7. Fyziologie krve KPK/FYO Filip Neuls & Michal Botek

Krev představuje extracelulární intravazální tekutinu tekutá tkáň složená z krevních elementů a plazmy, objem krve v těle 4,5-6 litrů (u žen méně); funkce: transport – přenos různých látek po těle (dýchací plyny, glukóza, AK, MK, zplodiny metabolismu, hormony, vitamíny termoregulace – transport tepla udržování homeostázy – udržování stálosti objemu krve, koncentrace iontů a osmotického tlaku, regulace acidobazické rovnováhy ( pufry: bikarbonátový, hemoglobinový, fosfátový a proteinový ) imunita – specifické a nespecifické obranné funkce (leukocyty, ale i plazma: γ-globuliny, komplement)

Krevní plazma 90 % voda, pH 7,36-7,44 anorganické látky – ionty důležité pro udržování osmotického tlaku krve, jejího objemu a pH (nejvýznamnější Na +, Cl -, dále K +, Ca 2+, Mg 2+, HCO 3-, fosfáty, sulfáty, Fe, Cu, I) organické látky – bílkoviny, glukóza (glykémie 3,3-5,5 mmol/l*; ⇑ hyperglykémie, ⇓ hypoglykémie), močovina; ve vodě nerozpustné látky (lipidy) jsou vázané na proteiny krevní bílkoviny: ▫albuminy – vytvářejí onkotický tlak, čímž udržují stálý obsah vody v plazmě (nedostatek bílkovin ve stravě vede k otokům tkání), transportní funkce ▫globuliny – obranná (imunoglobuliny) a transportní funkce ▫fibrinogen – účastní se srážení krve *někdy též euglykémie

Formované krevní elementy erytrocyty (červené krvinky) ▫ /mm 3 krve (ženy méně) leukocyty (bílé krvinky) ▫ /mm 3 krve (zmnožují se při infekcích, zánětech...) trombocyty (krevní destičky) ▫ /mm 3

Krvetvorba (hematopoéza) hematopoetické kmenové buňky v kostní dřeni mají unikátní schopnost dát vzniku všem krevním elementům diferenciace do hlavních linií a poté do specializovaných buněčných typů; regulace diferenciace pomocí růstových faktorů, erytropoetinu, trombopoetinu

Erytrocyty jediné bezjaderné buňky v těle, bez mitochodrií, omezená životnost (120 dní), zanikají ve slezině schopnost deformace tlakem – důležité pro průchod malými kapilárami podíl erytrocytů v plazmě = hematokrit ▫muži 0,39-0,49, ženy 0,36-0,46, novorozenci 0,60 funkce: přenos O 2 a CO 2, podíl na acidobazické rovnováze

Hemoglobin (Hb) hem (porfyrin + Fe 2+ ) + globin (protein) saturace (sycení) krve kyslíkem závisí na afinitě Hb k O 2, vazba je reverzibilní na afinitu mají vliv různé faktory: pH, CO 2, teplota, 2,3-DPG Hb + O 2 = oxyhemoglobin Hb + CO 2 = karbaminohemoglobin (CO 2 se neváže na Fe, ale na aminoskupinu) Hb + CO = karboxyhemoglobin (při otravách, vyšší i u kuřáků, CO se váže na Fe s afinitou až 200x vyšší než O 2 ) methemoglobin má Fe 3+ místo Fe 2+, není schopen přenosu kyslíku (vzniká při vysokém příjmu dusitanů, riziko u novorozenců)

Vazebná (saturační) křivka O 2 v arteriích je při plné saturaci cca 200 ml O 2 /l krve (tj. 20 %) křivka má sigmoideální tvar: ▫při plné saturaci je plochá – tj. krev se i při poklesu pO 2 v plicích saturuje téměř plně ▫zároveň se zvyšováním koncentrace vdechovaného O 2 nelze krev saturovat více ▫naopak v oblasti desaturace je křivka strmá – tj. při vyšší kyslíkové potřebě tkání stačí relativně malý pokles pO 2, aby se uvolnilo relativně velké množství O 2 afinita Hb ke kyslíku je tudíž měnlivá, závisí na několika faktorech, které posouvají křivku doprava či doleva

oblast plné saturaceoblast desaturace

Faktory ovlivňující afinitu Hb k O 2 snížení afinity znamená posun disociační křivky doprava, zvýšení posun doleva v tkáních se afinita snižuje, v plicích naopak posun křivky doprava (např. v pracujícím svalu) ▫teplota (vyšší) ▫CO 2 (vyšší koncentrace) ▫pH krve (nižší) ▫2,3-DPG (2,3-difosfoglycerát) v erytrocytech, snižuje afinitu Hb k O 2 (např. ve tkáni, která potřebuje kyslík, způsobuje rychlejší vyvázání všech molekul O 2 z hemoglobinu)

