub nieprawidłowo zbudowanej komórki

• Fagocytoza – pożeranie elementów tkankowych i komórkowych

TROMBOCYTY (płytki krwi)
Nie posiadają jądra komórkowego, czas ich życia wynosi 10 dni, zatrzymywane są w śledzionie, która jest zasadniczym miejscem ich rozpadu. Powstają w czerwonym szpiku kostnym (z megakariocytów), ich ilość wzrasta po zabiegach, krwotokach i wysiłkach fizycznych. Odgrywają ważną rolę w krzepnięciu krwi (tworzą czopy), uczestniczą w homeostazie, uwalniają czynniki sprzyjające agregacji. Homeostaza (zatrzymanie krwi w łożysku krwionośnym) zależy od: właściwości naczyń krwionośnych, obecności trombocytów, czynników osoczowych powodujących zamianę fibrynogenu na fibrynę.
OSOCZE
Płynna część krwi powstała po odwirowaniu składników upostaciowanych. Należy do płynu zewnątrzkomórkowego. 91% osocza stanowi woda, a pozostałe 9% to składniki organiczne i mineralne (składniki organiczne-8%-białka: 4,5% albuminy, 2,8% globuliny, 0,5% fibrynogen; tłuszcze, cukry; składniki nieorganiczne-1%-np. sole Na, K, Ca, Mg, Cl, węglany, fosforany, siarczany). Od prawidłowego składu płynu tkankowego, pośrednio od składu osocza, zależy pobudliwość komórek, a więc właściwości błony komórkowej i metabolizm wewnątrzkomórkowy.
Osocze = fibrynogen + surowica.
SUROWICA
Płynna pozostałość po krwi skrzepniętej. Surowica transportuje wszystkie rozpuszczalne związki pokarmowe, sole mineralne, hormony, enzymy, związki odpornościowe, produkty rozpadu i wydalnicze. Surowica odgrywa ważną rolę w biologicznych reakcjach obronnych ustroju.
FUNKCJE KRWI:

• transportująca:

  • tlen z płuc do tkanek funkcja oddechowa

  • dwutlenek węgla z tkanek do płuc

  • produkty energetyczne i budulcowe wchłonięte w przewodzie pokarmowym do wszystkich tkanek – funkcja odżywcza

  • produkty przemiany materii ze wszystkich tkanek do nerek

  • hormony syntetyzowane w organizmie i witaminy wchłonięte w przewodzie pokarmowym

magazynująca:

• magazynuje hormony gruczołu tarczowego i hormony steroidowe po ich związaniu z białkami osocza

• regulacyjna:

  • wyrównuje ciśnienie osmotyczne we wszystkich tkankach

  • wyrównuje stężenie jonów wodoru (pH) we wszystkich tkankach – funkcja buforująca, homeostatyczna

  • wyrównuje różnice temperatur występujące między poszczególnymi narządami i tkankami – funkcja termoregulacyjna

• obronna:

  • tworzy zaporę przed inwazją drobnoustrojów, które po dostaniu się do środowiska wewnętrznego są stale fagocytowane przez granulocyty

  • eliminuje za pomocą przeciwciał i układu dopełniacza substancje obce szczególnie o charakterze białkowym, np. produkty przemiany drobnoustrojów-toksyny

2. Grupy krwi
W błonach komórkowych erytrocytów występują antygeny, a w osoczu krwi obecne są naturalne przeciwciała przeciwko obcym antygenom erytrocytów. Ich rodzaj określa grupę krwi. Wyróżnia się grupy antygenowe A, B i H. Na podstawie ich występowania został dokonany podział na 4 główne grupy krwi:

Grupa krwi	Antygen w erytrocytach	Przeciwciało w surowicy
0	Nie ma	Alfa (anty-A), beta (anty-B)
A	A	Beta (anty-B)
B	B	Alfa (anty-A)
AB	A i B	Nie ma

Istnieje również podział na 2 grupy układu Rh:
Rh(+) – w otoczkach erytrocytów występuje antygen D
Rh(-) – nie ma antygeny D
Niezgodna grupowo transfuzja może doprowadzić do reakcji uczuleniowej, wstrząsu anafilaktycznego oraz do niszczenia erytrocytów.
Antygen D odgrywa też dużą rolę w konflikcie serologicznym pomiędzy matką (Rh(-)) a płodem (Rh(+)).
U ludzi ras białych najczęściej występuje grupa krwi A, najrzadziej AB.
Hemoglobina

