Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Prof. MUDr. Jindřich Mourek, DrSc.

FYZIOLOGIE

Učebnice pro studenty zdravotnických oborů

2., doplněné vydání

Recenzenti:

Prof. MUDr. Otomar Kittnar, CSc., MBA

MUDr. Jan Barcal, Ph.D.

TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE:

© Grada Publishing, a.s., 2012

Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2012

Kresba na obálce prof. MUDr. Jindřich Mourek, DrSc.

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, Praha 7

jako svou 4740. publikaci

Odpovědná redaktorka Mgr. Helena Vorlová

Ilustrace Kateřina Novotná, obrázky 3.1, 3.2, 3.3, 7.1 a 13.1 dle předloh autora

nakreslila Jana Řeháková, DiS.

Sazba a zlom Jan Šístek

Počet stran 224

Vydání první, Praha 2012

Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno.

Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění však pro autory ani pro nakladatelství nevyplývají žádné právní důsledky.

ISBN 978-80-247-3918-2

ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE:

ISBN 978-80-247-7872-3 pro formát PDF

ISBN 978-80-247-7873-0 pro formát EPUB

Předmluva

Téměř každý autor odborné monografie či vysokoškolské učebnice začíná předmluvu či úvod osvědčeným klišé – že totiž „vychází z potřeby“. Bohužel mě nenapadá nic jiného, a to z jednoduchého důvodu: je to totiž pravda. Během několikaletého přednášení fyziologie studujícím v bakalářském programu jsem zjistil, že spektrum učebních textů je silně omezeno nebo má nevhodnou skladbu. Fyziologie, i když zůstane vždy nosným oborem, představuje totiž něco analogického, jako je matematika či deskriptivní geometrie na gymnáziu. Učí souvislostem, učí kauzalitě, přináší do oboru celistvý pohled, učí propojovat vertikálně jednotlivé oblasti látky a především učí logice, protože její nejpodstatnější jádro tkví v regulačních mechanizmech. Navíc, dnešní znalosti již umožňují podstatně více nahlédnout např. do funkcí nervového systému a dát tak pojmům, jako je paměť, emoce, motivace, řeč, myšlení mnohem konkrétnější formu, a zbavit tak tuto oblast balastu psychologizování, planého a diletantského filozofování a amatérizmu.

Tato učebnice je studujícím v bakalářském programu „šitá na tělo“ a je psána tak, aby jim přinesla vše podstatné a důležité, aby ukázala na vazbu s praxí. Studenti musejí nabýt přesvědčení, že studium fyziologie není studium teoretické, ale naopak nanejvýše reálné a bezpodmínečně nutné právě pro následující kliniku a praxi. Látka je v učebnici předkládána klasickým způsobem, tj., řazení jednotlivých kapitol odpovídá předkládání učiva (a problémů) od základního kamene (tekutiny, krev) k finálnímu (regulační mechanizmy, analytické a syntetické aktivity mozku). Rozsah jednotlivých kapitol byl zvolen tak, aby pokryl a vysvětlil nejdůležitější fakta a souvislosti způsobem, který omezí memorování a spíše vybídne k aktivnímu přístupu k látce.

Bylo by šťastným završením studia nikoliv jen nabytí nezbytných vědomostí a znalostí, ale i vznik úcty a pokory k tak složitému a současně odolnému ústrojenství, jako je naše tělo.

Studium má přinášet radost: velkou radost z poznání. Rigorózum není smyslem a účelem studia, je jen jeho doprovodným (byť nutným) fenoménem. Dnešní svět fandí lidem znalým. Parazitizmus v životě a samozřejmě i ve studiu je nejen nemorálnost, ale dokonce hloupost.

Nechť se vám daří!

Praha, prosinec 2004

prof. MUDr. Jindřich Mourek, DrSc.

Předmluva ke druhému vydání

Na rozdíl od člověka (a dalších tvorů i věcí), knížka umí – alespoň dočasně – mládnout. Dostáváte druhé vydání, které je ,,omlazeno“ o nová fakta, nové interpretace a pohledy. Prosím čtenáře, aby si byli vědomi toho, že ani autor nemůže překročit ,,svůj stín“, tj. míru znalostí k dnešnímu dni. Může se tedy velmi snadno stát, že za dva tři roky se objeví nejen nová fakta, ale i skutečnosti, které nebudou jen doplňovat a rozšiřovat, ale i opravovat(!).

Každé druhé vydání je pro autora učebnice či vědecké monografie velkou satisfakcí a radostí. Ta první kniha totiž nebyla napsána nadarmo.

V předmluvě k prvnímu vydání jsem všem studentům přál především radost z vlastního procesu poznávání. To platí od dob starých Řeků do dnešního dne a bude platit i v dalších staletích. Míra neznámého – a to myslím nyní právě fyziologii či medicínu a biologii obecně – je stále ještě větší než míra poznaného.

Praha, prosinec 2011

prof. MUDr. Jindřich Mourek, DrSc.

