KREV A KRVETVORBA https://static.wixstatic.com/media/f7d5d5_556b193d57884373904c39dff4f187d6~mv2.jpg/v1/fill/w_646,h_363,al_c,q_80,usm_0.66_1.00_0.01/f7d5d5_556b193d57884373904c39dff4f187d6~mv2.webp Ústav histologie a embryologie LF MU Petr Vaňhara KREV Krev je tělní tekutina • transportní médium (O2, CO2, metabolity, hormony, živiny...) • homeostáza vnitřního prostředí těla (termoregulace, acidobazická rovnováha, onkotický tlak) • integrita kardiovaskulárního systému (srážecí kaskáda) • imunitní reakce formované krevní elementy – krvinky • erytrocyty • leukocyty • trombocyty plazma • ionty, proteiny, nízkomolekulární organické látky • tekutá ECM Krev lze považovat za trofickou pojivovou tkáň KREVNÍ PLAZMA A TKÁŇOVÝ MOK plazma • 2,8-3,5 l • pH 7.4 ( 0.05) •  92% voda •  1% ionty (Na+, K+, Ca+, Mg+, Cl-, HCO3 -), nízkomolekulární organické látky (glukóza, aminokyseliny, cholesterol, lipidy, odpadní produkty), dýchací plyny •  7% proteiny (albuminy, globuliny, fibrinogen) IONTY A MALÉ MOLEKULY KREVNÍ PLAZMY (1%) •  1% ionty (Na, K+, Ca+, Mg+, Cl-, HCO3 -), nízkomolekulární organické látky (glukóza, aminokyseliny, cholesterol, lipidy, odpadní produkty), dýchací plyny Kationty Sodík 136–148 mmol/l Osmotický tlak, objem, pH Draslík 3,7–5,0 mmol/l Membránový potenciál buněk (nervové, svalové) Vápník 2,15–2,61 mmol/l Permeabilita membrán, srážení krve, nervosvalový přenos Hořčík 0,66–0,94 mmol/l Kofaktor enzymů, nervové přenosy Železo ♂ Železo ♀ 12–27 μmol/l 10–24 μmol/l Kofaktor enzymů, součást hemu v hemoglobinu Měď 12–22 μmol/l Kofaktor enzymů Anionty Chloridy 95–110 mmol/l Osmotický tlak, objem, pH Hydrogenuhličitany [HCO3]- 22–26 mmol/l Transport CO2, pufr - pH Pi 0,6–1,4 mmol/l Pufr - pH Jód 276–630 μmol/l Hormony štítné žlázy IONTY A MALÉ MOLEKULY KREVNÍ PLAZMY (1%) Glukóza 3,3–6,1 mmol/l Aminokyseliny 2,3–3,9 mmol/l Močovina 3,0–7,6 mmol/l Lipidy 4–9 g/l Triacylglyceroly 0,5–1,8 mmol/l Fosfolipidy 1,8–2,5 g/l Kreatinin 55–110 μmol/l Cholesterol (celkový) 3,5–5,2 mmol/l Bilirubin 3,3–18,0 μmol/l Laktát 0,55–2,22 mmol/l SLOŽENÍ KREVNÍ PLAZMY JE VELMI STÁLÉ - je regulované v úzkém rozmezí  zásadní pro klinickou medicínu •  1% ionty (Na, K+, Ca+, Mg+, Cl-, HCO3 -), nízkomolekulární organické látky (glukóza, aminokyseliny, cholesterol, lipidy, odpadní produkty), dýchací plyny PROTEINY KREVNÍ PLAZMY (7%) • osmotický tlak krve • transport • koagulace • imunitní odpověď • regulační proteiny https://pharmaceuticalintelligence.files.wordpress.com/2014/06/major_plasma_proteins2.jpg PROTEINY KREVNÍ PLAZMY (7%) • prealbumin - transport • albumin - 68kDa - transport - osmotický tlak • 1 oblast - 1 lipoprotein (HDL) - 1 kyselý glykoprotein - 1 antitrypsin - (1 fetoprotein) • 2 oblast - 2 makroglobulin - haptoglobin • 1 oblast - transferrin - hemopexin -  lipoprotein (LDL) - C4 (komplement) • 2 oblast - CRP - fibrinogen - 2 mikroglobuin - C3 (komplement) •  