• Barwnik krwi

• Składnik erytrocytów

• 90% suchej masy krwinki (po pozbawieniu wody)

• Składa się z:

  • HEM (4%) – to organiczny związek niebiałkowy, nadaje krwince czerwony kolor, składa się z 4 pierścieni pirolowych

    • Jest syntetyzowany w erytroblastach

    • Jednej cząsteczce hemoglobiny odpowiadają zawsze 4 HEM

Każdy układ HEM jest połączony z 1 łańcuchem polipeptydowym

• Globina (96%)

  • 4 łańcuchy polipeptydowe

  • Zawiera 574 aminokwasy (1 para łańcuchów α = 141 aminokwasów, 1 para łańcuchów β = 146 aminokwasów)

• Pochodne hemoglobiny

  • Oksyhemoglobina – połączona z tlenem, powoduje zmianę barwy krwi

  • Methemoglobina – żelazo jest III wartościowe, nie przenosi O₂

  • Karboksyhemoglobina – połączenia z tlenkiem węgla

  • Karbaminohemoglobina – połączona z dwutlenkiem węgla

Funkcje Hemoglobiny

1. Transport tlenu z powietrza pęcherzykowatego do komórek

2. Transport dwutlenku węgla z komórek do powietrza

3. Udział w regulacji równowagi kwasowo- zasadowej krwi – działanie buforujące, bierze udział w utrzymywaniu stałego pH krwiw

Metody oznaczania hemoglobiny

• Chemiczna- opiera się na pomiarze zawartości Fe- 1g hemoglobiny zawiera 0,336g Fe

• Gazometryczna – opiera się na fakcie, że 1g hemoglobiny może przyłączyć lub uwolnić 1,34ml tlenu (pomiar ilości tlenu uwolnionego z danej próbki krwi, znając ilość tlenu, możemy wyznaczyć zawartość hemoglobiny

• Spektrofotometryczna – polega na przepuszczeniu przez roztwór danej krwi światła o znanej długości fali i oznaczeniu światła pochłoniętego przez Hb

• Kolorymetryczna – bazuje na porównaniu zabarwienia roztworu hemolizowanego krwi badanej z roztworem wzorcowym

• Hematokryt – stosunek ciał upostaciowanych (krwinek czerwonych) do całej objętości krwi prawidłowo wynosi 42-44%. Jeżeli stosuje się EPO Hb hematokryt wzrasta, wzrasta także lepkość krwi co prowadzi do większej krzepliwości – powstawanie zakrzepów

Teoria krzepnięcia krwi

Krzepnięcie – przejście ze stanu płynnego w ciało stałe

Krzepnięcie krwi – zatrzymanie krwawienia poprzez zamknięcie uszkodzonych naczyń krwionośnych, to przekształcenie fibrynogenu (rozpuszczalne ciałko) w nierozpuszczalną fibrynę, produkt, w który zamienia się krew to skrzep

W krzepnięciu krwi biorą udział 4 czynniki

• Fibrynogen

• Protrombina

• Trombokinaza

• Jony wapnia

Fazy krzepnięcia

• Faza pierwsza – to proces powstawania trombokinazy, powstaje ona na podłożu lipoproteidu znajdującego się w osoczu, w płytkach krwi i tkankach. W pierwszej kolejności działa trombokinaza tkankowa, która działa natychmiast i szybko, zapoczątkowując proces krzepnięcia. Proces ten kontynuuje trombokinaza krwi, działa ona słabiej i wolniej

• Faza druga – dochodzi tu do powstania czynnej formy trombiny z protrombiny, na skutek działania obu trombokinaz

• Faza trzecia – trombina rozkłada fibrynogen na fibryno peptydy włóknika, po czym bez udziału trombiny następuje polimeryzacja monomerów włóknika do polimerów. Następnie trombina w obecności jonów wapnia aktywuje czynnik XIII, który przekształca rozpuszczalny włóknik we włóknik nierozpuszczalny

• Faza czwarta – polega na kurczeniu się skrzepu z równoczesnym wyciskaniem surowicy, na kurczliwość skrzepu wpływają: liczba płytek oraz czynniki płytkowe krwi, właściwa ilość retraktoenzymu. Refrakcja w dużej mierze zależy od czynników osoczowych. Dużą rolę odgrywa trombina, której mniejsze stężenie upośledza retrakcję, a większa nasila. Wydzielana ze skrzepu surowica pobudza dalsze krzepnięcie

• Faza piąta – jest to proces rozpuszczania skrzepu – fibrynoliza, pod wpływem aktywatorów powstaje enzym o właściwościach trypsyny, zwanej fibryno kinazą, proces ten może trwać kilka dni.

