9. Funkce tělních tekutin Tělní extracelulární tekutina (krev, hemolymfa) je obrazem původního mateřského prostředí moře, v němž vznikaly a vyvíjely se první jednoduché živočišné organizmy. Buňky mnohobuněčných si z ní stále berou látky a opět jiné do ní vracejí. S růstem velikosti těl a s přechodem na souš narůstá její význam. Jiné fyziologické soustavy, o nichž ještě bude řeč, se starají o to, aby v tomto „ vnitřním moři" bylo stále dost živin, dost kyslíku, správná teplota a žádné škodlivé látky. Tělní tekutiny jsou vnitřním prostředím organizmu. Udržení relativní stálosti tohoto vnitřního prostředí má zásadní význam pro život. Je potřeba dodržet koncentrační limity živin, kyslíku, metabolitů včetně C02 aj. 9.1. Difúze, její účinnost a velikost těla U jednobuněčných nebo malých živočichů stačí k látkové komunikaci s okolím difúzni síly. Čas potřebný pro difúzi však prudce roste s difúzni vzdáleností (druhou mocninou). Proto se vznikem mnohobuněčnosti a zvětšováním tělesné velikosti je již vzdálenost mezi vnějším prostředím a buňkami natolik velká, že prostá difúze látek přes povrch těla není už dost efektivní. Navíc se zhoršuje poměr povrchu těla vůči objemu. Víme, že povrch roste s druhou mocninou poloměru koule, zatímco objem se třetí mocninou. Čím je živočich větší, tím menší tělesný povrch připadá na jednu buňku pro její látkovou komunikaci. Dokonalost látkové výměny s okolím určuje i úroveň celkové metabolické aktivity - „výkonnost", jakou si živočich může dovolit. Proto mohou sice existovat relativně velcí živočichové spoléhající na povrchovou difúzi, ale jejich pohybové a další metabolický náročné aktivity jsou minimální. Organizmy mají několik možností jak zajistit dostatečně intenzivní látkové toky: 1) minimalizovat difúzni vzdálenosti, 2) maximalizovat povrchy přes které difúze probíhá a 3) maximalizovat difúzni gradienty. Ad 1) Minimální difúzni vzdálenost. U nejjednodušších mnohobuněčných organizmů s tělním typem gas-truly je stále vzdálenost pro difúzi dostatečně malá, protože tělo jakoby jen obklopovalo střevní dutinu, která, často členěná, komunikuje s okolím ústním otvorem. Jde o gast-rovaskulární soustavu houbovců, žahavců, žebernatek a ploštěnců, plnící zároveň úlohu trávicího a cévního systému. S dalším vývojem vznikají tělní dutiny vyplněné extracelulární tekutinou propojující již všechny orgány a buňky v těle. Tzv. hemolymfa (u živočichů s otevřenou cévní soustavou) se dostává do bezprostřední blízkosti buněk a výměna látek difúzí mezi ní a buňkami je možná. Tělní tekutina tak přebírá roli prostředníka mezi vnějším světem a buňkami. U uzavřených oběhových soustav je krev oddělena od tkáňového moku (intersti-ciální tekutiny) cévní stěnou. I zde jsou však difúzni vzdálenosti minimalizovány díky husté síti mikroskopických kapilár obklopujících jednotlivé buňky. Ad 2) Maximální povrchy pro výměnu. Buněčné povrchy přes něž si mnohobuněčný organizmus vyměňuje s okolím látky, jsou typicky bohatě zřasené a členěné. Zabí-rají tak malý objem a zajišťují největší možnou plochu. Jde zejména o rozhraní krev-vzduch, krev-střevní obsah, krev-moč, krev-buňky. Příklady mohou tedy být: alveoly v plicích, mikrovilli střevního epitelu nebo epitelu ledvin-ného tubulu, ohromný celkový povrch kapilární sítě atd. Ad 3) Maximální gradient. Dostatečný koncentrační spád - gradient je třetí podmínkou efektivní a rychlé difúze mezi tělními tekutinami a okolím na jedné a buňkami na druhé straně. Je zajišťován a udržován přísunem látek k transportu na jedné straně membrány, naopak na její druhé straně odběrem látek již transportovaných. Tak vysvětlíme např. ventilaci plic, omývání zaber proudem „čerstvé vody" a nakonec i celou krevní cirkulaci - děje nezbytné pro uspokojení vysokých metabolických nároků. Mechanizmus udržující difúzni gradient je i výměna látek mezi dvěma protisměrnými proudy, o níž se zmiňujeme nejpodrobněji v souvislosti s vylučováním na str. 107. 9.2. Typy tělních tekutin Živočichům se během fýlogeneze vyvinuly tyto základní typy extracelulárních tělních tekutin: Hydrolymfa se vyskytuje u již zmíněných nejnižších skupin živočichů s gastrovaskulární soustavou (houbovci, žahavci, ploštěnci), u nichž tekutina v otevřeném střevě 9. FUNKCE TĚLNÍCH TEKUTIN 57 (často bohatě členěném) plní i úkoly transportu látek. Obsahuje hlavně soli, nepatrné množství jednoduchých bílkovin a volně plovoucí amébocyty. Nejsou v ní bílkoviny s transportní funkcí. Ostnokožci mají vedle střeva zvláštní, tzv. ambulakrální soustavu kanálků a ampul vyplněnou také mořskou vodou, sloužící ovšem především k pohybu. Hemolymfa je již složitější tekutina cirkulující v otevřených soustavách bezobratlých. Obsahuje již větší množství anorganických i organických