Δομή και Λειτουργία του Αίματος

1. Δομή και Λειτουργία του Αίματος Φυσιολογία του Ανθρώπου Διάλεξη 3

2. Στόχοι του σήμερινού μαθήματος: • Αναγνώριση των συστατικών του αίματος και της λειτουργίας τους • Περιγραφή των ερυθρών κυττάρων και κατανόηση του κύκλου ζωής τους • Αναγνώριση των λευκών κυττάρων και κατανόηση των λειτουργιών τους • Κατανόηση του μηχανισμού πήξης του αίματος: αιμόσταση – ρόλος αιμοπεταλίων

3. Περιεχόμενα • Αίμα – Σύσταση και Λειτουργία • Αιμοποίηση • Ερυθρά Κύτταρα • Λευκά Κύτταρα • Αιμοπετάλια

4. Αίμα • Το ολικό αίμα είναι ένας ζωντανός ιστός • Είναι υγρός συνδετικός ιστός • Είναι ‘τμήμα’ του καρδιαγγειακούσυστήματος

5. Αίμα – Γιατί είναι τόσο σημαντικό; Κύριες Λειτουργίες • Μεταφορά και διανομή • Πρωτεϊνών, ορμονών, θρεπτικών συστατικών και O2προς τους ιστούς • Συστατικών προς απέκκριση προς τους πνεύμονες, το ήπαρ και τους νεφρούς • Άμυνα • Ρύθμιση του pH του αίματος • Πήξη • Διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος

6. Αίμα Σύσταση: • Έμμορφα στοιχεία (κύτταρα) • Πλάσμα Θερμοκρασία: ~ 38οC pH: ~ 7,4 Όγκος: ~ 7% του σωματικού βάρους σε λίτρα Όγκος αίματος (lit) = σωματικό βάρος x 0,07

7. Πλαςμα

8. Πλάσμα • Είναι το υγρό τμήμα του αίματος • ~55% του όγκου του αίματος • Μέσα στο πλάσμα βρίσκονται: • Τα κύτταρα του αίματος • Συστατικά: • Νερό • Άλλα Συστατικά • Ηλεκτρολύτες • Πρωτεΐνες • Αέρια • Θρεπτικές ουσίες • Παραπροϊόντα • Μενονωμένες ορμόνες

9. Σύσταση

10. Πλάσμα Νερό Ηλεκτρολύτες < 1% του βάρους του πλάσματος K, Na, Ca, Mg, H, Cl, HCO3, SO4, PO4 Διατηρούν το νερό στον εξωκυττάριο χώρο Δεσμεύουντα ιόντα υδρογόνου Καθορίζουν τη διεγερσιμότητα της μεμβράνης Συμμετέχουν στην πήξη του αίματος • ~ 93% του βάρους του πλάσματος • Μέσο μεταφοράς όλων των υπόλοιπων συστατικών

11. Πλάσμα Πρωτεΐνες • 7% του βάρους του πλάσματος • Ταξινόμηση: (με κριτήριο τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες) • Λευκοματίνες: Αλβουμίνη 60% των πρωτεϊνών του πλάσματος. Διατήρηση της οσμωτικής πίεσης • Σφαιρίνες μεταφορά λιποειδών, στεροειδών, αντιγόνων • Ινωδογώνο: για την πήξη Πλάσμα χωρίς ινωδογόνο/παραγοντες πήξης = Ορός

12. Πλάσμα Πρωτεΐνες • Εξουδετερώνουν Η+ • Δεσμεύουν και μεταφέρουν άλλα συστατικά του πλάσματος : λιποειδή, ορμόνες, βιταμίνες, μέταλλα κλπ. • Παράγοντες πήξης • Ένζυμα ή πρόδρομοι ενζύμων • Αντισώματα • Ορμόνες

13. Πλάσμα Αέρια Θρεπτικές Ουσίες Γλυκόζη και άλλοι υδατάνθρακες Αμινοξέα Λιπίδια Χοληστερόλη Μεμονωμένες βιταμίνες Μεμονωμένα ιχνοστοιχεία • CO2: παραπροϊόν του μεταβολισμού • O2: οξειδωτικός μεταβολισμός • N2: καμία λειτουργία

