ÉLETTAN-KÓRÉLETTAN DR. ORMAI SÁNDOR SEMMELWEIS KIADÓ BUDAPEST, Második, változatlan kiadás SZERKESZTETTE EGÉSZSÉGÜGYI FŐISKOLAI TANKÖNYV

Átírás

1 / ÉLETTAN-KÓRÉLETTAN SZERKESZTETTE DR. ORMAI SÁNDOR EGÉSZSÉGÜGYI FŐISKOLAI TANKÖNYV Második, változatlan kiadás SEMMELWEIS KIADÓ BUDAPEST, 1996

2 Tartalom Az olvasókhoz 13 Szemelvények az élettan-kórélettan történetéből Az emberi test funkcionális szerveződése (Dr. Polgár Veronika) 18 A sejtek működésének élettani alapjai 18 A protoplazma kémiai szerveződése 19 A protoplazma biológiai szerveződése 21 A sejthártya szerkezete és működése 22 A sejtek külső és belső környezete 23 A vízterek közötti folyadéktranszport 24 Transzportfolyamatok a membránokon keresztül 25 Fizikai-kémiai tényezők a transzportfolyamatokban 26 Aktív transzportfolyamatok 27 Membránbefűződéssel járó anyagtranszport 28 Szekréciós folyamatok 29 A sejtműködés szabályozórendszerei 29 A génszintű szabályozás alapjai 30 Hormonális szabályozás 31 Enzimatikus szabályozás 33 Neuroendokrin szabályozás 33 Szintézisek a sejtben 33 A sejtek reprodukciója 38 A sejtek differenciálódása 40 Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése 42 Hámszövet 43 Kötőszövetek 47 Tá ma sztószö vetek 48 Izomszövetek 50 Idegszövet Az izomműködés élettana és kórélettana (Dr. Markel Éva) 55 Nyugalmi és akciós potenciál 55 Izomműködés sajátságai 58 A harántcsíkolt vázizom általános működési sajátosságai 58 Neuromuszkuláris ingerületátvitel 60 Az izomválasz 61 Mechanikai jelenségek 61 Elektromos jelenségek 62 Az izomműködés energiaszükséglete és forrásai 63 Az izommunka hőtermelése 64 Az izomfáradás 65 A vázizomműködés zavarai 65 A simaizmok működése 66

3 Tartalom 6 3. A vér (Csík Zsuzsa) 68 A vér alkotóelemei 68 Vörösvérsejtek 68 A vörösvérsejtek képzése (erythropoesis) 68 A vörösvérsejtek (erythrocyták) tulajdonságai, funkciója 70 A vörösvérsejtek felépítéséhez szükséges anyagok 72 A szervezet vasforgalma 73 A vörösvérsejtek és a hemoglobin lebontása 74 A vörösvérsejt-képzés zavarai 74 A fehérvérsejtek (leukocyták) 78 Granulocyták 78 Monocyták 81 Lymphocyták (nyiroksejtek) 82 A fehérvérsejtképzés zavarai 82 Leukaemiák 83 A vérplazma 84 Plazmafehérjék 85 A plazmafehérje-szintézis elégtelensége 87 A szervezet védekező rendszerei 88 Gyulladás 88 Szövetkárosodás 88 Érreakciók 90 Helyreállítás (reparatio vagy proliferatio) 91 A gyulladásos folyamat kísérő tünetei 91 A gyulladások típusai 92 Az immunvédekezés 93 Az immunvédekezés fejlődése (filogenezise) 93 Az immunrendszer egyedfejlődése (ontogenezise) 94 Antigének 97 Ellenanyagok 98 Immunreakciók 100 Vércsoportok 101 Az ABO-vércsoportrendszer 102 Rh-(D-) vércsoportrendszer 102 HLA-rendszer 103 Az immunvédekezés zavarai 104 Allergia (hiperszenzitivitási reakció) 104 Immunhiányos állapotok 105 Autoimmun betegségek 105 A véralvadás (haemostasis) 106 A haemostasis celluláris tényezői: a thrombocyták 107 Vascularis tényezők szerepe 107 Humorális tényezők szerepe 107 A véralvadás mechanizmusa 108 A véralvadás gátlása 110 A véralvadás zavarai A szív normális és kóros működése (Dr. Ling László) 113 A szív ingerképző és ingervezető rendszere 114 Elektrokardiográfia 116 A szív elektromos és mechanikus működésének kapcsolata 118 A szívizom kontrakciója 118 A szívciklus 119 A szív vizsgálata 120 Normális szívhangok 120 Echokardiográfia 121 A szív röntgenvizsgálata 121 A szív pumpaműködése 123

4 5. A nedvkeringés (Dr. Ling László) 137 A vér és a nyirok keringése 137 A vér fizikai tulajdonságai 137 A véráramlás törvényszerűségei 138 A véráramlás szabályozása 140 Vérnyomás 140 A vérnyomás mérése 142 A vérnyomást szabályozó mechanizmusok 142 A vér keringése a kapillárisokban 143 Anyagtranszport a kapillárisokban 144 A szövet közti folyadék és a nyirokkeringés 145 A liquor 145 Magzati vérkeringés 146 A vér-és nyirokkeringés zavarai 148 A vérkeringés zavarai 148 Az erek betegségei 149 A vérnyomás zavarai 150 Hypertensio (magas vérnyomás) 150 Hypotensio (alacsony vérnyomás) 151 A vénás keringés zavarai 151 Shock-szindróma 152 A shockállapot főbb patofiziológiai történései 153 A nyirokkeringés zavarai A légzés (Dr. Ormai Sándor) 156 A légzőszervek működése 156 Az alveolaris ventiláció 157 A légutak szerepe 159 A légzés által végzett munka" 160 Az első légvétel" 161 Légnyomásértékek alakulása a tüdő belsejében és a mellhártya lemezei között a légzés folyamán 161 A légzésfunkciók vizsgálata 161 A légzéssel összefüggő egyéb jelenségek, funkciók 164 Az alveolaris gázcsere 165 A vér oxigén-és szén-dioxid-szállítása 167 Az oxigén szállítása 167

5 7 Tartalom A perctérfogatot befolyásoló tényezők 123 A szív alkalmazkodóképessége 123 A szív beidegzése 124 A paraszimpatikus idegrendszer hatása 124 A szimpatikus idegrendszer hatása 125 A szívizom oxigén-és energiaszükséglete 126 A szívbetegségei 128 A szívműködés zavarai. 128 Ingerképzési zavarok 128 Ingerületvezetési zavarok 130 A szívburok (pericardium) betegségei 131 A szívizom betegségei 131 Szívizomgyulladás (myocarditis) 131 Cardiomyopathiák 132 A szívizom vérellátási zavarai 132 Szívbillentyű-elváltozások, szívhibák (vitiumok) 133 Veleszületett rendellenességek. 133 A szívműködés elégtelensége 134 Cardialis insufficientia 134 Cardialisdecompensatio 134

6 Tartalom 8 A szén-dioxid szállítása 168 A légzésszabályozása 170 Idegi szabályozás 170 A légzőközpont kapcsolatai 171 Humorális szabályozás 171 Munkavégzés hatása a légzőfunkciókra 173 A légzés kórtana _. 173 A légzésfunkciók zavarai 173 Ventilációs zavarok 174 Diffúziós zavarok 177 Alveolaris keringési zavarok 177 A belső légzés funkciója és zavarai 178 Szöveti hypoxia 178 Légzés a perinatalis (megszületés körüli) időszakban 180 A légzésszabályozás zavarai 180 A mesterséges lélegeztetés eszközei 181 A nehézlégzés (dyspnoe) 182 /. Az emésztőrendszer normális és kóros működése (Dr. Ormai Sándor) 184 A táplálék útja, az emésztés szakaszai 184 Étvágy 184 A táplálék előkészítése 186 A nyelés 186 A gyomor működése 187 A duodenum szakasza 189 A máj működése 190 Az enterohormonok, a duodenum működése 190 A hasnyálmirigy (pancreas) exokrin működése 192 A vékonybél működése 192 A fehérjék emésztése és felszívódása 192 A zsírok emésztése és felszívódása 194 A szénhidrátok emésztése és felszívódása 194 A vastagbél működése 196 A rectum 197 Tápanyagellátás a méhen belüli élet során 197 A tápanyagok sorsa a szervezetben 198 Intermedier (közti) anyagcsere 198 A fehérje-anyagcsere 198 A zsíranyagcsere 201 A szénhidrát-anyagcsere 202 A vérplazma glükózszintjének szabályozása 205 Az emésztőrendszer működészavarai 206 A táplálékfelvétel zavarai 207 A harapás és a rágás zavarai 207 A nyálelválasztás zavarai 208 A nyelés zavarai 208 A gyomor működészavarai 209 Szekréciós zavarok 209 A gyomormozgás zavarai 209 Pylorusspasmus 210 Gastritis 210 A fekélybetegség (ulcus ventriculi) 210 A gyomor daganatai 211 A pylorus betegségei 211 A duodenum betegségei 212 A máj működészavarai A hasnyálmirigy betegségei A vékonybél működészavarai 214

7 9 Tartalom A vastagbél működészavarai 215 A bélrendszer általános működészavarai 215 Funkcionális bélműködési zavarok 216 A szervezet energiaforgalma és hőtermelése 216 Energia-és tápanyagszükséglet 216 Az energiaszükséglet 217 Fehérjeszükséglet 218 Zsírszükséglet 218 Szénhidrátszükséglet 219 Vitaminszükséglet 219 Vízben oldódó vitaminok 220 Zsírban oldódó vitaminok 221 Ásványianyag-szükséglet 222 Energiamérleg 222 Anyagcserezavarok 223 En'zimopathiák 223 Egyéb (nem kifejezetten enzimopathián alapuló) anyagcserezavarok Congenitalis adrenogenitalis szindróma 224 A szervezet hőszabályozása A kiválasztás (Dr. Ormai Sándor) 227 A vesék felépítése és működése 227 A nephron szerkezete 229 A nephron működése 230 A glomerularis fiitráció 231 Plazmaclearence 232 A tubularis működés 232 A vesék koncentráló- és hígítóképessége 234 A vesék vértérfogat- és extracelluláris térfogat szabályozó funkciója 235 A vesék sav-bázis egyensúlyt szabályozó működése 237 A pufferrendszerek működése 238 A légzőközpont szerepe 240 A vesék szerepe az izohidria fenntartásában 240 Az izohidria felbomlásának okai 242 Az acidosis és alkalosis hatása a szervezet működésére 243 A vesék endokrin működése 243 A renin-angiotenzin rendszer 243 Az eritropoetin termelése 244 A prosztaglandin E2 termelése 244 A kallikrein képződése 244 A vizelethajtók és működésük 244 A glomerularis fiitrációt fokozó diuretikumok 245 A tubulusok ozmotikus nyomását fokozó diuretikumok 245 Az ADH-szekréció gátlása útján ható diuretikumok 245 A veseműködés vizsgálómódszerei 246 A vizeletelvezető rendszer működése 246 A vesék és a vizeletelvezető rendszer betegségei 248 Fejlődési rendellenességek 248 A veseműködés zavarai 250 A glomerularis fíltráció zavarai 250 A tubularis működés zavarai 251 A veseelégtelenség (uraemia) 252 Akut veseelégtelenség 252 Krónikus veseelégtelenség 253 A veseelégtelenség kezelési lehetőségei 254 A veseátültetés lehetőségei és korlátai 255 A vizeleti szervek köves megbetegedése 256 Hydronephrosis (zsákvese) kialakulása 257 A vizeletelvezető rendszer betegségei 258

8 Tartalom 10 A vizeletürítés zavarai 258 A terhességi toxaemia Az idegrendszer működése (Dr. Ormai Sándor) 260 Az idegrendszer szerkezete, felépítése, működése 261 A neurocyta 261 A gliasejtek 262 Inger, ingerület 262 Ionáramlások szerepe 263 Az ingerület áttevődése (szinapszis) 264 Ingerületátvívő anyagok 266 Az ideg-izom kapcsolat 266 Harántcsíkolt izom beidegzése 267 A simaizmok és a szív beidegzése 267 Az érzőreceptorok szerkezete és működése 267 A receptorokban végbemenő folyamatok 268 A központi idegrendszeri funkciók hierarchiája 270 A gerincagy működése 270 A reflexek 271 Az agytörzs működése 272 A kisagy működése 274 A thalamus működése 274 Az agykéreg szerkezete és működése 275 Az érzőközpont 276 A mozgatóközpont 277 Az érzékszervi központok 278 A vegetatív idegrendszer működése 279 A zsigeri funkciók (vegetatív) szabályozása 280 A nyúltvelői (vegetatív) szabályozás 281 A hypothalamus (vegetatív) működése 281 A táplálkozási magatartás szabályozása 282 A vízfelvételt szabályozó működés 283 A testhőmérséklet befolyásolása 283 Az érzékelés mechanizmusa 283 Az elemi érzetek kialakulása 283 A tapintás 283 A nyomás és a hő érzékelése 284 A fájdalom érzékelése 284 Az ízérző receptor működése 286 A szagérző receptor működése 286 A látás 287 A látószerv anatómiája 288 A szem járulékos részei 291 A szem mint optikai rendszer 292 Az éleslátás zavarai 292 A szem mint fotoreceptor 293 A látópálya 293 A színlátás 294 A szem adaptációs képessége 294 A kétszemes (binokuláris) látás 295 A szem betegségei 295 A hallás és egyensúlyozás 296 A hallószerv anatómiája 296 Az egyensúlyozó szerv anatómiája 297 A hallás élettana 297 A hallás vizsgálata (audiometria) 299 A halláskészség és a beszéd kapcsolata 299 Az egyensúlyozó (vestibularis) rendszer vizsgálata 300 A hallás zavarai 300 Az érzőrendszer működészavarai 301

9 11 Tartalom A fájdalom 301 A mozgatórendszer működészavarai 302 Izomgyengeség 303 Izombénulás 303 Extrapiramidális mozgászavarok 304 Az agykéreg elektromos jelenségei 305 Az alvás élettana 306 Az alvás zavarai (insomnia) 307 Az ébrenlét zavarai (hypersomnia) 308 A tudat 308 A tudat zavarai 309 Érzelmi (emocionális) folyamatok 310 Késztetés (motiváció) 310 A késztetés zavarai 311 A szorongás 311 Az agresszió 312 A gátlásos állapot 312 Az információfeldolgozás 313 A tanulás 313 Az emlékezés 314 Az emlékezés zavarai (amnesiák) 314 A második jelzőrendszer működése 315 A verbális kommunikáció zavarai 315 Gondolkodás, képzelet, fantázia Az endokrin rendszer működése (Dr. Sólyom János) 317 A hormonokról általában 317 A hormonok hatásmechanizmusa 318 A hypothalamus mint központi endokrin szerv 319 A hypophysis hormonjai 320 A hypophysis hátsó lebeny (neurohypophysis) hormonjai 320 A hypophysis elülső lebeny (adenohypophysis) hormonjai 322 Növekedési hormon 323 Pajzsmirigyhormonok 324 A pajzsmirigyműködés zavarai 325 A kalciumháztartást szabályozó hormonok 326 A szervezet kalciumkészletének szabályozása 327 Mellékvesekéreg-hormonok 328 Mineralokortikoid-csoport 329 Glükokortikoid-csoport 329 A mellékvesekéreg-működés zavarai 331 A mellékvesevelő hormonjai 332 A nemi differenciálódás és a nemi működés 332 A nemi differenciálódás lépcsői 333 A hím nemi működés 337 A hímivarsejtek és a sperma képződése 337 A hím nemi hormonok képződése és hatása 339 A női nemi működés 340 Az ovulációs-menstruációs ciklus, peteérés és a női nemi hormonok A terhesség 342 A magzat fejlődése 345 A szülés 345 Tejelválasztás, szoptatás 346 Menopauza, női klimaktérium 347 Ajánlott irodalom 348 Tárgymutató 349

10 1. Az emberi test funkcionális szerveződése Dr. Polgár Veronika Az emberi testet alkotó sejtek zavartalan működésének feltétele az életfolyamatok összehangolása és koordinálása. Az összehangoltság alapja egy-egy funkció elvégzésére kialakult biológiai szerveződés (organizáció) és a szerveződésben résztvevő egységek működésének szabályozása (reguláció). Az emberi szervezeten belül működő szerveződési szintek az egyszerűbbtől a bonyolultabb felé haladva a következők: sejtek, szövetek, szervek, szervrendszerek és végül maga az egész szervezet. A sejtek az élő szervezet legkisebb alaki és működési egységei. Tevékenységük az életműködések alapja. Az azonos típusú és működésű sejtek szövetekké szerveződtek. A különböző szövetek funkcionális társulását szerveknek nevezzük. A szervek életfolyamatai több szerv különböző feladatmegosztásán alapuló, magas szinten szervezett sejt-szövet-szervcsoportokban játszódnak le. Ezek a csoportok az ún. szervrendszerek. A különböző szervrendszerek összességét szervezetnek nevezzük. Az egyes szerveződésű szintek egymásra épülnek, követve az élő anyag szerveződésének főbb filogenetikai (törzsfejlődési) állomásait. Az egymásra épültség az életműködések szabályozására is vonatkozik. így beszélhetünk molekuláris, sejtszintű, szövetszintű, szervszintű és a szervrendszerek szintjén történő szabályozásról, melyek együttműködve a szervezet egészének szabályozottságát eredményezik. A következőkben tekintsük át az egyes szerveződési szintek főbb jellemzőit olyan szempontok alapján, amelyek ismerete elengedhetetlenül szükséges a szervezetben lejátszódó élettani és kórélettani folyamatok megértéséhez. A sejtek működésének élettani alapjai A sejtek a többsejtű élőlények legkisebb alaki és működési egységei. (Átlagos méretük mikrométer, térfogatuk köbmikrométer közötti.) Alapállományuk a protoplazma (a sejtmag és a citoplazma együttes állománya), amely rendelkezik mindazokkal a tulajdonságokkal, amelyek lehetővé teszik, hogy a sejt a környezetétől elhatárolódva képes legyen az életjelenségek önálló lebonyolítására, önmaga fenntartására és reprodukálására. Ezekhez a folyamatokhoz különféle vezérlő, programozó, szabályozó, végrehajtó és energiát szolgáltató rendszerek is

11 19 A sejtek működésének élettani alapjai szükségesek. Ezek működése eredményezi, hogy a sejt egy önszabályozó, valamilyen sejtmunka" végzésére képes, a környezetével folyamatos anyag- és energiacserét lebonyolító nyílt rendszer lehet. Ilyen módon az is lehetővé válik, hogy a sejtek a környezetükbe integrálódva magasabb szintű szerveződési formákat alakíthassanak ki. Mindezeket a protoplazma kémiai és biológiai szerveződése biztosítja. A protoplazma kémiai szerveződése A protoplazmát alkotó szervetlen és szerves molekulacsoportok néhány élettani vonatkozását az alábbiakban ismertetjük. Víz: fizikai és kémiai sajátosságaiból eredően legfőbb szerepe a kolloidok hidratációjának biztosítása, így az élet fenntartása. Jó oldószer, jó hővezető képessége és nagy hőkapacitása miatt a hőszabályozás egyik igen fontos tényezője. Ionok és szervetlen sók: a szervezet sav-bázis egyensúlyát a kationok és anionok megfelelő eloszlása biztosítja. A sejten belüli és kívüli térben az ionok eloszlása alakítja ki a sejtek megfelelő ozmotikus nyomását. Egyes ionoknak szerepük van a sejtek ingerlékenységének és ingerületvezetésének kialakításában (Ca +, K +, Na +, H +, Cl" stb.) és egyebek között a véralvadásban is (Ca + ). A fémionok részben, mint enzimalkotó részek, másfelől, mint szerkezeti elemek jelentősek (pl. Fe a hemoglobinban). A jód a tiroxinképzéshez, a kén a fehérjék szerkezetének stabilizálásához, a foszfor a sejtek energetikai folyamataiban nélkülözhetetlenek. A szervetlen sók közül a kalcium- és magnéziumsók a csontképzésben jelentősek. A NaCl-nak pedig egyebek mellett a gyomor sósavképzésében van jelentős szerepe. Szénhidrátok: az egyszerű szénhidrátok (ribóz, dezoxiribóz) a nukleotidok alkotórészei. Az összetett szénhidrátok (glükóz) képezik a szervezet legfőbb energiaforrását (glikogén), vércsoportanyagok alkotórészeit (glikoproteidek) és szerepük van a véralvadásban is (heparin). A savanyú mukopoliszacharidok a kötő- és támasztószövet sejtközötti állományának fontos komponensei. Fehérjék: a szervezet legfontosabb vázanyagait képezik (kollagén, retikulin, aktin, miozin, keratin stb.). Ezenkívül az enzimek alap vegyületei., A hormonok egy része is peptid- vagy aminosavszármazék (ACTH, oxitocin, vazopresszin, adrenalin, hisztamin stb.). A biológiai membránok építőelemei szintén aminosavak (fehérjék). Az egyszerű fehérjék főleg a sejtmagban és a vérplazmában mint szabályozó, illetve immunfehérjék fordulnak elő. Zsírok:zsírsavakból álló nagy molekulák, melyek enerigatartalmuknál fogva a szervezet fontos tápanyagai. Egyes vegyületek jól oldódnak bennük, így pl. a zsírok vitaminhordozóként is működnek (A-, D-, É-, K-vitaminok). A zsírok ezen kívül a biológiai membránok fontos alkotórészei, hidrofób jellegüknél fogva a vízterek elválasztásában rendkívül jelentősek. Egyes lipid jellegű vegyületek hormonként (szteroidok), mások felületaktív anyagként szerepelhetnek. A foszfatidok az idegsejtek velőshüvelyének alkotásában is részt vesznek. Nem hagyható figyelmen kívül a neutrális zsírok mechanikai védő funkciója (tenyéren, talpon, szem mögött stb.) és hőszigetelő tulajdonsága. Nukleinsavak: ezek nukleotid egységekből álló óriásmolekulák, melyek a sejtmagban képződnek. Alapvető szerepük a genetikai információ tárolása és

12 Az emberi test funkcionális szerveződése 20 l-l. ábra. A protoplazmát alkotó szervetlen és szerves molekulák csoportosítása átadása. A DNS (dezoxiribonukleinsav) az örökítő anyag, amely magában hordja a sejtre vonatkozó tulajdonságokat. Az RNS (ribonukleinsav) a DNS utasításait" a fehérjeszintézisen keresztül valósítja meg. Az oligonukleotidok nagy kötési energiájú foszfátvegyületek (ATP, ADP stb.), az energiaháztartás legjelentősebb tagjai. A protoplazma kémiai szerveződésének főbb szintjeit az l-l. ábrán mutatjuk be.

13 21 A sejtek működésének élettani alapjai A protoplazma biológiai szerveződése A protoplazma két fő alkotórésze a sejtmag és az azt körülvevő citoplazma. A citoplazma a protoplazma kémiai összetevőit tartalmazó többfázisú fehérje kolloid. Az eukariota sejtek belsejében a protoplazma biológiai szerveződése során hártyák által határolt terek alakultak ki, ahol a sejtek életfolyamatai térben és időben rendezetten együtt vagy akár egymástól függetlenül is lejátszódhatnak. A sejtek tehát tulajdonképpen biológiai membránok által elhatárolt járat- és üregrendszerek. Az örökítőanyagot tartalmazó sejtmagot maghártya veszi körül. A citoplazmában nagy felületű endoplazmatikus membránrendszer biztosít teret és felszínt a kémiai reakcióknak, szintéziseknek. A Golgi-készülék membránnal körülvett járataiban és hólyagjaiban váladékok képződnek. A lizoszómák üregében savas közegben bontó enzimek tárolódnak. A mitochondriumok nagy belső membránfelületei biztosítják a citrátkör és a terminális oxidáció lejátszódásához szükséges felszínt és enzimeket. Itt találhatók az oxidatív foszforiláció enzimjei is, amelyek az ATP-képzéshez nélkülözhetetlenek. A Golgi-apparátus és az endoplazmatikus retikulum membránjai által körülvett citocentrum a sejtosztódás és a sejtmozgások irányítója. A sejt felszínéről kiemelkedő plazmanyúlványok csillókat vagy ostort képeznek. Ezek ultrastruktúrája lehetővé teszi a sejtek aktív mozgását is. Az eukariota sejt ultrastruktúrája látható az 1-2. ábrán.

14 Az emberi test funkcionális szerveződése 22 A sejthártya szerkezete és működése A sejthártya a sejt citoplazmáját körülvevő folyékony lipoproteid membrán. Felépítése megegyezik a sejt belsejében található membránokéval. Alapját két egymással párhuzamosan elhelyezkedő foszfolipid réteg alkotja (foszfatidok, glikolipidek, koleszterin), amelyek apoláros, hidrofób zsírsavtartalmú molekularészükkel egymás felé fordulnak. A poláros, hidrofil foszforsavat tartalmazó molekulafejek" a membrán külső és belső felszínét alkotják. (A sejten belüli különböző membránok a lipoidréteg vastagságában és a zsírsavösszetételben különböznek egymástól.) A sejtmembrán külső és belső felszínén különböző szerkezetű, alakú és minőségű fehérjemolekulák találhatók. A foltokban elhelyezkedő fehérjemolekulák szabadon elmozdulhatnak a lipidrétegben. Egyesek a membránt teljes szélességében átérik, mások csak a külső vagy a belső felszínen találhatók. Vannak olyan fehérjék, amelyek egyik vége a citoplazmába nyúlik, a másik vége a sejtfelszínen szabadon helyezkedik el. Ezek az ún. receptorfehérjék, amelyek szénhidráttartalmú oldalláncaik révén különböző anyagokat kötnek meg a membránfelszín fölé emelkedő részeiken. A receptorfehérjékhez kötődött anyagok módosíthatják a membrán ionáteresztő képességét vagy a sejten belül anyagcsere-változásokat idézhetnek elő. Ennélfogva a receptorfehérjéknek a membránon keresztüli anyagszállításban éppúgy szerepük van, mint a szabályozási folyamatokban. A membránt átérő fehérjék sajátos kémiai összetételénél fogva a sejt egyediségét biztosító marker (jel) molekulák. Ezek specifikus szénhidráttartalmú oldalláncaik révén fontos szerepet játszanak a sejtek közötti kölcsönhatásokban, immunválaszokban, a saját és idegen anyagok felismerésében stb. Sejtfelszíni markerek a vércsoportantigének is. A membránt teljes szélességében átérő fehérjék harmadik fajtája a zsíroldékony molekulák membránon keresztül történő átjutását, illetve a víz és az egész kisméretű ionok transzportját teszik lehetővé. Az utóbbiakat csatornafehérjéknek nevezzük. A sejtmembrán a belső membránrendszerrel állandó kapcsolatot tart fent. Membránrészleteik egymásba olvadnak vagy átalakulnak egymásba. A sejtmembrán szerkezetét az 1-3. ábrán mutatjuk be ábra. A sejtmembrán térbeli modellje. A membránt felépítő foszfolipidek hidrofób részei egymás felé fordulnak, hidrofil oldalláncaik a külső és belső membránfelszínt képezik (a). A bennük líszd" fehérjemolekulák egy része átéri a lipídréteget (b), ezek a markerek és a csatornafehérjék. A receptorfehérjék (c) szénhidrát-oldalláncai a membrán felszínére nyúlnak

15 23 A sejtek működésének élettani alapjai A sejthártya főbb funkciói összefoglalva tehát a következők: A sejtek védelmét és rugalmas alakfenntartását biztosítják. A membránon keresztül történő transzportfolyamatokat biztosítják és szabályozzák. Sejtkapcsolatok létesítésében részt vesznek. Ingerületvezetést látnak el. Életfolyamatok szabályozásában működnek közre (sejtosztódás gátlása, hormonhatások közvetítése a citoplazmában stb.). Szinkronizálják a sejtműködéseket. A sejtek külső és belső környezete A magasabb szinten szerveződött sejtek (így az emberi szervezet sejtjei is) a külvilággal a tüdő alveolusai, a bőr hámsejtjei és a nyálkahártyák kivételével csak a sejtek közti térben levő folyadéktereken keresztül érintkeznek. Ezeket a folyadéktereket, mint amilyen a szövet közti folyadék, a vérplazma, a nyirok, a csarnokvíz vagy a liquor, összefoglalóan sejten kívüli (extracelluláris) tereknek nevezzük. A sejten kívüli terek képezik a sejtek külső környezetét. A sejten kívüli térben a nátrium- és a kloridionok lényegesen nagyobb koncentrációban fordulnak elő, mint a sejt belsejében. A sejten kívüli folyadékterek alapanyaga víz, amelyben szervetlen sók ionjai (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl", HCO3" stb.) és a vérgázok (O2, CO2, N2) vannak oldott állapotban. A szervezet folyadéktereinek ozmotikus koncentrációja kb. 300 mosm/1, a hidrogénion-koncentrációja (ph) 7,3-7,4. A szerves molekulák közül a glükóz, az aminosavak, zsírsavak és trigliceridek, a vérplazmában ezeken kívül specifikus biológiai aktivitású transzport- és immunfehérjék is találhatók az extracelluláris folyadékban. Ugyancsak a sejten kívüli térben halmozódnak fel a különböző anyagcseretermékek (karbamid, húgysav, tejsav, citromsav stb.), valamint az enzimek, hormonok és vitaminok. A sejten kívüli terek ionöszszetételének, ozmotikus nyomásának, ph-értékének, hőmérsékletének.viszonylagos állandóságát bonyolult szabályozómechanizmusok biztosítják. (Ezeket részletesen később ismertetjük.) A sejtek belső környzetét a sejtmag és a citoplazma folyékony állománya képezi. A sejten belüli (intracelluláris) tér többfázisú diszperz rendszer. 1 Az első fázist a víz és a benne oldott ionok és kismolekulájú szerves anyagok (cukrok, aminosavak, egyéb metabolitok) képezik. 2 A második fázist a kolloidális méretű makromolekulák (fehérjék, nukleinsavak, homoglikánok stb.) alkotják. 3 A citoplazma harmadik fázisát a zsírok és a glikogén képezi durva diszperz rendszer formájában. A sejt belsejében folyó anyagcserefolyamatok eredményeként az intracelluláris tér ph-ja gyengén savas (ph=6,8 körüli). A sejten belüli térben, főleg a kálium- és hidrogénionok, valamint a foszfát- és fehérjemolekulák vannak túlsúlyban a sejten kívüli térhez képest. A sejtek belső folyadékállománya a sejten kívüli terekkel állandó kölcsönhatásban áll. A sejtmembránon keresztül történő transzportfolyamatok biztosítják a sejt belső terének állandó ionösszetételét, ozmotikus nyomását, ph-ját, víztartalmát stb.

