Histologia/Krew szpik kostny i odnowa komórek krwi

KREW

Krew jest płynem ustrojowym, który pełni funkcję transportową i zapewnia komunikację pomiędzy poszczególnymi układami organizmu. Krew należy do płynnej tkanki łącznej. Krąży w naczyniach krwionośnych (układ krwionośny zamknięty) lub w jamie ciała (układ krwionośny otwarty). Zawiera 4 główne składniki:

• erytrocyty
• leukocyty
• trombocyty
• osocze

Komórki krwi stanowią 45%, zaś osocze 55% krwi. Rozmaz krwi sporządza się mieszając ja uprzednio z substancją, która zapobiega jej krzepnięciu (antykoagulant).

Erytrocyty (krwinki czerwone)

Erytrocyty

• czerwone (różowe) ciałko krwi
• kolor różowy (kwasochłonność) wynika z obecności w nich związku przenoszącego tlen - hemoglobiny (wiąże ona eozynę --> kwaśny barwnik)
• okrągła, dwuwklęsła w środku komórka - taki kształt zwiększa do maksimum wymianę tlenu
• średnica 6,5 - 8,5 μm
• są jaśniejsze w części centralnej i ciemniejsze na obrzeżu
• nie mają jądra (jest usunięte w czasie ich powstawania)
• nie ma organelli gdyż uległy one degradacji podczas różnicowania się komórek
• czerpią energię z beztlenowego rozkładu glukozy i wytwarzając ATP (przez szlak heksozomonofosforanowy)
• mają dużą zdolność do odkształcania się (przeciskają się przez cienkie naczynia włosowate --> o średnicy do 3 - 4 μm)
• mają wzmocnioną siecią cytoszkieletu błonę komórkową - dzięki temu zachowują swój kształt

Od lewej do prawej: erytrocyt, trombocyt, leukocyt

• prawidłowy erytrocyt - normocyt
• krwinki większe od prawidłowych - makrocyty
• krwinki mniejsze od prawidłowych - mikrocyty
• liczba erytrocytów w organizmie:
  • u mężczyzn około 5,4 mln/mm³ w krwi obwodowej
  • u kobiet około 4,5 mln/mm³
  • u noworodka około 7 mln/mm³
• nie posiadają mechanizmu, który mógłby naprawiać powstające w nich z czasem uszkodzenia
• czas życia - około 120 dni (ulegają zniszczeniu głównie w śledzionie); organizm nieustannie produkuje nowe erytrocyty; w pewnym momencie komórki przestają być podatne na odkształcenia i nie mogą przecisnąć się przez układ mikrokrążenia w śledzionie (są usuwane poprzez fagocytozę)
• wytwarzane są w szpiku kostnym (po 4 roku życia; wcześniej w śledzionie)
• ich główną czynnością jest przenoszenie tlenu - obecna w erytrocytach hemoglobina łączy się z tlenem --> powstaje oksyhemoglobina. Cząsteczka hemoglobiny jest tzw. tetramerem, czyli składa się z czterech połączonych ze sobą łańcuchów białkowych. Każda z podjednostek posiada wbudowany hem, wewnątrz którego znajduje się atom żelaza dwu wartościowego Fe2+, który ma możliwość przyłączania jednej cząsteczki tlenu; połączenie to jest nietrwałe --> tlen może być uwalniany do tkanek

Leukocyty (krwinki białe)

• podstawowy element układu odpornościowego
• liczba: od 4×10⁹ do 10×10⁹ w litrze krwi
• w ich komórkach występuje jądro (mają swój własny metabolizm i możliwość podziału)
• u dużej części krwinek białych (granulocyty) w cytoplazmie występuje charakterystyczna ziarnistość (są to lizosomy, które zawierają enzymy)
• podział:
  • granulocyty (limfocyty, monocyty)
  • agranulocyty (neutrofile, eozynofile, bazofile)
• funkcje:
  • fagocytoza (pochłanianie, trawienie komórek drobnoustrojów oraz martwych krwinek czerwonych przez część krwinek białych)
  • odporność swoista (przeciwciała)
• zmniejszona liczba leukocytów we krwi - leukopenia
• zwiększona liczba leukocytów we krwi - hiperleukocytoza (lub potocznie leukocytoza)

