WYKŁAD IX
FIZJOLOGIA KRWI
Hematopoeza
Fizjologia człowieka
Hematopoeza
Udział w odporno
ś
ci
Hemostaza
dr hab. Anna Walczewska
Zakład Interakcji
Międzykomórkowych
Katedra Fizjologii Klinicznej i
Doświadczalnej
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
2008/09
WYKŁAD IX
FIZJOLOGIA KRWI
Hematopoeza
Fizjologia człowieka
Hematopoeza
Udział w odporno
ś
ci
Hemostaza
dr hab. Anna Walczewska
Zakład Interakcji
Międzykomórkowych
Katedra Fizjologii Klinicznej i
Doświadczalnej
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
2008/09
FUNKCJE KRWI
•
O2 i CO2
•
Hormonów
•
Sub budulcowych,
energetycznych i wit.
•
Hormonów
(steroidowe,
T4)
•
CO2 i O2
•
Transportowa
Homeostatyczna
Magazynowa
•
Wyrównywanie
st
ęŜ
zwi
ą
zków
tworz
ą
cych ci
ś
osmotyczne
ECF
Obronna
•
Stra
Ŝ
układu
immunol
energetycznych i wit.
z przew pokarm do
w
ą
troby i tkanek
•
Prod przemiany
materii (kw moczowy,
mocznik, amoniak) z
tkanek do nerek i z
tkanek do w
ą
troby
(kw mlekowy)
•
CO2 i O2
•
Proenzymów
m.in.
plazminogen,
angotensyno-
genu,
cz krzepni
ę
cia
ECF
•
Buforowanie
H+
•
Wyrównywanie
temp pomi
ę
dzy
tk i wa
Ŝ
ny
element
termostatu
biologicznego
2
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
CFU-GM
CFU-M
Pre-T
Multipotencjalne
kom pnia
CFU-GEMM
CFU-L
Pula kom
limfoidalnych
Pula kom
mieloidalnych
CFU-G
BFU-E
CFU-E,
CFU-Eoz CFU-Baz
BFU-Mk
CFU-Mk
Pre-B
Kom NK
Zasadochł
CFU-M
Monoblast
Pro-
monocyt
Monocyty/
Makrofagi
GRASICA
Recyrkuluj
ą
: krew-tk-chłonka-krew
CFU-G
Mieloblast
Mielocyt
Mega-
kariocyt
Mega-
karioblast
Neutrofile
Retikulocyt
Eozynofile
Bazofille
Erytrocyty
Płytki krwi
Strefa
podtoreb
Strefa
przykor
Limfocyty B
Limficyty T
CD4 i CD8
Zasadochł
Polichromat
Ortochromat
3
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Udział leukocytów w
odporno
ś
ci
Odporno
ść
naturalna
(wrodzona)
NIESPECYFICZNA
NIESPECYFICZNA
- pierwsza linia obrony org przed
patogenami, której nie usprawnia ani nie modyfikuje
patogen.
SPECYFICZNA
SPECYFICZNA -
Po kontakcie z obcym antygenem odró
Ŝ
nia
go od własnych komórek przy pomocy własnych R błon. i
niszczy obce u
Ŝ
ywaj
ą
c do tego dwóch strategii:
niszczy obce u
Ŝ
ywaj
ą
c do tego dwóch strategii:
Niszczenia komórek zale
Ŝ
nej od limf Tc
ODPORNO
ŚĆ
KOMÓRKOWA
ODPORNO
ŚĆ
KOMÓRKOWA
Niszczenia antygenów i patogenów w płynach tkankowych za
po
ś
rednictwem Ab wytwarzanych przez limf B
ODPORNO
ŚĆ
HUMORALNA
ODPORNO
ŚĆ
HUMORALNA
5
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Odporno
ść
nabyta
BIERNIE
BIERNIE
- iniekcje surowic odporno
ś
ciowych (Ig)
AKTYWNIE-
szczepionki
6
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Odporno
ść
swoista
Bior
ą
udział:
•
Bariery fizyczne i chemiczne ciala (skóra, błony
ś
luzowe, HCl soku
Ŝ
oł
ą
dkowego, lizozym
ś
liny
•
Fagocyty krwi i makrofagi tkankowe
•
•
Fagocyty krwi i makrofagi tkankowe
•
Substancje wytwarzane przez zaktywowane
fagocyty: cytokiny, interferony
•
aktywne białka dopełniacza w osoczu,
transferyna, laktoferyna, CPR
Reakcje nieswoiste nie tylko eliminuj
ą
patogeny ale równie
Ŝ
nasilaj
ą
odpowied
ź
swoist
ą
7
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Komórki odpowiedzi nieswoistej
gotowe do niszczenia rozwijaj
ą
cych si
ę
w
ró
Ŝ
nych miejscach organizmu drobnoustrojów
eozynofile
neutrofile
monocyty/makrofagi
8
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Marginalizacja
- toczenie po
ś
ródbł, aktywacja,
adhezja i wi
ą
zanie si
ę
do
ś
ródbłonka. Selektyny i
