Krew i jej rola w funkcjonowaniu organizmu.

Krew, czym właściwie jest?

Jest specyficzną tkanką łączną, której płynna substancja międzykomórkowa stanowi ponad połowę jej objętości. Substancja ta nazwana jest osoczem i stanowi 54% objętości krwi, a w nim znajdują się elementy morfotyczne krwi, czyli komórki krwi. Zaliczamy do nich: erytrocyty (krwinki czerwone), leukocyty (krwinki białe) i trombocyty (płytki krwi). Stanowią one pozostałą część krwi, czyli ok. 46%. Krew występuje u człowieka w ilości ok. 6,5% ciężaru ciała kobiety i ok. 7% ciężaru ciała mężczyzny. Jest ona płynem nieprzezroczystym, a zabarwienie czerwone posiada ze względu na obecność barwnika zawartego w erytrocytach, którym jest hemoglobina. Po całym ciele przepływa pod ciśnieniem, które nadawane jest jej przez serce, które pompuje ją do tętnic, początkowo o szerokim świetle, które następnie rozgałęziają się na coraz węższe i węższe, oplatając cały organizm, by następnie przez naczynia włosowate przejść w żyły, które zbierają się w coraz szersze i docierają ponownie do serca.

Osocze jest bezbarwnym lub lekko żółtawym płynem, który składa się w 90-92% z wody, a pozostałą część stanowią substancje stałe, z których większość to białka osocza. Jest to grupa bardzo zróżnicowanych białek, zarówno pod względem budowy chemicznej, struktury przestrzennej i funkcji. Zasadniczo dzielimy je na albuminy (4%), globuliny (2,8%) i fibrynogen (0,4%). Stosując dokładniejsze metody izolowania białek z osocza można wyróżnić jeszcze kilka podgrup, np. globuliny możemy podzielić na alfa-, beta- i gamma globuliny (będące nośnikiem przeciwciał) czy lipoproteiny, które odgrywają zasadniczą rolę w transporcie lipidów. Dzięki dużym rozmiarom cząsteczek białka zawieszone w osoczu nie przenikają przez ściany naczyń krwionośnych, a głównie dzięki albuminom, które wywierają ciśnienie onkotyczne na ściany naczyń, możliwa jest filtracja płynu do przestrzeni międzykomórkowej. Albuminy przyczyniają się także w dużym stopniu do utrzymania krwi w naczyniach. Albuminy oraz białka krzepnięcia krwi produkowane są w wątrobie. Poza białkami osocza, w jego skład wchodzą ponadto inne związki organiczne i sole mineralne. Do związków organicznych zaliczamy aminokwasy, kwas moczowy, fruktoza, tłuszcze, kwas mlekowy, natomiast sole mineralne stanowią ok. 1% osocza, są to jony: sodu, potasu, wapnia, magnezu, chloru, fosforu, siarki itd., z czego większość stanowi chlorek sodu NaCl.

Krew w temperaturze organizmu (36,6) ma odczyn 7,4, a zatem nieco zasadowy, a co ważne krew posiada bardzo czuły mechanizm, nie pozwalający na zmianę stężenia jonów wodorowych, gdyż od tego zależy przebieg wielu procesów życiowych i ogólne utrzymanie homeostazy ustroju. Mamy tu do czynienia z jedną z bardzo ważnych funkcji krwi, czyli utrzymywanie stałego pH całego organizmu, poprzez swoje własności buforowe. Najważniejszym układem buforowym we krwi jest układ wodorowęglan-kwas węglowy, nieco mniejsze znaczenie ma bufor fosforanowy, a także w niewielkim stopniu właściwości buforowe zależą od białek krwi i układu hemoglobina-oksyhemoglobina.

