Krew oraz tkankowy płyn - limfa, stanowią wewnętrzne środowisko ustroju, gdzie żyją wszystkie komórki oraz tkanki ciała. Z tego względu krew spełnia szereg istotnych bardzo zadań.

Należą do nich:

  • dostarczeniu nieustannym komórkom oraz tkankom odżywczych substancji i tlenu,
  • zabraniu z komórek produktów rozpadu, powstających w takcie przemian, które ulec muszą wydaleniu z organizmu,
  • utrzymanie składu wewnętrznego środowiska ustroju na stałym poziomie niezależnie od zmian ciągle zachodzących pod wpływem wewnętrznych i zewnętrznych czynników,
  • zapewnieniu łączności między danymi częściami oraz narządami ustroju przy pomocy zróżnicowanych substancji, które krążą we krwi (m.in. hormony),
  • ochrona ustroju przed szkodliwymi czynnikami do niego przenikającymi z zewnątrz (obcymi ciałami, drobnoustrojami).

U człowieka krew ilościowo stanowi u kobiety około 6,5% ciężaru ciała oraz około 7% u mężczyzny. Krew nie jest płynem przeźroczystym, jest zabarwiona na czerwono, pozostawiona w naczyniu na pewien czas ulega rozdziałowi tworząc dwie warstwy. Na skutek większego właściwego ciężaru w dolnej warstwie skupieniu ulegają komórki krwi - tzw. upostaciowane (morfotyczne) elementy. Do nich należą czerwone krwinki, białe krwinki a także płytki krwi. Warstwa górna płynna, o żółtawym opalizującym zabarwieniu, nazywana jest osoczem.

OSOCZE KRWI

Osocze objętościowo stanowi około 50-60% objętości krwi.

Objętościowy stosunek osocza do upostaciowanych elementów oznaczany jest przy pomocy specjalnego przyrządu, nazywanego hematokrytem. Jest nim szklana wąska rurka zatopiona z jednego końca, na sto podziałek wyskalowana. Taką rurkę napełnioną krwią z niewielką ilością substancji, która zapobiega krzepnięciu wiruje się pół godziny z ogromną szybkością (3500 obrotów/min.). Upostaciowane elementy, jako cięższe, ze względu na działanie odśrodkowej siły opadają do dna, osocze natomiast zebrane jest nad warstwą zbitą krwinek.

Osocze posiada 90-92% wody oraz 8-10% stałych substancji. Większość stałych substancji - około 7% całości osocza - to białka krwi. Nie są one jednorodne. Różnią się pod licznymi względami pomiędzy sobą - aminokwasowym, chemiczną budową, składem, przestrzenną strukturą, ładunkiem elektrycznym, wielkością cząsteczek. Istnieją zróżnicowane sposoby klasyfikowania białek, oparte najczęściej na metodach, którymi poszczególne grupy dają się oddzielić od siebie. Podział tradycyjny oparty na technice wysalania daje możliwość rozróżnienia trzech głównych frakcji: globuliny (2,8%), fibrynogen (0,4%) oraz albuminy (4%).

Stosując bardziej skomplikowane i dokładniejsze metody rozdziału wyróżnić można w globulinowej frakcji wiele podgrup. Do ważniejszych podgrup należą gamma-globuliny, które są nosicielami przeciwciał a także lipoproteidy, które odgrywają rolę ważną w transporcie tłuszczowych ciał (lipidów).

Dzięki dużemu cząsteczkowemu rozmiarowi białka osocza nie przenikają w zasadzie poprzez ścianę włosowatych naczyń, woda z kolei oraz w niej rozpuszczone mineralne sole i inne drobnocząsteczkowe substancje przez nią przechodzą bez trudu.

W globulinowej frakcji odróżnia się globuliny oznaczane kolejnymi pierwszymi literami greckiego alfabetu: alfa, beta oraz gamma. Przeciwciała, które krążą we krwi należą do gamma-globulin. Produkowane są przez plazmatyczne komórki. Albuminy natomiast oraz białka należące do układu krzepnięcia krwi (protrombina, fibrynogen) wytwarzane są w wątrobie.

