- transport látek
- živiny
- plyny
- regulace homeostázy
-pH
- osmotický tlak
- rozvod tepla
- obranná funkce
- imunita (buněčná - humorální)
- obranné toxíny (ropušníci - Phrynosoma)
- vzácně mechanická funkce
- tlak v očním sinu usnadňuje plazům čištění povrchu oka
Krevní objem: 3-16 % (obratlovci)
- objem v cirkulačním systému
- hematokrit (objem buněk)
- objem plasmy
- neelektrolyty - močovina, glukóza,., (metabolismus)
- proteiny - koloidní osmotický tlak
- pufrační schopnosti - pH
- metabolity, toxiny,..
- buňky
Hematologické parametry některých obratlovců
Ery - objem erytrocytu; EryK - počet erytrocytu v 1 litru krve; Hct - hematokryt; Hb - koncentrace hemoglobinu; PHEry - množství hemoglobinu na buňku; PHEryK - koncentrace hemoglobinu v buňce; OK - kapacita krve pro 02
	Ery	EryK	Hct	Hb	PHEry	PHEryK	OK
	fL	1012/L	%	g/L	pg	g/L	ml O/L
mlok	10800	0,027	29	76	2830	262	a 102
(Amphiuma)							
skokan	845	0,296	25	70	232	285	94
želva	394	0,52	21	69	133	335	92
velbloud	319	11,0	35	158	14	494	211
slon africký	141	3,03	43	153	51	356	205
krocan	136	2,72	37	123	45	336	165
běluha	134	3,34	46	193	57	427	259
člověk	90	4,99	44	146	29	335	196
myš	60	8,3	50	159	19	320	213
pytlouš	45	11,8	54	193	17	367	259
rejsek	31	11,5	36	162	15	477	217
koza	18	16,1	29	104	7	356	139
kančil	6	55,9	31	117	2	380	154
úhrtřík Iůmnhiiima\
Dýchací barviva (DB)
vysoký p02
DB + 02  « 1 DB-02
nízký p02
- u obratlovců jen svalový myoglobin a jeho krevní derivát hemoglobin
Fylogeneze dýchacích barviv u živočichů
Chorda ta
Myriapoda   | Hc|
Gastropoda
Hc
Uh
EclúrLOClcnriHta
[Ml
Cephalopoda I Hc AmpílirtcUra [liťjMb
B Lva L via
Hi-
Jícj
NejnerÍGans JMb|
Primitive acoel flatworms
Sipunctitiíls
I1: i !!-.:!:■! -
Brachíopcds
riíortiniLli
Animals
Plam/bacteria symbiosis
Legume root nodules [Mb]
Paramecium Mb
IS
Hb - hemoglobin; Mb - myoglobin; E - erytrokruorin (hemoglobin bezobratlých); Ch - chlorokruorin (zelený); Hr - hemerytrin (bez hernu, bezbarvý —> fialový); Hc - hemocyanin (Cu2+, bez hernu, bezbarvý —> modrý)
Saturační kapacita krve pro různé skupiny obratlovců a vody v ml 02 na 100 ml média při plné saturaci a při p02 = 21,8 kPa pro vodu
voda (20°C) kruhoústí pary by ryby
obojživelníci plazi ptáci savci
0,65 1-1,2
4,4-4,5 4,9-19,7 6,3-10,4 6,6-12,5 10-22 14-32
Saturační křivka hemoglobinu kyslíkem a (negativní = normální! Bohrův efekt u člověka
Změny v 50% saturaci hemoglobimu kyslíkem (P50) v závislosti na pH (Bohrův efekt - ty) u dospělého skokana volského (R. catesbeiana) a jeho pulce
Faktor Bohrova efektu (ty = AlogP50/ApH) pro hemoglobiny obratlovců.