Tabela pochodzi z polskiej wikipedii, lecz została częściowo rozszerzona

Typ	Zdjęcia	Schemat	Udział % w krwi dorosłego człowieka	Opis
Neutrofil			54–62%	Najliczniejsze krwinki białe we krwi. Neutrofile (granulocyty obojętnochłonne) zapewniają ochronę przed drobnoustrojami na drodze fagocytozy (po właściwej stymulacji przechodzą z krwi do tkanek i stają się "żerne"), są wytwarzane intensywnie podczas stanów zapalnych. Fagocytują bakterie i martwe komórki. Po dotarciu do tkanki podporowej reagują na substancje chemiczne (np. uwalniane z martwych komórek) - poruszają się wkierunku ich największych stężeń. Posiadają jądra podzielone na segmenty (2-5) połączone ze sobą delikatnym pasmem materiału jądrowego. Cytoplazma zawiera 3 rodzaje pęcherzyków: pierwotne - pojawiają się jako pierwsze lecz w miarę dojrzewania komórki jest ich stosunkowo mniej od wtórnych; zawierają m.inn. substancje antybakteryjne wtórne - dwukrotnie mniejsze niż ziarenka pierwotne, biorą udział w mobilizacji mediatorów zapalenia i aktywacji dopełniacza trzeciorzędowe - wbudowują do błony komórkowej niektóre glikoproteiny (co może nasilać adhezję komórkową) Poruszają się ruchem pełzakowatym. Są odpowiedzialne za wytwarzanie ropy. Żyją 2-4 dni, umierają zaraz po przeprowadzeniu fagocytozy, która wymaga dużej ilości energii.
Eozynofil			1–6%	Eozynofile (granulocyty kwasochłonne) są odpowiedzialne za niszczenie obcych białek np. alergenów. Są intensywnie wytwarzane podczas zarażenia pasożytem. Poruszają się ruchem pełzakowatym i fagocytują, ale są mniej aktywne niż neutrofile. Są odpowiedzialne za niszczenie larw i jaj pasożytów. Mają jądro okularowe (dwupłatowe). Eozynofile regulują procesy alergiczne – powodują, że alergia jest łagodniejsza. We krwi przebywają od 3 do 8 godzin, a następnie przechodzą (głównie) do skóry, płuc i przewodu pokarmowego. Najwięcej jest ich rano. Nie wiadomo dokładnie jak długo żyją.
Bazofil			<1%	Bazofile (granulocyty zasadochłonne) nie posiadają zdolności do fagocytozy oraz nie poruszają się ruchem pełzakowatym. Posiadają duże zasadochłonne ziarenka cytoplazmatyczne. Produkują interleukinę 4, która pobudza limfocyty B oraz heparynę i serotoninę. Kontakt z alergenem prowadzi do egzocytozy, która powoduje uwolnienie histaminy.
Limfocyt			25–33%	Limfocyty należą do agranulocytów. Mają kuliste jądra i okrągły kształt. ich liczba wzrasta w odpowiedzi na infekcję wirusową. Małe limfocyty, które krążą we krwi wędrują do tkanek i wyspecjalizowanych narządów układu odpornościowego. Odpowiedzialne są za nadzór immunologiczny --> wykrywaja pojawienie się obcych antygenów. Dzielą się na: Limfocyty B – dojrzewają w węzłach chłonnych lub grudkach limfatycznych Limfocyty T: Limfocyty Th – powodują odpowiedź immunologiczną organizmu Limfocyty Tc – są odpowiedzialne za niszczenie wirusów Limfocyty Ts – powodują zmniejszenie reakcji odpornościowej organizmu. Ich niedobór wzmaga alergię.
Monocyt			2–10%	Monocyty są największymi z leukocytów. Posiadają duże zniekształcone jądro oraz wytwarzają interferon. Cytoplazma zawiera liczne niewielkie lizosomy i wakuole. Mają średnicę do 20 mikrometrów. Wykazują chemotaksję w stosunku do obumarłej tkanki, wnikających drobnoustrojów i mediatorów zapalenia. Monocyty mają dużą zdolność do fagocytozy. Gdy dojrzeją przekształcają się w makrofagi.
Makrofag			–	Są to dojrzałe monocyty. Mają zdolność do przedostawania się poza światło naczyń.

Na pierwszym filmie krwawy dramat - biała krwinka goni bakterię i ją pożera! Drugi film przedstawia śmierć neutrofila.

