Blut-Physiologie

• Salzlösungen in Infusionen = isoton!

• Verhältnis der Elektrolyte zueinander wichtig:
Unterschied der Ionen in Extra- und Intrazellulärraum ist Voraussetzung für Aufrechterhaltung der Membranpotentiale

Eine Angabe der osmotisch aktiven Bestandteile pro Volumeneinheit in einer Lösung.
--> wird in osmol/l angegeben

Wird die Konzentration osmotisch wirksamer Teilchen in einer Lösung auf die Masse bezogen, spricht man von Osmolalität.

Der osmotische Druck, der durch Kolloide in einer Lösung ausgeübt wird.
Die Höhe des kolloidosmotischen Drucks wird durch die Anzahl der gelösten Teilchen (Kolloide) bestimmt.

• Gemisch aus >100 Proteinen
• zumeist in Leber synthetisiert
• Transport (z.B. Bilirubin, Fettsäuren, Lipide, Proteine, Hormone, Vitamine, Kationen, Xenobiotika)
• Pufferung
• Nährfunktion
• Enzymfunktion
• Regulation von:
  a) Blutviskosität
  b) Blutgerinnung
  c) kolloidosmotischer Druck

Alpha-1-Globuline sind ein Proteingemisch das (wie Albumin, α2-, β und γ-Globulinen) im Blutplasma vorkommt
--> Bezeichnung stammt aus der Serumelektrophorese, in der diese Proteine in der Alpha-1-Fraktion liegen.
--> Bestimmung der Alpha-1-Globulin-Konzentration = wichtige Hilfe zur Diagnose verschiedener Erkrankungen

Das Plasmaprotein Alpha-2-Globulin ist ein Teil der Alpha-2-Fraktion der Serumelektrophorese.
--> gehört zu den so genannten Akutphasenproteinen

Beta-Globuline sind eine Gruppe globulärer Proteine, die im Blutplasma vorkommen
--> werden in Leber gebildet

Gammaglobuline = Plasmaproteine, die in der Serumeiweißelektrophorese am langsamsten wandern
--> bilden die Gammafraktion
--> repräsentieren die im Blut zirkulierenden Antikörper

Def.: Verschiebung des quantitativen Verhältnisses der einzelnen Proteinfraktionen

* Störung in der Proteinverteilung im Blutplasma bzw. Blut
* Proteine liegen nicht in ihren physiologischen Verhältnissen vor
* kann angeboren oder erworben sein

• Ungleichverteilung der Proteine zwischen Intra- und Extravasalraum: Kolloidosmotischer (=onkotischer) Druck

• „Gegenkraft" zum hydrostatischen Druck bewirkt Regulation des Flüssigkeitsaustausches

• Ungleichgewicht ⇒ Oedem

* Hydrostatischer Druck in der Kapillare
* Kolloidosmotischer Druck in der Kapillare
* Kolloidosmotischer Druck im Gewebe

hydrostatischer Druck: Druck der innerhalb einer ruhenden Flüssigkeit durch den Einfluss der Gravitationskraft hervorgerufen wird. Der hydrostatische Druck ist eine statische Größe, die nur von der Höhe der Flüssigkeitssäule über dem Messpunkt abhängt.

NPN = Stickstoffhaltige Nichtprotein-Verbindungen
(Reststickstoff), harnpflichtig

• Harnstoff:
→ Endprodukt Protein/AS Stoffwechsel (Ureotelie)
→ Entsteht im Harnstoffzyklus in der Leber bei
der Entgiftung von Ammoniak
• Hippursäure:
Entgiftungsprodukt der Benzoesäure aus Magen-Darm-Trakt (Wdk)
• Kreatinin:
Muskelstoffwechsel
• Harnsäure:
→ bei Primaten, Dalmatiner (Transport-Defekt): Harnsäure Endprodukt; kaum Allantoin Umwandlung
→ bei Reptilien und Vögel physiol. Endprodukt (Uricotelie)
→ Auskristallisation führt zu Gicht

Pfortader sammelt Blut aus Bauchorganen ...
- Nährstoffe (Darm)
- Hormone (Pancreas)
- Abbaustoffe (Milz)
... und führt es der Leber zu.

4-7 mmol/l Monogastrier
2-4 mmol/l Wiederkäuer
~10 mmol/l Vögel

• Konzentration der Lipide im Blut ist nahrungsabhängig

• Nahrungsfette aus dem Darm gelangen in die Lymphe in Form von Chylomikronen (0.5-1.0 μm ∅; <0.95 g/ml Dichte), bestehend aus:
  * Triglyceriden (90%)
  * Phospholipiden (4%)
  * Cholesterin (5%)

• Aus Lymphe gelangen Chylomikronen ins Blut

• Nach fettreicher Mahlzeit sind bis zu 20 g/l Lipide im Blut (Trübung; Lipämisches Serum)

