Anatomie und Physiologie

Erinnern Sie sich daran, dass Blut ein Bindegewebe ist. Wie alle Bindegewebe besteht es aus zellulären Elementen und einer extrazellulären Matrix. Zu den zellulären Elementen – den so genannten gebildeten Elementen (lebende Blutzellen) – gehören rote Blutkörperchen (RBC), weiße Blutkörperchen (WBC) und Zellfragmente, die als Blutplättchen bezeichnet werden, und die 45 % der Zusammensetzung unseres Blutes ausmachen. Die nicht lebende Komponente unseres Blutes ist die so genannte extrazelluläre Matrix, auch Plasma genannt, die 55 % unserer Blutzusammensetzung ausmacht und das Blut unter den Bindegeweben einzigartig macht, da es flüssig ist. Diese Flüssigkeit, die größtenteils aus Wasser besteht, hält die gebildeten Elemente in der Schwebe und ermöglicht es ihnen, innerhalb des Herz-Kreislauf-Systems durch den Körper zu zirkulieren.

Die gebildeten Elemente bestehen aus Erythrozyten (rote Blutkörperchen, die für den Sauerstofftransport zuständig sind), Leukozyten (weiße Blutkörperchen, die für die Immunabwehr zuständig sind) und Thrombozyten (Zellfragmente, die für die Blutgerinnung zuständig sind).

Ungefähr 8 % des Körpergewichts eines Erwachsenen bestehen aus Blut. Blut ist eine Kombination aus Plasma (die wässrige Flüssigkeit) und Zellen, die darin schwimmen. Das Blut versorgt unsere Zellen mit lebenswichtigen Stoffen und Nährstoffen wie Zucker, Sauerstoff und Hormonen und transportiert Abfallstoffe aus den Zellen. Diese Abfallstoffe werden schließlich mit Urin, Kot, Schweiß und über die Lungen (CO2) aus dem Körper ausgeschieden.

Funktionen des Blutes

Die Hauptfunktion des Blutes besteht darin, die Körperzellen mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen und Abfallstoffe aus ihnen zu entfernen, aber das ist nur der Anfang der Geschichte. Zu den spezifischen Funktionen des Blutes gehören auch die Verteidigung (Bekämpfung von Infektionen), die Verteilung von Wärme, die Aufrechterhaltung der Homöostase (Regulierung des pH-Wertes) und die Verhinderung übermäßiger Blutverluste durch Blutungen.

Transport

Nährstoffe aus der Nahrung werden im Verdauungstrakt aufgenommen. Die meisten von ihnen wandern im Blutkreislauf direkt zur Leber, wo sie verarbeitet und wieder in den Blutkreislauf abgegeben werden, um sie an die Körperzellen zu liefern. Der Sauerstoff aus der Atemluft diffundiert in das Blut, das von der Lunge zum Herzen fließt, das ihn dann in den restlichen Körper pumpt. Außerdem geben die im ganzen Körper verteilten endokrinen Drüsen ihre Produkte, die so genannten Hormone, in den Blutkreislauf ab, der sie zu den entfernten Zielzellen transportiert. Das Blut nimmt auch zelluläre Abfallstoffe und Nebenprodukte auf und transportiert sie zu verschiedenen Organen, um sie zu entfernen. So transportiert das Blut beispielsweise Kohlendioxid zur Lunge, um es aus dem Körper auszuatmen, und verschiedene Abfallprodukte werden zu den Nieren und der Leber transportiert, um sie in Form von Urin oder Galle aus dem Körper auszuscheiden.

Abwehr

Viele Arten von Leukozyten schützen den Körper vor äußeren Bedrohungen, wie etwa krankheitsverursachenden Bakterien, die über eine Wunde in den Blutkreislauf gelangt sind. Andere Leukozyten suchen nach inneren Bedrohungen und zerstören sie, z. B. Zellen mit mutierter DNA, die sich vermehren und zu Krebs werden könnten, oder Körperzellen, die mit Viren infiziert sind.