oblast - IgA, IgG, IgM  ̶ https://en.wikipedia.org/wiki/Reference_ranges_for_blood_tests https://en.wikipedia.org/wiki/Reference_ranges_for_blood_tests https://en.wikipedia.org/wiki/Reference_ranges_for_blood_tests https://en.wikipedia.org/wiki/Reference_ranges_for_blood_tests • sérum ≠ plazma KREVNÍ PLAZMA A SÉRUM FORMOVANÉ KREVNÍ ELEMENTY Leukocyty 4,5-11  103/l neutrofily 71% eosinofily 3% bazofily 1% monocyty 5% lymfocyty 20% Trombocyty 150-450 103/l Erytrocyty 4,2-6,2  106/l 55% 44% 1% HEMATOKRIT Erytrocyty 4,2-6,2  106/l 475% HEMATOKRIT 424% Podíl objemu erytrocytů a objemu plné krve ♂ ♀ ERYTROCYTY Velikost je závislá na osmotickém tlaku prostředí 7,5 2,6 0,75 Odchylky od běžné velikosti ERYTROCYTY • anisocytóza - makrocyty (>9 µm) - mikrocyty (<6 µm) ERYTROCYTY Tvar erytrocytu umožňuje značnou flexibiltu ERYTROCYTY Tvar erytrocytů • integrální proteiny - band 3, glykoprotein A (iontové transportéry) • spektrin • ankyrin • aktin a s aktinem asociované proteiny - tropomodulin, tropomyosin • hemoglobin ERYTROCYTY Super-Resolution Microscopy for the Cytoskeleton of Membrane-Preserved Erythrocytes doi: 10.1016/j.celrep.2017.12.107. Odchylky od běžného bikonkávního tvaru • poikilocytóza - akantocyty (nepravidelné trnovité výběžky membrány) - kodocyty („pneumatika“) - echinocyty (trnovité výběžky na celém povrchu) - eliptocyty (eliptický tvar) - sferocyty (kulovitý tvar) - stomatocyty (chybějící části membrány nebo jiné nepravidelnosti) - drepanocyty (srpkovitý tvar) - dakrocyty (kapkovitý tvar) ERYTROCYTY Odchylky od běžného bikonkávního tvaru ERYTROCYTY Normální Sferocyt Echinocyt Kodocyt ERYTROCYTY Hereditární eliptocytóza ERYTROCYTY Hereditární eliptocytóza Hereditární sférocytóza ERYTROCYTY Srpkovitá anemie • Abnormální hemoglobin (hemoglobin S) ERYTROCYTY Srpkovitá anemie Malárie • Patologický genotyp (heterozygot HbS/HbA) může být i prospěšný ERYTROCYTY • Erytrocyty neobsahují jádro ani organely • Anaerobní glykolýza • Hemoglobin Ultrastruktura ERYTROCYTY ERYTROCYTY • Životnost 120 dní • Konstantní poškození • Opravy jsou nemožné • Odstranění starých a poškozených erytrocytů ve slezině LEUKOCYTY • imunitní odpověd • morfologická klasifikace – přítomnost cytoplazmatických granul (neodpovídá schématu hematopoeze) Granulocyty Agranulocyty Neutrofily Eosinofily Basofily Monocyty Lymfocyty GRANULOCYTY • Lyzosomy (primární, azurofilní, nespecifická granula) • Specifická (sekundární) granula • Polymorfní jádro • Terminálně diferencované • Krátká životnost • Redukované ER, GA i počet mitochondrií (anaerobní glykolýza) • Apoptóza NeutrofilyEozinofilyBazofily NEUTROFILNÍ GRANULOCYTY • Neutrofily - 50-70% cirkulujících leukocytů -  >12 m - Segmentované jádro - Barrovo tělísko u žen - Azurofilní (primární) granula - myeloperoxidáza, lysozym, proteázy, defensiny - Neutrofilní (sekundární) granula - kolagenáza, baktericidní enzymy - Chemotaxe dalších