Blutphysiologie Blut - rote Flüssigkeit Anteil des Blutes am Körpergewicht: 5-8% Blutvolumen (Erwachsene): 4-6 l

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1 Blutphysiologie Blut - rote Flüssigkeit Anteil des Blutes am Körpergewicht: 5-8% Blutvolumen (Erwachsene): 4-6 l Funktionen: 1. Transportfunktion (Atemgase, Nährstoffe, Hormone) 2. Abwehrfunktion 3. Schutz vor Blutverlust 4. Nährfunktion 5. ph-regulation (Blut ph: 7,4) 6. Osmolalität (290 mosmol/kg) (Teilchen pro kg Lösungsmittel) 7. Thermoregulation Die Untersuchung von Blut auf seine Bestandteile eine der häufigsten diagnostischen Maßnahmen in der Medizin gestattet einen Einblick in mögliche Funktionsstörungen auch solcher Gewebe, die einer direkten Analyse sonst nur schwer zugänglich sind. Zusammensetzung: 1. Blutplasma Wasser + gelöste Substanzen: (90%) -anorganische Substanzen -organische Substanzen 2. Blutzellen Erythrozyten (rote Blutkörperchen) Leukozyten (weiße Blutkörperchen) Thrombozyten (Blutplättchen) 1

2 Der Anteil des Wassers am Körpergewicht: beim Neugeborenen ca. 70% beim Erwachsenen ca. 60% Der relative Wassergehalt des Körpers hängt vom vorhandenen Fettpolster und dem Geschlecht ab. Wassergehalt und Gewichtsanteil einiger Gewebe Fett Knochen Haut Muskeln innere Organe Wassergehalt 10-30% 22% 72% 76% 68-83% Gewichtsanteil 10% 16% 18% 42% 14% Durchschnittliche tägliche Wasserbilanz des Erwachsenen Wasserabgabe (l) Wasseraufnahme (l) Lungen u. Haut (Perspiratio insensibilis) Schweißsekretion (Perspiratio sensibilis) Fäzes (Kot) Urin 0,9 0,2 0,1 1,2 Trinken Nahrung Oxidationswasser pro g Kohlenhydrat pro g Fett pro g Eiweiß 1,2 0,9 0,3 0,60 ml Wasser 1,09 ml Wasser 0,44 ml Wasser Summe 2,4 2,4 Enterale Wasserreabsorption: 10 l/tag! Trinken Nahrung Sekrete von Speicheldrüsen, Magen, Darm, Galle, Pankreas davon: 2/3 im Dünndarm die Reste im Kolon (1% im Kot verbleibt) 2

3 fakultativ Harnstoff Kreatinin Harnsäure Ammonium obligat Minimaler Wasserbedarf des Erwachsenen: ca. 1,4 l/tag Perspiratio insensibilis: 0,9 l/tag Ausscheidung harnpflichtiger Substanzen: 0,5 l/tag Gesamtkörperflüssigkeit Flüssigkeitsräume (Kompartimente) des Körpers Intrazelluläre Flüssigkeit (ca. 2/3) Extrazelluläre Flüssigkeit Extrazelluläre Flüssigkeit ( ca. 1/3) -Blutplasma (intravasaler Raum) -Interstitielle Flüssigkeit (der Zellen - außer Blutzellen - unmittelbar umgebende Flüssigkeitsraum) -Transzelluläre Flüssigkeit (von Epithelien umschlossenen flüssigkeitsgefüllten Räume) Spalträume von Pleura, Peritoneum, Perikard Kammern der Augen Cerebrospinale Liquorräume 3

4 Die Größe der Flüssigkeitsräume kann gemessen werden -Entwässerung (unter experimentellen Umständen) -Indikatorverdünnungsmethode: m = c V m 1 = m 2 c 1 V 1 = c 2 V 2 m c 1 V 1 m 1 V = V c 2 = = c 2 c 2 Gleichmäßige Verteilung! Gesamtkörperflüssigkeit - schweres Wasser (D 2 O), Tritium Extrazelluläre Flüssigkeit - Inulin Plasmavolumen Evans-Blau, markierte Plasmaproteine Berechnungen nicht direkt messbarer Volumina Intrazelluläre Flüssigkeit = Gesamtkörperflüssigkeit - Extrazelluläre Flüssigkeit Quantitative Zusammensetzung des Blutes 4