14. Πλάσμα Παραπροϊόντα Μεμονωμένες Ορμόνες Μηνύματα σε συστήματα ελέγχου • Ουρία: από πρωτεΐνη • Κρεατινίνη: από κρεατίνη • Ουρικό οξύ: από αμινοξέα • Χολερυθρύνη: από αίμη

15. Κύτταρα του Αίματος • ~45% του όγκου του αίματος • Ερυθροκύτταρα = ερυθρά κύτταρα 99% • Λευκοκύτταρα = λευκά κύτταρα • Αιμοπετάλια 1%

16. Αιματοκρίτης • Το ποσοστό του όγκου του αίματος που καταλαμβάνουν τα ερυθροκύτταρα • Φυγοκέντρηση 10.000 rpm για 5 min ύψος ερυθροκυττάρων • htc = ----------------------- x 100 ολικό ύψος αίματος Αίμα 100 Πλάσμα Λευκοκύτταρα και Αιμοπετάλια 42% Ερυθροκύτταρα htc 42% 0

17. Αιματοκρίτης • Σε ένα ενήλικα φυσιολογικού βάρους (70kg), ο όγκος του αίματος είναι 5,5 lit. Αν ο αιματοκρίτης είναι 45%, τότε: Όγκος RBC = 0,45 x 5,5 lit = 2,5 lit Όγκος πλάσματος = 5,5 lit – 2,5 lit = 3 lit • Φυσιολογικές τιμές: 45% - άντρες, 42% γυναίκες

18. Αιματοκρίτης • Χαμηλές τιμές: αναιμία παραγωγή ερυθροκυττάρων καταστροφή ερυθροκυττάρων • Υψηλές τιμές : πολυκυτταραιμία, τα  ερυθρά αιμοσφαιρια έχουν μεγαλύτερο μέγεθος από το φυσιολογικό π.χ. υποξία(χαμηλά επίπεδα O2)

19. Λειτουργίες Αίματος - μεταφορά • Διαλυμένα αέρια • π.χ. (O2, CO2) • Παραπροϊόντα του μεταβολισμού • Ορμόνες • Κύτταρα του αίματος • Θρεπτικά συστατικά • π.χ. Γλυκόζη, αμινοξέα, λιπαρά οξέα, γλυκερόλη • Μικρο-θρεπτικά συστατικά • Βιταμίνες • Μεταλλικά στοιχεία • Πρωτεΐνες • Παράγοντες πήξης • Σφαιρίνες • Αλβουμίνη • Ένζυμα

20. Λειτουργίες Αίματος - άλλες • Διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος • Διατήρηση του pH (6.8 έως 7.4) • Απομάκρυνση τοξινών από τον οργανισμό • Μέσω των νεφρών και των ούρων • Μέσω του ιδρώτα • Ρύθμιση των ηλεκτρολυτών των σωματικών υγρών π.χ. Περίσσεια Na+απομακρύνεται από το σώμα μέσω των ούρων • Ανοσοαπόκριση • Πήξη

21. Αιμοποίηση • Η διαδικασία παραγωγής του αίματος • Ξεκινάει τις πρώτες εβδομάδες της κυοφορίας, όπου ο λεκιθικός ασκός είναι το κύριο μέρος της αιμοποίησης • Το ήπαρ και ο σπλήνας είναι τα κύρια όργανα που συμμετέχουν από την 6η εβδομάδα έως τον 6ο-7ο μήνα της κύησης, ενώ συνεχίζουν να παράγουν αίμα έως και 2 εβδομάδες μετά τη γέννηση

22. Αιμοποίηση • Η παραγωγή όλων των κυττάρων του αίματος πραγματοποιείται στο Μυελό των Οστών • Παραγωγή ~1-100 δισεκατομμυρίων κυττάρων την ημέρα! Λευκοκύτταρα Ερυθροκύτταρα Αιμοπετάλια Μυελός των Οστών