leukocytů - Mikrofágy • Neutrofilní tyčka • Neutrofilní segment NEUTROFILNÍ GRANULOCYTY GRANULOCYTY • Extravazace (diapedeza) EOZINOFILNÍ GRANULOCYTY • Eozinofily - 1-4% cirkulujících leukocytů -  12-15 m - Nepravidelné, typicky dvousegmentové jádro - Azurofilní (primární) granula - myeloperoxidáza, lysozym, proteázy, defensiny - Eozinofilní (sekundární) granula - jasně červená (eosinofilní) - hlavní bazický protein - peroxidáza - cytokiny, chemokiny - Chemotaxe dalších leukocytů - Fagocytóza komplexů antigen-protilátka - Parazitární infekce, alergické reakce - Chronický zánět BAZOFILNÍ GRANULOCYTY • Bazofily - <1% cirkulujících leukocytů -  12 m - Nepravidelné, dvousegmentové jádro, maskované granuly - Azurofilní (primární) granula - myeloperoxidáza, lysozym, proteázy, defensiny - Bazofilní (sekundární) granula - 0.5 m - velká tmavá (basofilní) - heparin, histamin - vazodilatace - fosfolipáza A - Analoga žírných buněk - Receptory pro IgE - Alergie, anafylaxe, zánět AGRANULOCYTY • Pouze lyzosomy (azurofilní, nespecifická granula) • Specifická granula chybí • Nesegmentované jádro MonocytyLymfocyty LYMFOCYTY • Kulaté dominantní jádro • Bazofilní cytoplazma • Variabilní životnost • Biologický různé lymfocyty (B, T, NK) jsou morfologicky nerozlišitelné • Malé, střední a velké • Kostní dřeň, thymus • BCR/TCR/Protilátky s ohromnou variabilitou LYMFOCYTY • Plazmatické buňky MONOCYTY •  12-15 m • Cirkulující prekurzory makrofágů, osteoklastů, mikroglií, Kupferových buněk a dendritických buněk • Mononukleární fagocytární systém • Velké oválné (fazolovité) jádro s méně kondenzovaným chromatinem a 2-3 jadérky • Bazofilní cytoplazma • Azurofilní granula https://www.youtube.com/watch?v=R279Cs1_Itg TROMBOCYTY • Bezjaderné buněčné fragmenty •  2-3 m, tvar disku • hyalomera, granulomera • 150-400  103/l • srážení krve, oprava poškození cévní stěny -granula 300-500 nm fibrinogen, PDGF -granula 250-300 nm serotonin, CaII+ pyrophosfát ADP, ATP -granula 175-200 nm lyzosomální enzymy TROMBOCYTY 1. Primární agregace destiček - narušení endotelu, obnažení kolagenních vláken - destičková zátka 2. Sekundární agregace destiček - srážecí faktory, ADP z agregovaných trombocytů – další trombocyty – bílý trombus 3. Koagulace – srážení krve - tvorba fibrinové sítě zachycující erytrocyty – červený trombus 4. Retrakce trombu - kontrakce sraženiny (destičkový aktin a myosin) 5. Trombolýza - rozpuštění sraženiny (plazmin) a hojení tkáně TROMBOCYTY Neutrofily tyčky 4 % segmenty 67 % 1:17 posun doleva posun doprava zvýšený počet tyček zvýšený počet segmentů Eozinofily 3 % Bazofily 1 % Lymfocyty 20 % Monocyty 5 % ∑ = 100 % DIFERENCIÁLNÍ BÍLÝ OBRAZ KREVNÍ Norma   Neutrofily neutrofilní granulocytóza neutrofilní granulocytopenie Eozinofily eozinofilní granulocytóza eozinofilní granulocytopenie Bazofily bazofilní granulocytóza bazofilní granulocytopenie Lymfocyty lymfocytóza lymfocytopenie