Physiologie des Blutes

Einleitung(edit | edit source)

Blut ist für die Erhaltung des menschlichen Lebens unerlässlich.⁽¹⁾⁽²⁾ Es ist entscheidend für den Transport von Nährstoffen, Hormonen, Gasen und Abfallstoffen im Körper und spielt eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr. Blut ist auch entscheidend für die homöostatische Regulierung von pH-Wert, Temperatur und verschiedenen anderen inneren Parametern. Es besteht aus Plasma, Thrombozyten (Blutplättchen), Leukozyten (Weiße Blutkörperchen) und Erythrozyten (Rote Blutkörperchen).⁽³⁾

Der erwachsene Mensch hat 4 bis 5 Liter Blut, das in den Blutgefäßen des Körpers zirkuliert.⁽⁴⁾⁽⁵⁾ Das Gesamtblutvolumen macht bei einem gesunden Erwachsenen etwa 7 bis 8 % des menschlichen Gesamtgewichts aus.⁽⁶⁾

Blutplasma (edit | edit source)

Blutplasma ist eine helle, gelbliche Flüssigkeit und macht etwa 55 % des gesamten Blutvolumens aus.⁽⁶⁾ Es dient als flüssige Grundlage des Blutes und besteht zu 91 % aus Wasser und zu 9 % aus Feststoffen, darunter Gerinnungsmitteln, Plasmaproteinen, Elektrolyten und Immunglobulinen.⁽⁷⁾

Im Embryonalstadium wird das Blutplasma aus den mesenchymalen Zellen gebildet. Das Albumin wird zuerst gebildet, gefolgt von Globulin und dann von anderen Plasmaproteinen. Bei einem Erwachsenen sind die retikuloendothelialen Zellen in der Leber für die Plasmaproduktion verantwortlich; dieser Prozess wird durch Knochenmark und Milz unterstützt.⁽⁷⁾

Funktionen des Blutplasmas (edit | edit source)

Das Blutplasma hat verschiedene lebenswichtige Funktionen. Es enthält Fibrinogen und Prokoagulantien wie Thrombin und Faktor X, die für die Gerinnung unerlässlich sind. Die Immunglobuline (Antikörper) im Plasma tragen zur immunologischen Abwehr des Körpers bei. Plasmaproteine, insbesondere Albumin, sind entscheidend für die Aufrechterhaltung des onkotischen Drucks (der bei etwa 25 mmHg gehalten wird), der ein angemessenes Flüssigkeitsgleichgewicht zwischen dem Blut und den umgebenden Geweben gewährleistet. Plasmaproteine tragen durch ihre Pufferwirkung zum Säure-Basen-Gleichgewicht bei. Plasma ist das wichtigste Medium für den Transport von Nährstoffen wie Glukose, Aminosäuren, Lipiden und Vitaminen vom Verdauungssystem zu den Geweben im ganzen Körper. Es erleichtert auch den Transport von Atemgasen – den Transport von Sauerstoff von der Lunge zu den peripheren Geweben und den Rücktransport von Kohlendioxid in die Lunge zur Ausscheidung – sowie den Transport von Hormonen. Abfallprodukte des Zellstoffwechsels werden im Plasma transportiert und über die Nieren, die Lunge und die Haut ausgeschieden. Plasma spielt auch eine Rolle bei der Temperaturregulierung.^(7)(8)(9)

Die Erythrozytensedimentationsrate (ESR), auch Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG) genannt, wird als diagnostischer Test verwendet. Da Fibrinogen bei akuten Entzündungen ansteigt, erhöht sich auch die ESR.

Erythrozyten (Rote Blutkörperchen) (edit | edit source)

Erythrozyten (rote Blutkörperchen) sind bikonkave, scheibenförmige Zellen.⁽¹⁰⁾ Sie haben keinen Zellkern und enthalten Hämoglobin, das eisenhaltige Protein, das Sauerstoff transportiert. Jede Zelle ist von einer Membran umgeben, die aus Lipiden und Proteinen besteht. Ein normaler gesunder Erwachsener produziert etwa 2-3 Millionen rote Blutkörperchen pro Sekunde.⁽¹¹⁾ Erythrozyten machen etwa 45 % des gesamten Blutvolumens aus, und eine einzelne Zelle hat einen Durchmesser von etwa 7 Mikrometern. Sie werden vom roten Knochenmark durch einen Prozess namens Erythropoese produziert.^(12)(13)