látek a jsou zde přítomny i krevní buňky - hemocyty. Pokud není vyvinuta tracheální soustava, objevují se dýchací barviva - blíže o nich bude pojednáno v kapitole o dýchání (str. 92). V hemolymfě je přítomno určité množství bílkovin. V uzavřených cévních soustavách probíhá neustálá výměna látek mezi buňkami a krví prostřednictvím tkáňového moku jakožto média omývajícího všechny buňky. Jeho složení je podobné složení krevní plazmy, bez krevních bílkovin (je to krevní ultrafiltrát). Tkáňový mok tedy přináší buňkám z krve látky potřebné pro jejich metabolizmus a odvádí zplodiny buď zpět do krve nebo proniká do slepě zakončených mízních (lymfatických) kapilár. Vzniká tak míza (lymfa), která přetéká do lymfatických cév, ty procházejí mízními uzlinami a ústí do mízních kmenů, které vstupují do žilního oběhu (viz také str. 83). S mízou se dostávají do krevního oběhu zplodiny látkové přeměny s velkými molekulami, které nemohou projít stěnami vlásečnic. Na rozdíl od tkáňového moku obsahuje lymfa bílé krvinky, enzymy a některé bílkoviny. 9.3. Krev Krev je tělesná tekutina stálého složení cirkulující v uzavřené cévní soustavě. Její hlavní funkce lze shrnout do následujících bodů: 1) Od dýchacích orgánů přivádí kyslík do tkání a oxid uhličitý odvádí zpět. 2) Přivádí živiny a ostatní látky resorbované v gastro-intestinálním traktu ke tkáním a odvádí z nich odpadní zplodiny látkové přeměny. 3) Transportuje hormony, organické i anorganické látky z místa jejich sekrece nebo resorpce k cílovým orgánům a tkáním. 4) Přenáší teplo a tak se řízeným prekrvením podílí na termoregulaci. 5) Má mechanizmy na udržení stálosti vnitřního prostředí (pufrovací schopnost udržení pH, zásobárna vody na regulaci osmotického tlaku atd.). 6) Plní imunitní funkce odstraňující mrtvé nebo cizorodé elementy z těla. 7) U některých bezobratlých plní hydrostatický tlak krve nebo hemolymfy roli hydrostatického skeletu. 9.3.1. Obecné vlastnosti krve Krev je suspenze buněčných elementů erytrocytu (červených krvinek), leukocytu (bílých krvinek) a trom- bocytů (krevních destiček) v krevní plazmě. Poměr objemu krvinek ke krevní plazmě nazýváme hematokrit. U mužů je tento poměr přibližně 44 : 56 %, u žen, které mají méně erytrocytu, 40 : 60 %. U tura domácího nacházíme asi 35 % erytrocytu, u prasat asi 42 % a u některých ryb nebo obojživelníků jen kolem 20 %. 9.3.1.1. Krevní plazma Krevní plazma je nažloutlý, mírně opaleskující, slabě zásaditý (pH u savců je 7,3-7,5) vodný roztok bílkovin, elektrolytů a malých organických molekul. Plazma není jen pouhé vehikulum pro krevní elementy a pro transport látek mezi různými orgány a tkáněmi, ale plní také řadu funkcí. Na vodu připadá v plazmě člověka 91-92 %, na rozpuštěné látky 8-9 %. Na nižším fylogenetickém stupni je procento rozpuštěných látek nižší, např. u obojživelníků asi 2,5 %, u plazů a ptáků kolem 4,5 %. Objem plazmy dospělého člověka činí asi 5 % tělesné hmotnosti, což odpovídá asi 2,8-3,5 litrům. Z anorganických látek je v krevní plazmě řada iontů. Hlavní kationty jsou ionty sodíku, které se významně podílejí na udržování osmotického tlaku. Retence (zadržování) natria znamená i retenci vody. Ionty chloru pocházejí z ionizovaného NaCl. Chlor je důležitý i pro tvorbu HCl žaludeční šťávy. Hladina vápenatých iontů je v plazmě poměrně stálá. Jsou nezbytné pro srážení krve, neuromuskulární přenos, ovlivňuje prostupnost buněčných membrán a kontrakci svalů. Hypokal-cémie vede až ke svalovým křečím (tetanii). Spolu s fosforem je vápník také důležitým prvkem při tvorbě kostí a zubů. Draselné ionty jsou sice převážně intracelulár-ními kationty, ale jejich určitá stálá koncentrace v plazmě je důležitá pro aktivitu řady enzymů. Spolu se Na+ ionty hrají významnou roli při přenosu nervového vzruchu. Také horečnaté ionty jsou nezbytné pro aktivitu důležitých enzymů. Snižují dráždivost kosterního svalstva a jejich vysoká hladina může mít narkotické účinky. Ionty železa jsou v plazmě ve vazbě na bílkovinu transferin. Jsou nezbytné pro oxidační děje a představují důležitou součást hemoglobinu i cytochromů. Měď je v plazmě vázána na bílkovinu ceruloplazmin a je důležitá pro syntézu mnoha enzymů. U mužů je hladina mědi vyšší než u žen (což platí i pro samčí pohlaví mnoha dalších druhů živočichů). Z anorganických složek krevní plazmy jsou dále přítomny anionty bikarbonátové, fosfátové, sulfátové a přechodně i řada dalších anorganických látek, které jsou krví transportovány zejména z trávícího traktu k cílovým orgánům. 