Patofyziologie krvetvorby a koagulace Vymezení oboru hematologie n Hematologie (ř. haima-haimatos krev, ř. logos nauka- hematologie, nauka o krvi a krevních chorobách) se zabývá krví a krvetvorným orgány - periferní krev -červená kostní dřeň - m ízní uzliny -játra, slezina Anatomické a fyziologické poznámky Základní krvetvorné orgány: Kostní dřep> Thymus Primární (ústřední) krvetvorné a imunitní orgány Lymfatické uzliny MALT (mucosa associated lymphoid tissue) Slezina Imunologicky kompetentní fond recirkulujících lymfocytů Periferní krev Primární (periferní) krvetvorné a imunitní orgány J Fyziologické funkce krve Patologie krve a krvetvorby n Nedostatek krevních elementu n Nadbytek krevních elementů n Hematologické malignity n Krvácivé stavy n Trombotické stavy Extraembryonální mezenchym Játra: 6. týden - porod Slezina, tymus, uzliny: 8.- 16. tvden SITE OF ERYTHROPOIESIS _ SS uver ss^f^ ^^^^^ BONE MARROW 6 12 18 24 30 36 POSTCONCEPTUAL AGE (WEEKS) B|F 12 18 24 30 36 42 POSTNATAL AGE (WEEKS) 48 Extramedulární hematopoéza Krvetvorba Stem cell Committed cells Maturing cells Pluripotent stem cell Monoblast Promonocyte Monocyte Macrophage Neutrophil Eosinophil Red Proerythroblast Basophilic Polychromatophilic Orthochromatic b|ood erythroblast erythrobiast erythroblast neurocyte cell n objem krve - 6-8% tělesné hmotnosti - 5,5 I n hematokrit - 46% muži, 41% ženy n erytrocyty - 5 mil./uJ (1% retikulocyty) n leukocyty - 4-10 tis./uJ (neu, baz, eo, lym, mono) n trombocyty- 150-300 tis./uJ n plazma - 290 mOsmol/kg (bílkoviny 65-80g/l) n fce - transport (02i C02, živiny, metabolity, vitamíny, elektrolyty, hormony, teplo atd.), pufrování, obrana proti cizorodým látkám. n po narození se tvoří jen v kostní dřeni (u dospělého jen ploché kosti a obratle) n u fétu v játrech a slezině n vznik ze společné (pluripotentní) kmenové buňky = > 3 řady: - erytrocytární - leukocytární - megakaryocytární (trombocyty) Stem cell factor, interleukins From »trornä : HEMOSTAZA > IMUNITNÍ ODPOVEĎ Krevní nátěr neutrofil „tyčka" neutrofil „segment" monocyt lymfocyt eosinofil bazofil trombocyt n bezjaderné buňky 7.5 x 2 um n životnost cca 120 dní n barvivo hemoglobin (A15 A2)> - 38% (28-36 pg) - 150g/l (1g Hb váže 1.34 mľkyslíku) n k tvorbě je třeba Fe, vitamín B121 kyselina listová n tvorba řízena erytropoetinem (ledviny, játra) n iHb (Ery) pod 140 g/l (i20g/i u žen) - anémie Erythropoietin n iHb (Ery) -> I schopnost přenosu 02^ porucha zásobování tkání -> 4 02 (hypoxie) n slabost, únava, závrať, bledost kůže a sliznic, tachykardie, dyspnoe, bolest svalů n primární, sekundární (nádory, záněty atd.) n etiologie: - nedostatečná tvorba Ery (Hb) - nadměrná ztráta Ery (akutní, chronická) Klasifikace anémií n Patofyziologická n Morfologická Morfologické třídění ncíle objemu erytrocytu - normocytové - m ikrocytové - makrocytové n podle koncentrace hemoglobinu v ery - normochrom ní - hypochrom ní Patofyziologické třídění n anémie z nedostatečné krvetvorby n anémie ze zvýšených ztrát n akutní posthemoragická anemie Anémie z nedostatečné tvorby n sideropenické - nedostatek Fe (v potravě, krvácení, porucha vstřebávání atd.) n megaloblastové - nedostatek vitamínu B12 5kyseliny listové či obou n aplastické - dřeňový útlum (vrozený nebo získaný) n při nedostatku jiných živin n u chronických nemocí ztrát n krvácení - akutní, chronické n hemolytické anémie - předčasný a nadměrný zánik erytrocytu - vrozené (porucha struktury Ery) srpková anémie - HbS (změna (3-řetězce) sldeformovatelnost Ery, i afinita k 02 - získané (protilátky proti Ery) infekční (malárie) Defect