KREW I HEMOPOEZA

KREW
I
HEMOPOEZA
Funkcje krwi:
Krew jest tkanką płynną, ponieważ płynna jest
istota międzykomórkowa (osocze)
Skład osocza krwi
Wskaźnik
hematokrytu
elementy morfotyczne
osocze
Woda
erytrocyty
objętość elementów morfotycznych
Białka: albuminy, globuliny α, β, γ (immunoglobuliny), fibrynogen
7 – 8%
Inne substancje:
1 – 2%
produkty przemiany materii (mocznik, kwas moczowy,
kreatynina, sole amonowe)
objętość krwi pełnej
mężczyźni
kobiety
0.4 – 0.5
0.35 – 0.45
Na wartość wskaźnika hematokrytu największy wpływ ma
ilość krwinek czerwonych
Rozmaz krwi
91 – 92%
jony (Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, HCO3 -, PO4-3, SO4-2 )
leukocyty i płytki
Hct =
• transport tlenu i substancji odżywczych do komórek
• transport CO2 i metabolitów wydalanych przez komórki
• transport komórek i czynników uczestniczących w procesach
obronnych
• transport substancji regulacyjnych (np. hormonów) do komórek
• udział w utrzymywaniu homeostazy ustrojowej (równowaga
wodno-jonowa, buforowanie płynów ustrojowych, termoregulacja)
• krzepnięcie
substancje odżywcze (glukoza, aminokwasy, lipidy)
gazy (tlen, dwutlenek węgla, azot)
substancje regulacyjne (hormony, enzymy, witaminy)
Surowica: osocze pozbawione fibrynogenu i czynników krzepnięcia
Elementy morfotyczne krwi
Erytrocyty (krwinki czerwone)
4 500 000 - 5 000 000 /mm3
Leukocyty (krwinki białe)
5 000 - 8 000 /mm3
Trombocyty (płytki krwi)
200 000 - 300 000 /mm3
granulocyty
agranulocyty
Neutrofile
55 - 65 %
(obojętnochłonne)
Eozynofile
2 - 4%
(kwasochłonne)
Bazofile
(zasadochłonne)
0.5 - 1 %
Limfocyty
25 - 35 %
Monocyty
4 - 8%
1
Erytrocyty
(krwinki czerwone)
• średnica 7,5 µm
• brak jądra
• brak organelli
• hemoglobina
• gruby glikokaliks
Spośród wszystkich elementów morfotycznych, tylko erytrocyty
i płytki krwi pełnią swoje funkcje w obrębie łożyska naczyniowego leukocyty przewędrowują przez ściany naczyń do tkanek, które są
terenem ich działania
retikulocyt (1-2 %)
Erytrocyty utrzymują kształt dzięki obecności
wewnętrznego szkieletu błonowego
Cukrowce glikokaliksu erytrocytów
są antygenami układu AB0
galaktoza
glikoforyna
ankyryna
aktyna
glukoza
białko III szczytu
białko 4.2
fukoza
N-acetyloglukozamina
białko 4.1
ANTYGEN 0
galaktoza
N-acetylogalaktozamina galaktoza
glukoza
glukoza
spektryna
aktyna
N-acetyloglukozamina
adducyna
Białka transportowe błony:
• białko III szczytu – transporter anionowy
• pompa sodowo-potasowa
LEUKOCYTY
GRANULOCYTY
AGRANULOCYTY
(neutrofile, eozynofile, bazofile)
(limfocyty, monocyty)
fukoza
N-acetyloglukozamina
fukoza
ANTYGEN B
ANTYGEN A
Neutrofile fagocytują i zabijają bakterie
segmenty
jądra
• zawierają dużą ilość
ziarn azurochłonnych*
i swoistych
• zawierają niewielką ilość
ziarn azurochłonnych
• jądro segmentowane,
• nie dzielą się
• jądro niesegmentowane