Krzepnięcie krwi jest to zdolność krwi to przekształcania się w galaretowaty skrzep, po tym jak wydostanie się z łożyska, w którym płynie. Krzepnięcie rozpoczyna się zwykle po ok. 3 minutach, a po 5-6 tworzy się skrzep. Cały proces polega na przekształcaniu się zawartego w osoczu fibrynogenu w postać włóknistą, jaką jest białko fibryna. Dzieje się to pod wpływem całego szeregu czynników. Kiedy fibrynogen zaczyna się przekształcać we włóknik, pomiędzy włókienkami zostają uwięzione elementy morfotyczne krwi, dlatego skrzep ma kolor czerwony. Po usunięciu fibrynogenu z osocza, krew nie krzepnie, a osocze takie nazywane jest surowicą. Wewnątrz organizmu, w naczyniach krew u zdrowego człowieka nie krzepnie. Krzepnięcie po przerwaniu ciągłości naczyń ma olbrzymie znaczenie, ponieważ tworzący się skrzep, jest swego rodzaju tamponem, zabezpieczającym przed wykrwawieniem się. Doskonale widać to na przykładzie hemofilii (choroby, w której występuje genetycznie uwarunkowane zaburzenie krzepnięcia krwi), kiedy nawet niewielkie zranienie stwarza bezpośrednie zagrożenie dla życia. Sam mechanizm krzepnięcia jest bardzo skomplikowany i ma formę kaskady (jeden czynnik aktywuje następny, a ten z kolei następny itd.), w której uczestniczy przynajmniej 30 różnych związków chemicznych. W skrócie, cały proces rozpoczyna się od przerwania ciągłości naczynia, w skutek czego, z uszkodzonych płytek krwi wydostaje się trombokinaza płytkowa, do której aktywacji niezbędne są czynniki osocza i jony wapnia. Trombokinaza wraz z jonami wapnia i czynnikami osocza warunkuje przejście protrombiny w trombinę, a to właśnie trombina jest związkiem, który bezpośrednio wpływa na przemianę fibrynogenu w fibrynę, która tworzy regularną siateczkę. Po około godzinie od utworzenia skrzepu, zaczyna się on kurczyć i być wchłaniany, co nazywamy retrakcją skrzepu, a wówczas poprzez skracanie włókien fibryny wyciskana jest z niego surowica. Następnie zachodzi powolny rozkład fibryny przez odpowiednie enzymy, a pozostałości wchłonięte.

Elementy morfotyczne krwi to jedne z najważniejszych funkcjonalnie jej składników.

Erytrocyty stanowią większość z elementów upostaciowionych. Są to specyficzne komórki, które w czasie dojrzewania tracą jądro komórkowe. Komórki mają także charakterystyczny kształt spłaszczonych i dwuwklęsłych krążków o średnicy ok. 7 μm i grubości ok. 2 μm. U dorosłego mężczyzny występują w ilości 5-5,5 mln na 1 mm3, natomiast u kobiet od 4,5-5 mln/mm3. Krwinki te powstają w czerwonym szpiku kostnym, a następnie w miarę dojrzewania tracą jądro komórkowe. Niedojrzałe erytrocyty to erytroblasty, które powstają z proerytroblastów, a które przed przejściem w dojrzałe erytrocyty przechodzą najpierw w retikulocyty, które są już pozbawione jądra i posiadają hemoglobinę. Każda krwinka czerwona żyje ok. 120 dni, a rozkładane są w układzie siateczkowo-śródbłonkowym, a głównie w śledzionie. Przez czas swojego życia krwinki czerwone pełnią niezmiernie ważną funkcję przenoszenia gazów oddechowych w całym ustroju, właśnie ze względu na zawartą w nich hemoglobinę. Jest ona białkiem zbudowanym z czterech pierścieni pirogowych, między którymi umieszczony jest atom żelaza dwuwartościowego, całość tworzy grupę hemową, która połączona jest z łańcuchem polipeptydowym. W hemoglobinie występuje cztery łańcuchy polipeptydowi (2 łańcuchy alfa i dwa beta). Hemoglobina ma zdolność łączenia się z tlenem, wówczas tworzy tzw. oksyhemoglobinę, o kolorze jasno-czerwonym, natomiast, kiedy zadziałamy na atom żelaza zawarty w hemoglobinie środkiem utleniającym, przechodzi on w atom trójwartościowy, a powstała w tym procesie methemoglobina traci zdolności do przenoszenia tlenu. Podczas, gdy stare krwinki rozkładane są w śledzionie, przemianom ulega także hemoglobina. Początkowo zostaje oderwana od niej grupa hemowa, a następnie pierścień hemu zostaje rozerwany i zamieniony w biliwerdynę. Większość biliwerdyny w organizmie człowieka zostaje przekształcona w bilirubinę, która wędruje do wątroby, gdzie zostaje przyłączona do kwasu glukuronowego i wydalona wraz z żółcią. Wraz z rozkładem hemoglobiny, uwolnione z niej zostaje żelazo, które jednak nie jest wydalane, ale zatrzymywane w organizmie i ponownie wykorzystane do syntezy grupy hemowej. Podczas dużej utraty krwi z organizmu usuwane jest także żelazo, a jego brak nie pozwala na zsyntezowanie odpowiedniej ilości hemoglobiny, co objawia się niedokrwistością niedobarwliwą.