• "Klärung" des Blutes: Insulin ermöglicht die Aufnahmeder Lipide ins Gewebe

• Lipide werden hauptsächlich an Plasmaproteine gebunden = Lipoproteine (10-50 nm ∅; 1.0-1.21 g/ml Dichte)

• Fett- und Proteinanteil sehr unterschiedlich:
  --> Sehr geringe Dichte: VLDL (very low density lipoproteins: 90% L)
  --> Geringe Dichte: LDL (low density lipoproteins)
  --> Hohe Dichte: HDL (high density lipoproteins 50% Lipide)

VLDL werden vom Endothel in LDL verdaut
LDL sind cholesterinreich: falls LDL-Spiegel hoch: Ablagerung von Cholesterin in die Gefässwände → Arteriosklerose

* dienen dem Lipidtransport im wässrigen Milieu des Plasmas
* die "Schale" wird von Molekülen gebildet, die sowohl hydrophile Teile (dem Wasser zugewandt) als auch lipophile Teile (dem Inneren zugewandt) besitzen... --> Cholesterin und Phospholipide
* ...während stark hydrophobe Lipide das lipophile Milieu im Inneren bilden --> Cholesterinester, Triglyceride + fettlösliche Vitamine
* die polare "Schale" aller Lipoproteine enthält einen oder mehrere Apoproteintypen (am Beispiel der VLDL sind dies
v.a. ApoB und ApoC)
* der prinzipielle Aufbau aller Lipoproteine sehr ähnlich
  --> unterscheiden sich  jedoch in der Art der Apoproteine + der quantitativen Verteilung der Lipide

Hämatopoiese = Bildung der verschiedenen Blutzellen

Bildungsorte:
- embryonal: Leber und Milz
- postembryonal: im Knochenmark flacher Knochen

• Teilungsaktivstes Gewebe im Körper --> pro Tag werden Millionen von neuen Blutkörpercchen gebildet
• Erythrozyten leben in der Regel länger als Leukozythen
• Stammen alle von hämatopoietischen Stammzellen ab = CFU (Colony Forming Unit)
• Effiziente Regulation

CSFs bzw. Cytokine beeinflussen blutbildendes System primär über 4 Wege:
- Eintritt Mitose
- Erhöhung Zellteilungsrate
- Beschleunigung Zellreifung
- Verhinderung Apoptose

CFU: colony forming unit;
CSF: colony stimulating factor

- haben die Fähigkeit einen vollständigen bzw. eigenständigen Organismus zu bilden
- Zelle kann sich in jede Körperzelle differenzieren

Grosse Regenerationsfähigkeit:
• Pro Liter Blut und Tag werden neu gebildet:
- 2,5 Mrd Erythrozyten
- 2,5 Mrd Blutplättchen
- ~ 1 Mrd Granulozyten
ausgehend von einem kleinen Pool an (morphologisch unauffälligen) Stammzellen

z.B. Bestrahlte Maus mit zerstörtem blutbildendem System: 30 „gereinigte" Stammzellen genügten zur Wiederherstellung!

• Runde, bikonkave Scheibenform --> grosses Oberflächen/Volumen- Verhältnis --> effizienten
Gasaustausch durch Erythrocytenmembran

• Bei Säugern: kernlos (im Gegensatz zu allen anderen Wirbeltieren)

• Lebensdauer ca. 100 d
  --> Mensch: 120 d
  --> Maus: 48 d

• Ø der Erythrocyten etwa 5 – 7 μm
  --> Ø bei Maus gleich wie beim Elefant --> Tierart hat keinen Einfluss auf die Grösse der Ery.

• Kamelartige haben ovale Erythrocyten:
  - Neuweltkameliden: Mikozirkulation? (weiss man nicht sicher!)
  - Kamele: Rehydratation ohne Hämolyse? (weiss man nicht sicher!)

• Meeressäuger: grosse, dicke Erythrocyten als O₂- Speicher bei längerer Tauchperiode? (weiss man nicht sicher!)

• Bergziegen: kleine Erythrocyten, dafür grosse Anzahl

Innerhalb eines Species und innerhalb eines Individiums gibt es Grössenunterschiede in der Erythrocytenpopulation: Normalverteilung

Normocyten: normal grosse Ery. mit normalem Hämoglobingehalt
Mikrozytose: abnorm kleine Ery. --> mittleres korpuskuläre Volumen (MCV) der roten Blutzellen vermindert
Makrocytose: Vergrößerung der Ety. über den Normwert hinaus
Anisocytose: liegt bei ungleicher Größenverteilung von normalerweise gleich großen Zellen vor --> die häufigste Erythrozytenanomalie

Grösse und Anzahl der Erythrocyten sind negativ korreliert --> Je grösser, desto weniger

Somit bleibt aber das Gesamtvolumen aller Erythrocyten m.o.w. gleich.

