- transport látek
- živiny -plyny
-pH
- osmotický tlak
- rozvod tepla - nhranná fiinkr.p
7M
- imunita (buněčná - humorální)
- obranné toxiny (ropušníci - Phrynosoma)
\#-»A/-»k»^> mAAliiniAbq fi inl//«A
ropušník
vĺqv/i ic7 iai nor\a luiirvuc
- tlak v očním sinu usnadňuje plazům čištění povrchu oka
Krevní ohjem: 3-16 % (ohratlovci)
- ohjem v cirkulačním systému
- hematokrit (ohjem huněk)
- ohjem plasmy
Hematologické parametry některých obratlovců
Ery - objem erytrocytu/velikost; 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 O2
vysoký p02
DB + 02  t » DB-02
nízký p02
- u obratlovců zejména svalový myoglobin (1x globin) a jeho krevní derivát hemoglobin (4x globin)
Fylogeneze dýchacích barviv u živočichů
Hb - hemoglobin; Mb - myoglobin; E - erytrokruorin (hemoglobin bezobratlých); Ch - chlorokruorin (zelený); Hr - hemerytrin (bez hemu, bezbarvý — fialový); Hc - hemocyanin (Cu2+, bez hemu, bezbarvý — modrý)
Struktura některých hemových skupiny globinů
Základní skupiny globinů u savců
Evoluce globinů (chromosomy člověk)
Podobnost jednotlivých globinů u obratlovců
Úloha globinů
A) Vazba a přenos O2
B) Redukce ROS a RNS (reactive species - tzv. radikálů)
C) Metabolismus NOxů
D) Regulace GTPás
E) Oxidačně redukční reakce s cytochromy
Metabolismus NOx
Katalyzované
hemoglobinem
Reakce 1 - odkysličování Reakce 2 - okysličování Reakce 3 - NO dioxygenace Reakce 4 - nitrosylace Reakce 5 - NO redukce Reakce 6 - O2nitrosylace (hem denitrosylace) Reakce 7 - NO2- redukce Reakce 8 - MetHb redukce
Saturační kapacita krve pro různé skupiny obratlovců a vody v ml O2 na 100 ml média při plné saturaci a při pO2 = 21,8 kPa pro vodu
voda (20°C) kruhoústí paryby 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 (Bohrůvefekt - ^) u dospělého skokana volského (R. catesbeiana) a jeho pulce
Faktor Bohrova efektu = 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 O2 k hemoglobinu dále ovlivňují
- parciální tlak CO2 => Rootůvefekt
- 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
mm
Bií]
smi
transport O2 krví; P50 = 3,8 kPa, n = 2,6. tejné" arteriální saturaci O2 (P50 = 0,4 kPa)
Výz Sro^ a pr
sigmoidní křivky pro hyperbolami pro n = 1 při
n - kooperativní Molekul; n = 1 p 200mer - n ~ 8
Pí0 ^venj 10
O> Partíal Prcssure (kPál
«;ient interakce molekul olekulu Hb (monomer cola); některé hemogk
hemu při vazbě O2, závislost na počtu hemových ); n = 2,6 pro 4 molekuly Hb (tetramer); Dbiny n > 8
Ú činek Bohrova a Rootova efektu/posunu na transport 02 krví
Vliv intenzity metabolismu na disociační křivku hemoglobinu pro O2.
Menší živočichové mají intenzivnější metabolismus = větší spotřeba O2 na 1g tkáně,
rejsek (shrew) přibližně 40x větší než slon (elephant) => větší nároky na přenos O2 z krve do tkání.
Účinnost transportu kyslíku krví v závislosti na hematokritu / koncentraci hemoglobinu
Hct - hematokrit
OT - transportní kapacita O2
OT = Vbl*k1*Hct
Vbl - průtok krve (ml za minutu)
k1 - relativní kapacita vazby O2 krví
v závislosti na Hct (ml O2 / ml krve * Hct)
rikrve - viskozita krve = riplasmy ek3Hct
k2 - konstatnta charakterizující tlak a odpor cév
k3 - konstatnta
OT in vivo x Opt. hematokrit
Posun umožňuje větší zásoby I       kyslíku v krvi
Vztah mezi transportní kapacitou O2 (OT) a
A) koncentrací hemoglobinu
B) Molekulární hmotností hemoglobinu (M = Mr!!!)