Reszta stałych substancji to organiczne związki oraz mineralne sole. Do organicznych związków należą azotowe związki: mocznik, aminokwasy, kreatynina, kwas moczowy oraz bezazotowe związki: gronowy cukier, tłuszcze

oraz lipidy czy kwas mlekowy.

Mineralne sole (czyli elektrolity) stanowią w przybliżeniu 0,9-1% osocza. Obecne tu są kationy: potas, sód, magnez, żelazo, wapń a także aniony: fosfor, chlor, jod, siarka. Do anionów zalicza się także białka.

Rodzaj elektrolitu oraz jego stężenie przedstawiono poniżej:

  • Na+ - 310-340 mg%; 134-143mmol/l;
  • K+ - 14-22 mg%; 3,6-5,6mmol/l;
  • Ca++ - 9-11mg%; 2,25-2,7mmol/l;
  • Mg++ - 2,6mg%; 0,8-1,0mmol/l;
  • Cl - - 340-370 mg%; 97-106mmol/l;
  • HPO-4 - 2,5-4,5 mg%; 1,5-2mmol/l;
  • HCO-3 - 26-32mmol/l;
  • Białko - 18mmol/l.

Większość mineralnych soli osocza - około 0,6% - to chlorek sodowy NaCl. Pozostała część kationów obecna jest w formie chlorków, węglanów a także nieznacznej ilości fosforanów i siarczanów. Nieznaczna cześć soli związana jest z białkami, większa część rozpuszczalna jest w wodzie z osocza.

KRZEPNIĘCIE KRWI

Krew człowieka wynaczyniona zaczyna krzepnąć po 3-4 minutach a po 5-6 minutach zmienia się w skrzep galaretowaty, przybierający kształt naczynia, który jest miejscem krzepnięcia. Krzepnięcie krwi sprowadza się do przemiany fibrynogenu rozpuszczonego we krwi do postaci nierozpuszczalnej jaką jest fibryna, czyli włóknik. Fibryna przy krzepnięciu ulega wytrąceniu w formie splątanych wspólnie, cienkich, nici, obejmujących postaciowe elementy, co daje czerwone zabarwienie skrzepu.

Znaczenie biologiczne krzepnięcia dotyczy tego, iż powstały skrzep po przerwaniu naczynia stanowi tampon, zapobiegający krwawieniu dalszemu. W hemofilii, czyli chorobie, która polega na zaburzeniu wrodzonym krzepliwości krwi, niewielkie nawet zranienie doprowadzić może do śmiertelnego skrwawienia.

Mechanizm krzepnięcia jest mechanizmem bardzo złożonym, jeszcze wciąż niecałkowicie wyjaśniony. Jego istota polega na ciągu reakcji kaskadowych, które angażują przynajmniej 30 różnych związków. Upraszczając sprawę, wyróżnić można trzy główne fazy krzepnięcia - pierwszy z nich polega na wytworzeniu substancji, nazywanej aktywatorem protrombiny, jako odpowiedź na przerwanie ciągłości naczynia albo zmiany w krwi. W trakcie drugiego etapu aktywator protrombiny jest katalizatorem dla przemiany protrombiny w trombinę. Trzeci etap - działanie trombiny jako enzymu zamienia fibrynogen w fibrynę - włóknik. Powstała struktura ma formę gęstej sieci. która złożona jest z włókien długich skierowanych w różne kierunki, w niej uwięzione zostają komórkowe elementy tworząc skrzep galaretowaty.

Istotną rolę w trakcie krzepnięcia pełnią również płytki krwi. Zawierają fosfolipid, będący składnikiem niezbędnym protrombiny, oraz inne składniki, które zwiększają zdolność adhezji i agregacji płytek. One przyczyniają się do stworzenia czopu, mogącego również zahamować krwawienie poprzez zatkanie ciągłości naczynia która została przerwana.