Seznam zkratek

AA  kyselina arachidonová

ACTH  adrenokortikotropní hormon

ADH  antidiuretický hormon

ADP  adenosin-difosfát (kyselina adenosin-difosforečná)

ATP  adenosin-trifosfát (kyselina adenosin-trifosforečná)

BM  bazální metabolizmus

BMI  body mass index

cAMP  cyklický adenosin-monofosfát

CCK  cholecystokinin

cGMP  cyklický guanosin-monofosfát

ECT  extracelulární tekutina

EDRF  endothelium derived relaxing factor

EEG  elektroencefalografie

EKG  elektrokardiografie

EMG  elektromyografie

EPSP  excitační postsynaptický potenciál

ERV  expirační rezervní objem

FSH  folikuly stimulující hormon

GF  glomerulární filtrace

GH  growth hormone (růstový hormon)

GIP  gastric inhibitory peptid

GIT  gastrointestinální trakt

HEB  hematoencefalická bariéra

HDL  high density lipoproteins (lipoproteidy o vysoké hustotě)

HTK  hematokrit

ICT  intracelulární tekutina

Ig  imunoglobuliny

IPSP  inhibiční postsynaptický potenciál

IRV  inspirační rezervní objem

LDH  low density lipoproteins (lipoproteidy o nízké hustotě)

LH  luteinizační hormon

MSH  melanocyty stimulující hormon

MV  minutový objem

NEMK  neesterifikované mastné kyseliny

NK  natural killer

pasy  parasympatikus

PIH  prolaktin inhibitory hormon

PRL  prolaktin

PTH  parathormon

REM  rapid eye movement

RF  retikulární formace

RDS  respiratory distress syndrom

Rh  Rhesus factor

RV  reziduální objem

SAS  sympatoadrenální systém

SS  somatostatin

STH  somatotropní hormon (růstový)

SWS  slow wave slep (spánek, charakterizovaný pomalými vlnami)

sy  sympatikus

T4  tyroxin

VIP  vazoaktivní intestinální peptid

VKP  vitální kapacita plic

VLDL  very low density lipoproteins (lipoproteidy o velmi nízké hustotě)

V/Q  ventilačně perfuzní kvocient

1 Tělní tekutiny

1.1 Úvod ahistorie

Existence savčí buňky, tkáně, orgánu atím celého organizmu je podmíněna především tzv. stabilitou vnitřního prostředí, přísunem živin akyslíku aodváděním katabolitů (včetně CO_2). Stálost vnitřního prostředí (homeostázu) charakterizoval již v19. století slavný francouzský fyziolog Claude Bernard jako stabilitu důležitých parametrů, jako je pH, teplota, osmolarita, objem tělesných tekutin, ale také stabilita pO_2, pCO_2 ahladiny energetických substrátů, např. glukózy. Čím je organizmus dokonalejší, tím je také stabilita vnitřního prostředí více kontrolována aregulována. Vnitřní prostředí vsobě tedy zahrnuje ipřísun informačních molekul, např. hormonů.

Každá buňka vlidském těle je „obtékána“ tzv. intersticiální tekutinou (tkáňový mok) přinášející shora zmíněné živiny audržující rovněž zmíněnou stabilitu vnitřního prostředí. Vysoká stabilita širokého spektra komponent vnitřního prostředí je např. naprosto nutná pro aktivitu takových orgánů, jako je mozek asrdeční sval.

1.2 Hlavní oddíly tělních tekutin

Význam tělních tekutin je pro homeostázu vlastně rozhodující. Je proto pochopitelné, že rozdělení tělesných tekutin vlidském těle je významné. Podíl vody na tělesné hmotnosti udospělého muže vážícího 70kg je 60%, tj. 42 litrů. Nazývá se celková tělesná voda (CTV). Tato voda se dále rozděluje na tekutinu vbuňkách, tj. intracelulární (ICT), která zaujímá 40% tělesné hmotnosti., tj. 28 litrů, ana tekutinu mimo buňky, tj. extracelulární (ECT) s20% tělesné hmotnosti, tj. 14 litrů. Tato ECT se ještě rozděluje do dvou kompartmentů: na krevní plazmu, tj. tekutinu intravaskulární (5% těl. hmot., tj. 3,5 litru), atekutinu extravaskulární, tj. tkáňový mok (15% těl. hmot., tj. 10,5 litru). Tyto hodnoty jsou ovšem typické pro dospělého muže. Ženy mají většinou podíl vody na tělesné hmotnosti oněco menší (asi o10%) než muži, vzhledem ktomu, že mají větší podíl tuku, který je hydrofobní. Rovněž novorozenci akojenci vykazují rozdíly. Podíl CTV na tělesné hmotnosti je unich až 77% aztoho oddíl ECT je větší než ICT (ICT = 33%, ECT = 44%), což je opačné než udospělého člověka. Rozdělení tekutin vtěle znázorňuje obr. 1.1.

Obr. 1.1 Optické znázornění rozdělení tekutin vlidském organizmu.

Celková tělesná voda je u70kg jedince (bez ohledu na pohlaví) asi 42l, to je 60% celkové tělesné hmotnosti.