9.3.1.1.1. Bílkoviny krevní plazmy Z organických látek jsou v plazmě nejdůležitější bílkoviny, hlavně albuminy, globulíny a fibrinogen. Globulíny dělíme na alfal, alfa2, betal, beta2 a gama. Pomocí moderních separačních metod bylo však nalezeno bílkovinných složek v plazmě mnohem více. Plazmatické bílkoviny se tvoří většinou 58 9. FUKCE TĚLNÍCH TEKUTIN v játrech, imunoglobuliny v B-lymfocytech. Mezi jaterní-mi, tkáňovými a plazmatickými bílkovinami existuje stálá výměna. Za určitých patologických stavů dochází k výrazným změnám v proteinovém spektru krevní plazmy. Plazmatické bílkoviny se účastní na procesu srážení krve (viz dále), její suspenzní stabilitě, podílejí se na udržování stálého pH (jako pufry mohou přijímat nebo uvolňovat vodíkové ionty a tvořit tak proteinový nárazníkový systém plazmy - viz dále). Za určitých okolností mají plazmatické bílkoviny i nutriční význam, neboť jejich odbouráváním j sou získávány aminokyseliny pro syntézu jiných životně důležitých bílkovin. Následkem toho klesá např. při hladovění onkotický tlak a objevují se edémy. Onkotický tlak je koloidné osmotická savá síla bílkovin, kterou molekuly bílkovin vážou vodu (význam na str. 80). Při snížené hladině plazmatických bílkovin onkotický tlak klesá, voda uniká z cév a vznikají otoky ve tkáních. Typická jsou např. nafouklá bříška při značném nedostatku bílkovin ve výživě u dětí v některých afrických, asijských a jihoamerických zemích. Plazmatické bílkoviny díky své rozpustnosti ve vodě mohou vázat a transportovat některé ve vodném prostředí krve nerozpustné a tedy těžko transportovatelné látky: hormony, vitaminy, tuky, léky, bilirubin (vázán na albuminy) i ionty některých prvků. Globulinové frakce plazmatických bílkovin mají také význam v imunitních reakcích organizmu (viz také str. 67), kdy určité specifické imunoglobuliny (Ig) jsou syntetizovány jako protilátky v odpověď na vniknutí antigénu. Z ostatních organických látek se v plazmě vyskytují tuky. Celková lipémie činí na lačno 4 až 10 g/l plazmy. Lipidy jsou krevní plazmou transportovány ve vazbě na bílkoviny jako rozpustné lipoproteiny, a to hlavně z tenkého střeva do tkání, které je metabolizují a do tkání zásobních. Ve formě lipoproteinů je transportován i cholesterol (str. 34). Ten je součástí membrán, prekurzorem žlučových kyselin a steroidních hormonů, jeho deriváty jsou zdrojem vitaminu D. Jestliže se však hromadí v cévní stěně (často v kombinaci s vápníkem), může vyvolávat obávanou artériosklerózu. Obsah glukózy v plazmě (glykémie) je udržován na poměrně stálé hladině. Její fyziologické hodnoty nalačno jsou 4,5-6,2 mmol/1. V plazmě jsou dále přítomny zplodiny rozpadu bílkovin (hlavně močovina, kyselina močová) a některé další organické látky. 9.3.1.2. Krevní elementy 9.3.1.2.1. Erytrocyty (červené krvinky) Tvoří zdaleka největší část krevních buněk. Jejich význam spočívá v přenosu dýchacích plynů mezi dýchacími povrchy a tkáněmi. Proto jsou vybaveny dýchacím barvivem - hemoglobinem. V průběhu fylogeneze se měnil jejich tvar, velikost i počet. Nejmenší a bezjaderné erytrocyty mají savci, erytrocyty ostatních obratlovců jsou větší a mají jádro. Erytrocyty s jádrem mají mnoho spo- lečných znaků s typickými somatickými buňkami (kromě jádra jsou zde přítomny mitochondrie, endoplazmatické retikulum a další struktury) a probíhá v nich intenzivní látková výměna. V bezjaderných erytrocytech savců takovéto biochemické pochody neprobíhají. Mají snížený metabolizmus a pouze některé enzymatické reakce. Bi-konkávní (dvojdutý) tvar zvětšuje povrch erytrocytu pro difúzi 02 asi o 30 % proti kouli stejného objemu (obr. 9.1.). Součet povrchů všech červených krvinek v těle člověka je asi 2.000x větší než povrch těla. , 7,4[im Obr 9.1. Tvar erytrocytu. Bikonkávní tvar maximalizuje povrch. 9.3.1.2.1.1. Hemoglobin Červené krvinky obsahují značné množství červeného krevního barviva - hemoglobinu. O hemoglobinu, jeho struktuře a funkcích bude více řečeno v kapitole o dýchání na str. 89. Řekněme si zde jen to, že jeho dominantní funkcí je přenos kyslíku i C02 a uplatňuje se v nárazníkovém pufrovacím systému krve (str. 61). Množství hemoglobinu v krvi je pro jednotlivé druhy živočichů dosti charakteristické. V krvi muže je asi 135-170 g/l, U Žen asi 120-158 g/l. Protože při plném nasycení váže 1 g hemoglobinu 1,34 ml 02, může celkový objem krve vázat zhruba 1 litr kyslíku. 9.3.1.2.1.2. Počet erytrocytu U mužů se pohybuje v průměru kolem 5 miliónů v 1 mm3 (|J,1), tj. 5 x 1012/1 krve. Zeny mají v průměru 4,5 miliónů erytrocytu v 1 mm3 krve. Fyziologicky se vyšší počet erytrocytu objevuje u novorozenců. Dosahuje až 7 miliónů v lmm3 krve a je nejvýraznější první den po narození. Už koncem 1. týdne však poklesne asi na 5 miliónů v lmm3. Rychlý úbytek krvinek v prvním týdnu po narození se projevuje novorozeneckou žloutenkou (icterus neonatarum). Z hemoglobinu rozpadajících se erytrocytu se vytváří mnoho bilirubinu a játra novorozence nejsou ještě schopna jej dostatečně likvidovat. Do konce prvního roku postupně klesá počet krvinek asi na 4 milióny. Poté jich zvolna přibývá. Počet erytrocytu je u jednotlivých druhů živočichů poměrně stálý. Také u jiných obratlovců nacházíme u samčího pohlaví zpravidla o 5-10 % více červených krvinek než u pohlaví samičího. Počet erytrocytu např. u kostnatých ryb se pohybuje pod 2 milióny v 1 mm3, u bezoca-sých obojživelníků jen kolem 0,5 miliónu, u holubů kolem 3 mil., u králíků a morčat dosahuje lidských hodnot, u koz a ovcí je tento počet až 13 mil. v 1 mm3 a u vel-bloudovitých 13-15 mil. v 1 mm3. 