FIZJOLOGIA KRWI Liana Puchalska, Stanisław Kowalewski

Zaofiaruj swoją krew. Zaofiaruj swoje życie. Plakat agitacyjny, Iran,1993.

• Czynności regulacyjne FUNKCJE KRWI • Oddychanie • Odżywianie • Wydalanie • Czynności regulacyjne • Utrzymanie środowiska płynnego tkanek • Regulacja temperatury ciała • Czynności ochronne

Masa krwi stanowi 6-7% masy całego ciała SKŁAD KRWI OSOCZE ELEMENTY MORFOTYCZNE • ERYTROCYTY normocyty, retikulocyty • LEUKOCYTY neutrofile, eozynofile, bazo- file, limfocyty, moncyty • TROMBOCYTY • WODA (92%) • BIAŁKA albuminy, globuliny α1, α2, β, γ, fibrynogen • SKŁADNIKI POZABIAŁKOWE składniki organiczne, składniki nieorganiczne 55% objętości krwi 45% objętości krwi Masa krwi stanowi 6-7% masy całego ciała

Skrzep (erytrocyty, płytki, nici fibryny) Elementy morfotyczne krwi (erytrocyty - czerwone, płytki – żółte, limfocyty T - zielone) Skrzep (erytrocyty, płytki, nici fibryny) Zdjęcia: Dennis Kunkel, University of Hawaii

ELEMENTY MORFOTYCZNE KRWI PARAMETR MĘŻCZYŹNI KOBIETY Hemoglobina 140 - 175g/L 123 - 153g/L Hematokryt 0.415 - 0.504 0.36 – 0.45 Liczba erytrocytów 4.5 - 5.9 x 1012/L 4.5 – 5.1 x 1012/L Liczba retikulocytów 22.5 - 147.5 x 109/L (0.6-2.7%) Liczba trombocytów 150 – 450 x 109/L Liczba leukocytów 4.4 – 11.3 x 109/L - neutrofile 2.0 – 7.7 x 109g/L (40% - 70%) - eozynofile 0.2 – 0.45 x 109g/L (0% – 4%) - bazofile 0.0 – 0.5 x 109g/L (0% - 1.8%) - limfocyty 1.0 - 4.8 x 109g/L (22% - 44%) - monocyty 0.1 – 0.8 x 109g/L (2% - 7%)

ERYTROCYTY Tuż po urodzeniu i w pierwsze godziny życia liczba erytrocytów wynosi 6,0–7,0 x 1012/L Począwszy od pierwszej doby liczba erytrocytów zmniejsza się i w wieku 5-6 miesięcy jest minimalna - anemia fizjologiczna, która jest uwarunkowana niskim stężeniem erytropoetyny Erytropoetyna u noworodków jest produkowana głównie wątrobie, produkcja w nerce zaczyna się w wieku 5-6 miesięcy Liczba erytrocytów osiąga wartości charakte-rystycznych dla osoby dorosłej w okresie dojrzewania

LEUKOCYTY Liczba leukocytów u noworodków - 10–30 x 109/L neutrofile – 60,5%, eozynofile – 2%, bazofile – 0,2%, limfocyty – 24%, monocyty – 1,8% Po dwóch tygodniach – 9–15 x 109/L W wieku 4 lat – 7–13 x 109/L W okresie dojrzewania – 4.4–11.3 x 109/L

LEUKOCYTY Noworodek 3 - 4 doba 1-2 rok 4 lata 14 lat NEUTROFILE LIMFOCYTY 4 lata 14 lat

OSOCZE KRWI Na+ 135 - 150 mmol/L Białka 70 - 75 g/L K+ Składniki nieorganiczne Stężenie Składniki organiczne Na+ 135 - 150 mmol/L Białka 70 - 75 g/L K+ 3.8 – 5.1 mmol/L Glukoza 4 - 6 mmol/L Ca2+ 2.1 – 2.75 mmol/L Kwas mlekowy 0.4 – 1.7 mmol/L Mg2+ 0.7 – 1.0 mmol/L Aminokwasy 30 – 55 mg/L Cl- 98 – 110 mmol/L Amoniak 24 – 41 μmol/L HCO3- 24 mmol/L Mocznik 1.3 – 3.3 mmol/L PO43- 1 mmol/L Bilirubina 1.7 – 6.8 μmol/L SO42- 0.5 mmol/L Kwas moczowy 180 – 380 μmol/L Fe3+ 21.8 μmol/L – m 19.5 μmol/L - k Kreatynina 62 – 133 μmol/L Lipidy 5 – 8 g/L

Zawartość g/L (% całości) BIAŁKA OSOCZA Frakcja Zawartość g/L (% całości) Czynność albuminy 37 – 53 (55.1%) Utrzymanie ciśnienia onkotycznego krwi, transport kwasów tłuszczowych, billirubiny, metali, jonów, hormonów tarczycy, leków globuliny α1 (38.4%) 2.8 – 5.0 (5.5%) Gliko- i mukoproteiny. Transport tyro-ksyny, witaminy B12, hormonów kory nadnerczy, billirubiny, składnik HDL, hamowanie aktywności enzymów osocza α2 5.0 – 9.0 (8.7%) Transport tyroksyny, wiążanie Hb w osoczu, wiązanie retinolu, transport miedzi β1 6.5 – 13.0 (13.4%) Wiązanie steroidów płciowych, trans-port jonów Fe3+, wiązanie hemu w osoczu, składnik LDL, transport lipidów i polisacharydów γ 7. 0 – 17.0 (11.0%) Przeciwciała IgG, IgA, IgM, IgD, IgE fibrynogen 2.0 – 4.0 (6.5%) Czynnik I krzepnięcia osocza