Převaha ECT nad ICT unovorozenců akojenců vysvětluje velmi snadnou dehydrataci (ztrátu tekutin) utěchto dětí např. zvracením, průjmy či nedostatečným příjmem tekutin, což je spojeno snásledným těžkým rozvratem vnitřního prostředí amůže vést až ke smrti.

Kromě uvedených tekutin existuje ještě tzv. transcelulární tekutina, která vznikla na podkladě transportní asekreční aktivity buněk. Ktranscelulární tekutině řadíme moč, žaludeční astřevní šťávu, žluč, sliny, komorovou vodu, endolymfu aperilymfu ve vnitřním uchu, synoviální tekutinu vkloubech amozkomíšní mok.

Látkové složení tělních tekutin podmiňuje vznik osmotických sil, které mají rozhodující význam pro udržení objemu hlavních oddílů CTV.

(Osmolalita tělních tekutin je přibližně 290 mosmol/litr). Tělní tekutiny obsahují:

1. nízkomolekulární organické látky (močovina, glukóza, aminokyseliny),

2. vysokomolekulární organické látky (bílkoviny) stzv. onkotickým tlakem (viz dále),

3. anorganické látky (elektrolyty) mající největší podíl na osmotické hodnotě tělních tekutin (Na, Cl, K, Ca, Mg, P).

1.3 Krev

Krev je hlavní součástí vnitřního prostředí organizmu. Je to suspenze buněčných elementů, tj. krevních destiček, červených abílých krvinek vkrevní plazmě. Tvoří cca 7% tělesné hmotnosti, tj. 4,5–5 litrů. Ženy mají oněco méně krve než muži, což je dáno opět větším podílem tukové tkáně užen (na rozdíl od většího podílu svaloviny umužů, která je metabolicky aktivnější než tuk).

Krevní plazma je nažloutlá kapalina, obsahující četné anorganické aorganické látky. Hodnota pH plazmy (krve) je 7,4 aje poměrně velmi stabilní. Objem plazmy udospělého člověka je cca 2,8 až 3,5 litrů. Hlavním anorganickým kationtem krevní plazmy je sodík (Na+), dále draslík (K+), vápník (Ca++), hořčík (Mg++) aanionty chloru (Cl-) abikarbonátu (HCO_3-). Ze stopových prvků je důležité železo, jód adalší (tab. 1.1).

Kalcium má mnohočetný význam. Vplazmě je transportováno vněkolika formách. Je částečně vázáno na plazmatické bílkoviny aasi ve stejném množství je volné (difuzibilní) jako Ca2+ ionty, atedy využitelné.

Zorganických látek, které jsou obsaženy vkrevní plazmě, jsou na prvním místě plazmatické bílkoviny. Jejich množství je 60–80 g/litr, vcelé plazmě je jich tedy přibližně 200 g. Dělíme je na albuminy, globuliny afibrinogen. Albuminy tvoří největší podíl plazmatických bílkovin, asi přes 40 g/l, globuliny celkem asi 26 g/l (ztoho imunoglobuliny asi 15–16 g/l) afibrinogen asi 4 g/l plazmy. Postupem času se ukázalo, že existuje mnoho dalších bílkovinných složek. Většina bílkovin, svýjimkou gama-globulinů (imunoglobulinů), se syntetizuje vjátrech. Funkce plazmatických bílkovin můžeme schematicky shrnout do následujících bodů:

a) Podíl na udržování stálého objemu plazmy. Bílkoviny krevní plazmy tvoří tzv. onkotický tlak (což je součást celkového osmotického tlaku krevní plazmy, který je 5150 mm Hg) ajeho hodnota se pohybuje mezi 25–35 mmHg. Jeho výrazné uplatnění je vkapilárách, kde na arteriálním konci krevní tlak převyšuje tento tlak onkotický, atím dochází kfiltraci tekutiny zkapilár. Na venózním konci kapilár je však zmíněný onkotický tlak vyšší než krevní atekutina se zase zintersticia nasává zpět do kapiláry.

b) Transportní funkce. Plazmatické bílkoviny vážou, atak transportují např. vitaminy, hormony aněkteré anorganické látky (železo, měď). Převážná většina lipidů vkrevní plazmě je transportována ve vazbě (reverzibilní) na proteiny.

c) Udržování pH. Bílkoviny obsahují jak kyselou složku (COOH), tak izásadotvornou (NH_2), proto mohou přijímat iodevzdávat vodíkové ionty afungovat jako nárazník.

d) Normální hladina plazmatických bílkovin je důležitá pro tzv. suspenzní stabilitu krve.

e) Obrana organizmu. Na obraně organizmu se podílí globulinová složka plazmatických bílkovin, tzv. gama-globuliny (imunoglobuliny = protilátky). Tyto protilátky se vytvářejí ve vlastním imunitním systému (viz dále) ajejich absence znamená snížení imunity.

f) Hemokoagulace. Fibrinogen představuje vysokomolekulární bílkovinu krevní plazmy atvoří finální složku hemokoagulačního procesu (srážení krve).