Erytropoéza v dospělosti v červené kostní dřeni z pluripotentních kmenových buněk vznikají tzv. retikulocyty (tvoří cca 1 % erytrocytů v krvi), které ztrácejí jádro a dozrávají v erytrocyt hormon: erytropoetin (v ledvinách 90 %, v játrech 10 %), je stimulován hypoxií nezbytné: dostatek Fe a biokatalyzátorů (vitamíny - B12, kyselina listová)

Leukocyty granulocyty (obsahují barvitelná granula) ▫neutrofilní – mikrofágy, součást nespecifického obranného systému ▫eosinofilní – při alergických, autoimunitních a parazitárních onemocněních ▫basofilní – obsahují heparin a histamin, látky důležité při alergických reakcích a při srážení krve agranulocyty (neobsahují granula) ▫monocyty – velké makrofágy, přestupují i do tkání (monocyto- makrofágový systém) ▫lymfocyty – po vytvoření v dřeni putují do lymfatických orgánů a zpět do krve, nositelé specifických obranných vlastností krve (T-lymfocyty, B-lymfocyty)

Imunita imunitní systém základní řídící systémy organismu: nervový, endokrinní a imunitní (kooperují mezi sebou) funkce imunitního systému: udržování integrity a homeostázy organismu v zátěžových situacích (infekce, nádorové bujení...) imunitní systém umí rozeznávat „cizí od vlastního“, tedy rozpoznává tzv. antigeny (látky obvykle proteinové nebo glykoproteinové povahy) antigen vyvolá tvorbu protilátek organismus se proti antigenům brání imunitou, která je ▫nespecifická – vrozená ▫specifická – získaná během života

Nespecifická imunita antigen je vyhodnocen jako cizí, ale není specifikován; je eliminován z organismu bez účasti specifických mechanismů na daný antigen zatím neexistují paměťové buňky, organismus jej nemá „v záznamu“; mechanismy: ▫kožní a slizniční bariéry – mechanická zábrana, MK a La v potu ničí nízkým pH některé bakterie, baktericidní lyzozym (oko, ústa), hlen zabraňující přilnutí bakterií (ústa, žaludek), velmi kyselé pH (žaludek), hlen a řasinky v dýchacím systému ▫fagocytóza – cizorodý materiál je pohlcován  mikrofágy – neutrofilní granulocyty, schopny diapedézy (mohou pronikat z krve do tkání např. směrem k zánětu)  makrofágy – monocyty přestupující do tkání, jsou fixní (např. Kupferovy buňky v játrech) nebo volně cestují tkáněmi a prostupují např. do lymfatických uzlin; produkují cytokiny, které např. řídí zánět, regulují imunitu ▫komplement – soubor 20 bílkovin, které svou aktivací vytvářejí např. enzymy schopné cytolýzy cizorodých buněk, dále mohou opsonizovat (proces označování částic určených k fagocytóze), neutralizovat viry, aktivovat žírné buňky (mastocyty) aj. ▫NK buňky – natural killer cells („přirození zabíječi“), působí proti rakovinnému bujení ▫interferon – látka vznikající v buňce jako reakce na napadení obvykle virem; interferon potlačuje replikaci virové RNA ▫zánět - sled cévních, humorálních a buněčných patofyziologických změn s úkolem nedovolit šíření infekčního materiálu v organismu a postupně ho zničit; komplexní reakce za účasti makrofágů, mikrofágů, mastocytů a mediátorů zánětu (histamin, serotonin, bradykinin)