16 Az emberi test funkcionális szerveződése 24 A sejten kívüli terek legfőbb funkciója, hogy biztosítsa a sejtek működési feltételeit, szállítsa oda a szükséges tápanyagokat, szabályozó vegyületeket, valamint, hogy a bomlástermékeket szállítsa el onnan. Ennek megvalósításához szükséges a keringési rendszer által biztosított folyadékáramlás és az összetétel viszonylagos állandósága. A sejtek belső állományának és a sejteket körülvevő folyadéktereknek a megfelelő szabályozórendszerekkel biztosított dinamikus állandóságát homeosztázisnak nevezzük. A homeosztázisról a továbbiakban még lesz szó. A vízterek közötti folyadéktranszport A felnőtt ember testsúlyának (testtömegének) kb. fele víz (nőkben 45-50%, férfiakban 55-60%). Ennek egy kisebbik része a szövetekben, illetve speciális testfolyadékokban (pl. csarnokvíz, gerincvelői folyadék) helyezkedik el, nagyobbik része azonban a határoló hártyák által elkülönített terekben szabadon mozoghat a sejtek között. A szervezet vízterei a következők: 1 Sejten belüli (intracelluláris) tér: a sejtek membránja által határolt területen, vagyis a sejtben szabadon mozgó folyadékmennyiség. 2 A sejten kívüli (extracelluláris) tér: két komponensből áll: ~ szövet közti (interstitialis) tér, amely a sejtek membránján kívüli, a sejtek és szövetek között elhelyezkedő folyadéktér. ~ vérplazma- (intravasalis) tér: amely a keringő vérplazma mennyiségével egyenlő. Ez utóbbi két komponens az erek kapillárisainak átjárhatósága miatt érintkezik egymással, és a kiválasztásban részt vevő szervek által közvetlen kapcsolata is van a külvilággal. A bőrön, továbbá a nyálkahártyákon és a légzőhámon keresztül történő párolgás során, valamint a vizelettel és a széklettel jelentős só- és vízmennyiség távozik a szervezetből. Mindez a külvilágból a táplálék- és vízfelvétel útján pótlódik. A vízterek közötti kapcsolatokból kitűnik, hogy a sejtek és a külvilág között zsilipként működik az extracelluláris tér többszörös membránrendszere (1-4. ábra). A vízterek között állandó cserefolyamat van, miközben az egyes folyadékterek térfogata változatlan marad. A víz megoszlását és mozgását a folyadékterek között döntően fizikai-kémiai tényezők határozzák meg, de fontosak a hormonok által szabályozott mechanizmusok is. Az erekben uralkodó hidrosztatikai és kolloid ozmotikus nyomás révén a hajszálerek artériás szakaszán a plazmatérből a víz a sejt közötti térbe lép ki. A vénás szakaszon ugyancsak a kolloid ozmotikus nyomásviszonyoknak megfelelően a víz áramlása fordított irányú. Átmenetileg egyes esetekben az egyes vízterek térfogata megváltozhat. Tartós szomjazáskor vagy folyadékvesztéses állapotban (hányás, hasmenés) a szövet közti térből történik a plazmatér folyadékpótlása, ez szükségszerűen a sejt közötti víztér csökkenését okozza. A vízvesztés következtében nő az ozmotikus koncentráció, és a sejteket határoló membránon keresztül megindul a víz kiáramlása a sejtek belsejéből a szövet közti térbe. A sejtek zsugorodnak, és a szervezet kiszáradása (exsiccosis) fenyeget. Nagy mennyiségű víz felvételekor a plazma ozmotikus nyomása lecsökken, a sejten kívüli vízterek is felhígulnak.

17 25 A sejtek működésének élettani alapjai bélhámsejtek és bőr sejten kívüli tér < kapillárisendothel sejtmembrán 1-4. ábra. A szervezet vízterei és a folyadéktranszport kapcsolata. A sejten kívüli (extrac'elluláris) tér a sejtmembrán és a kapillárisok hámrétegén keresztül választja el a sejten belüli (intracelluláris) folyadékteret a külvilágtól. A nyilak a folyadékáramlás irányát jelzik a terek között. Az ábrából kitűnik, hogy a vérplazma (intravazális) tér a kiválasztásban részt vevő szervek útján kapcsolatot tart a külvilággal is Transzportfolyamatok a membránokon keresztül A sejtekben lejátszódó fizikai-kémiai változások túlnyomórészt membránfelületi folyamatok eredményeként jönnek létre. A biológiai membránok egyrészről, mint határoló felszínek teret biztosítanak a reakció számára, másfelől pedig szerkezeti felépítésükből eredően részt vesznek a különböző anyagok szállításában. A membránok által határolt terekből történő anyagszállítást a membránon keresztül összefoglalóan transzportfolyamatoknak nevezzük. Az anyagszállítás mennyiségi jellemzője a fluxus, amely egységnyi idő alatt az egységnyi membránfelületen átjutó anyagmennyiséget jelenti. Az anyagtranszport iránya és üteme függ a membrán áteresztőképességétől, a szállítandó anyagi részecske fizikai-kémiai tulajdonságaitól, a membrán két oldalán lévő oldatok koncentrációjától. Az anyagszállítási módok energiaigénye különböző. Vannak fizikai-kémiai tényezőkön alapuló anyagmozgások. Ezeket általában passzív transzportfolyamatoknak nevezzük. A passzív transzportfolyamatok az ozmotikus viszonyoknak megfelelően az ozmotikus gradienssel megegyezően történnek. Az olyan anyagáramlási módokat, amelyek energiaigényesek és ezek energiaigényét a sejtek nagy kötésenergiájú vegyületei (ATP) fedezik, az ozmotikus koncentrációgrádienstől függetlenül (esetlegesen azzal ellentétes irányban) aktív transzportfolyamatoknak nevezzük.

18 Az emberi test funkcionális szerveződése 26 Fizikai-kémiai tényezők a transzportfolyamatokban Az ún. passzív transzportfolyamatok során az anyagok vándorlásához külső energiaforrás nem szükséges. A membránon keresztül történő átjutás mértékét és irányát fizikai-kémiai tényezők szabják meg. Ha két különböző koncentrációjú oldatot permeábilis hártyával kettéválasztva helyezünk el egymás mellett, egy idő után az anyagi részecskék elkeverednek, a koncentrációkülönbség eltűnik. Ez a jelenség a diffúzió, melynek során a molekulák a nagyobb koncentrációjú helyről a kisebb koncentrációjú hely felé vándorolnak. Ha az oldatokat biológiai membrán választja el egymástól, akkor a membrán pórusainak átmérőjétől és az áthaladó részecskék nagyságától függően történik a kiegyenlítődés a koncentrációgradiensnek megfelelően. A biológiai membrán áteresztőképességét permeabilitásnak nevezzük. Ha az oldott anyagi részecskék különböző nagyságúak, akkor ezek közül csak azok juthatnak át a membránon, amelyek átmérője kisebb a membrán pórusainál. Ilyen értelemben a membrán mint szűrő működik. A nagyobb részecskék nagyobb koncentrációban találhatók a membrán egyik oldalán, míg a kisebb részecskék koncentrációja a két oldalon egy idő után megegyezik, egyensúlyba kerül. A különböző koncentrációjú oldatokban nemcsak kémiai potenciálkülönbség jön létre, hanem a bennük disszociált különböző töltésű részecskék (ionok) a membrán két oldalán elektromos potenciálkülönbséget is létrehozhatnak. így nemcsak a koncentrációkülönbség, hanem az elektromos erőtér is létrehozhat anyagvándorlást. Ha a membránpórus akkora, hogy rajta átjuthat az oldószer és az oldott anyagi részecskék mindegyike, akkor az anyagtranszport hajtóereje a membrán két oldala között fennálló hidrosztatikai nyomáskülönbség. Ez a tömegáramlás jelensége. Az olyan membránokat, amelyek az oldat egyes komponensei számára átjárhatók, másokra nézve viszont nem járhatók át, szemipermeábilis (féligáteresztő') membránnak nevezzük. Ha a membrán egyik oldalán valamilyen oldat (pl. cukoroldat), a másik oldalán tiszta oldószer (pl. víz) van, akkor a tiszta oldószer áramlik az oldat felé. Ez az áramlás meggátolható az oldatra történő nyomás gyakorlásával. Azt a nyomásértéket, amellyel az oldószer beáramlása éppen megakadályozható, ozmotikus nyomásnak nevezzük. ~ A fiziológiás (0,15 M-os) NaCl-oldat ozmotikus nyomása éppen akkora, mint a sejt belsejében lévő, a sejtmembránra ható nyomásérték. Ezt a nyomásértéket izozmotikus értéknek nevezzük. Ha ilyen izozmotikus (izotóniás) oldatba helyezzük a sejteket, anyagvándorlás nem történik a membránon keresztül. ~ Hiperozmotikus (0,15 M-nál töményebb) oldatban a sejtek zsugorodni kezdenek, mert a koncentrációkülönbség kiegyenlítésére törekedve a sejtekből víz áramlik kifelé. ~ Hipozmotikus (0,15 M-nál hígabb) oldat alkalmazásakor a vízáramlás fordított irányú, így a sejtek térfogata megnő, majd a duzzadás következtében a membrán fel is repedhet. Vörösvértestek esetében ez jól észlelhető, mert a kiszabaduló vérfesték a környezetét pirosra színezi. Ez a jelenség a hemolízis. Hiperozmotikus oldat is okozhat hemolízist, ha a sejtmembrán nemcsak az oldószer, hanem az oldott anyag molekuláit is átengedi. Szemipermeábilis membránnal elválasztott folyadékterek térfogatát a bennük levő nem diffúzióképes

19 27 A sejtek működésének élettani alapjai anyagok (pl. fehérjék, egyéb makromolekulák) mennyisége szabja meg úgy, hogy ha a folyadéktér ozmotikus koncentrációja megváltozik, vízvándorlás indul meg a vízterekbe vagy a vízterekből egészen addig, míg a membrán két oldalán az ozmotikus koncentrációkülönbség ki nem egyenlítődik. A veseglomerulusok arterioláinak falán át ultrafiltrálódik a szűrlet vagy hasonló módon jön létre a szövetközi folyadék és a nyirok is. Bizonyos diffúziós jellegű folyamatok a membránlipidek kettős rétegén keresztül is végbemehetnek. így jutnak be a sejtekbe a zsíroldékony alkohol és a szén-dioxid is. Egyes esetekben az anyagok részecskéi a membránfehérje-molekulákhoz történő kapcsolódás után a koncentrációgrádiensük irányában gyorsított ütemben, de korlátozott mértékben tudnak átjutni a membránlipidek rétegén. Diffúziójuk ilyen módon megerősített, facilitált diffúzió. Ez a szállítási mód jellemző a glükóz, a ketontestek, a rövid szénláncú zsírsavak sejtbe történő bejutására. A legújabb elképzelések szerint egyes membránfehérjék vízzel telt tereket, ún. vizes csatornákat képeznek a sejthártyában, melyeken keresztül a kicsi, töltés nélküli molekulák (víz, karbamid stb.) energiafelhasználás nélkül átjuthatnak. Aktív transzportfolyamatok A membrán pórusainál nagyobb méretű anyagi részecskék átjutása a sejthártyán, valamint az olyan anyagvándorlási módok, ahol a vándorlás iránya a kisebb koncentrációjú helyről a nagyobb felé irányul (koncentrációgradiens ellenében), a sejt részéről külön energiabefektetést igényel. Az ilyen energiaigényes anyagszállítási módokat aktív transzportnak nevezzük. A szükséges energiamennyiség függ a transzportált anyag mennyiségétől és a legyőzendő koncentrációgradienstől. Hordozó molekulák segítségével történő szállítás. Ilyen esetekben a membrán egyik oldalán a transzportálandó anyag molekulája összekapcsolódik a hordozómolekulával, majd így átjutva a membránon, leválik róla. A hordozómolekulák specifikus membránfehérjék, azaz meghatározott anyagok szállítását végzik. Előfordul, hogy a hordozó molekula mind befelé, mind kifelé való haladás közben szállít anyagokat. Az aktív transzportfolyamatok jellemző példája a káliumionok beáramlása a sejtbe (káliumakkumuláció), illetve az élő sejtek folyamatosan működő kálium-nátrium ioncseréje. Az ionok szállításában alapvető a sejtmembrán teljes vastagságát átérő kálium-nátrium-atpáz enzim, amely a sejt belsejében nátriumiont köt meg. Az így kialakult komplex 180 fokos elfordulással (sztereorotáció) a nátriumot a membrán külseje felé juttatja, és ott leválik róla. Helyébe káliumion kötődik, amely hasonló mechanizmussal jut a sejt belsejébe. A membrán belső felszínén nátrium kötődik a leváló kálium helyére, és a folyamat elölről kezdődik. Az így működő kálium-nátrium pumpamechanizmus önszabályozó, mert a szállításban részt vevő enzim csak akkor működik, ha a sejten belül relatíve nagy a nátrium-, a sejten kívül pedig a káliumionok koncentrációja. Ilyen módon a kálium-nátrium pumpa egy menet során 3 nátriumiont visz a sejtből ki és 2 káliumiont szállít a sejt belsejébe. Az elektrokémiai potenciálkülönbségen alapuló ún. Donnan-egyensúly értelmében elvileg a sejten belül a kationoknak (Na +, K +, Ca +, Mg + ), a sejten kívül pedig az anionoknak (Cl", HCO3", SO4 ", HPO4") kellene túlsúlyban lenniük. Ez azonban csak a kloridra vonatkozóan igaz. A sejten belüli kálium- és hidrogénion felhalmozódás és a sejten kívüli nátrium-, klorid- és hidrokarbonátion-többlet egyrészt a működő ionpumpa eredménye, másrészt pedig abból adódik, hogy a

20 Az emberi test funkcionális szerveződése 28 nátrium molekula tömege és hidrátburka nagyobb a káliuménál, ennélfogva nehezebben jut be a sejtmembrán pórusain. A sejtbe bejutó nátriumiont és a vízburokkal beszállított hidrogént egy másik energiaigényes pumpamechanizmus (Na + -H + pumpa) távolítja el a sejt belső teréből. Az aktív iontranszport mechanizmusában szintén feltételeznek receptorfehérjék által bélelt ún. ioncsatornákat (Ca +, Na +, K +, Cl" stb.). Működésük a membránpotenciálok keletkezésével is kapcsolatos, mert a különböző ingerületátvivő anyagokra érzékeny receptorfehérjék más-más ioncsatornákat nyitnak meg vagy zárnak be. Membránbefűződéssel járó anyagtranszport A molekuláris méreteket meghaladó folyékony vagy szilárd részecskék endocitózissal jutnak a sejtek belsejébe. A sejtmembrán felületén megtapadó anyagok először besüllyednek a membránba, majd azokat a membrán körülöleli és lefűződik a sejt belseje felé. így membránhólyagocskákba csomagoltan érkezik az anyag a sejt plazmájába. ~ Ha a bekebelezett anyag szilárd, akkor fagocitózisról, ~ ha cseppfolyós vagy igen finom korpuszkuláris részeket tartalmaz, pinocitózisról beszélünk. A becsomagolt anyag (fagoszóma) végighalad a sejt endocitózis-csatornáján", és közben lebomlik, megemésztődik. Az endocitózishoz az energiát az ATP szolgáltatja. A fagocitózisnak nagy szerepe van a szervezet védekező reakcióiban. A fehérvérsejtek egyes típusai (granulocyták, monocyták stb.) fagocitáló tevékenységükkel bekebelezik a szervezetbe jutott testidegen anyagokat. Hasonló jelenségen alapul a máj Kupffer-sejtjeinek védőmechanizmusa is. Endocitózis megfigyelhető a bél vagy az epehólyag felszínén levő hámsejtek esetében, valamint a vesetubulosokat bélelő laphámsejtekben is, tehát a felszívótevékenységben is szerepet játszik. A bélepitheliumban a megemésztett zsírokból lehasított zsírsavak kolloidális méretben kerülnek a pinocitotikus hólyagocskákba, majd ezek a hólyagok a sejt endoplazmatikus retikulumának járatrendszerén át jutnak a sejtek közötti intercelluláris résekbe. Innen a nyirokhajszálerekbe kerülnek. Az endocitózis sebessége és mértéke idegi és hormonális hatásoktól függ. Jellegzetes endocitózisra ható anyag pl. a hisztamin, amely fokozza a sejtek fagocitálóképességét ábra. Az endo- és exocitózis folyamata. A sejt- Az emészthetetlen anyagok, membrán befűződésével (a) a folyadék, vagy szilárd mint membránnal körülvett szekré- anyag a citoplazmába kerül (b). A Golgi készülékből keletkező lizoszóma(c) az anyagot bekebelezi és megkezdi ciciós hólyagok az exocitózis során annak lebontását (d ) Az emészthetetlen anyagok membkilökődnek a sejtből. ránlefűződés után a sejtből kilökődnek

21 29 A sejtek működésének élettani alapjai Az endo- és exocitózis egymással összefüggő folyamatai az anyagszállítás fontos tényezői. Az endo- és exocitózis folyamatát szemlélteti a 1-5. ábra. Szekréciós folyamatok A szervezetben vannak olyan specializált sejtek, amelyek fő feladata az, hogy a szervezet számára szükséges és a sejtre jellemző fehérjéket, enzimeket, egyéb anyagokat állítsanak elő. Ezek a külső vagy belső elválasztású mirigyek sejtjei. A sejtek jól fejlett, endoplazmatikus retikulummal és egyéb belső membránrendszerrel rendelkezve aktív szekréciós tevékenységükkel folytonosan (pl. nyálmirigy sejtjei) vagy időszakonként (pl. egyes hormontermelő mirigyek, emésztőmirigyek sejtjei) az általuk termelt anyagokat a véráramba vagy a szervek belsejébe juttatják. A termelt anyagok a sejtek genetikai programrendszerében tárolt pontos információk alapján szintetizálódnak, majd az endoplazmatikus retikulum üregébe kerülnek és ezen át, mintegy csatornarendszeren keresztül a mirigy kivezetőlumene irányába eső Golgi-apparátus hólyagjaiba jutnak. Itt a még hígan folyó anyagot a Golgi-apparátus membránrendszeréből leszakadó lemezek körülveszik, és ezáltal a citoplazmától is elkülönített csomagot", a vezikulumot képezik. Ekkor kezdődik meg a termék besűrűsödése. A koncentrálással egyidejűleg az anyag váladékszemcsévé alakul. E szemcsék továbbhaladnak, majd összegyűlnek a mirigy kivezetőcső-lumene közelében, a sejt csúcsi részein. A következő lépésben a váladékszemcse membránja, az exocitózishoz hasonló módon, összeolvad a sejtmembránnal és a mirigy kivezetőcsatornáján át kiürül a sejtből. A váladékképzés során előfordulhat, hogy csak a váladék távozik a sejtből, a citoplazma változatlanul megmarad. Ez jellemző a verejtékmirigyekre. Más esetekben a váladékkal együtt plazma is eltávozik, mint a nyálmirigysejtek esetében. Lehetséges az is, hogy csak a mirigysejt csúcsi része válik le az eltávozó váladékkal, mint pl. a tejmirigyek esetében. A váladékképzés során az egész sejt is átalakulhat mirigyváladékká. Ilyen kiválasztó tevékenységet végeznek pl. a bőr faggyúmirigyei. A mirigysejtekben a termelt váladék felszaporodása, pangása a mirigysejt csökkent működését jelzi. Az anyagcserefolyamatok összefoglalását a 1-6. ábrán mutatjuk be. A sejtműködés szabályozórendszerei A többsejtű szervezetben a sejtek működését nemcsak a sejtek egyedi szükségletei határozzák meg, hanem a szervezet többi sejtjei is. Ennélfogva a sejteknek alkalmazkodniuk kell a sejtközösségek homeosztázisához. Az alkalmazkodást a sejtek kommunikációs rendszere tartja fenn, és ennek eredménye a sejtműködés megbízható szabályozása. A szabályozás feltétele, hogy legyen specifikus jel, a jel felfogására alkalmas receptor, jelszállító és a jelfogás eredményeként bekövetkezett válasz. A jelek nem minden sejt számára jelentenek értelmes" információt, egyrészt azért, mert nem jutnak el minden sejthez, másrészt azért, mert az adott jelnek megfelelő receptorral csak egyes sejtek, az adott jel célsejtjei rendelkeznek. A jel kémiai anyag, a jelszállító csatorna a szövetnedv, a vérpálya és a nyirok, amelyek megfelelő áramlással a célsejtig szállítják a jeleket. A receptorok a sejt felszínén, a citoplazmában vagy a sejtmagban elhelyezkedő képletek, melyekhez a jelmolekulák kötődnek.

22 Az emberi test funkcionális szerveződése ábra. A membránon keresztül történő transzportfolyamatok formáinak összefoglalása Egyetlen sejtre vonatkoztatva a sejtműködés szabályozása történhet a gének szintjén és speciális molekulák által. A szervezetben mindehhez hozzájárul a hormonális és az idegi szabályozás mechanizmusa is. A génszintű szabályozás alapjai A sejtek anyagcsere-folyamatait enzimfehérjék katalizálják. Az enzimfehérjék szerkezetére vonatkozó genetikai információ a sejtmag DNS-állományában kódolt. A DNS-ről történő mrns (messenger RNS) képzés majd a citoplazmában, a riboszómák felszínén fehérjeszintézis (lásd a Szintézisek a sejtben c. fejezetet) üteme és mértéke a sejt genetikai aktivitásának függvénye. A DNS-molekulának nem minden szakasza tartalmaz a fehérjeképzésre vonatkozó információkat. Vannak a DNS-molekulában olyan egységek, melyek a folyamat ütemezésében és sorrendiségében vesznek részt, ezek a szabályozó gének. A szabályozó gének közül a regulátor gén (R) speciális bázikus fehérjéket a hisztonokat termeli, amelyek a DNS-molekula operátor génjéhez (O) kötődve meggátolják annak felnyílását és így a mrns-képzést is. A sejtmag kromatinállományának hiszton típusú

23 31 A sejtek működésének élettani alapjai hiszton 1-7. ábra. A DNS regulációs génszakaszai gátolt és aktív állapotban. 1: A bázikus hisztonfehérje nz operátor (O) régióhoz kötődve gátolja a DNS-ről történőmrns-képzést. A DNS ilyenkor gátolt állapotban van..- 2: A savas nonhiszton-fehérje a hisztonnal komplexet képez, majd leválik a DNS felszínéről. Ekkor a DNS aktív állapotba kerül, a kettős spirál felnyílik és megindul a mrns képzés fehérjéi tehát a fehérjeszintézisgátló vegyületei. A kromatinállományban savas nonhiszton típusú fehérjék is jelen vannak, amelyek mrns aktiválódva képesek a hisztonokhoz kötődni, és azokat a DNS operátor génjéről leválasztani. Ezáltal a DNS-molekula kettős spirálja a polimeráz enzimek hatására felnyílik és megindulhat a struktúrgének (S1, S2) genetikai információ átírása a mrns-be. A nonhisztonok génszintű aktivátorok. A génszintű sejtszabályozás tehát a DNS-molekula operátor génjének gátlásán és aktiválásán alapszik. Az 1-7. ábra a DNS regulációs génszakaszait ábrázolja működés közben. Hormonális szabályozás A szervezet legfontosabb szabályozó vegyületei a hormonok. Ezek hatására a sejtek genetikai aktivitása megváltozik. A hormonok hatásmechanizmusuk alapján két csoportba oszthatók: 1 Sejtfelszíni receptorokhoz kötődő hormonok aminosav- és fehérjetermészetűek, melyek a tiroxin kivételével a sejthártya receptorfehérjéhez kötődnek, és ezáltal változásokat idéznek elő a membránban (az 1-8. ábra az adrenalin hatását szemlélteti a májsejt anyagcsere-változásában). Következményként: ~ ioncsatornák nyílnak meg és záródnak be, és így az ionáteresztő képesség megváltozása helyi potenciálkülönbséget alakít ki, ~ meggyorsul egyes szállítófehérjékhez kötött prekurzorok transzportsebessége is (pl. inzulin- vagy STH-kötődés hatására nő a glükóz és az aminosavak beáramlása a sejtbe), ~ a membránreceptor jelfogása" aktiválja a sejtmembrán adenil-cikláz enzimet, melynek hatására az ATP-ből keletkező ciklikus AMP (camp) a sejt citoplazmájában a hisztokináz enzimet aktiválja. A hisztokináz enzim a sejtmagba bejutva leválasztja (foszforilálja) a DNS felszínéről az operátorhoz kötött hisztont. Ezáltal a sejtmag génaktivitása megnő. A camp-t a hormonhatás megszűntével a ciklikus foszfodiészteráz (cpde) enzim hatástalanítja. A sejtfelszíni receptorokhoz kötődő fehérjetermészetű hormonok gyors homeosztatikus változásokat idéznek elő.

24 Az emberi test funkcionális szerveződése ábra. A sejtfelszíni receptorokhoz kötődő hormonok hatása az adrenalin példáján. A membránreceptorokhoz (a) kötődő adrenalinmolekuln aktiválja a sejtmembránban lévő adenil-cikláz enzimet <ac). Hatására az ATP-ből camp lesz, amely a hisztokináz enzimet aktiválja. Ez a sejtmagban leválasztja a DNS-t gátló hisztont (b), majd az így aktívvá vált DNS-molekula glikogénbontó enzimet termel (c). Hatására a májsejt glikogénraktára lebomlik és a glükóz a vérbe kerül adrenalin Sejten belüli (intracelluláris) receptorokhoz kötődő hormonok a szteránvázas hormonok és a tiroxin a sejt citoplazmájában levő savas nonhiszton-fehérjékhez kötődve hormon-receptor komplexet képeznek. A komplex bejut a sejtmagba, és ott a DNS speciális gátolt génszakaszára (akceptor szakasz) kötődik, amelyen megindítja a DNS-ről való átírást mrns-be (1-9. ábra). A folyamat eredményeként fehérje képződik. A szteroidok és a tiroxin által szabályozott anyagcsere-folyamatok a szervezet differenciálódásában, formaképző folyamataiban hoznak létre változásokat, mélyrehatóan befolyásolva a sejtek genetikai programjának alakulását ábra. A sejten belüli receptorokhoz kötődő hormonok hatásmechanizmusa. A lipid jellegű hormonok (a) a savas kémhatású intracelluláris receptorhoz (b) kötődve komplexet képeznek. Bejutva a sejtmagba, a gátolt DNS-szakaszt aktiválják azzal, hogy onnan leválasztják a bázikus hisztont, így megindul a sejt re jellemző enzimfehérje szintézise a *

25 33 A sejtek működésének élettani alapjai Enzimatikus szabályozás Az enzimek olyan fehérjetermészetű vegyületek, amelyek az egyes biokémiai folyamatokban részt vevő molekulákhoz kapcsolódva lehetővé teszik a kémiai reakciók lejátszódását (csökkentik az aktiválási energiát, reakciófelszínt biztosítanak stb.). Az enzimek a szervezet biokatalizátorai. A sejtekben folyó kémiai reakciókat az enzimek meghatározott sorrendben katalizálják, így valamilyen vegyület képzésekor az enzimreakciók folyamatosan követik egymást. Az építő jellegű anyagcsere-folyamatokban az enzimreakciók során keletkezett végtermék, az őt előállító folyamat első enzimjéhez kötődve gátolja a folyamat további ismétlődését. Ezt nevezzük negatív visszajelentő vagy negatív feedback mechanizmusnak. Ilyenkor az ún. végtermék-gátlás érvényesül. A lebontó folyamatok során keletkezett végtermékek mindaddig serkentik a folyamat első enzimjének aktivitását, míg a lebontandó anyag el nem tűnik. Az ilyen esetekben a pozitív visszajelentő mechanizmus vagy pozitív feedback hatás érvényesül. Neuroendokrin szabályozás A magasabb szinten organizált szervezetekben a sejtközösségek összehangolt működése a neuroendokrin rendszer bonyolult szabályozási körein keresztül valósul meg. Pl. a női nemi ciklus szabályozásának lényege az, hogy egy felsőbb idegrendszeri (hypothalamushoz kötött) reguláció hatására egy belső elválasztása mirigy (hypophysis) hormontermelésbe kezd. Ezzel egy másik belső el választású mirigyet (ovarium) olyan hormon termelésére serkenti, amely egy következő szerv (uterus) sejtjeiben mélyreható változásokat idéz elő. Az ovariumhormonok mennyisége visszajelzést ad a hypothalamusnak (feedback mechanizmus), ami által egyrészt szabályozódik a hypophysis hormontermelődése, másrészt az ovariumhormonok termelődése ciklikussá válik. Fontos szabályozás az autokrin kapcsolat. Ez olyan különleges szabályozórendszer, amelyben a sejt által termelt hírvivő anyagok a sejt saját receptoraihoz kötődnek és fejtik ki hatásukat. Parakrin szekréciós szabályozásról beszélünk akkor, ha a hírvivő anyag a termelő sejtből az interstitialis folyadék útján jut el azokhoz a sejtekhez, amelyeken a hatás érvényesül. A fentiekből is látható, hogy a szervezet homeosztázisa molekuláris, sejtes, hormonális és idegrendszeri szinten szabályozott. Ezek a szabályozórendszerek meghatározó funkciókat töltenek be a reguláció hierarchiájában. Szintézisek a sejtben Az eukariota sejtekben lezajló közti anyagcsere (intermedier metabolizmus) során nem csupán a makromolekulák lebontása történik a katabolizmus energiatermelő folyamataiban, hanem felépítő anabolikus reakciók is végbemennek. A felépítő folyamatok során szintetizálódnak a sejtek számára nélkülözhetetlen szerves molekulák. A folyamatokban részt vevő enzimek egymáshoz kapcsolódva enzimláncokat eredményeznek.