Tab. 1.1 Zastoupení nejdůležitějších prvků vkrevní plazmě

Prvek

Koncentrace vplazmě

Fyziologický význam

sodík

(natrium, Na)

137–142 mmol/l

osmotický tlak, stálost objemu (izovolémie), udržování pH, hlavní kationt ECT

draslík

(kalium, K)

3,8–5,1 mmol/l

aktivace enzymů, dráždivost nervů asvalů, hlavní kationt ICT

vápník

(calcium, Ca)

2,25–2,75 mmol/l

srážlivost krve, dráždivost, nervosvalový přenos, svalová kontrakce, činnost srdce, kostní tkáň atd.

hořčík

(magnezium, Mg)

0,7–1,2 mmol/l

aktivace enzymů, tlumivé účinky na nervový systém

chloridy

96–106 mmol/l

spolu sNa udržuje osmolalitu, stálý objem ipH; žaludeční šťáva

bikarbonát

(HCO_3–)

24–35 mmol/l

transport CO 2, udržování pH

fosfor (phosphorum, P)

0,6–1,6 mmol/l

udržuje pH, kostní tkáň

Plazma dále přenáší velký počet dalších organických látek. Především je to glukóza ajejí hladina (glykémie) se pohybuje přibližně mezi 3,3 až 6,1 mmol/l. Představuje podstatný ahlavní energetický substrát. Vedle glukózy je vkrvi obsažen ještě např. laktát (0,5–2,2 mmol/l) adalší látky glycidového metabolizmu. Krevní plazma obsahuje také celou řadu dusíkatých látek (močovinu, kyselinu močovou, kreatin, kreatinin, amoniak), které představují vlastně katabolity bílkovinného metabolizmu (tzv. nebílkovinný dusík).

Selhání ledvin je charakterizováno právě vzestupem hladin uvedených dusíkatých látek, tzv. urémií.

Vplazmě jsou transportovány rovněž lipidy. Celková lipémie je vnašich středoevropských poměrech asi 4,0–9,0 g/l. Je závislá na podílu tuků vpotravě. Cirkulující tuky mají řadu forem:

a) Neesterifikované mastné kyseliny (NEMK, vanglosaské literatuře se označují FFA, tj. free fatty acids) vmnožství 0,3–l,0 mmol/l představují důležitý energetický substrát (např. pro srdeční sval). Jejich hladina je silně variabilní, při nedostatku potravy, hladovění avyčerpání se zvyšuje.

b) Velmi významným ukazatelem vplazmě je cholesterol. Ikdyž je to látka, kterou organizmus nezbytně potřebuje na stavbu aobnovu buněčných membrán aksyntéze steroidních hormonů, jeho přebytek se ukládá velmi snadno vcévách astává se podkladem jejich aterosklerotických změn. Hladina cholesterolu vkrvi je tedy důležitým prognostickým ukazatelem. Udospělého by neměla přesáhnout 5,2mmol/l.

c) Lipidy jsou dále přenášeny ve vazbě na proteiny, tzv. lipoproteiny, rozlišené podle denzity na HDL (svysokou denzitou – high density lipoproteins) aLDL (snízkou denzitou– low denzity lipoproteins). Zvláště HDL jsou významné, protože přenášejí cholesterol zperiferie do jater, atak snižují riziko jeho ukládání do cévní stěny. LDL toto ukládání naopak podporují.

Vplazmě se také nacházejí barviva, znichž nejdůležitější je bilirubin (žlučové krevní barvivo). Dále hormony, vitaminy, enzymy, popř. další látky včetně léků.

Hodnoty koncentrací shora uvedených anorganických iorganických látek jsou významnými ukazateli homeostázy ajsou proto velmi citlivě regulovány audržovány.

1.3.1 Červené krvinky– erytrocyty

Červená krvinka (erytrocyt) je bezjaderná buňka, která během svého individuálního vývoje ztratila buněčné jádro. Tato ztráta je naprosto účelová, protože erytrocyt transportuje dýchací plyny (kyslík aoxid uhličitý) abuněčné jádro má živý metabolizmus;proto by významný podíl transportovaného kyslíku spotřebovalo (respektive celá buňka). Erytrocyt má bikonkávní tvar připomínající na podélném řezu cukrářský piškot, což zvětšuje povrch erytrocytu, atím idifuzní plochu pro dýchací plyny. Normocyt (zralá krvinka uvedené velikosti) má průměr 7,4 μm anejvětší šířka je 2,1 μm. Vkrvi se objevují vmalé míře ivětší (makrocyty) amenší (mikrocyty) erytrocyty. Tento jev se nazývá fyziologická anisocytóza.

Počet červených krvinek se liší umužů aužen. Muži mají 4,3–5,3 . 10^12/litr krve, ženy 3,8–4,8 . 10^12/l krve. Tento rozdíl vzniká vpubertě aje podmíněn účinkem pohlavních hormonů.

Bikonkávní tvar, pružná membrána anepřítomnost jádra dovolují erytrocytům přizpůsobovat se svým tvarem kapilárám, které mají vesměs menší průměr než erytrocyty. Červená krvinka stárne azaniká rozpadem (hemolýzou) po 90 až 120 dnech života.