of differentiation '^rus infection Autoimmune reaction Gene defect Folic acid deficiency Iron deficiency Btj deficiency Defect of globin synthesis Defect of heme synthesis ythrocytee - defects '[membrane, metabolism! - damage (mechanical, immunological, toxic) - parasites • malaria etc.) Blocd Erythrocyte Microcytic hypochromic anemia Hemolysis Hemolytic anemia Klinické příznaky anem ie n únava, slabost, nevýkonnost n bledost kůže, sliznic, nehtových lůžek n tachykardie n rychlostní šelest na všech ústích n dusnost n manifestace latentních ischemií n sklon k otokům DK Etiologie anémií snížená krvetvorba - sideropenické - megaloblastové anémie - z útlumu krvetvorby - anémie chronických chorob - thalasémie zvýšené ztráty - chronická posthemorhagická - hemolytické n korpuskulárni n extrakorpuskulární Akutní posthemorhagická n Poruchy příjmu kobalaminu a folátu n Omezení syntézy DNA a tím i narušení buň. cyklu v rámci erytropoézy n Syntéza Hb pokračuje - vstup megaloblastů do krve (větší než 100 fI) n Předčasný zánik megaloblastů a zkrácená doba megalocytů (předčasné hemolýza) "ňiCyanocobalamin, hydroxycobalamin, deoxyadenosylcobalamin, methylcobalamin n V potravě vázán na proteiny n Nachází se v každé proliferativní tkáni n Maximální resorpční kapacita odpovídá potřebám, velké zásoby v játrech n Tvorba erytrocytu, perniciózní anemie n Při nedostatku megaloblastová anémie "infvletabolit folátu je potřebný pro syntézu deoxythymidylátu, který je jediným zddrojem pro thymin n Nedostatek folátu = inhibice syntézy DNA n Zásoba folátu v játrech cca na 2-4 měsíce n Použití např. fluorouracilu jako cytostatického chemoterapeutika Folate-Gl u-Glu... Folate Methotrexate Folate Folate deficiency in food _(. «> Methylcobalamin© — Cobolamine deficiency Cellular metabolism Glycine Deeoxyurdyhte Thymidylate synthase Desow-thymidylate -> DNA synthesis Megaloblasticke anemie způsobené poruchami syntézy DNA Poruchy metabolismu vitamínu B12a kyseliny listové při megaloblastických anémiích tenké střevo buněčná membrána deoxyuridilát —► thymidilát DHF-reduktáza methionin homocystein vitamin B12 vnitřní faktor 4 sloučeniny kyseliny listové 1. Chybení vnitrního 2. Porušená resorpce komplexu vnitřní faktor-vitamín B1 2 3. Defekt transportního proteinu 4. Nedostatek kyseliny listové v potravě 5. Porucha resorpce kyseliny listové 6. Blokáda DHF-reduktázy ! Nedostatek vitaminu B12 nebo kyseliny listové způsobuje makrocytární anemii, nedostatek železa, nebo narušení využitelnosti železa způsobuje mikrocytární anem ii. V prvním případe je podkladem porucha syntézy DNA, ve druhém případě porucha syntézy hemoglobinu. ! Anémie z nedostatku železa Nedostatek železa tlumí syntézu Hb = hypochromní mikrocytární anémie Příčiny: -Ztráta krve (GIT, menstruační krvácení) - Narušení recyklování Fe - chronické infekce - Příliš malý příjem Fe (nedostatečná výživa) - Narušení resorpce Fe v důsledku n achlorhydrie (atrofická gastritída, gastrektomie) n Malabsorpce - Zvýšená potřeba Fe (těhotenství, laktace) - Defekt apotransferinu Normal Fe uptake: 9 10-20 mg/d Cf 5-10 mg/d Transferrin deficiency, transferrin defect Fe absorption 3-15% of Fe uptake Nonabeorbed Fe in stool normal: 85-97% of uptake To Iwer 1 Absorption Disease in upper small intestine, Fe-binding food Fe deficiency Hb *ynthetŕ» \ <- Fe deficiency <- Fe ab8orpticri $ Glow*, pregnancy, bi-a&t feeding Macrophages in .spleen. Ii.