ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14: ΚΑΡΔΙΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΩΝ 29-30/27-4-2017 Κ. ΓΑΪΤΑΝΑΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14: ΚΑΡΔΙΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΙΙ. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΟΥ Κ.Σ. ΙΙΙ. ΑΙΜΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΙΙΙ. ΑΙΜΟΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΠΗΚΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ IV. ΛΕΜΦΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ V. ΑΜΥΝΑ ΤΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΟΥ Κ.Σ. ΜΕΤΑΦΟΡΑ: Όλες οι απαραίτητες ουσίες για το μεταβολισμό των κυττάρων Αναπνευστικές (Ο2 και CO2) Θρεπτικές Απεκκριτικές ΡΥΘΜΙΣΗ: Το ΚΣ συμμετέχει στην ορμονική ρύθμιση και τη ρύθμιση της θερμοκρασίας Ορμονική Θερμοκρασία ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Πήξη Ανοσία
ΚΑΡΔΙΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΡΤΗΡΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΦΛΕΒΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΝΤΛΙΑ ΤΡΙΧΟΕΙΔΙΚΟ ΠΛΕΓΜΑ
ΚΛΕΙΣΤΟ Κ.Σ. Συνήθως σύστημα υψηλής πίεσης Διατήρηση υψηλής πίεσης Απαιτεί ελαστικά αιμοφόρα αγγεία Το αίμα αντλείται απευθείας στα όργανα Διανομή στα όργανα μπορεί να ρυθμιστεί Γρήγορη επιστροφή αίματος στην καρδιά
ΑΝΟΙΚΤΟ Κ.Σ. Σύστημα χαμηλής πίεσης Διατήρηση υψηλής πίεσης αδύνατη Το αίμα δεν αντλείται απευθείας στα όργανα Διανομή αίματος στα όργανα δεν μπορεί να ρυθμιστεί Αργή επιστροφή αίματος στην καρδιά
ΑΙΜΑ ΚΑΙ ΥΓΡΑ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ Πλάσμα Όγκοι υγρών του σώματος Κύτταρα του αίματος Ερυθροκύτταρα (Ερυθροποίηση, Μεταβολισμός, Αιμοσφαιρίνη, Σίδηρος, Ωσμωτική αντίσταση) Λευκοκύτταρα (Χημειοταξία, Οψωνισμός, Αποκοκκίωση, Αναπνευστική έκρηξη) Μονοκύτταρα Αιμοπετάλια (Πήξη του αίματος, Αντιπηκτικοί μηχανισμοί)
ΑΙΜΑ
ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ Αλβουμίνη (40 g/l) α1 Σφαιρίνες (7.3 g/l)
ΟΓΚΟΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΟΓΚΟΣ (ΛΙΤΡΑ) % ΒΑΡΟΥΣ Πλάσμα Υγρό ιστών 3.5 12 5 17 Συνολικό εξωκυτταρικό υγρό Ενδοκυτταρικό υγρό 15.5 26.5 22 38 ΣΥΝΟΛΙΚΟ ΥΓΡΟ ΣΩΜΑΤΟΣ 42 60
ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΑ
ΚΥΡΙΟΣ ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΩΝ
ΕΡΥΘΡΟΠΟΙΗΣΗ
ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΠΟΙΗΣΗΣ Η οξυγόνωση των ιστών είναι ο βασικός ρυθμιστής της παραγωγής ερυθροκυττάρων Η ερυθροποιητίνη, μια γλυκοπρωτεΐνη ΜΒ 34 Κ ελέγχει την ερυθροποίηση. Απουσία της, η υποξία των ιστών είτε δεν έχει καθόλου, είτε έχει πολύ μικρή επίδραση στην ερυθροποίηση. Σε φυσιολογικά άτομα, το 80-90% της ορμόνης παράγεται στα νεφρά, από μεσαγγειακά κύτταρα. Όταν αναιμικό αίμα δεν μπορεί να προσλάβει ικανοποιητική ποσότητα οξυγόνου, επάγεται η έκκρισή της από νεφρικά επιθηλιακά κύτταρα. Αν δεν υπάρχει υποξία στα νεφρά αλλά σε άλλα κύτταρα του σώματος, επάγεται επίσης η έκκριση της ορμόνης. Μηχανισμός αρνητικής ανάδρασης
ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΠΟΙΗΣΗΣ
ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΕΡΥΘΡΟΠΟΙΗΣΗΣ
ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ HIF Ο παράγοντας που επάγεται από την υποξία (HIF) ελέγχει όλες τις διαδικασίες της ερυθροποίησης, μέσω της μεταγραφής συγκεκριμένων γονιδίων. Επάγει την έκκριση της ερυθροποιητίνης (ΕΡΟ) από τους νεφρούς και την έκφραση του υποδοχέα της (ΕΡΟR) στο μυελό των οστών. Ενεργοποιεί τους παράγοντες που συμμετέχουν στην απορρόφηση σιδήρου από το λεπτό έντερο, την κινητοποίηση του σιδήρου από τις αποθήκες του και τη μεταφορά του στο μυελό των οστών.
ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΣΙΔΗΡΟΥ ΑΠΟ ΤΟ ΓΣ Ο σίδηρος απορροφάται από όλα τα τμήματα του λεπτού εντέρου. Η αποτρανσφερίνη που εκκρίνεται από το ήπαρ, δεσμεύει το σίδηρο, οπότε ονομάζεται τρανσφερίνη. Η τρανσφερίνη ενώνεται με κατάλληλους υποδοχείς των επιθηλιακών κυττάρων του εντέρου και τον μεταφέρει στο πλάσμα, με ρυθμό χαμηλό (λίγα mg την ημέρα). Η ρύθμιση της συγκέντρωσης σιδήρου στο πλάσμα εξαρτάται από την ταχύτητα μεταφοράς του.
ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΣΙΔΗΡΟΥ
ΜΟΡΙΑ ΠΟΥ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΥΝ ΤΡΑΝΣΦΕΡΙΝΗ (Tf) Fe3+ ΦΕΡΡΙΤΙΝΗ Fe2+ ΜΟΡΙΑ ΠΟΥ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΥΝ ΤΡΑΝΣΦΕΡΙΝΗ (Tf) Fe3+ ΦΕΡΡΙΤΙΝΗ Fe2+ ΑΙΜΟΣΦΑΙΡΙΝΗ (Hb) Fe2+
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΤΡΑΝΣΦΕΡΙΝΗΣ Η τρανσφερίνη δεσμεύει τρισθενή σίδηρο Σε ουδέτερο pH, το σύμπλοκο Tf-Fe(III) δεσμεύεται στον υποδοχέα TfR Ενδοκυττάρωση, ενδόσωμα, μείωση του pH (οξέωση του ενδοσώματος, με τη δράση μιας Η+-ΑΤΡάσης) Αλλαγή της διαμόρφωσης του συμπλόκου Tf-TfR, απελευθέρωση του Fe(III) Αναγωγή του Fe(III) σε Fe(II) μέσω μιας αναγωγάσης του ενδοσώματος (STEAP3) Έξοδος του Fe(II) στο κυτταρόπλασμα μέσω ειδικού μεταφορέα (DMT1, divalent metal transporter1). Δέσμευση του Fe(II) στη φερριτίνη (σε μη ερυθροκύτταρα) ή στην αιμοσφαιρίνη (στα ερυθροκύτταρα) Ανακύκλωση του συμπλόκου Tf-TfR
ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΤΡΑΝΣΦΕΡΙΝΗΣ
ΠΡΟΣΔΕΣΗ ΣΙΔΗΡΟΥ ΣΤΗ ΦΕΡΡΙΤΙΝΗ Ή ΤΗΝ ΑΙΜΟΣΦΑΙΡΙΝΗ
ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗ ΣΙΔΗΡΟΥ
ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΣΙΔΗΡΟΥ
ΚΥΤΤΑΡΑ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ
ΩΡΙΜΑΝΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΟΥΔΕΤΕΡΟΦΙΛΩΝ ΚΑΙ ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡΩΝ Καταστροφή βακτηρίων, ιών, κλπ Έξοδος από τριχοειδή σε περιοχές μόλυνσης Αμοιβαδοειδής κίνηση (~40 μm/min) Χημειοταξία από Βακτηριακές τοξίνες Προϊόντα πασχόντων ιστών Πρωτεϊνών του συστήματος του συμπληρώματος Φλεγμονώδης αντίδραση
ΦΛΕΓΜΟΝΩΔΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ Η ΦΛΕΓΜΟΝΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΕΤΑΙ ΑΠΟ: Τοπική αγγειοδιαστολή Αυξημένη διαπερατότητα τριχοειδών Τοπική θρόμβωση Μετανάστευση φαγοκυττάρων Διόγκωση των κυττάρων
ΤΟΠΙΚΗ ΦΛΕΓΜΟΝΩΔΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΦΛΕΓΜΟΝΗ
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΔΡΑΣΗΣ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΩΝ Άμεση επίθεση στον εισβολέα Συγκόλληση βακτηρίων, ερυθροκυττάρων, κλπ Κατακρήμνιση διαλυτών αντιγόνων Εξουδετέρωση Λύση κυττάρων Ενεργοποίηση του συμπληρώματος
ΑΙΜΟΠΕΤΑΛΙΑ Θραύσματα μεγακαρυοκυττάρων Απύρηνα Μικροσωληνίσκοι ακτίνης Πυκνά σωμάτια μέσα σε κοκκία Συμμετέχουν στην πήξη του αίματος
ΑΙΜΟΣΤΑΣΗ Αντιδράσεις και ιδιότητες της επιφάνειας των αγγείων Συγκόλληση και συσσώρευση αιμοπεταλίων Πηκτικοί παράγοντες του αίματος Ινωδολυτικό σύστημα (τροποποιεί τα 1-3)
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΠΗΞΗΣ Αιμοπετάλια της κυκλοφορίας προσκολλώνται στο κολλαγόνο Με ενεργό σύσπαση (από τα ινίδια της ακτίνης), τα αιμοπετάλια ενεργοποιούνται και απελευθερώνουν το περιεχόμενό τους Το ADP και η θρομβίνη που παράγεται τοπικά έλκει και άλλα αιμοπετάλια στην περιοχή. Σχηματισμός ινικής, δέσμευση στα αιμοπετάλια, δημιουργία θρόμβου
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΠΗΞΗΣ
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΙΜΟΠΕΤΑΛΙΚΟΥ ΘΡΟΜΒΟΥ
ΑΝΤΙΠΗΚΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ Απομάκρυνση των ενεργοποιημένων παραγόντων πήξης από το ήπαρ Παρουσία ηπαρίνης στο πλάσμα Δράση της πρωτεϊνης C, που αναστέλλει το σύστημα πήξης Παρουσία ινωδολυτικού συστήματος (πλασμινογόνο, πλασμινολίνη, πλασμίνη)
ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ ΠΟΥ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΣΕ ΟΞΕΙΑ ΦΛΕΓΜΟΝΗ
ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΟΣ
ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ MAC
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Domenico et al. (2008) Nature Reviews Mol. Cell Biol. 9: 72-81 Andrews NC (2000) Nature Reviews Genetics 1: 208-217 Scott and Santana (2010) Circulation 16(10): 1264-1271 Weidemann and Johnson (2009) Kidney International 75(7):682-688 Kindt, Goldsby, Osborne, Kuby Immunology (6th Ed., W.H. Freeman and Co) Sherwood L (2014) Human Physiology (7th Ed., Brooks Cole)