Hemolýza je rozpad erytrocytů svyplavením hemoglobinu. Rozlišujeme jich několik typů:

a) osmotická probíhá vhypertonickém či hypotonickém prostředí,

b) chemická vlivem silných kyselin azásad, tukovými rozpouštědly, saponiny apod.,

c) fyzikální, způsobena fyzikálními jevy (třepáním, šleháním, ultrazvukem, teplem),

d) toxická je vyvolaná jedy (hadí, bakteriální),

e) imunologická vzniká jako důsledek reakce antigen-protilátka např. při inkompatibilitě krevních skupin (viz dále).

Staré krvinky jsou vychytávány ve slezině, játrech či kostní dřeni, kde jsou napadány fagocytujícími buňkami (makrofágy) alikvidovány.

Hematokritem (HTK) označujeme procentuální zastoupení objemu erytrocytů vcelkovém objemu krve. Udospělého zdravého muže je hodnota HTK = 44 ± 5%, užen 39 ± 4%. Při pobytu ve vyšší nadmořské výšce se hodnota HTK zvětšuje, protože se zvyšuje počet erytrocytů (atedy jejich podíl vobjemu krve).

Sedimentace erytrocytů je významný test vklinice. Posuzuje stav suspenzní stability krve. Za fyziologických podmínek klesá sloupec erytrocytů vlivem gravitace přibližně o3–8 mm/h umužů, užen vzhledem kmenšímu množství erytrocytů o6–11 mm/h. Při zvýšeném množství gama-globulinů (protilátek) signalizující většinou bakteriální či virové onemocnění apři zvýšené hladině fibrinofenu se sedimentační rychlost zvyšuje. Fyziologicky stoupá po jídle (zvýšení lipémie), při menstruaci avtěhotenství. Jde ocitlivou, ale nespecifickou zkoušku.

Hemoglobin

Červené krvinky mají svůj název od červeného krevního barviva hemoglobinu (Hb). Molekula Hb se skládá ze čtyř podjednotek, znichž každá je tvořena ze dvou složek: barevného hemu (obsahuje železo) aproteinového řetězce (globinu). Množství Hb je umužů 135–170g/l, užen 120–158 g/l krve. Denně se rozpadá asi 7–8 g hemoglobinu astejné množství se zase musí vytvořit.

Hb je schopen vázat reverzibilně kyslík (1 gram Hb váže 1,39 ml O_2). Znamená to, že arteriální krev, která je nasycena kyslíkem, může přenášet asi 200 ml O_2 v1 litru krve. Hb vážící kyslík (oxyhemoglobin) předává na periferii kyslík tkáním. Čím je vtkáních méně kyslíku, tím více se jej uvolňuje zvazby na Hb. Tento efekt má ivyšší teplota, vyšší pCO_2 anižší pH (Bohrův efekt– viz kapitola 3). Hb přenáší iCO_2 ve vazbě na aminoskupinu proteinového řetězce. Tento derivát se nazývá karbaminohemoglobin. Tato vazba je také reverzibilní asouvisí spodmínkami vaznosti kyslíku. Oxid uhličitý se totiž může navázat pouze tehdy, když není ve vazbě kyslík, tedy za podmínek, které snižují afinitu Hb ke kyslíku. Nebezpečnou vazbou je vazba soxidem uhelnatým CO (karboxyhemoglobin), protože tato vazba je 200krát pevnější než skyslíkem, atak Hb ztrácí schopnost jak vtkáních kyslík uvolňovat, tak vplicích kyslík vázat. Proto ke smrtelné otravě stačí velmi malé množství CO ve vzduchu (působení kouřových nebo výfukových plynů).

Během vývoje člověka dochází ke změně typu Hb. Vintrauterinním vývoji má plod kdispozici vkrvi tzv. fetální hemoglobin (HbF), který se liší od hemoglobinu dospělého typu (HbA) ve své globinové složce. Význam HbF spočívá vtom, že jeho afinita vázat kyslík je vyšší, aproto se fetální krev (erytrocyty) plně sytí kyslíkem, ikdyž pO_2 vplacentě je zřetelně nižší než valveolárním vzduchu vplicích matky. Po narození se postupně HbF vyměňuje za HbA, což je spojeno srozpadem erytrocytů unovorozence anáslednou novorozeneckou žloutenkou (icterus neonatorum).

Erytropoéza

Tvorba erytrocytů je velmi náročný asložitý děj. Vlastní „mateřskou“ buňkou, ze které postupně vznikají červené krvinky, je pluripotentní kmenová buňka vkostní dřeni. Tato buňka vněkolika vývojových stadiích postupně ztrácí jadernou hmotu amění se na zralý erytrocyt. Retikulocyt je stadium vývoje erytrocytu těsně před jeho dozráním na definitivní bezjadernou buňku. Retikulocyt obsahuje ještě organely aje schopen syntézy Hb. Uzdravého dospělého člověka se vkrvi běžně nachází jen asi 0,5–1% retikulocytů atoto množství je pokládáno za relevantní důkaz probíhající normální erytropoézy.