integryny WBC oraz glikoprotein adhezyjnych
ś
ródbłonka (np. mucyna, ICAM1/1, LFA, N-CAM)
Diapedeza
- przeciskanie pomi
ę
dzy kom
ś
ródbłonka
Reakcja neutrofilów
Diapedeza
- przeciskanie pomi
ę
dzy kom
ś
ródbłonka
Chemotaksja
- przesuwanie si
ę
w kierunku miejsca w którym
jest du
Ŝ
e st
ęŜ
sub chemicznych chemoatraktantów
Leukocytoza
– mobilizacja neutrofilów ze szkipu w
odpowiedzi na czynniki zapalne
9
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Monocyt/Makrofag
Neutrofil
Szybka aktywacja przez elementy struktury drobnoust
poczatek po kilku godz, max – 10h, koniec – 24h mannany (w
ś
cianie
dro
Ŝ
d
Ŝ
y), formylowane peptydy, liposacharydy (składniki
ś
cian kom)
Monocyt/Makrofag
IL-1, 6 ,8, 12, TNF
α
prezentowanie
antygenów
Fagocytoza i pinocytoza
Bakteriobójcze mech tlenowe i
beztlenowe (defensyny)
Odp na cz chemotaktyczne
Przyleganie do
ś
ródbłonka i
diapedeza
(+)
(+)
Aktywacja wolna
INF-
γ
, IL-8
10
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
ODPORNOSC SWOISTA
To system odpowiedzi immunologicznej uruchamianej
w celu likwidacji konkretnego antygenu. Komórkami
immunokompetetnymi tej odpowiedzi s
ą
:
Limfocyty B (70%)
Limfocyty B (70%)
Limfocyty T (15%)
Recyrkuluj
ą
one pomi
ę
dzy krwi
ą
, układem chłonnym i
tkankami oczekuj
ą
c sygnałów dla własnej
transformacji w celu zniszczenia obcych komórek
lub białek
11
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Rodzaje limfocytów
Limfocyt B
Limfocyt Th
Limfocyt Tc
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
12
Receptory wi
ąŜą
ce
antygen
(przeciwciała)
Cechy odpowiedzi swoistej
Specyficzna
- Ab lub limf T niszcz
ą
jeden
konkretny antygen
Czuła
– odpowiada na bardzo subtelne ró
Ŝ
nice
pomi
ę
dzy struktur
ą
R limf T oraz przeciwciał a
antygenem
antygenem
Posiada pami
ęć
- powtórna odpowied
ź
na ten
sam antygen jest szybsza i intensywniejsza
Wykazuje tolerancj
ę
—odró
Ŝ
nia własne kom od
obcych
13
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
•
Prezentacja antygenu przez kom prezentuj
ą
ce
antygen (makrofagi, kom dendrytyczne (DC) i
aktywowane limf B) - APC
•
APC fagocytuj
ą
, trawi
ą
i wystawiaj
ą
na swoj
ą
błon
ę
kom cz
ą
steczki z ich struktury
ODPORNO
ŚĆ
SWOISTA
•
błon
ę
kom cz
ą
steczki z ich struktury
•
Nastepnie APC w
ę
druj
ą
do w
ę
złów chłonnych
gdzie aktywuj
ą
limf Th
Bez sprawnie działaj
ą
cych Th załamuje si
ę
odporno
ść
swoista
14
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Odpowied
ź
immunologiczna
PIERWOTNA
WTÓRNA
15
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Sposoby unieczynniania antygenów
przez przeciwciała (Ig)
•
Neutralizacja
•
Aglutynacja np. RBC
•
Aglutynacja np. RBC
•
Precypitacja
•
Przytwierdzanie do białek komplementu
16
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
APC
Th 1
IL-2
INF-
γ
Limf Tc
Przebieg aktywacji odpowiedzi
immunologicznej swoistej
Makrofagi
Th 2
IL-10
IL-13
IL-5
IL-4
Limf B
MHC-II
17
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Cytotoksyczne limfocyty T
•
Atakuj
ą
– komórki zainfekowane wirusem
– komórki z wew kom bakteriami i paso
Ŝ
ytami
– komórki nowotworowe
– obce komórki np. po transfuzji lub przeszczepie
•
Sa wyposa
Ŝ
one do rozpoznawania MHC-I, który jest
•
Sa wyposa
Ŝ
one do rozpoznawania MHC-I, który jest
na wszystkich kom naszego ciała
•
Uwalniaja
perforyny,
białka tworz
ą
ce dziurki w bł
kom, uszkadzaj
ą
j
ą
i uruchamiaj
ą
mechanizmy
apoptozy i nekrozy kom atakowanych.