26 Az emberi test funkcionális szerveződése 34 Az alábbiakban a szénhidrátok, zsírok, nukleinsavak és a fehérjék bioszintézisének lényegét foglaljuk össze. A szénhidrátok bármilyen formában kerülnek be a szervezetbe, az emésztés során glükózzá alakulnak és így jutnak be a sejtekbe. Itt a glükóz egy része elég a biológiai oxidáció folyamatában, a fölösleg vízvesztéssel glikogénné polimerizálódik és szemcsék formájában raktározódik. A glikoneogenezis folyamán piroszőlősavból ATP felhasználással keletkezik glükóz, amely szükség szerint felhasználódhat a sejtben vagy glikogén formájában raktározódhat a máj vagy az izomszövet sejtjeiben. A zsírok felépítése többféle anyagból lehetséges. Képződhetnek acetil-koenzim-a-ból szén-dioxid-beépüléssel, létrehozva egy 3 szénatomos közti terméket (malonil-coa). A következő lépésben egy ilyen 3 szénatomos csoport és egy acetilcsoport szén-dioxid-kilépés közben reagál egymással, majd ezt redukciós lépések követik. Az így képződött termékhez újabb 3 szénatomos csoport kapcsolódik, majd ismétlődik a szén-dioxid-kilépés és a redukció (1-10. ábra). acetilcsoport ábra. A zsírsavak bioszintézise. A két szénatomos acetilcsoport CO2-felvétellel köztes termékké (C3) alakul. Redukciós lépések sorozatában COz-kilépéssel két szénatomos egységenként zsírsavak szintetizálódnak. Az energiát az ATP-ADP átalakulás szolgáltatja. A redukcióhoz szükséges hidrogén a NADPH-NADP átalakulás során szabadul fel és épül be a zsírsavmolekulába Végeredményben a zsírsavmolekula 2 szénatomos szakaszonként épül fel, és amikor elérte a kellő lánchosszúságot, egy lezáró enzimreakció leállítja a további láncnövekedést. A glikolízis metabolitjaiból származó glicerinnel a zsírsavak észterkötést létesítenek, így neutrális zsírok keletkeznek. A sejtekben feleslegben lévő szénhidrátokból és aminosavakból acetil-coa-n keresztül szintén felépülhetnek zsírsavak és alkothatnak a glicerinnel neutrális zsírokat vagy foszforsav-beépítéssel membránképző foszfatidokat.

27 35 A sejtek működésének élettani alapjai 3,4 nm ábra. A DNS-molekula kémiai felépítése és térbeli modellje. A molekula két hosszú polipeptidláncból áll, amelyek egy központi tengely körül spirált képeznek. A láncokat hidrogénhídkötések stabilizálják. Az adenin és timin között két, a guanin és citozin között három hidrogénhídkötés van. A pentózok között a foszforsav-molekulák (P) létesítenek kapcsolatot észterkötéssel A nukleinsavak nukleotid alapegységekből felépülő óriásmolekulák. Ide tartozik a dezoxiribóz-foszfát-csoport és adenin-, guanin-, citozin- vagy timintartalmú nukleotidokból szintetizálódó DNS és aminosavak a ribóz-foszfát-csoport, valamint az adenin-, kötődési guanin-, citozin- vagy uraciltartalmú nuklehelye otidokból felépülő RNS-molekula ábra. A trns-molekula térbeli szerkezete. A molekula helyenként önmaga körül megcsavarodó térszerkezetét a lépcsőfokokhoz hasonlóan ábrázolt hidrogénhídkötések rögzítik. A lánc szabad végére kötődik a szállítandó aminosavmolekula A DNS-molekula képzése szemikonzervatív replikációs mechanizmussal történik. Az endonukleázok hatására felnyíló DNS kettős spiráljának mindkét szála mintául szolgáló (templát) fonal. Ide érkeznek az aktivált anyagok, amelyek trifoszfátjainak makroerg kötéseit a DNS-polimeráz enzim felhasítja és így a létrejövő nukleotidokat a keletkező energia felhasználásával láncokká kapcsolja össze. A DNS-fonalra mindig a bázispárosodás elvének megfelelően helyeződnek fel a nukleotidegységek, vagyis adenintartalmú nukleotiddal szemben csak timintartalmú nukleotid helyezkedhet el, és a DNS-minta citozintartalmú szálával szemben az új szál részeként csak guanint tartalmazó nukleotid épülhet be (1-11. ábra). Az új DNS-szál kb nukleotidot tartalmazó egységenként szintetizálódik, melyet a régi szállal hidrogénhídkötések kapcsolnak össze, majd a molekula újra spiralizálódik. A kész, új DNS-spirál felületére végül rákapcsolódnak azok a marker (jelölő) molekulák, amelyek a fajra, szövetre, sejtre jellemző speciális tulajdonságokat adják. A ribonukleinsavak többféle formában találhatók a sejtben. A mrns a DNS-molekula egyik láncáról szintetizálódik az RNS-polimeráz enzim hatására. A mrns-molekula egyetlen fonalból áll, a DNS adenintartalmú nukleotidjával szemben RNS-képzéskor uraciltartalmú nukleotid épül be a képződő molekulába. A mrns-képzés folya-

28 Az emberi test funkcionális szerveződése 36 citozin uracil ábra. Az RNS-molekula kémiai szerkezete. A polinukleotidláncot dezoxiribóz, foszforsav és szerves bázisok alkotják. A molekulába timin helyett uracil épül be mata a fehérjeszintézis első lépése (lásd: fehérjeszintézis). A transzfer RNS- (trns) molekula szintén a DNS-molekula egyik kodogén száláról szintetizálódik, majd leszakadva onnan, jellegzetesen hurkolt térbeli szerkezetet vesz fel (1-12. ábra). A riboszomális RNS (rrns) a DNS-molekula megfelelő szakaszának másolata, amely fehérjékhez kötődve két alegységgé szerveződik. Az RNS-molekulák (1-13. ábra) a sejtmagban képződnek, majd kijutva a citoplazmába, a fehérjeszintézis folyamatában vesznek részt. A fehérjék bioszintézisének első lépése a sejtmagban történő RNS-képzés. Ekkor a felnyíló DNS-molekula egyik szálának szabályozógének által meghatározott szakaszáról egyszálas mrns-molekula képződik. Ez a folyamat a DNS-ben tárolt genetikai információk átírása (transzkripció). A mrns-molekula a maghártya pórusain átjutva a citoplazmában levő rrnsmolekulák felszínére kapcsolódik, ahol hármasával (tripletenként) aktivizálódnak a sorban elhelyezkedő nukleotidjai. A tripletek egy-egy aminosav beépülésének információit tárolják. A citoplazmában ezalatt aktiválódnak az aminosavak és enzimjeik segítségével a megfelelő aminosavspecifikus trns-molekulára kapcso-

29 37 A sejtek működésének élettani alapjai lódnak. A trns-molekula egyik része kodon-antikodon elven kémiai kötéseket alakít ki a mrns aktivált tripletjével, ha annak nukleotidsorrendje összeilleszthető a trns megfelelő tripletjével. Ez a folyamat a leolvasás (transzláció). Egy mrns-t egymás után több riboszóma is leolvas, így egyszerre több peptidlánc képződhet. A leolvasás iránya meghatározott. A folyamat kezdetét és végét speciális tripletek (start és stop jelek) kódolják. A szintézis végét jelző triplet után a szintetizálódott fehérjék leválnak a riboszóma felszínéről, majd az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-apparátus üregeiben elnyerik végleges szerkezetüket. Az így elkészült fehérje a sejtből eltávozik vagy bent marad a sejtben, és igény szerint funkcionál. A fehérjeszintézis főbb lépései az ábrán láthatók. RNS-polimeráz ábra. A sejten belüli fehérjeszintézis vázlata. A DNS-molekula adott szakaszának egyik száláról (kódoló szál) az aktivált nukteotidokbál mrns képződik. A mrns-molekula a rihoszomára tapad, ahova az aktivált aminosavakat szállító trns-molekidák érkeznek. A trns-ek felismerik a mrns információit és ennek megfelelően csatlakoznak a polipeptidlánchoz. A szabaddá vált trns- molekulákhoz újabb aminosavak kötődnek. A folyamaihoz aktiváló enzimek és ATP szükségesek

30 Az emberi test funkcionális szerveződése 38 A sejtek reprodukciója A szervezetben az egyes szöveteket, illetve szerveket alkotó sejtek élettartama különböző lehet. Vannak sejtek, amelyek csupán néhány napig élnek (pl. a bélhámsejtek élettartama kb. 2 nap, a fehérvérsejteké 10 nap), mások élettartama hosszabb, több hónap is lehet (pl. a vörösvértestek esetében kb. 120 nap), vannak olyan lymphocyták is, amelyek élettartama több év is lehet. Függetlenül a sejtek élettartamától, a sejtműködés egyik lényeges mozzanata a sejtek szaporodása, vagyis az az életjelenség, amelynek során a sejtek önmagukhoz hasonló utódsejteket produkálnak, illetve genetikai állományuk jellegzetes megosztásával újabb lehetőségeket teremtenek az örökítő anyag továbbélésének, ezzel biztosítva az élet folyamatosságát. A sejtek osztódási készsége nagymértékben függ a differenciáltságuk, érettségük fokától. A nagymértékben differenciált sejtek elvesztették osztódóképpességüket, mivel hiányzik belőlük az osztódáshoz nélkülözhetetlen sejtközpont. Ilyen nem osztódó sejtek a neuronok, a harántcsíkolt izomrostok vagy az érett petesejtek. A sejtek egy csoportja bár magas szinten differenciált bizonyos körülmények között visszanyerheti osztódóképességét. Ez jellemző pl. a máj vagy a vese sejtjeire regeneráció alkalmával. A szervezetben vannak ún. őssejtek is. Ezek, ha osztódnak, akkor nem önmagukhoz hasonló, hanem attól eltérő sejteket produkálnak. Ez jellemzi pl. a csontvelő haemocytoblastjait. Az állandóan osztódó (citogén) sejtek többek között az ivarmirigyek, a bőrhám vagy a bélhám sejtjei. A sejtosztódást kiváltó közvetlen okot még nem ismerjük minden részletében, de ismerünk néhány olyan anyagot, amelyek a sejtek osztódását gátolják (endogén kalonok) vagy éppen ellenkezőleg, gyorsabbá teszik azt (pl. androgének és egyéb szteroid hormonok). Az osztódó sejtek élete a sejtciklusban zajlik. A két osztódás közötti szakaszban (interfázis) a sejtek előállítják az osztódáshoz szükséges nukleinsav-mennyiséget (DNS-szintézis), fehérjéket és természetesen az energiaigényt fedező makroerg molekulákat (ATP, GTP, UTP stb.). Az élő szervezetben alapvetően kétféle sejtosztódási forma létezik: Mitózis: ez a sejtosztódási forma valamennyi testi sejtre és az éretlen ivarsejtekre jellemző. A mitótikus osztódással szaporodó sejtek az interfázis kezdetén 46 kromatidát tartalmaznak. Ezt követi a DNS-szintézis által a kromatidák megkettőződése. A közvetlen sejtosztódást megelőző időszakban a sejtekben 46 kromoszóma (két kromatidás állapot) található. A mitózis során a 46 kromoszóma kromatidáira hasad és az osztódási folyamat végére kialakul a két új, egyenként 46 kromatidát tartalmazó sejt. Mivel a kromoszómákat alkotó két kromatida teljesen azonos genetikai információkat tartalmaz, így a kialakult két sejt tulajdonságai is teljes mértékben megegyeznek egymással. A sejt ezután egy újabb ciklus interfázisának kiindulási állapotába kerül, és a folyamat kezdődik elölről. A mitózis végeredményeként két teljesen azonos kromoszómaszámú utódsejt keletkezik, ezért ezt a sejtosztódási formát számtartó osztódásnak nevezik. Az ivarszervekben ilyen módon jön létre több százezer éretlen őspetesejt (ovogonium) és ősspermium (spermiogonium), amelyekből az érési osztódás folyamán válik fogamzó-, illetve termékenyítőképes érett ivarsejt. Meiózisnak nevezzük az ivarsejtek érési osztódását, melynek során a kromoszómák genetikai információtartalma megváltozik (rekombinálódás jön létre a génál-

31 39 A sejtek működésének élettani alapjai ábra. A mitózis és meiózis összehasonlítása. I.:a mitózis diploid sejtből (a) indul ki. A metafázis-, ban a kromoszómák az egyenlítői síkban rendeződnek, centroméráikra magorsófonal (b) kapcsolódik. Az anafázisban kromatidákra válnak (c), majd a maghártya befűződésével két diploid sejt (d) keletkezik. II.: A meiózis diploid ősivarsejtekből (a) indul ki. A metafázisban a homológ kromoszómák között a genetikai állomány részlegesen kicserélődik (b), majd a homológok egymástól elválnak (c). Ezután egy mitotikus osztódás következik, melynek eredménye négy haploid ivarsejt (d) lományban), a sejtek új tulajdonságokkal bírnak, a sejtmag anyaga megfiatalodik". A meiózis két sejtosztódásból álló folyamat, amelyek között nincs nyugalmi állapot. Az első osztódás során a hasonló alakú, anyai és apai eredetű kromoszómák párokat képeznek és így 23 kromoszómapár jön létre. A párok tagjai szorosan egymáshoz tapadnak, miközben genetikai állományuk egy részét kölcsönösen kicserélik egymással (crossing over). Az első osztódás végére a párok tagjai szétválnak, és így a 46 kromoszómát tartalmazó sejtből két 23 kromoszómát tartalmazó sejt lesz. Ezt követi a második osztódás, amely szabályos mitózis. A folyamat végeredménye négy 23 kromatidás utódsejt, amelyek a sejtosztódási ciklus S fázisában 23 kromoszómás sejttekké válnak. Ezt az osztódási formát redukciós vagy számfelező osztódásnak nevezik, mivel a 46 kromoszómát tartalmazó kiindulási sejt, ún. diploid (2n) kromoszómakészlete megfeleződik és haploiddá (n) válik. Az érett ivarsejtek tehát haploidok és a megtermékenyítés során a kétféle ivarsejt összeolvadása révén áll helyre az emberi fajra jellemző diploid kromoszómagarnitúra. A mitózis és a meiózis folyamatának összehasonlítását az ábrán mutatjuk be. A spermiumok és a petesejtek érési osztódásának üteme eltér egymástól, de a mechanizmusuk azonos. A meiózisnak köszönhető az egyedek rendkívüli változatossága, és az is, hogy az utódoknak a szüleikhez való hasonlósága változó mértékű lehet. Merőben új jellegek is megjelenhetnek, illetve eltűnhetnek egyes szülői tulajdonságok. A kromoszómapárok véletlenszerű szétválásából eredően (nem számítva a crossing overek számát) elvileg egy szülőpárnak 70 billió különböző tulajdonságú gyermeke lehetne.

32 Az emberi test funkcionális szerveződése 40 A legyakoribb sejtosztódást károsító hatások l-l. táblázat Fizikai tényezők Kémiai tényezők Betegségek röntgensugárzás radioaktív sugárzás hőhatások vibráció stb. citosztatikumok nukleinsav antimimetikumok (brómdezoxiuridin, ametropterin stb.) ólom-acetát harci gázok (mustárnitrogén) etanol benzolszármazékok higanyszármazékok kábítószerek (LSD) szerves foszforsavszármazékok egyes gyógyszerek (szteroidok, arttikonvulzív szerek stb.) vírusfertőzések (rubeola, HIV, SV40, herpes stb.) mycoplasmafertőzés egyes anyagcsere-betegségek stb. A sejtek osztódása programszerűen zajlik le, de bizonyos körülmények (l-l. táblázat) ezt a folyamatot megzavarhatják. Pl. a keletkező testi sejt vagy ivarsejt kromoszómaszámában vagy magában a kromoszóma szerkeztében eltérés (aberráció) jön létre. Ezek a rendellenességek érinthetik a testi jellegeket kialakító géneket tartalmazó, ún. autoszómákat és a nemi szervek kialakításáért felelős ivari kromoszómákat is. A rendellenességekből adódó betegségek megnyilvánulása és kimenetele változó, és bizonyos esetekben (pl. autoszómás monoszómiák, egyes poliszómás állapotok, deléciók) az élettel nem összeegyeztethető elváltozások lépnek fel. Az életkor előrehaladtával a sejtszabályozási folyamatok gyakran pontatlanná válnak, illetve a szervezet is több károsító hatásnak van kitéve. Ezzel magyarázható az, hogy az idősebb korú anyák (40 év felett) és apák gyermekei között lényegesen több olyan fejlődési rendellenességgel sújtott egyént találunk, akiknél a betegség osztódási rendellenességre vezethető vissza, mint a fiatalabb korú szülői populációban. Ugyancsak összefügg az életkorral, valamint más (pl. a külső környezeti) hatásokkal és az öröklött hajlammal a kóros sejtszaporodás következtében kialakuló daganat (tumor, neoplasia). A folyamat sejttani alapja a sejtosztódás szabályozásának meghibásodása. A kontrollálatlan sejtburjánzás atípusos (pl. több sejtmagvú, változó kromoszómaszámú, tört kromoszómákat tartalmazó) sejteket produkál, amelyek anyagcseréje is eltér a normálistól. Pusztulásuk üteme lassúbb, mint az egészségeseké, részben ez is oka a felhalmozódásuknak. A daganatsejtek leegyszerűsödött szerkezetűek. A sejtek elhalása a szövet csökkent működéséhez, az adott szerv funkcionális zavarához vezet. A sejtek differenciálódása Az emberi testben mintegy l00-féle különböző sejt van. Ezek eltérnek egymástól mind méreteik, mind alakjuk és működésük tekintetében. A szervezet valamennyi sejtje egyetlen sejtből, a megtermékenyített petesejtből származik, ennélfogva genetikai állományuk megegyezik a zigótáéval, mégis a fejlődés során egyik sejtből neuron, a másikból porc-, a harmadikból vér- vagy izomsejt alakul ki. Felvetődik a kérdés, hogy mi az oka az azonos genetikai információtartalmú sejtek morfológiai és strukturális különbözőségének. A megtermékenyített petesejt fejlődési potenciája végtelen, mindazon lehetőségek megvannak a génjeiben, amelyek lehetővé teszik, hogy a szervezet valameny-

33 41 A sejtek működésének élettani alapjai nyi sejttípusát létrehozza. Ez az omnipotens (mindenre képes) sejt a differenciálódás biológiai folyamatában lassanként elveszti a minden irányban lehetséges fejlődési képességét, specializálódni kezd. Az embrionális fejlődés korai stádiumában kialakult csíralemezek bár sokat tudnak" (multipotensek), sokféle szervet, szövetet hoznak létre, de már bizonyos elkötelezettséggel bírnak. így pl. az idegrendszer elemei csakis az ectodermából fejlődhetnek ki vagy a gerinchúr sejtjeit csak a mesoderma képes létrehozni. A csíralemezekből differenciálódott szervelőtelepek, szervkezdemények többfélére képesek (pluripotensek). Kialakíthatják az egy-egy szerv felépítésében részt vevő különböző szöveti struktúrákat. Pl. az embrionális gonádelőtelep a fejlődés bizonyos szakaszában indifferens, vagyis petefészek és here egyaránt kialakulhat belőle. A fejlődés további irányát az szabja meg, hogy e gonádelőtelep sejtjei milyen genetikai információt hordoznak. Y ivari kromoszómatartalmú sejtek esetében a gonádtelep belső, velőállománya indul szaporodásnak, a külső, kéregállomány sejtjeinek rovására here felé, míg Y kromoszóma hiányában a folyamat fordított, és petefészek kialakulásához vezet. A potenciák beszűkülésének végső állomása a csak egyféle, meghatározott működésre differenciált (unipotens) sejt. Pl. hemoglobint csak a vér reticulocytái képesek előállítani, erre specializálódtak. Az az időpont, amikor eldől egy sejt jövendő sorsa, vagyis az, hogy milyen sejt válik a zigótából, a gének szintjén bekövetkező biokémiai változás ideje. Ez a változás a determináció, mely úgy is értelmezhető, hogy a sejtekben azok a gének, amelyek a többi sejtre jellemző tulajdonságokat kódolják elnyomott (represszált) állapotban vannak vagy csak nagyon kis intenzitással működnek. A differenciált sejtekre jellemző tulajdonságokat kódoló gének nagy hatásfokkal működnek, ez eredményezi az adott sejtnek a többitől való elkülönülését. A differenciálódás tehát potenciálbeszűkülést, de ugyanakkor tökéletesedést is jelent. A differenciált sejt kevesebbet tud" mint a zigóta, de amit tud, azt sokkal jobban tudja". A fejlődési potenciák beszűkülését a differenciálódás során totipotens sejtek (zigóta) pluripotens sejtek (szervkezdemények) multipotens sejtek (csíralemezek) unipotens sejtek (differenciált sejt) ábra. A sejtek fejlődési potenciáljának alakulása a differenciálódás során. Fejlődési lehetőségeik beszűkülésével (vonalazott terület) egyre inkább specializálódnak, funkcióik korlátozódnak az ábra szemlélteti. A determináció és a differenciáció a sejtek fejlődésének fontos tényezői. A determináció a sejtmag örökítőanyagában tárolt információ, melynek megvalósulása a sejt citoplazmájában lejátszódó biokémiai folyamatok összessége. E folyamatok hozzák létre a sejtre jellemző általános és speciális sejtalkotókat, enzimrendszereket és mindazokat a fizikai-kémiai és biológiai struktúrákat, amelyek végül is az omnipotens zigótából származó sejtek egyedi sajátosságait kialakítják. A differenciálódott sejtek szöveteket képeznek, és ott egymással összehangoltan végzik speciális működésüket.

34 Az emberi test funkcionális szerveződése 42 Előfordul, hogy a szervezetben hasonló feladatot más-más szövethez tartozó sejtek végeznek. Pl. a test mechanikai védelmében részt vesznek a zsírszövet sejtjei éppúgy, mint a hámszöveté, vagy az immunológiai védelemben részt vesznek a vér fehérvérsejtjei, a laza rostos kötőszövet sejtjei (plazmasejtek, hízósejtek, histiocyták), a nyirokszervek retikuláris kötőszövetes sejtjei vagy a mandulák felszínén lévő retikuláris hámszövet sejtjei is. Mivel a szervek többféle szövetet tartalmaznak, így többféle funkciót is képesek ellátni. Ezek közül az egyik a szerv alapvető feladatát jelenti, a többi másodlagos funkció. Pl. a csontvázrendszer elsődleges feladata a szilárdítás, a belső váz képzése. Ezenkívül az izmok tapadási helye, de jelentősége van a vérképzésben is. Egészséges körülmények között e három funkciót harmonikusan látja el. Kóros körülmények között, pl. a csontvelőből kiinduló rosszindulatú sejtburjánzások esetében a vérsejtképzés kerül előtérbe, a csontok és ízületek anyagcseréjében zavar keletkezik, szöveti elhalások, degenerálódások lépnek fel, melyek végül a csontvázrendszer támasztó funkciójának csökkenését eredményezik. Sérülések, fertőzések, különböző megbetegedések gyakran okoznak sejtpusztulást, szöveti elhalást. A sérült szöveti részek pótlódása a regeneráció folyamatában valósul meg. A regeneráció alapja az, hogy léteznek olyan sejtek, amelyek visszanyerhetik sokirányú fejlődési képességeiket és megfelelő körülmények között a sérült szövet sejtjeit pótolhatják. Ez fiziológiásan is bekövetkezik a rövid élettartamú hámsejtek pótlásakor. A szervezetnek az a készsége, amely a sebek gyógyulási folyamataiban nyilvánul meg, és ezáltal a szövetek, szervek visszanyerik eredeti működésüket, a helyreállító pótlás, azaz a reparációs folyamat. Ez történik a törött csontok gyógyulásakor is. Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése Az egyedfejlődés során a megtermékenyített petesejtből sorozatos sejtosztódások eredményeként sejthalmazok (szedercsíra vagy morula), később szorosabb kapcsolódások révén sejtcsoportok jönnek létre. A sejtek sejtcsoportokba való társulása (asszociáció) során megváltozik azok egymáshoz, illetve a környezethez való viszonya, új lehetőségek nyílnak meg a további fejlődés számára. A sejtek információs rendszerében rejlő képességek és a környezet kínálta lehetőségek az alkalmazkodás (adaptáció) útján a sejttársulásokban részt vevő egységek alaki és működési megváltozását eredményezik. A sejtcsoporton belüli működésváltozás, illetve működésmegosztás a sejtek differenciálódásához vezet. Az önfenntartó és a szaporítósejtek elkülönülését a csíralemezek megjelenése követi (ecto-, ento-, majd mesoderma), amelyek azután a további fejlődés során, fejlődési potenciájuk részleges beszűkülésével szövetekké differenciálódnak. A szövet tehát nem más, mint az azonos csíralemezekből származó, azonos szerkezetű és adott funkció ellátására specializálódott sejtek csoportja. Az embrionális mesenchyma ősi sejttípusai a fejlődés során a szervezetben négyféle alapszövetet hoztak létre:

35 43 Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése a hámszövetet, a kötő- és támasztószövetet, az izomszövetet, valamint az idegszövetet. A következőkben ezek főbb morfológiai és funkcionális jellemzőit tekintjük át. Hámszövet A hámszövet sejtjei szorosan egymáshoz illeszkednek, közöttük a sejt közötti állomány igen kevés. A szövet táplálása az alatta elhelyezkedő kötőszövetből történik. A hámszövet sejtjei alakilag lehetnek széles, lapos sejtek (laphámsejt), csonkagúla formájúak (köbhámsejt) és megnyúltak (hengerhámsejt) (1-17. ábra). Az egyes sejtféleségek a szervezetben egy vagy több rétegben helyezkednek el ábra. A hámszövet sejttípusai, a: Öt-hatszögletű alapú, kerek sejtmagvű laphámsejt, b: csonkagúla formájú köbhámsejt, c: hengerhámsejt, felszínén felületnagyobbító képletek is előfordulhatnak (pl. csillák). A magjuk megnyúlt, középen helyezkedik el ábra. Urothelium. A húgyhólyag hámjában jól láthatók a legfelső sejtsor kidomborodó egy- vagy kétmagvú ernyősejtjei A hámszövet az egyik legváltozatosabb szövetféleség. Szerkezetéből adódóan sokoldalú funkciót lát el, ennek alapján csoportosíthatók. A fedőhám felszíneket borító, üregeket bélelő szövetféleség. Az aránylag kisfokú mechanikai igénybevételnek kitett területeken csupán egyetlen sejtrétegből áll, ezáltal lehetővé válik rajta keresztül a gázok, folyadékok diffúziója. A fedőhám tehát a transzportfolyamatok aktív résztvevője. Egyrétegű laphámszövet képezi pl. a tüdőalveolusok felszínét, a kapillárisok és a vér- és nyirokerek falát, a testüregeket bélelő savós hártyák hámját stb. Egyes hámsejtek felszínén csillószőrök is találhatók, ezek mozgása segít az anyagok áramlásában (pl. petevezető, orrüreg nyálkahártyája stb.). A nagyobb mechanikai igénybevételnek kitett területeken a hámsejtek több rétegben helyezkednek el. A nedves közeg felé tekintő felszíneket többrétegű, el nem szarusodó laphámszövet borítja. Legjellemzőbb ez a szövet a nyálkahártyára, a szájüreg, a nyelőcső, a hüvely, a végbélnyílás és a szaruhártya felszínén. A férfi húgycsőben és a kötőhártya áthajlási redőjében többrétegűhengerhámszövet, az urothelium található. A legfelső sejtsor átmetszetben ernyő alakú sejtjei jól alkalmazkodnak a térfogatés nyomásváltozásokhoz (1-18. ábra). A mechanikai és kémiai szempontból legellenállóbb szövetféleség a többrétegű elszarusodó hám. Ez képezi a szervezet kültakaróját (bőr), s mivel az egész szervezet felszínét beborító képlet, sokrétű funkciója részletesebb tárgyalást igényel.

