Das "flüssige" Organ Blut spielt eine wichtige Rolle nicht nur beim Transport von Nähr- und Abfallstoffen, sondern auch bei der Immunabwehr des menschlichen Körpers. Die einzelnen Bestandteile des Blutes und ihre Bedeutung werden auf dieser Seite kurz vorgestellt.
Blutzellen
- Erythrozyten (rote Blutkörperchen)
-- Hämoglobin
- Leukozyten (weisse Blutkörperchen)
-- Granulozyten
-- Monozyten
-- Lymphozyten
- Thrombozyten (Blutplättchen)
Blutplasma
- Albumin
- Immunglobuline
- Gerinnungsfaktoren
- Lipoproteine
Aufgaben des Blutes
- Stofftransport
-- Transport von Gasen
-- Transport von Feststoffen
- Abwehr von Krankheitserregern
-- Unspezifische Abwehrreaktion
-- Spezifische Abwehrreaktion
- Wundverschluss
- Wärmeverteilung
Quellangaben
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Ein erwachsener Mensch besitzt etwa 4.5 Liter Blut, welches zu 55 Volumenprozent aus flüssigem Plasma, zusammengesetzt aus Wasser, Albumin, Immunglobuline, Gerinnungsfaktoren und eine Reihe von weiteren Stoffen, und zu 45 Volumenprozent aus Blutzellen, d.h. roten und weissen Blutkörperchen sowie Blutplättchen, besteht.
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Plasma: Wasser, Albumin, Immunglobuline, Gerinnungsfaktoren, sowie Fette, Hormone und weitere Eiweisse |
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Zellen: Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten |
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Die Blutzellen bilden die festen Bestandteile des Blutes und werden nicht im Blut selbst, sondern im Knochenmark der Wirbelkörper, des Brustbeines und des Beckenkammes, beim Kind auch in den grossen Gliederknochen, gebildet.
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Die nach ihren auffälligsten Eigenschaften benannten Erythrozyten (griech. erythros = rot und zytos = Zelle) verleihen dem Blut die rote Farbe, welche durch das in den Erythrozyten enthaltenen Hämoglobin hervorgerufen wird. Erythrozyten sind scheibenförmige Gebilde mit einem Durchmesser von 7.5 µm und einer Dicke von 2 µm, die sich stark verformen lassen und dadurch auch durch die engsten Kapillaren (sehr dünne Blutgefässe) gezwängt werden können. Durch Einflüsse von aussen oder durch Krankheiten, wie die erblich bedingte Sichelzellenanämie, verlieren die Erythrozyten ihre Fähigkeit sich zu verformen: Dadurch können Kapillaren blockiert und Gewebeteile geschädigt werden.
In einem mm3 Blut finden sich durchschnittlich 5 Millionen Erythrozyten, d.h. die 5 Liter Blut eines Erwachsenen enthalten bis zu 25 Billionen Erythrozyten, oder anders gesagt: rund die Hälfte aller menschlichen Zellen (ca. 50 Billionen) sind Erythrozyten. Es mag überraschen, dass die Hälfte aller Zellen in nur gerade 7% des menschlichen Körpervolumens Platz findet, allerdings sind die Erythrozyten, abgesehen von den Spermien, die kleinsten menschlichen Zellen überhaupt.
Täglich entstehen etwa 1 - 2 Milliarden neue Erythrozyten im Knochenmark. Während bei Kinder das Knochenmark des gesamten Skeletts Blutzellen produziert, beschränkt sich die Blutzellenproduktion des Erwachsenen auf das Rückgrat, Becken, Schädel, Brustbein, Hüften und Schultern. Das aktive Knochenmark eines Erwachsenen wiegt etwas mehr als 2 kg und gehört damit zu den grössten Organen.
Erythrozyten beginnen ihre Existenz als Knochenmarkzellen, die Erythroblasten genannt werden. — Eine "Blaste" ist eine nicht spezialisierte Zelle aus der spezialisiertere Zellen entstehen. — Die Erythroblasten besitzen einen Zellkern und können sich, wie andere Zellen des Körpers, vermehren. Einige der Erythroblasten hören auf, sich zu vermehren, füllen sich mit Hämoglobin, verlieren ihren Zellkern und gelangen schliesslich als Erythrozyten in den Blutstrom. Diese reifen, zellkernlosen Erythrozyten besitzen überleben im Blut etwa 100 bis 120 Tage. Danach werden sie in der Milz abgebaut.
Die Aufgabe der Erythrozyten ist der Sauerstofftransport von der Lunge zu den Organen und Geweben, der durch das in den Erythrozyten enthaltene Hämoglobin ermöglicht wird.
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Das Hämoglobin besteht aus Eiweissen und vier Häm-Molekülen, von denen jedes mittels eines Eisenatomes ein Sauerstoffatom binden kann. Von den 4 Gramm Eisen, die der menschliche Körper enthält, entfallen rund 70% auf das Hämoglobin. Neben dem Sauerstoff (O2) transportiert das Hämoglobin auch das bei der Atmung anfallende Kohlendioxid (CO2) zur Lunge, wo es ausgeatmet wird.