9. FUNKCE TĚLNÍCH TEKUTIN 59 Zmnožení erytrocytu nad fyziologické meze se nazývá hypererytrocytóza (Polyglobulie, polycytémie). Úbytek erytrocytu pod tyto meze nazýváme hypoerytrocy-tóza (erytrocytopenie, oligocytémie). Při úbytku erytrocytu nastává i snížení množství hemoglobinu a rozvíjí se obraz choroby zvané anémie (chudokrevnost). Může nastat při ztrátách krve, po hemolýze způsobené poruchou vnitřní stavby erytrocytu (dědičné působení protilátek, infekce, chemikáliemi, rozpadem tkáně, poškozování ve slezine), po snížené tvorbě krvinek (zejména z nedostatku železa, vitaminu BI2, kyseliny listové, vlivem některých léků či zhoubných onemocnění). Při anémii z nedostatku železa jsou sníženy hodnoty hemoglobinu, přičemž počet erytrocytu může být v mezích normy. Polyglobulie nastává také při delším pobytu ve větších nadmořských výškách, kde je nižší parciální tlak 02. Při dlouhodobém pobytu člověka ve výšce kolem 4 000 m dosahuje počet erytrocytu asi 7 mil. v 1 mm3, ve výšce 5 000 m se pohybuje kolem 8 mil. v 1 mm3. Při déle trvajících vysokohorských výstupech nejdříve přibude erytrocytu tím, že se vyprázdní krevní zásobárny, poté se zvolna zrychluje i jejich produkce. Také při onemocněních, kdy je ztíženo sycení krve kyslíkem (plieni choroby, vrozené srdeční vady) se vytváří více erytrocytu. 9.3.1.2.1.3. Tvorba a zánik erytrocytu O vzniku erytrocytu (erytropoéze) si ještě řekneme později společně s tvorbou ostatních krvinek. Hlavním místem krvetvorby jsou až do poloviny zárodečného života játra. Později se na ní podílí i slezina a kostní dřeň. Asi ve 3. týdnu po narození probíhá krvetvorba jen V kostní dřeni. Do 5. roku života se krvinky tvoří ve všech kostech těla, po 18. roce už jen v kostech krátkých a plochých a také v hlavicích dlouhých kostí. Faktory nezbytné pro erytropoézu je možno rozdělit na substráty, tj. látky nezbytné pro stavbu krevních buněk, a na biokatalyzátory, látky nezbytné pro průběh enzymatických reakcí při syntéze erytrocytu. K substrátům patří především aminokyseliny a železo. Ke katalyzátorům počítáme měď, vitamin B12 (tento vitamin, jehož součástí je kobalt, působí na tvorbu krvinek v kostní dřeni), dále vitaminy B2, B6, kyselinu listovou a askorbovou. Rychlost rozpadu a tvorby erytrocytu se vyjadřuje hodnotou biologických poločasů. Biologický poločas erytrocytu myši je cca 40 dnů, u želv je jeho hodnota asi 500 dnů. Lidský erytrocyt má poločas rozpadu 100-120 dnů. Ve svém přirozeném prostředí (krvi) jsou červené krvinky pružné, schopné deformace při průchodu tenkými kapilárami, odolné proti mechanickým i chemickým vlivům. Rigidní, zestárlé krvinky neschopné průchodu úzkými krevními siny jsou ve slezině a také v játrech pohlcovány fagocytujícími buňkami. Při hemolýze - rozpadu erytrocytu - ať už probíhá ve slezině, játrech, kostní dřeni nebo v krvi, se z krvinek uvolňuje hemoglobin. Za normálních okolností se však z těla nevylučuje. Bezprostředně po hemolýze se totiž obě složky hemoglobinu - hem a globin - odštěpu- jí a přeměňují. Bílkovina globin uvolněná z hemoglobinu se štěpí na aminokyseliny, které organizmus využívá pro tvorbu nových bílkovin. Z hernu se v játrech a slezině odštěpí železo a rozklad pokračuje přes zelený bili-verdin a oranžový bilirubin. Z jater se bilirubin konju-govaný s kyselinou glukuronovou (viz str. 100) dostává žlučovými cestami do střeva jako součást žlučových barviv. Ve střevě se bilirubin činností baktérií redukuje a část vzniklých sloučenin se přeměňuje oxidací na ster-kobilin, jenž se podílí na typickém zbarvení stolice. Malé množství se také vyloučí močí. Uvolněné železo vychytává transferin. Ten přenáší železo opět na místo erytropoezy do kostní dřeně, nebo jej odsouvá do zásobárny železa, kde je vázán zřejmě ve feritinu, nebo popř. hemosiderinu (zejména v játrech, slezině, střevní sliznici, kostní dřeni, kosterních svalech, srdečním svalu). Feritin slouží nejen jako zásoba železa, ale chrání intracelulární prostředí proti toxickému účinku volných železitých iontů. Metabolizmus železa je pro lidský organizmus velmi důležitý. Polovina celkového množství železa v těle (5-6 g) je obsažena v hemoglobinu. Železo