Blodet og kroppens forsvarssystem. MFEL , Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU

Transkript

1 Blodet og kroppens forsvarssystem MFEL , Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 1

2 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper (Diagnostiske blodtester) II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 2

3 Blodets hovedoppgaver 1. Transport av gasser (f.eks. oksygen), næringsstoffer og avfallsprodukt av bearbeidet molekyl av regulatoriske molekyler som hormoner 2. Regulering av ph og osmose (normal ph i de fleste kroppsvev er mellom 7.35 og 7.45) av kroppstemperatur 3. Beskyttelse mot skadelig kroppsfremmed materiale mot blødning (hemostase) 3

4 Blodets sammensetning blodlegemer Røde blodceller (erytrocytter) Hvite blodceller (leukocytter) granulocytter monocytter og lymfocytter Blodplater (trombocytter) Blodlegemer_animation 4

5 Blodets sammensetning -plasma a. uorganiske og organiske stoffer løst i vann b. proteiner (de fleste er dannet i leveren) 1. Albumin 56% 2. Globuliner 38% 3. Fibrinogen 4% kjønnshormonbindene globulin Antistoff (immunglobulin) 5

6 Blodets sammensetning 6

7 Hematopoese -danning og utvikling av blodlegemer Stamceller: alle blodlegemer er dannet fra en felles stamcelle Proerytroblaster: utvikles til røde blodceller Myeloblaster: utvikles til basofil, nøytrofil og eosinofil granulocytter Lymfoblaster: utvikles til lymfocytter Monoblaster: utvikles til monocytter Megakaryoblaster: utvikles til blodplater -blast bud, germ 7

8 Hematopoese Stem cell (hemocytoblast) Proerythroblast Myeloblast Lymphoblast Monoblast Megakaryoblast Early erythroblast Progranulocyte Megakaryocyte Intermediate erythroblast Basophilic myelocyte Eosinophilic myelocyte Neutrophilic myelocyte Late erythroblast Megakaryocyte breakup Nucleus extruded Reticulocyte Basophilic band cell Eosinophilic band cell Neutrophilic band cell Basophil Eosinophil Neutrophil Lymphocyte Monocyte Red blood cell Granulocytes Agranulocytes White blood cells Platelets 8

9 Røde blodceller (erytrocytter) Red blood cell White blood cell Platelet Komponenter 1/3 Hemoglobin 2/3 Lipider, ATP, enzymet karbonsyreanhydrase SEM 2600x 7.5 µm Top view Side view 2.0 µm Stor overflate i forhold til volum letter gassutveksling 9

10 Røde blodcellers funksjon: TRANSPORT Oksygen fra lunger til vev: 98.5% festet til hemoglobin; 1.5% løst i plasma b 2 Hemoglobin b 1 Heme CH 2 =CH CH 3 N CH 3 Heme N Fe N CH 2 CH 2 COOH N CH 2 CH 2 COOH CH 3 a 2 a 1 CH 2 =CH CH 3 Karbondioksid fra vev til lunger. 7% løst i plasma 23% i kombinasjon med (Karbamino)hemoglobin Transport i form av bikarbonat ioner (70%). Enzymet karbonsyreanhydrase i røde blodceller omdanner H 2 O og CO 2 karbonsyreanhydrase 10

11 Røde blodcellers funksjon: TRANSPORT Høyreforskyvning. Øket H+, CO 2, temp, DPG (DiPhosphoGlycerate) øker O 2 leveranse til vev. Venstreforskyvning: Øket CO, og redusert H+, CO 2, temp, DPG senker O 2 leveranse til vev. Left shift: increased Hb-O 2 affinity Right shift: decreased Hb-O 2 affinity 11

12 Hemoglobin Hemoglobin Heme b 2 b 1 CH 3 CH 2 CH 2 COOH Heme CH 2 =CH CH 3 N N Fe N CH 2 CH 2 COOH CH 3 N a 2 a 1 CH 2 =CH CH 3 Hemoglobintyper: Fosterhemoglobin binder oksygen bedre enn hemoglobin hos voksne Oksyhemoglobin: transporterer oksygen Deoksyhemoglobin: hemoglobin uten bundet oksygen Karbaminohemoglobin : transporterer karbondioksid 12

13 Normale røde blodceller versus Sigdeceller 13

14 Sigdecellehemoglobin (hemoglobin S) Normal mrna Normal protein Mutant mrna Mutant protein GUG CAC CUG ACU CCU GAG GAG AAG val his leu thr pro glu glu lys Mutasjon (i DNA) GUG CAC CUG ACU CCU GUG GAG AAG val his leu thr pro val glu lys Glutamat (glu), en negativ ladet aminosyre byttes med valin (val), som ikke har ladning. 14