-' and bone marrow (extravasal) Anémie z nedostatku železa Storage, loss and recycling Hemolytické anémie n Korpuskulárni HA (flexibilita, osmotická a mechanická odolnost, redukční potenciál) n Extrakorpuskulární HA Příčiny korpuskulárních HA n Vady membrány (hereditární sférocytóza) n Enzymové defekty (narušení metabolismu glc v erytrocytech) - Fyruvátkináza - vázne přísun ATP - inhibice Na/K ATPázy - Glu-6-PDH - (inhibice recyklace GSSG) - Hexokináza - vede k nedostatku ATP - GSH n Srpkovitá anémie, talasémie n PNH - defekt určitých membránových proteinů, které se účastní regulace komplementu; aktivace komplementu pak způsobí perforaci erytrocytární membrány extrakorpuskulárních HA n Mechanické faktory - poškození ery při kolizi s umělými chlopněmi, cévními náhradami apod. n I munologické příčiny - chybná transfuze nebo při inkompatibilite Rh mezi plodem a matkou n Toxiny - určité hadí jedy Hemolytické anémie Glucose Sickle-cell ■m-m ii i Enzyme delects I ba™>'-** / ATF -lin^AA * i deficie Thalo«*nnio Deficiency or functional dreordei of spectrin Hereditary spheiocytosi* ATP Hexokinaae *' / deficiency \ Erythrocyte t Glycolysis Gluc-«-POf*^ ATP Hemclyw 1 >*, \ Ank.iin < ►.cmccv Spectiin -Docoqr r.i ,C AF, DAF defect Pentose-P cycle V S-"N 2GSH GSSG X R,-SS-RS Rr8KRr8H • '• i stress Complement actuation Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (PNH) Horse beans, primaquine, sulfonamide, ete. Fovism Corpuscular causes (e.g. PNH) Fjctracorpuscular causes inmunobgbal toxic n (e.g. transfusion (e.g. snake poison) react an) mechanical (e.g. artificial heart valve) I / Acute intrsr/ascular hemolysis Erythrocyte fragments Thrombosis, embolism Ischemia Free Hbf \ Haptoglobin oveitoad \ CO f \ Hb deficiency Renal filtration of Hb Fe deficiency / . Hemoglobinuria Acute renale failure Poruchy syntézy hemoglobinu 1 .Nedostatek železa protoporfyrin í PBG í 8-ALA glycin tuk globin a-řetězce 6 p-řetězce membrána erytroblastů v potrave 2. Porucha resorpce Fe 3. Nedostatek transferinu 4. Ztráta zásobního železa 5. Porucha distribuce železa 6. Defekty syntézy globinu 7. Defekty syntézy hem u Anémie z nedostatku Perniciózní anémie n útlum tvorby Ery v kostní dřeni n pancytopenie - i ostatních krevních buněk n vrozená - Fanconiho anémie n získané - celotělové ozáření - léky a chemikálie (cytostatika) - infekční nemoci - útlak dřeně malignitami - osteomyelofibróza, osteomyeloskleróza ztrát n krvácení - akutní, chronické n hemolytické anémie - předčasný a nadměrný zánik erytrocytu - vrozené (porucha struktury Ery) srpková anémie - HbS (změna (3-řetězce) sldeformovatelnost Ery, i afinita k 02 - získané (protilátky proti Ery) infekční (malárie) Polycytémie n zvýšený počet erytrocytu n primární (pravá) - zmnožena produkce Ery ve dřeni, ÍHb, thematokrit n sekundární (polyglobulie) - reakce na hypoxii - u srdečních, plicních chorob, u kuřáků, ve vysokých nadmořských výškách -> T erytropoetin (ledviny) ~\ „úlomky" buněk (megakaryocytů), bez n fce: zástava krvácení (primární hemostáza), imunita n životnost v krvi 8-10 dnů n Itrombocytopenie (x trombocytopatie = porucha funkce) n Ttrombocytóza (x trombocytémie = nadměrná tvorba) n n n bezjaderné, doba života 4 dny megakaryocyty (1000-5000 trombocytů) typy trombocytových granulí: 1. denzní granula: neproteinové substance 2. a-granula: PDGF, koagulační faktory, von Willebrandtův faktor (adheze) 3. lysozomy 1. adheze na kolagen: vWF z endotelií 2. aktivace: změna tvaru, sekrece (serotonin, vWF, tromboxan Ag) 3. agregace: stimulována trombinem, tromboxanem Ag, vWF, fibrinogenem Trombocyty, lymfocyty Fyziologie hemostázy n Za normálních podmínek je prioritou udržet fluiditu krve n Na udržení fluidity se podílí celá řada faktorů - tzv. Virchovovo