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Blut

Blut macht etwa 8% des menschlichen Körpergewichts aus. Es enthält Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten (Blutplättchen) und Plasma.

Bei Erwachsenen liegt der Anteil aller Blutzellen am gesamten Blutvolumen bei etwa 45% (Hämatokrit). Der Rest besteht aus flüssigem Plasma (Wasser, Plasmaproteine und  Elektrolyte usw.).

Blut ist spezialisiertes flüssiges Bindegewebe. Es fließt innerhalb des Kreislaufsystems und transportiert Gase, Nährstoffe, Abfallstoffe und andere Makromoleküle durch den Körper.

Die Hauptgase, die sich im Blut befinden, sind Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid. Zu den zirkulierenden Makromolekülen zählen Hormone, Nährstoffe, Plasmaproteine und einige humorale Komponenten des Immunsystems.

Blut fungiert außerdem als Puffer, um die Homöostasis aufrecht zu erhalten und spielt eine Rolle bei der Regulation der Körpertemperatur.

Kurzfakten zum Blut
Erythrozyten Runde, bikonkave Zellen ohne Kern, die Sauerstoff an ihre Häm-Gruppen binden und transportieren
Leukozyten - Neutrophile
- Basophile
- Eosinophile
- B- und T-Lymphozyten
- Monozyten
Blutplättchen Stammen von Megakaryozyten ab und sind für die Blutgerinnung zuständig
Funktionen - Transport von Gasen (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff), Nährstoffen und Hormonen
- Aufrechterhaltung der Säure-Basen-Homöostase
- Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur
- Thrombogenese und Thrombolyse
Inhalt
  1. Blutplasma
  2. Erythrozyten
    1. Hämoglobin
  3. Leukozyten
    1. Neutrophile
    2. Eosinophile
    3. Basophile 
    4. Lymphozyten
    5. Monozyten
  4. Thrombozyten
  5. Funktion
    1. Kurier und Abfallbeseitigung
    2. Säure-Basen-Haushalt
    3. Sauerstoffversorgung & Kohlenstoffdioxidausscheidung
    4. Blutgerinnung
  6. Klinik
    1. Anämie
    2. Leukämie
  7. Literaturquellen
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Blutplasma

Blut besteht aus zwei Hauptkomponenten: Blutzellen und Plasma. Das Plasma, eine wässrige Lösung, besteht hauptsächlich aus Wasser, enthält aber zahlreiche wichtige gelöste Stoffe. Ungefähr 7-8% des Plasmas machen die Proteine Albumin, Globuline und Fibrinogen aus. Zu den anderen gelösten Bestandteilen, nur 1-2% des Plasmas, gehören Elektrolyte wie Na+ und Ca+, Harnstoff und Harnsäure, Glukose, Lipide, Hormone und Gase.

In routinemäßigen Labortests kann Blut in einer Zentrifuge geschleudert werden, um das Plasma von den Blutzellen zu trennen. Durch das Schleudern wird feste Anteil des Blutes, Hämatokrit, sichtbar. Der überwiegende Teil des Hämatokrits (über 90%) wird durch die Erythrozyten gebildet. Ein normaler Messwert liegt zwischen 39 und 50%.  Männer haben einen leicht höheren Hämatokritwert als Frauen. Leukozyten und Blutplättchen trennen sich vom Hämatokrit und bilden eine kleine Grenzschicht (Buffy-Coat) zwischen dem Plasma und den Erythrozyten.

Erythrozyten

Die Aufgabe der Erythrozyten ist der Transport von Sauerstoff von den Lungen zum Gewebe durch Bindung des Sauerstoffs an die eisenhaltige Häm-Gruppe des Hämoglobins.

Erythrozyten sind rund mit einem Durchmesser von durchschnittlich 7,5 Mikrometern und besitzen keinen Zellkern. Sie sind bikonkav geformt. Am äußeren Rand sind sie rund 2 Mikrometer dick, in ihrem Zentrum rund 1 Mikrometer. Diese Form vergrößert die Zelloberfläche, sodass mehr Sauerstoff gebunden werden kann.

Ein gesunder Erwachsener hat ungefähr 5 Millionen Erythrozyten pro Mikroliter Blut. Außerdem befinden sich die Blutgruppenantigene auf der Oberflächenmembran der Erythrozyten.

Hämoglobin

Hämoglobin ist ein kugelförmiges Protein in Erythrozyten. Es ist in der Lage, verschiedene Gase zu binden und zu transportieren, einschließlich der gefäßerweiternden Stickstoffoxide. Die Hauptfunktion besteht aber im Transport von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid. Blut transportiert Sauerstoff von den Lungen in die Peripherie und Kohlenstoffdioxid von den peripheren Geweben zurück zur Lunge, um den Gasaustausch in den Alveolen zu ermöglichen. Ein Hämoglobin-Protein setzt sich aus vier Polypeptid-Ketten zusammen; zwei Alpha-Ketten und zwei Beta-Ketten, jede eine Häm-Gruppe darstellend, die zur Bindung von Sauerstoff fähig ist. Die Häm-Gruppe selbst ist wie ein Ring mit einem Eisenatom im Zentrum geformt.