15 Sigdecellehemoglobin Signifikant strukturforandring pga. en enkel mutasjon Glutamat 6 Valin 6 15

16 Sigdecelleanemi Genetisk sykdom Heterozygot individ er bærer kan beskytte mot malaria Homozygot individ har hemoglobin S SCA er et resultat av hemoglobin S Hemoglobin S klebes sammen Røde blodceller skades; de er skjøre og ødelegges lett ved passasje gjennom kapillærene Komplikasjoner pga lav oksygentilførsel til vev (smert, organskader, slag, infeksjoner, osv). Sigdecelleanemi_ movie 16

17 Danning og modning av erytrocytter Decreased blood oxygen Increased blood oxygen Red blood cells Kidney Increased red blood cell production Increased erythropoietin Red bone marrow erytrocyttenes levetid er gjennomsnittlig 120 dager Produksjon av erytrocytter Stamcelle proerytroblast tidlig erytroblast intermediære erytroblast sein erytroblast retikulocytt Erytropoietin: hormonet stimulerer produksjon av røde blodceller; produseres i nyrene som respons på lavt O 2 nivå. 17

18 Nedbrytning av hemoglobin Aged, abnormal, or damaged red blood cells Macrophage Hemoglobin Heme Globin Biliverdin 1 2 Iron Bilirubin Amino acids 120 days in general circulation Red blood cells 4 3 Free bilirubin Iron + transferrin Erythropoiesis Liver Storage Spleen Conjugated bilirubin 5 Bile Intestine Kidney Bilirubin derivatives 6 18

19 Nedbrytning av hemoglobin I Makrofag Hemoglobin Globin Amino syrer Gamle, unormale eller ødelagte røde blodceller 120 dager i sirkulasjon Røde blodceller Lever Milt Erythropoiesis; dannelse av nye røde blodlegemer Tarm Nyre Hemoglobinets globulinkjeder brytes ned til aminosyrer (rosa pil) som blir metabolisert eller brukt til å danne nye proteiner. 19

20 Nedbrytning av hemoglobin II Makrofag Hemoglobin Heme Biliverdin Jern Bilirubin Gamle, unormale eller ødelagte røde blodceller 120 dager i sirkulasjon Røde blodceller Erythropoiesis Lever Milt Tarm Nyre Jern frigis fra hemdelen av hemoglobinet. Makrofagenzym omformer hemdelen gjennom mange trinn, og sluttproduktet er et gulaktig stoff; bilirubin 20

21 Nedbrytning av hemoglobin III Makrofag Hemoglobin Jern Gamle, unormale eller ødelagte røde blodceller 120 dager i sirkulasjon Røde blodceller Jern + transferrin Erythropoiesis lever lagring Milt Tarm Nyre Jernet bindes transferrin og transporteres til forskjellige vev for lagring eller til beinmargen hvor det brukes i produksjonen av nytt hemoglobin (grønne piler ). 21

22 Nedbrytning av hemoglobin IV Makrofag Hemoglobin Gamle, unormale eller ødelagte røde blodceller 120 dager i sirkulasjon Røde blodceller Fritt bilirubin Erythropoiesis Lever Milt Tarm Nyre Fritt bilirubin (blå pil ) transporteres med blodet til leveren. 22

23 Nedbrytning av hemoglobin V Makrofag Hemoglobin Gamle, unormale eller ødelagte røde blodceller 120 dager i generell sirkulasjon Røde blodceller Erythropoiesis, dannelse av røde blodlegemer Lever Milt Tarm konjugert bilirubin Galle Nyre Levercellene tar opp bilirubin fra blodet og skiller det ut med gallen. Noe transporteres med blodet til nyrene hvor det skilles ut med 23 urinen.

24 Nedbrytning av hemoglobin VI Makrofag Hemoglobin Gamle, unormale eller ødelagte røde blodceller 120 dager i sirkulasjon Røde blodceller Erythropoiesis Lever Milt Tarm Bilirubin derivater Nyre I tarmene omformer bakterieenzymer bilirubin til andre fargestoffer, som gir avføringen farge. Enkelte av spaltningsproduktene skilles ut med urinen og er årsaken til urinens gule farge. 24