LIPIDY OSOCZA PROTEINY • CHYLOMIKRONY WOLNE KWASY TŁUSZCZOWE PROTEINY CHOLESTEROL (3.9 mmol/L) FOSFOLIPIDY (3 g/L) TRIACYLOGLICEROLE (1.5 g/L) WITAMINY A, D, E, i K HORMONY STEREOIDOWE • CHYLOMIKRONY • VLDL - lipoproteiny o bardzo małej gęstości (50 nm) • IDL – lipoptoteiny o pośred-niej gęstości (25-35 nm) • LDL – lipoproteiny o małej gęstości (18-25 nm) • HDL – lipoproteiny o dużej gęstości (5-12 nm) Prawdopodobieństwo rozwoju miażdżycy naczyń jest wprost proporcjonalne do zawartości w osoczu całkowitego cholesterolu Ryzyko rozwoju choroby niedokrwiennej serca jest bardzo wysokie, gdy stosunek VLDL do HDL jest większy niż 5 : 1

UKŁADY BUFOROWE KRWI • bufor wodorowęglanowy [HCO3-] [H2CO3] • bufor fosforanowy [HPO42-] [H2PO4-] • bufor białek osocza • bufor krwinek czerwonych [Hb]

Osocze jest elektroneutralne Osocze jest elektroneutralne. Suma wszystkich anionów osocza jest równa sumie wszystkich kationów Stężenie wszystkich kinetycznie aktywnych cząsteczek w jednym litrze osocza jest nazywane aktywnością osmotyczna osocza. Aktywność osmotyczna osocza jest równa 285-310 mosmol/L Cisnienie onkotyczne krwi wynosi około 25-30 mmHg (3.3 kPa) Stężenie jonów H+ we krwi wynosi 35 – 45 nmol/L, pH krwi w warunkach fizjologicznych waha się w granicach 7.35 – 7.45

ERYTROCYTY

Okres życia erytrocytu we krwi obwodowej wynosi ok. 120 dni Prekursorowa komórka krwinek czerwonych Proerytroblast Erytroblast zasadochłonny Erytroblast poli-cytochromaryczny Retikulocyt Erytroblast kwasochłonny Erytrocyt ? 12 – 20 g 20 – 40 g 10 – 20 g 15 – 30 g 2- 5 dni Okres życia erytrocytu we krwi obwodowej wynosi ok. 120 dni Schemat cytogenezy układu czerwonokrwinkowego

REGULACJA ERYTROPOEZY INTERLEUKINY (IL-3, IL-9, IL-11) ERYTROPOETYNA CZYNNIK WZROSTOWY NEUTROFILÓW I MAKROFAGÓW (CSF-GM) HORMONY GRUCZOŁU TARCZOWEGO (T3 I T4) HORMONY PŁCIOWE ANDROGENY HORMONY PŁCIOWE METABOLITY ESTROGENÓW ERYTROPOEZA + - 90% wytwarzane jest w nerkach, 10%-w innych tkankach, głównie w wątrobie Bodźcem do wzrostu produkcji eryt-ropoetyny jest zmniejszenie zawartości tlenu. Maksymalna produkcja erytro-poetyny jest osiągana po upływie 24 godzin od zadziałania bodźca . Wzrost liczby erytrocytów we krwi obwodowej obserwuje się po upływie około 5 dni. Czynniki powodujące zmniejszenie zawartości tlenu w tkankach: Zmniejszenie prężności tlenu w powietrzu Mała objętość krwi krążącej Małą liczba erytrocytów Niskie stężenie hemoglobiny Znaczne zmniejszenie przepływu krwi Choroby układu oddechowego

87 29 34 7.5 CHARAKTERYSTYKA ERYTROCYTÓW CZŁOWIEKA Średnia objętość (fL) MCV = Hct x 10 / RBC (106/μL) 87 Średnia masa hemoglobiny w erytrocycie (pg) MCH = Hb x 10 / RBS (106/μL) 29 Średnie stężenie hemoglobiny w erytrocycie (g/dL) MCHC = Hb x 100 / Hct 34 Średnia średnica erytrocytu (μm) MCD = średnia średnica 500 erytrocytów w rozmazie 7.5 MCV > 95 – makrocyty; MCV < 80 – mikrocyty; MCH < 25 erytrocyty hipochromatyczne

BUDOWA BŁONY ERYTROCYTÓW glikoforyna A p4.2 ankiryna Segment 3 glikoforyna C p55 p4.1 Adducyna tropomedulina protofilament aktyny tropomiozyna p4.9 α-spektryna β-spektryna

SCHEMAT BUDOWY CYTOSZKIELETU ERYTROCYTÓW Średnica erytrocytu wynosi 8 μm, mimo to jest on w stanie przecisnąć się przez naczynie włosowate o średnicy 3 μm ulegając znacznej deformacji. Odkształcenie erytrocytu jest możliwe dzięki budowie jego cytoszkieletu, mianowicie dzięki współdziałaniu pomiędzy biał-kami błony erytrocytu (Segmetu 3 i glikoforyny A i C) oraz jego cytoplazmy (spektryny, ankiryny i białek 4.1 i 4.2). Defekty tych białek prowadzą do zaburzeń budowy i funkcji erytrocytów. Przykładem takich zaburzeń jest sferocytoza – choroba dziedzicz-na krwi. Najczęstsze anomalie dotyczą białek ankiryny i spektryny SCHEMAT BUDOWY CYTOSZKIELETU ERYTROCYTÓW

Gruczołowata kula schowana za gruchoczącym dnem żołądka pod mocną krzywą przeponą, popychana przez uderzenia przekazywane z silnika którym jest serce. Znajduje się w hałaśliwym koncie, według legendy w samym środku namiętności. Maleńki, o kształcie elipsy worek na śmiecie w jamie brzusznej, który pochłania stare komórki, zużytą krew; możliwe, że to właśnie on, żałując niezbędności kanibalizmu i pełny winy za nadmiar własnej złości jest źródłem melancholii. Pokutuje to tym, że jak kwoka wysiaduje nowe komórki niszczące obce ciała, które przybywają do ciemnego gruczołu. Filtr pomiędzy tętnicą i żyłą, jego mikroskopowe kanaliki i jeziorka krwi chronią wiele tajemnic w głębinach czerwonej miazgi. Alice Jones. M.D. Ocland, Kalifornia