Aufgaben der Erythrozyten (edit | edit source)

Ein einzelner Erythrozyt hat eine Lebensdauer von etwa 120 Tagen. Während dieser Zeit erfüllt er mehrere Aufgaben. Seine Hauptfunktion besteht darin, Sauerstoff aus der Lunge zu den peripheren Geweben zu transportieren und Kohlendioxid aus den peripheren Zellen zu sammeln und in die Lunge zurückzuführen.⁽¹⁴⁾

Die roten Blutkörperchen enthalten Hämoglobin mit eisenhaltigem Häm (Fe), das eine Affinität für Sauerstoff hat. Wenn es in sauerstoffarmen (desoxygenierten) Zellen ankommt, verliert das Eisen (Fe) seine Affinität für O2 (aufgrund des verringerten Sauerstoffpartialdrucks und des niedrigen pH-Wertes). Dadurch wird die Abgabe von Sauerstoff an die umliegenden Zellen erleichtert.

Leukozyten (Weiße Blutkörperchen) (edit | edit source)

Leukozyten (weiße Blutkörperchen) sind ebenfalls zelluläre Bestandteile des Blutes. Sie haben einen Zellkern und tragen kein Hämoglobin. Leukozyten machen bei gesunden Erwachsenen 1 % des gesamten Blutvolumens aus und spielen eine wichtige Rolle für das Immunsystem.⁽⁶⁾ Leukozyten werden im Knochenmark durch einen Prozess namens Leukopoese gebildet.⁽¹⁵⁾ Die normale Leukozytenzahl liegt zwischen 4.000 und 10.000 Zellen/μL (Mikroliter).⁽¹⁶⁾

Arten und Aufgaben der Leukozyten (edit | edit source)

Es gibt verschiedene Arten von Leukozyten, darunter Neutrophile, Eosinophile, Basophile, Lymphozyten (B und T) und Monozyten.⁽¹⁷⁾

Neutrophile(edit | edit source)

Neutrophile sind weiße Blutkörperchen, die aus dem Knochenmark freigesetzt werden. Sie machen etwa 50 % der Gesamtzahl der Leukozyten aus, wobei jeden Tag etwa 100 Milliarden neutrophile Zellen produziert werden. Als Hauptakteure des angeborenen Immunsystems wandern sie zum Ort der Infektion, wo sie Bakterien und Viren identifizieren und abtöten.⁽¹⁸⁾ Neben ihrer unmittelbaren Rolle bei der Bekämpfung von Krankheitserregern produzieren die Neutrophilen auch Zytokine, helfen bei der Beendigung von Entzündungen, regulieren längerfristige Immunreaktionen und tragen zum angeborenen Immungedächtnis bei.⁽¹⁹⁾

Monozyten(edit | edit source)

Monozyten machen 5 bis 12 % der Gesamtzahl der weißen Blutkörperchen aus. Sie fungieren als Phagozyten, spielen eine wichtige Rolle bei der Beseitigung abgestorbener Zellen und tragen zur Geweberegeneration bei.⁽²⁰⁾

Eosinophile(edit | edit source)

Eosinophile machen weniger als 5 % der gesamten weißen Blutkörperchen aus. Sie sind in großer Zahl im Verdauungssystem zu finden. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von eindringenden Bakterien und Parasiten.⁽²¹⁾

Basophile(edit | edit source)

Basophile machen etwa 1 % der gesamten Leukozytenzahl aus. Sie sind an der angeborenen Immunität beteiligt und spielen durch die Freisetzung von Histamin eine Schlüsselrolle bei allergischen und Überempfindlichkeitsreaktionen, einschließlich Anaphylaxie.⁽²²⁾

Lymphozyten(edit | edit source)