Trombocyty (płytki krwi, płytki Bizzozera) i megakariocyty

Megakariocyty:

• duże komórki szpiku kostnego (o średnicy 50-100 μm)
• wytwarzają płytki krwi

Trombocyty

Trombocyty:

• podłużna komórka pozbawiona jądra
• mniejszy od pozostałych komórkowych składników krwi człowieka
• powstają w wyniku oderwania się fragmentów cytoplazmy megakariocytów
• zawierają mitochondria, mikrotubule, ziarna glikogenu
• czasem zawierają elementy aparatu Golgiego i rybosomy
• na powierzchni błony komórkowej znajdują się cząsteczki adhezji międzykomórkowej umożliwiające adhezję płytek
• od strony cytoplazmy błona komórkowa związana jest z filamentami aktynowymi
• posiadają układ kanalików, poprzez które wydzielane są zawartości ziaren
• zawierają 4 rodzaje ziarenek:
  • alfa - zawierają różne białka (m. inn. czynniki krzepnięcia)
  • gęste - zawierają serotoninę
  • lizosomy - zawierające np. kwaśne hydrolazy absorbowaną z osocza
  • peroksysomy - prawdopodobnie zawierające enzym katalizujący proces rozkładu nadtlenku wodoru do wody i tlenu
• odgrywa istotną rolę w procesach krzepnięcia krwi - po uszkodzeniu śródbłonka naczyń krwionośnych przylegają do kolagenu; aktyna, miozyna i mikrotubule umożliwiają im odwracalna zmianę kształtu (dzięki temu mogą przylegnąć do miejsca uszkodzenia); przez układ kanalików uwalniane są zawartości ziaren; aktywowany jest proces krzepnięcia krwi i wytwarza się fibryna - o długich, nitkowatych cząsteczkach tworzących włókna
• zawierają ziarnistości odpowiedzialne za proces inicjacji krzepnięcia, fibrynolizy i skurczu naczyń krwionośnych
• norma u dorosłego człowieka: 200–400 tys/mm³
• żyją od 1 do 2 tygodni
• tzw. małopłytkowość powoduje samoistne krwawienie - płytki nie są w stanie zasklepiać mikroskopijnych przecieków (niewielkich uszkodzeń naczyń krwionośnych)

Osocze krwi

Osocze krwi (patrz lewa probówka)

• płynny składnik krwi o słomkowej barwie
• w nim zawieszone są komórki
• transportuje cząsteczki niezbędne komórkom (elektrolity, białka, składniki odżywcze)
• transportuje produkty ich przemiany materii
• ma zdolność krzepnięcia
• skład:
  • woda (90%)
  • białka
    • albuminy - główne białko występujące w osoczu, stanowi 60% wszystkich zawartych w nim białek; posiadają ładunek ujemny co zapobiega przedostawaniu się tego białka z krwi do moczu; pełnią istotną rolę w utrzymaniu ciśnienia onkotycznego (niezbędnego do zachowania prawidłowych proporcji między ilością wody zawartą we krwi, a ilością wody w płynach tkankowych); białko to także transportuje niektóre hormony, leki, kwasy tłuszczowe i barwniki żółciowych; wiąże również i transportuje dwutlenek węgla
    • globuliny - odpowiedzialne za mechanizmy odpornościowe; wiążą tłuszcze i glukozę
    • fibrynogen - angażowane w końcowej fazie procesu krzepnięcia i przekształcane w białko fibrylarne – fibrynę, która współtworzy skrzep krwi
  • kwasy tłuszczowe
  • glukoza
  • cholesterol
  • trójglicerydy
  • witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E, K)
  • dwutlenek węgla
  • produkty metabolizmu białek (mocznik, aminokwasy)
  • produkty metabolizmu hemu (bilirubina oraz urobilinogen)
  • sole mineralne (Cl^-,K⁺,Na⁺)