ryby
obojživelníci plazi ptáci
savci
-0,54/-0,31 -0,29/0 -0,52/-0,13 -0,5/-0,4 -0,96/-0,32
Bez Bohrova efektu
- hemoglobin sliznatek (Polistotrema)
- myoglobiny
Vazbu 02 k hemoglobinu dále ovlivňují
- parciální tlak C02 => Rootův efekt
- u ryb napomáhá uvolňování plynů do plynového měchýře
- koncentrace iontů - výší koncentrace = vyší P50 / nižší vazebnost (savci)
- koncentrace organických fosfátů (intracelulárně) - výší koncentrace = vyší P50 /
nižší vazebnost (savci)
- teplota - vyší teplota = vyší P50 / nižší vazebnost
Výz Sro^ a pr
y pro transport 02 krví; P50 = 3,8 kPa, n = 2,6. při „stejné" arteriální saturaci 02 (P50 = 0,4 kPa)
n - kooperativní Molekul; n = 1 p 200mer- n ~ 8
hemu při vazbě 02, závislost na počtu hemových ; n = 2,6 pro 4 molekuly Hb (tetramer); biny n > 8
Účinek Bohrova a Rootova efektu/posunu na transport 02 krví
Vliv intenzity metabolismu na disociační křivku hemoglobinu pro 02.
Menší živočichové mají intenzivnější metabolismus = větší spotřeba 02 na 1g tkáně,
rejsek (shrew) přibližně 40x větší než slon (elephant) => větší nároky na přenos 02 z krve do tkání.
Účinnost transportu kyslíku krví v závislosti na hematokritu / koncentraci hemoglobinu
Hct - hematokrit
OT - transportní kapacita 02
OT = Vt/k^Hct
Vb, - průtok krve (ml za minutu)
k1 - relativní kapacita vazby 02 krví
v závislosti na Hct (ml 02 / ml krve * Hct)
r|krve - viskozita krve = r|piasmy ek3Hct
k2 - konstatnta charakterizující tlak a odpor cév
k3 - konstatnta
Vztah mezi transportní kapacitou 02 (OT) a
A) koncentrací hemoglobinu
B) Molekulární hmotností hemoglobinu (M = Mr!!!)
1
opi [rj]
= 0.278
kt = 1.34
[i?)inf-3.6 (M = 64,000)
0.1   0.2   0.3   0.4   0.5 0.6 [Hb] (g/ml)
5 10 15 20 Hb Concentration (g%)
viskozita x koncentrace (molární koncentrace)
Saturační křivky krve 02 u matky a plodu
- různé hemoglobiny
- podobný vztah i mezi dalšími 02 přenášejícími
barvivy, dle parciálního tlaku 02 (př. myoglobin x hemoglobin)
(torr) 80
Umb. vein
Zásoby 02 - významné zejména pro potápějící se savce a ptáky
Hemoglobin jako zásobárna 02
-1,3 ml 02 na 1g hemoglobin
- > 15 g% hemoglobinu v krvi
- objem krve > 10 % tělní hrr
Myoglobin jako zásobárna 02
- koncentrace ve svalu > 5 %
- svaly 20-40 % tělní hmoty
Plicní zásoby 02 - malý význam v důsledku redukce objemu vzduchu před potopením
Objem ml 02 na kg tkáňové masy							
	plíce	arteriální krev	žilní krev		svaly	rozpuštěno	celkem
člověk	12,2	2,8	10,1		0,9	1,9	27,9
kachna divoká	12,3	4,7	10,2		1,8	2	31,0
Ivoun	16,5	5,0	7.	,2	8,1	2	39,4
polák chocholačka	19,8	6,3	13,6		1,8	2	43,5
mrož	17,4	7,7	11,5		10,0	2	48,6
lachtan medvědí	21,8	6,7	9,9		11,7	2	52,1
tuleň obecný	13,6	12,2	18,8		18,6	2	65,2
vydra mořská	51,2	6,1	9	,4	8,8	2	77,5
tuleň pruhovaný	12,6	14,3	22,6		27,2	2	78,7
Výměna 02 v plovacím měchýři u kostnatých ryb
- objem je závislý na hloubce ponoření (10 m = 1 atm = 101 kPa)
- mechanismy pro uvolňování plynů do měchýře a zachování jeho konstantního objemu, mnohé druhy pak ještě žlázy pro zpětnou resorpci plynů
- problematické ve velkých hloubkách, parciální tlaky plynů v krvi obecně malé, pare. tlaky v měchýři značně narůstají s hloubkou
- nejsou mechanismy aktivního transportu, jen pasivně