23. Παραγωγή κυττάρων αίματος από τον μυελό των οστών Αιμοποιητικοί αυξητικοί παράγοντες: διεγείρουν την διαφοροποίηση των διαφορων προγονικών κυττάρων

24. Κυτταρα του αιματος

25. Κύτταρα του αίματος

26. Είδη κυττάρων αίματος Ερυθροκύτταρα Λευκοκύτταρα Αιμοπετάλια

27. Ερυθροκύτταρα • Αποτελούν την πλειοψηφίατων κυττάρων του αίματος ( ~ 5 x 106/ mm3) • Δενπεριέχουν πυρήνα, μιτοχόνδρια και άλλα οργανίδια • Έχουν σχήμα αμφίκυκλου δίσκου:οφείλεται στην πρωτεΐνη σπεκτρίνη, που βρίσκεται στον σκελετό τους • Μεγάλη επιφάνεια • Μεταβάλλονταςτο σχήμα τους, μπορούν να μετακινούνται μέσω και των πιο μικρών τριχοειδών στην μικροκυκλοφορία • Διάρκεια Ζωής ~ 120 μέρες

28. Ερυθροκύτταρα • Ερυθροκύτταρα με σχήμα δρεπάνου • Είναι εύθραυστα και σπάνε εύκολα • Μπορούν να κολήσουν στα τριχοειδή και να μπλοκάρουν την κυκλοφορία με αποτέλεσμα να μην οξυγονώνεται ο παρακείμενος ιστός • Η ασθένεια ονομάζεται δρεπανοκυτταρική αναιμία και είναι γονιδιακής φύσης

29. Ερυθροκύτταρα • Ερυθροκύτταρα με σχήμα σφαιρικό (σφαιροκύτταρα) • Παρατηρούνται στην αιμολυτική αναιμία • Είναι κληρονομική ασθένεια • Χαρακτηρίζεται από δυσμορφία της μεμβράνης

30. Ερυθροκύτταρα • Η μεμβράνη τους περιέχει ειδικά πολυσακχαρίδια και πρωτεΐνες που διαφέρουν από άνθρωπο σε άνθρωπο • Χαρακτηρίζουν την Ομάδα Αίματος

31. Ερυθροκύτταρα Μέσο μέγεθος ~7 µm

32. Ερυθροκύτταρα - Λειτουργία • Κύρια λειτουργία: • η μεταφορά οξυγόνου (O2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2 ) • Έχουν την ικανότητα να τα μεταφέρουν, γιατί περιέχουν: • Αιμοσφαιρίνη (Hb)  O2και CO2 • Καρβονική ανυδράση  CO2

33. Δομή Αιμοσφαιρίνης Αιμοσφαιρίνη • Έχει πολύπλοκη τεταρτοταγή δομή. • Αποτελείται από 4 υπομονάδες ενωμένες μεταξύ τους. • Κάθε υποομάδα αποτελείται απο την ομάδα της αίμης και ένα πολυπεπτίδιο ενωμένο με αυτήν. • Τα τέσερα πολυπεπτίδια της αιμοσφαιρίνης αναφέρονται συνολικά ως σφαιρίνη. (Principles of Human Physiology 3rd Edition)

34. Δομή Αιμοσφαιρίνης Αιμοσφαιρίνη Αίμη (Principles of Human Physiology 3rd Edition)

35. Ερυθροκύτταρα– παραγωγή – καταστροφή • Περιλαμβάνει τα εξής όργανα: • Μυελός των Οστών • Ήπαρ • Σπλήνας • Νεφροί • Για την παραγωγή απαιτούνται: • Αμινοξέα • Λιπίδια • Υδατάνθρακες • Σίδηρος • Αυξητικοί Παράγοντες: φυλλικό οξύ – Βιταμίνη Β12