Jeśli krzepnięcie krwi tam gdzie ciągłość naczynia została przerwana jest korzystną reakcją, która chroni organizm przed wykrwawieniem, wówczas powstanie skrzepu we wnętrzu naczynia jest patologicznym zjawiskiem, niebezpiecznym wysoce, niekiedy prowadzącym do następstw niebezpiecznych dla życia. Zatkanie tętnicy przez zakrzep doprowadza do martwicy miejsce zaopatrywanego przez tę właśnie tętnicę, co nazywane jest zawałem.

UPOSTACIOWNE ELEMENTY KRWI

Czerwone krwinki (erytrocyty)

Czerwone krwinki mają kształt krążków dwuwklęsłych, ich średnica to około 7,5μm, grubość - około 2μm. Gdy patrzy się na nie z boku to ich kształt przypomina biszkopta. Taki kształt umożliwia zwiększenie powierzchni krwinek. Czerwone krwinki wytwarzane są w czerwonym szpiku kostnym. Zanim czerwone krwinki udadzą się do krwi, tracą komórkowe jądro.

Krwinki te żyją w przybliżeniu 120 dni. W tymże czasie pełnią one istotną funkcję przy przenoszeniu gazów poprzez krew - dwutlenku węgla i tlenu, co umożliwia zawarty w nich barwnik - hemoglobina.

Hemoglobina to białko o cząsteczkowej masie równej około 68 000. Wiąże ona tlen tworząc tym samym oksyhemoglobinę; cząsteczka O2 związana jest stosunkowo luźno z dwuwartościowym żelazem. Reakcji ta nie jest tożsama z utlenianiem. W organizmie lub poza jego obszarem po zadziałaniu środków utleniających na krew jon dwuwartościowy Fe2+ zmienia się na trójwartościowy jon Fe3+ a hemoglobina tego rodzaju, nazywana methemoglobiną, już nie może pełnić roli przenośnika tlenu.

Hemoglobina w połączeniu z tlenem, posiada żywoczerwony kolor nadający tętniczej krwi zabarwienie.

Średnia zawartość we krwi hemoglobiny wynosi u mężczyzny w przybliżeniu 16g w 100 ml a u kobiety - około 14g na 100 ml. Mężczyzna zatem, który waży 70 kg we krwi posiada w przybliżeniu 900g hemoglobiny. Ze względu na to, iż długość życia czerwonej krwinki to około 120 dni, w każdym dniu rozpadowi ulega około 7,5g hemoglobiny a tyle samo na nowo musi powstać.

"Wysłużone" czerwone krwinki niszczone są przede wszystkim w śledzionie. Przy tym następuje odłączenie części nazywanej hemem od hemoglobiny oraz rozerwanie hemowego pierścienia, zamieniającego się na biliwerdynę.

Część większa biliwerdyny u człowieka przekształca się na bilirubinę; jej cząsteczki w wątrobie sprzężone zostają z glukuronowym kwasem oraz wydalone z żółcią. Żelazo, które zostało wyzwolone w trackie rozpadu hemu zatrzymane zostaje w ustroju oraz wykorzystane przy ponownej syntezie hemu. Duże starty krwi powiązane są jednocześnie ze stratami żelaza oraz niedobarwliwą niedokrwistością. Brak żelaza powoduje uniemożliwienie wyprodukowania wystarczającej ilości barwnika we krwi - hemoglobiny.

W prawidłowych warunkach stężenie we krwi całkowitej bilirubiny nie przewyższa wartości równej 1,5 mg/100ml. Powyżej tych wartości (ponad 34 μmol/l) ma miejsce odkładanie danego barwnika na terenie tkanek oraz skóry, co powoduje wystąpienie żółtaczki. Przyczyną tej choroby może być wytwarzanie nadmierne bilirubiny albo utrudnienie jej wydalania poprzez drogi żółciowe lub wątrobę. W przypadku żółtaczki spowodowanej hemolizą czerwonych krwinek podwyższeniu ulega stężenie pośredniej bilirubiny.