Wenn eine Gefäßverletzung zu einer Blutung führt, wirken Blutplättchen und bestimmte Proteine, die im Plasma, dem flüssigen Teil des Blutes, gelöst sind, zusammen und blockieren die gerissenen Bereiche der betroffenen Blutgefäße. Dies schützt den Körper vor weiterem Blutverlust.

Aufrechterhaltung der Homöostase

Erinnern Sie sich, dass die Körpertemperatur über eine klassische negative Rückkopplungsschleife reguliert wird. Wenn Sie an einem warmen Tag Sport treiben, würde Ihre steigende Körperkerntemperatur mehrere homöostatische Mechanismen auslösen, darunter den verstärkten Transport von Blut aus dem Körperkern in die Körperperipherie, die normalerweise kühler ist. Während das Blut durch die Gefäße der Haut fließt, wird Wärme an die Umgebung abgegeben, und das Blut, das zum Körperkern zurückkehrt, ist kühler. An einem kalten Tag hingegen wird das Blut von der Haut weggeleitet, um den Körperkern wärmer zu halten. In extremen Fällen kann dies zu Erfrierungen führen.

Blut trägt auch dazu bei, das chemische Gleichgewicht des Körpers aufrechtzuerhalten. Proteine und andere Verbindungen im Blut wirken als Puffer und helfen so, den pH-Wert des Körpergewebes zu regulieren. Blut hilft auch, den Wassergehalt der Körperzellen zu regulieren.

Zusammensetzung des Blutes

Blut kann in 3 Schichten unterteilt werden:

Boden: Erythrozyten (rote Blutkörperchen), die aus Hämatokrit (Volumen der Erythrozyten) bestehen.

Mitte: dünne weiße Schicht – Leukozyten und Blutplättchen

Oben: Plasma

Sie haben sich wahrscheinlich schon einmal Blut aus einer oberflächlichen Armvene abnehmen lassen, das dann zur Analyse in ein Labor geschickt wurde. Einige der gebräuchlichsten Bluttests, z. B. die Messung des Lipid- oder Glukosespiegels im Plasma, bestimmen, welche Stoffe in welcher Menge im Blut vorhanden sind. Andere Bluttests prüfen die Zusammensetzung des Blutes selbst, einschließlich der Mengen und Arten der gebildeten Elemente.

Ein solcher Test, der so genannte Hämatokrit, misst den Prozentsatz der roten Blutkörperchen, klinisch als Erythrozyten bekannt, in einer Blutprobe. Dazu wird die Blutprobe in einer speziellen Zentrifuge geschleudert, wodurch sich die schwereren Elemente in der Blutprobe von dem leichten, flüssigen Plasma trennen (Abbildung 1). Da die schwersten Elemente im Blut die Erythrozyten sind, setzen sich diese ganz unten im Hämatokritröhrchen ab. Über den Erythrozyten befindet sich eine helle, dünne Schicht, die sich aus den übrigen Bestandteilen des Blutes zusammensetzt. Dabei handelt es sich um die weißen Blutkörperchen, die klinisch als Leukozyten bezeichnet werden, und die Blutplättchen, Zellfragmente, die auch Thrombozyten genannt werden. Diese Schicht wird wegen ihrer Farbe als Buffy Coat bezeichnet; sie macht normalerweise weniger als 1 Prozent einer Blutprobe aus. Oberhalb des Buffycoats befindet sich das Blutplasma, normalerweise eine blasse, strohfarbene Flüssigkeit, die den Rest der Probe ausmacht.

