Αίμα - Μυελική Αιμοποίηση. Ε. Παρασκευά Αναπλ. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας, Τμήμα Ιατρικής, Παν. Θεσσαλίας

Transcript

1 Αίμα - Μυελική Αιμοποίηση Ε. Παρασκευά Αναπλ. Καθηγήτρια Κυτταρικής Φυσιολογίας, Τμήμα Ιατρικής, Παν. Θεσσαλίας

2 Η ανταλλαγή ύλης μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος του σώματος γίνεται μέσω του καρδιαγγειακού συστήματος Το αίμα αποτελεί το μέσο μεταφοράς υλικών σε μεγάλες αποστάσεις μεταξύ κυττάρων και περιβάλλοντος ή μεταξύ κυττάρων 2

3 Αίμα 8% του σωματικού βάρους 5.5 λίτρα Κύτταρα 45% 2.5 λίτρα Πλάσμα 55% 3 λίτρα Ερυθρά Λευκά Αιμοπετάλια Bodysmart:General Composi`on of Blood Αιματοκρίτης: η εκατοστιαία αναλογία των κυττάρων (ερυθροκυττάρων) 3 στο συνολικό όγκο του αίματος.

4 Νερό (93%) Συστατικό Πλάσμα Λειτουργίες Μέσο μεταφοράς υλικών & θερμότητας Ηλεκτρολύτες (<1%) Na +, Cl -, HCO 3-, K +, Ca 2+ Μεμβρανική διεγερσιμότητα, ωσμωτική ρύθμιση ECF-ICF, ρύθμιση ph Αέρια: CO 2, O 2, N 2 Χρησιμοποιούν το αίμα ως μέσο μεταφοράς Θρεπτικές ουσίες Παραπροϊόντα Πρωτεΐνες του πλάσματος (7%) Τα συστατικά του πλάσματος και οι λειτουργίες τους Γλυκόζη, Αμινοξέα, Λιπίδια, Χοληστερόλη, Βιταμίνες, Ιχνοστοιχεία Ουρία, Κρεατινίνη, Ουρικό οξύ, Χολερυθρίνη Ινωδογόνο, Λευκωματίνες, Σφαιρίνες Χρησιμοποιούν το αίμα ως μέσο μεταφοράς Χρησιμοποιούν το αίμα ως μέσο μεταφοράς Ωσμωτική ρύθμιση ECF-ICF, ρύθμιση ph, ειδικές λειτουργίες Χημικοί αγγελιοφόροι Ορμόνες, κυτοκίνες κ.α. Χρησιμοποιούν το αίμα ως μέσο μεταφοράς 4

5 Οι συγκεντρώσεις των συστατικών του πλάσματος 5

6 Οι πρωτεΐνες του πλάσματος και οι λειτουργίες τους Οι πρωτεΐνες του πλάσματος Διασπείρονται ως κολλοειδή και Παραμένουν στο πλάσμα - δεν εξέρχονται από το τοίχωμα των τριχοειδών Ασκούν κολλοειδο-ωσμωτική πίεση που συμβάλλει στη διατήρηση του όγκου του αίματος Κατηγορία Προέλευση Λειτουργία Λευκωματίνες (αλβουμίνες) Ήπαρ Μη ειδική χαλαρή δέσμευση και μεταφορά στο πλάσμα μορίων μικρής διαλυτότητας α & β Σφαιρίνες Ήπαρ Ειδική δέσμευση και μεταφορά μορίων (ορμόνες, χοληστερόλη, σίδηρος) Συμμετοχή σε ρυθμιστικές διεργασίες ύστερα από ενεργοποίηση (αγγειοτενσινογόνο) γ Σφαιρίνες Λεμφοκύτταρα Αμυντικοί μηχανισμοί Παράγοντες πήξης Ήπαρ Αιμόσταση Πρωτεΐνες συμπληρώματος Ήπαρ Αμυντικοί μηχανισμοί Ορός: Πλάσμα πρωτεΐνες πήξης (ινωδογόνο) 6

7 Τα Κύτταρα του Αίματος Ανταλλαγή Ο 2 /CO 2 Άμυνα Πήξη αίματος 5Χ10 6 /mm 3 7Χ10 3 /mm 3 250Χ10 3 /mm 3 7

8 Παραγωγή των κυττάρων του αίματος Μυελική Αιμοποίηση 8

9 Μυελική Αιμοποίηση Τα κύτταρα του αίματος παράγονται στο μυελό των οστών από ένα κοινό Πολυδύναμο Βλαστικό Κύτταρο Ολοδύναµα Βλαστικά Κύτταρα Πολυδύναµα Βλαστικά Κύτταρα 9

