Bloed en bloedvormende organen
Blok 7 van 2019-2020, tentamen op 29 mei
Erytrocyten en bloed
Het bloed is een belangrijk onderdeel van het lichaam in alle gewervelde dieren. Meestal is de kleur
rood, door aanwezigheid van zuurstofbindend ijzer. Enkele (veterinair irrelevante) diersoorten hebben
anders gekleurd bloed, met andere stoffen als basis. Bloed bestaat uit
plasma, bloedplaatjes, witte bloedcellen en rode bloedcellen
(=erytrocyten, RBC). Wanneer bloed gecentrifugeerd wordt zijn deze
componenten enigszins van elkaar te onderscheiden: het bloedplasma, een
gelige oplossing, bevat laagmoleculaire stoffen zoals glucose of ionen en
eiwitten. Onder het plasma is een wit laagje te vinden, de zogenaamde buffy
coat. De buffy coat bestaat uit bloedplaatjes en leukocyten, cellen van het
immuunsysteem. De onderste laag is rood gekleurd en bevat de erytrocyten.
De erytrocyten beïnvloeden de viscositeit van het bloed: hoe hoger de
concentratie RBC, hoe hoger de viscositeit.
Erytrocyten zijn waarschijnlijk de makkelijkst te herkennen cellen van het bloed. Deze cellen, met
hun karakteristieke discoïde vorm, bevatten geen celkern (behalve bij vogels/reptielen) of andere
celorganellen. Hierdoor zijn zij erg buigbaar en kunnen zij zich door capillairen duwen die kleiner
zijn dan hun eigen diameter (=meestal rond de 6-8 μm, maar kan diersoort afhankelijk zijn). Ery’s
zijn rood dankzij de aanwezigheid van hemoglobine in hun cytoplasma.
Fysiologische erytropoëse
Erytrocyten worden normaal gesproken gevormd in het beenmerg. Ze ontstaan
uit hemocytoblasten, multipotente beenmergstamcellen en doorlopen dan
opeenvolgende differentiaties. De hemocytoblast doorloopt differentiatie tot
een pronormoblast (ook wel een proerytroblast/rubriblast genoemd). De
pronormoblast is basofiel en kleurt dus blauw met een H&E kleuring. De middel
normoblast vertoont polychromafilie (meerdere kleuren zichtbaar in de cel).
Late normoblasten spugen hun celkern uit en worden zo een reticulocyt. Late
normoblasten verlaten het beenmerg en kunnen dus gevonden worden in het
bloed. Dit geldt niet voor paarden, bij wie alleen de ery’s in het bloed kunnen worden gevonden
(reticulocyten zitten dus ook in het beenmerg). Reticulocyten danken hun naam aan de aanwezigheid
van een reticulair (mesh-like) netwerk van rRNA dat zichtbaar wordt met de Romanowsky stain (new
methylene blue).
De volgorde van vorming is dan:
Hemocytoblast → pronormoblast → normoblasten (vroeg, midden, laat) → reticulocyt → erytrocyt.
,Naarmate een ery zich ontwikkelt wordt de celkern kleiner en het aandeel cytoplasma groter. Het
cytoplasma zelf wordt eosinofieler (zuurder). Met behulp van een Wright’s stain kunnen de
verschillende stadia van de erytrocyt herkend worden. De hoeveelheid Hb neemt toe en de celdeling
stopt wanneer de kern wordt uitgestoten. De celgrootte kan worden beïnvloed door het aandeel Hb in
een cel.
De aanmaak kan worden gestimuleerd door erytropoietine (EPO), een hormoon dat in de nieren
wordt geproduceerd. Onder invloed van EPO rijpen de cellen sneller en neemt de mean cell volume
(MCV) toe. De concentratie van Hb is dan wel lager, maar dit wordt gecompenseerd door de
toegenomen MCV. Er zijn dan meer reticulocyten te zien in het bloedbeeld. Bij bloedverlies of hevige
hemolyse werkt de EPO pas na 4 dagen zichtbaar in (reticulo’s). Bij patiënten met een nierprobleem
kan er sprake zijn van een normale Ht/te hoge Ht omdat, door de verstoorde nierfunctie, de patiënt aan
zware dehydratatie lijdt.