Krzepnięcie krwi

Szczegółowy przebieg procesu krzepnięcia krwi

• mechanizm obronny organizmu w wypadku przerwania ciągłości tkanek
• proces zapobiegający utracie krwi
• przebieg procesu:
  • osłonięcie za pomocą czopu płytkowego (trombocytów) miejsca nieciągłości - czasowo doprowadza do zahamowania krwawienia
  • trombocyty ulegają aktywacji i uwalniają szereg substancji czynnych z ziarnistości α i β (dodatkowo nasilają one ich aktywację)
  • uwolniona serotonina powoduje zwężenie naczyń krwionośnych w obrębie zranienia
  • aktywacja kaskady krzepnięcia --> krążące w osoczu krwi nieaktywne czynniki krzepnięcia zaczynają się wzajemnie aktywować
  • właściwy skrzep powstaje poprzez utworzenie sieci włóknika, która powoduje jego wzmocnienie i stabilizację
  • płytki krwi wydzielają trombokinazę
  • trombokinaza uruchamia szereg procesów prowadzących do powstania właściwego czynnika inicjującego krzepnięcie krwi
  • w procesie tym istotne są: jony wapnia (Ca2+) oraz białkowe czynniki osocza
  • czynnik X + czynnika Va + fosfolipidy powierzchniowe tworzą kompleks, który przekształca II czynnik krzepnięcia (protrombinę) do trombiny
  • trombina przekształca fibrynogen do fibryny --> sieć włókien (szkielet skrzepu)

• osoczowe czynniki krzepnięcia krwi
  • czynnik I – fibrynogen
  • czynnik II – protrombina
  • czynnik III – tromboplastyna tkankowa
  • czynnik IV – zjonizowany wapń (Ca2+)
  • czynnik V – proakceleryna (czynnik chwiejny, ac-globulina)
  • czynnik VI – akceleryna (aktywny czynnik V)
  • czynnik VII – prokonwertyna (czynnik stabilny)
  • czynnik VIII – globulina przeciwkrwawiączkowa (czynnik przeciwhemofilowy A, AHG)
  • czynnik IX – zwany czynnikiem Christmasa (czynnik przeciwhemofilowy B, PTC)
  • czynnik X – czynnik Stuarta–Prowera
  • czynnik XI – PTA (czynnik przeciwhemofilowy C, czynnik Rosenthala)
  • czynnik XII – czynnik Hagemana (czynnik kontaktowy)
  • czynnik XIII – stabilizujący włóknik (fibrynaza, FSF czynik Laki–Loranda, transglutamidaza osoczowa)
  • prekalikreina – czynnik Fletchera
  • kininogen – czynnik Fitzgeralda

SZPIK KOSTNY

Szpik kostny to tkanka o gąbczastej konsystencji znajdująca się wewnątrz jam szpikowych kości długich oraz w małych jamkach w obrębie istoty gąbczastej kości. Główne funkcje:

• czynność krwiotwórcza
• rola w działaniu układu odpornościowego - dojrzewaja w nim limfocyty B zawierające przeciwciała

<videoflash>4uuyRhN04sM&feature=channel</videoflash>

Budowa

• stanowi około 5% masy ciała
• miejsce odnowy komórek i płytek krwi
• miąższ szpiku kostnego – komórki pośrednie i końcowe procesu wytwarzania erytrocytów, leukocytów i płytek krwi; zawiera także makrofagi i komórki tuczne
• funkcje:
  • wytwarzanie komórek krwi, komórek tucznych i komórek dendrycznych
  • odnowa komórek macierzystych
  • niszczenie zużytych i wadliwych erytrocytów (pochodzi z nich żelazo, które jest w szpiku kostnym przechowywane w cytoplazmie makrofagów w formie związanej z ferrytyną – ziarna o średnicy 12 nm)

Podstawowe jednostki budulcowe:

• tkanka siateczkowata
  • rodzaj tkanki łącznej
  • charakteryzuje się dużą ilością gwiaździstych komórek (przede wszystkim fibroblastów), które łączą się między sobą wypustkami cytoplazmatycznymi --> tworzą w ten sposób przestrzenną sieć
  • zawiera włókna retikulinowe
• naczynia włosowate - sieć naczyń włosowatych uchodzi do szeregu naczyń zatokowych (sinusoidów), które z kolei łączą się z dużą zatoką środkową, z której krew odpływa przez żyłę wpustową; dojrzałe krwinki (zanim zostaną dopuszczone do krążenia) najprawdopodobniej przylegają przez pewien okres czasu do śródbłonka sinusoidów

Szpik kostny czerwony

• miejsce aktywnego wytwarzania komórek krwi

Szpik kostny żółty

• składa się głównie z tkanki tłuszczowej żółtej
• nie wytwarza komórek krwi
• brak go u noworodków

Hemocytopoeza

• komórki krwi powstają w szpiku kostnym z pluripotencjalnych komórek macierzystych, które w szpiku są nieliczne (1:10000 w stosunku do innych komórek jądrowych)