25 25

26 Hvite blodceller (leukocytter; leuko=hvit) Beskytter kroppen mot mikroorganismer og fjerner døde celler og avfall Hvite blodceller kan bevege seg Amøboide bevegelser - cellen sender først ut en tynn utløper, deretter strømmer resten av cytoplasma gjennom utløperen. Diapedese: cellene kan passere kapillærveggen. Kjemotakse: bakteriegiftstoffer og stoffer fra skadet vev trekker til seg celler. 26

27 Granulocytter Basofil granulocytt: minst vanlig. Forlater sirkulasjonen og migrerer gjennom vev. Spiller en rolle både ved betennelsesreaksjoner og allergiske reaksjoner. Produserer histamin og heparin. Eosinofil granulocytt. Forlater sirkulasjonen og går inn vev ved betennelsesreaksjoner. Alminnelig ved allergiske reaksjoner. Ødelegger stoffer som histamin. Skiller ut giftige substanser som kan virke i forsvaret mot parasitter. Nøytrofil granulocytt: Forlater beinmargen og blir i sirkulasjon timer før den beveger seg inn i vev. Kan bevege seg og fagocytere (cellespising) bakterier, antigen-antistoff komplekser og annet fremmed materiale. Skiller ut lysozymer. Går selv hurtig til grunne (1-2 dager). 27

28 To typer leukocytter har ikke kornet utseende Lymfocytt: produseres i beinmarg men migrerer til lymfevev. Noen kan leve i årevis. Viktig i forsvaret mot alle typer mikroorganismer og i forsvar mot kreftceller. Monocytt: vandrer ut i vevene. Her blir de større og forandrer egenskaper. Kalles da makrofager. Makrofager kan leve i flere år. Noen makrofager er stasjonære i lever og respirasjonsveier. 28

29 Blodplater (trombocytter) Dannes i beinmarg fra MEGAKARYOCYTTER Cellefragmenter uten kjerne men med celleorganeller og cytoplasmiske enzymer som syntetiserer et stort antall viktige biologiske produkter Blodplatene har en sentral rolle i hemostase (=alle de mekanismer som bidrar til å stanse blødning). danning av plateplugg koagulasjon Blodplater (trombocytter) Nøytrofil granulocytt Lymfocytt Rød blodcelle 29

30 Blodplater (trombocytter) Lymfocytt Rød blodcelle Blodplate (trombocytt) 30

31 Blodplater (trombocytter) Typisk glatte skiveformede hvilende blodplater Aktiverte blodplater Ved aktivering begynner blodplatene å svelle og sende ut utløpere, slik at de får form som en blekksprut. 31

32 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper (Diagnostiske blodtester) II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 32

33 Blodplatenes (Trombocyttenes) hovedfunksjon er knyttet til deres evne til å adherere til kollagen og basalmembran, som blottlegges ved skader av karveggens endotel. Etter adhesjon utskilles granulas innhold, som stimulerer blodplatene til aggregering og dannelse av en plateplugg. Blodplatene inntar derfor en nøkkelstilling i hemostasemekanismene. hemostase = alle de mekanismer som bidrar til å stanse blødning dvs. blodstansing, koaguleringsevne 33

34 Hemostase omfatter alle de mekanismer som bidrar til å stoppe blødning. Kan deles i tre ulike trinn: 1) Karkontraksjon 2) Platepluggdanning 3) Koagulasjon Koagulasjonsprosessen: 34

35 Danning av plateplugg ADP Thromboxane Platelet Granules von Willebrand factor Fibrinogen Fibrinogen receptor Endothelial cell Collagen Blood vessel wall Platelet plug Smooth muscle cell 35

36 Blodets koagulasjon Resultat: nettverk av uløselige, trådaktige molekyl (FIBRIN) som fanger blodceller, blodplater og væske Tre hovedtrinn 1. Aktivering av protrombinase 2. Omdanning av protrombin til trombin 3. Omdanning av fibrinogen til fibrin Koagulasjonsfaktorer Proteiner i plasma. Sirkulerer i innaktiv form. Aktiveres ved skader Ødelagt vev og blodplater produsere kjemikalier som aktiverer faktorene To ulike baner Det ytre aktiveringssystemet Det indre aktiveringssystemet 36

37 Ytre aktiveringsvei Indre aktiveringsvei Extrinsic clotting pathway Intrinsic clotting pathway Tissue damage Thromboplastin Ca 2+ 1 Factor VII Thromboplastin/ factor VII complex Activated factor IX 2 Activated factor XI Factor IX Contact with collagen of damaged blood vessel Activated factor XII Ca 2+ Factor XI Factor XII Stage 1 Activated factor X Factor VIII platelet phospholipids, Ca 2+ Factor X Factor V, platelet phospholipids, Ca 2+ 3 Prothrombinase Stage 2 Prothrombin Thrombin 4 Ca 2+ Activated factor XIII Factor XIII Stage 3 Fibrinogen Fibrin 5 Fibrin clot 37