36. Ερυθροκύτταρα – παραγωγή Σίδηρος Αποβολή: Ούρα Κόπρανα Ιδρώτας Κύτταρα που αποπίπτουν από το δέρμα Έμμηνος ρύση • Πρόσληψη: • Κρέας • Συκώτι • Θαλασσινά • Κρόκος αυγού • Φασόλια • Δημητριακά • Ξηροί καρποί

37. Ερυθροκύτταρα – παραγωγή Σίδηρος Απορρόφηση: επιθήλιο του εντέρου Αποθήκευση: ήπαρ (φερριτίνη) 50% αιμοσφαιρίνη 25% φερριτίνη 25% άλλες πρωτεΐνες που περιέχουν αίμη • Διαταραχές στο ισοζύγιο μπορούν να προκαλέσουν: • Ανεπάρκεια σιδήρου: οδηγεί σε ανεπαρκή παραγωγή αιμοσφαιρίνης • Αιμοχρωμάτωση: πλεόνασμα σιδήρου με τοξικά αποτελέσματα

38. Ερυθροκύτταρα – παραγωγή Σίδηρος Ανακύκλωση σιδήρου: εξοικονομείται 20 φορές περισσότερος σίδηρος από αυτόν που απορροφάται ή απεκκρίνεται ημερισίως • Κατά την καταστροφή των ερυθροκυττάρων: • Απελευθερώνεται στο πλάσμα • Σύνδεση με τρανσφερρίνη • Μεταφορά στον μυελό των οστών

39. Ισοζύγιο Σιδήρου Σχηματισμός νεόυ ερυθροκυττάρου Αιμοσφαιρίνη ερυθροκυττάρων Απομάκρυνση παλαιού ερυθροκυττάρου Μυελός των οστών Όλα τα άλλα κύτταρα Σπλήνας και Ήπαρ Αιμοφόρα αγγεία Επανακυκλοφορία σιδήρου Επανακυκλοφορία σιδήρου Απορρόφηση τροφής Απώλεια (ούρα, ιδρώτας, κύτταρα δέρματος, αίμα) Ήπαρ (Αποθήκευση)

40. Τύχη του σιδήρου

41. Ερυθροκύτταρα – παραγωγή Φυλλικό οξύ Βιταμίνη Β12 Πρόσληψη: Ζωικά προϊόντα Λειτουργία: Παροχή Cο (απαραίτητο για τη δράση του φυλλικού οξέος) Απορρόφηση: Γαστρεντερικός σωλήνας (ενδογενής παράγοντας) • Πρόσληψη: • Φυλλώδη φυτά, προζύμι • Αποθήκευση: • Ήπαρ • Λειτουργία : • Παραγωγή θυμίνης (διαίρεση κυττάρου)

42. Ερυθροποίηση Ρύθμιση παραγωγής ερυθροκυττάρων • Παραγωγή: μυελός των οστών • Ρύθμιση: ερυθροποιητίνη • Εκκρίνεται από ορμονούχα κύτταρα νεφρικούσυνδετικού ιστού και από το ήπαρ • Ερεθίσματα: • Χαμηλά επίπεδα Ο2 • Τεστοστερόνη

43. Ερυθροποίηση Αρνητική ανατροφοδότηση! Ηb: αιμοσφαιρίνη

44. Ωρίμανση ερυθροκυττάρων • Βασικές διεργασίες ωρίμανσης: • σύνθεση της αιμοσφαιρίνης • σχηματισμός απύρηνων σωματιδίων σχήματος αμφίκοιλου δίσκου • Η διαφοροποίηση των προγονικών κυττάρων σε ώριμα ερυθροκύτταρα συνεπάγεται • Ελάττωση του μεγέθους του κυττάρου • Παραγωγή αιμοσφαιρίνης • Σταδιακή ελάττωση και τελική εξαφάνιση των κυτταρικών οργανιδίων • Αλλαγή της χρωστικής συμπεριφοράς του κυτταροπλάσματος: από έντονη βασεοφιλία λόγω του μεγάλου αριθμού πολυριβοσωμάτων, σε οξεοφιλία οφειλόμενη στην παραγωγή αιμοσφαιρίνης • Συμπύκνωση και τελική απόρριψη του πυρήνα