18
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Sposób działania limf Tc
19
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Antygen
– zwi
ą
zek reaguj
ą
cy swoi
ś
cie z komórkami ukł
immunol lub wzbudzaj
ą
cy wyst
ą
pienie odp immunol
humoralnej, komórkowej, tolerancji lub pami
ę
ci
Cytokiny
– hydrofilowe polipeptydy i glikopolipeptydy,
które za po
ś
rednictwem R błonowych w st
ęŜ
pmol i nmol
reguluj
ą
i koordynuj
ą
czynno
ś
ci
ą
zło
Ŝ
onych procesów
podziału i ró
Ŝ
nicowania kom w trakcie: embriogenezy, neuro-,
angio- i miogenezy, hematopoezy, osteopoezy, cykli
endometrium i procesów odporno
ś
ciowych
endometrium i procesów odporno
ś
ciowych
•
Interleukiny (IL 1 – 22)
•
Hematopetyczne czynniki wzrostu (CSF–GM, CS-G, CSF-M, SCF, EPO)
•
INF-
α
,
β
,
γ
•
TGF-
β
•
TNF-
α
,
β
•
NGF, EGF, PDGF, CNTF, Osteoprogeryna, VEGF
20
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
Hemostaza to zespół procesów fizjologicznych i
biochemicznych maj
ą
cych na celu zatrzymanie krwi w
ło
Ŝ
ysku naczyniowym po przerwaniu jego ci
ą
gło
ś
ci
oraz utrzymanie prawidłowej płynno
ś
ci krwi
HEMOSTAZA
W procesie hemostazy bior
ą
udział:
•
Płytki krwi
•
Układ krzepni
ę
cia
•
Układ fibrynolizy
•
Ś
ciana naczy
ń
krwiono
ś
nych, szczególnie
ś
ródbłonek
i warstwa pod
ś
ródbłonkowa
21
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
CZYNNIKI
CZYNNIKI
KRZEPNI
Ę
CIA
KRZEPNI
Ę
CIA
PŁYTKI
Kom
ś
ródbłonka
Elementy ukł krzepni
ę
cia
Ś
ciana naczy
ń
pod
ś
ródbłkowa,
ś
rodk i zew
22
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Hemostaza obejmuje
•
Reakcj
ę
naczyniow
ą
•
Tworzenie czopu płytkowego
•
Tworzenie fibryny i czopu
•
Tworzenie fibryny i czopu
hemostatycznego
•
Zahamowanie tworzenia si
ę
czopu
hemostatycznego
•
Fibrynoliz
ę
23
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Faza naczyniowa
•
Skurcz naczy
ń
•
Kontakt krwi z tkankami i warstwami
pod
ś
ródbłonkowymi naczynia, gdzie
wyst
ę
puje TF. Nast
ę
puje aktywacja
wyst
ę
puje TF. Nast
ę
puje aktywacja
procesu krzepni
ę
cia drog
ą
zew
TF - tromboplastyna
24
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
Płytki przyczepiaj
ą
si
ę
do odsłoni
ę
tego
kolagenu
25
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
Aktywacja płytek
Czynniki aktywuj
ą
ce płytki to:
•
Białka adhezyjne (kolagen)
•
Trombina
•
ADP
•
TXA
•
TXA
•
Czynnik aktywujacy płytki (PAF)
•
Kompleksy immunologiczne
•
Wirusy i bakterie
W NIE aktywowanym układzie hemostazy
ś
ródbłonek hamuje
aktywacj
ę
płytek (PGI2, NO, adenozyna)
26
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Adhezja płytek do uszkodzonych
ś
cian naczynia i
tkanek
Przebieg hemostazy
Ł
ą
czenie si
ę
płytek ze sob
ą
- agregacja
Uruchomiony jednocze
ś
nie proces krzepni
ę
cia tworzy
fibryn
ę
, która wi
ąŜ
e dodatkowo inne krwinki (gł
fibryn
ę
, która wi
ąŜ
e dodatkowo inne krwinki (gł
erytrocyty) tworz
ą
c czop hemostatyczny
Czop konsoliduje transglutaminaza XIIIa
Fibryn
ę
rozcina plazmiana