10 Διάσωση ακτινοβολημένου ποντικού από μετάγγιση κυττάρων μυελού των οστών 10

11 To μικροπεριβάλλον στο «θώκο» του μυελού επιτρέπει τη διατήρηση & διαφοροποίηση ² Αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων ² Μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων - Κυτταρικά στοιχεία - Υποξία - Εξωκυττάρια ουσία - Κυτοκίνες - Αυξητικοί πράγοντες - Πρότυπο αγγείωσης 11

12 Ο μυελός των οστών περιέχει πολυδύναμα αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα Οι διάφοροι τύποι κυττάρων του αίματος και οι άμεσοι πρόγονοί τους αναγνωρίζονται στο μυελό των οστών ü μη αναγνωρίσιμες προγονικές μορφές ü ενταγμένα βλαστικά κύτταρα. 12

13 Παραγωγή των Κυττάρων του Αίματος Τα κύτταρα του αίματος παράγονται στο μυελό των οστών με υψηλό ρυθμό παιδική ηλικία- όλα τα οστά ενηλικίωση- οστά ü θώρακα ü βάσης κρανίου ü άνω τμημάτων των άκρων 25% των κύτταρων του µυελού 75% των κύτταρων του µυελού Αλλαγές στην περιεκτικότητα του μυελού σε κύτταρα σε σχέση με την ηλικία Ενεργός μυελός - ερυθρός : παραγωγή κυττάρων Ανενεργός μυελός - ωχρός: συσσώρευση λίπους Εξωμυελική αιμοποίηση (& σπλήνας, ήπαρ): Έμβρυο 13 Ενήλικες σε περιπτώσεις που ο μυελός των οστών έχει καταστραφεί ή υποστεί ίνωση

14 Μεταµόσχευση Μυελού των Οστών 14

15 ΒΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΕΝΤΑΓΜΕΝΑ ΠΡΟΓΟΝΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΚΥΤΤΑΡΑ 15

16 Ο αριθμός κάθε κυτταρικού τύπου του αίματος αυξάνεται με διαίρεση των ενταγμένων βλαστικών κυττάρων πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα πολ/σιασμός διαφοροποίηση ενταγμένα προγονικά κύτταρα πολ/σιασμός διαφοροποίηση διαφοροποιημένα κύτταρα Μακρόχρονα Ανανεώσιμα Βλαστικά Κύτταρα Βραχύχρονα Ανανεώσιμα Βλαστικά Κύτταρα Πολυδύναμο Προγονικό Κύτταρο Μυελοειδές Προγονικό κύτταρο Λεμφικό Προγονικό κύτταρο 16

17 Ο αριθμός κάθε κυτταρικού τύπου του αίματος αυξάνεται με διαίρεση των ενταγμένων βλαστικών κυττάρων πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα πολ/σιασμός διαφοροποίηση ενταγμένα προγονικά κύτταρα πολ/σιασμός διαφοροποίηση διαφοροποιημένα κύτταρα Η διαφοροποίηση ενός κυττάρου είναι μη αναστρέψιμη διαδικασία Oι απόγονοι των πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων εντάσσονται σε ένα συγκεκριμένο αναπτυξιακό μονοπάτι Τα κύτταρα αυτά ονομάζονται ενταγμένα βλαστικά κύτταρα. Η ένταξη των κυττάρων συμβαίνει πριν την τελική διαίρεση που οδηγεί στη γένεση ώριμων διαφοροποιημένων κυττάρων Ακολουθεί μία σειρά διαιρέσεις που αυξάνουν τον αριθμό των κυττάρων ενός συγκεκριμένου τύπου. πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα διαφοροποιημένα κύτταρα Τα ώριμα διαφοροποιημένα κύτταρα δεν διαιρούνται και πεθαίνουν (μετά από μερικές ημέρες ή εβδομάδες) κυτταρικός θάνατος 17

18 Αιμοποιητικοί Αυξητικοί Παράγοντες Οι αιμοποιητικοί παράγοντες: προάγουν την αύξηση και πολλαπλασιασμό βλαστικών κυττάρων (ενός ή πολλών τύπων) προκαλούν τη διαφοροποίηση ενός τύπου βλαστικού κυττάρου προς την κατεύθυνση του τελικού τύπου του ώριμου κυττάρου του αίματος απαιτούνται για την επιβίωση των αιμοποιητικών κυττάρων Η ρύθμιση της παραγωγής των αιμοποιητικών αυξητικών παραγόντων γίνεται σε σημεία έξω από τον μυελό των οστών. 18

19 Εξειδίκευση της δράσης των αιμοποιητικών παραγόντων Οι αιμοποιητικοί παράγοντες αναγνωρίζονται από ειδικούς υποδοχείς και ενεργοποιούν σηματοδοτικά μονοπάτια. 19