45. Ωρίμανση 1η μέρα: Προερυθροβλάστη Ερυθροβλάστη • Η ερυθροποίηση πραγματοποιείται στον μυελό των οστών • Διεγείρεται από την ερυθροποιητίνη • Τα αρχικά υλικά είναι αμινοξέα, σίδηρος και βιταμίνες, όπως B12, B6 και φυλικό οξύ • Στάδια ωρίμανσης: • Οι αιμοκυτταροβλάστες διαφοροποιούνται στον μυελό για να παράγουν μυελοειδή κύτταρα • Περαιτέρω διαφοροποίηση οδηγεί σε δικτυοερυθροκύτταρα (μικρότερο μέγεθος, χωρίς οργανίδια) • Εξοδος των δικτυοερυθροκυττάρων στην κυκλοφορία • Ωρίμανση σε ερυθροκύτταρα 2η μέρα: Βασεόφιλη ερυθροβλάστη 3η μέρα: Πολυχρωματόφιλη ερυθροβλάστη 4η μέρα: Νορμοβλάστη 5η - 7η μέρα: Δικτυοερυθροκύτταρο Απόρριψη πυρήνα Έξοδος στην κυκλοφορία Ώριμα ερυθροκύτταρα

46. Ερυθροκύτταρα – καταστροφή • Χρόνος ζωής: 120 μέρες • Αποθήκευση και καταστροφή: σπλήνας • Τρόπος: φαγοκυττάρωση απο τα μακροφάγα • Αιμοσφαιρίνη: • Ο σίδηρος απομακρύνεται : • καταστρέφεται (τρανσφερρίνη) • ή αποθηκεύεται (φερριτίνη) • Η αίμη μετατρέπεται σε χολερυθρύνη  πλάσμα • Η χολερυθρύνη καταβολίζεται στο ήπαρ • Τα προϊόντα καταβολισμού που εκκρίνονται στη χολή  λεπτό έντερο  κόπρανα • Τα προϊόντα καταβολισμού στην κυκλοφορία νεφροί  ούρα

47. Μυελός των οστών Σχηματικά... Ερυθρά Ερυθροκύτταρα Σπλήνας Ερυθροποίηση Αίμη + Σφαιρίνη Fe + Χολερυθρύνη Αιμινοξέα Τ-Fe Νεφροί Χολερυθρύνη Χολή Χολή Χολερυθρύνη F- Fe Ήπαρ Χολή Fe από τροφή Τ-Fe Χολή που απεκκρίνεται με τα ούρα Χολή Τ-Fe Λεπτό έντερο Παχύ έντερο Πρωκτός Κυκλοφορία

48. Αναιμία • Αιμοσφαιρίνη  μεταφορά O2 • Μειωμένα επίπεδα Αιμοσφαιρίνης  Aναιμία • Μειωμένη μεταφορά O2 • Μείωση της ανάσας κατά την εκπνοή, λήθαργος, κούραση • Άλλα: πελδινότητα κ.α. • Απουσία O2στα κύτταρα Ισχαιμία

49. Αναιμία • Οφείλεται: • Ελάττωση της συγκέντρωσης αιμοσφαιρίνης ανά ερυθροκύτταρο • Μείωση του συνολικού αριθμού των ερυθροκυττάρων, που περιέχουν φυσιολογική ποσότητα αιμοσφαιρίνης • Συνδυασμός των παραπάνω

50. Κύριες αιτίες αναιμίας • Διατροφική ανεπάρκεια σιδήρου (σιδηροπενική αναιμία), βιταμίνης Β12 ή φυλλικού οξέος • Ανεπάρκεια μυελού των οστών, λόγω τοξικών ουσιών ή καρκίνου • Απώλεια αίματος (αιμορραγία) που οδηγεί σε ανεπάρκεια σιδήρου • Ανεπαρκής έκκριση ερυθροποιητίνης σε ασθένειες των νεφρών • Υπέρμετρη καταστροφή ερυθροκυττάρων (πχ δρεπανοκυτταρική αναιμία)