je rovněž součástí řady důležitých enzymů. Železo je přijímáno potravou (asi 10-15 mg/den), vstřebá se pouze asi 0,5-1,5 mg, tj. stejné množství, jaké se denně vyloučí stolicí, odlupovaním kůže apod. Střevní resorpce tohoto bioelementu z potravy je řízena, aby zvýšenou resorpcí nedocházelo k jeho nadměrné akumulaci v těle. Ztrácí-li člověk železo (např. při krvácení), účinnost vstřebávání z potravy stoupá. Některé enzymy slinivky břišní, mléčná strava a některé další látky resorpci železa naopak brzdí. Množství resorbovaného železa závisí hlavně na stavu zásob železa v těle a na intenzitě erytropoezy. Při opakovaných ztrátách krve (nejčastěji u žen) nebo při velké spotřebě železa při těhotenství, nastává pro organizmus nedostatek železa (sideropenie). 9.3.1.2.1.4. Suspenzní stabilita krve, sedimentace erytrocytu Krev je poměrně stálou suspenzí těžších krvinek v řidší viskózni plazmě. Důležitým činitelem, který udržuje suspenzi krvinek v plazmě je negativní elektrický náboj erytrocytu. Na styčné ploše krvinek s krevní plazmou jsou proti negativním nábojům erytrocytu volné pozitivní náboje částic krevní plazmy. Každý erytrocyt je obklopen dvoj-vrstvou elektrických nábojů. Tato dvojvrstva napomáhá rozptýlení a vznášení erytrocytu v plazmě, i když jsou specificky těžší (Coulombův zákon). Necháme-li stát nesrážlivou krev v nádobě nebo zkumavce, rozdělí se její součásti podle své hustoty - sedimentuj! Složení krevní plazmy, velikost a množství erytrocytu může ovlivnit rychlost, s jakou červené krvinky ve vzorku nesrážlivé krve sedimentují. Určování sedimentační rychlosti je velmi významné pro posouzení celkového stavu organizmu. Obvyklé hodnoty sedimentace u zdravých dospělých mužů činí 2-8 mm za 1 hodinu, u žen za stejnou dobu 4-11 mm. Na rychlost 60 9. FUKCE TĚLNÍCH TEKUTIN sedimentace má vliv mj. bílkovinné složení plazmy. Proto se patologicky sedimentace zrychluje při zánětlivých onemocněních, a to u všech akutních i chronických infekcí, kdy přibývají v plazmě hlavně y-globuliny. Je zrychlena i při mnoha nádorových procesech i při chorobných stavech, za nichž ubývá erytrocytu. 9.3.1.2.2. Leukocyty (bílé krvinky) Hlavní úlohou bílých krvinek je obrana organizmu před cizorodými látkami, vstupujícími do něho zvenčí ve formě choroboplodných zárodků (bakterie, plísně, viry, paraziti), prachu aj. nebo vznikajícími přímo v organizmu při procesech látkové přeměny, transplantacích, rozpadu buněk atp. O typech a funkcích leukocytu při obranných, imunitních reakcích bude pojednáno v příští kapitole. Jejich počet se v krvi dospělé osoby pohybuje mezi 4-1 Oxl O3 na mm3 krve. V počtu leukocytu není rozdílů mezi pohlavími, ale mění se významně v průběhu dne a noci (ráno jsou počty leukocytu u člověka nejnižší, večer nejvyšší). Novorozenci jich mají trojnásobně i čtyřnásobně více. Do konce prvního roku toto množství poklesne asi o jednu třetinu, ale ustálí se až v období před pubertou. Orientačně uveďme, že počet bílých krvinek u žab dosahuje v 1 mm3 asi 3.000, u psa asi 11.000, u kočky 17.000 a u holuba přes 20.000. Větší úbytek nebo naopak zvýšení počtu nastává jen za chorobných stavů. Zvýšení počtu leukocytu nad 10.000 u člověka nazýváme leu-kocytóza. Ta se může objevit i po značné tělesné námaze, při menstruaci, v těhotenství, při intenzívním slunění, při infekcích a zánětech. Pokles leukocytu pod 4.000 je leukopenie (ř. penia = chudoba). Vzniká při hladovění nebo při delším pobytu v chladném prostředí, při různých onemocněních. Život bílých krvinek jev průměru podstatně kratší než krvinek červených. Většina granulocytů žije jen několik dní, agranulocyty (paměťové buňky) mohou žít i desítky let. 9.3.1.2.3. Trombocyty (krevní destičky) Jsou to bezjaderná tělíska okrouhlého nebo ty činko vitého tvaru různé velikosti a u savců nejmenší nebuněčné pevné elementy krve. Jejich nejdůležitější funkcí je ochrana před ztrátami krve při poranění cév - srážení krve (hemokoagulace). Po vyplavení z kostní dřeně přežívají asi 8-12 dní. Jejich počet v 1 mm3 se u člověka pohybuje v rozmezí 150.000-350.000. Také u většiny ostatních savcůje tento počet blízký hodnotám lidským a zpravidla nepřesahuje půl miliónu. U ptáků se pohybuje jen kolem 50.000 a ptačí trombocyty mají ještě zachované jádro. Počet trombocytů je patrně humorálně regulován trombopoe-tinem, který se tvoří, podobně jako erytropoetin, v ledvinách. Nadměrné zvýšení počtu trombocytů nazýváme trom-bocytóza, jejich značný úbytek při některých chorobách pak trombocytopenie. 9.3.2. Krvetvorba (hemopoeza) Krev je tkání se schopností trvalé obnovy buněk a regenerace. Úvodem bude proto užitečné uvědomit si obecnější souvislosti schopností různých tkání regenerovat, resp. proliferovat. 