Śledziona. Zdjęcie z mikroskopu elektronowego Śledziona zabarwiona barwnikami fluoryzującymi

KRĄŻENIE UKŁAD MAKROFAGÓW TKANKOWYCH SZPIK KOSTNY AMINOKWASY 3 x 1013 erytrocytów 900 g hemoglobiny UKŁAD MAKROFAGÓW TKANKOWYCH 1 x 1010 erytrocytów, 0.3 g hemoglobiny na godzinę SZPIK KOSTNY AMINOKWASY POKARM Barwniki żółcio-we w kale i mo-czu. Utrata nieznacz-nej ilości żelaza (0.5-1.5mg Fe/d) SCHEMAT POWSTAWANIA I NISZCZENIA ERYTROCYTÓW OBRÓT ŻELAZA 12 – 15 mg/d Fe3+ 12.5 – 25 mgFe/d ŻELAZO we krwi (transferryna) Fe3+ zapasowe (ferrytyna) 1.0-1.5g 20 – 36 mgFe/d slajd do zamiany

WITAMINA B12 i KWAS FOLIOWY Kobalamina jest kofaktorem enzy-mów biorących udział w reakcjach chemicznych zachodzących w mitochondriach i cytoplazmie. Związki kwasu foliowego odgrywają ważną rolę w syntezie DNA. Niedobór witaminy B12 prowadzi do wtórnego niedoboru kwasu foliowego, skutkiem czego jest niedokrwistość megaloblastyczna. W przypadku niedoboru tylko wita-miny B12 powstaje choroba układu nerwowego objawiająca się demie-linizacją istoty szarej mózgowia, rdzenia kręgowego i nerwów obwo-dowych. Amerykańscy naukowcy G.Whipple, G.Minot i W.Murphy zostali w 1934 laureatami Nagrody Nobla za odkrycie leczenia anemii za pomocą ekstraktu z wątroby (w których jak udo-wodniono później zawarta jest witamina B12. WITAMINA B12 i KWAS FOLIOWY białko B12 Transkobalamina I tkanki pepsyna czynnik wewnętrzny Castle’a (k.okładzinowe) Transkobalamina II krew Światło jelita krętego Światło naczyń włosowatych B/CF

HEMOGLOBINA HEMOGLOBINY CZŁOWIEKA • Hemoglobiny osoby dorosłej α Schematyczna budowa cząsteczki hemoglobiny (Hb A1) α β o2 HEMOGLOBINY CZŁOWIEKA • Hemoglobiny osoby dorosłej Hb A1 α2 β2 95% - 98% Hb A2 α2 δ2 1.5% - 3.5% Hb F α2 γ2 0.5% - 1% • Hemoglobiny embrionalne Hb G1 ζ2 ε2 Hb G2 α2 ε2 Hb Portland ζ2 γ2 Struktura hemu została odkryta przez polskiego naukowca M. Nenckiego

WŁAŚCIWOŚCI HEMOGLOBINY tkanki płuca Po2 (mmHg) %Hb4O8 R T Hb A1 Krzywa dysocjacji hemoglobiny HbA1 – hemoglobina dorosłego R – stan rozluźnienia, T – stan ścisły

WPŁYW 2,3- DPG NA POWINOWACTWO HEMOGLOBINY DO TLENU 2.3-difosfoglicerinian (2,3-DPG) jest metabolitem przemian gli-kolitycznych w erytrocycie. Sto-sunek jego zawartości do za-wartości hemoglobiny wynosi 0.7:1. W stanie ścisłym (T) przestrzeń miedzy dimerami jest małą. Zbliżenie się dime-rów do siebie umożliwia łą-czenie 2,3-DPG z łańcuchami β. Skutkiem tego jest zmniejsz-enie powinowactwa hemoglo-biny do tlenu. W stanie roz-luźnionym (R) przestrzeń mię-dzy dimerami zwiększa się, po-łączenia 2,3-DPG z łańcuchami β ulegają zerwaniu i powino-wactwo hemoglobiny do tlenu zwiększa się. W warunkach hi-poksji synteza 2,3-DPG zwięk-sza się. Krzywa dysocjacji he-moglobiny przesuwa się w pra-wo. Sprzyja to lepszemu wyko-rzystaniu rezerwy tlenowej β α

Wpływ temperatury na krzywą dysocjacji hemoglobiny Po2 (mmHg) %Hb4O8 Wpływ temperatury na krzywą dysocjacji hemoglobiny 37°C 30°C 23°C

Efekt Bohra i jego wpływ na krzywą dysocjacji hemoglobiny Po2 (mmHg) %Hb4O8 pH 7.0 pH 7.4 pH 7.8

Krzywe dysocjacji różnych hemoglobin Biała – prawidłowa hemoglobina człowieka dorosłego; żółta – hemoglobina płodowa; zielona – mioglobina; czerwona – karboksy-hemoglobina Po2 (mmHg) %Hb4O8 tkanki płuca

NIEPRAWIDŁOWOŚCI BUDOWY HEMOGLOBINY • HEMOGLOBINOPATIE Są to schorzenia genetyczne, w przebiegu których dochodzi do wytwarzania niepra-widłowych łańcuchów hemoglobiny (np. niedokrwistość sierpowatokrwinkowa (HbS). • NIEPRAWIDŁOWE LIGANDY Związki żelaza z innymi substancjami nieorga-nicznymi. Najważniejszym z tych związków jest karboksyhemoglobina • TALASEMIE Są to schorzenia, w przebiegu których wytwarzane są prawidłowe łańcuchy hemoglobiny człowieka dorosłego (HbA), ale w mniejszej ilości lub nie wytwarzane wcale. W celu wyrównania braku HbA przez całe życie wytwarzana jest hemoglobina płodowa (HbF) • METHEMOGLOBINA W skład hemu wchodzi Fe3+. Taka hemoglobina nie wiąże się z tlenem. Ludzie zdrowi posiadają enzy-my przekształcające Fe3+ w Fe2+. Brak tych enzy-mów ma miejsce w rodzinnej methemoglobinemii niedokrwistość sierpowatokrwinkowa