Erytrocyt metabolisme
Ery’s hebben geen celorganellen. Zij kunnen dus alleen aan de anaerobe glycolyse doen om aan hun
ATP en NADH behoefte te kunnen voldoen. Hierbij wordt één molecuul glucose omgezet tot
melkzuur, waarbij netto 4 ATP en 0 NADH wordt gevormd. Glucose kan ook door het pentose-fosfaat
pad (PPP) gaan om zo 2 moleculen NADPH te vormen.
NADH is belangrijk om de vorming van het schadelijke methemoglobine (metHb) tegen te gaan met
behulp van de methemoglobine reductase. MetHb wordt normaal in de ery’s gevormd door de
vorming van intra- en extracellulaire zuurstofatomen en verlaagt de beschikbaarheid van zuurstof. Het
wordt gevormd wanneer ijzer aan Hb in de Fe3+ vorm springt, terwijl het zich normaal in de Fe2+
vorm bevindt. De consequentie van deze vervorming is dat metHb geen zuurstof kan binden en de ery
minder zuurstof kan vervoeren. De kleur van metHb is anders dan dat van Hb; het is blauw. MetHb
wordt in katten massaal gevormd wanneer zij paracetamol toegediend
krijgen.
NADPH is nodig bij het onschadelijk maken van de superoxide-anionen.
NADPH wordt gevormd in het PPP en functioneert als een elektronendonor
voor de GSH (glutathion) reductase, die GSH vormt uit een geoxideerde
glutathion dimeer (GSSG). GSH is de primaire elektronendonor voor het
onschadelijk maken van zuurstofradicalen door de omzetting van H2O2 tot
H2O. H2O2 wordt onder fysiologische omstandigheden gevormd bij de
auto-oxidatie van oxyhemoglobine.
Hemoglobine en zuurstofbinding
Hemoglobine is een ion bindend eiwit, opgebouwd uit
vier subunits: 2 alfa subunits en 2 bèta subunits. Iedere
subunit bevat een heemgroep, met als middelpunt een
ijzerion in een porphyrine groep. Zuurstof bindt aan
dit ijzer-ion en hiermee verandert de subunit van
conformatie. Het ijzeratoom ligt nu netjes in het
midden van de porphyrine en is gestabiliseerd. Dit
heeft effect op de andere subunits van het
,hemoglobine eiwit -- zij ondergaan een conformatieverandering van de “tense” state naar de “relaxed”
state, waardoor hun affiniteit voor zuurstof toeneemt.
Hemoglobine wordt uitsluitend in de pronormoblast gevormd (heem in iedere cel met anaerobe
stofwisseling om andere hemo proteïnen te maken (cytochroom)).
De conformatieverandering (en daarmee dus de
affiniteit) kan ook worden beïnvloed door andere
stoffen dan zuurstof. Een voorbeeld hiervan is
2,3-bisfosfoglyceraat (2,3-BPG), een stof die te
vinden is in de ery’s. 2,3-BPG bindt aan de deoxy
bèta subunits, waarmee het de affiniteit voor
zuurstof verlaagt. Zuurstof wordt dan vrijgelaten
in de omgeving. Foetaal hemoglobine heeft in
sommige diersoorten een lagere affiniteit voor 2,3-BPG, wat helpt met de zuurstofopname uit het
moederbloed. Bij chronische anemie kan de productie van 2,3-BPG toenemen om de verspreiding van
zuurstof toe te laten nemen.
Naast 2,3-BPG kunnen andere stoffen ook de affiniteit voor zuurstof
van hemoglobine verlagen. Hoe hoger de concentratie
waterstofionen/CO2 in een weefsel, hoe lager de affiniteit voor
zuurstof wordt in de hemoglobine. Dit wordt het Bohr effect genoemd.
Weefsels met een hoger pH (en dus een grotere concentratie H+)
hebben vaak meer zuurstof nodig; denk maar aan actief spierweefsel.
De longen hebben een pH rond de 7,4 wat nét wat hoger is dan de rest
van het lichaam. De zuurstofopname wordt hierdoor vergemakkelijkt.
De pH van spierweefsel is weer net wat lager, rond de 7,2).