Sauerstoff bindet durch positive Kooperation an das Hämoglobin. Das heißt, wenn ein Sauerstoffatom an eine Häm-Gruppe bindet, wird das Eisenatom in den Ring verschoben, der die Bindung von Sauerstoffatomen an die verbleibenden drei Häm-Gruppen ermöglicht. Der Erythrozyt kann dann den Sauerstoff von den Lungen zu den Geweben im ganzen Körper transportieren. In jedem Erythrozyten sind dafür etwa 250 Millionen Hämoglobin-Proteine. Eine rote Blutzelle kann so eine Milliarde Sauerstoffatome auf einmal transportieren.

Leukozyten

Im Gegensatz zu reifen Erythrozyten haben Leukozyten einen Kern. Im Blut gibt es verschiedene Arten von Leukozyten:

  • neutrophile Granulozyten (gebändert und segmentiert)
  • eosinophile Granulozyten
  • basophile Granulozyten
  • Lymphozyten
  • Monozyten

Neutrophile

Neutrophile machen über die Hälfte des Volumens der weißen Blutzellen aus. Das Zytoplasma färbt sich leicht und beinhaltet kleine, lavendelfarbene Granula. Sie haben ungefähr einen Durchmesser von 12-15 Mikrometer und haben dunkel-färbende mehrlappige Kerne. Es gibt drei Typen von Granula im Zytoplasma der Neutrophilen: spezifische oder sekundäre Granula, azurophile Granula und tertiäre Granula.

Spezifische Granula sind die kleinsten und häufigsten und enthalten verschiedene Enzyme: Phospholipase und Typ-IV-Kollagenase. Azurophile Granula sind die neutrophilen Lysosomen. Es gibt zwei Typen der tertiären Granula, die entweder Phosphatase oder Metalloproteinase enthalten. Neutrophile sind aktive Phagozyten, die Bakterien verschlingen. Sie können als erste Antwort des (angeborenen) Immunsystems gesehen werden, da sie oft die ersten Leukozyten sind, die als Antwort auf ein Pathogen aktiviert werden.

Eosinophile

Eosinophile enthalten viele hell gefärbte Granula in ihrem Zytoplasma, die für die charakteristische pinke Farbe bei der Ansicht mit der Wright Färbung sorgen. Ihr zweilappiger Kern ist im Vergleich zu den Granula leicht gefärbt. Eosinophile sind im Durchmesser etwa 12-15 Mikrometer groß. Sie setzen während allergischer Reaktionen Histaminase frei und stehen in Verbindung mit inflammatorischen Antworten auf Infektionen mit Parasiten und Protozoen.

Basophile 

Basophile sind die am wenigsten vorhandenen Leukozyten im Blut, jedoch sind sie die größten Granulozyten. Das Zytoplasma der Basophilen enthält viele blaue Granula, die den leicht gefärbten zweilappigen Kern überdecken. Basophile stehen ebenfalls mit allergischen Antworten in Verbindung: sie setzen Histamin und gefäßaktive Agenzien frei, die die Blutgefäße erweitern und damit die allergische Reaktion verstärken.

Lymphozyten

Die großen runden Kerne der Lymphozyten nehmen das größte Volumen der Zelle ein und färben sich sehr dunkelblau. Das Zellplasma erscheint als ein schmaler, leicht gefärbter Rand um den großen Kern herum, wo es keine Granula enthält.

Lymphozyten, die funktionellen Hauptzellen des Immunsystems, werden weiter nach ihrer Funktion und ihrem Ursprung klassifiziert. Zum Beispiel zerstören NK (natürliche Killer)-Zellen jene Zellen, die von einem Virus infiziert oder kanzerös sind. B-Lymphozyten sind an der Produktion der zirkulierenden Antikörper beteiligt und T-Lymphozyten spielen eine Rolle bei der Zell-vermittelten Immunität. 

Monozyten

Monozyten sind mit 12-20 Mikrometer im Durchmesser die größten Leukozyten, die im Blut zirkulieren. Sie sind Agranulozyten mit einem leichten und schäumendem Zytoplasma. Monozyten können leicht anhand ihrer Größe und dem großen Nieren- oder hufeisenförmigen Kern erkannt werden.

In der Peripherie differenzieren sich Monozyten in phagozytische Makrophagen. Phagozytose ist ein Prozess, bei dem eine Zelle ein Makromolekül oder einen Mikroorganismus verschlingt und in sich aufnimmt.