- uplatnění Rootova (pC02) efektu ^^^^^^^^^^^^^^^
mmm
Plynové žlázy se sítí cév napojených na plynový měchýř
- navození Root efektu anaerobním metabolismem (produkce H+, laktátu,C02)
- vytěsnění 02 z hemoglobinu
- zvýšení rozpuštěného p02
- část 02 přejde do plynového měchýře
BHS
Transport C02 a jeho důsledky
za normálního stavu převažují hydrogen-uhličitanové ionty
C02 + H20 O H2C03 O H+ + HCO3-zvyšující se pH zvyšuje množství uhličitanových iontů
C02 + OH- O HCO3- O H+ + C032-
C02 se také váže na -NH2 Skupiny proteinů (významné u odkysličené krve) C02 + -NH2 O -NHCOO- +H+
Obecně jsou malé rozdíly*) mezi obsahem C02 v arteriózní a venózní krvi - 1.8 objem.%
- okysličená krev: 48,2 objem.%, pC02 = 5,4 kPa (arterie)
- odkysličená krev: 50 objem.%, pC02 = 6,3 kPa (vény) Odkysličená krev má vyší obsah C02 pro stejný pC02 -> Haldanův efekt
*) - parametry lidské krve, ale nejsou moc odlišné od ostatních obratlovců
Úloha erytrocytu v transportu C02
Membrána erytrocytu je málo prostupná pro kationty. Vznikající HC03" je měněn
za Cľ (chloridový / Hamburgerov efekt), s Cľ vstupuje i H20 => větší erytrocyty = vyši hematokryt
Acido-bazická rovnováha
H20 O H+ +0H-
pH = pK + log [A"] / [HA] (pK = pH pro [A] = [HA])
voda má pH = 7 při 25°C
pH tělních tekutin člověka ~ 7,6
intracelulární pH ~ 7
(3 - pufrační kapacita; (3 = Ammol / ApH
Pufrační základ
tělních tekutin tvoří celková koncentrace HC03", fosfátů a proteinových anionů. Ostatní ionty (tzv. silné ionty) jsou plně disociovány a nepodílí se na pH.
Pufrační kapacita plasmy a krve u různých druhů
	P
Bahník (Protopterus)	15,2
Žralok (Squalus) plasma	6,5
krev	9
D as (Opsanus)	6,7
Makrela (Scomber)	14,8
Žábronoš (Necturus)	8,0
Skokan (Raná)	16,4
Aligátor	22,6
Bobr	27
Člověk plasma	6,5
krev	30,8
RAČ / RAL	
Respirační acidóza / alkalóza	
MAC/MAL	
Metabolická acidóza / alkalóza |	
Vztah mezi HC03- a pH (Daven-port diagram) - člověk
C07 Concentration (mmole L )
7.0      7.1      7.2      7.3      7.4      7.5      7.6      7.7 7.8
pH of Extracellular Fluid
pC02 a koncentrace HC03" u některých obratlovců, - srovnání pro vodní a vzdušné dýchání
Závislost disociační konstanty na teplotě pro vodu a různé pufry (A) Závislost intracelulárního (svaly) a extracelulárního (krev (pH) na teplotě (B)
Vtah mezi pC02 a pH krve u některých savců a ptáků
v klidu „•" a při oddychování „o"
Přerušovaná linie nekompenzovaný poměr
pro danou koncentraci HCO^_
Změna pH v závislosti na teplotě (orq	anismv x pufrv)
	ApH/A°C
Kapr	-0,019
Aligátor	-0,018
Voda	-0,017
Žába	-0,017
Pstruh	-0,017
Mořská želva	-0,016
Ropucha	-0,016
HC037imidazol pufr (25mM + 20mM)	-0,015
Žába	-0,013
netopýr	-0,009
myš	-0,009
Pouštní leguán	-0,008
HC03-pufr (25mM)	-0,005
HC037P043- pufr (25mM + 20mM)	-0,004
Lenochod	-0,003
Ještěrka	-0,002
Hibernující ježek	-0,002
Hibernující křeček	-0,002
Hibernující netopýr	0
Hiberující pozemní veverka	0
IMUNITNÍ MECHANIZMY:
základní homeostatický mechanizmus
udržování integrity organizmu:
- obranyschopnost
- autotolerance
- imunitní dohled
už u fylogenetický nejstarších druhů
Nespecifické
• evolučně starší
• bez imunologické paměti
• reakce na antigén (Ag) řádově v min.