Das Hämoglobin existiert in drei normalen Varianten: Das Hämoglobin A enthält zwei alpha- und zwei beta-Ketten und hat einen Anteil von etwa 95% im Erwachsenen. Hämoglobin A2 besteht aus je zwei alpha- und delta-Ketten und hat einen Anteil von 2 - 4% bei Erwachsenen. Hämoglobin F ist die häufigste Hämoglobinvariante im Fötus und besitzt zwei alpha- und zwei gamma-Ketten.
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Die an sich farblosen Blutzellen werden Leukozyten (griech. leukos = weiss
und zytos = Zelle) genannt, weil sie beim Abtrennen von den übrigen
Blutzellen eine weisse Paste ergeben. Leukozyten lassen sich in drei Zellgruppen
unterscheiden: Granulozyten, Monozyten
(Makrophagen) und Lymphozyten. Während
die Granulozyten und Monozyten
ausschliesslich im Knochenmark gebildet werden, entstehen Lymphozyten
zusätzlich in der Milz. Die Leukozyten bilden einen wichtigen Teil
der Immunabwehr des Menschen.
Die Grösse der Leukozyten schwankt je nach Art zwischen 7 - 15
µm. Ein mm3 Blut enthält zwischen 4'000 und 10'000
Leukozyten.
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Granulozyten, die 65% der weissen Blutkörperchen ausmachen, enthalten charakteristische Zellkernkörnchen, auf die ihr Name zurückzuführen ist (lat. granula = Körnchen). Die Granulozyten werden bei einer Infektion oder Entzündung aktiv und haben eine Lebensdauer von wenigen Stunden.
Rund 10% aller weissen Blutkörperchen sind Monozyten. Der Zellkern der Monozyten besteht im Gegensatz zu den Granulozyten nur aus einem einzigen Kernteil. Die auch als Makrophagen bezeichneten "Riesenfresszellen" beseitigen Krankheitserreger und tote Zellen, indem sie diese auffressen und verdauen. Monozyten haben eine Lebensdauer von 1 - 2 Tagen.
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Die Lymphozyten, die 25% der weissen Blutkörperchen ausmachen, halten sich nur zeitweise im Blut auf und zirkulieren im ganzen Körper oder verweilen in den Lymphknoten, dem Zentrum des Immunsystems. Die Lymphozyten haben zwei Aufgaben: Sie bilden Antikörper gegen Eindringlinge und sie dienen dem Immunsystem als Gedächtnis zur Wiedererkennung von Erregern. Ein einziger Lymphozyt kann in einer Sekunde bis zu 2000 Antikörpermoleküle bilden. Die Gedächtniszellen unter den Lymphozyten überleben für Jahrzehnte.
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Die Thrombozyten sind scheibenförmige Gebilde von 1 - 3 µm Durchmesser, die dafür sorgen, dass das Blut innerhalb der Adern bleibt. Kleine Verletzungen der Gefässe oder Risse in der Gefässwand werden sofort mit Thrombozyten verklebt. Dabei verlieren die Thrombozyten ihre Scheibenform, werden kugelig und bekommen eine stachelige Oberfläche. Eine Anhäufung von Blutplättchen nennt man Thrombus. Wenn ein solches Blutgerinnsel zu gross wird, kann es ein Blutgefäss verstopfen. Pro mm3 enthält das menschliche Blut zwischen 150'000 - 400'000 Thrombozyten, die eine Lebensdauer von 8 - 10 Tage aufweisen.
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Das Blutplasma, d.h. Blut ohne Blutzellen, besteht zu 90% aus Wasser. Die restlichen 10% entfallen auf Eiweisse, Salze und Hormone. Die wichtigsten Plasmaeiweisse sind Albumin, Immunglobuline, Gerinnungsfaktoren und Lipoproteine. Die Aufgabe des Blutplasmas ist der Transport der Blutzellen, von Nähstoffen und Abfallprodukten.
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Albumin ist das mengenmässig wichtigste Bluteiweiss (60% der Blutproteine). Albumin verhindert den Wasserverlust im Blut, während dieses durch die an sich wasserdurchlässigen Kapillaren fliesst. Ausserdem ist es für den Transport verschiedener Blutbestandteile und Nährstoffe zuständig.
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Die Gerinnungsfaktoren, Fibrinogene, sind zusammen mit den Thrombozyten für die Blutgerinnung verantwortlich.
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Die Lipoproteine transportieren die aus der Nahrung aufgenommenen Fette und Cholesterine.
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Das in Gefässen durch den ganzen Körper fliessende Blut hat vier wesentliche Aufgaben: den Stofftransport, die Abwehr von Krankheitserregern, den Wundverschluss und die Wärmeverteilung.
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Die Zellen des Körpers gewinnen ihre Energie durch das "Verbrennen" von Zucker mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser: C6H12O6 + 6 O2 => 6 CO2 + 6 H2O. Zuständig für den Transport dieser Stoffe ist das Blut.