Die Makrophagen differenzieren sich weiter bis sie ihre Zielgewebe erreichen. Kupffer-Zellen sind die Makrophagen der Leber. Alveolare Makrophagen befinden sich in der Lunge. Die rote Pulpa der Milz enthält Milz-Makrophagen. Peritoneale Makrophagen schwimmen frei in der Peritonealflüssigkeit. Mikroglia-Zellen sind spezialisierte Makrophagen im Nervensystem.

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Thrombozyten

Thrombozyten, besser bekannt als Blutplättchen, sind kleine, geformte Teilchen, die im Blut verteilt sind. Weil sie keinen Kern oder Organellen enthalten, werden sie nicht als wirkliche Zellen bezeichnet. Vielmehr sind sie Zellfragmente, die von Megakaryozyten stammen, polyploiden Zellen im Knochenmark. Mit nur 2-4 Mikrometer im Durchmesser sind sie deutlich kleiner als andere zelluläre Strukturen im Blut.

Ihre Aufgabe ist die Blutstillung, nachdem ein Blutgefäß verletzt wurde (Wundheilung). Innerhalb von 1 bis 3 Minuten (Blutungsdauer) heften sich die Blutplättchen an die Wand des geschädigten Blutgefäßes und bilden zusammen mit Fibrin ein solides Gerinnsel. Der physiologische Gehalt liegt zwischen 150.000 und 400.000 Blutplättchen pro Mikroliter Blut.

Funktion

Kurier und Abfallbeseitigung

Blut ist das wichtigste Transportmedium des menschlichen Körpers. Es transportiert Gase (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff usw.) ebenso wie Nährstoffe (Stoffwechsel) und Endprodukte des Zellstoffwechsels. Somit hat das Blut die Aufgabe den Austausch von Stoffen sicherzustellen. Es versorgt Gewebe mit Blutgasen und Nährstoffen und transportiert im Gegenzug Endprodukte (z.B. Kohlenstoffdioxid, Harnstoff, Harnsäure, Kreatin usw.) zu den Ausscheidungsorganen (Lunge, Leber, Nieren). Weiterhin transportiert es chemische Botenstoffe (Hormone) zu ihren Zielorganen.

Säure-Basen-Haushalt

Die Säure-Basen Homöostase wird im Blut durch Diffusion von Gasen zwischen den Alveolen und dem Blut in den Lungen (alveolare Diffusion) reguliert. Sauerstoff diffundiert wegen des Konzentrationsgefälles von den Alveolen in das Blut. Es wird vom Transportprotein Hämoglobin (hem= eisenhaltig, globin= Protein) aufgenommen. Umgekehrt diffundiert Kohlenstoffdioxid wegen seiner höheren Konzentration vom Blut in die Alveolen, wo es ausgeatmet wird.

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Sauerstoffversorgung & Kohlenstoffdioxidausscheidung

Das Blut transportiert den Sauerstoff von den Alveolen zu den entferntesten Körperzellen. Weil im Plasma, im Verhältnis zu den Zellen, ein höherer Gasdruck besteht, diffundiert er in die Gewebe.

Kohlenstoffdioxid diffundiert wegen des höheren Gasdrucks in den Geweben von den Zellen ins Blut. Dort erfährt es eine chemische Reaktion und bildet Carbonsäure (CO2+ H2O > H2CO3), die in Hydrogenionen (H+) und Bicarbonate (HCO3-) dissoziiert. Somit wird das Stoffwechselendprodukt Kohlenstoffdioxid in Form von Carbonsäure (oder eher Hydrogenion und Bicarbonate) transportiert. In der Lunge verläuft die oben genannte chemische Reaktion umgekehrt und Kohlenstoffdioxid wird ausgeatmet.

Zusammenfassend reguliert das Blut die Säure-Basen Homöostase durch den Gasaustausch. Das Blut ist ebenso für die Homöostase verantwortlich, das heißt, es gleicht den Wassergehalt einerseits zwischen dem Blut und den Kapillaren und andererseits zwischen dem intra- und extrazellulären Raum aus. Ebenso hält es eine konstante Körpertemperatur aufrecht.

Blutgerinnung

Im Blut sind Gerinnungsfaktoren (Proteine) gelöst. Sie stoppen eine Blutung, nachdem sie auf komplexe, kaskadenähnliche Weise durch eine Verletzung der Blutgefäße aktiviert werden und letztlich zur Bildung eines Thrombus (Thrombogenesis) führen. Gleichzeitig verhindert Fibrinogen bzw. Fibrin die pathologische Entwicklung eines Blutgerinnsels in den Blutgefäßen. Blutgerinnung und Fibrinolyse beeinflussen sich gegenseitig und halten ein empfindliches Gleichgewicht.

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