Po2(mmHg) Pco2(mmHg) WYMIANA GAZOWA 160 0.3 100 40 95 46 35 Ciśnienie parcjalne O2 i CO2 w powietrzu oraz prężność O2 i CO2 we krwi i tkankach Po2(mmHg) Pco2(mmHg) Powietrze atmosferyczne 160 0.3 Powietrze pęcherzykowe 100 40 Krew w naczyniach włosowa-tych pęcherzyków płucnych Krew tętnicza 95 Krew żylna 46 Tkanki 35

ILE TLENU ZAWIERA KREW TĘTNICZA? Zawartość tlenu: [Hb]g/dL • 1.34 ml O2/gHb • SaO2 ILE TLENU ZAWIERA KREW TĘTNICZA? PO2 = 100 mmHg O2 SaO2 = 98% %Hb4O8 Po2 (mmHg) [Hb] = 14g/dL PaO2 = 100 mmHg PaO2 • 0.003 ml/O2/mmHg/dL

CaO2 = [Hb] g/dL • 1.34 ml O2/gHb • SaO2 CAŁKOWITA ZAWARTOŚĆ TLENU WE KRWI: CaO2 = [Hb] g/dL • 1.34 ml O2/gHb • SaO2 + PaO2 • 0.003 ml O2/mmHg g/dL WARTOŚĆ PRAWIDŁOWA 16-22 ml O2/dL

Światło naczyń włosowatych Światło naczyń włosowatych WYMIANA GAZOWA tkanki Światło naczyń włosowatych Światło naczyń włosowatych płuca CO2 O2 O2 Hb Hb Anhydraza węganowa H2CO3 H2O CO2 K+ H+ Anhydraza węglanowa HCO3- H+ H2CO3 H2O K+ Cl- HCO3- Cl- A A

ZADANIE 1 O godzinie 10 rano otrzymano następujący wynik gazometrii: • Pa O2 – 85 mmHg • Sa O2 – 98% • Hb – 14 g/dL Po dziesięciu minutach badanie powtórzono. Zawartość hemoglobiny we krwi wyniosła 7 g/dL. Zakładając, że pacjent nie ma żadnych schorzeń układu oddechowego jak zmieni się Pa O2, Sa O2 i zawartość tlenu we krwi (Ca O2)? Co może być przyczyną takich zmian [Hb]? Pa O2 ↔, Sa O2 ↔, Ca O2 ↔ Pa O2 ↔, Sa O2 ↔, Ca O2 ↓ Pa O2 ↓, Sa O2 ↔, Ca O2 ↓ Pa O2 ↓, Sa O2 ↓, Ca O2 ↓

ZADANIE 2 Określić SaO2 i obliczyć zawartość tlenu we krwi (CaO2) u pacjenta, którego zawartość hemoglobiny we krwi wynosi 12 g/dL, PaO2 = 50 mmHg, pH krwi – 7.4 KDHb

Po2 (mmHg) %Hb4O8 pH 7.0 pH 7.4 pH 7.8

ZADANIE 3 Dla każdej z poniżej przedstawionych sytuacji podaj kierunek zmian wyszczególnionych parametrów Sytuacja Pa O2 Sa O2 Ca O2 Ciężka anemia Zatrucie CO Duży przeciek płucny Warunki wysokogórskie

ZADANIE 4 Który z pacjentów ma większą hipoksemię? Pacjent A: Pa O2 – 95 mmHg, Sa O2 – 95%, [Hb] – 7 g/dL Pacjent B: Pa O2 – 55 mmHg, Sa O2 – 85%, [Hb] – 15 g/dL

ZADANIE 5 Które z poniższych stwierdzeń jest prawdziwe? Pa O2 osób bez patologii układu oddechowego i układu krążenia zależy tylko od prężności O2 w powietrzu pęcherzykowym U osób z prawidłowo funkcjonującym układem oddechowym i układem krążenia anemia nie prowadzi do spadku Pa O2 we krwi Pa O2 będzie rosło u pacjentów z hemoliza erytrocytów, ponieważ po rozpadzie erytrocytów więcej O2 będzie rozpuszczone we krwi Gdy krzywa dysocjacji hemoglobiny jest przesunięta w prawo Pa O2 również rośnie, ponieważ mniej O2 jest związane z hemoglobiną U pacjenta z anemią po hemotransfuzji obserwuje się wzrost Sa O2 oraz CaO2 Pa O2 w kubku z wodą jest równe zeru, ponieważ nie obecna tam jest krew Sa O2 w kubku z wodą jest równa zeru, ponieważ nie ma tam hemoglobiny Ca O2 w kubku z wodą jest równe zeru, ponieważ nie obecna tam jest krew

b ODPOWIEDZI Sytuacja Zadanie 1 Zadanie 2 Ca O2 = 12 g/dL • 1.34 mlO2 • 0.83 + 50 mmHg • 0.003 mlO2/mmHg/dL = 13.5 ml O2/dL Jest to wartość poniżej normy (norma 16-22 mlO2/dL) Zadanie 3 Sytuacja Pa O2 Sa O2 Ca O2 Ciężka anemia Norma ↓ Zatrucie CO Duży przeciek płucny Warunki wysokogórskie

Zadanie 4 Pacjent A: Ca O2 = 7 g/dL • 1.34 O2/gHb • 0.95 + 95 mmHg • 0.003 mlO2/mmHg/dL Ca O2 = 9.2 mlO2/dL – znacznie poniżej normy Pacjent B Ca O2 = 15 g/dL • 1.34 O2/gHb • 0.85 + 55 mmHg • 0.003 mlO2/mmHg/dL Ca O2 = 17.25 mlO2/dL – w granicach normy Zadanie 5 a. prawdziwe e. nie prawdziwe b. f. c. g. d. h. e.