Płytowe krwinki (trombocyty, płytki krwi)

Płytki krwi są małymi (średnica 2-4 μm) fragmentami cytoplazmy, które oderwane są od komórek olbrzymich szpiku. Płytkowe krwinki mają swój udział w krzepnięciu krwi, zawierają duże ilości substancji, która obkurcza krwionośne naczynia - serotoniny. Płytki krwi grupują się w miejscach, w których doszło do uszkodzenia naczyń, przylegają tam do uszkodzonej naczyniowej ściany oraz uwalniają serotoninę, powodującą skurcz miejscowy naczyniowej ściany, zmieniając jednocześnie krwawienie. 1 mm3 krwi posiada w przybliżeniu 300 000 płytek.

Białe krwinki

Duże zapasy białych krwinek są zgromadzone stale w kostnym szpiku, śledzionie, chłonnych węzłach, skąd natychmiast mogą być skierowane do krwi pod wpływem właściwego bodźca, tam liczba ich zwiększyć się może dziesięciokrotnie.

Z względu na wygląd oraz budowę leukocyty dzielą się na kilka typów. Grupę największą stanowią granulocyty, nazywane w ten sposób ze względu na to, iż zawierają liczne ziarnistości w cytoplazmie. W zależności od tego w jaki sposób te ziarnistości barwią się, wyróżnia się granulocyty:

      • obojętnochłonne
      • zasadochłonne
      • kwasochłonne

Największą populację leukocytów stanowią granulocyty obojętnochłonne - 50 - 70% liczby całkowitej białych krwinek. Kwasochłonne granulocyty stanowią 1 - 4%, zasadochłonne - jedynie około 0,4% liczby całkowitej białych krwinek. Granulocyty młode posiadają jedno jądro mające kształt podkowy lub pałeczki. Wrza z dojrzewaniem jądra granulocytów przekształcają się one w wielopłatowe (segmentowane).

Poza granulocytami w obwodowej krwi występują dodatkowo dwa typy białych krwinek jednojądrzastych. Są nimi:

  1. limfocyty - komórki posiadające duże okrągłe jądro oraz małą ilość cytoplazmy.
  2. monocyty - komórki mające dużą ilość cytoplazmy bezziarnistej oraz okrągłe albo owalne jądro, przypominające kłębek jedwabiu.

Granulocyty wytwarzane są w kostnym szpiku. Obojętnochłonne komórki przechodzą do układu krążenia, przebywając we krwi około 7 godzin. Całkowity okres ich przeżycia równy jest około 30godzin. Duża ilość tych komórek przenika do pokarmowego przewodu oraz tą drogą opuszcza ustrój. Obojętnochłonne granulocyty przedostawać się mogą do tkanek poprzez ścianę włosowatych naczyń. Ten proces jest samoistny, zazwyczaj następuje pod wpływem określonych chemicznych związków, które powstają w tkankach zakażonych.

Te granulocyty w dużych ilościach otaczają komórki bakterii albo innych obcych ciał, usiłując zniszczyć je. W miejscu jakim jest ognisko zakażenia a także jego okolice wytwarzany jest płyn w skład którego wchodzą miliony fagocytów - białych krwinek obojętnochłonnych w większości, bakterii oraz produktów rozpadu tych komórek, nazywany ropą.

W trakcie zakażenia bakteriami ustroju zwiększeniu ulega liczba granulocytów, które krążą we krwi, a to jest spowodowane ich mobilizacją do krwi poprzez zakaźny czynnik.

Limfocyty oraz monocyty

Większość limfocytów jest wytwarzana na terenie węzłów chłonnych oraz w śledzionie; niewielka stosukowo cześć - w kostnym szpiku. Limfocyty przynależą do immunokompetentnych komórek, czyli komórek mających zdolność wytwarzania przeciwciał. Wyróżnia się limfocyty duże i małe. Małe limfocyty wyglądem przypominają komórkowe otoczone bardzo niewielką ilością cytoplazmy. Duże limfocyty posiadają jajowate jądro oraz większą nieco ilość cytoplazmy przejrzystej.

Monocyty to czynne fagocyty, podobnie jak obojętnochłonne granulocyty.