Abbildung 1. Zu den zellulären Bestandteilen des Blutes gehören eine große Anzahl von Erythrozyten und vergleichsweise wenige Leukozyten und Blutplättchen. Plasma ist die Flüssigkeit, in der die gebildeten Elemente suspendiert sind. Wenn eine Blutprobe in einer Zentrifuge geschleudert wird, zeigt sich, dass das Plasma der leichteste Bestandteil ist. Es schwimmt oben im Röhrchen, getrennt von den schwersten Bestandteilen, den Erythrozyten, durch einen Buffy Coat aus Leukozyten und Thrombozyten. Der Hämatokrit ist der prozentuale Anteil der Erythrozyten an der Gesamtprobe. Zum Vergleich werden erniedrigte und erhöhte Hämatokritwerte angegeben.

Das Volumen der Erythrozyten nach der Zentrifugation wird allgemein auch als gepacktes Zellvolumen (PCV) bezeichnet. In normalem Blut bestehen etwa 45 Prozent einer Probe aus Erythrozyten. Der Hämatokritwert einer Probe kann jedoch je nach Geschlecht und anderen Faktoren erheblich variieren und liegt zwischen 36 und 50 Prozent. Normale Hämatokritwerte für Frauen reichen von 37 bis 47, mit einem Mittelwert von 41; bei Männern liegt der Hämatokrit zwischen 42 und 52, mit einem Mittelwert von 47. Der prozentuale Anteil der anderen gebildeten Elemente, der Leukozyten und der Thrombozyten, ist äußerst gering und wird daher normalerweise nicht beim Hämatokrit berücksichtigt. Der mittlere Plasmaprozentsatz ist also der prozentuale Anteil des Blutes, der nicht aus Erythrozyten besteht: bei Frauen liegt er bei etwa 59 (oder 100 minus 41), bei Männern bei etwa 53 (oder 100 minus 47).

Charakteristika des Blutes

Wenn man an Blut denkt, ist das erste Merkmal, das einem in den Sinn kommt, wahrscheinlich seine Farbe. Blut, das gerade in der Lunge Sauerstoff aufgenommen hat, ist leuchtend rot, und Blut, das im Gewebe Sauerstoff abgegeben hat, ist eher dunkelrot. Das liegt daran, dass Hämoglobin ein Pigment ist, das seine Farbe je nach dem Grad der Sauerstoffsättigung ändert.

Blut ist zähflüssig und fühlt sich etwas klebrig an. Es hat eine Viskosität, die etwa fünfmal größer ist als die von Wasser. Die Viskosität ist ein Maß für die Dicke oder den Fließwiderstand einer Flüssigkeit und wird durch das Vorhandensein von Plasmaproteinen und gebildeten Elementen im Blut beeinflusst. Die Viskosität des Blutes hat einen dramatischen Einfluss auf den Blutdruck und den Blutfluss. Betrachten Sie den Unterschied im Fluss zwischen Wasser und Honig. Der zähflüssigere Honig würde einen größeren Strömungswiderstand aufweisen als das weniger zähflüssige Wasser. Das gleiche Prinzip gilt für Blut.

Die normale Temperatur des Blutes ist etwas höher als die normale Körpertemperatur – etwa 38 °C (oder 100,4 °F), verglichen mit 37 °C (oder 98,6 °F) bei einer Messung der Körperinnentemperatur, obwohl tägliche Schwankungen von 0,5 °C normal sind. Obwohl die Oberfläche der Blutgefäße relativ glatt ist, erfährt das Blut beim Fließen durch die Gefäße eine gewisse Reibung und einen gewissen Widerstand, insbesondere wenn die Gefäße altern und ihre Elastizität verlieren, wodurch Wärme erzeugt wird. Dies ist der Grund für die etwas höhere Temperatur des Blutes.

Der pH-Wert des Blutes liegt im Durchschnitt bei etwa 7,4; er kann jedoch bei einem gesunden Menschen zwischen 7,35 und 7,45 liegen. Blut ist also chemisch gesehen etwas basischer (alkalischer) als reines Wasser, das einen pH-Wert von 7,0 hat. Blut enthält zahlreiche Puffer, die zur Regulierung des pH-Werts beitragen.