GRUPY KRWI (UKŁAD ABO) Grupa A Grupa B Grupa AB Grupa O B B A B A B antygeny na erytrocytach B B B B B B B Slajd do przeniesienia α przeciwciała w osoczu β β α β α α β β α α β α β Za odkrycie układu ABO australijski naukowiec K.Landsteiner został w 1930 roku laureatem Nagrody Nobla Odkrywcami czynnika Rh (1940 rok) są A. Winner (USA) oraz K. Landsztejner (ZSRR)

SCHEMAT TRANSFUZJI KRWI B AB O SCHEMAT TRANSFUZJI KRWI

HEMOSTAZA Teoria hemostazy została sformułowana w 1929 roku przez amerykańskiego naukowca W.Kennona

r ŚRÓDBŁONEK • Nieuszkodzony śródbłonek uniemożliwia agregację płytek i tworzeniu się skrzepów • Aktywacja śródbłonka (np. uszkodzenie) wywołuje szereg reakcji prowadzących do powstawania skrzepów • Najszybszą reakcja na uszkodzenie śródbłonka jest zwężenia światła naczynia blisko miejsca uszkodzenia

ŚRÓDBŁONKOWE CZYNNIKI BIORĄCE UDZIAŁ W HEMOSTAZIE • Prostacyklina (w tym PGI2) • Sródbłonkowy czynnik relaksacji • Urokinaza • Tlenek azotu (NO) • ADP-aza • Glikozaminoglikany • Kompleks antitrombin III – heparyna – • Kompleks trombina - trombomodu-lina - proteina C • Czynniki aktywujące plazminogen • Białko S ANTIKOAGULANTY • Tromboplastyna tkankowa • Fibronektyna • Laminina • Czynnik von Willebranda • ADP, ATP • Czynnik V Inhibitory aktywatora plazminogenu Interleukina-1 • Czynnik nekrotyczny guzów • Endotelina-1 • Czynnik aktywujący trombocyty (PAF) • Plazminogen • Kolagen • Elastyna • Witronektyna PROKOAGULANTY

PŁYTKI Wytwarzane w szpiku kostnym czerwonym z MEGAKARIOCYTÓW Czynniki stymulujące trombocytopoezę: • TROMBOPOETYNA wytwarzana przez nerki i wątrobę – w warunkach fizjologicznych • IL-3, IL-6, IL-11 – mogą odgrywać rolę w warunkach pato-logicznych

Cytoplazma trombocytów zawiera: • cząsteczki aktyny i miozyny oraz białko kurczliwe trombosteninę • resztki siateczki śródplazmatycznej i aparatu Golgiego, które produkują różne enzymy i gromadzą dużą ilość Ca2+ • mitochondria i układy enzymatyczne zdolne do wyt-warzania ADP i ATP • układy enzymatyczne syntetyzujące prostoglandyny • ziarnistości, które różnią się miedzy sobą strukturalnie i zawierają różne związki trombocytospecyficzne i trombocytoniespecyficzne

ZAWARTOŚĆ ZIARNISTOŚCI TROMBOCYTÓW ZIARNISTOŚCI GĘSTE Aniony ATP, ADP, GTP, GDP, fosfor nieorganiczny Kationy Ca2+, Mg2+, serotonina Katecholaminy ZIARNISTOŚCI α Białka analogiczne do białek osocza Fibrynogen, czynnik krze-pnięcia V i VIII, fibronek-tyna, albumina, kallikreina, α2-antyplazmina,, białko S, czynnik wzrostu śródbłonka, inhibitor aktywatora plaz-minogenu, kininogen, trom-bospodyna, witronektyna, czynnik von Willebranda Specyficzne białka trombo-cytów czynnik płytkowy 4, β-tromboglobulina, płytkowy czynnik wzrostu LIZOSOMY β-heksoaminidaza β-galaktozydaza β-glikuronidaza β-arabinozydaza β-glicerofosfataza

Na błonie komórkowej trombocytów wyeksponowane są liczne glikoproteiny, które pełnia funkcje receptorowe: glikoproteiny Główny ligand Wtórny ligand GP IIb-IIIa Fibrynogen Czynnik von Willebranda, fibronektyna, witronektyna GP Ib-IX Czynnik von Willebranda Trombina GP Ia-IIa Kolagen GP Ic-IIa Fibronektyna Laminina α6/IIa Receptor dla witronektyny Witronektyna Trombospodyna

AKTYWACJA TROMBOCYTÓW USZKODZENIE NACZYNIA Czynnik von Willebranta TROMBOCYT GPIb GP IIb-IIIa KOLAGEN GPIa WYEKSPONOWANIE STRUKTUR PODŚRÓDBŁONKOWYCH FIBRYNOGEN AKTYWNY α Tromboksan A2, czynnik aktywujący płytki (PAF), ADP, serotonina TROMBINA

Agregacja płytek w miejscu uszko- dzenia ściany naczynia krwionośnego Skrzep formujący się w naczyniu krwionośnym

CZYNNIKI KRZEPNIĘCIA KRWI NAZWA MIEJSCE SYNTEZY FUNKCJA I fibrynogen hepatocyty substrat II protrombina hepatocyty+wit K enzym III tromboplastyna tkankowa śrbł , inne komórki kofaktor/ receptor V czynnik labilny (proakceleryna) hepatoc/śrbł/tromb kofaktor VII czynnik stabilny (akcelerator konwersji protrombiny) VIII czynnik antyhemofilowy (VIIIc) zatoki wątroby IX czynnik Christmas (składnik trombo-plastyny osoczowej) X czynnik Stuarta-Prowera XI poprzednik osoczowej tromboplastyny PTC XII czynnik Hagemana (czynnik kontaktu) XIII czynnik stabilizujący fibrynę hepatoc, tromboc. transglut-aminaza Czynnik Fitzgeralda kininogen o dużej masie cząsteczkowej Czynnik Fleczera prekalikreina