36 Az emberi test funkcionális szerveződése 44 A bőr alapvetően három rétegből áll, ezek szerkezete meghatározza egyúttal a funkcióját is. Rétegeit és jellemző képleteit az ábrán mutatjuk be. Legfelső rétegét (epidermis) több rétegben laphámsejtek alkotják. Az alsó részből (stratum germinativum) folyamatosan képződő sejtek néhány nap alatt a felszínre érve, mint mag nélküli, élettelen szarusejtréteg (stratum corneum) borítják a felületet, majd lelökődnek onnan. A hámréteg vastagsága függ az életkortól (magzati korban nagyon vékony) és a környezeti hatásoktól. A fokozott mechanikai hatásoknak kitett helyeken (pl. sarok, fizikai munkát végzők tenyere) a sejtosztódás intenzitása nő. A szarusodási folyamat kóros felgyorsulása a hajas fejbőrön korpásodást idéz elő. Mivel a felhám sejtjei szorosan érintkeznek egymással, így védelmet nyújtanak a külső ártalmakkal (kórokozók, vegyi anyagok, felázás stb.) szemben. A szaruréteg zsírtartalmának csökkenése a bőrfelszínt szárazzá, repedezetté teszi, csökkentve annak védőhatását. A hámsejtek egy része sötét színű festékanyagot (pigmentet) termelő melanocyta. A pigmenttermelés mértéke a melanocyták aktivitásának függvénye. Ezt részben környezeti hatások (fénybesugárzás), részben genetikai jellegek határozzák meg. A melanin véd a bőr mélyebb rétegeibe hatoló, gyulladást keltő ultraibolya sugaraktól. (A hirtelen vagy túl sok napozás bőrgyulladást, hólyagképződést, korai ráncosodást, bőrrákot okozhat.) A melanocytákból festékes anyajegyek alakulhatnak ki. A pigmentképző sejtek körülírt hiányakor a bőrön fehér foltok jelennek meg (vitiligo betegség). A kültakaró verejtékmirigy szőrtüsző zsírszövet Vater-Paccini-féle végtest (tapintó idegvégződés) ábra. A bőr szerkezete. 1: Epidermis (felszíne elhalt hámréteg, ide nyílnak a mirigyek kivezetó'csövei). 2: Corium (idegekben, kötőszöveti rostokban gazdag szövetréteg). 3: Subcutis (a zsírszövet sejtjei között idegvégződések, mirigyvégkamrák, szőrtüszők láthatók)

37 45 Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése sérülése folytán keletkezett sebek gyógyulásának eredményeként fokozódik a hámsejtek osztódása, így néhány nap alatt pótlódik a hiányzó bőrfelület. A felhám alatti irha (corium) alapvető feladata a külső ártalmakkal szembeni védelem. Ez főleg sejtjei által valósul meg, melyek részben a megfelelő rugalmasságot biztosító kollagént termelik (fibroblastok, fibrocyták), az allergiás folyamatokban szerepet játszó hisztamint szabadítják fel (hízósejtek), illetve fagocitálnak (histiocyták). Az irharéteg sejt közötti állománya jelentős mennyiségű víz megkötésére képes. A kültakaró legalsó rétege (subcutis) mivel főleg zsírszövet képezi leginkább a mechanikai védelemben, a hőszigetelésben és az energiatárolásban vesz részt. A zsírréteg vastagsága a tápláltság fokának függvénye, de öröklött tulajdonságok is befolyásolják. A testtájankénti zsírmegoszlást részben hormonális tényezők alakítják (emlő, csípő-far tájék), így szerepet játszanak a másodlagos nemi jellegek kialakításában is. A bőr járulékos képletei a testszerte elhelyezkedő verejtékmirrigyek és az egyes testtájakon előforduló illat- és fagyúmirigyek. A verejtékmirigyek működését az idegrendszer szabályozza. Nagy melegben a fizikai hőleadás döntő formája a bőrfelszínre került verejték elpárolgása következtében fellépő hőelvonás. Az illatmirigyek elsősorban a hónalj, az emlő és a nemi szervek tájékán fordulnak elő. Váladékuk szervesanyag-tartalma nagy, a baktériumok könnyen elszaporodnak benne, így a bomlás során kellemetlen szagot okoznak. Az illatmirigyek működését a női nemi hormonok ciklusosán befolyásolják. A faggyúmirigyek legsűrűbben a homlok tájékán, és a hajas fejbőrön helyezkednek el. A faggyú zsírossá teszi a bőrt és a szőrszálakat. A faggyútermelést a hím nemi hatású hormonok serkentik, ezért pubertáskor a bőr zsíros, időskorban szárazzá, ráncossá válik. A szőr- és hajszálak az epidermis termékei, képződményei. Magzati életkorban az egész testet finom magzatpihe (lanugo) borítja. Ez a gyengén pigmentált piheszörzet a bőrfelszín nagy részén a születés után is fennmarad. A végső (terminális) szőrzet vastagabb szálú, erőteljesen pigmentált. Ez képezi a hajat, a szemöldököt, a hónaljés szeméremszőrzetet, férfiaknál a bajuszt és szakállt, a mellkas és a has szőrzetét. A haj és szemöldök kivételével a végső szőrzet kialakításában az androgén hormonoknak van szerepük, de a pigmentáltság és a sűrűség genetikailag meghatározott. A női szervezet kórosan magas androgénhormon-szintje az arc szőrösödését eredményezi (hirsutismus). A szőr- és hajszálak növekedése ciklikus. Az elöregedett hajszálakat az alatta levő, növekedő új szál lelöki. Fiziológiásan naponta kb. 100 szál hullik ki. Fokozott, de reverzibilis hajhullást idézhet elő lázas állapot, stresszhatás, terhesség, szülés, gombás fertőzés, gennyes góc (pl. fog), esetleg idült gyulladás (tonsillitis). A gócok felszámolása után a haj újra kinő. A férfiaknál örökletes alapon bekövetkezhet a szőrtüszők sorvadása, emiatt jellegzetes hajhullás kezdődik a fejtetőn és a halánték körül. Végső esetben ez kopaszsághoz vezet. A szőrszálakban keletkező légbuborékok miatt idővel csökken a pigmenttermelés, a szálak kifehérednek. Az őszülés kezdetét és mértékét örökletes tényezők és a környezet is befolyásolja. Az ujjak utolsó percének háti oldalán kialakuló lapos, élettelen szarulemez a köröm. Fontos szerepet játszik a tapintásban és az ujjperc védelmében. Növekedése napi kb. fél mm. Fertőzések, vegyszerek, egyes betegségek következtében a körömlemez töredezetté, vékonnyá válhat vagy éppen kórosan megvastagodhat. A fentiekből következően a bőr legfontosabb élettani funkcióit a következőkben foglalhatjuk össze:

38 Az emberi test funkcionális szerveződése 46 1 Védelmet biztosít a külvilág mechanikai, fizikai, kémiai és biológiai ártalmaival szemben. 2 A subcutisban található receptorok, illetve szabad idegvégződések által érzékeli a külvilág ingereit, ennélfogva mint érzékszerv is funkcionál. 3 Mirigyeinek aktív kiválasztó tevékenysége segít a hőszabályozásban és a só-víz háztartás egyensúlyában. 4 Rugalmas szerkezete lehetővé teszi az alatta levő képletek (pl. ízületek) működését. Mirigyhám: a szövet sejtjei szekréciós tevékenységre specializálódtak. A váladéktermelés módja többféle lehet (lásd a sejtszekréciót). A mirigyhámsejtek előfordulhatnak önállóan a fedőhámban (pl. nyálkatermelő kehelysejtek) vagy kisebb sejtcsoportokat is képezhetnek (pl. férfi húgycső hámjában). A leggyakrabban azonban ún. végkamrákat alkotva a kötőszövetben helyezkednek el. A mirigyvégkamra típusok az ábrán láthatók. ~ Ha a végkamrát kivezetőcső köti össze a felszínnel, akkor külső elválasztású (exokrin) mirigyekről beszélünk. A váladék minősége szerint savós (serosus) és nyáktermelő(mucinosus) mirigyeket különböztetünk meg. ~ Ha a kivezetőcső a fejlődés során felszívódik, akkor belső elválasztása (endokrin) mirigy alakul ki, ilyenkor a váladék a vérbe jut. Felszívóhám:a szövetet képező sejtek felszínén felületnagyobbító kitüremkedések találhatók. Ilyenek a bélhámsejtek felszínén levő mikrobolyhok vagy az epehólyagot fedő egyrétegű hengerhámsejtek kutikulája. A felszívó tevékenység energiaigényes folyamat, ezt jelzik a mikrobolyhok közelében nagy számban előforduló mitochondriumok. Pigmenthám: ez a szövetféle a szem ideghártyájában egyetlen rétegben elhelyezkedő köbhámsejtekből áll. A sejtek citoplazmájában barna színű festékanyag (melanin) található. Érzékhám:az érzékszervekben előforduló érzékhámsejtekbóí és ún. támasztósejtekbőí álló szövet. Az érzékhámsejtek módosult hengerhámsejtek felszínükön b sejthártya kitüremkedésekkel. Ezen képletek fizikai vagy kémiai ingerlése ábra. Külső elválasztási! (exokrin) mirigyvégkamrák, a: Tubuláris (csöves) mirigyvégkamra egyszerű és összetett formája, b: Egyszerű és összetett alveoláris (bogyós) mirigyvégkamra. c:tuboalveoláris (csöves-bogyós) elágazó mirigyvégkamra

39 47 Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése kor a sejtek ingerületbe kerülnek. Az érzékhámsejt nyúlványa maga is szállíthatja az ingerületet a központba (pl. a szaglóhám érzéksejtei) vagy mint a többi érzékszerv esetében, az ingerület a sejtektől idegrostokon terjed a megfelelő központok felé (1-21. ábra) ábra. Érzékhámsejtek az egyensúlyozó szervből. A megnyúlt támasztósejtek (1) között hosszú, nyúlványos érzékhámsejtek (2) láthatók, melyek alapjáról idegvégződés szállítja (3) az ingerületet Kötőszövetek A kötőszövetek alapvető feladata a szervek közti terek kitöltése, a szövetek és szervek összekapcsolása, ezáltal létrehozva a szervezet belső közegét. E funkciók ellátását a szövet speciális sejtejei (fibroblastok, histiocyták, hízósejtek, zsírsejtek) és az általuk termelt sejt közötti állomány teszi lehetővé. A sejt közötti állomány bázisát nagy mennyiségű víz megkötésére képes hosszú poliszacharidláncokból és fehérjéből álló hálózat képezi. Ebbe ágyazódnak be a kötőszöveti rostok. Három rosttípust különböztethetünk meg, a kollagén, az elasztikus és a retikuláris rostokat. Az egyes kötőszövet-féleségek a rostok és az alapállomány mennyiségi és minőségi arányaiban térnek el egymástól. Ez képezi csoportosításuk alapját is. Az embrionális kötőszövet nyúlványos mesenchymasejtjei a felnőtt szervezetben a hegesedési folyamatokban játszik szerepet. A laza rostos kötőszövet a szervek sövényeit, izompólyák, erek, idegek kötőszöveti borítását képezi. Az ínsejt képe és kapcsolata a kötőszöveti rostokkal az ábrán látható. Az elasztikus kötőszövet az artériák falában lemez alakú szövedéket képez. A retikuláris kötőszövet a vérképző szervek alapváza. A sejtdús kötőszövet a belső női nemi szervek kötőszöveti rétege. Sejtjei szekréciós tevékenységet folytatnak. Speciális folyékony kötőszövet a vér és a nyirok. A kötőszövet védelmet nyújt a mechanikai és kémiai ártalmakkal szemben. Fagocitáló és ellenanyag-termelő sejtjei (histocyták, plazmasejtek) sajátos belső védelmi rendszert képeznek. Ezt a rendszert összefoglalóan RES-nek (reticuloendothelialis szisztéma) nevezik ábra. A tömött rostos kötőszövet és az ínsejtek. a: Az ínsejt térbeli modellje, b: A sejt oldalainak mélyedéseiben (2) elhelyezkedő' kollagénrostok (1) az ínszövet jellegzetes képét alakítják ki

40 Az emberi test funkcionális szerveződése 48 A kötőszövet sejttípusai az 1-22., illetve az ábrán láthatók. A kötőszöveti alapállományt egyes baktériumok bontó enzimjeikkel fellazíthatják, így a gyulladásos területre sejtek is beszűrődhetnek. A hízósejtekből a gyulladásos reakció során hisztamin szabadul fel. A kötőszövet biokémiai sajátosságai révén nemcsak a sók és a víz megkötésére, hanem zsírtárolásra is alkalmas. Folyadékvesztéses állapotok (hányás, hasmenés, égés) csökkentik víztartalmát, ennélfogva a szövet összeesik, kiszárad", más esetekben a sok víz megkötése folytán kórosan megduzzad és vízenyő (ödéma) keletkezik ábra. A laza rostos kötőszövet sejtjei és rostjai, a: Nyúlványos fibriocyta, b: szabálytalan alakú, szemcsés plazmájú histiocyta, c: hízósejt, plazmájában heparinszemcsék, d: pecsétgyűrű alakú zsírsejt, e: lymphocyta, f: jellegzetes mag alakú plazmasejt, g:szegmentált magvú granulocyta. A sejtek között vékony elasztikus és vastagabb kollagénrostok láthatók Támasztószövetek A húzó- és nyomóerőknek is jól ellenállnak. Fajtái a zsírszövet, a porcszövet és a csontszövet. A zsírszövet sejtjeiben a triglicerideket tároló zsírcseppek a magot és a plazmát a sejt szélére kiszorítják, így jönnek létre a szövet jellegzetes, ún. pecsétgyűrű alakú sejtjei. Képe a laza rostos kötőszövet sejtjei között látható. A zsírszövet a szervezetben részben diffúzan (bőr alatti zsírszövet), másrészt zsírtestek (corpus adiposum) formájában fordul elő, (női emlő, orcák állománya stb.). A szövet elsődleges feladata az energiaraktározás. Ezenkívül szerepet játszik a hőszigetelésben és a mechanikai védelemben, valamint a nők másodlagos nemi jellegének kialakításában is. Az újszülöttek és csecsemők hőszabályozásában a bő vérellátású, ún. barna zsírszövet vesz részt. A tarkó, hát, vesék tájékán raktározódó szövet a kémiai hőtermelés döntő színtere. A zsírszövet tömege az életkorral általában növekszik. Kialakulásában döntő szerepe van a mozgásszegény életmódnak és a helytelen táplálkozásnak. A nagy zsírsejtű, hypertrophiás elhízás megfelelő életmóddal mérsékelhető. A csecsemő- és gyermekkori túl táplálás következtében felszaporodó zsírsejtek okozta hyperplasiás elhízás mérséklése felnőttkorban már nehezebb. A porcszövet alapegységei a több porcsejtből álló chondronok (1-24. ábra). A porcsejtek szintetizálják a sejt közötti alapállományt és a benne található kollagénrostokat. Ezek fizikokémiai tulajdonságai eredményezik a porcszövet kopásállását, rugalmasságát és nagy nyomási szilárdságát. A sejt közötti állomány minősége szerint megkülönböztetünk: Malin- vagy üvegporcot az ízületek felszínén, kollagén-

41 49 Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése rostos porcot, az ízületi discusok és meniscusok, valamint a csigolya közti porckorongok területén és rugalmas rostos porcot a gégefedő, fülkagyló, külső hallójárat és a fülkürt területén. A porcszövet tápanyagellátása döntően az ízületi folyadékból (synovia) történik diffúzió útján. A használatból hosszabb időre kikapcsolt (tartós ágynyugalom, gipszkötés) porcszövet ábra. A porcszövet szöveti egységei. A anyagcseréje lelassul, így a szövet károchondronok 2-4 porcsejtből álló szöveti egységek. A sodik. Az ízületi porc elfajulása (arthrosis) sejteket (a) porctok (b) veszi körül során a porcszövet alapállománya megváltozik (csökken a proteoglikántartalom) és a porc meglágyul. Gyulladásos folyamatban (arthritis) az ízületi üregben felszaporodó folyadékgyülem enzimatikusan elbonthatja a porcszövetet, így az ízületi mozgás fájdalmassá válik vagy meg is szűnhet. Az ízületi porcra ható kórosan fokozott terhelés a porcot deformálhatja, és idővel elpusztíthatja. Ugyancsak kihat az ízület felszínén lévő porcra, a csontok megbetegedése is. A csontszövet a mechanikai terhelésnek legjobban ellenálló, állandó átépülésre képes szövet féle. Sejtes elemei a fibroblastokból származó csontképző sejtek (osteoblastok). Ezek termelik a sejt közötti állomány elemi kollagén rostjait, a proteoglikánokat és az alkalikus foszfatáz enzimeket, melyek a csontok foszfáttartalmát meghatározzák. A csontképző sejtekből származó csontsejtek (osteocyták) szilvamag alakú, nyúlványos egységek, a sejt közötti állományba ágyazottan nyúlványaik mentén bonyolítják le a tápanyagforgalmat. Funkciójuk a csontépítés és a csontbontás. A többmagvú, nagyméretű csontfaló sejtek (osteoclastok) a vérképző szervekből származnak. Aktív működésük során az elmeszesedett csontállományt bontják le. A csontszövet sejt közötti állománya kollagénrostokból és ásványi sókból tevődik össze. A szövet mechanikai egységei az osteonok. Ezek egy csatorna (Havers-csatorna) körül koncentrikus rétegekben elrendeződő rostok és csontsejtek (1-25. ábra). A Ha vers-csatornákat a csontok felszínével lemezrendszer nélküli járatok, a Volkmann-csatornák kötik össze. A Volkmann-csatornán át érkező erek a Haverscsatornában kapillarizálódnak. Innen veszik fel nyúlványaik segítségével a tápanyagot a legbelső lemez csontsejtjei és adják tovább nyúlványaik mentén. i. A csontszövet térbeli modellje, a: Csonthártya, biosteon, c: Havers-csatorna, d:egy csontsejt (osteocyta)

42 Az emberi test funkcionális szerveződése 50 A csontszövet rugalmasságát a szerves vegyületek (35 %), mechanikai szilárdságát a szervetlen sók (65 %) biztosítják. A csontok mineralizációját (magnézium-, foszfor-, hidroxil-apatit-beépülést) hormonok (parathormon, kalcitonin) és a D-vitamin aktív alakja is befolyásolják. A kóros mineralizáció csontgyulladást (osteomalacia) okoz. A csontszövet fejlődése a második embrionális hónapban indul meg a kötőszövetből és a mesenchymából. Ez többféle módon mehet végbe. A mechanikai hatásoktól mentes területeken az erek mentén a csontképző sejtekből csontosodási pontok jönnek létre, majd az érdús kötőszövet ezeken a területeken elcsontosodik. Ez a primer csontosodás. Ha a képződő csontot megelőzően kötőszövet vagy porcszövet van jelen, szekunder csontosodásról beszélünk. Kötőszövetes csontosodással fejlődnek a koponyatető csontjai és a kulcscsont. Porcszövetből képződnek a hosszú, csöves csontok. Ilyenkor először a porcos csontmodell dia- és epiphysisében jelennek meg a csontosodási magvak. A sorba rendezett porcsejtek közé az erek mentén porcfaló sejtek nyomulnak, és azok egy részét elpusztítják. Helyükön elemi velőüregek képződnek. A sejt közötti állományba kálciumsók rakódnak le. Az elmeszesedett porcban kialakult ún. irányító gerendákra csontképző sejtek telepednek, és létrehozzák a csont szerves állományát. A diaphysis és epiphysisek csontosodási magja között megmaradó porclemez (epiphysis) diaphysis felöli része elcsontosodik, míg a végdarabok felé eső részein új porcsejtek képződnek. Ez a folyamat eredményezi a csontok hosszirányú növekedését (1-26. ábra). Ha a porclemez elcsontosodik, akkor a csontok hossznövekedése befejeződik. Lányoknál ez kb , fiúknál kb éves korban következik be. A csontszerkezet kialakításában fontos a csontképző és a csontfaló sejtek összehangolt működése. Csak így képes alkalmazkodni a fokozott igénybevételhez vagy a megváltozott terheléshez. A csontgerendák jellegzetes, az erővonalaknak megfelelő elrendeződése ún. trajektoriális szerkezetet alakít ki. A csontszerkezet külső terhelési hatásokra történő megerősödése vagy átrendeződése jelenti a szövet funkcionális adaptációját ábra. A szekunder csontosodás sémája csöves csontban. Az epiphysis csontosodási magja (a) körül minden irányban csontosodási folyamat indul meg. A növekedési porclemez (b) sorba rendezett porcsejtekből áll, ide nyomulnak a velőűrből (c) az erek és a porcfaló sejtek Az egészséges csontszövet a csontbontás és -építés eredményeként folytonosan, egységben átépül. Kóros csontátépüléskor a bontás és építés közti egyensúly megbomlik, csonttömörülés (sclerosis) vagy csontritkulás (osteoporosis) keletkezhet egy csonton vagy csontterületen. A csontszövet regenerálódóképessége jó. Csonttöréskor a törvégek összeillesztésével és nyugalomba helyezése után a csontképző sejtek csontheget (callus) képeznek. Izomszövetek Az izomszövet az idegszövettel együtt az ingerlékeny szövetek közé tartozik. Jellemző tulajdonsága, hogy ingerek hatására, energiafelszabadítás közben reverzibilis megrövidülésre képes. Ebből következően a szervezet által végzett mechanikai munka az izomszövethez kötött. Szerkezete és funkciója alapján három csoportra osztjuk.

43 51 Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése ábra. A harántcsíkolt izomszövet térbeli modellje. Az izomrostkötegeket (a) a sarcolemma (b) veszi körül. A szarkoplazmás retikulum (c) és a T- (tubulus-) rendszer (d) a sejtmembránból alakul ki. A szövetben sok a mitochondrium (e). A miofibrillumok aktin (fi és miozin (g) filamentumokból állnak. A szövet kontraktilis egysége a sarcomera (h) Harántcsíkolt izomszövet. Alapegységei a sokmagvú, megnyúlt izomrostok. Hosszuk néhány mm-től akár 40 cm-ig terjedhet, átmérője mikrométer közötti. A rostok felszínét sarcolemma fedi, a rost belsejében a szokásos sejtalkotókon kívül különleges sejtszervek, a sejtet behálózó vékony csőrendszer (szarkotubuláris apparátus) és a szarkoplazmás retikulum foglalnak helyet. Az izomrostokat kötőszövetes állomány tartja össze és foglalja kötegekbe. Az izom felszínét vékony kollagén- és elasztikus rostokból álló izompólya (fascia) borítja. Mikroszkópos képén a rostokon periodikusan ismétlődő világosabb, egyszeresen fénytörő (izotrop) és sötétebb, kétszeresen fénytörő (anizotrop) harántcsíkolat látható. A csíkolatot az aktin és miozin makromolekulákból felépülő 1 mikrométer körüli átmérőjű miofibrillumok meghatározott térbeli elrendeződése alakítja ki. Ezekből egy-egy izomrostban többszáz vagy többezer található. Az izotrop szakaszokban csak egyféle makromolekula, az anizotrop területekben aktin és miozin filamentum egyaránt előfordul. A szarkotubuláris apparátusban futó T-tubulusok (transzverz tubulusok) rendszere lényegében a sarcolemma betűrődése, amely helyenként behatolva a rost állományába összeköttetést biztosít a sejtmembrán és a miofibrillumok között. Az erre merőleges lefutású L-rendszer (longitudinális tubulusok) tagjai a miofibrillumok között helyezkednek el, ingerület hatására a belőlük felszabaduló kalciumionok az izomkontrakció nélkülözhetetlen elemei. A harántcsíkolt izomzat a vázizmok akaratlagos működését teszi lehetővé. Térbeli modelljét az ábra szemlélteti. A simaizomszövet egységei a két végén erősen elvékonyodó, kb mikrométer hosszúságú, 5-10 mikrométer vastagságú simaizomsejtek. Pálcika alakú magjai a sejtek belsejében az aktin és miozin filamentumok rendezetlen struktúrája következtében mikroszkópos felvételeken a sejt belső szerkezete homogénnek tűnik. A szövetet a sejtek vagy esetleg rostok sűrűn egymáshoz tapadó párhuzamos vagy hálózatos egységekbe rendeződő tömege építi fel, kevés sejt közötti állománnyal és szarkoplazmás retikulummal. A simaizomszövet hossz- és keresztmetszete az ábrán látható. A zsigeri szervek falát képező ún. viszcerális izomzatban a sejtek közötti rendkívül szoros membránkapcsolódás révén az ingerület egyik sejtről a többi sejtekre terjedve együttes izomösszehúzódást eredményez. A külső idegi hatás nélkül is bekövetkező izomkontrakció oka az izomsejtek ún. miogén aktivitása. A spontán aktivitással nem rendelkező simaizomrostok a rajtuk végződő vegetatív

44 Az emberi test funkcionális szerveződése ábra. Simaizomszövet. A hosszmetszetben (hm) láthatók a megnyúlt sejtek, középen hosszúkás sejtmaggal (a). A keresztmetszeti képen (km) láthatók a sejtek középen a sejtmaggal (b), a sejtek között megfigyelhetők az átmetszett izomfonalak is (c). A sejteket kötőszöveti rostokból álló sarcolemma (d) veszi körül mozgató idegrostokon érkező impulzusok hatására külön egységenként húzódnak össze (pl. pupillatágító és -szűkítő izmok). A szívizomszövet szerkezetileg átmenetei képez a sima- és a harántcsíkolt izomszövet között. Egységei a harántcsíkolatot mutató, elágazó és egymással összefüggő hálózatos rendszert alkotó szívizomrostok. A rostok közötti tökéletlen sejthatárok (Eberth-féle vonalak) nem akadályozzák az ingerület terjedését egyik rostról a másikra, így funkcionális egységet, syncytiumot alkotnak. A szívizom vastagsága a pitvarok területén 2-3 mm, a jobb kamra falában kb. 4-5 mm, a bal kamra falában kb. 15 mm. Ez a munkaizomzat. Az ingerképző és ingerületvezetőrostrendszer izomfibrillumokban szegényebb, sarcolemmában dúsabb, sok glikogéntartalommal. E rendszer rostjait a munkaizomzattól kötőszövetes burok választja el. Idegszövet Az ingerlékeny szövetek alapvető tulajdonsága, hogy a környezet változására mint ingerre, anyagcseréjének speciális megváltozásával, azaz ingerülettel válaszol. Az idegszövet morfológiai és funkcionális egysége a neuron (1-29. ábra). Feladata az ingerek ingerületté alakítása, vezetése és átadása más sejteknek. A neuron egymagvú sejttestében a citoplazma riboszómákban gazdag (Nissl-szemcsék), ez élénk fehérjeszintézisre utal. A nagyszámú mitochondriumok a sejt energiaszolgáltatói. A sejttest citocentrummal nem rendelkezik, azért szaporodásra nem képes. A sejttestből több rövid, szétágazó (dendritek) és egy hosszabb nyúlvány (axon) indul ki. A citoplazma a nyúlványok felé áramolva biztosítja az anyagutánpótlást. Az axonnak önálló anyagcsere-bonyolító rendszere nincs, a mikrotubulusok (speciális csőrendszer) rendszerén át érkeznek ide a tápanyagok, enzimek, szekrétumok és egyéb építőelemek. A sejtet beborító sejthártya az ingerület keletkezésében és vezetésében játszik fontos szerepet. Az axont a sejthártyán kívül még velőshüvely (mielin) is körülveszi. Ez az axonra rácsavarodó speciális sejtek (oligodendroglia, Schwann-sejtek) sejthártyájából alakul ki. A velőshüvely a Ranvier-féle befűződések mentén megszakad, itt az axon sejtmembránja közvetlenül érintkezik a sejt közötti térrel. így válik lehetővé az ingerület gyors (szaltatorikus) terjedése a befűződések mentén. A tengelyfonál sokágú végfácskában végződik, melynek ágai egy másik sejten (izom-, ideg- vagy mirigysejt) tapadnak. Ez a szinapszis. A szinapszis morfológiailag három részből áll:

45 53 Sejtcsoportok, szövetek kialakulása és működése ábra. A neuron vázlatos rajza. A nyúlványos sejttest (a) fejlett endoplazmatikus retikulummal rendelkezik. A sejtmag a sejttest közepén helyezkedik el. Az axont (b) velőshüvely borítja, amelyben a Schivann-sejt magja (c) látható. Az axon sokágú végfácskában végződik (d) a preszinaptikus membránból (a neuron axonjának talpszerűen kiszélesedő része), a két sejtet elválasztó szinaptikus résből (melynek átmérője meghatározza az ingerület átjutásának elektromos vagy ingerületátvívő anyagokkal biztosított kémiai jellegét), és az ingerületet fogadó posztszinaptikus membránból (amely lehet ideg-, izom- vagy mirigysejt). axonveg szinaptikus hólyagocska szinaptikus rés ábra. A kémiai szinapszis modellje. A kiszélesedő axonvég membránja alatt a szinaptikus hólyagokban ingerületátvívő anyag tárolódik. A szinaptikus résen átjutva ez a fogadó sejt membránján potenciálváltozást idéz elő

46 Az emberi test funkcionális szerveződése ábra. Neurontípusok. a: Piramissejt, hosszú axonja az agykéreg felé fut, a dendrit sűrűn elágazó. Az agykéregben fordul elő. b:purkinje-sejt, dendritjei faágszerűen elágazóak. A kisagykéreg jellegzetes sejttípusa, c:mozgató neuron a gerincvelő elülső szarvából, dúsan elágazó dendrit és viszonylag rövid axon jellemzi, d: Oligodendroglia-sejt, kis méretű, kevéssé elágazó neurontípus. Az idegszövet támasztó sejtje A szervezetben főleg a kémiai ingerületátvívő anyagokkal történő kémiai szinapszisoknak van jelentőségük. A kémiai szinapszis az ábrán látható. A neuronok támasztósejtjei a gliasejtek. Egy részük axonokat burkol a központi idegrendszerben (oligodendroglia), illetve a periférián (Schwann-sejtek), más részük a RES elemei (microglia). A neuronok morfológiailag nem egységesek. Vannak szabálytalan alakúak, mint a gerincvelő mozgatósejtjei vagy jellegzetes formájúak, mint a Purkinje- vagy piramissejtek. Az axonok lehetnek velős vagy Schwann-hüvelyűek, illetve mindkettőt tartalmazhatják. A központi idegrendszerben gliasejt nélküli csupasz idegrostok is előfordulnak. Néhány jellegzetes neurontípust ábrán mutatunk be.