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)
Zásoby 02 - významné zejména pro potápějící se savce a ptáky
Hemoglobin jako zásobárna O2
-1,3 ml O2 na 1g hemoglobinu
- > 15 g% hemoglobinu v krvi
- objem krve > 10 % tělní hmoty
Myoglobin jako zásobárna O2
- 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)
Plynové žlázy se sítí cév napojených na plynový měchýř
- navození Root efektu anaerobním metabolismem (produkce H+, laktátu,CO2)
- vytěsnění O2 z hemoglobinu
- zvýšení rozpuštěného pO2
- část O2 přejde do plynového měchýře
zachování jeho konstantního
u resorpci plynů
iky plynů v krvi obecně malé,
j
ivně
Transport C02 a jeho důsledky
za normálního stavu převažují hydrogen-uhličitanové ionty
C02 + H20 O H2C03 O H+ + HC03-zvyšující se pH zvyšuje množství uhličitanových iontů
C02 + 0H- O HC03- O H+ + C032-
C02 se také váže na -NH2 skupiny proteinů (významné u odkysličené krve) C02 + -NH2 O -NHC00- +H+
0becně 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) 0dkysličená krev má vyší obsah C02 pro stejný pC02 -> Haldanůvefekt
*) - parametry lidské krve, ale nejsou moc odlišné od ostatních obratlovců
(torr) 100 120
O
"O
z
Úloha erytrocytu v transportu CO2
Membrána erytrocytu je málo prostupná pro kationty. Vznikající HCO3-je měněn
za Cl- (chloridový / Hamburgerov efekt), s Cl- vstupuje i H2O => větší erytrocyty = vyší hematokryt
Acido-bazická rovnováha
H2O O H+ +OH-pH = pK + log [A-] / [HA] (pK = pH pro [A-] = [HA])
P - pufrační kapacita; p = Ammol / ApH
- voda má pH = 7 při 25°C -pHtělních tekutin člověka ~ 7,6
- intracelulární pH ~ 7
Pufrační základ
tělních tekutin tvoří celková koncentrace HCO3-, 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
Bahník (Protopterus) Žralok (Squalus) plasma
krev
Das (Opsanus)
Makrela (Scomber) Žábronoš (Necturus) Skokan (Rana) Aligátor Bobr
Člověk p
plasma krev
P
15,2
6,5
9
6,7 14,8
8,0 16,4
22,6 27 6,5
30,8
RAC / RAL
Respirační acidóza / alkalóza MAC/MAL
Metabolická acidóza / alkalóza
Vztah mezi HCO3- (y; mM) a pH (Daven-port diagram) - člověk
pCO2 a koncentrace HCO3" 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)
pH krve, pC02 a HC03-versus teplota těla/okolí
Vtah mezi pC02 a pH krve u některých savců a ptáků
v klidu „»"a při oddychování „o" Přerušovaná linie nekompenzovaný poměr pro danou koncentraci HC03-
Změna pH v závislosti na teplotě (organismy x pufry)	
	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
HCO3-/imidazol pufr (25mM + 20mM)	-0,015
Žába	-0,013
netopýr	-0,009
myš	-0,009
Pouštní leguán	-0,008
HCO3- pufr (25mM)	-0,005
HCO3-/PO43- 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
evolučně starší
bez imunologické paměti
reakce na antigen (Ag) řádově v min.
bariéry - mechanické, chemické (lysozym), mikrobiální
složky: buněčná (fagocyty, NK) + humorální (komplement, interferony, lektiny, další sérové proteiny)
evolučně mladší
imunologická paměť
reakce na Ag: dny - týdny
složky: buněčná (T-lymfocyty) + humorální (protilátky - Ab)
Ne:
•
•
základní homeostatický mechanizmus
udržování integrity organizmu:
- obranyschopnost
- autotolerance
- imunitní dohled
•   už u fylogeneticky nejstarších druhů
■   Úrovně -> geny -> molekuly -> buňky -> orgány (primární +
sekundární)
Fakta z roku 1980 (1992)	rejekce	imun. spec. rejekce	imun. paměť	fago-cytóza	enkap-sulace	nespec. humor. faktory	ameboid. fagocyty	diferenciace leuko-cytů	protilát ky
Protozoa	A	N	N	A	N	N	N	N	N
Porifera	A	A	A	N	A	N	N	N	N
Cnidaria	A	A	A	N	A	N	N	N	N
Annelida	A	A	?	A	A	A	A	asi A	N
Mollusca	A	?	?	A	A	A	A	N	N
Arthropoda	A	?	A	A	A	A	A	N	N
Echinodermata	A	A	A	A	A	A	A	A	N
Tunicata	A	asi A	A	A	A	A	A	A	N
Vertebrata	A	A	A	A	N	A	A	A	A
03
v 8-
2
(0
i
c
o
q-
m
£|3 °í
Nevyskytuje se
Výskyt v primitivní
formě resp. jen u některých
druhů
výspě á forma
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 ^EĹľ-několik bílkovin s vlastnostmi imunoglobulinů.
Mihule (Petromyzones) - 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, I
prudčeji probíhají reakce
zprostředkované protilátkami IgM.
V"
Paryby (Chondrichthyes)
- typické Ig (2 lehké + 2 těžké řetězce), 1 typ Ab- IgM.
- u žraloků brzlík a slezina
Ryby (Pisces) -tkáňovéAg-MHC
- aktivita IgM závisí na teplotě (jako všech poikilotermů)
- proteiny komplementu uniformní -plně diferencovaný brzlík a slezin
u
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 (Urodela)
- nejsou MHC
- hematopoéza v kostní dřeni neprokázána,
probíhá v ledvinách a játrech 1^-vs^-^--1
Záby (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 (4ves)
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 difúzní 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
Systém lymfatických cév (vasa lymphaticá) 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
Savci včetněčlověka mají dokonale vybudovaný thymus a systém buněčné imunity. Ig 5 resp. 9 typů (IG1-4, IgM, IgA1-2, 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 NK 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.
Savci
(zajímavosti)
- 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 mateř. mléka