38 Kontroll av koagulasjonsprosessen Antikoagulanter hindrer koagulasjonsfaktorene å starte prosessen Antikoagulanter: Antitrombin produseres i leveren og inaktiverer (sakte) trombin Heparin produseres av basofil granulocytter og endotelceller. Forsterker effekten til antitrombin Prostasyklin er et prostaglandin (biologisk aktiv fettsyre) derivert fra endotelceller. Fører til utvidelse av blodkar og hemmer frigivelse av koagulasjonsfaktorer fra blodplater. 38

39 Det fibrinolytiske system Thrombin, factor XII, t-pa, urokinase, lysosomal enzymes 1 Plasminogen Plasmin 2 Fibrin Clot dissolution Et plasmaprotein, plasminogen, omdannes til det aktive enzymet plasmin. Plasmin angriper fibrintrådene slik at koagelet løses opp 39

40 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper (Diagnostiske blodtester) II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 40

41 Blodgrupper Transfusjon: overføring av blod fra et individ til et annet Infusjon: injeksjon av væske i en vene Erytrocytter har mange karbohydratholdige proteiner med antigenegenskaper på plasmamembranen. Antigenene nedarves og kan grupperes i ulike systemer. To av disse systemene har spesiell betydning i praktisk medisin: ABO-systemet og rhesus-systemet. 41

42 ABO- systemet Red blood cells Antigen A Antigen B Antigen A and B Neither antigen A nor B Anti-B antibody Anti-A antibody Neither Anti-A nor Anti-B antibodies Anti-A and Anti-B antibodies Plasma Type A Type B Type AB Type O 42

43 Agglutinering + Type A blood of donor Anti-B antibody in type A blood of recipient Antigen and antibody do not match No agglutination + Type A blood of donor Anti-A antibody in type B blood of recipient Antigen and antibody match Agglutination Dersom agglutinering, betegnes blodet til de to personene som uforlikelige. 43

44 Transfusjon Type A blod har anti-b antistoffer Type B blod har anti-a antistoffer Naturlig forekommende antistoffer. Antatt årsak: Tarmbakterier har antigen som ligner A- og B antigen Givere gir blod og mottaker får blod Type O er betegnet universale givere. Type AB er betegnet universale mottakere Men det er også andre antigen og antistoff til stede som kan føre til uheldige reaksjoner ved blodoverføring 44

45 Rh-systemet Først studert rhesus aper Rh positive har Rh-faktor (D-antigen) på overflaten av røde blodceller Rh negative har ikke Rh-faktorer Blant europeere er ca 85% av befolkningen Rh-positive 45

46 Rhesus uforlikelighet mellom foster og mor Rh- positiv foster, Rh-negativ mor 1 Maternal circulation Maternal Rh-negative red blood cell Fetal Rh-positive red blood cell in the maternal circulation Maternal circulation Maternal Rh-negative red blood cell Anti-Rh antibodies Fetal Rh-positive red blood cell 2 Maternal circulation 3 Maternal anti-rh antibodies cross the placenta HDN: hemolytic disease of the newborn 4 Agglutination of fetal Rh-positive red blood cells leads to HDN 46

47 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper Diagnostiske blodtester II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 47

48 Diagnostiske blodtester Blodtyping: bestemmer ABO and Rh blod typer. Fullstendig blodtelling Røde blodceller: antall erytrocytter/µl blod Hemoglobinmåling: hemoglobin (g)/100 ml blod. menn, 14-18, kvinner g/100 ml hematokrittmålinger: andelen de røde blodcellene utgjør av hele blodvolumet Telling av hvite blodceller: 5,000-10,000 /µl blod 48

49 Hematokrittmålinger Centrifuge blood in the hematocrit tube 100 Hematocrit tube Hematocrit scale Plasma White blood cells and platelets form the buffy coat Withdraw blood into hematocrit tube Red blood cells 0 Male Female 49

50 Differensialtelling: den prosentvise fordelingen av de ulike typene leukocytter Neutrofiler: 60-70% Lymfocytter: 20-30% Monocytter: 2-8% Eosinofiler: 1-4% Basofiler: 0.5-1% Koagulering Blodplatetelling: 250, ,000/µl Protrombin tid: måler hvor lang tid det tar å starte koagulasjonsprosessen (tromboplastin tilsettes plasma ) Blodkjemi: 50

51 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper Diagnostiske blodtester II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 51

52 52