Samotná tvorba erytrocytů nebyla vždy situována do kostní dřeně. Vraných vývojových stadiích jedince (asi v6. týdnu embryonálního vývoje) jsou nejdůležitějším krvetvorným orgánem játra, pak slezina ateprve po 20. týdnu intrauterinního vývoje je to kostní dřeň se současným zánikem krvetvorby vjátrech aslezině.

Krvetvorba představuje náročnou syntetickou aktivitu. Nejdůležitější substráty pro fyziologický průběh erytropoézy jsou: dostatek příslušných aminokyselin (proteinů), železa avitaminů skupiny B.

Železo přijímáme potravou (viz kapitola 6) vdoporučeném množství asi 15 až 18mg/den. Užen platí vyšší hodnota vzhledem kmenstruačním ztrátám krve. Samotné železo je vázáno vjátrech na bílkovinu, vytváří určitou zásobu (ferritin). Vplazmě cirkuluje Fe ve formě tzv. transferrinu. Ikdyž vlastní ztráty železa (stolicí) jsou vcelku malé, resorpce železa není zdaleka stoprocentní, ale jen asi 10% množství přijatého potravou. Ze žaludku se mnohem snadněji vstřebává železo ve ferro formě (Fe2+).

Ktomu, aby krvetvorba probíhala bez komplikací, jsou nutné vitaminy. Je to především vitamin B_12, jehož nedostatek vyvolává perniciózní anémii, dále kyselina listová, vitamin B_6 (nezbytný pro syntézu hemu) avitamin C (kyselina askorbová), který má na krvetvorbu spíše nepřímý účinek; při jeho nedostatku je totiž omezeno vstřebávání železa ztrávicího traktu. Pro erytropoézu je finálně nutný rovněž dostatek energie, tj., potrava musí obsahovat nejen všechny shora zmíněné faktory, ale musí být ikaloricky bohatá.

Erytropoézu řídí hormon erytropoetin (esenciální růstový faktor erytroidní řady), produkovaný ledvinami. Impulzem pro produkci, atedy iuplatnění vlivu erytropoetinu je nedostatek kyslíku (tkáňová hypoxie). Vdůsledku této informace (receptorové pole je rovněž umístěno vledvinách) se začne tvořit erytropoetin, který zvyšuje počet cirkulujících erytrocytů, atak se zajišťuje dostatek kyslíku tkáním.

1.3.2 Krevní destičky– trombocyty

Krevní destičky (trombocyty) jsou nejmenší formované elementy krve. Nemají jádro, mají tvar hladkých okrouhlých disků oprůměru 2–4 μm. Počet trombocytů je celý život stejný apohybuje se vrozmezí 150–400. 10^9/litr krve. Neustále se musí obměňovat, protože jejich životnost je poměrně krátká, cca 9–12 dní. Destičky obsahují četné granule; tzv. denzní granula obsahují např. kalcium, serotonin, ATP (adenozintrifosfát). Alfa-granula obsahují některé faktory, které jsou nutné pro hemokoagulaci, ale také velmi významný růstový faktor, který podporuje hojení poraněné cévní stěny. Trombocyty obsahují ještě různé fosfolipidy akontraktilní vlákna (bílkovinné povahy). Kontraktilní aparát se uplatňuje po aktivaci destiček během jejich hemostatické funkce (změna tvaru, tvorba trombu, retrakce koagula). Nejdůležitější funkcí destiček je jejich úloha vochraně organizmu před ztrátami krve. Svým vybavením vlastně tvoří kompletní hemostatickou jednotku.

Hemostáza (zástava krvácení) spočívá vrealizaci asouhře těchto dějů:

a) reakce cév vmístě poranění (vazokonstrikce),

b) činnost trombocytů (tvorba provizorní hemostatické zátky),

c) hemokoagulace (srážení krve),

d) fibrinolýza (odstranění fibrinu, zhojení azprůchodnění cévy).

Vazokonstrikce je přímou odpovědí poraněných cév. Je důsledkem reflexní amyogenní reakce avýsledkem působení především uvolněného serotoninu (jeden zdestičkových faktorů) aderivátu kyseliny arachidonové– tromboxanu A_2.

Destičky se vmístě poranění aktivují. Po přilnutí kodkrytému vazivu (adheze) mění svůj tvar, vzájemně se splétají dlouhými, jemnými výběžky, atak se shlukují do agregátů (agregace). Tento útvar, který nazýváme destičkový trombus (bílý trombus), vlastně uzavře krvácející cévu (primární či provizorní hemostatická zátka).