• bariéry - mechanické, chemické (lysozym), mikrobiální
• složky: buněčná (fagocyty, NK) + humorální (komplement, interferony, lektiny, další sérové proteiny)
Specifické
• evolučně mladší
• imunologická paměť
• reakce na Ag: dny - týdny
• složky: buněčná (T-lymfocyty) + humorální (protilátky - Ab)
■   Úrovně -> geny -> molekuly -> buňky -> orgány (primární +
sekundární)
imun. imun. fago- e Fakta z roku rejekce spec. paměť cytóza s 1980 (1992) rejekce
Protozoa
Po rife ra
Cnidaria
Annelida
Mollusca
Arthropod a
nespec.
humor.
faktory
Basic structure of an Antibody Light chain Variable region
Heavy chain
Constant region
ameboid, diferen-
fagocyty
A. Bezčelistnatci (Agnatha)
Sliznatky (Myxinoidea) nemají organizovaný thymus a jsou vybaveny jen
jednoduchými hematopoetickými a lymfopoetickými tkáněmi; krevní „lymfoidní hemoblasty" zajišťují funkce jak krvinek, tak zánětlivých buněk. Sliznatky jsou schopny „senzibilizovanými lymfocyty" I-
vypudit cizí štěpy a projevit známky - ^^^^^^
imunologické paměti. V séru se nachází
několik bílkovin s vlastnostmi imunoglobulinů.
Mihule (Petromyzoneš) - v krvi hemaglutininy a antibakteriální látky odpovídající Ig vyšších obratlovců, fylogenetický přechod mezi protilátkami bezobratlých a obratlovců.
B. Čelistnatci (Gnathostomata)
Mají již zřetelný thymus, slezinnou bílou pulpu a dokonalejší tkáňové i krevní lymfocyty, a objevují se u nich poprvé i plazmatické buňky. Aloštěpová reakce je velmi účinná, v krvi přibylo imunoglobulinů,
prudčeji probíhají reakce
zprostředkované protilátkami IgM
Ryby (Pisceš) -tkáňové Ag-MHC
- aktivita IgM závisí na teplotě (jako u všech poikilotermů)
- proteiny komplementu uniformní
- plně diferencovaný brzlík a slezina
Pa ry by (Chondrichthyeš)
- typické Ig (2 lehké + 2 těžké řetězce), 1 typ Ab- IgM.
- u žraloků brzlík a slezina
Obojživelníci (Amphibia)
V souvislosti s přechodem z vody na souš
- Kvalitativně vyší stupeň imunity
- Jsou vytvořeny uzliny a již existuje systém T i B lymfocytů
- Ve střevní tkáni lze nalézt velké množství plazmocytů.