trias - Normální tok krve, kdy nedochází ke stagnaci v části reciste - Normální srážlivost - vyvážená regulace pro a protisrážlivých mechanismů - Nepoškozená cévní stěna - zachovaný endotel a dostatečná produkce jeho mediátorů n Při poranění je ale potřeba tento stav změnit, omezit fluiditu a zastavit krvácení Hemostáza n Nepřetržitě fungující fyziologický kontrolní proces - brání úniku krve z cévního systému n Koagulační kaskáda - jako jedna ze součástí n Patologické stavy - hypo a hyper n Na cévní poškození reaguje organismus ve dvou krocích: - Primární hemostáza - Sekundární hemostáza n Primární hemostatická reakce - cévní stěna a cirkulující krevní destičky Endotelové buňky mají specifické vlastnosti, které inhibují srážecí reakce - při poškození začíná hemostatická reakce - Kontrakce cévní stěny - Adheze destiček k subendoteliálním vláknům endotelu a vWF - Stabilizace destičkového agrgátu a urychlení sekundárních hemostatických reakcí Injury Subendothelium Endothelium von WlllebrandJ factor (vWf) Factor VIII Collagen Smooth muscle Platelet aggregation Collagen Thrombin \ Protein C Collagen Sekundární hemostáza n Aktivací srážecího systému se vytvoří definitivní fibrinová zátka n Kaskáda postupně zesilovaných enzymatických reakcí Sekundární hemostáza Intrinsic system (blood or vessel injury) XII*" — Xlla JL XI**^Xla Thrombin- IX' VIII i villa IXa Ca" Extrinsic system (tissue factor) Vila" „ J"" VII Ca* Xa. Ca* Prothrombin**"", +1m'Thrombin Ca Fibrinogen Thro£ibin^ Fibrin (monomer) 1 Fibrin (polymer) n 2 typy aktivace § vnitřní cesta - po kontaktu faktorů XII aXI s negativně nabitým povrchem v kolagen v subendoteliální vrstvě cév § vnější cesta - tkáňový faktor uvolněný z poškozené tkáně funguje jako kofaktor faktoru VII 1 fibrinogen VIII AHFA II protrombin* IX Christmas (AHF B)* III tkáňový tromboplastin X Stuart-Prower* IV vápník XI AHF C v proakcelerin XII Hageman VII Prokonvertin* XIII fibrin stabilizující * vitamín K dependentni faktory n n n vychytávání aktivovaných faktorů játry spotřebování faktorů antitrombin III: inhibitor proteáz, vazbu na ně usnadňuje heparin - neaktivuje se IX, X, XI, XII fibrinolýza - plazmin rozkládá fibrin Fibrinolýza n trombmodulin (endotelie) katalyzuje přeměnu trombinu na aktivátor proteinu C n aktivovaný protein C 1. inaktivuje VIII 2. inaktivuje V 3. inaktivuje inhibitor aktivátoru tkáňového plasminogenu (TRA) n TPA mění plasminogen na plasmin, který rozloží fibrinovou síť e-t_ i Soluble F.bnnogen — ,ibrin - Formal ion • of insolublo fibrin Thrombin - Factor " XIII i Tá*-ft- Fibrin-degradation products Factor XIII n n plazmin - cirkuluje jako neaktivní proenzym plazminogen - volný plazmin inhibován a2-antiplazminem aktivace plazminogenu pomocí tPA (endotel.b.) a urokinázy (uPA, epitel.b.) degradace fibrinu na degradační produkty aktivita tPA inhibována PAI n heparin n chelatační činidla (citrát, oxalát; Ca2+) n inhibice vitamínu K (dikumarol, warfarin) n n poruchy hemokoagulace (koagulopatie) nebo fibrinolýzy - hematomy, kloubní krvácení poruchy činnosti trombocytů - petechie defekty cév - petechie Defekty primární hemostázy n trombocytopenie - vrozená - získaná (ozáření, leukémie, autoimunita) n trombocytopatie - většinou vrozená nebo po lécích von Willebrandova choroba - vrozený deficit vWF i trombotizace - patologické srážení krve -> trombus n itoku krve, ísrážlivost, poškození cévní stěny n trombofilie = sklon ke vzniku trombóz - vrozená (nejčastěji abnormalita f.V) - získaná (operace, úraz, antikoncepce, těhotenství) -> hluboká žilní trombóza DK embólie plic