Blut macht etwa 8 Prozent des Körpergewichts eines Erwachsenen aus. Erwachsene Männer haben im Durchschnitt etwa 5 bis 6 Liter Blut. Bei Frauen sind es im Durchschnitt 4 bis 5 Liter.

Blutplasma

Wie andere Flüssigkeiten im Körper besteht das Plasma hauptsächlich aus Wasser: Tatsächlich besteht es zu etwa 92 Prozent aus Wasser. In diesem Wasser ist ein Gemisch von Substanzen gelöst oder suspendiert, von denen die meisten Proteine sind. Es gibt buchstäblich Hunderte von Substanzen, die im Plasma gelöst oder suspendiert sind, obwohl viele von ihnen nur in sehr geringen Mengen vorkommen.

Plasmaproteine

Ungefähr 7 Prozent des Plasmavolumens – fast alles, was nicht Wasser ist – besteht aus Proteinen. Dazu gehören mehrere Plasmaproteine (Proteine, die nur im Plasma vorkommen) und eine viel kleinere Anzahl von regulatorischen Proteinen, darunter Enzyme und einige Hormone. Die wichtigsten Bestandteile des Plasmas sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Die drei Hauptgruppen von Plasmaproteinen sind wie folgt:

• Albumin ist das häufigste der Plasmaproteine. Die von der Leber hergestellten Albuminmoleküle dienen als Bindungsproteine und Transportvehikel für Fettsäuren und Steroidhormone. Lipide sind zwar hydrophob, doch ihre Bindung an Albumin ermöglicht ihren Transport im wässrigen Plasma. Albumin ist auch der wichtigste Faktor für den osmotischen Druck des Blutes, d. h. es hält Wasser in den Blutgefäßen und zieht Wasser aus dem Gewebe über die Blutgefäßwände in den Blutkreislauf. Dies wiederum trägt zur Aufrechterhaltung von Blutvolumen und Blutdruck bei. Albumin macht normalerweise etwa 54 Prozent des gesamten Plasmaproteingehalts aus, bei klinischen Werten von 3,5-5,0 g/dL Blut.
• Die zweithäufigsten Plasmaproteine sind die Globuline. Diese heterogene Gruppe besteht aus drei Hauptuntergruppen, die als Alpha-, Beta- und Gammaglobuline bezeichnet werden. Die Alpha- und Betaglobuline transportieren Eisen, Lipide und die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K zu den Zellen; wie Albumin tragen sie auch zum osmotischen Druck bei. Die Gammaglobuline sind Proteine, die an der Immunität beteiligt sind und besser als Antikörper oder Immunglobuline bekannt sind. Obwohl andere Plasmaproteine von der Leber produziert werden, werden Immunglobuline von spezialisierten Leukozyten, den Plasmazellen, hergestellt. (Weitere Informationen über Immunglobuline finden Sie in den zusätzlichen Inhalten.) Globuline machen etwa 38 Prozent des gesamten Plasmaproteinvolumens aus, bei klinischen Werten von 1,0-1,5 g/dL Blut.
• Das am wenigsten häufig vorkommende Plasmaprotein ist Fibrinogen. Wie Albumin und die Alpha- und Beta-Globuline wird Fibrinogen von der Leber hergestellt. Es ist wesentlich für die Blutgerinnung, ein Prozess, der später in diesem Kapitel beschrieben wird. Fibrinogen macht bei klinischen Werten von 0,2-0,45 g/dL Blut etwa 7 Prozent des gesamten Plasmaproteinvolumens aus.

Sonstige Plasmalösungen

Neben Proteinen enthält das Plasma eine Vielzahl anderer Substanzen. Dazu gehören verschiedene Elektrolyte wie Natrium-, Kalium- und Kalziumionen, gelöste Gase wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff, verschiedene organische Nährstoffe wie Vitamine, Lipide, Glukose und Aminosäuren sowie Stoffwechselabfälle. Alle diese nicht eiweißhaltigen gelösten Stoffe tragen zusammen etwa 1 Prozent zum Gesamtvolumen des Plasmas bei.