Mloci (Urodelá)
- nejsou MHC
- hematopoéza v kostní dřeni neprokázána,
probíhá v ledvinách a játrech
Žáby (Anura)
- Silný MHC
- 2 druhy Ab (IgM a IgG)
- prokázána alergická reakce
- hematopoéza v kostní dřeni
- sekundární lymfat. org. (slezina, ledviny, lymfatické uzliny)
- GALT (gut associated lymphoid tissue).
Plazi (Reptilia)
- Podobnost s IS obojživelníků
- Jsou zde přítomny protilátky IgM a objevují se předchůdci IgG, navíc i „slizničního" IgA.
- Hematopoéza - kostní dřeň, slezina, thymus (s přibývajícím věkem involvuje), v hltanu tonzily
- Není spolehlivě prokázán MHC
- GALT v podobě kloakálního komplexu (anatomicky podobný Fabriciově burze
ptáků, ale není jejím ekvivalentem)
- Krokodýli (Crocodylia) mají velmi účinné baktericidní proteiny v krvi (odolnost i proti Staphylococcus aureus...)
Ptáci (Aves)
Zdokonalení lymfoidního systému. Vedle plně
vyvinutého thymu (všechny 3 typy T lymfocytů - Th, Tc i Ts) a kostní dřeně se vytvořila Fabriciova burza (bursa Fabricii) - hlavní orgán humorální imunity.
Dále slezina, lymfat. uzliny (nejsou u kurovitých), Peyerovy plaky, Harderova a pineální žláza.
Lymfat. tkáň má také difúzni podobu, její ohniska téměř ve všech orgánech - např. myokard, endokrinní org., játra, ledviny, pankreas i příčně pruhovaná svalovina
BALT (bronchus associated lymphoid
tissue)
Lokalizace lymfatických orgánů ptáků a savců
v. juguíaris
^-Harderova žláza -tymus
lymfatická tkáň bronchů ileocekální tonzila
slezina
Fabriciova burza
Tarisil
spleen
Lvímph Nodes
■0L Lymphailc vessels
Systém lymfatických cév (vasa lymphatica) není u ptáků tak vyvinut jako u savců. Sbírají lymfu z pletení tvořených lymfatickými kapilárami a odvádějí ji do doprovodných krevních žil. Lymfatické srdce a lymfatické uzliny se vyskytují pouze u kachen a hus.
- Savci včetně člověka mají dokonale vybudovaný thymus a systém buněčné imunity. Ig 5 resp. 9 typů (IG1-4, IgM, lgA1-2, IgD, IgE).
- Společný původ řady významných povrchových znaků a receptoru dokazují přesvědčivě analogie a podobnosti v jejich struktuře u nízkých živočišných forem a savců (člověka). Platí to pro druhové, diferenciační i histokompatibilitní znaky i pro receptory fagocytů, dendritických buněk a N K buněk i T a B lymfocytů.
- Geny pro receptory T-lymfocytů a geny pro receptory B-lymfocytů (imunoglobuliny)
se začaly odštěpovat od původních pragenů asi před miliardou let a osamostatňovat se před zhruba 600 milióny let. Vývojové zmnožování a rozrůzňování probíhalo pomalu, ale trvale. K divergenci histokompatibilitních znaků I. a II. třídy došlo asi před 200 milióny let.
- Základem vzniku nejspíše selekční tlak vnějšího + vnitřního prostředí, hlavní hnací
síla: vztah parazit-hostitel.
IgM Pentamer
IgM - 1. Ig ve fylogenezi i ontogenezi
velbloudi nemají lehké řetězce Ig
gepard - nízký polymorfizmus MHC (bottle neck effect) => genet. homogenizace => citlivost k infekcím, vysoká úspěšnost transplantací (-inbrední kmeny laboratorních zvířat)
primáti - transplacentární přenos IgG,
ostatní skupiny - IgG přes sliznice do mater, mléka
MHC proteins
-ooc
la)        1 MHC protein
TXJC
[hn:n«i]l mih:protrin