47 2. Az izomműködés élettana és kórélettana Dr. Markel Éva Nyugalmi és akciós potenciál Minden élő sejtre jellemző tulajdonság, hogy nyugalmi állapotban a sejt belseje elektronegatív a külső környezetéhez képest. Vagyis a sejtmembrán belső és külső felszíne között elektromos feszültségkülönbség áll fenn, amelyet nyugalmi vagy membránpotenciálnak nevezünk. Ez a nyugalmi potenciál megfelelő eszköz segítségével mérhető. Idegsejtek esetében ez általában -70 mv, harántcsíkolt izomban pedig -90 mv. Vannak az ún. aktív" idegsejtek (pl. a belégzőközpontban), illetve az ún. karmester" (pacemaker) izomcsomók (pl. a szívizomban, a bélfal simaizomzatában), melyekben a nyugalmi potenciál értéke az említettekhez képest jelentősen alacsonyabb. A nyugalmi potenciált a sejt belseje és külső környezete közötti ioneloszlás alakítja ki. A sejt belsejében sokkal nagyobb a fehérje- és a káliumion- és kisebb a nátriumion-koncentráció, mint a sejten kívüli térben. Ezt a sajátos ioneloszlást a sejtmembrán féligáteresztő tulajdonsága és az aktív nátriumpumpa" működése tartja fenn. A fehérjék fiziológiás körülmények között diffúzióval nem jutnak ki a sejtből, nyugalomban folyamatosan nátriumot pumpálnak ki a sejtekből és káliumot engednek be, a már az 1. fejezetben említett, meglehetősen energiaigényes folyamat segítségével. Az energiaigényt bizonyítja, hogy a sejtek energiahiánya (pl. rossz oxigénellátás) vagy membránkárosodás miatt az ionmennyiség és vele együtt az ioneloszlás és a nyugalmi potenciálérték a normálistól eltér. Élettani viszonyok között a nyugalmi potenciál változatlan mindaddig, amíg a sejt külső környezetében valamilyen változás nem következik be, amely a sejtet ingerként éri. Ilyenkor a sejt ingerületi állapotba kerül, a sejtmembránon potenciálváltozás jön létre. Ingernek nevezzük a sejt környezetében azokat a változásokat (kémiai, hő, mechanikai, eletromos stb.), amelyekre a sejt membránpotenciálja megváltozik, és mintegy jellegzetes válaszreakció, az ingerület alakul ki. A válaszreakció során a sejtben anyagcsere-változások is történnek. A válaszreakció jellegét a sejt tulajdonsága határozza meg (pl. az izomsejt összehúzódik, a mirigysejt szekrécióval reagál, az idegsejt ingerületátvívő anyagot termel és bocsájt ki magából). E válaszreakciókat csak egy meghatározott erősségű, ún. küszöbinger képes kiváltani. Az ennél gyengébb intenzitású inger (küszöb alatti inger) csak enyhe anyagcsere-változást okoz és nem alakul ki a jellegzetes válasz. Az ilyen küszöb alatti változások is fontosak, mert előkészítik a sejtet egy esetleges következő inger fogadására. Megfelelő erősségű ingert alkalmazva létrejön a válasz az akcióspotenciál (működési áram), vagyis a nyugalomra jellemző feszültségkülönbség a sejtmembrán két

48 Az izomműködés élettana és kórélettana 56 oldala között átmenetileg megváltozik. A feszültségcsökkenés lassan megszűnik, sőt a feszültség iránya meg is változik, a negatívból pozitívvá válik. A potenciálváltozásokat, azok egyes szakaszait a 2-1. ábrán mutatjuk be. A sejt ingerületbe kerülését egy nyugalmi potenciálkülönbség-csökkenés vezeti be (1. szakasz), majd a csúcspotenciál következik (2. szakasz), ezután a negatív utó- (3. szakasz), majd a pozitív utópotenciál (4. szakasz) lezajlásával fejeződik be a folyamat. 1 ms 20 ms ~100ms 2-1. ábra. Az akciós potenciál szakaszai és az ingerelhetőség fázisos változása (fent időarányos ábrázolás). 1: Előkészítő szakasz, 2: csúcspotenciál, 3: negatív utópotenciál szakasza. a:fokozott ingerelhetőség,b:abszolút refrakterfázis,c-.relalívrefrakter fázis, d: szupernormális fázis (= fokozott ingerelhetőség), e: szubnormális fázis (= csökkent ingerelhetőség) Az akciós potenciál amplitúdóját nem befolyásolja, ha az inger erősségét változtatjuk, pl. növeljük. Ezt a jelenséget minden vagy semmi" válasznak nevezzük, ami azt jelenti, hogy a küszöbingernél erősebb inger hatására a sejt teljes akcióval válaszol. Az akciós potenciál szakaszai során a sejt ingerlékenysége, ingerelhetősége az egyes fázisok szerint változik. A bevezető szakaszban az ingerelhetőség fokozott, a csúcspotenciál időtartama alatt újabb ingerre egyáltalán nem reagál a sejt. Ezt a refrakter fázist egy ún. relatív refrakter fázis követi, melyben a sejt ingerelhető, ezért rövid időn belül többször is ingerületi állapotba kerülhet. Az akciós potenciál létrejötte a következőképpen magyarázható: az első szakaszban a sejtmembránban ún. nátriumion-csatornák nyílnak meg (lásd az 1. fejezetben a membránszerkezetről írottakat), melynek következtében a nátriumio-

49 57 Nyugalmi és akciós potenciál nok sejtbe való beáramlása meggyorsul a nyugalmi állapothoz képest. Ennek nyomán pozitív iontöbblet jelenik meg sejten belül, ez pedig a nyugalmi potenciálkülönbség folyamatos csökkenéséhez vezet. Amikor a sejt belseje és környezete közti potenciálkülönbség egy bizonyos kritikus szintet elér (vagyis az ingerküszöb közelébe kerül) a nátriumpumpa egy időre leáll, és ekkor először nátriumionok áramlanak a sejt belsejébe, majd káliumionok diffundálnak ki onnan. Az ionáramlás fent leírt változásai alatt lezajlik a csúcspotenciál a második szakaszban. Ezután újra működni kezd az ionpumpa és helyreáll az eredeti nyugalmi ionkoncentráció nyugalmi potenciál 2-2. ábra. A sejt ionáramainak alakulása nyugalomban és az akciós potenciál folyamata alatt. Vékony vagy üresnyelű nyíl: passzív ionáram (diffúzió), vastag nyíl: K + -Na + aktív ionpumpa, szaggatott nyíl: küszöbingerületi folyamat. A küszöbpotenciál (k) átlépésekor a sejtmembrán nátrium iránti átjárhatósága hirtelen megsokszorozódik a sejten belül és a sejten kívül. Az ionvándorlások és a következményes feszültségváltozások végeredményben a sejtmembrán ionáteresztő képességének megváltozásával magyarázhatók. A csúcspotenciál akkor robban be", amikor a sejtmembrán nátriumáteresztő képessége ugrásszerűen megnő (2-2. ábra). A sejtmembrán átjárhatóságát, így a nátrium és a kálium diffúziójának ütemét, vagyis a sejt ingerküszöbét aktuális ingerelhetőségét számos tényező befolyásolhatja, így pl. a sejten kívüli folyadéktér kalcium- és káliumkoncentrációja, a környezet vegyhatása, ingerületközvetítő vagy -gátló anyagok, esetleg hormonok tartósan megváltoztathatják a nyugalmi potenciál értékét, tónusos hipo-, illetve hiperpolarizáció léphet fel. Az akciós potenciál, ha kialakult, nem marad meg a keletkezés helyén, hanem továbbhalad a szomszédos, még nyugalomban lévő sejtmembránterületekre. En-

50 Az izomműködés élettana és kórélettana 58 nek eredményeként végighalad a sejt egész felületén. Az akciósáram terjedésének sebessége néhány m/s. A tovaterjedés mechanizmusa a következő: a pillanatnyilag ingerületi állapotban lévő sejtmembránrészlet külső felszíne elektronegatív a belső felszínéhez képest. Ez az állapot ionvándorlást indít meg a szomszédos, nyugalomban lévő membránszakaszok mindkét oldalán, ami ott a nyugalmi potenciál enyhe mérséklődéséhez vezet. Ezután itt is megnyílnak a nátriumion-csatornák és a nyugalmi potenciál egyre csökken. A küszöbingerület állapota elérésekor a membrán nátriumpermeabilitása megnő, megjelenik itt is a csúcspotenciál, majd mindez terjed tovább. Kívülről alkalmazott elektromos ingerléssel a sejtek membránján valahol elindul az ingerületi folyamat, majd úgy terjed, mint bármilyen más inger után a fentiekben leírtak szerint. A szervezet minden sejtje ingerelhető, de vannak olyan sejttípusok, amelyek különösen jól ingerületbe hozhatók, ingerlékenyek. Ilyenek pl. az izomés az idegsejtek. A következőkben az izomműködéssel foglalkozunk. Izomműködés sajátságai Az izomszövet általános tulajdonsága, hogy megfelelő ingerre összehúzódással (kontrakcióval) reagál. Ingerhatás nélkül az izmok ellazult (relaxált) állapotban vannak. Az ingerhatás érkezhet a sejt környezetéből, de pl. elektromos árammal való ingerlés távolabbról, akár a bőrön keresztül is történhet. A simaizomszövet nagy része és a szívizom spontán módon termeli a kontrakcióhoz szükséges ingerületet, saját miogén aktivitása van, működésüket a vegetatív idegrendszer csak befolyásolja. A harántcsíkolt vázizomzat összehúzódása viszont élettani körülmények között csak idegingerület hatására jön létre. A harántcsíkolt vázizom általános működési sajátosságai A vázizomzat működési egysége az izomrost, amely egy közös sejtmembránnal körülvett sejtcsoport (szöveti szerkezetéről az 1. fejezetben már volt szó). Az 2-3. ábra. A neuromuszkuláris ingerületáttevődés és az izomkontrakció vázlata. I.: A motoros egység. Az aránytalanul kinagyított neuron két izomrostot idegez be a példában. II.: A mozgató ideg egyik végága az izomrost felszínével érintkezve azzal szinapszist alkot. III.: A motoneuron aktiválódásakor a raktározott acetil-kolin (ACh) kiürül a szinaptikus résbe, majd a szabad ACh az izomrost véglemezmembránjára jut, ahol véglemez-potenciált vált ki. Utóbbi az izomrost véglemez melletti membránon tovaterjedő'akciós potenciált képez. A szinaptikus résben visszamaradt ACh-t a kolinészteráz enzim elbontja, így az már nem kelt ingerületet az izomban, de a kolin alkotórész visszajutva a motoros idegvégződésbe a kolin-acetiláz enzim segítségével újra ACh-ná szintelizálódik, ami a folyamatos ingerületek érkezése esetén gyors mediátorpótlást jelent. IV.: Az ingerületi folyamatot a kontrakciós rendszerrel összekötő mechanizmus. a:az izomrost plazmamembránjára és a felszínre merőleges csatorna, b:a szarkoplazmatikus retikulum, c:az aktin- és miozinfonalak

51 59 Izomműködés sajátságai motoneuron harántcsíkolt izom 1. akciós potenciál 2. kémiai mediátor MOTOROS NEURON HARÁNTCSÍKOLT IZOM

52 Az izomműködés élettana és kórélettana 60 izomrost összehúzódását az aktin és a miozin izomfehérjék, a kontrakcióhoz szükséges energiát pedig a mitochondriumok és az oxigént reverzibilisen kötő izomfehérje, a mioglobin biztosítják. Mint már említettük, a vázizom-kontrakciót kizárólag idegingerület válthatja ki, amely a gerincvelői vagy az agytörzsi szomato-motoros központokból érkezhet. Idegingerület nélkül a vázizom mozgásképtelen, béna. Nyugalmi helyzetben megfigyelhető, hogy az izmoknak van egy bizonyos feszessége (tónusa), amelyet szintén idegingerület vált ki. Az izomtónus klinikailag a passzív mozgatással szembeni ellenállásnak felel meg. Erre az izomtónusra a testtartás, mozgáskivitelezés szempontjából szükség van. Kóros körülmények között azonban (pl. beidegzés nélkül maradt izom) tónustalan, petyhüdt, puha tapintató. Az intenzív idegingerület viszont kóros izomtónus fokozódást vált ki, az izom merev, kemény, nehezen mozdítható. Mind a kórosan csökkent, mind a kórosan fokozott izomtónus mozgászavart vagy mozgásképtelenséget jelent (lásd az idegrendszer működéséről szóló fejezetben). A működő izom sok izomrostból áll. Egy mozgató idegrost több izomrostot idegez be. Egy mozgató ideg által ellátott izomrostok összességét motoros egységnek nevezzük (2-3. ábra, I. része). A motoros egység izomrostjai megfelelő idegingerület hatására egyszerre feszülnek meg, húzódnak össze. Egy-egy motoros egység állhat 2-3 izomrostból (pl. a szemmozgató izmok), de tartalmazhat izomrostot is (pl. a mély hátizmok). A munkát végző izom (pl. biceps) több motoros egységből épül fel és a teljes kontrakció az izmot alkotó motorosegységek működésének térbeli és időbeli összessége. Neuromuszkuláris ingerületátvitel Az idegingerület a harántcsíkolt vázizmokba a neuromuszkuláris szinapszison keresztül érkezik (2-3. ábra, II. része). Szinapszisnak nevezzük az idegsejteknek azt a speciális kapcsolódási helyét, ahol az ingerület az egyik neuronról egy másik neuronra áttevődik (részletesen lásd az 1. és a 9. fejezetben). A neuromuszkuláris szinapszis első tagja a gerincvelői vagy az agytörzsi mozgató neuron nyúlványa, amelynek perifériás vége a vázizom véglemezmembránja. Az ideg-izom ingerületátvívő anyag a vázizom esetében mindig az acetil-kolin, amely a vázizomrost véglemezmembránján csökkenti a helyi nyugalmi potenciált (2-3. ábra, II-III. része), és folyamatosan az ún. véglemez-potenciál jön létre. Ha a helyi potenciálcsökkenés eléri a küszöbpotenciál szintjét, akkor az izomrostmembránon tovaterjedő akciós potenciál kialakul, majd végighalad az izomrost egész felszínén, behatol az izom felszínére merőlegesen benyúló membránrészletekbe. Hatására egy küldönc" molekula (az inozitol-trifoszfát) segítségével a szarkoplazmás retikulumból kalciumion szabadul fel, mely bediffundál az izom kontraktilis elemei közé (2-3. ábra, IV. része) kémiai változásokat hozva létre. A kalciumot megköti az aktinláncon lévő troponin, amely szabaddá teszi az aktinlánc miozinnyúlványok kötésképes részét. Ezáltal a vékony aktinfonalak ATP-energia felhasználásával becsúsznak a vastag miozinfonalak közé. Az izomrost ezáltal megrövidül. Újabb ingerület híján az aktinról levált Ca 2+ aktív transzport segítségével ismét a szarkoplazmás retikulumba kerül, az aktin- és miozinkötések feloldódnak, visszacsúsznak eredeti helyükre és az izomrost elernyed (relaxálódik).

53 61 Izomműködés sajátságai Az izomválasz Megfelelő ingerület esetén az izom válaszreakciója több tényezőből tevődik össze, így a mechanikai munkából, az elektromos jelenségekből és az energiát szolgáltató kémiai folyamatokból. Mechanikai jelenségek Az izom mechanikai válasza a feszülés, illetve összehúzódás. A nagyszámú izomrostból álló harántcsíkolt vázizomzat izmai általában ínszövet közvetítésével erednek, illetve tapadnak a csontváz különböző pontjain. Az izmok eredése és tapadási helyei között ízületek vannak. Az izmok megfeszülése, illetve megrövidülése az ízületek segítségével a testhelyzet megváltoztatását, a testmozgást teszik lehetővé. Az izomkontrakció egyik sajátos formája az, amikor az izom megfeszülését nem követi megrövidülés. Ilyen pl. a lábszár hátsó részén lévő m. gastrocnemius megfeszülése lábujjhegyre álláskor. Ezt az összehúzódást izometriás kontrakciónak nevezzük. Ilyen pl. a hasizom a m. rectus abdominis összehúzódása a törzs előrehajlásakor. A testmozgások során a mozgást kivitelező izmokban sorozatos izomösszehuzódások jönnek létre. Az egyes izomrostok általában felváltva működnek. Az izomkontrakció elemi jelensége a rángás, amely egyetlen hatásos ingerre bekövetkező motoros egység aktiválódás. Az izomrángásnak három szakasza van: 1 lappangási szakasz, 2 kontrakciós és 3 relaxációs szakasz ábra. Az izom rángásgörbéje növekvő erősségű egyes és sorozatos ingerlések hatására. Fent: növekvő erejű izomrángások küszöb alatti, küszöb- és küszöb feletti ingerre (az ingererősségei a nyilak hossza jelképezi). 1: Lappangás! idő, 2: kontrakció, 3: relaxáció. Lent: a: kontrakciószummáció két küszöb feletti ingerre, b: tartós izomkontrakció sűrűbb ingersorozatra, c: élettani komplett tetanusz

54 Az izomműködés élettana és kórélettana 62 A kontrakciós szakasz időtartama az izom típusától függően igen különböző lehet (pl. a külső szemizmok esetében 7 ms, a mély hátizmoknál pedig 100 ms). Az összehúzódás erőssége a rángást kiváltó inger erősségétől függ (2-4. ábra). Az inger erősségét fokozva egyre több motoros egység éri el a küszöbingerületi állapotot, húzódik össze, növelve ezzel az izom által kifejtett erőt, az izommunkát. A jelenséget térbeli vagy kvantális szummációnak nevezzük. Ezek szerint tehát az izomerőt a működő izomrostoknak, ezen belül a kontraktilis elemeknek az izomegységnyi keresztmetszet felületére eső száma határozza meg. A másik tényező, amelytől az izomkontrakció erőssége függ, az izom nyugalmi rosthosszúsága. Hosszabb nyugalmi rosthosszúságú izom nagyobb erejű összehúzódásra képes. Izmaink rendszerint nem egyetlen ingerre reagálnak, hanem az ingerek egymást sűrűn követő sorozatára válaszolnak. A szinaptikus ingerületáttevődés során meglehetősen sok acetil-kolin szabadul fel az ideg-izom véglemezen, ezért az izom plazmamembránján sorozatban keletkeznek akciós potenciálok és azt követően kontrakciós válaszok. Ilyenkor az izomrostnak nincs ideje" ellazulni, ezért tartós összehúzódás állapotába kerül. Ilyenkor a kontrakciók összeadódnak. Ez a térbeli és időbeli kontrakció a szummáció vagy a fiziológiás tetanus jelensége. Élettani komplett tetanusos összehúzódással működik csaknem valamennyi testhelyzetet biztosító izmunk (lásd a 2-4. ábrát). Egészséges szervezetben maximális erőkifejtéskor jön létre a komplett tetanusnak megfelelő állapot. A komplett tetanusos összehúzódás állapotában az izom feszülése tartós. Ennek eredményeként valósul meg a törzs és az alsó végtagok izomtónusa pl. álló testhelyzetben, vagy pl. a méh simaizomzatának elhúzódó kontrakciója a szülés folyamán. Elektromos jelenségek Az izmok működése során a mechanikus munkavégzés (pl. elmozdulás) mellett elektromos kísérőjelenségek is megfigyelhetők. Az izomrostok ingerületbe kerülése során a membránon keletkező és végighaladó akciós potenciál megfelelő elektródok és erre a célra szerkesztett műszer segítségével kimutatható és megmérhető, így jön létre a potenciálváltozásokról készített görbe, amelyet elektromiogramnak (EMG) nevezünk. Hasonló mechanizmus alapján mérhető a szívizomról elvezetett elektromos potenciálváltozás, az elektrokardiogram (EKG), a központi idegrendszer elektromos aktivitásáról felvett görbe, az elektroencefalogram (EEG). (Az EKG-t lásd a szívműködésről szóló, az EEG-t pedig az agyműködésről szóló fejezetben.) Ha az izmot megfosztjuk a beidegzésétől, megszűnik mind az összehúzódó képessége, mind az elektromos aktivitása. A normális beidegzés alatt álló izom aktivitását nemcsak a minimális kontrakciós állapot igazolja, hanem kisfrekvenciájú (5-10/s), uv amplitúdójú elektromos feszültség változásának sorozata is kimutatható. Erősebb izomaktivitás esetén az EMG további frekvencia- és amplitúdófokozódásai is kimutathatók. Az EMG-görbék alatti terület (integrált EMG) azonos körülmények között arányos az izom feszülésével, így bonyolult mozgások elemzése helyettesítheti vagy kiegészítheti az erőmérést, sőt diagnosztikai célra is felhasználható. A fáradó izom jellegzetes elektrofiziológiai sajátsága, hogy azonos feszülést, vagy erőkifejtést csak nagyobb elektromos aktivitással képes fenntartani. Az EMG-vizsgálat alkalmas az izomgyengeséggel járó betegségek, működési zavarok szerinti csoportosítására is (beidegzési zavar vagy izombetegség) diagnosztizálására.

55 63 Izomműködés sajátságai Az izomműködés energiaszükséglete és forrásai A működéshez szükséges energiát az izom az energiában gazdag foszfátvegyületek bontásából biztosítja. Az így nyert kémiai energia legnagyobb részét mechanikai energiává alakítja át. Az energia az aktin és a miozin közötti kapcsolat kiépítéséhez és a kalciumionok szarkoplazmás retikulumba való visszajuttatásához szükséges. Az izomkontrakció energiaforrása elsősorban a glikogén, közvetlen forrás pedig az izomrostokban raktározott adenozintrifoszfátból (ATP) felszabaduló kémiai energia. Az ATP viszont a kreatin-foszfát bomlásának terhére folyamatosan újra kiegészül, így a folyamat tartós működést biztosít. Az izomműködés nitrogéntartalmú anyagcsereterméke a kreatin, amely könnyen vesz fel és könnyen ad le foszformolekulát. Az ATP közvetlenül a kreatin-p-ből (f oszf okreatin), a tápanyagok (glükóz, zsírok) biológiai oxidációja során felszabaduló energia segítségével a kreatin-foszfokináz enzim katalizáló működése révén szintetizálódik. Lebontását a miozinmolekula mellett lévő izoenzim katalizálja. A folyamat: foszfokreatin + ADP = kreatin + ATP. Az izommunkához a fentieken kívül fokozott oxigénfelvétel is szükséges. A fokozott oxigénszükséglet az izomrelaxáció alatt és még utána is fennáll. Könnyű munkavégzés alatt gyorsan kialakul egy olyan egyensúlyi állapot, amelyben a fokozott oxigénigényt a szervezet folyamatosan biztosítani képes (2-5. ábra). Köztudomású azonban, hogy az ember rövid ideig úgy is végezhet izommunkát, hogy ezalatt egy ideig nem vesz fel oxigént (pl. a víz alatti úszás). Természetesen ilyenkor is van a szervezetben oxigénfelhasználás, ilyenkor a szükségletet a tüdőben és a vérben már jelen lévő oxigéntartalék biztosítja. Az energiaszükséglet egy részét bizonyos körülmények között más, oxigént nem igénylő, ún. anaerob biokémiai folyamatok biztosítják. Nehéz fizikai munka végzésekor azonban jelentősen nő az oxigénfelvétel. Ha a felvétel nem tart lépést az oxigénigénnyel, a szervezet oxigéndeficitbe (oxigénadósságba) jut (2-6. ábra). Az oxigénhiány oka gyakran az, hogy a fokozott oxigénszáloxigénfelvétel (l/min munka oxigénigénye 1,00-0,25 nyugalmi oxigénfogyasztás 2-5. ábra. Az oxigénfogyasztás alakulása közepes intenzitású munkavégzéskor. A munkavégzés elején az oxigénfogyasztás ugrásszerűen megnő, majd egy egyensúlyi állapot alakul ki. Az oxigénigény a munkaintenzitással arányban biztosított, hiány nem alakul ki

56 Az izomműködés élettana és kórélettana 64 lításhoz szükséges vérkeringés gyorsulást a szív nem képes kellő ütemben biztosítani. Az oxigénadósság a munka oxigénigénye és a terhelés alatti oxigénfelvétel különbsége. A deficit három komponensből tevődik össze: 1 a makroerg foszfátok (kreatin-p és ATP), 2 az oxigénraktárak", a mioglobin és a testnedvekben oldott oxigén, 3 a tejsav mint energiaforrás (anaeorob glikolízis). Az összesen 6-7 liternyi oxigéndeficit rendezésére a munkavégzés után még egy ideig (az oxigéndeficit nagyságától függően) nagyobb lesz az oxigénszükséglet a normális nyugalmi értékekhez képest. Ezt az oxigénadósság törlesztésének hívjuk. Az oxigénadósság törlesztése alatt (még a munka befejezése után is) a szervezet pl. fokozott légzéssel igyekszik az oxigénadósságot kiegyenlíteni. oxigénfelvétel (l/min) nyugalmi { oxigénfogyasztás munkavégzés idő 2-6. ábra. Nehéz fizikai munka alatt az oxigénigény fokozott, azt sem az anaerob energiaszolgáltatás, sem az oxigénfelvétel nem képes biztosítani, oxigénhiány (deficit) alakul ki. A deficit törlesztése még a munka befejezése után is tart Az izommunka hőtermelése Az izomműködés során, a működés fázisainak megfelelően különböző mennyiségben, jól mérhető hő keletkezik. Az alvás alatt pl. mérhető az ún. nyugalmi hő, az alapanyagcsere hőtermelése. Az izomműködés során először az aktiválódási hő jelentkezik, majd ezt követi a megrövidülési hő. Az összehúzódást követően hosszú percekig mérhető a regenerálódást hő, amelynek mennyisége csaknem egyenlő az aktiválási és megrövidülési hő mennyiségének összegével. Az izomműködés során keletkező hő létezésének bizonyítására szolgál az a mindennapos tapasztalat, hogy a fázó emberek izommozgatással melegítik magukat, illetve akaratuktól függetlenül dideregnek, mely tulajdonképpen izomrángás. A fázás csökkentéséhez így egyrészt az izomműködés során keletkezett hőmennyiség, másrészt az anyagcsere-fokozódás során keletkező hőtöbblet is hozzájárul.