Koolstofdioxide bindt aan de terminale aminogroepen in hemoglobine en vormen zo een carbamaat
groep. Hierdoor wordt de tense structuur opgewekt (met een lagere affiniteit). Bij een
cyanidevergiftiging wordt de oxfos in de mito’s geblokkeerd waardoor de RBC geen O2 meer kan
loslaten. Er is dan veel blauw te zien in het dier. Bij een koolstofmonoxide vergiftiging kan het dier
geen O2 meer binden, omdat CO een veel hogere affiniteit voor Hb heeft dan O2.
De binding van O2 aan hemoglobine is een exotherme reactie, er komt warmte bij vrij. Door hier
gebruik van te maken kan de temperatuur van een weefsel gereguleerd worden: wanneer het te warm
is geeft de ery O2 af, wat energie (en dus warmte) nodig heeft en voor afkoeling zorgt. Dit geldt
overigens niet voor dieren die onder extreem koude omstandigheden leven, zij zouden te veel warmte
verliezen door respiratie.
Myoglobine
Naast hemoglobine bindt ook myoglobine zuurstof. Myoglobine is
vooral in spiercellen (niet gladde) te vinden. In tegenstelling tot
hemoglobine dient myoglobine niet voor transport van zuurstof, maar
wordt het vooral gebruikt om zuurstof op te slaan. Dit is terug te zien
in de bindingsaffiniteit van myoglobine voor zuurstof: myoglobine
, laat zuurstof moeilijker los dan hemoglobine, tenzij er sprake is van een ernstig zuurstoftekort (zoals
bij hardwerkende spieren).
Functie bloed en RBCs
Er zijn vier hoofdfuncties van bloed te onderscheiden:
⠂ Transport → mediator van de gas- en stofwisseling en het vervoer van humorale
communicatiemiddelen (hormonen, cytokines);
⠂ Handhaving intern milieu → het bloed heeft een bufferende werking, zorgt voor
toevoer/afgifte warmte en vervoert ionen en eiwitten om de (colloïd-)osmotische druk gelijk
te houden;
⠂ Afweer → het bloed bevat complement eiwitten, cytokines, leukocyten en antilichamen, die
allemaal meewerken met het immuunsysteem;
⠂ Hydraulische vloeistof → de aanwezigheid van een hogere druk bloed “pompt”
verschillende systemen op, zoals de penis tijdens een erectie maar ook de kam van een
gezonde kip.
Hemoglobine wordt in RBCs verpakt omdat:
⠂ Het transport efficiënter is (midden bloedvat);
⠂ Gaswisseling effectiever wordt gemaakt in capillairen waar RBCs zich doorheen duwen;
⠂ Hemoglobine in een cel kan worden gerepareerd en niet gelijk afgebroken hoeft te worden.
Trombocyten/bloedplaatjes
Trombocyten, ook wel bloedplaatjes genoemd, spelen een cruciale rol in de
primaire hemostase. Zij ontstaan in het beenmerg uit megakaryocyten (1
megakaryocyt = 1000+ plaatjes). Het duurt grofweg 3 dagen voordat er
nieuwe plaatjes ontstaan nadat er een signaal is gegeven voor trombocyten
productie. De normale levensduur van een trombo is 10-12 dagen. Net als
de erytrocyt bevat een trombocyt geen kern en kan geen enzymen maken
(ze bevatten wel enzymen!). Trombocyten zijn een stuk kleiner dan RBCs
en daarom redelijk makkelijk te onderscheiden. Er vindt opslag van
trombocyten plaats in de milt.
Opmerking: op de afbeelding staat een bloedbeeld van een vogel. Bij deze dieren zijn trombocyten intacte mononucleaire
cellen, geen fragmenten zoals bij zoogdieren.
Ferritine en transferrine
In het bloed bevindt zich ijzer. IJzer kan worden opgeslagen in erytrocyten, maar ook in andere
moleculen zoals ferritine en transferrine. Ferritine zit meestal in het cytosol van cellen (alle weefsels,
vooral lever, milt en beenmerg), maar een klein aandeel
kan ook in het bloedplasma worden aangetroffen. Één
molecuul ferritine kan duizenden Fe3+ ionen houden,
als een soort bolvormige kooi.
Transferrine (TIBC wordt hiermee bepaald) is
belangrijk in het transport van ijzer. Wanneer een
macrofaag een rode bloedcel heeft afgebroken bindt hij
het verkregen ijzer aan een transferrine eiwit en laat hij
het los in de ECM/het bloed om het ter recycling