9.3.2.1. Kmenové buňky Schopnost tzv. kmenových buněk trvale se dělit je u dospělého savčího organizmu zachována jen v některých tkáních (pokožka, střevní epitel, krvetvorná tkáň). Ostatní kmenové buňky, které se uplatnily během embryonálního vývoje, již neexistují. To je případ tkání neschopných regenerace (např. permanentní tkáň nervových buněk), u nichž existuje od embryonálního vývoje pouze jistý počet již nedělících se buněk. Buňky jiných tkání se mohou za jistých okolností reverzibilně dediferenco-vat a opět dělit (stabilní tkáň jater). Konečně existují sebeobnovné tkáně, kde si kmenové buňky zachovávají po celý život jedince trvalou schopnost se dělit. Charakteristickým rysem kmenových buněk je nedi-ferencovanost. Diferenciace, zrání do určité morfologické a funkční specializace, s sebou nese ztrátu schopnosti se dělit. Proto v každém sebeobnovném systému musí existovat populace buněk, které nedozrávají. Tak je tomu i v případě krve, kde se krevní buňky neustále opotřebovávají, hynou a j sou nahrazovány novými. Existuje zde proto trvale se udržující cyklus mitotických dělení zásobních, nestárnoucích kmenových buněk, z nichž ovšem část je podle potřeby odebírána do různých diferenciačních linií (krvetvorných řad) vedoucích postupně až ke všem zralým buněčným elementům krve. Kmenová buňka je tedy schopna diferenciace do libovolné krevní řady - říkáme, že je pluripotentní. Z kmenových buněk nejprve vznikají unipotentní (pro-genitorové) buňky, stále ještě schopné dělení, ovšem již s vývojem determinovaným směrem k určitému typu krevní buňky. Finálním stádiem jsou nejprve nezralé a pak již zralé krvinky nebo destičky. Dojde-li ke zničení kmenových buněk (např. při ozáření), nemůže organizmus vytvářet krvinky. Obnovení lze dosáhnout pouze úspěšnou transplantací kostní dřeně. Nastane-li nekontrolovatelné dělení krvetvorných buněk, což bývá spojeno se zástavou jejich zrání, označujeme toto onemocnění jako leukémii. 9.3.2.2. Řízení krvetvorby Regulace počtu buněk určených ke zrání a pak rozdělení do různých řad je dosud ne zcela probádaným a složitým systémem s řadou zpětných vazeb. Platí ovšem, že stoupne-li potřeba některého druhu krvinek, např. erytrocytu po krvácení nebo granulocytů a makrofágů při infekcích, vzroste i koncentrace příslušného látkového faktoru. Ten způsobí, že se určitá část kmenových buněk „vydá na diferenciační cestu" směrem do červené, granulocytárně-makrofágové nebo jiné řady. 9. FUNKCE TĚLNÍCH TEKUTIN 61 V řízení červené a bílé řady (erytropoéza, granulopoéza, monocytopoéza, lymfopoéza, trombopoéza) existuje jistá asymetrie, daná pravděpodobně pozdějším evolučním objevením se buněk specializovaných na přenos kyslíku ve srovnání s buňkami zaměstnanými funkcemi obrannými. Erytropoéza je řízena hormonem erytropoetinem. Je to glykoprotein, který vzniká hlavně v ledvinách (v průběhu embryonálního vývoje v játrech) a stimuluje proliferaci časných stadií erytroblastů (nezralých červených krvinek) i uvolňování zralých erytrocytu do oběhu. Stimulací pro zvýšenou tvorbu erytropoetinu je pokles parciálního tlaku 02 v krvi protékající ledvinami nebo játry. Na tvorbu erytrocytu působí stimulačně somatotropin hypofýzy, tyroxin, glukokortikoidy, mužské pohlavní hormony. Ženské pohlavní hormony erytropoézu tlumí. Bílá řada je řízena např. interleukiny nebo kolonie stimulujícími faktory, které vznikají při interakcích bakteriálních antigénu s lymfocyty a monocyty. 9.3.2.3. Vývojová lokalizace krvetvorby U bezobratlých vznikají krvinky z mezenchymu a potom se množí přímo v krvi. Tak je tomu i v zárodečném vývoji obratlovců. S postupujícím vývojem se vznik krvinek soustřeďuje do krvetvorných center. U kruho-ústých (Cyclostomata) probíhá krvetvorba v pojivu trávícího traktu, u ryb, obojživelníků a plazů ve slezině, zčásti také v pohlavních orgánech, ledvinách, játrech a v případě lymfocytů v uzlinách lymfatické tkáně podél střeva. U vyšších obojživelníků a plazů se na krvetvorbě začíná podílet také kostní dřeň (viz. str. 73). U ptáků a savců probíhá krvetvorba také ve slezině a v játrech, ale pouze přechodně v embryonálním období. V dospělosti je místem tvorby lymfocytů i ostatních krvinek téměř výhradně červená kostní dřeň. 9.4. Acidobazická rovnováha krve Hodnota pH krve je mírou koncentrace iontů H+ (-log[H+]) a je u člověka v průměru 7,4. Udržování stálého pH je pro organizmus obzvláště důležité - například molekulární podoba bílkovin a tím i normální struktura jednotlivých součástí buňky závisí na pH. Také optimální činnost enzymů je vázána na normální pH. Při větších odchylkách pH od normy dochází k poruchám metabolizmu, propustnosti membrán, distribuce elektrolytů atd. Hodnoty pH krve pod 7,0 a nad 7,8 nejsou slučitelné se životem. Hodnota pH