Czop hemostatyczny zostaje likwidowany
27
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
Tworza si
ę
kompleksy
MECHANIZM AGREGACJI PŁYTEK
vWF
vWF
Trombina
Aktywowane R na płytkach
Fibrynogen
Odsłoni
ę
ty kolagen i
inne białka adhezyjne
vWF
vWF
vWF
28
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
AGREGACJA PŁYTEK
Trombina
vWF
vWF
Fibrynogen
vWF
F XIII
αααα
αααα
αααα
αααα
GP Ib-IX-V
GP Ia
vWF
vWF
GP IIa
vWF
GP IIb/IIIa
αααα
αααα
αααα
αααα
Osłoni
ę
ty kolagen
warstwy
pod
ś
ródbłonkowej
GPs - glikoproteiny
adhezyjne płytek
29
WEWN
Ą
TRZPOCHODNY
XII
XI
Ca
2+
PRZEBIEG PROCESU KRZEPNI
Ę
CIA KRWI
ZEWN
Ą
TRZPOCHODNY
Tromboplastyna tk
XII a
XI a
IX a
VII a
VII
Kalikreiny, Kolagen, Kininogen HMW
IX
PROTROMBINA
FIBRYNOGEN
VIIIa Ca
2+
PL
PL
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
PL
V
XIII
XIII a
Ca
2+
IX a
VII a
VII
X
a
V a
TFPI
Fibryna lu
Ŝ
na
TROMBINA
Fibryna stabilna
X
X
30
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
Monomery fibryny ł
ą
cz
ą
si
ę
ko
ń
cami i
tworz
ą
długie ła
ń
cuchy
Monomer
fibryny
Trombina enzymatycznie aktywuje fibrynogen
Fibrynogen
TORZENIE FIBRYNY
tworz
ą
długie ła
ń
cuchy
31
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
TWORZENIE SIECI FIBRYNY
XIIIa
JEST TRANSGULAMINAZ
Ą
, KTÓRA TWORZY
POŁ
Ą
CZENIA POMIEDZY LIZYNAMI W
Ł
ĄŃ
CUCHACH FIBRYNY
F XIIIa
Trombina
F XIII
Ten proces wzmacnia fibryn
ę
, uodparnia j
ą
na trawienie przez
enzymy proteolityczne
32
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
UDZIAŁ FOSFOLIPIDÓW I WAPNIA
VIIa
TF
Ca
2+
VIIa
fosfolipidy
VIIa
TF
Ca
2+
Xa
X
VIIa-TF
Fosfolipidy błon kom
ś
ródbłonka i płytek wi
ąŜą
aktywne czynniki
tam, gdzie s
ą
one potrzebne, ł
ą
cz
ą
je razem, tworz
ą
miejsca o
aktywno
ś
ci katalitycznej i w pewnym stopniu kontroluj
ą
aktywno
ść
kompleksów enzymatycznych
TF
33
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
ROLA KOFAKTORA V KRZEPNI
Ę
CIU
Wzmacniaj
ą
aktywno
ść
kompleksów enzymatycznych
F V
Protrombina
Xa
Va
Fosfolipidy
protrombinaza
Fibryny
monomery
Trombina
Fibrynogen
Protrombina
Fosfolipidy
Ca
2+
Va
Xa
34
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
VIIIa
F IX
jest
aktywowany:
Factor VIII
IXa
Fosfolipidy
ROLA KOFAKTORA VIII KRZEPNI
Ę
CIA
Monomery
fibryny
Trombina
Fibrynogen
Protrombina
Xa
X
aktywowany:
szlak wew XIIa
szlak zew
TF:VIIa
Ca
2+
IXa
35
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
WEWN
Ą
TRZPOCHODNY
XII
XI
Ca
2+
PRZEBIEG PROCESU KRZEPNI
Ę
CIA KRWI
ZEWN
Ą
TRZPOCHODNY
Tromboplastyna tk
XII a
XI a
IX a
VII a
VII
Kalikreiny, Kolagen, Kininogen HMW
IX
PROTROMBINA
FIBRYNOGEN
VIIIa Ca
2+
PL
PL
Ca
2+
Ca
2+
Ca
2+
PL
V
XIII
XIII a
Ca
2+
IX a
VII a
VII
X
a
V a
TFPI
Fibryna lu
Ŝ
na
TROMBINA
Fibryna stabilna
X
X
36
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
KREW
Utworzenie czopu hemostatycznego
SIE
Ć
FIBRYNY
AGREGATY PŁYTEK
KOLAGEN
37
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Wewn
ę
trzna
•
Aktywacja przez