20 Παράγοντας Στόχοι Παραγωγή Υποδοχείς Ερυθροποιητίνη CFC-E νεφροί Οικ. υποδοχέων κυτοκινών Ιντερλευκίνη 3 (IL-3) GM-CSF Κοκκιοκυτταρικός CSF Παράγοντας αρχέγονων κυττάρων Αιμοποιητικοί Αυξητικοί Παράγοντες πολυδύναμα κύτταρα Τ-λεμφοκύτταρα πρόγονοι κοκκιοκυττάρων & μακροφάγων πρόγονοι GM ουδετερόφιλων αιμοποιητικά κύτταρα βλαστικά κύτταρα επιδερμίδα λευκοκύτταρα Τ-λεμφοκύτταρα Ενδοθηλιακά ινοβλάστες Μακροφάγα ινοβλάστες μυελός οστών Οικ. υποδοχέων κυτοκινών Οικ. υποδοχέων κυτοκινών Οικ. υποδοχέων κυτοκινών Οικ. Κινασών τυροσίνης Ο ακριβής ρόλος των διαφόρων αιμοποιητικών παραγόντων γίνεται κατανοητός με πειράματα, στα οποία μελετώνται οι συνέπειες της απενεργοποίησης ενός αιμοποιητικού παράγοντα ή του υποδοχέα του σε πειραματόζωα. 20

21 Διαφορετικός συνδυασμός αυξητικών παραγόντων δρα για την παραγωγή κάθε τύπου κυττάρων του αίματος Η εξειδίκευση της δράσης των Αιμοποιητικών Αυξητικών Παραγόντων επιτρέπει την παραγωγή κάθε τύπου κυττάρων του αίματος Ανεξάρτητα από τους άλλους Ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού 21

22 Η ρύθμιση της κυτταρικής επιβίωσης είναι εξίσου σημαντική με τη ρύθμιση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού Οι αιμοποιητικοί παράγοντες απαιτούνται για την επιβίωση των αιμοποιητικών κυττάρων ο αριθμός των αιμοποιητικών κυττάρων θα μπορούσε να ρυθμίζεται αποκλειστικά μέσω της ρύθμισης της κυτταρικής επιβίωσης και του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου. 22

23 Ανασυνδυασμένοι αιμοποιητικοί παράγοντες ü προάγουν την αιμοποίηση ü χρησιμοποιούνται για την αναγέννηση αιμοποιητικού ιστού & ü την ενίσχυση της αντίστασης σε μολύνσεις (ασθενείς) Παράγοντας Στόχος Κλινική χρήση Ερυθροποιητίνη Ερυθρά σειρά Αναιμία σε νεφρική νόσο Αυξητικός παράγοντας κοκκιοκυττάρων (G-CSF) Αυξητικός παράγοντας κοκκιοκυττάρωνμακροφάγων (G-CSF) Κοκκιοκύτταρα Κοκκιοκύτταρα - μακροφάγα Ασθενείς με καρκίνο σε χημειοθεραπεία που σκοτώνει τα κύτταρα του μυελού Ασθενείς με καρκίνο σε χημειοθεραπεία που σκοτώνει τα κύτταρα του μυελού Θρομβοποιητίνη Μεγακαρυωτική σειρά Μείωση του αριθμού των αιμοπεταλίων σε χημειοθεραπεία 23

24 Τα Κύτταρα του Αίματος Λευκοκύτταρα Ανταλλαγή Ο 2 /CO 2 Άμυνα Πήξη αίματος 5Χ10 6 /mm 3 7Χ10 3 /mm 3 250Χ10 3 /mm 3 ü Τα λευκοκύτταρα λειτουργούν ως αμυντικοί παράγοντες κυρίως έξω από το αίμα. ü Μπορούν να εξέλθουν από το αίμα διαπερνώντας με διαπίδυση τους τριχοειδικούς πόρους. ü Παραμένουν στο αίμα κατά τη μεταφορά τους από τις θέσεις παραγωγής/ αποθήκευσης στις θέσεις δράσης. Τα λευκοκύτταρα ποικίλουν σε δομή, λειτουργία και αριθμό. Ο αριθμός των λευκοκυττάρων της κυκλοφορίας ελέγχεται φυσιολογικά και προσαρμόζεται ανάλογα με τις ανάγκες. 24