57 65 Izomműködés sajátságai Az izomfáradás Azt a jelenséget nevezzük izomfáradásnak, amikor a kifejtett izommunka erősségét nem tudjuk tovább változatlan szinten tartani. A hosszú időn keresztül ingerelt izom összehúzódása egyre kisebb amplitúdójú lesz, sőt a kontrakció egy idő után meg is szűnik. A fáradás ekkor bekövetkezett. A fáradás mechanizmusa egyebek között a terhelés erősségétől, az energiaszolgáltató kémiai folyamatoktól függ. Az intenzív izommunka során a kreatin-foszfát-raktár kimerül az izomban, az ATP-szint pedig néha a felére is lecsökken. Az ATP-újratermelés ilyenkor nem mindig tud lépést tartani a fogyasztással, s egy kritikus határon túl megszűnik az izmok kontrakciója, jelezve a kimerülést. A tartósan kimerítő izommunkát az oxigénhiány miatt az izomban felszaporodó tejsav is gátolja. Savas környezetben (ph=6,3) már nem működnek megfelelően az enzimek, melyek meglehetősen ph-érzékenyek (csak megfelelő ph-optimumon működnek). A tejsavfelszaporodás tehát fékezi a glükóz foszforilációját, azaz lebontásának első lépéseit, ezzel ismét egy energiaforrástól fosztja meg az izomműködést. Pihenéskor, egy kis idő elteltével a tejsav lebomlik és az izom működőképessége, ereje visszatér. A többórás erőteljes izommunka következtében a glikogénraktárak kiürülése miatt az izom részleges vagy teljes zsírsavégetésre kényszerül. Ilyenkor az izom mechanikai teljesítménye romlik, a zsírégetés melléktermékei (aceton, ketonszármazékok) az egész szervezet homeosztázisát veszélyeztetik. Ha a teljesen kimerült (elfáradt) ember akaratlagosan már nem is képes nagyobb izomtevékenységre, izmai megfelelő beidegzés esetén az ideg direkt elektromos ingerlésére még képesek a kontrakcióra. Az izomfáradás ilyenkor rendszerint átmeneti, fiziológiás jelenség, amely pihenés után rendeződik. Ha azonban túl gyorsan és tartósan fárad az izom, akkor kóros fáradásról, izomgyengeségről (paraesis) beszélünk. Egészséges emberben az izmok térfogata és ereje a rendszeres igénybevétellel arányosan nő. Fiziológiás izomhypertrophia figyelhető meg rendszeres izommunkát végzőknél, sportolóknál. Az izomrostok tartós inaktivitása (mozgásszegény életmód, élettani öregedés, rögzített végtag, a mozgatóideg-pálya sérülése stb.) térfogatuk csökkenéséhez vezet, izomsorvadás, izomatrophia jön létre. A mozgás, rendszeres testedzés óriási jelentőséggel bír mind a betegségek megelőzésében, mind azok gyógyításában és utókezelésében. A mozgás komplex élettani hatása az egyes szervek munkáját is javítja, pszichés szempontból is egészséges. A vázizomműködés zavarai Kóros körülmények között megváltozhat az izmok tónusa. Ez a változás lehet izomtónus-csökkenés, amely kölönböző fokú izomerő-gyengülést (hipofunkció), sőt petyhüdt bénulást is okozhat, illetve kóros izomtónus-fokozódás, mely görcsös, spasztikus kontrakcióhoz (hiperfunkció) vezethet. Ebben a fejezetben csak a motoros egység elsődleges működési zavarait tárgyaljuk, a központi idegrendszer károsodásából adódó izomtónuszavarok formáiról a 9. fejezetben szólunk. Bénulásról általában akkor beszélünk, ha nemcsak izomgyengeségről, paraesisről van szó, hanem a reflex segítségével sem váltható ki az izommozgás az adott

58 Az izomműködés élettana és kórélettana 66 izomcsoportban. A bénulások egyik formája a petyhüdt bénulás, a másik a spasztikus (merev) bénulás. Ha sérülés okozza az izomműködési zavart, akkor a sérülés helye szerint megkülönböztethetünk motoros idegsejt károsodást, mellső gyöki sérülést (laesio), neuromuszkuláris szinapsziskárosodást, izom eredetű (miogén) károsodást. Hipofunkciós petyhüdt bénulás. A járványos gyermekbénulás (poliomyelitis anterior acuta) esetén a kórokozó vírus a gerincvelő elülső szarvában lévő mozgató idegsejteket elpusztítja, a következmény a beidegzett izom petyhüdt bénulása. Baleset okozta perifériás motorosidegrost-sérülés vagy porckorongsérv mechanikai hatása miatt izomrostsorvadás, izomatrophia és következményes mozgáskiesés jöhet létre. A denervált izom sorvadása mesterséges ingerléssel vagy passzív mozgatással késleltethető. A neuromuszkuláris szinapszis hiányos működése is izomerőcsökkenéshez vezethet. Előfordul, hogy egy autoimmun mechanizmus következtében gátolt lesz a szinapszisban az ingerületátvívő anyag kötődése az izomvéglemezre. Ilyenkor jön létre a myasthenia gravis, mely súlyos, általános izomgyengeséggel jár. Egy másik példában az acetil-kolin-szintézis gátlását említhetjük egy speciális bakteriális ételmérgezésben (botulismus), amelyben a baktérium toxinja blokkolja a szintézist, és ez okoz súlyos izomgyengeséget. A motoros egység hipofunkciója lehet izom eredetű károsodás következménye is, pl. öröklött előrehaladó izomsorvadás (dystrophia musculorum progressiva). Ebbe a csoportba tartozik a gyulladásos eredetű myositis, az anyagcserezavar következtében létrejövő heveny alkoholos izomgyengeség, illetve a kálium-anyagcserezavar okozta izomgyengeség is. A spasztikus vagy merev bénulás esetében általában passzív mozgatáskor (de akaratlagos mozgatás esetén is) fokozott izomtónust, fokozott ellenállást találunk, vagyis a mozgatás csak a normálisnál nagyobb erővel lehetséges, illetve akarattal nem befolyásolható. Spasztikus típusú bénulást leggyakrabban a felsőbb idegrendszeri szabályozóközpontok betegsége okoz (lásd a 9. fejezetben), de előfordulhat a kóros szinaptikus hiperfunkció formája enzimmérgezés vagy izom eredetű hiperfunkció kóros kalcium-anyagcsere miatt is. Pl. a szerves foszfátokat tartalmazó permetezőszerek okozta mérgezéskor a méreg az acetil-kolin bontását végző enzim (acetil-kolin-észteráz) aktivitását csökkenti, ezáltal az izomvéglemez-membránra nagy mennyiségű ingerületátvivő anyag jut, mely először átmeneti fokozott izomkontrakciót, majd spasztikus bénulást okoz. Az izom eredetű hiperfunkció példája a tetania, vagyis a vér alacsony kalciumion-koncentrációja (mellékpajzsmirigy hiánya vagy elégtelen működése) okozta fokozott izomingerlékenység miatt létrejövő görcsös állapot. A simaizmok működése A zsigeri simaizom alapvető működési tulajdonsága, hogy spontán, saját ún. miogén aktivitása van, ami azt jelenti, hogy idegi úton érkező ingerület nélkül is képes összehúzódni. Ezen spontán aktív simaizom-kontrakciót a vegetatív idegrendszer impulzusai révén lényegében csak módosítja, serkenti vagy gátolja. Az ingerületi folyamat az egyik izomsejtről átterjed az összes, környezetében lévő izomsejtre, így azok szinte teljesen egyidőben húzódnak össze. Az ún. sokegységes simaizomzat (pl. az egyes vérerek falát alkotó és a szem pupillatágító és -szűkítő izmai) összehúzódását csakis a központi idegrendszerből érkező idegingerület váltja ki és szabályozza (ezek tehát spontán aktivitással nem rendelkeznek). Az ingerület

59 67 Izomműködés sajátságai nem terjed át az egyik izomsejtről a másikra, tehát minden motoros egység külön működésre képes. A kontrakció ereje hasonlóan a harántcsíkolt vázizomzathoz az ingererősséggel szabályozható. A simaizomrostok mechanikus tevékenységére jellemző a lassú és tónusos összehúzódás (pl. a bélfal simaizmainak kontrakciós ideje több másodpercig tart és igen tartós a kontrakció). A simaizmok nyugalmi hosszúsága is széles határok között változtatható (pl. a húgyhólyag nagyfokú tágulóképessége lehetővé teszi a vizelet tárolását, vagy pl. a terhes méh simaizomzat óriási méretváltoztatásának lehetősége). A simaizmok miogén eredetű tónusát kémiai-hormonális tényezők is befolyásolják a vegetatív idegi szabályozás mellett. Pl. a szimpatikus és paraszimpatikus vegetatív idegi hatással párhuzamosan az acetil-kolin, az adrenalin (noradrenalin), a hisztamin, a bradikinin, kolecisztokinin, a vazoaktív intesztinális polipeptid (VIP), a bombezin, a progeszteron lehetnek részben tónusfokozó, részben pedig tónuscsökkentő anyagok. A kalciumionnak a simaizom-ingerlékenység változtatásában van jelentős szerepe. A kalciumhatásra jellemző példa: az erek simaizomzatában az összehúzódást fokozó többletkalcium a sejtek közötti térből speciális ioncsatornákon áramlik be az izomsejtbe. Ha megfelelő gyógyszerekkel a csatornák működését blokkoljuk vagy csökkentjük a kalciumcsatornák áteresztőképességét, akkor kevesebb Ca + jut be a sejtekbe, az erek fala ellazul, értágulat jön létre. Előfordul az is, hogy a szimpatikus vagy a paraszimpatikus hatás kóros mértékben csökken vagy fokozódik, így a normálisan kiegyensúlyozott működésük megbomlik. Ezekben az esetekben vegetatív labilitásról vagy vegetatív dystoniáról beszélünk. Ha kórosan csökken a szimpatikus tónus (pl. kimerítő betegség, tartós ágyhoz kötöttség esetén), a paraszimpatikus hatások kerülnek előtérbe, így csökkenhet a vérnyomás a prekapilláris artériák simaizomzatának ellazulása miatt. Ugyanakkor a paraszimpatikus hatás kóros csökkenése miatt a gyomor, a béltraktus mozgásainak (perisztaltika) elégtelensége jöhet létre.

60 3. A vér Csík Zsuzsa A vér (sanguis) a felnőtt szervezet testtömegének 7-8%-a, a szervezet folyadéktartalmának mintegy 5%-a, felnőtt emberben közel 5-6 liter. Pontos mennyisége az életkortól és a testi állapottól függ. Pl. egy 70 kg testtömegű, egészséges felnőtt férfi vérmennyisége 80 ml/testtömeg kg, illetve 2,9-3,1 l/m testfelszín alapján kb. 5,6 liter. A vér az emberi szervezet folyékony szövete, amely zárt csőrendszerben (érpályán) keringve eljut a szervezet minden részébe. Keringése révén biztosítja a kapcsolatot a szervezet és a külvilág között oly módon, hogy a külső környezetből a szervezetbe juttatott anyagokat (pl. oxigén, tápanyagok) elszállítja a szervezet sejtjeihez, illetve a sejtek anyagcseretermékeit a kiválasztószervhez. A vér közvetítésével (hormonok) működnek az egymástól távol lévő szervek közötti szabályozó összeköttetések. A vér meghatározott alkotórészei teszik lehetővé a védekezést a szervezetbe jutó kórokozókkal szemben (immunológiai felügyelet). Összetétele révén megakadályozza a sérült erekből történő elvérzést és biztosítja az érpályán belül keringő vér folyékonyan tartását is. A vér alkotóelemei A vér folyékony kötőszövet", amely sejtekből (fehérvérsejtek, vörösvérsejtek és vérlemezkék) és sejt közötti állományból áll. Ha egy kémcsőben alvadásgátlóval kevert vért állni hagyunk vagy lecentrifugálunk, a sejtes elemek leülepednek a kémcső aljára, míg a vérplazma fölötte helyezkedik el. A sejtes elemeknek a teljes vértérfogathoz viszonyított aránya a hematokritérték, amely egészséges emberben közel 0,45 1/1 (férfiakban: 0,44-0,48 1/1, nőkben: 0,40-0,441/1). Vörösvérsejtek A vörösvérsejtek képzése (erythropoesis) ** A magzati életben, a megtermékenyülést követő 8. hétig a szikhólyagban a mesenchymasejtekből olyan specializálódás indul meg, amelyből vérsejtek képződhetnek. A 8. héttől a magzati máj, a 8-9. héttől pedig a lép is részt vesz a vérképzésben. A szikhólyag működése a terhesség 16. hete után leáll, ezzel az extramedulláris (csontvelőn kívüli) vérképzés is csökken. A lép a 20. terhességi hét után már csak a fehérvérsejtek képzésében vesz részt. A máj vörösvérsejtképző funkciója a megszületés utáni napokig (egyre csökkenő mértékben) fennmarad.

61 69 A vér alkotóelemei terhesség hetei élet hónapjai megszületés 3-1. ábra. A vérképzés helyei és a hemoglobin típusai az egyedfejlődés különböző stádiumaiban. HbF: foetalis hemoglobin, HbA: felnőtt (aduit) hemoglobin *» Az intrauterin élet 6. hónapjától előtérbe kerül a medulláris (csontvelői) vérképzés. A megszületés után már kizárólag a csontvelői vérképzés a jellemző, amely 4-5 éves korig minden csont velőüregében folyik. Később az aktív vörös csontvelőnagy része inaktív lesz, zsírszövet képét mutató sárga csontvelővé alakul. Felnőttkorban a vérképzés már csak a lapos csontokra (lapocka, koponyacsontok, illetve a szegycsont, csigolyák, bordák) korlátozódik (3-1. ábra). A csontvelői pluripotens (mindenre képes) őssejtek tovább differenciálódó sejtrendszer forrásai, melyeknek két közvetlen, már meghatározott irányba elkötelezett leszármazottja van. Az egyik a haemocytopoeticus őssejt, amely az erythrocyták, a granulocyták, a monocyták és a megakariocyták őse, a másik az immunocytopoeticus őssejt, amelyből lymphocyták fejlődnek. A működő csontvelőben mindig megtalálhatók az említett vérsejtek fiatal, fejlődési alakjai, tehát a képzés folyamatos. Ugyanakkor az elöregedett vörösvérsejtek pusztulása is folyamatos, a vérképzés és a lebontás egészséges emberben egyensúlyban van. A vörösvérsejtek képzésének legfőbb ingere a szöveti hypoxia, hatására a vese juxtaglomeruláris apparátusában egy polipeptid, az erythropoetin szekréciója indul meg (3-2. ábra). A képződött erythropoetin feltehetően közvetlenül hat a csontvelőre, ott megindítja az őssejtek erythrocyta irányba történő differenciálódását és im átmérőjű, hatalmas magvú, keskeny, sötétkékre festődő plazmajú proerythroblast, majd erythroblast keletkezik. A továbbiakban a csontvelői érés folyamán két egymással párhuzamos folyamat zajlik a citoplazmában és a sejtmagban: az egyik a sejtmag fejlődése, amelynek az lesz a végeredménye, hogy a vörösvérsejt elveszti a sejtmagját, a másik a plazmaérés, melynek során a vörösvérsejtben hemoglobin jelenik meg. Az erythroblastból tehát kialakul a macroblast. A további érés során a sejt méreteinek csökkenésével párhuzamosan a normoblast

62 A vér 70 HYPOXIA n erythropoet in ÉRÉS» - HB-SZINTÉZIS ( 1 fi) ( ) ( ) Ö őssejt pro- macro- vjij erythro- blast blast normo- reticuloblast cyta erythrocyta vese CSONTVELŐ VÉR 3-2. ábra. A vörösvérsejtképzés szabályozása és a vörösvérsejtek fejlődése stádiumban kialakul a citoplazmában a hemoglobin. A normoblastokból további átalakulás után képződnek a reticulocyták, amelyek rövid időn belül vörösvérsejtekké érnek. A reticulocyták (a csontvelő-vér gáton átjutva) 5-15 ezreléknyi mennyiségben megjelenhetnek a perifériás vérben. A vörösvérsejtek (erythrocyták) tulajdonságai, funkciója Felülnézetben korong alakúak, keresztmetszetük alakja bikonkáv lemeznek felel meg, amely a centrális részén elvékonyodik a széli részekhez képest. Átmérőjük 7-7,5 um, vastagságuk középen 1 u,m, a széleken 2 im, átlagos térfogatuk kb. 90 [i, 34%-ban telítettek hemoglobinnal. Legfontosabb feladatuk a vérgázok, elsősorban az oxigén szállítása. Alakjuk, struktúrájuk ehhez a funkcióhoz alkalmazkodott. A gázcserét szolgálja a vörösvérsejtek relatíve nagy felszíne is. * Az emlős és így az emberi vörösvérsejteknek nincs sejtmagjuk és nem rendelkeznek mitochondriumokkal, valamint endoplazmás retikulummal, ezért az ezekhez a sejtorganellumokhoz kötött funkciók is hiányoznak. A perifériás vérben már szaporodásra nem képesek, osztódásuk a csontvelői vérképzés során befejeződik. Anyagcseréjük is jelentős eltérést mutat más eukaryota sejtekhez viszonyítva. Energianyerésre főként szénhidrátokat használnak fel, mivel nem tartalmaznak a citrátciklushoz, illetve a terminális oxidációhoz szükséges fermenteket, a vörösvérsejtekben folyó szénhidrát-anyagcsere során a teljes szénhidrátlebontás nem valósul meg, a glükózból csupán piroszőlősav, illetve tejsav képződik és ATP szabadul fel. Az ATP-ben rejlő energia elsősorban a sejtmembránon át zajló aktív transzporthoz (a Na -K + pumpa működtetéséhez) szükséges. Ugyanakkor az erythrocyták rendelkeznek a pentóz-foszfát-ciklus enzimjeivel, mely ciklus során NADP-ból NADPH keletkezik. A NADPH H -t biztosít a vörösvérsejtekben nagy koncentrációban található glutation működéséhez (a glutation fontos az állandóan képződő methemoglobin redukciójában). ** A vörösvérsejtek membránját lipo- és glikoproteidek alkotják, a glikoproteid réteg biológiai jelentősége a sejtmembrán antigénszerkezetének ezzel a vörösvérsejtek immunológiai sajátosságainak kialakítása.

63 71 A vér alkotóelemei Egészséges férfiak perifériás vére 4,5-5,5 tera/1 (T/l) vörösvérsejtet tartalmaz, míg nőkben a vörösvérsejtszám 4-5 T/l. A hemoglobin az erythrocytákban található vastartalmú kromoproteid, molekulatömege 68 kd. Egészséges emberek vére literenként g hemoglobint tartalmaz. Legfőbb funkciója az oxigén szállítása a tüdőből a szövetekig. Egy felnőtt ember vérének hemoglobintartalma liter oxigén szállítására képes naponta. Ezt a teljesítményt a hemoglobinmolekula speciális felépítése és kémiai tulajdonsága teszi lehetővé. Minden hem négy alegységből áll, s minden alegység egy protoporfirin-vas komplexet tartalmaz. Minden globinmolekulában 2-2 pár polipeptidlánc található, melyek egy gobuláris fehérjemolekulát (globin) alkotnak (3-3. ábra). C(141AS) a 3-3. ábra. A felnőtt (aduit) hemoglobin (HbAi) szerkezete. A hemoglobinmolekula négy alegységből épül fel. Minden alegység tartalmaz egy protoporfirin-vas komplexet. Négy hemhez kapcsolódik a globin, amely felnőttben 2a- és 2$-polipeptidláncból áll. Az a- és ^-láncok -SH- kötéssel kapcsolódnak egymáshoz A hemoglobin szintézise a vörösvérsejtek csontvelői érése idején a mitochondriumokban kezdődik. Glicinből és két alfa-ketoglutársavból (delta-amino-levulinsavszintetáz enzim jelenlétében) több lépésben öttagú, gyűrűs, piránvázas vegyület, a porfobilinogén keletkezik, mely a hemszintézis közvetlen építőanyaga. A négy pirrolgyűrű enzim hatására kondenzálódik, s a kialakuló tetrapirrolgyűrű adja a porfirinvázat. A továbbiakban képződő protoporfirin IX. az egyedüli forma, amely kémiai kötést képes létesíteni a Fe - (ferro-) ionnal és hemmé (ferroprotoporfirin) alakul. A protoporfirin és a ferroion közötti kovalens kötés stabil, erős. E vegyület

64 A vér 72 oxigénkötő képességét a globinmolekula beépülése révén nyeri el (3-4. ábra). A globin szintézisét a hem indukálja, alapelemei a májban szintetizálódnak. Az egyedfejlődés során többféle hemoglobin képződik, így a magzati életben 2 a és 2 e polipeptidláncból álló embrionális hemoglobint (HbE) a 2 a és 2 y fehérjeláncú foetalis hemoglobin (HbF) váltja fel. A HbE lényegesen különbözik a később képződő variánsoktól, biztosítva a magzatban direkt módon zajló gázcserét. A HbF oxigénaffinitása a y-láncok jelenléte miatt a felnőttkori (aduit) hemoglobinnál nagyobb, vagyis könnyebben felveszik és nehezebben adják le az oxigént. Felnőttek hemoglobinjának nagy része 2 a- és 2 (5-láncú HbAi, kisebb része pedig 2 a és 8 struktúrájú HbA2. A hemoglobin a csontvelői macroblastok endoplazmás retikulumának riboszómáiban nyeri el végső struktúráját, ahol négy hem és a globin összekapcsolódik. 1 1 C = C CH- = CH 1 C\ / C 1 -c -C \ ; c = =C N Fe" N II / /1 \ \ 1 -c -C / 1 \ / 1 \ C = ^C I / / N \ ^, 1 CH^-C C =^CH / 1 1 \ / / / c = c 1 1 \ \ \ \ V glob in ábra. A hem szerkezete. A hem négy pirrolgyűrííből konden zálódó porfirinvázból és Fe + -ionból áll * A hemoglobin oxigénkötő képessége a hem ferro- (Fe + ) ionjának elektronkészletétől függ, amely kötés laza, reverzibilis. A hemoglobinmolekula az oxigén megkötése után oxihemoglobinná alakul Hb + O2 T=± Hb02. Ebben a reakcióban a ferrovas az oxigenizáció után is Fe marad. Minden hemoglobinmolekula 4 mol oxigént köt meg, azaz 1 g Hb 1,34 ml O2 megkötésére képes. (Az oxigén szállításáról a légzéssel foglalkozó fejezetben még lesz szó.) A vörös vérsejtek felépítéséhez szükséges anyagok A hemoglobin és a vörösvérsejtek felépítéséhez számos anyag szükséges, hiányukban a vörösvérsejtek képzése zavart szenved. Ezek a következők: *» Bu-vitamin (cianokobalamin). Növényevő állatok béltraktusában kizárólag a mikroorganizmusok termelik. A húsevő állatok és az ember exogén Bi2-vitamin bevitelére kényszerülnek (extrinsic faktor). * Apoeritein (mukoproteid). Egészséges emberben a gyomornyálkahártya parietalis sejtjei termelik, amely a Bi 2-vitaminnal komplexet képezve, azt az ileum alsó szakaszában felszívódásra alkalmassá teszi (intrinsic faktor). * Folsav (pteroil-glutaminsav). Szerepe a DNS-szintézisben van. ** C-vitamin (aszkorbinsav). Hiányában a folsav nem alakul át biológiailag aktív formává. *» Be-vitamin. A hemszintézis egyik koenzimje. Hiányában a porfirin képződésének zavara alakul ki. *» Réz (Cu). Az emberi szervezet naponta 2 mg bevitelét igényli. Feltételezések szerint a hemoglobin képzésében szerepet játszó enzimek alkotórésze. *+ Nikkel (Ni). Hatása a rézéhez hasonló. ** Kobalt (Co). Ez a nyomelem a vas felszívódásához szükséges. ** Vas (Fe + ). A hemoglobin nélkülözhetetlen eleme. ** A hemoglobin globinfrakciójának szintéziséhez a megfelelő aminosavak is szükségesek.

65 73 A vér alkotóelemei A szervezet vasforgalma A felnőtt szervezet 4 6 g vasat tartalmaz, melynek legnagyobb része (75%-a) a hemoglobinban található, kisebb része pedig a mioglobinban (izomzatban), a citokrómrendszerekben, illetve a vasraktárakban (máj, lép, csontvelő, bélnyálkahártya). A szervezetben a táplálékkal felvett vas felszívódását a vizelettel, illetve a széklettel kiürített vas mennyisége befolyásolja. N> Férfiak napi vasszükséglete 1-2 mg, a nőké a menstruációs vasveszteséget, a terhesség és a laktáció alatti vasigény emelkedését is figyelembe véve 2-5 mg. Az emlősök szervezetében a vas két formában van jelen. A vérben keringő vas egy szállító fehérjéhez, a P-globulin-frakcióba tartozó transzferrinhez kötődik. A májban, lépben, szövetekben, illetve a bél nyálkahártyájában a vas hemosziderin és ferritin formában található és a transzferrinhez kötött vas elvesztését pótolja. *» A vas felszívódása a duodenum mikrobolyhain keresztül aktív sejttranszporttal történik. A felszívódás feltétele, hogy a táplálékkal felvett Fe Fe + -vé redukálódjon. A redukció a gyomor hatásának köszönhető: A Fe először a bél hámsejtjeiben lévő fehérjéhez, az apoferritinhez kötődik, Fe + -má alakul és ferritin formában a vérkapillárisokba kerül, ahol ismét Fe + formában a transzferrinhez kapcsolódik. A transzferrin a vasat a csontvelőbe szállítja, ahol a macroblastok veszik fel. A hemszintézishez fel nem használt vas hemosziderin formában tárolódik (3-5. ábra). v / 4-5 g 3-5. ábra. A szervezet vasforgalma

66 A vér 74 A vörösvérsejtek és a hemoglobin lebontása ** Az érett vörösvérsejtek élettartama kb. 120 nap. Feltételezések szerint az elöregedést az okozza, hogy elfogynak a szénhidrát-anyagcsere enzimjei, ezért az intermedier anyagcsere elégtelenné válik. Az elöregedett sejtek gömb alakúak lesznek, membránstruktúrájuk is megváltozik. Az elöregedett vörösvérsejteket a lép kiszűri, felismerve a megváltozott membránstruktúrát. Ezek a lépben szétesnek és kiszabadul belőlük a hemoglobin. A RES-ben a globinrész leválik, aminosavakra bomlik, s ezek ismét felhasználódnak fehérjeszintézishez, esetleg éppen egy újabb globin képzésére. A hemről leszakad a Fe +, s transzferrinhez kötődve a vérkeringéssel visszatér a csontvelőbe, ahol ismét felhasználódhat hemszintézishez, csekély mennyiségben pedig kiürül a szervezetből. A protoporfirinváz is átalakul, emberben először zöldes színű biliverdinné, ennek nagy része pedig bilirubinná. A hemoglobin lebontásából mintegy mg bilirubin keletkezik naponta, ez a forma az indirekt bilirubin, amely vízben nem oldódik, a vese eltávolítani nem tudja, s a vérkeringéssel albuminhoz, mint szállítófehérjéhez kötődve jut el a májba, ahol a transzportfehérjéről a bilirubin leválik. A szabad bilirubin a májsejtekbe kerül, ott enzimatikus úton glukuroníl-transzferáz segítségével glukuronsavval konjugálódik, és bilirubin-glukuroníd keletkezik, a molekula már vízoldékony, ez a direkt bilirubin, s a vesében kiválasztódva a vizeletben megjelenik. A direkt bilirubin a májban képződő epe fontos alkotórésze. Az epével a bilirubin a duodenumba ömlik, ahol egy része a bélbaktériumok redukáló hatására urobilinogénné (ubg) alakul, majd részben szterkobilinné oxidálódik és a széklet jellegzetes színét adva kerül ki a szervezetből. Az ubg kis része a béltraktusból ismét felszívódik és visszakerül a májba (enterohepatíkus recirkuláció). A májban azután bilirubinná visszaalakulva ismét az epével kerül kiválasztásra. Az ubg más része a vesén átszűrődve a vizelettel kiürül (egészséges ember vizeletéből kimutatható) (3-6. ábra). ** A vörösvérsejtek lebontása az intrauterin életben és újszülöttkorban kissé eltér attól, amit az előzőekben említettünk. Magzatban főleg indirekt bilirubin képződik, melynek eltávolítása a placentában történik. A magzati máj bilirubin konjugálására csak csekély mértékben képes. Az epével kiválasztott konjugált bilirubin egy része ismét felszívódik, más részéből a meconium (magzatszurok) lesz. A perinatalis időszakban a placenta méregtelenítő funkcióját a máj veszi át, azonban a konjugáló enzimek éretlensége miatt ez még nem tökéletes, ezért az újszülöttben néhány napon át emelkedik a vérplazma bilirubinkoncentrációja. A vörösvérsejtek élettartama is rövidebb (kb. 80 nap), mint felnőttkorban, ezért egy időegység alatt több vörösvérsejt pusztulására kell számítani. A magzat vvs-száma nagyobb, s a születés után a felesleg szétesik. A megszületés utáni 4-5. napon ezek miatt icterus, fiziológiás sárgaság alakulhat ki. A vörösvérsejt-képzés zavarai Hiányanaemiák i ** Ha egységnyi térfogatú vérben a vörösvérsejtek száma, illetve a hemoglobin koncentrációja a normálishoz képest jelentősen lecsökken, anaemiáról beszélhetünk. A vérképzés és a vörösvérsejtek pusztulása egészséges emberben egyensúlyban van. Ha ez az egyensúlyi állapot felbomlik (pl. csökken a vörösvérsejtek képzése),

67 75 A vér alkotóelemei -»- aminosavak Fe ra (OH) 3 a protoporfirin "bilirubin zterkobilin I (széklet színe) UBG (vizelet) 3-6. ábra. A hemoglobin szétesése: a bilirubin lebontása (a) és enterohepatikus recirkulációja (b) kialakul az anaemia. A vörösvérsejtek csökkent képzése lehet genetikai defektus eredménye, pl. kóros hemoglobin (Hb s ) képződik és az ún. sarlósejtes anaemia jön létre. Az is előfordulhat, hogy a magzatot a méhen belüli életben ért károsító hatás miatt a képzéshez szükséges valamelyik anyag szintézise nem biztosított.

