Blut 2006 - Medizinische Hochschule Hannover
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Zellbiologische und genetische Grundlagen der Medizin Blut Robert Lindner Abteilung Zellbiologie Blut Zusammensetzung: • Zellen Erythrozyten Leukozyten Thrombozyten • Plasma Gerinnungsfaktoren Hämatokritbestimmung: Zentrifugation von gerinnungsinhibierten Blut unter standardisierten Bedingungen Serum: viele Proteine Nährstoffe Stoffwechselprodukte Salze Gase H2O Blutgerinnung: Plasma Leukozyten Enzyme Fibrinogen (löslich) Inhibitoren: EDTA Zitrat Heparin Fibrinnetz (unlöslich, schließt Zellen ein) Erythrozyten Funktionen von Blut A. Transport • Zellen: vom Blut zu den Geweben • Nährstoffe: Glukose Aminosäuren • Stoffwechselmetabolite: z. B. Ketokörper, Harnstoff • Hormone: z.B. Insulin, Steroidhormone • Gase: O2, CO2 • Wärme: z.B. Durchblutungsregulation der Haut B. Abwehr • Blutgerinnung: Proteasekaskade zur Polymerisation von Fibrinogen, Hilfe von Thrombozyten • Komplement: Proteasekaskade zur Markierung von Fremdstoffen und Lyse von Bakterien • Immunglobuline (= Antikörper!) • Lektine: binden Zucker auf Bakterienoberflächen • Leukozyten: Phagozytose, Produktion von Antikörpern C. Homöostase • Temperaturregulation z. B. Arterio-venöse Anastomosen in der Haut • Wasserhaushalt über interstitiellen Raum • pH-Regulation z.B. bei Muskelbelastung gelangt Milchsäure ins Blut! Serum Acetatfolienelektrophorese Zusammensetzung: • ca 1 % niedermolekulare Substanzen (Salze, Aminosäuren, Zucker etc.) • 6,5 - 8 % Proteine Albumin Globuline γ α β Wanderungsstrecke Albumin • vorherrschendes Serumprotein (ca. 60 %) • erhält den kolloidosmotischen Druck im Blut Globuline • Transportproteine (Transferrin, LDL!) • Komplementproteine • Proteaseinhibitoren (Regulatoren!) • Immunglobuline: (Antikörper!) Albumin Dynamik der Zellen des Bluts Blut Erythrozyten (ca. 4,6- 5,1 Mio/µl) Stammzellen im Knochenmark Leukozyten (ca. 4000-11000/µl) Thrombozyten (ca. 150000-300000/µl) Gewebe ~120 Tage unterschiedlich (Stunden bis Jahre) ~8 Tage unterschiedlich (Stunden bis Jahre) Erythrozyten Eigenschaften: Blutausstrich/LM (Giemsa): • Konzentration im Blut: 4,6 - 5,1 Millionen/µl • Größe: 7,5 ± 1,5 µm im Durchmesser • Form: bikonkav • kein Zellkern und keine Organelle! (bei Säugern) • Hauptbestandteil: Hämoglobin (90 %!) • Lebensdauer: 120 Tage Funktionen: • O2 Transport • CO2 Transport Ultradünnschnitt/TEM: REM-Präparat: Hämoglobin α2β2-Struktur: α β α β O2 eine Hämgruppe wird von 2 Histidinresten gebunden Sauerstoffmolekül! Die Hämoglobintypen wechseln in der Ontogenese Sauerstoffbindung durch Hämoglobin ca. 70 % Sauerstoff wird abgegeben Wie halten sich Erythrozyten in Form? großlumiges Gefäß Kapillare (reversible) Deformation Wie halten sich Erythrozyten in Form? durch ein Membranskelett! Elektronenmikroskopie nach Negativkontrastierung Spectrin Actin Vorteil der biokonkaven Form: große Oberfläche für Gasaustausch relativ zum Volumen! Leukozyten Häufigkeit Zelltypen • polymorphkernige Granulozyten neutrophile eosinophile basophile • Monozyten • Lymphozyten 55-70 % 2-4 % 0,5-1 % 4-7 % B-Lymphozyten T-Lymphozyten NK-Zellen 20-40 % Leukozytenwanderung Leukozyten können Blutgefäße verlassen, aber nur die Lymphozyten kommen via Lymphgefäße wieder zurück! neutrophile Granulozyten I Eigenschaften: •Größe: ~12 µm Granula • ca. 55-70 % der Leukozyten • segmentierter Zellkern: Kernsegmente Jugendfrom stabkernig, im Alter