czynniki kontaktu wew
naczy
ń
(
kalikreiny, kolagen
kininogen
•
Zewn
ę
trzna
•
Aktywacja przez TF,
poza
ś
ródbłonkowy
•
Czas protrombinowy
Porównanie wew- i zew-
aktywacji krzepni
ę
cia
kininogen
•
Dłu
Ŝ
szy czas krzep
•
Czas cz
ęś
ciowej
tromboplastyny (aPTT)
26 to 33 s
•
Przedłu
Ŝ
ony czas aPTT
to defekt szlaku wew
•
Czas protrombinowy
(PT) 12 - 16 s
•
Przedłu
Ŝ
ony czas PT
to defekt szlaku zew
Przedłu
Ŝ
ony czas PT i aPTT to defekt szlaku wspólnego
38
ZAHAMOWANIE TWORZENIA SKRZEPU
BLOOD
SFREFA CZYNNIKÓW ANTYKOAGULACYJNYCH
Inhibitory
krzepniecia
np
Antytrombina III
Kompleks białek C/S
39
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
ENDOGENNE MECHANIZMY
ANTYKOAGULACYJNE
•
Antytrombina III
(70% aktywno
ś
ci antyproteazowej
osocza). Inaktywuje: Xa, trombin
ę
, w mniejszym st
IXa, XIa i XIIa
•
Siarczan heparynu
prod m. in. przez
ś
ródbłonek
•
Siarczan heparynu
prod m. in. przez
ś
ródbłonek
•
Układ białka C
– aktywowane przez kompleks T-TM
na powierzchni kom
ś
ródbłonka. APC+PS degraduje
cz VIIIa i Va oraz wi
ąŜ
e PAI-1, przez co ułatwia
fibrynoliz
ę
40
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
•
Po aktywacji protrombiny
fizjologicznie nie ma zagro
Ŝ
enia
przenoszenia si
ę
skrzepu z krwi
ą
•
Aktywowana jest tylko
protrombina przylegaj
ą
ca do
uszkodzonego miejsca w
naczyniu
Funkcje trombiny
naczyniu
•
Czas jej aktywno
ś
ci wynosi kilka
sek
•
Natychmiast jest dezaktywowana
przez ATIII oraz wi
ą
zana przez
trombomodulin
ę
(R błonowy
ś
ródbłonka). Kompleks TM:T
aktywuje białko C, które
zezaktywuje
41
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
FIBRYNOLIZA
BLOOD
Kom
ś
ródbłonka
Plazmina
t-PA
Plazminogen
Absobowany
przez fibryn
ę
Trawienie fibryny
Urokinaza
Prod w nerkach
Streptokinaza
Prod bakterii
42
Anna Walczewska,
UMed-Łód
ź
UKŁAD FIBRYNOLIZY
•
Plazminogen
(glikoproteina) 30% w postaci wolnej,
reszta w kompleksach z HRGP lub
αααα
2-antyplazmin
ą
;
proenzym przekształcany w plazmin
ę
przez t-PA
•
Aktywator plazminogenu t-PA
(fibrynolityczny):
synteza przez
ś
ródbłonek, o słabej aktywno
ś
ci
proteolit.
↑↑↑↑
200-400x kiedy wi
ąŜ
e si
ę
z fibryn
ą
.
Rytm
proteolit.
↑↑↑↑
200-400x kiedy wi
ąŜ
e si
ę
z fibryn
ą
.
Rytm
dobowy: min. st
ęŜ
rano
•
Inhibitor aktywatora plazminogenu PAI-1
(antyfibrynolityczny): synteza przez
ś
ródbłonek
watrob
ę
, megakariocyty i mi
ęś
nie gładkie.
Rytm dobowy: min. st
ęŜ
w dzie
ń
, max w nocy. Ró
ź
nice płciowe:
↑↑↑↑
st
ęŜ
u m
ęŜ
cz
•
Inhibitory plazminy (antyfibrynolityczne):
αααα
2-antyplazmina,
αααα
2-makroglobulina
43
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź
Sposoby hamowania krzepni
ę
cia
krwi i walki z istniej
ą
cymi skrzepami
•
Hamowanie aktywno
ś
ci płytek
(np. Aspiryna)
•
Hamowanie czynników krzepni
ę
cia
(
antykoagulanty
) np. Heparyna, Warfarin,
in vitro – zwi
ą
zki wi
ąŜą
ce wap
ń
np. EDTA
•
Przyspieszenie rozpuszczania skrzepu
(
fibrynolityczne
)
•
t-PA (rekombinowany), iv
44
Anna Walczewska, UMed-Łód
ź