Leukocyty to krwinki białe, pełnią one rolę ochronną w organizmie. Większość z nich, z wyjątkiem limfocytów powstaje w czerwonym szpiku kostnym, natomiast limfocyty w układzie siateczkowo-śródbłonkowym (węzły chłonne). W przeciwieństwie do erytrocytów krwinki białe posiadają organelle komórkowe, a niektóre z nich posiadają zdolność do aktywnego ruchu. U dorosłego człowieka we krwi obwodowej występuje ok. 5-10 tys. krwinek, ale ich duże ilości gromadzone są w szpiku kostnym, śledzionie, czy węzłach chłonnych, skąd w razie potrzeby mogą natychmiast przechodzić do krwi zwiększając swą podstawową liczbę kilkakrotnie. Leukocyty stanowią grupę bardzo zróżnicowanych (pod względem morfologicznym i funkcjonalnym) krwinek. Podstawowym kryterium podziałowym jest obecność w cytoplazmie ziarnistości. Pod tym względem można je podzielić na granulocyty i agranulocyty. Granulocyty posiadają specyficzne ziarnistości w cytoplazmie i w zależności od tego, jakimi barwnikami się one barwią można je podzielić na granulocyty obojętnochłonne (neutrofile), których ziarnistości barwią się barwnikami zasadowymi i kwasowymi, granulocyty kwasochłonne (eozynofile), których ziarnistości barwią się eozyną i granulocyty zasadochłonne (bazofile), których ziarnistości barwią się barwnikami zasadowymi. Do agranulocytów należą natomiast monocyty i limfocyty, które można dodatkowo podzielić na limfocyty małe i duże. Granulocyty obojętnochłonne stanowią ok. 60% wszystkich białych krwinek, a ich liczba zwiększa się jeszcze po pojawieniu się w organizmie ciała obcego, bakterii. W związku z tym mają zdolność poruszania się i fagocytozy owych cząstek. Z wiekiem ich jądro komórkowe przybiera charakterystyczny, segmentowany kształt. Granulocyty kwasochłonne stanowią jedynie 2-4% krwi i posiadają także zdolność poruszania się, ale zdolność fagocytozy jest znacznie ograniczona w porównaniu z neutrofilami. Zaczynają się one intensywnie namnażać w przypadku pojawianie się w ustroju pasożytów. Granulocyty zasadochłonne stanowią jeszcze mniejszy odsetek krwinek, gdyż zaledwie ok. 0,5 %. Posiadają one charakterystyczny wygląd, największą ilość granatowo barwiących się ziarnistości i najbardziej jednolite jądro komórkowe. Ich zadaniem jest m.in. wytwarzanie substancji przeciwkrzepliwej, jaką jest heparyna. Monocyty, należą już do agranulocytów, a ich ilość w krwi waha się ok. 5%. Mają one charakterystyczny wygląd, ponieważ są największymi z krwinek (do 20 μm) i mają bardzo duże jądro komórkowe, obrzeżone wąskim paskiem cytoplazmy. Są one komórkami posiadającymi zdolność aktywnego ruchu i fagocytozy, dlatego często określane są makrofagami krwi, pożerającymi ciała obce. Oprócz tego ich zadaniem jest wytwarzanie interferonu, czyli substancji, która hamuje rozprzestrzenianie się i namnażanie wirusów. Limfocyty natomiast są bardzo charakterystycznymi leukocytami. Stanowią one ok. 23% krwinek(w okresach choroby nawet do 50%). Jak wcześniej wspomniano, nie powstają w czerwonym szpiku, ale w układzie siateczkowo-śródbłonkowym. Można je podzielić na limfocyty małe (6-10 μm) i duże (12-16 μm). Ponadto limfocyty zdolne są do wytwarzania przeciwciała.

