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Blutzellen

In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Arten der Blutzellen beschreiben.
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.

Arten der Blutzellen
Erythrozyten Rote Blutzellen, die Hämoglobin enthalten und Gase transportieren.
Leukozyten Weiße Blutzellen, die sich in weitere Zelltypen differenzieren lassen und Teil des Immunsystems sind.
Thrombozyten Blutplättchen, die essentiell für die Gerinnselbildung sind.

Blutbestandteile

Blut besteht aus zwei Hauptkomponenten: Blutzellen und Plasma. Das Plasma, eine wässrige Lösung, besteht hauptsächlich aus Wasser, enthält aber einige 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.

Blutzellen werden als Erythrozyten oder Leukozyten klassifiziert. Erythrozyten werden üblicherweise als rote Blutzellen oder RBZ bezeichnet. Leukozyten sind weiße Blutzellen, oder WBZ. Ein kleinerer dritter zellulärer Bestandteil sind die Thrombozyten (Blutplättchen).

In routinemäßigen Labortests kann Blut in einer Zentrifuge geschleudert werden, um das Plasma von den Blutzellen zu trennen. Durch das Schleudern wird das Hämatokrit des Blutes sichtbar. Das Hämatokrit ist ein Maß, das den Erythrozyt-Gehalt in einer Blutprobe angibt. 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

Rote Blutzellen

Erythrozyten oder rote Blutzellen (RBZ) haben eine bestimmte Größe, wodurch sie ein gutes “histologisches Lineal” darstellen. Sie sind rund mit einem Durchmesser von 7,8 Mikrometern. Erythrozyten sind wie ein bikonkaver Diskus (Donut) geformt. Am äußeren Rand sind sie 2,6 Mikrometer dick, in ihrem Zentrum nur 0,8 Mikrometer. Diese Form vergrößert die Zelloberfläche, sodass mehr Sauerstoff gebunden werden kann. Weil diese Maße typischerweise immer gleich sind, können Leukozyten identifiziert werden, indem ihre Größe mit der der Erythrozyten verglichen wird.

Die Form der Erythrozyten hängt stark von Membranproteinen ab. Membranproteine, die sich in der Membran und an ihrer Außenfläche befinden, bedingen die bikonkave Form der Erythrozyten. In der Lipiddoppelschicht gibt es mehr integrale Membranproteine als solche, die außen aufgelagert sind. Sie werden in Glycophorin oder Band-3-Proteine eingeteilt. Band-3-Proteine binden an das Hämoglobin und wirken wie ein Anker für die Proteine des Zytoskeletts. Glycophorine bilden die Hauptverbindung zwischen der Lipiddoppelschicht und dem Zytoskelett.

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 Hämglobin-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 Sauerstoffiion an eine Häm-Gruppe bindet, wird das Eisenatom in den Ring verschoben, der die Bindung von Sauerstoffionen 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 eine Milliarde Sauerstoffionen auf einmal transportieren.

Leukozyten

Leukozyten, auch weiße Blutzellen (WBZ) genannt, gehören zum Immunsystem. Es gibt drei Haupttypen von Leukozyten: Lymphozyten, Granulozyten und Agranulozyten. 

Granulozyten, wie ihr Name andeutet, sind weiße Blutzellen, die Körnchen (Granula) in ihrem Zytoplasma haben. Agranulozyten haben diese Körnchen nicht. Wenn man eine spezielle histologische Färbemethode (Wright’s Stain) nutzt, können Leukozyten unter dem Mikroskop sichtbar gemacht werden. Diese Färbung beinhaltet azure B, das die Granula im Zytoplasma der weißen Blutzellen färbt, sodass sie unterschieden werden können.

Kupffer-Zellen

Leukozyten werden nach der Form ihres Kerns und dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von azurophilen Granula in ihrem Zytoplasma unterschieden. Neutrophile, basophile und eosinophile sind alle polymorphonukleäre Granulozyten.

Polymorphonukleäre Zellen haben Kerne mit mehreren Lappen. Monozyten und Lymphozyten sind mononukleäre Agranulozyten. Mononukleäre Zellen haben einen Kern. Die Grenzschicht, die sichtbar wird, wenn Blut in einer Zentrifuge geschleudert wird, um die zellulären Komponenten zu trennen, besteht allgemein aus 60-70% Neutrophilen, 20-25% Lymphozyten, 3-8% Monozyten, 2-4% Eosinophilen und weniger als 1% Basophilen.

Es ist anfangs nicht einfach, die Leukozyten voneinander zu unterscheiden. Unsere kostenlosen Arbeitsblätter machen es aber zu einem Kinderspiel!

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.

Neutrophile

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.

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

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

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 und helmithischen Antworten auf Infektionen mit Parasiten und Protozoen.

Eosinophile

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.

Basophile

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.

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. Funktionell sind die Plättchen essentiell, um Gerinnsel als Antwort auf Risse in Blutgefäßen zu formen.

Thrombozyten

Blutgerinnung

Blutgerinnsel werden als Antwort auf Verletzungen und Traumata von Blutgefäßen geformt. Die vier Grundschritte der Gerinnung sind:

  1. Plättchen werden durch das freigelegte Kollagen aktiviert
  2. Plättchenfaktoren werden frei
  3. Durch die Plättchenfaktoren werden mehr Plättchen angezogen
  4. Plättchen lagern sich zusammen und bilden einen Plaque

Durch eine Wunde, die Blutgefäße verletzt, wird das Kollagen in der Gefäßwand freigelegt. Plättchen binden sich über Membranproteine (Integrine) an das freie Kollagen. Diese Bindung aktiviert die Plättchen und sie schütten Serotonin, ADP und den plättchenaktivierenden Faktor aus.

Durch den plättchenaktivierenden Faktor werden mehr Plättchen zum Ort der Verletzung befördert und gleichzeitig aktiviert dieser Faktor einen Stoff, der Phospholipide zu Membranen umwandelt: Thromboxan A2. Thromboxan A2 und Serotonin wirken gefäßverengend und tragen zur Anlagerung der Plättchen bei. Schließlich formen die zusätzlichen Plättchen einen Plaque, der innerhalb der Gerinnungskaskade zu einem Gerinnsel wird. Die Gerinnungskaskade ist eine Serie von Reaktionen, aus der die Umwandlung von Fibrinogen zu Fibrin resultiert und die Bildung eines vernetzten Fibringitters, das die Erythrozyten auffängt.

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Quellen anzeigen

Text, Übersetzung, Review & Layout:

  • Julie Doll
  • Nicole Gonzalez
  • Claudia Bednarek

Illustration:

  • Kupffer-Zellen - Histologie
  • Neutrophile - Histologie
  • Eosinophile - Histologie
  • Basophile - Histologie
  • Thrombozyten - Histologie
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