5 Hämatokrit: Der Anteil der Blutzellen ( Erythrozyten) am Blutvolumen. 0,40-0, % (beim Mann) 0,37-0, % (bei der Frau) buffy coat nach Wintrobe Hämatokritbestimmung Mikrohämatokrit-Methode Zentrifugieren Plasma Blutzellen a = Hämatokrit Konzentrationen der Elektrolyte: Na + K + Ca 2+ Mg 2+ Cl - HCO 3 - Phosphat mmol/l ,4-5,2 2,4-2,8 0,8-1, ,5 1,0-1,4 Organische Substanzen im menschlichen Plasma: Eiweiß Glucose Reststickstoff-Substanzen Harnstoff Aminosäuren Harnsäure Kreatinin Fette Triglyceride Fettsäuren Steroide Phospholipide Cholesterin Organische Säuren g/l 4,2 5,9 mmol/l mmol/l 2,5 10,3 mmol/l 3-5 mmol/l µmol/l µmol/l 4,5-10 g/l 0,6-2,4 mmol/l 0,3-0,9 mmol/l 4-6,5 mmol/l 2-3 mmol/l 3,6-5,17 mmol/l 4-6 mmol/l Reststickstoff (Rest-N) Substanzen: -stickstoffhaltige Ausscheidungsprodukte des Protein- und Purinstoffwechsels -Aminosäuren 5

6 Plasmaproteine Gemisch von etwa 100 unterschiedlichen Proteinen. Die Leber (+ Endothel, Leukozyten) synthetisieren sie. Funktionen: Transportfunktion Hormone vor schneller Abbau und Ausscheidung geschützt werden (zirkulierende Speicherform) Erzeugung des kolloidosmotischen Druckes (25 mmhg) Pufferfunktion Schutz vor Blutverlust Abwehrfunktion Nährfunktion Fraktionierung der Plasmaproteine Ultrazentrifuge: spezifisches Gewicht der Moleküle bestimmt die Sedimentationsgeschwindigkeit. Elektrophorese: Wanderung gelöster elektrisch geladener Teilchen im elektrischen Gleichspannungsfeld. Immunelektrophorese: beim Zusammentreffen des Eiweißantigene mit dem Serumantikörper kommt es zur Präzipitation (immunologische Reaktion). Elektrophorese Albumin (60%) α 1 -Globuline α 2 -Globuline β-globuline Fibrinogen γ-globuline 6

7 Proteinfraktionen des menschlichen Blutplasmas Lipoproteine: Transport der Lipide Klassen von Lipoproteinen Chylomikronen VLDL (very low density lipoprotein) LDL (low density lipoprotein) HDL (high density lipoprotein) Protein (%) 1,5-2, Lipid (%) Chylomikronen und VLDL: reich an Triacylglicerinen. Sie sorgen für den Transport dieser Lipide (vom Dünndarm ins periphere Blut/von der Leber in die Peripherie) LDL: enthält am meisten Cholesterin und Cholesterinester, transportiert Cholesterin über die Blutgefäße zu den Körperzellen (arteriosklerotischen Veränderungen der Arterienwand!) HDL: Rücktransport von überschüssigem Cholesterin zur Leber 7

8 Blutzellen Blutzellen Zahl (pro µl Blut) Leukozyten Granulozyten Neutrophile Eosinophile Basophile Lymphozyten Monozyten Erythrozyten Frau: 4,3-4,7 x 10 6 Mann: 4,8-5,2 x 10 6 Thrombozyten Differentialblutbild (%) Blutzellen haben eine begrenzte Lebensdauer: wenige Stunden (neutrophile Granulozyten) mehrere Monate (Erythrozyten) viele Jahre (manche Lymphozyten) Erythrozyten/sec werden produziert! Hämatopoietische Gewebe beim Feten: Milz und Leber beim Erwachsenen: im roten Knochenmark (1,5 kg) Epiphysen der langen Röhrenknochen Rippen Sternum 8

9 Entwicklung und Differenzierung der Blutzellen Pluripotente Stammzelle: Selbstvermehrung Differenzierung Hämatopoietische Wachstumsfaktoren: IL: Interleukine SCF: Stammzellfaktor CSF: Kolonie-stimulierender Faktor Epo: Erythropoietin TPO: Thrombopoietin Androgene Schilddrüsenhormone Wachstumshormon? CFU=colony-forming-unit 4-6 Tage EPO: Erythropoietin Retikulozyten Retikulozyten sind die letzte Vorstufe der reifen, von intrazellulären Strukturen freien Erythrozyten. Normale Retikulozytenzahl: 0,5-1 % der Erythrozyten Jede Steigerung der Erythropoiese führt zu einer Zunahme, jede Verminderung zu einer Abnahme der Retikulozytenzahl. 9

10 Differenzierung: Erythropoietin (Glykoprotein, Da) Produktion: peritubuläre Zellen der Niere (90%), Leber (10%). Erythropoetin stimuliert Vorläuferzellen im Knochenmark. Androgene, Thyroxin und Wachstumshormon verstärken die Wirkung von Erythropoietin. Weitere Faktoren: Fe 2+,Vitamin B 12, Folsäure HIF-Hypoxie-induzierbarer Faktor (Transkriptionsfaktor) Erythropoietin Angiogenesefaktoren, Transferrin Stammzelle Proerythroblast Erythropoietin Erythrozyt Sauerstoffversorgung 1. Blutvolumen 2. Erythrozytenzahl 3. Hämoglobinkonzentration 4. Langsame Blutströmung 5. Lungenerkrankung 6. Höhe 10