CHARAKTERYSTYKA CZYNNIKÓW KRZEPNIĘCIA CZYNNIKI ZALEŻNE OD WITAMINY K CZYNNIKI KONTAKTU CZYNNIKI ZALEŻNE OD WITAMINY K POZOSTAŁE CZYNNIKI XII, XI, czynnik Fleczera (prekalikreina), czynnik Fit-zgeralda (kininogen o dużej masie cząsteczkowej) X, IX, VII, II V, VIII, XIII, I stabilne Stabilne za wyjątkiem V i VIII Ca2+ - niezależne Ca2+ - zależne wszystkie są obecne w surowicy wszystkie są obecne w surowicy, za wyjątkiem II obecny w surowicy tylko XIII Niedobór nie powoduje krwawienia (za wyjąt-kiem XI) Niedobór powoduje krwawienia

+ Ca2+ DROGA ZEWNĄTRZPOCHODNA TROMBOPLASTYNA TKANKOWA czynnik III CZYNNIK VII CZYNNIK VIIa CZYNNIK IX → CZYNNIK IXa CZYNNIK X → CZYNNIK Xa CZYNNIK VIII

↓ Ca2+ DROGA WEWNĄTRZPOCHODNA + CZYNNIK XII → CZYNNIK XIIa CZ XI KOLAGEN prekalikreina kininogen czynnik Fitzeralda CZYNNIK XI + CZ XI ↓ CZ XIa KALIKREINA ← PREKALIKREINA kininogen (czynnik Fitzeralda) kininogena bradikinina kalikreina Ca2+ PROUROKINAZA UROKINAZA PLAZMINOGEN PLAZMINA Aktywacja fibrynolizy CZ IXa ← CZ IX KININY CZ Xa ← CZ X CZYNNIK VIII

WSPÓLNA DROGA KRZEPNIĘCIA TOR ZEWNĄTRZ-POCHODNY TOR WEWNĄTRZ-POCHODNY CZYNNIK X → CZYNNIK Xa + CZYNNIK V Ca2+ CZYNNIK II CZYNNIK Xa L H CZYNNIK IIa Fibryna monomer Fibryna I wodorozpuszczalna Fibryna II nierozpuszczalna CZYNNIK XIIIa ↑ CZYNNIK XIII Błona trombocytu

TROMBINA POWSTANIE FIBRYNY AKTYWACJA TORU TROMBO-MODULINA-TROMBOCYTY (fibrynoliza posrednia) UWALNIANIE CZYNNIKA von WILLEBRANDA i CZYNNIKA V ze ŚRÓDBŁONKA UWALNIANIE ENDOTELINY, NO, PGI2 ze ŚRÓDBŁONKA WZROST KOMÓREK AGREGACJA TROMBOCYTÓW UWALNIANIE TxA2 z FIBROBLASTÓW i TROMBOCYTÓW MIGRACJA KOMÓREK STYMULACJA FIBRYNOLIZY REGULACJA NAPIĘCIA ŚCIANY NACZYŃ UWALNIANIE LEUKOTRIENÓW z LEUKOCYTÓW AKTYWACJA CZYNNIKÓW V, VIII, XI

CZYNNIKI ZAPOBIEGAJĄCE SPONTANICZNEMU KRZEPNIĘCIU • Stały przepływ krwi prowadzi do zmniejszenia lokalnego stężenia aktywnych proteaz serynowych oraz zapewnia transport ich do wątroby, gdzie są dezaktywowane • Dezaktywacja aktywnych proteaz przez hepatocyty oraz komórki siateczkowo-śródbłonkowe wątroby i innych narządów • Proteolityczny wpływ trombiny polega na inaktywacji i degradacji czynników XI, V i VIII, wspomagając działanie swoistych inhibitórów. Trombina również zapoczątkowuje aktywację układu fibrynolitycznego poprzez białko C • Obecność w osoczu inhibitorów hamujących reakcje proteolityczne. Głównymi inhibitorami czynników krzepnięcia są: Antytrombina III, kofaktor heparynowy II, białko C, białko S, proteaza neksyna-1, C1-inhibitor, α1-Antytrypsyna, inhibitor toru czynnika tkankowego, α2-Makroglobulina

W zależności od mechanizmu działania inhibitory krzepnięcia można podzielić na następujące grupy: SEPTYNY – inhibitory proteaz serynowych (serine protease inhibitor): Antytrombina III (AT III), kofaktor heparynowy II (H.cfII), proteaza neksyna-1, C1-inhibitor, α1-Antytrypsyna KININY - inhibitor toru czynnika tkankowego α2-MAKROGLOBULINA – nie należy do żadnej z wymienionych wyżej grup

Działanie AT III jest potęgowane przez heparynę HEPARYNOWY KOFAKTOR II ANTYTROMBINA III AT III CZYNNIK IIa CZYNNIK Xa CZYNNIK IXa Działanie AT III jest potęgowane przez heparynę H.cf II HEPARYNOWY KOFAKTOR II Blokuję głównie nie związane z krzepnięciem funkcje trombiny dzięki czemu odgrywa rolę w regulacji procesów gojenia się, stanów zapalnych, rozwoju tkanki nerwowej

C1-INHIBITOR C1-inhibitor CZYNNIK XIIa (95%) KALIKREINA (50%) Niedobór C1-inhibitora prowadzi do powstania obrzęku angioneurotycznego

BIAŁKO – C ↓ + Białko C Białko Ca CZ IIa Białko S Ca2+ CZ Va CZ VIIIa Sródbłonek TM TM - trombomodulina CZ IIa witronektyna + Białko C ↓ Białko Ca Ca2+ CZ Va CZ VIIIa Białko S dezaktywacja Niedobór białka C lub białka S prowadzi do nadkrzepliwości Kompleks TM/czIIa jest internalizowany do komórek śród-błonka, gdzie trom-bina ulega des-trukcji

INHIBITOR TORU CZYNNIKA TKANKOWEGO (IPTF) Miejsce syntezy: głowne komórki śródbłonka, w mniejszym stopniu hepatocyty i komórki jednojądrzaste W śródbłonku znajduje się ok. 50-90%, w osoczu – 10-50%, 2,5% - w płytkach W osoczu tylko ok. 5 % znajduje się w stanie wolnym, reszta jest związana przez fosfoproteiny. Zdolność hamowania krzepnięcia jest uwarunkowana wolnym IPTF zawartym w osoczu Heparyna stymuluje wytwarzanie IPTF oraz nasila jego działanie przeciwzakrzepowe.