OBRONNE MECHANIZMY KRWI

Niektóre ze składników krwi odgrywają ważną niesłychanie rolę w obronnych reakcjach ustroju, które go chronią przed inwazją oraz działaniem chorobotwórczych drobnoustrojów i innych obcych ciał, które dostają się wnętrza ustroju, być może również przed rozwojem nowotworowych komórek. Tego rodzaju reakcje obronne sprowadzają się do wytwarzania substancji, reagujących z obcym ciałem, który dostał się do ustroju, tak aby unieszkodliwić je i wydalić.

Przeciwciała

Wtargnięcie antygenu do ustroju powoduje wytworzenie przeciwciała swoistego - białka mającego chemiczną budowę dopasowaną do określonego antygenu.

Sądzono przez długi okres czasu, iż przeciwciała swe działanie rozwijają dopiero wówczas, gdy zostaną do krwi wydzielone albo do innych ustrojowych płynów. Te przeciwciała nazwano humoralnymi.

Jak się okazało poza odpornościowym humoralnym mechanizmem istnieje dodatkowo jeszcze jeden - komórkowa odporność, która polega na tym, iż przeciwciała wiążą się z powierzchnią komórek, które wytworzyły je. Antygeny, które mają formę białek wolnych oraz wirusy wywołują najczęściej humoralne reakcje, żywe komórki natomiast jako antygeny - zatem bakterie czy tkanki przeszczepione - raczej wywołują immunologiczne reakcje komórkowego typu. Przyczyna tejże różnicy jest nadal nieznana.

Złączenie antygenu z humoralnym przeciwciałem to pierwszy etap całości szeregu reakcji, które skierowane są na zniszczenie oraz usunięcie antygenu z ustroju. Kompleks antygen - przeciwciało ulec może fagocytozie poprzez właściwe komórki krwi, lub rozkładowi enzymatycznemu poprzez układ tzw. dopełniacza, na który składa się dziewięć różnych białek, które obdarzone są enzymatycznymi właściwościami.

Każde przeciwciało jest białkiem, należy do klasy immunoglobulin. U człowieka w ustroju odróżnić można pięć typów humoralnych immunoglobulin, które oznacza się symbolami: IgG, IgM, IgA, IgD oraz IgE. Poznana najlepiej klasa to frakcja immunoglobulin IgG, będąca głównym przedstawicielem odpornościowych ciał we krwi, odgrywająca rolę czynnika, który zwalcza zakażenie drobnoustrojami.

Przy wytwarzaniu immunoglobulin rolę kluczową odgrywają małe limfocyty. Wyróżnia się dwie populację tychże komórek: limfocyty B oraz T. Pod mikroskopem one wyglądają identycznie, jednak różnią się pochodzeniem oraz rodzajem immunologicznych reakcji, w których mają swój udział. Limfocyty T mają swe pochodzenie w grasicy, drugie z kolei - wytwarzane są u ptaków w narządzie, nazywanym torebką Fabrycjusza, nie mającego swego odpowiednika w ssaczym organizmie. Przypuszcza się, iż u ssaków limfocyty B powstają na terenie wątroby, w płodowym okresie.

Po zetknięciu się limfocytów z antygenem dotychczas pozostające w fazie "spoczynku" rozpoczynają intensywnie rosnąć oraz rozmnażać szybko; limfocyty T przemieniają się w limfoblasty, zaś limfocyty B w plazmatyczne komórki. Ostatnie wymienione wytwarzają przeciwciała swoiste skierowane przeciw antygenowi, działającemu na komórkę. Wszystkie komórki plazmatyczne wytwarzają jedynie jeden typ przeciwciała. Limfocyty T po pobudzeniu przez antygen nie produkują humoralnych przeciwciał, pełnią jednak istotną funkcję w immunologicznych reakcjach komórkowego typu, m. in. przy odrzuceniu przeszczepów narządów obcych gatunkowo.

Niejednokrotnie reakcja antygen - przeciwciało doprowadza do powstania dużych zaburzeń w ustroju, dających objawy znane uczuleniowych chorób (alergicznych). Ma to miejsce przede wszystkim wówczas, gdy przeciwciała związane są z komórkami w krwionośnych naczyniach albo oddechowych drogach. Na skutek reakcji antygen - przeciwciało dochodzi do uszkodzenia komórek należących do gospodarza. Wydzielane są przy tym określone substancje, powodujące m.in. rozszerzenie naczyń śluzowej błony nosa, skurcz oskrzeli, uszkodzenie włosowatych naczyń skóry.