Specifická imunita účinnější, neboť vyvíjí např. protilátky proti konkrétnímu antigenu při prvním setkání s antigenem dochází k imunizaci (vytváření paměťových buněk proti danému antigenu) při novém setkání s tímto antigenem tyto buňky zalarmují specifickou imunitu tak, že velice rychle a účinně zabrání novému vzniku onemocnění tento typ imunity vytvářejí lymfocyty (jsou v lymfatických uzlinách, slezině, GIT, lymfoidní tkáni krku – mandle, v kostní dřeni aj.); specifická imunita je: ▫humorální – zprostředkována protilátkami uvolňovanými z B-lymfocytů  protilátky – zejména imunoglobuliny (IgG, IgM, IgA, IgD, IgE), působí přímo na infekční agens (způsobí jeho aglutinaci, precipitaci, neutralizaci, lýzu) nebo aktivují komplement ▫buněčná – zprostředkovaná T-lymfocyty (dozrávají v thymu – brzlíku, kde se „školí“, aby rozeznaly vlastní antigeny a ničily antigeny, které nepoznají); dle funkce jsou T- lymfocyty:  cytotoxické buňky – přilnou na buňku s cizími antigeny (na bakterii, na vlastní buňku napadenou virem, na vlastní rakovinnou buňku) a vpustí do ní cytolytické látky, čímž ji zničí; dalším vyzráváním vznikají paměťové buňky  pomocné buňky – regulují celou imunitu  supresorické buňky – ukončují imunitní reakci po eliminaci patogenu, jinak by aktivované imunokompetentní buňky mohly poškodit vlastní tkáně

Trombocyty bezjaderné částice, úlomky velkých buněk, tzv. megakaryocytů účast při krevní srážlivosti a zánětlivých reakcích

Zástava krvácení (hemostáza) 1) reakce cév, 2) reakce destiček, 3) hemokoagulace (srážení krve) céva reaguje konstrikcí, čemuž napomáhá serotonin z destiček aktivují se destičky, přilnou k místu defektu a „zalepí“ jej, pak agregují (shlukují se), vzniká primární trombus (bílá zátka) hemokoagulací vzniklá síť fibrinových vláken nakupené destičky fixuje, do sítě jsou zachyceny i erytrocyty, vzniká červený trombus (definitivní zátka) pak se oddělí krevní koláč a sérum (tj. plazma bez fibrinogenu) důležité reakce (při zapojení desítek reakcí dílčích a mnoha koagulačních faktorů): ▫přeměna neaktivního protrombinu na aktivní enzym trombin (za přítomnosti iontů Ca 2+ ) ▫trombin přemění rozpustný fibrinogen na nerozpustný fibrin postupné rozpuštění trombu – fibrinolýza (jinak riziko embolie)

Shrnutí, klíčová slova funkce krve krevní plazma organické a anorganické látky v plazmě albuminy, globuliny, fibrinogen glykémie krvetvorba hematopoetické krevní buňky erytrocyty, retikulocyty hematokrit hemoglobin ▫oxy-Hb, karbamino-Hb, karboxy-Hb, met-Hb vazebná křivka O 2 saturace Hb kyslíkem erytropoéza ▫erytropoetin, železo, B12, kyselina listová leukocyty ▫granulocyty (neutrofilní, eosinofilní, basofilní) ▫agranulocyty (lymfocyty, monocyty) antigen, protilátka imunita nespecifická ▫kůže, sliznice, fagocytóza, zánět imunita specifická ▫humorální, buněčná trombocyty, megakaryocyty hemostáza, trombus, fibrinolýza fibrinogen, fibrin, trombin

Samostudium krevní skupiny (systém AB0, Rh)

Doporučená literatura Ganong, W. F. (2005). Přehled lékařské fyziologie. Praha: Galén. Kittnar, O. et al. (2011). Lékařská fyziologie. Praha: Grada. Koolman, J., & Röhm, K.-H. (2012). Barevný atlas biochemie. Praha: Grada. Langmeier, M. et al. (2009). Základy lékařské fyziologie. Praha: Grada. Máček, M., Radvanský, J. et al. (2011). Fyziologie a klinické aspekty pohybové aktivity. Praha: Galén. Rokyta, R. et al. (2000). Fyziologie pro bakalářská studia v medicíně, přírodovědných a tělovýchovných oborech. Praha: ISV. Silbernagl, S., & Despopoulos, A. (2004). Atlas fyziologie člověka. Praha: Grada. Trojan, S. et al. (2003). Lékařská fyziologie. Praha: Grada. e-kniha Lehnert, M. et al. (2014). Kondiční trénink. Olomouc: Univerzita Palackého. (kapitoly 1-6: fyziologické aspekty kondičního tréninku)