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Der durch das Einatmen in die Lunge gelangte Sauerstoff, wird von den Erythrozyten mittels des Hämoglobins aufgenommen und zu den Zellen transportiert. Ausserdem nehmen die Erythrozyten auch das in den Zellen entstandene Abfallprodukt Kohlendioxid auf und transportieren es zurück zur Lunge, wo es ausgeatmet werden kann.
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Aus dem Darm nimmt das Blut Nährstoffe auf und transportiert diese zu den Zellen. Dabei muss zwischen wasserlöslichen un wasserunlöslichen Stoffen unterschieden werden. Wasserlösliche Stoffe wie z. B. Traubenzucker (C6H12O6) werden direkt im Blutplasma gelöst, während wasserunlösliche Stoffe, wie etwa Fette, für den Transport an Eiweisse gebunden werden. Die von den Zellen gebildeten Abfallfeststoffe werden vom Blut zu der Leber oder den Nieren transportiert, wo sie abgebaut oder ausgeschieden werden.
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Um sich gegen die zahlreichen in der Umwelt lebenden Krankheitserreger, wie Viren, Bakterien, Pilze und tierische Parasiten (z. B. Malariaerreger), verteidigen zu können, braucht der menschliche Organismus ein Abwehrsystem. Bei der Abwehr, die aus der unspezifischen und der spezifischen Abwehrreaktion besteht, spielen die Leukozyten eine wesentliche Rolle.
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Die unspezifische Abwehrreaktion dient der ersten, raschen Abwehr von Erregern. Alamierte Leukozyten, vor allem Granulozyten, kommen zu den Krankheitserregern. Als Folge rötet und erwärmt sich die betreffende Körperstelle, schwillt an und schmerzt: Eine Entzündung entsteht. Durch die Erhöhung der Körpertemperatur entsteht Fieber. Die Granulozyten versuchen, die Krankheitserreger durch Phagozytose, "Auffressen", zu vernichten. Dabei sterben auch die Granulozyten ab. Später erreichen auch die Makrophagen die Krankheitserreger und helfen bei der Phagozytose. Durch eine Anhäufung von Fresszellen entsteht Eiter.
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Die spezifische Abwehr setzt langsam aber gezielter als die unspezifische Abwehr ein. Dabei spielen die Lymphozyten die Hauptrolle. Sie erkennen die in den Körper eindringenden Krankheitserreger und beginnen mit der Bildung von genau zum Erreger passenden Antikörpern. Die Antikörper verbinden sich zunächst mit den Eindringlingen. Danach werden die Eindringlinge von Makrophagen "aufgefressen" (phagozytiert). Nach der Vernichtung der Krankheitserreger behalten einige Lymphozyten in ihrem Gedächtnis die Struktur des wirksamen Antikörpers. Kommt es zu einer erneuten Infektion mit einem bekannten Erreger, können die entsprechenden Antikörper sehr rasch gebildet werden. Der Erreger wird vernichtet, bevor er sich ausbreiten kann. Der Körper ist gegen die Krankheit immun, d.h. eine Erkrankung findet nicht mehr statt oder nimmt einen leichteren Verlauf.
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Thrombozyten und Gerinnungsfaktoren schützen den Körper durch Blutstillung vor Blutverlust bei kleinen Verletzungen. Die Blutstillung umfasst mehrere Schritte: Zuerst ziehen sich die verletzten Blutgefässe zusammen. Dann heften sich die Thrombozyten an den Rand der Gefässöffnung und verschliessen diese innert weniger Minuten. Schliesslich werden die Gerinnungsfaktoren aktiviert und in einem mehrstufigen Vorgang entsteht ein unlösliches, fadenförmiges Protein, das Fibrin, welches den Blutplättchenpropf wie ein Netz zusammenhält und damit eine Wundheilung ermöglicht.
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Der menschliche Körper weist eine konstante Temperatur von ca. 37° C auf. Die Körpertemperatur entsteht durch die Arbeit der Zellen. Das Blut transportiert die entstandene Wärme durch den Körper zu allen Organen. Überschüssige Wärme wird in die Haut geführt und dort an die Umgebung abgestrahlt. In einer warmen Umgebung wird zusätzlich die Haut durch die Verdunstung von Schweiss gekühlt.
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"Das Blut: Eine Lehrschrift für den Biologieunterricht", Rotkreuzstiftung,
Zentrallaboratorium Blutspendedienst SRK, Bern 1990.
Ed Uthman; "Understanding Anemia"; University Press of Mississippi;
http://www.neosoft.com/~uthman/unanemia/unanemia_ch1.html
"Hematology Primer"; http://www.proiris.com/clinfx/hemat/hematpri/gloss.htm
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Fragen, Anregungen oder Korrekturanmerkungen an mattgig@freesurf.ch sind willkommen.
Matthias Giger, Oktober 1999 (Update: 31.01.2002)