Anteil aller Blutzellen zum Gesamtvolumen des Blutes
--> da Ec mehr als 99,9% der Blutzellen ausmachen gilt:
Hämatokrit ≈ Mass für Erythrocyten-Volumen zum Blutvolumen

Hämatokrit wird im wesentlichen bestimmt durch:
• Erythrocytenzahl und –grösse
• Verteilung der Körperflüssigkeiten

Trainierte Tiere haben tendenziell höhere Hkt Werte

Bei Tierarten mit Speichermilz (Pfd, Hd) steigt Hämatokrit bei Arbeitsbelastung stark an: Arbeitserythrocytose
--> über Sympathicus wird Erythrocytendepot der Milz entleert --> O₂-Transport-Kapazität steigt kurzfristig an:
60% beim Pferd, 20% beim Hund

Hämatokrit steigt:
• Starke, langandauernde Flüssigkeitsverluste (Durchfall, sehr starkes Schwitzen)
• Aufenthalt im Hochgebirge
• Epo-Doping

Hämatokrit sinkt:
• Blutverlust (mit sekundärer Flüssigkeitsverlagerung)
• Anämie --> Blutarmut

Der Gesamtwiderstand der Arteriole wird hauptsächlich durch den Gefässradius (r⁴) und die Fliesseigenschaft (Viskosität) des Blutes bestimmt: \(Stromstärke = {r^4*Druckdifferenz \over 8 *Viskosität*Länge} (Hagen-Poiseuille)\)

• Deformierbarkeit und Aggregation der Ec (2/3)
• Plasmaprotein-Konzentration/–Zusammensetzung (1/3)
• (Blutplättchen, Leukocyten-Anzahl)
• Mit zunehmender Schubspannung verringert sich die Viskosität aufgrund der Aggregation und Deformierbarkeit der Ec
• Je schneller Blut fliesst, desto geringer wird die (scheinbare) Viskosität
• Deformierbarkeit der Ec abhängig von der relativ grossen Flexibilität der Zellmembran und des Cytoskeletts
• Junge Ec sind flexibler als alte
• Blutviskosität sinkt : bei Anämie
• Blutviskosität steigt: Erythrocytose

Eisenmangel:
- zu häufige oder zu starke Menstruation
- Schwangerschaft
- gestörte Resorption im Darm

Eisenverwertungsstörung:
- Tumor
- chronische Entzündung

MCV (fl): mittleres Ec-Volumen; norm: 92fl \(Hämatokrit\over Erythrozyten. pro. L\)

MCH (pg): mittlerer Hb-Gehalt eines einzelnen Erythrocyten (= Färbekoeffizient); norm: 31pg \(Hämoglobin\over Erythrozyten.pro.L\)

MCHC (g/l): mittlere Hb-Konz. in den Erythrocyten; norm: 335g/l \({Hb\over Hkt} oder {MCH\over MCV}\)

• Hämoglobin (Hb) = roter Blutfarbstoff der Wirbeltiere
• Falls die Hb-Menge, die in den Ec vorhanden ist, frei in Plasma gelöst wäre --> Viskosität des Blutes steigt stark

• Hämocyanin = kupferhaltiger Blutfarbstoff der Arthropoden und Mollusken (frei im Plasma gelöst)
 

Blut --> Hemoglobin:
- O₂-transport
- CO₂-transport
- NO-reinigung
- NO-bildung
Muskeln --> Myoglobin:
- O₂-storage/supply
- NO scavenging
- NO generation
- Lipid transport/signalling?
Neuronen --> Neuroglobin:
- O2-supply?
- ROS/RNS detoxification?
- Mito protection?
- Signal transduction?
Fibrobast/Neuron --> Cytoglobin:
- O2-supply to enzymes?
- ROS defense?
- NO metabolism?
- Lipid transport/signalling?

• O2-tragender, prosthetischer Gruppe (Häm)
• Artspezifischer Proteinanteil (Globin) – rein helikale Struktur
• Häm-Molekül (rote Farbe) besteht aus zweiwertigen zentralen Eisenatom (Fe2⁺) und vier substituierten Pyrol-ringen
--> Zentrales Eisen besitzt 6 Koordinationsstellen: 4 für Pyrolringe, 1 für das Globin + 1 für den Sauerstoff
• Je zwei α- bzw. β-Globine, zusammen mit vier Häm-Molekülen = ein Hämoglobin-Molekül (Tetramer!)

1. Säuger Hb ist ein Tetramer (Myoglobin: Monomer)
2. Oxyhämoglobin = Sauerstoffbeladenes Hb --> HbO₂    (Ggs.: Desoxyhämoglobin, Hb)
3. Oxygenierung = O₂ geht eine lockere, koordinative, reversible Bindung mit einem der vier zentralen Fe²⁺-Atome ein, wobei sich dessen Wertigkeit NICHT ändert    (Fe³⁺-Häm bindet keinen Sauerstoff)
4. positive Kooperativität = Die Bindung eines O₂ an ein Häm erhöht die Affinität der übrigen Hb Bindungsstellen
5. --> die O₂-Bindungskurve ist deshalb sigmoid (s-förmig)