Erytropoeza

• proces wytwarzania erytrocytów
• trwa około 7 dni
• wymaga aktywacji genu gata-1
• w ciągu 24 h niszczonych jest około 20 mld erytrocytów (w szpiku kostnym i śledzionie), które muszą być przez szpik kostny zastąpione kolejnymi
• przebieg: komórka macierzysta pluriopotencjalna --> powstaje hemocytoblast (komórka macierzysta mielocytopoezy) --> następnie BFU-E --> dzieli się ona kilkukrotnie dając CFU-E --> dzieli się ona kilkukrotnie dając proerytroblast --> podział mitotyczny --> erytroblasty zasadochłonne --> podział mitotyczny --> erytroblasty wielobarwliwe --> podział mitotyczny --> erytroblasty zasadochłonne --> wydzielenie jądra --> retykulocyt --> erytrocyt

Granulocytopoeza

• trwa około 14 dni
• to proces wytwarzania granulocytów przez podziały komórek
• przebieg: komórka macierzysta pluriopotencjalna --> powstaje hemocytoblast (komórka macierzysta mielocytopoezy) --> wytwarza ona CFU-GM --> mieloblast --> podział mitotyczny --> pomielocyt --> podział mitotyczny --> mielocyt obojętnochłonny --> podział mitotyczny --> metamielocyt obojętnochłonny --> dojrzewanie --> niedojrzały granulocyt obojętnochłonny granulocyt obojętnochłonny
• przebieg: komórka macierzysta pluriopotencjalna --> powstaje hemocytoblast (komórka macierzysta mielocytopoezy) --> wytwarza ona CFU-Eo --> mieloblast --> podział mitotyczny --> pomielocyt --> podział mitotyczny --> mielocyt kwasochłonny --> podział mitotyczny --> metamielocyt kwasochłonny --> dojrzewanie --> niedojrzały granulocyt kwasochłonny --> granulocyt kwasochłonny
• przebieg: komórka macierzysta pluriopotencjalna --> powstaje hemocytoblast (komórka macierzysta mielocytopoezy) --> wytwarza ona CFU-BM --> mieloblast --> podział mitotyczny --> pomielocyt --> podział mitotyczny --> mielocyt zasadochłonny --> podział mitotyczny --> metamielocyt zasadochłonny --> dojrzewanie --> niedojrzały granulocyt zasadochłonny --> granulocyt zasadochłonny

Monocytopoeza

• przebieg: komórka macierzysta pluriopotencjalna --> powstaje hemocytoblast (komórka macierzysta mielocytopoezy) --> wytwarza ona CFU-GM --> monoblast --> promonocyt --> monocyt --> przejście do tkanki --> makrofag

Limfocytopoeza

• przebieg (limfocyty T): komórka macierzysta pluriopotencjalna --> progenitorowe komórki dla limfocytów T --> limfocyty T
• przebieg (limfocyty B): komórka macierzysta pluriopotencjalna --> progenitorowe komórki dla limfocytów B --> preprolimfocyty B --> prolimfocyty B --> niedojrzałe limfocyty B --> rozmnażają się i gdy zatkną się z antygenem to powstają --> centrocyty --> które różnicują się na limfocyty B

Trombopoeza

• przebieg: komórka macierzysta pluriopotencjalna --> powstaje hemocytoblast (komórka macierzysta mielocytopoezy) --> wytwarza ona BFU-Meg --> z niej powstają megakarioblasty --> megakariocyt --> oderwanie fragmentu cytoplazmy --> powstaje płytka krwi (trombocyt)

Pytania do wykładu

1. Jakie są główne składniki krwi?
2. Jak zbudowane są erytrocyty i jaka jest ich funkcja?
3. Jak zbudowane są leukocyty i jaka jest funkcja ich poszczególnych odmian?
4. Na czym polega zaburzenie zwane leukopenią/leukocytozą?
5. Dlaczego neutrofile umierają po przeprowadzeniu fagocytozy?
6. Które z leukocytów dojrzewając przekształcają się w makrofagi?
7. Jaką funkcję pełnią trombocyty?
8. Omów skład osocza krwi.
9. Omów mechanizm krzepnięcia krwi.
10. Jak zbudowany jest szpik kostny i jaką pełni rolę w organizmie?
11. W której odmianie szpiku kostnego powstają komórki krwi?
12. Omów przebieg erytropoezy, granulocytopoezy, monocytopoezy, limfocytopoezy i trombopoezy.
13. Które składniki komórkowe powstają z tej samej komórki macierzystej mielocytopoezy?