Bufor – mieszanina słabego kwasu i soli tego samego kwasu z mocną zasadą albo mieszanina słabej zasady, sprzężonej z nią soli z mocnym kwasem

Układy buforowe nie eliminują jonów H+, ale działają łącząc się z nimi powodują ich neutralizację. Działają na zasadzie przyłączania lub oddawania jonów H+. Zależy od

• Kwasica – przyłączenie jonów H+ - nadmiar tych jonów

• Zasadowica – oddaje jony H+ - niedobór tych jonów

BUFOR WODOROWĘGLANOWY

W warunkach normalnych stosunek ten wynosi 1:20, jest to główny bufor krwi(osocza), stanowi 53% pojemności buforowej krwi

Kwas mlekowy z wysiłku fizycznego + NaHCO3 = mleczan sodu + kwas węglowy

Ilość CO2 pobudza chemoreceptory lub bezpośrednio ośrodek oddechowy, tym samym zwiększa się wentylacja płuc, nadmiar CO2 zostaje usunięty przez płuca z powietrzem wydychanym

BUFOR FOSFORANOWY

W warunkach normalnych stosunek ten wynosi 1:5, to podstawowy układ buforowy wewnątrzkomórkowy, działa w komórkach kanalików nerkowych, stanowi 5% pojemności buforowej krwi
Kwas mlekowy + fosforan zasadowy = mleczan + fosforan zasadowy

BUFOR BIAŁCZANOWY

Ważny układ wewnątrzkomórkowy, stanowi ok. 7% wszystkich buforów

BUFOR HEMOGLOBINOWY I OKSYHEMOGLOBINOWY

Jest najważniejszym układem buforującym wśród białek, hemoglobina stanowi prawie ¾ całkowitego białka krwi – 35% pojemności buforowej krwi

KWASICA ZASADOWICA
Klasyfikacja zaburzeń równowagi KZ
Zmiany pH wywołane zwiększeniem lub obniżenie pCO2 nazywamy:

• Kwasica oddechowa – zwiększenie pCO2 we krwi

  • Niewyrównana – zawartość HCO3- nie zwiększona, pH obniżone

  • Częściowo wyrównana – zawartość HCO3- zwiększona, lecz w stopniu niedostatecznym dla wyrównania pH

  • Całkowicie wyrównana – zawartość HCO3- zwiększona w takim stopniu, że pH osiąga wartość prawidłową

• Zasadowica oddechowa - zmniejszenie pCO2 we krwi

  • Niewyrównana – zawartość HCO3- nie zmniejszona, pH zwiększone

  • Częściowo wyrównana – HCO3- zmniejszone, jednak w stopniu niedostatecznym dla normalizacji pH

  • Całkowicie wyrównana – HCO3- obniżone tak, że pH ma wartość prawidłową

Zmiany wywołane zwiększeniem lub obniżeniem HCO3- nazywamy:

• Kwasica metaboliczna – zmniejszenie HCO3- we krwi

  • Niewyrównana – pCO2 nie obniżone, pH obniżone

  • Częściowo wyrównana – pCO2 obniżone, lecz w stopniu niedostatecznym dla normalizacji pH

  • Całkowicie wyrównana – pCO2 obniżone w takim stopniu, ze pH osiąga wartość prawidłową

• Zasadowica metaboliczna - zwiększenie HCO3- we krwi

  • Niewyrównana – pCO2 nie podwyższone, pH krwi podwyższone

  • Częściowo wyrównana - pCO2 podwyższone, jednak w stopniu niedostatecznym dla normalizacji pH

  • Całkowicie wyrównana – pCO2 podwyższone w takim stopniu, że pH osiąga wartość prawidłową