+ cz III IPTF Ca2+ CZ VII CZ VIIa CZ IX→cz IXa CZ X→cz Xa CZ II→cz IIa TROMBOPLASTYNA TKANKOWA (cz III) Ca2+ CZ VII + CZ VIIa cz III CZ IX→cz IXa CZ X→cz Xa CZ II→cz IIa CZ Xa IPTF I etap II etap 2 etapy dezaktywacji czynników VIIa i Xa przez IPTF

UKŁAD FIBTYNOLITYCZNY OSOCZA KOMÓRKOWY UKŁAD FIBTYNOLITYCZNY FIBRYNOLIZA Jest to podstawowy endogenny mechanizm zapobiegający powstawaniu zakrzepów UKŁAD FIBTYNOLITYCZNY OSOCZA KOMÓRKOWY UKŁAD FIBTYNOLITYCZNY

UKŁAD FIBRYNOLITYCZNY OSOCZA Składa się z plazminogenu, plazminy oraz odpowiednich inhibitorów Aktywacja układu fibrynolitycznego odbywa się przez aktywację wewnętrzną (czynnikami aktywującymi są czynniki kaskady krzepnięcia) i aktywację zewnętrzną (poprzez działanie tkankowego aktywatora plazminogenu i urokinazy) Aktywacja układu fibrynolitycznego osocza prowadzi do powstania plazminy z plazminogenu PLAZMINOGEN - glikoproteina produkowana w wątrobie, eozynofilach i nerkach. Okres półtrwania – 2,2 doby

TKANKOWY AKTYWATOR PLAZMINOGENU (TAP) Miejsce wytwarzania – głównie komórki śródbłonka, jak również monocyty, megakariocyty, komórki nabłonka śródjamowego (surowiczego). Jest to proteaza serynowa, krążąca we krwi związana ze swoim inhibitorem. Ma duże powinowactwo do fibryny Po związaniu się TAP i plazminogenu z fibryną katalityczne działanie TAP w stosunku do plazminogenu wielokrotnie się nasila. Powstała plazmina przekształca urokinazę jedołańcuchową w bardziej aktywną dwułancuchową, która z kolei przyspiesza i nasila proces przekształcania plazminogenu z plazminę

PLAZMINA Proteoliza czynników XI, XII, XIII, von Willebranda Rozkład fibryny do fragmentów: X, Y, D i E Degradacja glikoprotein płytkowych Rozkład fibrynogenu do fragmentów: X, Y, D i E Proteoliza czynników V i VIII

­ + PLAZMINOGEN streptokinaza stafylokinaza UKŁAD FIBRYNOLITYCZNY OSOCZA PLAZMINA Aktywacja wewnętrzna Aktywacja zewnętrzna Inhibitory CZ XIIa, XIa prekalikreina, kininogen PLAZMINOGEN + streptokinaza stafylokinaza Tkankowy czynnik ak-tywacji plazminogenu UROKINAZA jednolańcuchowa UROKINAZA dwulańcuchowa FIBRYNOGEN i FIBRYNA PRODUKTY DEGRADACJI PAI - 1 ­ PAI – 1 PAI - 2 α2-Antyplazmina α2-Makroglobulina α1-Antytrypsyna Antytrombia III C1-inhibitor

INHIBITORY PLAZMINY • α2 – Antyplazmina – główny inhibitor plazminy. Działanie polega na szybkim zahamowaniu działania plazminy, utrudnieniu przyłączenia plazminogenu do fibtyny, wspomaganie łączenia się monofibryny w polimer Miejscem syntezy jest wątroba Niedobór objawia się nasilonym krwawieniem • α2 – Makroglobulina hamuje działanie plazminy oraz kalikreiny i tkankowego aktywatora plazminogenu

INHIBITORY AKTYWATORA PLAZMINOGENU • PAI-1 – główny inhibitor plazminogenu i urokinazy dwulańcuchowej, należący do grupy serpin. MIEJSCE WYTWARZANIA: komórki śródbłonka, komórki mięśni gładkich, megakariocyty, komórki nabłonka śródjamowego (surowiczego) Miejsce gromadzenia w nieaktywbej postaci: trombocyty CZYNNIKI PRZYSPIESZAJĄCE SYNTEZĘ PAI-1: trombina, transformujący czynnik wzrostu β, płytkowy czynnik wzrostu, interleukina-1, , insulinopodobny czynnik wzrostu, glikokortykoidy, endotoksyna CZYNNIK HAMUJĄCY WYDZIELANIE PAI-1 ZE ŚRÓDBŁONKA: aktywne białko C GŁÓWNA FUNKCJA PAI-1: ograniczenie aktywności fibrynilitycznej do miejsca położenia zakrzepu. W miejscu uszkodzenia dochodzi do wzmożonego wydzielania przez trombocyty PAI-1 i zahamowania przedwczesnej fibrynolizy • PAI-2 główny inhibitor urokinazy dwulańcuchowej

KOMÓRKOWY UKŁAD FIBRYNOLITYCZNY Do komórkowego układu fibrynolitycznego należą leukocyty, makrofagi, śródbłonek i trombocyty Funkcją jest podtrzymanie specyficznej aktywności lokalnej i systemowej fibrynolizy Leukocyty migrują do miejsc zgromadzenia fibryny na skutek działania związków hemostatycznych, wydzie-lanych przez trombocyty jak również kalikreiny i pro-duktów degradacji fibryny Leukocyty i makrofagi fagocytują fibrynę oraz resztki komórkowe zgromadzone w miejscu uszkodzenia