• mogą się dzielić i
różnicować,
• krótki czas życia (dni)
• długi czas życia
(tygodnie – lata)
*szczególna forma
pęcherzyków hydrolazowych
• średnica ok. 12 µm
• segmentowane jądro
• ubogie organelle
• ziarnistości
Zdolne do:
• ruchu pełzakowatego
• fagocytozy
• zabijania bakterii
• produkcji mediatorów
regulujących reakcje
immunologiczne
ziarnistości
pseudopodia
Neutrofile są głównymi komórkami ostrego stanu zapalnego
2
Ziarna neutrofila i ich zawartość
Ruch pełzakowaty
Ziarna azurochłonne
• kwaśne hydrolazy
• mieloperoksydaza
• lizozym
• defenzyny
Pod wpływem czynników chemotaktycznych produkowanych przez
bakterie i/lub komórki uczestniczące w procesach obronnych
neutrofile (i inne leukocyty) przechodzą przez ścianę naczynia…
KREW
Ziarna swoiste
• lizozym
• laktoferryna
• kolagenaza
• fosfolipaza
ściana
naczynia
(śródbłonek)
Ziarna gelatynazowe
• gelatynaza
• arginaza
• lizozym
Pęcherzyki wydzielnicze
• cytokiny
• receptory
• cząsteczki adhezyjne
TKANKA
…a następnie migrują do źródła czynników chemotaktycznych
(np. do skupiska bakterii). W przechodzeniu przez śródbłonek
istotną rolę odgrywają cząsteczki adhezyjne błony komórkowej
leukocyta i komórki śródbłonkowej.
Etapy migracji leukocytów przez ścianę naczynia
marginacja → toczenie
→
adhezja
→
diapedeza
Selektyny
Integryny / Immunoglobuliny
KREW
ściana
naczynia
(śródbłonek)
chemoatraktanty
TKANKA
Neutrofil
receptor dla dopełniacza
dopełniacz
Dlaczego neutrofilom tak „smakują” bakterie?
Bakteria
rejon Fc przeciwciała
receptor dla Fc
Fagocytoza:
• głównie bakterii
• szczególnie intensywna
po opłaszczeniu bakterii
przeciwciałami i/lub
składnikami dopełniacza
(mechanizm receptorowy)
Neutrofile (i inne komórki uczestniczące w nieswoistych procesach
obronnych) mają tzw. receptory rozpoznające wzorzec (patogenu).
Receptory te rozpoznają:
• specyficzne substancje obecne w ścianach bakterii i grzybów
• bakteryjny DNA
• wirusowe kwasy nukleinowe.
A zatem komórki te mogą wstępnie odróżniać patogeny
od elementów nieszkodliwych lub własnych struktur organizmu
3
Zabijanie i trawienie bakterii
Defenzyny „dziurawią” błonę komórkową bakterii
• „wybuch tlenowy”
• fuzja ziarn z fagosomem
• zabicie bakterii
• trawienie bakterii
System zabijania bakterii:
Czynniki tlenozależne
• mieloperoksydaza - H 2O2 - jony
chlorkowe i jodkowe
(chlorowanie i jodowanie)
• rodniki ponadtlenkowe
i hydroksylowe (utlenianie,
hydroksylacja)
bakterie
jądro
glikogen
Czynniki tlenoniezależne
• lizozym (trawi ściany kom. bakterii)
• laktoferryna (wiąże Fe, hamuje
metabolizm bakterii)
• defenzyny
ziarnistości
Podsumowanie...
fagosom
Aktywacja
Neutrofile
zabijają bakterie
nawet po swojej śmierci…
Zewnątrzkomórkowa sieć
neutrofila (NET – neutrophil
extracellular trap)
W trakcie zabijania i trawienia bakterii neutrofile giną.