68 A vér 76 (A magzati máj betegsége a globinszintézis zavarához, a szikhólyag, a csontvelő, illetve a máj elváltozásai a hemképzés zavarához vezethetnek). Anaemia alakul ki minden olyan állapotban, amikor a vörösvérsejt-képzéshez szükséges anyagok nem állnak rendelkezésre. így pl. fehérje-, illetve aminosavhiány következtében egyrészt a globinszintézis alapelemei hiányozhatnak, másrészt egyes szállító fehérjék: apoferritin, ferritin vagy transzferrin bioszintézisének defektusa miatt elégtelen a vas felszívódása, illetve szállítása. Ezek az ún. hiányanaemiák. ** A hemoglobin szintéziséhez elengedhetetlenül szükséges vas hiánya esetén vashiányos anaemia keletkezik. A vashiány oka lehet: elégtelen mennyiségű vas bevitele a szervezetbe (táplálkozási hiba következtében), illetve a vas/e/szzodíiűsának zavara pl. a gyomor és béltraktus betegségeiben (hasmenés, felszívódási zavarok, egyes bélszakaszok eltávolítása utáni állapotok). Ilyenkor a képződő erythrocyták száma csökken és összességében kevesebb oxigén szállítására képesek. A szöveti hypoxiára a vese fokozott erythropoetinprodukcióval válaszol, az erythropoetin pedig a csontvelői vérképzés serkentésével igyekszik biztosítani az elégséges szöveti oxigénellátást. A képződő vörösvérsejtek kevés hemoglobint tartalmaznak, halványabb festődésűek (hipokrom) és az átlagos vörösvérsejteknél kisebbek, microcyták. ** Bi2-vitamin és/vagy folsav hiányában, illetve a Bi2-vitamin felszívódását segítő apoeritein (intrinsic faktor) elégtelen képződése esetén (pl. a gyomornyálkahártya-atrophiában vagy gyomorresectio utáni állapotban) anaemia perniciosa jön létre. *» Az említett faktorok hiánya a vörösvérsejtek csontvelői érése során kialakuló DNS-anyagcsere zavarához vezet, s a csontvelőben atípusos sejtek, ún. megaloblastok képződnek. A normális vörösvérsejtérés megakad, a perifériás vérben gyakorlatilag nem találhatók reticulocyták, ugyanakkor a vörösvérsejtek az átlagosnál nagyobbak (megalocyták), hemoglobintartalmuk is nő, emiatt a betegséget hiperkrom megaloblastos anaemiának is nevezzük. A vörösvérsejtek élettartama is rövidebb. Bi2-vitamin parenteralis adására a csontvelői vörösvérsejtképzés üteme felgyorsul, amelyről a reticulocyták számának emelkedése (reticulocyta krízis) ad jelzést a perifériás vérben. Az eddig említett ún. hiányanaemiák" normális csontvelői működés mellett következtek be. *» Ionizáló sugárzások, mérgező kémiai anyagok (gyógyszerek), daganatok, toxinok esetleg autó- vagy heteroantitestek hatására a csontvelői őssejtek differenciálódása károsodik és az erythropoesis csökkenése mellett a granulocyták és a thrombocyták száma is jelentősen lecsökken (granulocytopaenia, thrombocytopaenia). Ezt az állapotot aplasztikus anaemiának nevezzük. Aplasztikus anaemiában a sejtek nagysága, a hemoglobin telítettsége, életideje és ozmotikus rezisztenciája normális, ennél az anaemiafajtánál a sejtszegény csontvelőből a perifériás vérbe kikerülő kis számú erythrocyta a jellemző. Vérvesztéses anaemia *» Az anaemiák kialakulásának másik oka a fokozott vérvesztés. Kisebb, hosszan fennáló, krónikus (okkult) vagy hirtelen fellépő, nagyobb mértékű vérzés következtében alakul ki. Vérvesztés esetén a keringő vértérfogat, a vörösvérsejtek száma,

69 77 ' A vér alkotóelemei illetve a hematokritérték is lecsökken. Hirtelen fellépő nagy vérzés az anaemián kívül hypoxiát, az életfontosságú szervek ischaemiáját, illetve hypovolaemiás shockot idézhet elő. A vérveszteséget a szervezet fokozott erythropoesissel, a vértartalékok felhasználásával (a vérraktárak kiürítésével), a keringő vérvolumen csökkenését pedig az erekbe történő folyadékbeáramlással igyekszik kompenzálni. Hemolitikus anaemiák A vörösvérsejtek alakjának, struktúrájának bizonyos változásai az élettartamuk megrövidülését eredményezik, s a nagyobb számú vörösvérsejtlebontás amennyiben a fokozódó erythropoesis ezt nem képes kompenzálni hemolitikus anaemiához vezet. A következőkben a leggyakoribb okokat soroljuk fel: ** Enzimdefektus következtében a vörösvérsejtmembrán örökletes okok miatt helytelenül épül fel, a sejtek kicsik és gömb (sphaerocytosís), esetleg ellipszis (elliptocytosis) alakúak lesznek. Az alaki elváltozásokkal együtt jár, hogy ozmotikus rezisztenciájuk kisebb, élettartamuk pedig rövidebb, mint a normális vörösvérsejteké. *» Haemoglobinopathiák. Ez a fogalom a globinszintézis rendellenességeit jelöli. Mutáció hatására a peptidláncok valamelyikében a lánc képződése nem tökéletes (pl. aminosavcsere a láncban). A három fő hemoglobintípuson kívül számos változat létezik (pl. HbBuda, HbKiskunhaias, Hbsavaria), ezek néha csak tünetmentes irodalmi érdekességek, de elégtelen oxigénfelvétellel vagy a vörösvérsejtek alaki elváltozásaival is járhatnak. Klasszikus haemoglobinopathia a már ugyancsak említett sarlósejtes anaemia, amelynek oka a (3-láncon a 6. helyzetű glutaminsav helyébe került valin. Genetikai hiba az oka az ún. thalassaemiáknak is. Itt az a-lánc vagy a P-lánc szintézise nem biztosított (a- vagy (3-thalassaemia). A vörösvérsejtek alakja megváltozik és a hemolízis igen kifejezett. A haemoglobinopathiák egyik megnyilvánulási formája a vörösvérsejteken belüli fokozott methemoglobín képződés, melynek oka, hogy a Fe -t a methemoglobin-reduktáz enzimek nem képesek Fe + -vá redukálni (lásd később). ** Fokozódhat a hemolízis külső fizikai és kémiai ártalmak, de különféle kórokozók (pl. malária, giardiasis) hatására is. ** Helytelen transzfúzió, Rh-inkompatibilitás, illetve autoimmun folyamatokban a beteg vörösvérsejtjei ellen ható (izoauto- és hetero-) antitestek a vörösvérsejteket idő előtt hemolizálják. Bármely okból is alakul ki a hemolitikus anaemia, közös jellemzőjük a fokozódó (kompenzáló) csontvelői erythropoesis, illetve a reticulocyták számának növekedése a perifériás vérben. A vörösvérsejtek szétesésének eredményeképpen a vérplazmában emelkedik az indirekt bilirubin koncentrációja (hemolitikus icterus), illetve fokozódik a vizelettel kiválasztott hemoglobin mennyisége. Tartósan fennálló hemolitikus anaemia a csontvelő kimerüléséhez vezet, amikor is a felsorolt tünetek már nem észlelhetők. Methaemoglobinaemia A normális hemoglobinban mint már azt említettük a vas kétértékű, amely oxidálószerek (pl. nitrit, egyes gyógyszerek) hatására háromértékű ferrivassá oxidálódhat. A ferrivasat tartalmazó hemoglobin stabil OH-ion-kötéssel kapcsolja magához az oxigént, s ezt leadni nem tudja. Ezáltal az oxigéntranszport lehetetlenné válik, hypoxia lép fel. Kevés methemoglobin élettani körülmények között is képződik a vörösvérsejtekben, ezt azonban a felnőttek vérében lévő methemoglobinreduktáz vagy glutation-reduktáz enzim ismét hemoglobinná alakítja. Újszülöttekben, csecsemőkben ezek az enzimek csak kis mennyiségben vannak vagy egyáltalán nincsenek jelen, emiatt nitrát-nitrit tartalmú víz vagy étel fogyasztása súlyos, hypoxiás szövetkárosodással járó methaemoglobinaemia kialakulásához vezethet.

70 A vér 78 Polycytaemia A vörösvérsejtek számának megszaporodását, illetve a hemoglobin koncentráció növekedését jelenti. Megjelenési formái: ** Polycytaemia vera (valódi polycytaemia) kialakulásához vezethet, ha a vörösvérsejtképzés fokozódik, esetleg a vörösvérsejtek élettartama nő meg. A képzés fokozódását a legtöbb esetben a csontvelő rosszindulatú daganatos elváltozása okozza. A megnövekedett vörösvérsejt-termelést rosszindulatú daganat esetén általában a granulocyta- és a thrombocytaszám emelkedése is kíséri. A vér viszkozitása megnő, a íhrombosishajlam fokozódik, a vérnyomás is emelkedett és a hosszan fennálló állapot a vérkeringés zavarát és a beteg halálát eredményezheti. ** Polycythemia secundaria a vörös vérsejtszám szabályozó mechanizmusa eredményeként keletkezik, például szöveti hypoxiában, aminek hatására a vese fokozza az erythropoetin képzést, ez a csontvelői őssejtek erythrocytopoeticus sejtté való differenciálódását serkenti, s a perifériás vérbe kikerülő nagyszámú vörösvérsejt segítségével kompenzálódik a hypoxia. Polycytaemia secundaria jön létre akkor is, ha hirtelen alacsony parciális nyomású oxigént tartalmazó (pl. magasan fekvő földrészen, hegyekben) helyre megyünk, és hypoxia alakul ki a szervezetben. A hypoxiát a szervezet több vörösvérsejt képzésével és vérbe juttatásával igyekszik kompenzálni. Ily módon polycytaemia compensatorica alakul ki. Ide tartozik még az ún. ál-polycythaemia is, amely főként a plazmavíz egy részének elvesztése után alakul ki (exsiccosis). A fehérvérsejtek (leukocyták) A fehérvérsejtek legfontosabb funkciója a szervezet védekező mechanizmusainak biztosítása. A vérben és a szövetekben lévő érett fehérvérsejtek festetlen állapotban színtelenek (leukocyta), sejtmaggal igen, de citocentrummal és nukleolusszal nem rendelkeznek, így már további osztódásra nem képesek. A vérnél nagyobb számban találhatók a szövetekben és a vérképző szervekben. Egészséges felnőtt ember vérében 4-8 G/l fehérvérsejt található. Újszülöttben ez az érték kb. 20 G/l, a felnőttekre jellemző fehérvérsejtszám általában 4-5 éves kor után alakul ki. A fehérvérsejtek képzését egy globulinszerű fehérje, a leukopoetin stimulálja, amely az érést segítő legfontosabb szöveti faktor (a szövetekben sok helyen, igen csekély mennyiségben termelődik). A fehérvérsejtek eredetüket, morfológiai és festődési tulajdonságaikat tekintve nem egységesek. Képződésük helye szerint elkülöníthetők a csontvelőben képződő granulocyták és monocyták, illetve a nyirokszervekben képződő lymphocyták. Morfológiai elkülönítésüket a sejtmag alakja, nagysága, festődése, valamint a citoplazma szemcsézettsége és festődési tulajdonságai teszik lehetővé (3-7. ábra). *~ Granulocyták A csontvelői multipotens haemocytopoeticus óssejfből differenciálódó granulocyta-progenitor leszármazottjai. Osztódásuk és érésük a csontvelőben történik, itt igen nagy számban találhatók a granulocyták fiatal, gyorsan proliferálódó fejlődési alakjai a promyeloblastdk, s a belőlük fejlődő myeloblastok, promyelocyták és

71 79 A vér alkotóelemei PLURIPOTENS ŐSSEJT B-lymphocyta I PLAZMASEJT B-lymphocyi prekurzor ta- T-lymphocytaprekurzor I T-lymphocyta multipotens haemopoeticus őssejt granulocyta-macrophag progenitor granulocytaprogenitor I promyeloblast myeloblast promy elocyta r~ 1 L eozinofil progenitor neutrofil myelocyta bazofil myelocyta eozinofil myelocyta neutrofil bazofil eozinofil metamyelocyta metamyelocyta metamyelocyta (jugend) Jgei (jugend) (jugend) stáb szegment neutrofil granulocyta L_L eozinofil granulocyta bazofil granulocyta macrophagprogenitor T monoblast l promonocyta keringő monocyta I szöveti macrophagok 3-7. ábra. A fehérvérsejtek fejlődése myelocyták. A myelocyta stádiumban már elkülöníthetők a citoplazmában lévő granulumok festődési tulajdonságai alapján a jellegzetes festődést nem mutató neutrofil, a savanyú festékekhez nagy affinitást mutató eozinofil, illetve a bázikus festékekkel festődő bazofil myelocyták. A továbbiakban a granulocyták érése ezen a három vonalon megy tovább. A következő fejlődési alakok a metamyelocyták már kis számban a perifériás vérben is megjelenhetnek, ezek mint fiatal alakok a. jugend,

72 A vér 80 \ granulocyták f 3-8. ábra. Perifériás vérben előforduló fehérvérsejtalakok, a: Jugend forma, b: stáb forma, c: szegmentált magvú neutrofil granulocyta, d:eozinofü granulocyta, e:bazofil granulocyta, f: lymphocyta, g: monocyta érettebb formában a sejtmag kifli vagy pálca alakja miatt a pálcika, stáb nevet kapták. A granulocyták végső, érett alakjának sejtmagja sajátos befűződéseket mutat, szegmentált (karélyozott). A szegmentumok száma a sejt öregedésével nő. *» Neutrofil granulocyták. Az érett, szegmentált (karélyozott) magvú neutrofil granulocyták 60-70%-ban, a fiatalabb, pálcikamagvú sejtek 2-A%-ban, míg a jugend forma 0-1 %-ban található a perifériás vérben. Az érett neutrofil granulocyták átmérője um, plazmájukban finom, apró neutrofil granulumok láthatók (3-8. ábra). Élettartamuk 9-13 nap, ebből azonban csak 5-6 órát töltenek a vérkeringésben, a fennmaradó életidejükben a szövetekben találhatók. Legfontosabb funkciójuk a fagocitózis. A vérpályán belül a véráram szállítja őket a többi vérsejttel együtt, a szövetekben azonban önálló, amőboid mozgást végeznek. Kijuthatnak az érrendszerből, ha valamely szöveti sérülést okozó tényező az érfal permeabilitásának megnövekedését eredményezi. Először a kórokozóhoz legközelebb eső érrészlet falához tapadnak (granulocytamargináció), majd amőboid mozgással átpréselik magukat a kapillárisokat bélelő endothelsejtek találkozásainál, az ún. junctióknál. Ez a jelenség az emigráció vagy diapedesis (3-9. ábra). Mozgásukat, illetve a szövetekben a tájékozódásukat kémiai mediátor anyagok, elsősorban a baktériumokból vagy más sejtekből származó polipeptidek, leukotriéneksth. segítik. Hatásukra mozgásuk felgyorsul és az érintett területre vándorolnak (kemotaxis). A sérült szövetrészen összegyűlt granulocyták az ott jelen lévő kórokozókat bekebelezik (fagocitálják). A granulocyták sejtplazmájában lévő neutrofil granulumok litikus vagy proteolitikus enzimeket tartalmaznak, ilyen pl. a mielo-peroxidáz, amely a szuper-oxid-anionok keletkezését katalizálja. A képződő szabad gyökök elpusztítják a bekebelezett kórokozókat, a neutrofil granulocyták citoplazmájában lévő lizoszomális fermentek pedig a mikroorganizmusok membránjának feloldásával megemésztik" azokat. Egy granulocyta baktériumot is fagocitálhat.

73 81 A vér alkotóelemei 3-9. ábra. A granulocyták emigrációja a vérből a szövetközti térbe. A: Endothelsejtek, B: neutrofil granulocyta, C: endothelsejtek találkozási helye (junctio). A folyamat menete a következő: a kórokozókhoz legközelebb esőérszakasz falához belülről letapadnak (marginatio) a véráram által odasodort granulocyták (a) és amőboid mozgással átpréselik magukat az érfalon (b, c). Az emigrált sejtek megközelítik a kórokozót (d) ** Eozinofilgranulocyták mennyisége a perifériás vérben 2-4%. Átmérője um. Plazmájukban nagy, savanyúan festődő téglaszínű granulumok láthatók. A neutrofil sejtekhez hasonlóan fagocitózisra képesek, ezenkívül olyan anyagokat is termelnek, amelyek gátolják, nehezítik a neutrofil granulocyták emigrációjának létrejöttét (hisztamináz, kinináz)(lásd a 3-9. ábrát). Az allergiás reakciókban is részt vesznek. ** Bazofil granulocyták a perifériás vérben 0-1%-ban fordulnak elő, átmérőjük um közötti, plazmájukban jellegzetes, sötétkékre festődő (bazofil) granulumok láthatók (lásd a 3-8. ábrát). Funkciójuk még nem teljesen tisztázott. A bazofil citoplazmatikus granulumok tartalmazzák és feltehetően termelik is az egyik leghatásosabb véralvadásgátlót, a heparint. Részt vesznek a gyulladásos mediátorok (hisztamin, szerotonin, kisebb mértékben a prosztaglandinok) szintézisében. Monocyták A perifériás vérben található legnagyobb sejtek, im átmérőjűek (lásd a 3-8. ábrát). A csontvelői monocyta-progenitor differenciálódása során keletkeznek. * Fontosabb fejlődési alakjai a monoblast, a promonocyta és a monocyta. A vérkeringésbe csak az érett monocyta kerülhet, amely mintegy 24 óra múlva a vérből emigrál a szövetekbe. ** A monocyták (más néven szöveti macrophagok) a kötőszövetben található histiocyták, a máj Kupffer-sejtjei, a tüdőalveolaris macrophagjai. A szöveti macrophagok rendszerét újabban monocyta-macrophag szisztémának (MFS) nevezik. A monocyták plazmája nagy mennyiségben tartalmaz mitochondriumokat, lizoszómákat. Ezek a granulocytákhoz hasonlóan peroxidázt és proteolitikus enzimeket raktároznak, s jelentős tényezők a fagocitált részecskék (sejttörmelékek) lebontásában. A MFS sejtjei részt vesznek az immunreakciókban is. A monocyták biológiailag aktív proteineket, egyes pirogén anyagokat, y-interferont, komplementeket, prosztaglandinokat és néhány enzimet (pl. angiotenzin-konvertázt) szekretálnak.

74 A vér 82 Lymphocyták (nyiroksejtek) Az immunrendszer elemei. A nyirokszervekben képződnek a csontvelőből származó prekurzor sejtekből. A perifériás vérkép legkisebb sejtjei, a kis lymphocyták 5-6 um, a nagyok 9-11 um átmérőjűek. Sejtmagjuk a plazmát csaknem teljesen kitölti. A fehérvérsejtek 20-25%-át a lymphocyták képezik (lásd a 3-8 ábrát). ** Immunkompetenciájukat részben a thytnusban (T), részben a madarak Bursa Fabricii nevű szervével egyenértékű (B) nyirokszervekben (csontvelő, nyirokcsomók, lép stb.) nyerik el, így eredetüket tekintve T- és B-lymphocyták lehetnek. A T-lymphocyták a vérben keringő lymphocyták 70%-át adják és elsősorban a celluláris immunreakciókban vesznek részt. A mintegy 30%-nyi B-lymphocytából antigénstimulus hatására plazmasejtek keletkeznek, s a humorális immunvédekezésben igen jelentős immunglobulinokat termelik. A T- és B-lymphocyták a szokásos morfológiai módszerekkel nem különíthetők el egymástól. A lymphocyták immuntulajdonságaira és az immunvédekezésben játszott szerepükre az immunológiáról szóló fejezetre utalunk. A fehérvérsejtképzés zavarai ** Leukopenia. A vérképző szerveket károsító hatások (pl. ionizáló sugárzás, toxinok, kémiai ártalmak) csökkent képzést okozhatnak, illetve a fokozódó leukocytafelhasználás a perifériás vérben a fehérvérsejtszám csökkenéséhez vezet. Ha a fehérvérsejtszám a perifériás vérben 4 G/l alá csökken, leukopeniáról beszélünk. Leukopenia esetén mindig további vizsgálat szükséges annak eldöntésére, hogy milyen fehérvérsejttípus hiánya miatt alakult ki a fehérvérsejtszám-csökkenés. *» Granulocytopenia. Csontvelői ártalmak következtében lecsökkenő granulocytaképzés, illetve fokozott pusztulás miatt a vérben keringő (főként a neutrofil) granulocyták száma lecsökken, súlyosabb esetben el is tűnhetnek a perifériás vérből (agranulocytosis). Granulocyták hiányában a phagocytafunkciók válnak elégtelenné, s ez teret enged a generalizált bakteriális fertőzések (pl. szepszis) kialakulásának. ** Panmyelopathia. A gátolt csontvelői haemopoesis következtében létrejött agranulocytosis súlyos anaemiával, illetve thrombocytopeniával jár együtt. ** Lymphopenia vagy lymphocytopenia akkor jön létre, ha a lymphocyták száma a normális érték (25%) alá csökken. A granulocyták számának jelentős megnövekedése relatív lymphopeniát eredményezhet, míg pl. tartós szteroidkezelés abszolút lymphopeniához vezethet. ** Leukocytosis. Ha a keringő fehérvérsejtek száma a 10 G/l-t jelentősen meghaladja. Legtöbbször gyulladásos folyamatokban fordul elő: reaktív leukocytosis. A fehérvérsejtszám nagyfokú és tartós megemelkedése a vérképző szervek daganatos burjánzása esetén észlelhető: leukaemoid reakció. Az egyes fehérvérsejttípusok felszaporodása (különböző funkciójuk miatt) más-más megbetegedésre utal. ** Eosinophilia. Ha a perifériás vérben az 5%-ot meghaladja az eozinofil granulocyták aránya, akkor allergiás állapotokra, anafilaxiás reakcióra, bélférgességre vagy bizonyos bőrbetegségekre (pl. psoriasis = pikkelysömör) gondolhatunk. ** Monocytosis tapasztalható a vírusbetegségekkel szembeni védekező reakciókban, Pfeiffer-féle mirigyláz, malária, illetve Streptococcusokáltal okozott szívbelhártya-gyulladás (endocarditis lenta) esetén.

75 83 A vér alkotóelemei ** A lymphocytosis elsősorban vírusfertőzésekre utal. * Granulocytosisról a neutrofil granulocyták megszaporodása esetén beszélünk. Baktérium okozta gyulladásokban a védekezés kezdetén felgyorsul a granulocyták vérből történő emigrációja, ez átmeneti granulocytopeniára vezet. A granulocyták képzését negatív feedback mechanizmus szabályozza, így a granulocyta készlet csökkenése pontosan nem tisztázott módon Zew/copoef mtermelést indukál. Leukopoetin hatására fokozódik a csontvelői myeloblastok proliferációja, illetve az érett sejtek kiáramlása a vérkeringésbe, s granulocytosis alakul ki. (Egészséges emberben a granulocyták képzésének ütemét gátolja az általuk termelt ellenfaktor, a-ehalon.) A granulocytopoesis fokozódása következtében a fiatalabb granulocyták (jugend, stáb) a normálisnál nagyobb számban kerülnek a vérkeringésbe, ilyenkor a minőségi vérképet balra toltnak nevezzük. Leukaemiák Leukaemiákról beszélünk, ha a csontvelő vagy a nyirokrendszer rosszindulatú burjánzása következtében éretlen fehérvérsejtek feladatukat ellátni képtelen fiatal alakjai, illetve atípusos fehérvérsejtek nagy számban jelennek meg a perifériás vérben. Leukaemiákban a fehérvérsejtszám extrém növekedést mutathat, diagnosztikai értéke azonban a festett vérkenet, illetve a csontveló'punktátum mikroszkópos vizsgálatának van. Ilyen esetekben a csontvelő, illetve a nyirokszervek szövettani vizsgálata is szükséges. Feltehetően ionizáló sugárzások, onkogén vírusok, karcinogén kémiai anyagok, ritkább esetben bizonyos örökletes tulajdonságok (pl. a 22. kromoszóma egy darabjának transzlokációja a 9. kromoszómára krónikus myeloid leukaemiában) szerepelhetnek a leukaemiák etiológiájában. A kóros sejttípusok eredete szerint megkülönböztetünk myeloid és lymphoid leukaemiát. Mindegyiknek lehet akut és krónikus formája is. *» Akut myeloid leukaemiában a klinikai tünetek alapját a súlyos granulocytopenia, anaemia és thrombocytopenia képezi. A granulocytopenia ellenére erre a típusra is a leukocytosis jellemző, amelyet a perifériás vérben megjelenő differenciálatlan blastok vagy atípusos sejtek (paramyeloblastok) okoznak. Hiányoznak az érett granulocytaalakok (hiatus leukaemicus). * Akut lymphoid leukaemia elsősorban gyermek- vagy ifjúkorban fordul elő. Előfordul B-, T- vagy nullsejtes formája egyaránt. ** Krónikus myeloid leukaemiában az éretlen csontvelői elemek, az összes myeloid fejlődési alak és az érett sejttípusok egyaránt megtalálhatók a vérképben (patológiás balra tolódás). A fehérvérsejtszám több százezerre emelkedhet mikroliterenként. Gyakori az eosinophilia és a basophilia. A csontvelőben a granulopoeticus rendszer hyperplasiás. ** Krónikus lymphoid leukaemia a lymphoid szövetek daganatos burjánzásának a következménye. Jellemző tünete a lymphocyták megszaporodása következtében kialakuló leukocytosis. A perifériás vérképben lymphoblastok és prolymphocyták is megjelennek. A csontvelőben a granulo- és erythropoesis háttérbe szorul, a csontvelői magvas elemek többsége lymphoid sejt (lymphoid metaplasia). *» Hodgkin-lymphotna (lymphogranulomatosis) a nyirokcsomók, a lép és a máj fájdalmatlan megnagyobbodásával, a perifériás vérképben abszolút lymphopeniával, monocytosissal vagy eosinophiliával járó kórkép. Mivel a nyirokszervek malignus elváltozásáról van szó, pontos diagnózist a nyirokcsomók szövettani vizsgálata ad. J

76 A vér 84 A vérplazma * Ha alvadásgátlóval (heparin, EDTA, Na-citrát, Na-oxalát stb.) kevert vért lecentrifugálunk, a leülepedett sejtes elemek fölött elhelyezkedő folyadék a vér folyékony sejt közötti állománya, a vérplazma. Az alvadásgátló nélkül nyert vér (natív vér) néhány perc alatt megalvad, és a képződő vérlepény kipréseli magából a vérsavót (szérum). A vérplazma és a szérum alkotóelemei az alvadási faktorok kivételével gyakorlatilag megegyeznek. A vérplazma sűrűsége 1,010 körüli, ozmotikus koncentrációja mosmol/1, ez megegyezik az extracelluláris folyadék ozmotikus koncentrációjával. A plazma legnagyobb része (92%-a) víz, amelyben oldott állapotban szervetlen és szerves alkotórészek találhatók. *» Szervetlen alkotóelemei a különféle elektrolitok és a vérgázok: kationok: nátrium, kálium, kalcium, magnézium, vas, réz; anionok: klorid, hidrogén-karbonát, foszfát; gázok: nitrogén, oxigén, széndioxid. * Szerves alkotórészek: tápanyagok fehérjék, aminosavak, glükóz, zsírsavak, trigliceridek; anyagcseretermékek: ~ nitrogéntartalmú vegyületek karbamid, kreatinin, kreatin, húgysav, aminosavak, ~ organikus savak: tejsav, piroszőlősav, citromsav, epesavak, ~ ketontestek: aceton, acetecetsav, p-hidroxivajsav, ~ egyébbomlástermékekbilirubin; transzportanyagok: vitaminok, hormonok, enzimek, hormonok. A vérplazma legfontosabb alkotóelemeinek mennyiségét mutatja a 3-1. táblázat. Szervetlen anyagok I tv'" Cl" HCOT PO4 2 " Cu : " S/erves anyagok fehérje glükóz lipidek koleszterin karbamid kreatinin kreatin húgysav amirtomh -N organikus bávák tejsav piroszőlősav citromsav bilirubin aszkorbinsa\ A vérplazma alkotóelemei 3-1. táblázat mmol/l 3,8-5.2 mmol/l 2,3-2,7 mmol/l 0,8-1,2 mmol/l mmol/l mmol/l 1,0-1,4 mmol/l 18jj,mol/l 16 imol/l g/l 4^5,5 mmol/l 4,3-8,5 g/l 4,7-6,5 mmol/l 15-30mmal/l 7,5-15 mmol/l (imol/1 2Ö-7Öumol/l ^mol/1 3-5 mmol/l 4-6mmol(l 1-2 mmol/l 0,1-0,2 mmol/l 0,1^-0,2 mmol/l - k 0,3-0,5 mmol/l kortizoi ', '< n glutaminsav-oxálecetsavtranszamináz (SGOT) 17nmol/l j.mol/l 0,14-0,69 umol/ E/l