Kapitelübersicht

Blut ist ein flüssiges Bindegewebe, das für den Transport von Nährstoffen, Gasen und Abfallstoffen im Körper entscheidend ist, den Körper gegen Infektionen und andere Bedrohungen verteidigt und für die homöostatische Regulierung von pH-Wert, Temperatur und anderen internen Bedingungen sorgt. Blut besteht aus geformten Elementen – Erythrozyten, Leukozyten und Zellfragmenten, den so genannten Thrombozyten – und einer flüssigen extrazellulären Matrix, dem Plasma. Mehr als 90 Prozent des Plasmas besteht aus Wasser. Der Rest besteht hauptsächlich aus Plasmaproteinen – hauptsächlich Albumin, Globuline und Fibrinogen – und anderen gelösten Stoffen wie Glukose, Lipiden, Elektrolyten und gelösten Gasen. Aufgrund der gebildeten Elemente, der Plasmaproteine und anderer gelöster Stoffe ist das Blut klebrig und zähflüssiger als Wasser. Es ist auch leicht alkalisch, und seine Temperatur ist etwas höher als die normale Körpertemperatur.

Selbsttest

Beantworten Sie die folgende(n) Frage(n), um zu sehen, wie gut Sie die im vorherigen Abschnitt behandelten Themen verstehen.

Glossar

Albumin: häufigstes Plasmaprotein, das für den größten Teil des osmotischen Drucks des Plasmas verantwortlich ist

Antikörper: (auch Immunglobuline oder Gammaglobuline) antigenspezifische Proteine, die von spezialisierten B-Lymphozyten produziert werden und den Körper durch Bindung an Fremdkörper wie Bakterien und Viren schützen

Blut: flüssiges Bindegewebe, das sich aus geformten Elementen – Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten – und einer flüssigen extrazellulären Matrix, dem Plasma, zusammensetzt; Bestandteil des kardiovaskulären Systems

Buffy Coat: dünne, blasse Schicht aus Leukozyten und Blutplättchen, die in einer zentrifugierten Blutprobe die Erythrozyten vom Plasma trennt

Fibrinogen: Plasmaprotein, das in der Leber produziert wird und an der Blutgerinnung beteiligt ist

gebildete Elemente: zelluläre Bestandteile des Blutes, d.h. Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten

Globuline: heterogene Gruppe von Plasmaproteinen, die Transportproteine, Gerinnungsfaktoren, Immunproteine und andere umfasst

Hämatokrit: (auch, gepacktes Zellvolumen) Volumenanteil der Erythrozyten in einer zentrifugierten Blutprobe

Immunglobuline: (auch Antikörper oder Gammaglobuline) antigenspezifische Proteine, die von spezialisierten B-Lymphozyten produziert werden und den Körper durch Bindung an Fremdkörper wie Bakterien und Viren schützen

Packed Cell Volume (PCV): (auch Hämatokrit) prozentualer Volumenanteil der Erythrozyten in einer zentrifugierten Blutprobe

Plasma: im Blut die flüssige extrazelluläre Matrix, die hauptsächlich aus Wasser besteht und die gebildeten Elemente und gelösten Stoffe im gesamten Herz-Kreislauf-System zirkulieren lässt

Thrombozyten: (auch Thrombozyten) einer der Bestandteile des Blutes, der aus Zellfragmenten besteht, die von den Megakaryozyten abgespalten werden

Rote Blutkörperchen (RBCs): (auch Erythrozyten) einer der Bestandteile des Blutes, der Sauerstoff transportiert

Weiße Blutkörperchen (WBCs): (auch Leukozyten) einer der Bestandteile des Blutes, die der Abwehr von Krankheitserregern und Fremdstoffen dienen