krve může být ovlivněna například přílivem iontů H+ z metabolické činnosti v podobě diso-ciujícího C02nebo kyseliny chlorovodíkové, mléčné, ketokyselin, nebo naopak mohou být H+ z krve odstraňovány např. ledvinami, při zvracení nebo vydechováním C02 plícemi. Ionty OH" jsou dodávány převážně v rostlinné potravě. Pro udržování stálého pH disponuje organizmus různými pufračními systémy. Důležitý pufr krve a intersti-ciální tekutiny je systém: C02 + H2OOHC03+H+ Pro každé určité pH roztoku je stanoven poměr koncentrace každé pufrové báze (např. HC03) k odpovídající pufrové kyselině (v našem případě C02). Velký význam pufrovacího systému C02/HC03v krvi spočívá v tom, že může nejen (jako jiné pufry) vázat ionty H+, ale navíc mohou být koncentrace obou složek systému nezávisle na sobě značně změněny: [C02] dýcháním a [HC03 ] činností jater a ledvin. Jestliže proniknou do pufrovacího roztoku ionty H+, vážou se na pufrové báze (HC03) za vzniku C02 + H20. V uzavřeném systému se vytvoří právě tolik pufrové kyseliny, kolik se spotřebuje pufrové báze. Pufrační kapacita by u uzavřeného systému byla malá, ale C02 je účinně odstraňován dýcháním - je ho vydechováno právě tolik, kolik se ho vytvoří a pufrovací kapacita vzrůstá. Při pH 7,4 se podílí otevřený pufrovací systém C02/HCO~ asi dvěma třetinami na celkové pufrační kapacitě krve. Zbytek je zajišťován neuhličitanovými pufry lokalizovanými převážně intracelulárně. Nejdůležitější z dalších pufrů je hemoglobin v červených krvinkách (viz str. 91). HbH <=> Hb + H+ Hb02H <=> Hb02 + H+ Jako pufrovací, nárazníkové systémy se uplatňují kromě toho i plazmatické bílkoviny a další látky, např. fosfáty. Poruchy: Jestliže stoupne pH krve nad horní hranici, hovoříme o alkalóze, klesne-li, o acidóze. Může jít o poruchy s původem respiračním (nedostatečná ventilace z jakýchkoli příčin) nebo metabolickým (diabetes, hladovění, poruchy ledvin, při průjmech, vysoký příjem bílkovin, anaerobní metabolizmus při nedostatku kyslíku atd.). Určitá menší změna reakce krevní plazmy může nastat např. při namáhavé tělesné práci (acidóza) nebo při zvýšené ventilaci plic v klidu (alkalóza). 9.5. Srážení krve (hemokoagulace) Nejstarším obranným mechanizmem proti ztrátám tělní tekutiny je u živočichů s otevřenou cévní soustavou stah svaloviny kolem poranění. Jinou reakcí je kontrakce poraněné cévy zamezující úniku krve. To jsou hlavní obranné děje proti krevním ztrátám u kroužkovců nebo měkkýšů. Od členovců již krev sama obsahuje mechanizmy pro vytvoření dočasné zátky bránící krvácení a umožňující zahojení. U obratlovců je poškození vnitřní stěny cévy signálem pro složitý enzymatický děj zvaný hemokoagulace. Koncem 60. let vznikla tzv. koncepce koagulační kaskády, podle níž do procesu srážení krve vstupuje nejméně 13 faktorů, které se označují římskými číslicemi. Většina těchto faktorů jsou bílkoviny 62 9. FUKCE TĚLNÍCH TEKUTIN charakteru proenzymů. Jakmile je dán podnět k aktivaci, proběhne postupná, kaskádovitá aktivace všech potřebných koagulačních faktorů až do vytvoření stabilizované fibrinové sraženiny Zástava krvácení (hemostáza) je souhra účinků plazmatických a tkáňových faktorů spolu s činností trombocytů. Výsledkem těchto interakcí je ucpání trhlin v cévách v průběhu několika málo minut. Schématické shrnutí hemokoagulační kaskády je na obr. 9.2. |~Adheze 1 | Agregace j viskózni I metamorfóza mjr I destiček Serotonin v Destičkov jjrombus ibrinogen Definitivní trombus Organizace, ' zahojení Obr. 9.2.Schema hemokoagulačních pochodů. Odhalenísubendo-telových vrstev cév (kolagenu) vede k adhezi a agregaci destiček v poraněném místě za vzniku destičkového (bílého) trombu. Vedle toho se uvolní tkáňové faktory a aktivuje se kaskáda reakcí v plazmě ústící ve vznik vláken fibrinu. Ten zpevní bílý trombus a vytvoří definitivní zátku. Při defektu vnitřní výstelky cév (endotelu) způsobeném poraněním, přijde krev v tomto místě do kontaktu se subendotelovými vlákny kolagenu. Krevní destičky pak adherují na kolagen. Toto přilnutí je aktivuje a díky cytoskeletárnímu kontraktilními aparátu mění svůj tvar - metamorfují na kulovitý tvar s pseudopodiemi. Následnou exocytózou vylévají obsah svých granul - sekrece. Látky, které sekretují, pozitivně zpětnovazebně podporují agregaci dalších destiček (ADP) a jejich adhezi. Z dalších účinků uvolňovaných látek lze jmenovat stimulaci vazokonstrikce (serotonin), mitogenní účinky (růstový faktor) a fagocyty aktivující faktor. Výsledkem je masivní shlukování destiček kolem poraněného místa za vzniku destičkové zátky tzv. bílého trombu. Ten zabezpečí, zejména při malých defektech, provizorní ucpání trhliny, k čemuž přispívá i kon-strikce dané cévy. Zároveň s uvedenými ději je zahájeno i vlastní srážení krve, kterého se účastní dva mechanizmy: 1) Zevní systém, závislý na tkáňových faktorech uvolněných z vý- razněji poraněné tkáně. 