Hemokoagulace (srážení krve) je soubor na sebe navazujících enzymatických dějů, kterých se zúčastňuje řada plazmatických koagulačních faktorů (I–XIII), fosfolipidy avápenaté ionty. Výsledkem je přeměna tekuté krve na nerozpustný gel. Hemokoagulace je kaskádovitý proces, kde jedna reakce navazuje apodmiňuje reakci následující. Aktivuje se dvěma cestami– vnitřním azevním systémem. Zvnitřního systému začíná koagulace aktivací faktoru XII (Hagemanův) narušeným povrchem (odkrytý kolagen poraněné cévy, smáčivý povrch). Ze zevního systému se aktivuje účinkem tkáňového tromboplastinu (fosfolipidoproteinový komplex) na faktor VII (prokonvertin). Obě cesty se setkávají uaktivace faktoru X (Stuart-Prower), odkud už další reakce probíhají společně (společný systém). Výsledkem je aktivace protrombinu (II) na trombin, který finálně aktivuje fibrinogen (I) na fibrin. Během koagulace se na několika místech nutně uplatňují kalciové ionty adestičkový fosfolipid (destičkový faktor č. 3). Dochází kvytváření vzájemně spojených fibrinových vláken (polymerů zmonomerů), která jsou pružná aodolná azpevňují destičkový trombus (definitivní hemostatická zátka). Do této sítě se navíc zachycují erytrocyty (červený trombus).

Trombus je po čase odstraněn rozpadem trombocytů afibrinu (fibrinolýza) azhojením rány reparačními aregeneračními procesy.

Celá řada faktorů, nutných pro hemokoagulaci, je vytvářena vjátrech. Proto také jaterní onemocnění představují vtomto směru vždy riziko. Ksyntéze některých faktorů je potřeba vitamin K(II, VII, IX, X), proto jeho nedostatek vede ke krvácivosti. Defekt některých faktorů vnitřního koagulačního systému způsobuje hemofilii, která je dědičná aprojevuje se zvýšenou krvácivostí izmalého poranění.

Hemostatické děje jsou místně ičasově omezené. Mohou se uplatnit jen ve středních amalých cévách, včetně kapilár. Mluvíme otzv. fluido-koagulační rovnováze. Porucha tohoto vysoce integrovaného systému může vést ke krvácení nebo naopak ktrombóze. Při neporušeném cévním endotelu převažují antikoagulační mechanizmy, nesmáčivá cévní výstelka brání přilnutí aagregaci destiček.

Vpraxi je velmi často nutné zabránit hemokoagulaci, aby se odebraná krev mohla biochemicky vyšetřit.

Kantikoagulačním mechanizmům patří:

a) Dekalcifikace. Nejčastější anejjednodušší způsob, kdy se přidáním např. citrátu nebo oxalátu vyváže kalcium ashora zmíněné reakce nemohou probíhat.

b) Heparinizace. Heparin je součástí lidské plazmy aje to silně působící antioagulačníprostředek. Přidáním heparinu nebo heparinizací zkumavek učiníme krev nesrážlivou.

c) Existují ještě další způsoby, např. přidáním hirudinu (antikoagulační faktor ve slinách pijavek), který inhibuje působení trombinu.

1.3.3 Krevní skupiny (krevní systémy)

Objev anález krevních skupin (Janský), stejně jako objev rentgenových paprsků (Röntgen), popis tyčinkovité bakterie způsobující tuberkulózu (Koch) nebo objev penicilinu (Fleming), patří mezi ty nálezy aobjevy, které posunuly medicínu významným způsobem dopředu apředstavovaly vždy kvalitativní změny jak vdiagnostice, tak zejména vterapii.

Červené krvinky mají (stejně jako ostatní buňky lidského těla) na svých membránách znaky antigenní povahy. To má zásadní význam pro transfuzi krve ipro trasnsplantace orgánů. Pokud tyto antigenní znaky nesouhlasí santigenní strukturou příjemce, dojde knásledné imunitní reakci. Pod pojmem krevní systémy myslíme antigenní systémy na membránách erytrocytů. Antigenní strukturu červených krvinek nazýváme aglutinogeny aprotilátky vkrevním séru aglutininy. Toto pojmenování je podle jejich vzájemné reakce. Dojde-li vtomto případě mezi antigenem aprotilátkou kimunitní reakci, označujeme ji za aglutinaci (shlukování). Každý systém může být zastoupen několika skupinami, podle přítomnosti antigenů tohoto systému udaného jedince.

Systém ABO je zastoupen aglutinogeny AaB (glykoproteiny) vázanými nejen na povrch erytrocytů, ale všech buněk těla. Aglutininy anti Aaanti B jsou přirozené protilátky, které se vytvářejí až po narození, ato vždy opačné, než je antigen jedince (uskupiny Aanti B, uskupiny B anti A).

Tyto antigeny AaB jsou ina střevních bakteriích. Stimulem ktvorbě aglutininů anti Anebo anti B vkrevním systému ABO je právě imunizace jedince opačnými antigeny na těle střevních bakterií, skterými se dostane do styku jeho střevní imunitní systém.

Uspořádání krevních skupin vtomto systému znázorňuje tabulka 1.2.