Lymphozyten sind für die adaptive Immunabwehr notwendig. Es gibt zwei Haupttypen von Lymphozyten: T-Zellen, die eine direkte zytotoxische Funktion gegen infizierte/abnormale Zellen haben, und B-Zellen, die für die humorale Immunität (d.h. die durch zirkulierende Antikörper vermittelte Immunität) verantwortlich sind.^(23)(24) Lymphozyten spielen auch eine Rolle beim immunologischen Gedächtnis, das eine schnellere Immunreaktion ermöglicht, wenn eine Person demselben Krankheitserreger erneut ausgesetzt ist. Dieses Prinzip liegt der Entwicklung vieler Impfstoffe zugrunde.⁽²⁵⁾

Pathophysiologie der Leukozyten (edit | edit source)

Eine erhöhte Leukozytenzahl (Leukozytose) kann auf eine Vielzahl von Erkrankungen hinweisen, darunter Infektionen, Entzündungen, Traumata, Schwangerschaft, Asthma, Allergien, Krebserkrankungen wie Leukämie und sogar anstrengende körperliche Belastungen.⁽²⁶⁾

Umgekehrt kann eine niedrige Leukozytenzahl (Leukopenie) auf schwere Infektionen, Knochenmarkschäden, Autoimmunkrankheiten wie systemischen Lupus erythematodes (SLE) oder Milzsequestration hinweisen.⁽¹⁷⁾

Hämatopoese(edit | edit source)

Die Hämatopoese bezieht sich auf die Bildung von Blutzellen. Dieser Prozess findet im roten Knochenmark (myeloisches Gewebe) statt.⁽²⁷⁾ Jeder Blutzelltyp – Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten – hat seinen Ursprung in einem gemeinsamen Vorläufer: dem Hämozytoblasten. Diese multipotenten Stammzellen haben eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Selbsterneuerung und befinden sich hauptsächlich im Knochenmark, obwohl sie bei physiologischem Bedarf in den Blutkreislauf abgegeben werden können. Aus diesem gemeinsamen Ursprung ergeben sich zwei Linien: 1) lymphoide Stammzellen, die Lymphozyten produzieren, und 2) myeloische Stammzellen, die alle anderen gebildeten Blutelemente produzieren.⁽²⁸⁾

Bildung von Erythrozyten (edit | edit source)

Während der frühen Entwicklung des Fötus findet die Erythropoese (die Produktion roter Blutkörperchen) im Dottersack statt. Die Leber und die Milz übernehmen diese Aufgabe zwischen dem 2. und 5. Monat der Schwangerschaft, danach wird das Knochenmark zum primären Bildungsort und bleibt dies während des gesamten postnatalen Lebens.⁽²⁹⁾

Es dauert etwa eine Woche, bis sich eine myeloische Vorläuferzelle zu einem reifen Erythrozyten entwickelt. Die Vorläuferzellen werden zunächst zu Normoblasten (oder Erythroblasten), einer kernhaltigen Zelle, die im Knochenmark zu finden ist. Wenn sich genügend Hämoglobin angesammelt hat, stoßen Normoblasten schließlich ihren Zellkern aus, um zu Retikulozyten (oder junge Erythrozyten) zu werden. Zu diesem Zeitpunkt enthalten sie noch einige Restorganellen. Einige gelangen in den peripheren Kreislauf. Die Retikulozyten werfen schließlich ihre restlichen Organellen ab und werden zu voll ausgereiften Erythrozyten.⁽²⁹⁾

Reife Erythrozyten sind kernlos (d.h. sie haben keinen Zellkern). Das bedeutet, dass sie keine Proteine synthetisieren, nicht wachsen und sich nicht weiter teilen können. Mit der Zeit werden sie immer steifer und beginnen zu zerfallen, typischerweise nach 100 bis 120 Tagen. Das Knochenmark ersetzt verloren gegangene Zellen kontinuierlich durch die laufende Teilung der Hämozytoblasten.⁽²⁹⁾

Die Produktion von Erythrozyten wird durch Erythropoietin (EPO) reguliert, ein Hormon, das ständig in kleinen Mengen zirkuliert, um die Bildung roter Blutkörperchen aufrechtzuerhalten.⁽²⁹⁾

Bildung von Leukozyten (edit | edit source)

Bei Erwachsenen findet die Produktion und Reifung von Leukozyten hauptsächlich im Knochenmark statt. Granulozyten werden ausschließlich im Knochenmark produziert. Lymphozyten stammen ebenfalls aus dem Knochenmark, entwickeln sich aber in den lymphatischen Geweben weiter, einschließlich Thymus, Milz und Lymphknoten. Monozyten sind auch mit den retikuloendothelialen Geweben der Milz, der Leber und der Lymphknoten verbunden.