HEMOFILIA Niedobór każdego z czynników kaskady krzepnięcia z wyjątkiem czynnika XII, czynnika Fitzeralda i czynnika Fleczera prowadzi do powstania zaburzeń krzepnięcia Najczęściej spotykane są trzy rodzaje dziedzicznego zaburzenia krzepnięcia: Hemofilia A - niedobór czynnika VIII (80-85% wszystkich przypadków hemofilii) Hemofilia B – niedobór czynnika IX Choroba Willdebranda – niedobór czynnika von Willderbranda

Zmniejszenie aktywności czynnika VIII mimo jego obecności w osoczu HEMOFILIA A Zmniejszenie aktywności czynnika VIII mimo jego obecności w osoczu Czynnik VIII krąży we krwi w postaci związanej z czynnikiem von Willdebranda, który reguluje syntezę oraz aktywność czynnika VIII CZYNNIK von Willebranda CZYNNIK VIII Miejsce wiązania płytek Miejsce wiązania cz VIII Koagulacyjna aktywność czynnika VIII waha się w szerokich granicach. Wzrasta po intensywnym wysiłku fizycznym, podczas ciąży, w stresie

Hemofilia A dziedziczy się z chromosomem X ♂ XY XXh ♀ XhX XX XhY Stopień ciężkości obja-wów klinicznych zależy od stopnia koagulacyjnej aktywności czynnika VIII

TROMBOPLASTYNA TK (cz III) CZAS PROTROMBINOWY TROMBOPLASTYNA TK (cz III) + CZ VII Ca2+ CZ V CZ I → CZ Ia CZ VIIa CZ X → CZ Xa CZ II → CZ IIa TOR ZEWNĄTRZPOCHODNY DROGA WSPÓLNA 10 – 14 sekund

• Czas protrombinowy nie uwzględnia czyn-ników krzepnięcia toru wewnątrzpochodnego • Czas protrombinowy rośnie u osób z niedoborem wrodzonym lub nabytym czyn-ników VII, X, V, II i I, u osób z niedoborem wita-miny K lub u osób leczonych antykoagulantami • Wartość czasu protrombinowego pacjenta w odniesieniu do normy tego parametru dla danego laboratorium wyrażona w procentach nazywana jest wskaźnikiem Quicka. Norma 80 – 120%, terapeutyczny wskaźnik – 40 – 70%

CZAS KAOLINOWO-KEFALINOWY (APTT) TOR WEWNĄTRZPOCHODNY 37 – 46 sekund CZ XIIa Ca2+ KEFALINA osocze • Wydłużenie APTT stwierdza się przy niedoborze kininogenu, czynników II, V, VIII, IX, X, XI, XII i fibrynogenu oraz po podaniu HEPARYNY • Terapeutyczne APTT powinno być wydłużone 1,5 – 2,5 razy

• LEKI ANTYAGRAGACYJNE I PRZECIWPŁYTKOWE: ASPIRYNA – blokuje cyklooksygenazę 1 (COX-1), a tym samym przemianę kwasu arachidonowego w tromboksan, hamując agregację trombocytów ABCIKSIMAB – blokuje płytkowe receptory IIb/IIIa hamując agregację płytek • LEKI ANTYKOAGULACYJNE INHIBITORY WITAMINY K DIKUMAROL, SINKUMAR, SINTROM – blokuje wytwarzanie czynników II, VII, IX i X oraz białek C i S. Stosowany jest w przypadku migotania przedsionków, obecności sztucznych zastawek, protez naczyniowych, chorobie zakrzepowej • HEPARYNA – blokuje czynniki XII, XI, IX, VII i II. Hamuje syntezę trombiny, potęguje działanie antytrombiny III • LEKI FIBRYNOLITYCZNE (post faktum) - STREPTOKINAZA – aktywuje syntezę plazminy z plazminogenu

UKŁAD KRZEPNIĘCIA U NOWORODKÓW Według Dorota Sitkowska, Marcin Rawicz, AM Warszawa

…oraz czynników kontaktowych – XI, XII, PK, HMWK CZYNNIKI KRZEPNIĘCIA • Niższe, niż u dorosłych stężenie związanych z witaminą K czynników układu krzepnięcia… - II, VII, IX, XI …oraz czynników kontaktowych – XI, XII, PK, HMWK Podobne stężenie fibrynogenu, V i VIII

INHIBITORY KRZEPNIĘCIA • Niższe stężenie inhibitorów bezpośrednich (AT, HCII i α2M) Niższe stężenie APC Niepewne dane co do TFPI

REGULACJA AKTYWNOŚCI TROMBINY W OSOCZU • Tworzenie trombiny jest obniżone i opóźnione o ok. 50% Hamowanie trombogenezy jest podobne Czas półtrwania fibrynogenu bywa krótszy, szczególnie w patologiach oddechowych

Niższe stężenie plazminogenu FIBRYNOLIZA • Podobne mechanizmy Niższe stężenie plazminogenu Wyższe stężenie aktywatora tkankowego (tPa) jak i inhibitorów aktywacji plazminogenu Upośledzone tworzenie plazminy

• Podobna ilość i czas przetrwania PŁYTKI • Podobna ilość i czas przetrwania Zwiększone stężenie czynnika von Willebranda Zwiększona zdolność płytek do agregacji

Kapilary podatne na uszkodzenie Zmienna zawartość tlenku azotu ŚRÓDBŁONEK • Wysokie stężenie PGI2 Kapilary podatne na uszkodzenie Zmienna zawartość tlenku azotu Wysoka zawartość trombomoduliny przyśpiesza (?) przejście białka C w postać aktywowaną

Zwiększone stężenie czynnika von Willebranda Duże krwinki czerwone CZAS KRWAWIENIA • Skrócony! Zwiększone stężenie czynnika von Willebranda Duże krwinki czerwone Wysoki hematokryt