Tab. 1.2 Krevní skupiny

Skupina

Antigen

Protilátky

Výskyt vČR

A

A

anti B

41,5%

B

B

anti A

14,1%

AB

AiB

žádné

6,6%

O

H

anti Aianti B

37,8%

Systém Rh (Rhesus faktor) byl objeven později (pojmenován podle opičky Macacus Rhesus). Rozděluje se na skupiny Rh pozitivní, tj. Rh+ (85% populace) aRh negativní, tj. Rh- (15% populace). Antigeny tohoto systému jsou polypeptidy vázané jen na povrch erytrocytů. Skupina Rh+ je určena přítomností antigenu D, skupina Rh- pak jeho nepřítomností, čili antigenem d. Protilátky tohoto systému se vytvářejí jen po imunizaci Rh- jedince Rh+ krví.

Rh faktor je značně důležitý vporodnictví avneonatologii. Může se stát, že vtěhotenství je plod Rh pozitivní (po otci) amatka Rh negativní. Po ukončení prvního těhotenství (ipo potratu) může dojít při odlučování placenty kvniknutí několika krvinek plodu Rh+ do oběhu matky Rh-. Tam dojde kimunitní reakci vedoucí ktvorbě protilátek anti D. Tyto protilátky pak vdalším těhotenství velmi snadno prostupují placentou, dostanou se do oběhu plodu, kde (pokud je opět po otci Rh+) dojde kaglutinaci erytrocytů, následné hemolýze se všemi nepříznivými až infaustními důsledky (odumření plodu). Proto je nutné vždy na začátku těhotenství registrovat Rh skupinu umatky, resp. otce, popřípadě titr protilátek anti D umatky. Po porodu či potratu je třeba matce Rh- co nejrychleji podat protilátky anti D ke zničení případných krvinek Rh+ plodu, atím zabránit následné imunizaci matky smožnou tvorbou anti D protilátek.

Existují ještě další antigenní systémy– MNS, P atd., které ovšem mají svůj význam vkriminalistice nebo při určování otcovství.

Při krevní transfuzi je nutné dbát vždy zvýšené opatrnosti. Udárce apříjemce musí být shoda vkrevních skupinách systému ABO afaktoru Rh. Vhodnost konzervy dárce otestujeme ještě tzv. křížovými zkouškami (plazma příjemce s krvinkami dárce a naopak). Před transfuzí ještě kontrolujeme, zda na konzervě souhlasí udaná informace skrevními skupinami příjemce. Iběhem transfuze postupujeme opatrně asledujeme první minuty, zda nedochází knežádoucím projevům. Jakýkoliv omyl vkrevních skupinách totiž znamená bezprostřední ohrožení života.

1.3.4 Bílé krvinky– leukocyty

Bílé krvinky představují mobilní jednotku obranného systému organizmu. Na rozdíl od erytrocytů jde omorfologicky ifunkčně heterogenní skupinu. Rozdělují se na granulocyty aagranulocyty. Granulocyty dělíme podle barvitelnosti avelikosti granul na neutrofilní, eozinofilní abazofilní. Agranulocyty nemají granula adělí se na monocyty alymfocyty. Zastoupení jednotlivých forem bílých krvinek ajejich morfologickou charakteristiku přináší tabulka 1.3.

Tab. 1.3 Formy bílých krvinek ajejich morfologická charakteristika

Leukocyt

Zastoupení

Rozměr

Barvení

Znaky

neutrofilní granulocyty

57–67%

10–12μm

růžová granula

segmentované jádro

eozinofilní granulocyty

1–3%

13–14 μm

červená granula

dvoulaločné jádro

bazofilní granulocyty

0–1%

10 μm

tmavě fialová granula

esovité jádro

monocyty

3–8%

15–25 μm

modrá plazma

ledvinovité jádro

lymfocyty

24–40 %

6–8 μm

úzký lem modré plazmy

velké kulaté jádro

Počet leukocytů vkrvi je 4–9 . 10^9/litr. Téměř stejné množství je ještě ve tkáních alymfatických orgánech. Vpočtu bílých krvinek nejsou pohlavní rozdíly, ale jejich počet může kolísat vzávislosti na jídle (proto se má krev odebírat nalačno), sdenní dobou, námahou atd. Výrazně se jejich počet zvyšuje při infekčních onemocněních. Bílé krvinky (především neutrofilní granulocyty amonocyty) mají schopnost fagocytózy, což je schopnost pohlcovat aposléze ilikvidovat např. bakterie, viry atd. Protože monocyty vykazují vtomto směru mnohem větší kapacitu, říká se jim také makrofágy (na rozdíl od mikrofágů– neutrofilních granulocytů).

Neutrofilní granulocyty jsou nejpočetnějším druhem leukocytů udospělého člověka. Vcytoplazmě těchto mikrofágů jsou přítomny různé enzymy, které mají schopnost narušovat bakteriální (či jiné) struktury aničit je. Stáří granulocytů se identifikuje podle počtu segmentů jádra. Mladé formy mají pouze jádro jednosegmentové (tyčka), se stářím se počet segmentů zvyšuje (staré neutrofily mají 4–5 segmentů).

1.3.5 Obrana organizmu– imunita

Table of Contents

Předmluva

Předmluva ke druhému vydání

Seznam zkratek

1 Tělní tekutiny

1.1 Úvod a historie

1.2 Hlavní oddíly tělních tekutin

1.3 Krev