Monocyty monocytóza monocytopenie DIFERENCIÁLNÍ BÍLÝ OBRAZ KREVNÍ Odchylky od normy DIFERENCIÁLNÍ BÍLÝ OBRAZ KREVNÍ Neutrofily tyčky 0-5 % segmenty 35-85 % Eozinofily 0-4 % Bazofily 0-1 % Lymfocyty 20-50 % Monocyty 2-6 % Podle Haferlach et al. Kapesní atlas hematologie. Grada 2014 Příklad populační variability DIFERENCIÁLNÍ BÍLÝ OBRAZ KREVNÍ Wikipedia DIFERENCIÁLNÍ BÍLÝ OBRAZ KREVNÍ Závislost na věku https://obgynkey.com/elevated-or-depressed-white-blood-cell-count/ LEUKOCYTY – SHRNUTÍ Leukocyt Jádro Granula % Životnost Funkce Granulocyty Neutrofily 3-5 segmentů azurofilní + neutrofilní (světle růžová) 71 1-4 dny mikrofág (bakterie) Eozinofily 2 segmenty (laloky) azurofilní + eozinofilní (jasně červená) 3 1-2 týdny parazitické infekce (helminti), modulace lokální imunitní reakce Bazofily 2 segmenty nebo tvar „S“ azurofilní + bazofilní (modrofialová) 1 měsíce modulace lokální imunitní reakce, uvolnění histaminu Agranulocyty Lymfocyty kulaté nejsou 20 hodiny – roky adaptivní imunita, mnoho funkcí Monocyty ledvinovité jen azurofilní 5 hodiny – roky prekurzory buněk monocytomakrofágového systému HEMATOPOEZE ERYTROPOEZE • 2  1011 nových erytrocytů denně • proerytroblast (14-19 µm) - mitoticky aktivní - dominantní, kulaté jádro s 1-2 jadérky - mírně bazofilní cytoplazma • bazofilní erytroblast (13-16 µm) - mitoticky aktivní - heterochromní jádro s nezřetelnými jadérky - bazofilní cytoplazma • polychromatofilní erytroblast (13-16 µm) - mitoticky aktivní - produkce hemoglobinu - šedomodrá cytoplazma – bazofilní (polyribosomy a acidofilní aspekt (hemoglobin) - heterochromní jádro (šachovnice) • ortochromatofilní erytroblast (8-10 µm) - mitoticky neaktivní - malé, kompaktní, excentrické, pyknotické jádro  extruze - mírně acidofilní cytoplazma s bazofilními reziduy • reticulocyt (polychromatofilní erytrocyt,  7-8 µm) - nemá jádro, stále sférická buňka - acidofilní cytoplazma - substantia reticulofilamentosa – speciální barvení (brilliant cresyl blue) • erytrocyt (7-8 µm) - bezjaderný, bikonkávní disk - acidofilní cytoplazma ERYTROPOEZE proerytroblast ortochromní erytroblast erytrocyty ortochromní erytroblast bazofilní erytroblast polychromatofilní erytroblastretikulocyt erytrocyty GRANULOPOEZE • myeloblast (15 µm) - mitoticky aktivní - kulaté nebo oválné jádro, bohatý euchromatin - 2-6 jadérek - slabě bazofilní cytoplazma bez granul • promyelocyt (15-24 µm) - mitoticky aktivní - kulaté nebo oválné jádro, částečně kondenzovaný chromatin - slabě bazofilní cytoplazma s azurofilními granuly • neutrofilní, eozinofilní a bazofilní myelocyt (10-16 µm) - mitoticky aktivní - kulaté nebo oválné jádro, částečně kondenzovaný chromatin - zvyšující se počet specifických granul v cytoplazmě • neutrofilní, eozinofilní a bazofilní metamyelocyt(10-12 µm) - mitoticky neaktivní - podkovovité jádro s kondenzovaným chromatinem • neutrofilní, eozinofilní a bazofilní granulocyt (10-12 µm) - segmentace jádra - azurofilní i specifická granula myeloblast promyelocyt myelocyt metamyelocyt granulocyt-tyčka granulocyt-segment myeloblast promyelocyt promyelocyt neutrofilní myelocyt promyelocyt eosinofilní myelocyt neutrofilní myelocyt neutrofilní metamyelocyt Neutrofilní segment polychromatofilní erytroblast GRANULOPOEZE myeloblast promyelocyt myelocyt metamyelocyt granulocyt TROMBOPOEZE • megakaryoblast (až 30 µm) - velké, oválné jádro s nápadnými jadérky - bazofilní cytoplazma - série endomitóz • promegakaryocyt (až 100 µm) - velká buňka s polyploidním jádrem (8n-64n) • megakaryocyt (80-150 µm) - polyploidní jádro s laloky (8n-64n) - azurofilní a destičková granula - vícečetné centrioly, vyvinuté ER a Golgiho aparát - četné membránové invaginace – demarkační kanály (linie) MONOCYTOPOÉZA • monoblast (16 µm) - mitoticky aktivní - kulaté nebo ledvinovité jádro s jadérky - mírně bazofilní cytoplazma • promonocyt (16-20 µm) - mitoticky aktivní (1-2) - velké jádro se zářezem, nepatrná jadérka - bazofilní cytoplazma - azurofilní granula • monocyt - krátce v cirkulaci, poté opouští krevní oběh a diferencuje v tkáňové makrofágy LYMPHOPOÉZA • lymfoblast (18-20 µm) - kulaté-oválné jádro s jadérky - mírně bazofilní cytoplazma bez azurofilních granul • prolymfocyt (12-15 µm) - maturace do lymfocytů • lymfocyt - další maturace a diferenciace mimo kostní dřeň MONOCYTOPOÉZA A LYMFOPOÉZA PŘEHLED ADULTNÍ KRVETVORBY Osteoclasts CD34+ HEMATOPETICKÁ KMENOVÁ BUŇKA A PROGENITORY • Hematopetická kmenová buňka ‐ Klidová, pomalý buněčný cyklus ‐ Transmembránový fosfoglykoprotein CD34+ - adheze v niche ‐ Neexprimuje povrchové markery determinovaných linií (je Lin-) ‐ Transplantace • Colony/Burst – Forming Unit – CFU/BFU ‐ Progenitory jednotlivých linií – unipotentní kmenové buňky ‐ Tvoří kolonie in vitro EMBRYONÁLNÍ KRVETVORBA • Extraembryonální mezoblastická perioda (16-20. den – 8. týden) - žloutkový váček - klasický model – hemangioblasty (bipotentní buňky) - velké jaderné erytroidní buňky • aorta-gonad-mesonephros (28. den – 4. týden) - para-aortické clustery v mezodermu splanchnopleury - zdroj embryonálních krvetvorných kmenových buněk • hepatolienální perioda (1. měsíc – krátce po porodu) - kolonizace fetálních jater a sleziny • medulární perioda (4-6. měsíc – celý život) - kostní dřeň • Hepatolienální a medulární krvetvorba • Erytroblastické ostrůvky HEMATOPOETICKÉ OSTRŮVKY • Aorta-gonad-mesonephros (28. den – 4. týden) - para-aortické clustery v mezodermu splanchnopleury - zdroj embryonálních krvetvorných kmenových buněk INTRAEMBRYONÁLNÍ KRVETVORBA • Placenta KRVETVORBA - SHRNUTÍ Embryonální - žloutkový váček - AGM - játra a slezina - kostní dřeň Adultní - kostní dřeň - červená/žlutá - extramedulární hematopoéza výjimečně (patologicky) http://dev.biologists.org/content/133/19/3733 DĚKUJI ZA POZORNOST pvanhara@med.muni.cz www.med.muni.cz/histology