W tym miejscu należy omówić kolejna bardzo ważną funkcję krwi, jaką jest odpowiadanie za odporność organizmu i ochronę przed patogenami. Reakcję obronną organizmu, polegającą na unieszkodliwieniu obcego białka w organizmie, nazywamy reakcją immunologiczną, a czynnik, który tę reakcję wywołuje to antygen. Antygeny są najczęściej substancjami białkowymi występującymi w połączeniu z lipidami lub cukrami. Prawdopodobnie obce ciało, nie będące białkiem, aby wywołać reakcję immunologiczną musi najpierw połączyć się z białkiem ustroju. Obecność w ustroju takiego antygenu powoduje wytwarzanie przez organizm przeciwciała, które w budowie chemicznej jest dokładnie dopasowane do antygenu. Są to pod względem chemicznym glikoproteiny, które zaliczane są do gamma-globulin i krążą we krwi, bądź są związane z tkankami organizmu. Unieszkodliwianie antygenu polega na łączeniu się z nim przeciwciała, co daje kompleks antygen-przeciwciało, który nie jest już aktywny. Limfocyty odpowiadają za tzw. odporność nabytą, czyli taką, która skierowana jest tylko przeciw konkretnym antygenom. Limfocyty pod względem funkcji i miejsca dojrzewania i nabywania zdolności immunologicznych podzielić można na limfocyty szpikozależne (limfocyty B) i limfocyty grasicozależne (limfocyty T). Limfocyty B w reakcji na obecność antygenu przekształcają się w komórki plazmatyczne, które są źródłem odpowiedniego przeciwciała wydzielanego do krwi. Wraz z limfocytami B występują także komórki pamięci, które zapamiętują antygen i odpowiedzialne są później za pamięć immunologiczną. Limfocyty T natomiast są bardziej zróżnicowane i podzielić je można na limfocyty pomocnicze (Th), cytotoksyczne (Tc) i hamujące (Ts); podobnie jak limfocytom B towarzyszą im także komórki pamięci. Limfocyty pomocnicze wydzielają szereg substancji pobudzających limfocyty B do przechodzenia w komórki plazmatyczne i wytwarzania przeciwciał, a także pobudzają limfocyty cytotoksyczne do fagocytozy kolejnych antygenów. Limfocyty hamujące odpowiadają za zatrzymanie tych reakcji, kiedy wszystkie antygeny zostały już zniszczone. Limfocyty T odpowiadają za tzw. odpowiedź komórkową. Cała reakcja unieszkodliwiania antygenu może zajść tylko wtedy, kiedy komórki pamięci limfocytów B rozpoznają dany antygen, a następnie limfocyty B pobudzone zostaną przez limfocyty pomocnicze (Th) do przekształcania się w komórki plazmatyczne. Niekiedy zdarza się, nie wiadomo, z jakich przyczyn, że organizm wytwarza przeciwciała przeciwko własnym białkom, niszcząc je. Mamy wtedy do czynienia z chorobami autoimmunologicznymi (autoagresja). Zdarza się także, że reakcja unieszkodliwiania antygenu powoduje w organizmie dodatkowe zaburzenia, objawiając się jako choroby uczuleniowe lub alergiczne. Często dochodzi do tego, kiedy przeciwciała związane są z komórkami naczyń krwionośnych lub dróg oddechowych.

Wracając do elementów upostaciowionych krwi należy wspomnieć także o płytkach krwi (trombocytach). Nie są one komórkami, ale bardzo drobnymi fragmentami cytoplazmy komórek olbrzymich szpiku - megakariocytów. Występują one u dorosłego człowieka w ilości ok. 300 000/mm3. Jak wspomniano wcześniej są one najważniejszym czynnikiem krzepliwości krwi, a ich ilość ulega zwielokrotnieniu po przerwaniu ciągłości naczynia, w którym się znajdują.

Podsumowując, najważniejszymi funkcjami krwi w organizmie ludzkim są:

- ciągłe dostarczanie tlenu i substancji odżywczych do wszystkich komórek ciała

- odbieranie od komórek produktów rozpadu oraz dwutlenku węgla, które muszą zostać usunięte z ustroju

- transportowanie substancji toksycznych z ustroju do wątroby, gdzie są unieszkodliwiane

- utrzymywanie stałego składu środowiska wewnętrznego

- utrzymywanie stałego pH i stężenia elektrolitów

- regulacja ciepłoty całego ciała, poprzez dużą pojemność cieplną

- rozprowadzanie po organizmie różnych substancji czynnych biologicznie tj. hormony, przez co zapewniony jest kontakt pomiędzy poszczególnymi organami i okolicami ciała

- ochrona organizmu przed drobnoustrojami i wszelkimi ciałami obcymi, które przedarły się przez inne bariery ochronne niezauważenie