2) Vnitřní systém, aktivovaný i při menších poraněních, který je aktivován kontaktem koagulačního plazmatického faktoru XII s vlákny kolagenu poraněné cévy nebo obecně kontaktem s povrchem jiného povrchového náboje než má endotel. Oba systémy aktivují faktor X, který pak spolu s dalšími plazmatickými faktory, přemění protrombin na trom-bin a ten pak kaskádovitě iniciuje přeměnu fibrinogenu na fibrin. Fibrin tvoří vlákna, která se spolu vážou a vytvoří síť. Pleteň fibrinových vláken zpevní destičkovou zátku a vytvoří i se zachycenými erytrocyty definitivní, červený trombus. Ten se po určité době smrští (retrak-ce). Smršťují se fibrinová vlákna odstupující z těl trombocytů a ze sraženiny je vytlačováno krevní sérum. Sérum obecně je tekutá část sražené krve. Má stejné složení jako plazma, ale postrádá některé faktory (zejména fibrinogen), které byly při procesu srážení spotřebovány. Později prorůstá do trombu pojivo a nakonec se původní defekt zcela zacelí a na vnitřní ploše cévy se obnoví endotel. Endotelovou výstelku cévní stěny poškozuje také nikotin. Do poškozené stěny cév se ukládá mnohem rychleji cholesterol s vápenatými solemi, zbytky rozpadlých buněk a pojivovou hmotou. Dochází k zúžení průsvitu (lumenu) cévy, v místě zúžené a poškozené cévy se hromadí trombocyty a může se objevit krevní sraženina (trombus). Tvoření trombu ve věnčitých cévách je častou příčinou srdečního infarktu. Tkáň, kterou postižená věnčitá tepna původně zásobovala, odumírá. Při ucpání mozkové tepny dochází k tzv. mozkové mrtvici. Při zanesení uvolněného trombu do pravé komory a odtud do plic dochází k plieni embólii. Uzávěr hlavní plieni artérie velkým trombem vede k smrti postiženého. Pro řadu reakcí v koagulační kaskádě jsou nezbytné ionty Ca2+nebo vitamin K. Přidáním oxalátu nebo citronanu sodného ke krvi dosáhneme vyvázání iontů Ca2+ a krev se stane nesrážlivou. Srážení krve musí být omezeno na lokální reakci a nesmí přerůst v generalizovanou koagulaci v celém krevním systému. Antikoagulační, negativně zpětnovazebně účinky mají antitrombin s heparinem (přirozeně produkován žírnými buňkami) nebo plazmin, který má schopnost vzniklý fibrin opět rozpustit. Nadto, vznikající produkty odbourávání fibrinu tlumí jeho další tvorbu. Tak je srážení autonomně lokalizováno nebo ukončeno. Při nebezpečích trombóz se srážlivost omezuje uměle. Krvácivost je chorobné snížení schopnosti hemokoagulace (hemostázy) a může mít několik příčin: nedostatek vitaminu K (např. při potlačení střevní mikroflóry, která jej produkuje, antibiotiky), vrozený nedostatek některého faktoru (např. VIII při hemofílii), trombocytopenie, cévní onemocnění atd. Některé druhy zvířat sající krev (komáři, klíšťata, pijavice) vylučují do rány jiné antihemokoagulační látky. Hirudin pijavíc (Hirudinea) inhibuje účinnost trombinu. Protisrážlivé látky se vyskytují i v jedových žlázách některých druhů hadů, jiné hadí jedy naopak srážení krve urychlují. 9. FUNKCE TĚLNÍCH TEKUTIN 63 9.6. Množství krve Množství krve je pro určitý živočišný druh konstantní. Celkový objem krve se u obratlovců pohybuje zhruba od 6 do 9 % tělesné hmotnosti. U dospělého člověka to představuje 4,5-6 litrů krve. Ženy mají ve vztahu k tělesné hmotnosti o něco méně krve než muži, mláďata více než dospělci. Dobře trénovaní sportovci a namáhavě tělesně pracující lidé mají větší objem krve než ostatní. Také voda vstřebávaná v trávicím traktu přechodně zvětšuje objem krve, přebytek se však odstraňuje ledvinami. Zmenšení objemu krve nastává při pocení, hladovění, průjmech či krvácení. Regulační mechanizmy pak vyvolají pocit žízně a potřebu vrátit tak objem na původní hodnoty přívodem tekutiny. Normální objem krve se nazývá normovolemic, snížený hypovolemic, zvýšený hypervolemic Zdravý člověk snáší ztrátu do 10 % objemu krve. Určité zdravotní potíže může vyvolat ztráta kolem 750 ml, tj. asi 15 % objemu krve. I tuto ztrátu dokáže však člověk postupně vyrovnat. Menší ztráty krve se vyrovnávají přesunemz krevních zásobáren (játra, slezina) a převedením tkáňového moku do krve. Poté se urychlí i tvorba krvinek Denně se takto obnovuje asi 50 ml krve. To znamená, že za rok se objem krve u člověka vymění 3-3,5krát. Při vyšší ztrátě již však musí být indikována transfuze (např. při rozsáhlých chirurgických zákrocích). Transfuze krve je léčebný zákrok, při kterém se převádí krev zdravého jedince do krevního oběhu nemocného. \ýužívá se jí však také u různých krevních chorob, např. anémií, hemolytických nemocí atp. Při transfůzích krve má největší význam ABO systém, i když se přihlíží i k jiným skupinovým systémům, zejména Rh.