Mimo niekiedy niekorzystnych tychże ubocznych zjawisk reakcji antygen - przeciwciało immunologiczna odpowiedź ustroju będąca podstawowym obronnym mechanizmem jest niesłychanie dla życia ważna. Zwierzęta młode, u których usunięto grasicę, są niezdolne do produkowania przeciwciał, szybko giną na skutek inwazji drobnoustrojów. Uchronić je przed śmiercią może jedynie hodowla w całkowicie jałowych warunkach.

GRUPY KRWI ORAZ PRZETACZANIE KRWI

Immunologiczne odczyny których celem jest obrona organizmu przeciwko inwazji obcych ciał, są przeszkodą w trakcie przeszczepiania tkanek od danego osobnika do innego. Pierwszą tkanką, którą w większej części przeszczepić spróbowano z danego organizmu do innego, była krew. Immunologiczne problemy przy tym powstałe okazały się przyczyną rozwoju immunologii. Czerwone krwinki, tak jak pozostałe komórki żywe, mają antygenowe właściwości. Decydują o tychże właściwościach określone substancje, obecne na powierzchni czerwonych krwinek. Z chemicznej natury to glikoproteiny. Obecnie wyróżnia się przynajmniej 14 grupowych układów czerwonych krwinek, które zdeterminowane są przez te właśnie antygeny. Nie każdy z nich posiada praktyczne znaczenia. W klinicznej praktyce, przede wszystkim w trakcie przetaczania krwi oraz przeszczepianiu narządów, mają znaczenie układy: A, B, O, Rh (Rhesus), Duffy, Kell, li oraz HLA.

Najwcześniej - w roku 1901 - wykryty został przez Landsteinera grupowy układ ABO, przez długi okres czasu służący jako podstawa w praktyce przetaczania krwi.

Przeciwciała anty-A oczywiście nie mogą być obecne w grupie A oraz AB, przeciwciała anty-B: w grupach B oraz AB, ponieważ to prowadziłoby do zniszczenia krwinek własnych. Długo przeciwciała anty-A oraz anty-B nazywano "naturalnymi", ponieważ uważano, że one samoistnie powstają. Teraz uważa się, iż one powstają na skutek ekspozycji na antygeny podobne w noworodkowym oraz płodowym okresie. Powierzchnia krwinek wyposażona jest także w tzw. substancję H, będącą prekursorem antygenu A oraz B, jej najwięcej posiadają krwinki z grupy 0, najmniej jest jej w krwinkach grupy AB.

Inny istotny antygenowy układ, pierwotnie wykryty w krwinkach należących do małpy Rhesus, określony dlatego mianem Rh, jest również złożony z mieszaniny antygenów, pośród których jest najważniejszy antygen D. Nie występuje on u każdego człowieka, dlatego wyróżniono grupy Rh+ oraz Rh-, co równoznaczne jest z obecnością albo brakiem D antygenu w czerwonych krwinkach.

Pozostałe wspomniane antygenowe układy posiadają znaczenie przy powstaniu pewnych hemolitycznych chorób oraz reakcji mających miejsce po zabiegu przetoczenia krwi.

Transfuzjologia współczesna uwzględnić musi każą ważniejszą właściwość krwinek antygenowych, po to by zapewnić bezpieczeństwo całkowite transfuzji krwi. Dąży się obecnie do tego, by przy leczeniu za pomocą krwi podawano jedynie ten element, którego brak stanowi przyczynę choroby. Większa część przetoczeń krwi stosowana jest w terapii niedokrwistości. Krew pełną na ogół stosuje się w krwotokach ostrych. Zanim przetoczy się krew, oprócz oznaczeni odpowiednich grupowych układów, zawsze stosuje się krzyżową próbę, polegającą na wymieszaniu krwinek od dawcy łącznie z surowicą biorcy oraz odwrotnie.