Jeżeli proces zapalny jest bardzo intensywny, szczątki
neutrofili i bakterii tworzą wydzielinę ropną
Podwyższona liczba neutrofili w krwi obwodowej
najczęściej świadczy o toczącym się procesie zapalnym
wywołanym zakażeniem bakteryjnym
DNA
Z ginących neutrofili
wydostaje się rozluźniona
chromatyna, tworząc
gęstą zewnątrzkomórkową
sieć, do której przyczepiają
się antybakteryjne białka
neutrofila. Bakterie złapane
w tę sieć giną.
Funkcje eozynofili
limfocyt
rdzeń
- MBP (główne białko zasadowe)
- ECP (białko kationowe eozynofili)
- EDN (eozynofilową neurotoksynę)
- eozynofilową peroksydazę
- enzymy hydrolityczne
- cytokiny
rozluźnienie
chromatyny
śmierć i tworzenie sieci
Eozynofile zabijają larwy pasożytów i współpracują
z mastocytami w reakcjach alergicznych
• średnica ok. 15 µm
• dwusegmentowe jądro
• ubogie organelle
• kwasochłonne ziarna
swoiste, zawierające:
„wybuch tlenowy”
mastocyt
• zabijanie larw pasożytów (poprzez wydzielanie zawartości ziarn)
ziarna
swoiste
• współpraca z mastocytami i bazofilami (neutralizacja czynników
prozapalnych)
• działanie immunoregulacyjne (wydzielanie cytokin działających na
limfocyty)
• słaba zdolność do fagocytozy
• słabe własności bakteriobójcze i guzobójcze
4
Bazofile są podobne morfologicznie i czynnościowo
do mastocytów, ale stanowią odrębną populację komórek
Podwyższona liczba eozynofili w krwi obwodowej
jest wskaźnikiem chorób pasożytniczych i alergicznych
• średnica ok. 10 µm
• jądro segmentowe lub nie
• zasadochłonne ziarna
swoiste zawierające:
- histaminę
- siarczan chondroityny
- czynnik chemotaktyczny
dla eozynofili
• receptory dla IgE
Limfocyty odpowiadają za reakcje
immunologiczne
Monocyty migrują do tkanek, gdzie przekształcają się
w makrofagi lub komórki prezentujące antygen (dendrytyczne)
• średnica 8 i 12-15 µm („małe” i „duże”)
• duże kuliste jądro
• ubogie organelle
Limfocyty B – humoralna odpowiedź immunologiczna
Limfocyty T – komórkowa odpowiedź immunologiczna
Limfocyty NK – zabijanie „antygenowo nieprawidłowych” komórek
Wygląd dużych limfocytów mają również krążące w krwi komórki macierzyste
• średnica 15-20 µm
• nerkowate jądro
• dobrze rozwinięte
organelle
• ziarna azurochłonne
• zdolność do fagocytozy
zamknięty system kanalikowy
(gęsty system tubularny)
Płytki krwi inicjują proces krzepnięcia krwi
mikrotubule
glikogen
• średnica 2-4 µm
• brak jądra
• strefa obwodowa (hialomer)
- mikrotubule
- filamenty aktynowe
mikrotubule
- otwarty system kanalikowy
(wpuklenia błony kom.)
- zamknięty system kanalikowy
(magazynuje jony Ca2+ )
mitochondrium
ziarno alfa
otwarty system
kanalikowy
hialomer
• strefa centralna (granulomer)
- organelle i ziarna
- glikogen
granulomer
• gruby glikokaliks
Płytki krwi są bezjądrzastymi fragmentami większych komórek prekursorowych
filamenty
aktynowe
pęcherzyk
hydrolazowy
błona komórkowa
glikogen
ziarno delta
(ciałko gęste)
5
Twory pęcherzykowe obecne w granulomerze:
Nazwa
Zawartość
ziarna α
czynniki krzepnięcia,
tromboplastyna, trombospondyna,
płytkowy czynnik wzrostu
ziarna δ
(ciałka gęste)
ATP, ADP, Ca2+, histamina,
serotonina, pirofosfataza
pęcherzyki hydrolazowe
(ziarna λ)
enzymy hydrolityczne
peroksysomy
enzymy peroksysomowe
Płytki agregują w miejscu uszkodzenia ściany naczyniowej
i wydzielają substancje uruchamiające proces krzepnięcia krwi
• kontakt z uszkodzonym
miejscem
• przyleganie
• uwalnianie zawartości
ziarn
• agregacja
• utworzenie „czopu
płytkowego”
Substancje uwalniane
z płytek oraz inne czynniki
krzepnięcia (osoczowe,
tkankowe) doprowadzają
do wytworzenia skrzepu
Szpik krwiotwórczy miejsce hemopoezy
Przedziały:
• naczyniowy
• hemopoetyczny
• rusztowanie z tkanki łącznej
siateczkowatej: włókna srebrochłonne
i komórki zrębowe (fibroblasty,
makrofagi, mezenchymatyczne kom.