bis zu 5 Segmente • zytoplasmatische Granula blaßrot, mindestens 2 Typen! • Trommelschlegel: bei 3 % der Neutrophilen von Frauen • Verweilzeit im Blut: wenige Stunden bis Tage Granula neutrophile Granulozyten II Granula: a) azurophile Granula: - groß und elektronendicht - lysosomale Enzyme (saure Hydrolasen!) - Myeloperoxidase: O2-Radikale zum Töten von Bakterien! b) spezifische Granula: - klein (0,3-0,8 µm), weniger elektronendicht, zahlreicher - Lysozym - Kollagenase - alkalische Phosphatase neutrophile Granulozyten III Funktion: • angeborene Immunabwehr: "first line of defence“ v.a. bei bakteriellen Infektionen! durch: - Phagozytose - hohe Beweglichkeit - 02-Radikale (Myeloperoxidase!) - Lysozym Neutrophile IV eosinophile Granulozyten I Eigenschaften: • Größe: 12-17 µm (größer als Neutrophile!) • nur etwa 2-4 % der Leukozyten, aber viele Eosinophile sind im Gewebe (Schleimhäute!) • Verweilzeit im Blut: 3-8 Stunden • deutlich 2-lappiger Zellkern • große zytoplasmatische Granula rot durch Eosinfärbung eosinophile Granulozyten II Granula: • länglich-oval, groß • sekretorische Funktion • Enzyme - Peroxidase (H2O2+ O2-Radikale!) - Kollagenase (Migration!) • Toxine: - basisches Protein Eosinophilie! - kationisches Protein - Neurotoxin • typische Kristallbildung (durch basisches Protein) eosinophile Granulozyten III Funktion: Abwehr von (großen) Parasiten Eosinophile • Phagozytose • Bindung an Parasiten + Exozytose von Granulaproteinen: - Neurotoxine (basische Proteine!) - Peroxidase: O2-Radikale • Anlocken von weiteren Zellen der Immunabwehr (Chemotaxis) • Produktion von Entzündungsmediatoren Larve eines Leberegels basophile Granulozyten I Eigenschaften: • Größe: ca. 10 µm (kleinste Granulozyten!) • 0,5-1 % der Leukozyten, unklar, ob Basophile im Gewebe zu Mastzellen differenzieren • Zellkern U- oder S-förmig • große zytosolische Granula, stark basophil • sehr geringe Phagozytoseaktivität basophile Granulozyten II Granula: • länglich-oval, groß • elektronendicht • Inhaltsstoffe: - Heparin - Proteoglykane - Histamin Basophilie! • regulierte Sekretion Funktion der Zellen: • ähnlich Eosinophilen bei der Abwehr von Parasiten • Sekretion von gefäßaktiven Stoffen (Histamin!) • Rolle bei Allergien Monozyten Eigenschaften: • größte Leukozyten im Blut (bis 20 µm!) • basophiles Zytoplasma • keine deutlichen Granula • Zellkern oft eingedellt/2-lappig • sehr beweglich • Phagozytose • 4-7 % der Leukozyten im Blut Funktionen: • Vorläuferzellen für Makrophagen und dendritische Zellen • Beseitigung von Bakterien und Zelltrümmern Lymphozyten Eigenschaften: • kleinste Leukozyten: 8-10 µm • einfacher Kern, meist viel Heterochromatin • "Zytoplasmasaum", keine Granula • wenig ausgeprägte Organelle • 20-40 % der Leukozyten im Blut • heterogen: B-, T-, NK-Zellen • aktivierbar: - Größenzunahme - mehr Zytoplasma und Organelle • zirkulieren vom Blut zu Organen und via Lymphgefäße zurück ins Blut Funktion: siehe VO Immunologie! Thrombozyten Eigenschaften: • 2-5 µm Durchmesser • 150000-300000/µl Blut • Lebensdauer: ca. 8 Tage • kein Zellkern • viele Organelle, zentral gelegen, ausgeprägtes Zytoskelett! • Mitochondrien, Lysosomen, Ribosomen • Membrantubuli (unbekannte Funktion) • sekretorische Granula - α-Granula: groß, variable Form, azurophil, enthält Gerinnungs- und Wachstumsfaktorenfaktoren (PDGF) - elektronendichte Granula, enthalten Serotonin (Vasokonstriktor!) • dicke Glykokalyx: fördert Adhäsion!