Bildung von Thrombozyten (edit | edit source)

Im Gegensatz zu anderen Blutzellen sind Thrombozyten (Blutplättchen) keine vollständigen Zellen, sondern kleine zytoplasmatische Fragmente. Sie stammen von Megakaryozyten (Riesenzellen) ab, großen Zellen, die im Knochenmark vorkommen. Die Produktion von Thrombozyten wird durch das Hormon Thrombopoietin reguliert.⁽³⁰⁾

Blutkrankheiten (edit | edit source)

Es gibt viele Erkrankungen, die das menschliche hämatologische System betreffen (d.h. das biologische System, das Plasma, Blutplättchen, Leukozyten, Erythrozyten und das Knochenmark umfasst). Blutkrankheiten werden nach dem betroffenen Blutbestandteil klassifiziert und können Funktionsstörungen der Thrombozyten, Erythrozyten, Leukozyten, des Knochenmarks, der Lymphknoten oder der Blutgefäße umfassen.^(31)(32)

Erythrozytenstörungen (edit | edit source)

Störungen der Erythrozyten sind durch einen gestörten Sauerstofftransport von der Lunge zu den peripheren Geweben gekennzeichnet. ^(33)(34) Sie umfassen eine Reihe von Anämien, wie die eisenrefraktäre Eisenmangelanämie (IRIDA), die kongenitale sideroblastische Anämie, die kongenitale dyserythropoetische Anämie, die megaloblastische Anämie (einschließlich der perniziösen Anämie), die Eisenmangelanämie, die hämolytische Anämie und die Sichelzellenanämie. Andere Erythrozytenstörungen sind Thalassämie, hämolytische Erkrankung des Neugeborenen, Sphärozytose und Hämochromatose.⁽³⁵⁾

Leukozytenstörungen (edit | edit source)

Leukozytenstörungen sind Erkrankungen, die die Leukozyten betreffen und zu einer erhöhten oder verringerten Zellzahl oder einer beeinträchtigten Funktion der Leukozyten führen können. Am häufigsten sind Neutrophile und Lymphozyten betroffen. Erkrankungen, an denen Monozyten und Eosinophile beteiligt sind, sind weniger häufig, und basophile Störungen gelten als selten.⁽³⁶⁾ Niedrige Leukozytenzahlen treten auf bei Erkrankungen wie NeutropenieShwachman-Diamond-Syndrom,⁽³⁷⁾ und Kostmann-Syndrom.⁽³⁸⁾ Zu den für hohe Leukozytenzahlen charakteristischen Erkrankungen gehören Eosinophilie und Neutrophilie.⁽³⁶⁾ Klinisch gesehen führen Leukozytenstörungen häufig zu wiederkehrenden Infektionen, insbesondere der Nasennebenhöhlen, der Lunge und der Ohren, sowie zu Hautabszessen, Wunden im Mund, Parodontalerkrankungen und invasiven Pilzinfektionen.⁽³⁶⁾

Gerinnungsstörungen (edit | edit source)

Gerinnungsstörungen treten auf, wenn die Gerinnungsfaktoren im Blutplasma unzureichend oder gestört sind. Häufige Beispiele sind die Hämophilie und das Von-Willebrand-Syndrom, die beide zu einer gestörten Blutstillung und verlängerten/übermäßigen Blutungen führen.^(39)(40)(41)

Zusammenfassung(edit | edit source)

Blut ist eine komplexe Flüssigkeit, die für die Aufrechterhaltung des Lebens unerlässlich ist. Erythrozyten (rote Blutkörperchen) sind für den Gasaustausch verantwortlich, Leukozyten (weiße Blutkörperchen) bilden die zelluläre Basis des Immunsystems und Thrombozyten (Blutplättchen) gewährleisten die Blutstillung. Zusammen mit dem Plasma (dem Transportmedium für Nährstoffe, Hormone, Gase und Abfallprodukte) unterstützen diese Komponenten eine breite Palette physiologischer Prozesse.

Referenzen(edit | edit source)