macierzyste)
• w jego obrębie grupy dojrzewających
komórek krwi i nieliczne adipocyty
jednopęcherzykowe
Przedział naczyniowy
Cienkościenne naczynia zatokowe
(odmiana naczyń włosowatych):
• śródbłonek
• brak blaszki podstawnej
• komórki przydankowe (odmiana
perycytów)
Komórki śródbłonkowe
budujące ścianę naczynia
tworzą doraźnie tzw. pory
migracyjne dla komórek
szpikowych przechodzących
do krwi
Przedział
hemopoetyczny
Komórki przydankowe
regulują ten proces poprzez
„odsłanianie” fragmentów
ściany naczynia
6
Komórki o podobnej
morfologii
Wszystkie komórki
krwi wywodzą się
z jednej komórki
macierzystej
CFU-LT
CFU - L
Komórki różniące się morfologicznie
CFU-LB
Komórki progenitorowe
Komórki macierzyste szpiku krwiotwórczego
(można je uzyskiwać przez punkcję szpiku lub z krwi obwodowej)
• komórki macierzyste hemopoezy
• mezenchymatyczne komórki macierzyste (wchodzą w skład zrębu)
Komórki macierzyste hemopoezy są od
ponad 20 lat wykorzystywane
w leczeniu białaczek i chłoniaków
komórki
progenitorowe
śródbłonka
Rozmaz krwi
„przeszczep szpiku”:
• allogeniczny
• autologiczny
Powstawanie erytrocytów (linia erytropoezy)
rybosomy
proerytroblast
retikulocyty
erytroblast
zasadochłonny
Rozmaz szpiku
Mielogram:
• linia rozwojowa
erytrocytów: 20%
• linia rozwojowa
granulocytów: 65%
• pozostałe linie:15%
erytroblast
polichromatofilny
(wielobarwliwy)
erytroblast
kwasochłonny
hemoglobina
(erytrocyty zawierające
skupiska rybosomów;
wcześniejsza utrata
jądra i przejście do
krążącej krwi)
7
Powstawanie granulocytów
(linia granulopoezy)
mieloblast
Różnicujące się komórki linii
erytropoezy często grupują się
wokół makrofagów…
promielocyt
(wytwarzanie ziarn azurochłonnych)
mielocyty
(wytwarzanie
ziarn swoistych)
“młody” neutrofil
(forma pałeczkowata)
… a komórki linii granulopoezy
wokół adipocytów
metamielocyty
(wytwarzanie ziarn
gelatynazowych
w linii neutrofili)
Powstawanie płytek krwi (linia trombopoezy)
megakarioblast
(endomitozy)
Megakariocyt
• do 100 µm
• do 64 n
• płatowate jądro
• obszary:
- okołojądrowy (organelle)
- pośredni (błony demarkacyjne)
- zewnętrzny (mikrofilamenty)
promegakariocyt
(endomitozy)
megakariocyt
uwalnianie płytek krwi
błony demarkacyjne (głębokie
wpuklenia błony komórkowej)
Niektóre czynniki wpływające na hemopoezę
Białaczki:
nowotworowy rozrost prekursorów komórek krwi
(różnych linii)
(SCF)
8