25 Λευκά Αιμοσφαίρια Βασεόφιλα Ηωσινόφιλα Λεμφοκύτταρα Ουδετερόφιλα Μονοκύτταρα Άμυνα 5-10 Χ10 3 /mm 3 Τύπος κυττάρου Κοκκιοκύτταρα Ουδετερόφιλα Ηωσινόφιλα Βασεόφιλα Μονοκύτταρα Λεμφοκύτταρα Κύριες Λειτουργίες Φαγοκύτωση και καταστροφή βακτηρίων Καταστροφή πολυκύτταρων παρασίτων και συμμετοχή στις αντιδράσεις υπερευαισθησίας Απελευθέρωση ισταμίνης και άλλες χημικές ουσίες που εμπλέκονται στη φλεγμονή Είσοδος στους ιστούς και μετατροπή σε μακροφάγα (φαγοκυττάρωση εισβολέων, ξένων σώματων και νεκρών κυττάρων) Ειδική ανοσία Β Παραγωγή αντισωμάτων Τ Φυσικά φονικά κύτταρα (ΝΚ) Καταστροφή κυττάρων που έχουν μολυνθεί από ιούς και ρύθμιση των λειτουργιών των άλλων λευκοκυττάρων Καταστροφή κυττάρων που έχουν μολυνθεί από ιούς και καρκινικών 25 κυττάρων

26 Μεγάλος αριθμός αιμοποιητικών παραγόντων επηρεάζει την παραγωγή λευκών αιμοσφαιρίων κοινό προγονικό κύτταρο ουδετερόφιλα & μακροφάγα δράση συνδυασμών αιμοποιητικών παραγόντων: γενικοί (IL-3) και ειδικοί (GM-CSF, G-CSF, M-CSF). Σύνθεση: πολλοί τύποι κυττάρων (ενδοθηλιακά, ινοβλάστες, μακροφάγα, λεμφοκύτταρα) Αύξηση της συγκέντρωσή τους: 26 σε απάντηση μόλυνσης από βακτήρια.

27 Λευκοκυτταρικός τύπος Τύπος Κυττάρου Κύριες Λειτουργίες % Αναλογία Λευκοκύτταρα Κοκκιοκύτταρα Ουδετερόφιλα Ηωσινόφιλα Βασεόφιλα Μονοκύτταρα Άμυνα Φαγοκύτωση και καταστροφή βακτηρίων Καταστροφή πολυκύτταρων παρασίτων και συμμετοχή στις αντιδράσεις υπερευαισθησίας Απελευθέρωση ισταμίνης και άλλες χημικές ουσίες που εμπλέκονται στη φλεγμονή Είσοδος στους ιστούς και μετατροπή σε μακροφάγα (φαγοκυττάρωση εισβολέων, ξένων σώματων και νεκρών κυττάρων 50-70% 1-4 % <1% 2-8 % Λεμφοκύτταρα Ειδική ανοσία 20-40% Bodysmart: Λευκοκυτταρικός τύπος 27

28 Λευκοκυτταρικόςς τύπος Πρόβλεψη αμεσα και με σχετική ακρίβεια αν μια λοίμωξη είναι ιογενής ή μικροβιακή Ουδετεροφιλία: αύξηση του αριθμού των ουδετεροφίλων σε περιπτώσεις οξείας βακτηριακής λοίμωξης Φυσιολογικό Ουδετεροφιλία 28

29 Ανωμαλίες στην παραγωγή των Λευκοκυττάρων ª Μείωση ή Παύση της παραγωγής λευκοκυττάρων από τον μυελό: Τοξικοί χημικοί παράγοντες (βενζόλιο, αντικαρκινικά φάρμακα) Υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας Μείωση φαγοκυττάρων (ουδετερόφιλα και μακροφάγα) Περιορισμός της άμυνας ενάντια σε μικροοργανισμούς Παραμένει η άμυνα που οφείλεται σε λεμφοκύτταρα που παράγονται από τους λεμφικούς ιστούς ª Ανεξέλεγκτος πολλαπλασιασμός των λευκοκυττάρων: Νεοπλασία (Λευχαιμία) Αριθμός WBC 500 Χ103/mm3 Μη φυσιολογικά ή ανώριμα Μειωμένη αμυντική ικανότητα Παρεκτόπιση των άλλων κυτταρικών σειρών από το μυελό Αναιμία (μειωμένη ερυθροποίηση & αιμορραγίες) Αίτια θανάτου: Βαριές λοιμώξεις και αιμορραγίες 29

30 An Online Examination of Human Anatomy and Physiology (Textbook Prototype) 30

31 Αίμα - Μυελική αιμοποίηση - Ερυθρά σειρά Vander Φυσιολογία του Ανθρώπου Κεφ. 14, Μέρος Α: ΑΙΜΑ σελ. 512 "Ganong's Ιατρική Φυσιολογία Κεφ. 3: Ανοσία Λοίμωξη και Φλεγμονή Παράγοντες που διεγείρουν τα κοκκιοκύτταρα και τα μακροφάγα σελ Κεφ. 31 : Το αίμα ως κυκλοφορούν υγρό σελ Κεφ. 38 : Ρύθμιση της σύστασης του εξωκυττάριου υγρού και όγκου Ερυθροποιητίνη σελ. 820 Προσοχή: Λάθος στην παράγραφο «Ρύθμιση της έκκρισης της ΕΡΟ» σελ