77 85 A vér alkotóelemei Plazmaf ehérj ék Egészséges ember vérplazmája kb g fehérjét tartalmaz literenként. A plazma fehérjéi struktúrájukat, kémiai tulajdonságaikat és funkciójukat tekintve nem egységesek. Az egyes fehérjefrakciók elektromos térben különböző sebességgel vándorolnak. Ezt a tulajdonságot használják fel a fehérjék elektroforézissel (ELFŐ) történő szétválasztására (3-10. ábra). Egyszerű (pl. papír-) elektroforézissel a plazmafehérjék az alábbi fő frakciókra bonthatók: albumin, a-, 13- és y-globulin. A plazmafehérjék elsősorban a májban szintetizálódnak, bár a jelentős hányadot alkotó y-globulinok a plazmasejtekben képződnek. Az albumin és a globulinok aránya (A/G hányados) 0,95:2,2. Ez az arány kóros körülmények között megváltozhat, pl. ha a globulinok aránya emelkedik (albuminuria vagy gyulladásos folyamat fennállása esetén), az A/G hányados csökken, míg nagy vérvesztés után az A/G arány az albumin gyorsabb ütemű szintézise miatt növekszik. Az A/G arány megváltozása az oka a vérsejtsüllyedés (Westergreen) gyorsulásának. A vérplazmában számos, ún. minor fehérje is megtalálható. Ezek általában kicsiny koncentrációban ható enzimek, amelyek vagy az egészséges ember vérének alkotói, vagy valamilyen kórós folyamat (pl. szövetszétesés) következtében kerülnek a vérplazmába. Az egészséges ember plazmafehérjéinek koncentrációja állandó, szintézisük és lebontásuk folyamatosan zajlik. A fehérjeképzéshez állandó fehérje-utánpótlás (fehérjében dús táplálék bevitele) szükséges. A plazmafehérjéket a sejtek pinocitózissal veszik fel, s az intracelluláris fehérjebontó enzimek segítségével aminosavakra bontják, melyeket a szervezet ismét felhasználhat fehérjeszintézisre (ezért mondják, hogy a plazmafehérjék, elsősorban az albumin, mozgó aminosavraktárak). albumin a! a 2 p rfobulinok albumin CÍI a 2 P globulinok ábra. Emberi vérszérum fehérjéinek szétválasztása papír-elektroforézissel. a: A diagram egyes csúcsai a vándorlási sebességük alapján elkülönített fehérjefrakciókat jelölik. b:a papír-elektroforézis elve: az elektromos erőtérben, enyhén lúgos ph mellett a plazmafehérjék különböző sebességgel az anód felé vándorolnak

78 A vér 86 Albumin A vérplazma összfehérjekészletének 50-60%-át alkotják, de albumin található még az interstitiális térben, a könnyben, a nyirokban, a verejtékben, a nyálban és a gyomornedvben is. Az albuminfrakció kémiailag egységes, a májban szintetizálódik, felépítésében kizárólag aminosavak vesznek részt. Az albuminok vízben jól oldódnak, elektroforézissel a legnagyobb sebességgel vándorolnak. Az érpályán belül viszonylag kis molekulatömegű ( D) albuminok találhatók nagy koncentrációban, ezek tartják fenn a vérplazmára jellemző kolloid ozmotikus nyomást, ül. befolyásolják a plazma és az interstitiális tér közötti folyadékeloszlást. A vérplazma-albumin molekulafelszínén kétszáznál több pozitív és negatív töltés található, emiatt igen nagy az albuminok kémiai affinitása. Könnyen felveszik és megkötik a vérkeringésbe kerülő elemeket, vegyületeket, és mint karriermolekulák transzportálják ezeket a felhasználás, illetve a kiválasztás helyére. így transzportálja az albumin a bilirubint, a szabad zsírsavakat, az urobilint, az egyes fémeket (Cu, Fe, Zn), vitaminokat (C-vitamin), a kalciumot, a hormonok egy részét (szteroidokat, tiroxint) és némely gyógyszert (penicillin) is. Az albuminok bizonyos mértékig védőfunkciót is ellátnak, mert képesek a megkötött molekulákat megvédeni a vérben lévő enzimek hatásától, illetve a vesén át való kiválasztástól. Globulinok Kémiailag összetett fehérjék, szintézisükhöz a polipeptideken kívül lipidek (lipoprotein) és szénhidrátok (glukoprotein) is szükségesek. Vízben nem, csak nagyobb sókoncentrációjú oldatban oldódnak. Ez a frakció nem egységes, különböző kémiai felépítésű és funkciójú fehérjék keveréke, melyek eltérő töltésviszonyaik és eltérő vándorlási sebességük alapján ugyancsak elektroforézissel választhatók szét. Az igen kis koncentrációjú globulinfrakciók is szétválaszthatok pl. immunelektroforézissel (3-11. ábra). *+ Az ily módon nyert frakciókban a globulinfehérjék egyik része (kb. 12%-a) lipoprotein, az a- és a p-globulin-frakcióban vándorolnak, egészséges emberben megkötik a koleszterint, a foszfolipideket és a zsírsavakat, s mintegy fehérjeburokba csomagolva, fehérje-lipoid komplexek formájában szállítják a sejtekhez. ** A globulinok másik része glukoprotein, funkciójuk igen változatos (pl. glukoproteinek a plazma véralvadási faktorai). Számos kismolekulájú anyag megkötésére és szállítására alkalmas fehérje is globulin, amelyek mint karriermolekulák megnövelik a kis molekulák méreteit, ezzel védik az említett anyagokat a vese útján precipitációs vonal ábra. Immunelektroforézis. A vizsgálandó vérplazmát agaragar géllel bevont lemezre cseppentjük és elektromos erőtérben futtatjuk. A lemez szélén húzott vékony barázdába megfelelő monovalens ellenanyagokat tartalmazó immunsavót viszünk. A fehérjeantigén és az immunsavóban lévő ellenanyagok egymás felé diffundálnak. Ahol a fehérjemolekula (antigén) találkozik a specifikus ellenanyaggal, precipitációs vonal keletkezik

79 87 A vér alkotóelemei való kiválasztástól. Pl. az ai-haptoglobin a vörösvérsejtek szétesése után kiszabaduló hemoglobint specifikusan megköti, és a haptoglobin-hemoglobin komplex, mint óriásmolekula, megakadályozza a hemoglobin vesén át történő kiürülését. Kórosan fokozott erythrocyta-szétesés esetén a haptoglobin telítődhet hemoglobinnal, ez esetben a szabad hemoglobin a vizelettel távozik a szervezetből, amely vöröses, átlátszó, lakkszerű (haemoglobinuria). A cöruloplazmin ((X2-globulin) rezet tartalmaz. Fő funkciója a Fe + Fe + -ionná történő oxidációjának katalizálása (oxidáz enzim). Koncentrációja fertőzések, daganatok, szövetszéteséssel járó folyamatok kapcsán megemelkedik, ezért feltételezik, hogy a nem specifikus védekezésben is szerepet játszik. A transzkobalatnin a Bi 2-vitamint specifikusan köti, a transzkortin pedig a kortizolt szállítja. A fji-globulin a vasat megkötő és transzportáló fehérje, a transzferrin pedig a vékonybélből felszívott vasat a májon át a csontvelőbe továbbítja. Az a2-makroglobulin biológiailag igen aktív proteáz inhibitor, amely meggátolja a vérplazmában található proteolitikus enzimek (fibrinolizin, trombin) aktivitását. *» Immunglobulinok. A y-globulinok az egészséges vérplazma leglassabban vándorló fehérjéi. A molekulák tömege és a fertőzésekkel szembeni védőfunkciók alapján 5 osztályba sorolhatók: IgA, IgG, IgD, IgM és IgE. (Az immunglobulinokról az immunológiai fejezetben még lesz szó.) A plazmafehérje-szintézis elégtelensége Legtöbbször a máj működő sejtjeinek (májparenchyma) nagyfokú pusztulásakor fordul elő (pl. hepatitis vagy májcirrhosis az albumin- és a fibrinogénszintézis zavarához vezet). * Hypoproteinemia a plazmafehérjék koncentrációjának csökkenése a vérben akkor jelentkezik, ha a szervezetben általában fehérje- vagy aminosavhiány van: éhezés, fehérjeszegény táplálkozás, cachexia, illetve májbetegségek, nagyfokú vérvesztés vagy a vizelettel történő fehérjevesztés. Hosszan tartó magas láz is a fehérjék kisfokú denaturálódásához, ezáltal hypoproteinaemiához vezet. * Dysproteinemia. A plazmafehérjék arányának megváltozásával járó kóros állapot. Előfordul normális összfehérje-koncentráció mellett is, pl. albuminvesztés kompenzálására fokozódó globulinszintézis esetén, de a hypoproteinaemia rendszerint együtt jár az A/G hányados eltolódásával (pl. gyulladásos folyamatokban felszaporodnak a globulinok). *» Paraproteinemia. Egyes betegségekben (pl. plasmocytomában) rendellenes, atípusos fehérjeféleségek képződnek. Ilyen a Bence-]ones-féle paraprotein, amely elektroforézissel a p-globulinok között mutatható ki. *» Magzati fehérje - a-fetoprotein (AFP). oc-globulin típusú fehérje, fiziológiás körülmények között csak magzatban, illetve újszülöttben mutatható ki, s a megszületés után gyakorlatilag eltűnik a vérből. Fő funkciója a magzati albuminhiány pótlása. Egyes fejlődési rendellenességekben (pl. velőcső-záródási rendellenesség vagy magzati nephrosis szindróma) az AFP kimutatható az anyai vérplazmából. A terhesek szérumának AFP-szűrővizsgálata napjainkban az említett fejlődési rendellenességek kiszűrése" céljából már kötelező. Néhány rosszindulatú daganatos betegségben elsősorban májdaganatokban a vérplazma AFPkoncentrációja felnőtt emberben is kórosan megemelkedik.

80 A vér 88 A szervezet védekező rendszerei Az élőlények külső és belső környezetük állandó hatásainak és változásainak vannak kitéve. Fennmaradásuk egyik feltétele, hogy alkalmazkodjanak a környezetükhöz. Az evolúció során létrejött és genetikusan determinált struktúrákat létük, fennmaradásuk céljából meg kell őrizniük, azaz védekezniük kell a környezet olyan károsító hatásaival szemben, amelyek a szervezet integritását veszélyeztetik. A védekezés lehet aktív mechanizmus, ennek során a szervezet maga állítja elő a védekezéshez szükséges anyagokat, a passzív védekezés során pedig csak felhasználja a rendelkezésére álló, készen kapott védőanyagokat. Az aktív védó'mechanizrnusok a szervezet gyulladásos reakciója és az immunvédekezés. Gyulladás A gyulladás a magasabbrendű szervezeteknek a különféle okok által kiváltott helyi szövetkárosodásra adott komplex, sztereotip válaszreakcióba. A gyulladás célja a szövetkárosodások okainak és következményeinek felszámolása. A gyulladás az egyik legősibb, genetikailag meghatározott védőmechanizmus. A szövetkárosodást létrehozó tényezőtől függetlenül, minden esetben közel azonos sorrendben zajlik, ezért sztereotip. Komplex reakcióról van szó, amely magában foglalja a lokális (helyi) és a szisztematikus (általános) történéseket. A gyulladás lokális reakciójában három szakaszt különíthetünk el: szövetkárosodás (alteratio), érreakciók (vascularis reakciók), helyreállítás (reparatio). Szövetkárosodás Különféle, változó intenzitású és változó ideig ható külső és belső szövetkárosító tényezők az érintett szövetekben morfológiai és funkcionális változásokat hoznak létre. A szövetkárosodások okait a ábra foglalja össze. Szövetkárosodás és szövetszétesés következtében a károsodott sejtekből biológiailag aktív anyagok szabadulnak fel, ezek egyrészt vazoaktív anyagok (hisztamin, szerotonin, leukotriének), amelyek az adott területen kémiailag biztosítják a védekezés lehetőségét, illetve a szöveti károsodás helyén fokozzák a kapillárisok falának permeabilitását. A fehérvérsejtekből lizoszomális bontóenzimek (proteázok) lépnek ki, s proteolitikus láncreakciót indítanak meg, ezáltal a szövetkárosodás fokozódik. Ugyanakkor a lizoszomális enzimek egyéb gyulladásos mediátorok (bradikinin, kallidin, kallikrein) keletkezését segítik. A szövetkárosító tényezők nem kerülik el a gyulladás területén lévő ereket sem, így változás következik be a véralvadási szabályozó rendszer mechanizmusában is. A kórokozó ágens behatását követően reflexes érösszehúzódás következik be részben a kitapadó és agregálódó thrombocytákból felszabaduló szerotonin, részben noradrenalin hatására. A szétesett sejtekből szöveti tromboplasz-

81 89 A szervezet védekező rendszerei. traumák (sebek, zúzódások, törések stb.) mechanikai okok idegentest. vibráció fizikai okok sugárzások (UV, infravörös, radioakelektromos áram hőhatások (hideg-meleg) EXOGÉN OKOK anorganikus savak, lúgok kémiai okok. szerves oldószerek (benzol, toluol). szerves festékek (anilinszármazékok) toxinok (kígyóméreg) - vírusok biológiai okok. baktériumok protozoonok - gombák vérellátási zavarok " thrombosis, embolia atherosclerosis ENDOGÉN OKOK immunkomplexek. képződése -C glpmerulonephritis SLE anyagcserezavarok purin (köszvény) proteolitikus enzimek aktiválódása pancreatitis ábra. A szövetkárosodások okai tin szabadul fel, amely aktiválja a véralvadási rendszert, s így a helyi gyulladás nem okoz súlyos vérzéseket. A véralvadás eredményeképpen microthrombusok zárják el a sérült szövet körüli vér- és nyirokereket. Ezenkívül a szövetkárosodás helyére gyűlt, itt kiszabadult és elpusztult fehérvérsejtek lobgátat képeznek. így

82 A vér 90 lokalizálódik a kórfolyamat, és a lobgát védi a szervezetet a kórokozóktól egészen addig, amíg a celluláris védekezés be nem indul. A széteső szövettörmelékből és az elpusztult fehérvérsejtekből lázkeltő (pirogén) anyagok szabadulnak fel, ugyanakkora leukopoetin szekréciója is fokozódik. Hatásukra emelkedik a testhőmérséklet, aminek következtében a leukocyták érése és differenciálódása, illetve a csontvelőből a vérbe áramlása is felgyorsul (leukocytosis). A szervezetnek a helyi szövetkárosodásra adott válaszreakciója a gyulladás jól ismert tüneteiben (rubor, calor, tumor, dolor és functio laesa) nyilvánul meg. A rubori (pír) a lokális értágulat, illetve a vazoaktív anyagok érfal-permeabilitást fokozó hatása okozza. A calor (melegség) is a helyi vérbőség következménye. A tumor (duzzanat) a szövetközi folyadék megszaporodása (ödéma) és az infiltráló sejtek tömege miatt jön létre. A dolort (fájdalom) az okozza, hogy a szervezetbe jutott anyagok (pl. toxin) vagy a gyulladás során keletkező kémiai anyagok ingerlik az idegvégződéseket, illetve a szövetkárosodás hatására a testszerte elhelyezkedő fájdalomérző receptorok (nociceptorok) ingerületbe kerülnek. A functio laesa (működéscsökkenés) a fentebb felsorolt elváltozások együttes hatása következtében alakul ki. Érreakciók nak és sejteknek a kiáramlása indul meg, amelyek részt vesznek a védekezésben. Ebben a fázisban egyidejűleg többlépcsős mechanizmus működik: vasodilatatio és exsudatio. Az elváltozás bekövetkeztének első szakaszában a reflexes érszűkületet értágulat váltja fel. A kitágult, hyperaemiás arteriolák és venulák területén aktív anyagtranszport indul meg az érből az extravazális térbe. Exsudatiónak nevezzük azt a folyamatot, amely során a vérplazma kiáramlik az *» A gyulladás igen aktív szakasza, amelyben a kórokozó behatolási helyén a mikrocirkuláció területein (kapillárisok, prekapilláris arteriolák, posztkapilláris venulák) az erek kitágulnak és az említett erek falának permeabilitása megnő, s az erekből azoknak az anyagokopszoninok opszoninkötő receptorok ábra. Az opszonizáció és a fagocitózis. A kisméretű, feltűnést az immunrendszerben nem keltő kórokozó az opszonin által érzékelhetővé válik az immunsejtek számára, amely lehetővé teszi a példában ábrázolt fagocitózis létrejöttét

83 91 A szervezet védekező rendszerei erekből a szövetek közé. A vérplazmával olyan anyagok is kikerülnek az interstitialis térbe, amelyek a celluláris immunreakciókat gyorsítják. Bizonyos jelző fehérjék (opszonin) a fagocitálandó részecskékhez kapcsolódnak, ezzel jelezve a phagocyták számára a gyulladás helyét és jelenlétét. A phagocyták speciális, opsoninfelismerő receptorokkal rendelkeznek, s ezek segítségével a phagocyta az opszoninhoz kapcsolódik, ezzel megkönnyítve és gyorsítva a fagocitózist. A plazmakiáramlást (exsudatio) nagyfokú sejtkiáramlás követi. Először a neutrofil granulocyták közelítik meg a szövetszéteséshez legközelebb eső ér falát. Az érfalon átjutva a fehérvérsejtek a gyulladásos góc felé vándorolnak (kemotaxis). A granulocyták kemotaxisát idézik elő a leukotriének, prosztaglandinok, a kallikrein, a hisztamin, illetve a limfokinek is. *» A fagocitózis a gyulladásos reakció központi történése. Fagocitózisra képes sejteka neutrofil granulocyták, a monocyták és bizonyos mértékig az eozinofil granulocyták. Fagocitózis során a fehérvérsejt membránján lévő receptorhoz kötődik az opszonizált részecske, majd endocitózissal a fehérvérsejt plazmájába kerül, ahol azok lizoszomális enzimjei elpusztítják, illetve feloldják (3-13. ábra). A granulocyták részben a fagocitózis során elpusztulnak, s a keletkező genny részei lesznek, mások megkezdik a fagocitált anyagok emésztését, majd visszaáramlanak a vérpálya felé. Ezeket a sejteket a nyirokrendszer kiválasztja, s elpusztításukért is a nyirokrendszer nagy macrophagsejtjei a felelősek. Helyreállítás (reparatio vagy proliieratio) Ebben a fázisban minden történés a szövetkárosodás következményeinek felszámolására irányul. Megkezdődik az eredeti szövetstruktúra helyreállítása. -Az elpusztult szövetek helyét lymphocytákból, plazmasejtekből, monocytákból, szöveti macrophagokból és fibroblastokból álló granulációs sarjszövet foglalja el. Ezzel párhuzamosan az erek is regenerálódnak. Mindezen folyamatok a hegszövet kialakulását eredményezik. A gyulladásos folyamat kísérő tünetei ** A láz szabályozott hyperthermia, amelyet a gyulladás kapcsán endogén és exogén pirogén anyagok váltanak ki. Exogén pirogének a mikroorganizmusok endotoxinjai vagy a sejtmembránjukat felépítő anyagok alkotórészei. Az endogén pirogén anyagok a gyulladásos szövetek köré sereglő granulocytákból, monocytákból szabadulnak fel. Pirogén anyagok hatására a hypothalamusban található hószabályozó központ neuronjainak hőérzékenysége csökken, ezért a hőközpont szabályozópontja" magasabb értékre áll be. A hőtermelés és hőleadás egyensúlya felborul, eltolódik a hőtermelés irányába egészen addig, amíg a testhőmérséklet el nem éri az új", magasabb értéket. A magasabb hőmérséklet fokozza a fagocitózis ütemét, serkenti az anyagcsere-folyamatokat, fokozza a szívfrekvenciát és a légvételek számát. A 39 C körüli láz már gátolja a baktériumok szaporodását, ezzel direkt módon részt vesz a szövetkárosodás okainak felszámolásában. Ha a kórokozók által kiváltott hatások megszűnnek, a hőreguláció szabályozópontja visszaáll az alapértékre és a hőképzés lecsökken. A hőleadás nagyfokú verejtékezés kíséretében fokozódik, és ismét a normális testhőmérséklet mérhető.

84 A vér 92 Leukocytosis. A gyulladás során a fehérvérsejtszám alakulása jellegzetes képet mutat. A kezdeti, átmeneti leukopenia után az elpusztult leukocytákból felszabaduló leukopoetin serkenti a granulocyták csontvelői képzését és mozgósítja a szervezet fehérvérsejt-tartalékait, ami a perifériás fehérvérsejtszám emelkedésében nyilvánul meg. Megnövekszik a jugend és a stáb granulocyták számaránya, a vérkép balra tolódik". Ez elsősorban a gyulladás vascularis fázisában jelentkezik, később a monocyták, a szöveti macrophagok, valamint az eozinofil granulocyták száma emelkedik meg. A macrophagok a fagocitózisban elpusztult neutrofil sejtek maradványait, a szövettörmelékeket stb. fagocitálják. Az eozinofil sejtek proteolitikus enzimjeikkel a képződő gyulladásos mediátorokat hatástalanítják. Dysproteinemia. A gyulladásos reakció során a plazmafehérjék összetétele is jellegzetes eltérést mutat a normálistól. Egyes fehérjefrakciók, így az albumin és a transzferrin képzése lecsökken, míg a májban fokozódik a globulinok szintézise. Elsősorban a fibrinogén, a protrombin, a cöruloplazmin, az oa-makroglobulin, a haptoglobulin vagy a C-reaktív protein koncentrációja emelkedik a vérplazmában. A szövetkárosító kórokozók mint antigének ellenanyag-termelést és -mobilizálást is megindítanak, így az immunglobulinok plazmakoncentrációja is növekszik. A vérplazma elsősorban a plazmafehérjék összetételének megváltozása (A/G arány) fokozza a vörösvérsejtek süllyedési sebességét (Westergreen-érték). Minél nagyobb a vérplazma durván diszpergált fehérjefrakcióinak (fibrinogén, globulinok) az albuminhoz viszonyított aránya, annál gyorsabb a vörösvérsejtek süllyedése. Egészséges emberben ez az érték kisebb, mint 10 mm/óra, mely gyulladás következtében a többszörösére is emelkedhet. Stresszreakció. A gyulladás etiológiai tényezői a szervezet funkcióit sajátos módon átrendezik. Ez a stresszreakció képében nyilvánul meg, úgy, hogy a szintetikus és a proliiéra tív folyamatok visszaszorításával egyidőben fokozódnak az energiatermelő folyamatok. A stresszreakciót a központi idegrendszer irányítja a humorális mediátorok közvetítésével. Célja a szervezet ellenálló képességének ideiglenes fokozása. A szövetkárosodást kiváltó tényezők fokozzák az adrenalin, az ACTH, a kortikoszteroidok és a tiroxín elválasztását, ezzel mozgósítják a szervezet energiatartalékait (fokozódik a glükóz mobilizációja a májból, a glikoneogenezis, a lipolízis). így növekszik a vércukorszint, a szabadzsírsav-szint, a szívfrekvencia, a szív perctérfogata, illetve a vérnyomás. Megnő a keringő vér mennyisége, ez lehetőséget teremt a gyulladásos terület jobb vérellátására. Emelkedik a testhőmérséklet, fokozódik a haemopoesis, a fehérjeszintézis. Az eosinophilia kiemelt jellegzetessége a stresszreakciónak (régebben az abszolút eozinofil sejtszám laboratóriumi meghatározását a Thorn-próbát a mellékvese működésének vizsgálatára használták). A gyulladások típusai Valódi gyulladás, A gyulladást élő kórokozó váltja ki (vírusok, baktériumok, rickettsiák, protozoonok, gombák). Steril gyulladás. Nem élő kórokozók okozzák, hanem a szervezetben létrejövő szövetpusztulás során felszabaduló gyulladásos mediátorok (pl. szívinfarktus, immunkomplexek kiváltotta gyulladások, pancreatitis, adnexitis). Létrejöhet epekő, vesekő szöveteket izgató hatása miatt, valamint inadekvát enzimműködés miatt is. Ezekben a folyamatokban genny nem képződik a gyulladás területén, izzadmány azonban kimutatható. Specifikus gyulladás. }ól definiálható kórokozó jól definiálható elváltozást okoz (pl. tbc, lues, actinomycosis). Aspecifikus gyulladás. A kialakuló tünetek nem jellemzőek a kiváltó okra (pl. égés-fagyás, bronchitis).

85 93 A szervezet védekező rendszerei Az immunvédekezés A korábban már ismertetett gyulladásos reakció olyan védekezési mechanizmust jelent, amelyet minden esetben megelőz valamilyen szövetkárosítás. Az immunvédekezés során a szervezet a kórokozó behatolása előtt, már az intrauterin fejlődés során felkészül a védekezésre. Az immunitás védettséget jelent, amelynek célja a faji integritás aktív módon történő fenntartása. Az immunvédekezés komplex folyamat (jelenség), melynek során az immunrendszer elemei aktív kölcsönhatásba lépnek a szervezetbe került idegen anyagokkal, esetleg saját, megváltozott sejtjeikkel. Működésének alapjaa saját" és az idegen" felismerésénekképessége. Ez a képesség lehet veleszületett és szerzett. Az egyed megszületésekor négy genetikusan determinált strukturális és funkcionális adottságot hordoz: 1 a leukocyták fagocítálóképességét; 2 a gyomornedv sósavtartalmának baktericid hatását; 3 a bőr (kültakaró), a tápcsatorna, légutak és húgyutak nyálkahártyája mint elsődleges védelmi vonal létezését a behatoló kórokozók ellen; 4 a szervezetben képződő kémiai anyagokat (pl. a nyálban található lizozim enzim vagy a nyálkahártyákat védő fehérjekomplex, a properdin baktericid hatása). Külön kell említeni a veleszületett, ún. maternális immunitást. Az intrauterin életben a magzat gyakorlatilag steril körülmények között él, a placenta barrier funkciója megvédi a különféle kórokozók hatásától. Az anyából csak IgG típusú ellenanyag jut a placentán át a magzatba. A megszületés után, lebomlásáig ez az anyai IgG, illetve az anyatej szekretoros IgA tartalma biztosít az újszülött számára védőanyagot saját aktív ellenanyag-termelése megindulásáig. Még anyai immunkompetens sejtek is bejuthatnak az anyatejjel az újszülöttbe, növelve ezzel is a csecsemő védekezőképességét. Az immunvédekezés szerzett képessége természetes és mesterséges úton is létrejöhet. 1 A természetes immunitás megszerzése aktív munkát igényel a szervezettől, ez esetben a fertőzés kiállása vagy látens fertőzés kapcsán a szervezet maga állítja elő az ellenanyagokat. 2 Az immunitás mesterséges megszerzése óriási jelentőségű a fertőző betegségek prevenciójában. A mesterséges immunizálás lehet ~ aktív folyamat, amely során élő attenuált, vagy elölt kórokozókat juttatunk a szervezetbe, s ezzel a szervezet immunapparátusát aktív védekezésre serkentjük (pl. BCG-védőoltás), ~ passzív immunizálás alkalmával kész immunanyagokat (y-globulin) juttatunk a szervezetbe. Az immunvédekezés fejlődése (filogenezise) Immunológiai szemléletünk kialakítása szempontjából igen lényeges annak a biológiai törvénynek az ismerete, hogy az evolúció magasabb fejlődési fokán álló szervezetek már rendelkeznek mindazon képességekkel, amelyet az eggyel alacsonyabb rendű már birtokolt. Az egysejtű véglények (pl. amőbák) már rendelkeznek az önfelismerés és az idegen anyag felismerésének képességével, a fagocitózis pedig egyik központi élettevékenységük. (A granulocyták és a lymhocyták funkciói is hasonlóak.)

86 A vér 94 A gerinctelen állatokra a szelektív rezisztencia a jellemző. Az ízeltlábúak szervezete már vérelemeket, magvas vérsejteket (haemocytákat) tartalmaz, amelyek kitapadnak a szervezetbe kerülő idegen anyagokra, és később rostossá váló tokkal vonják be. A haemocyták membránjai felszíni antigénstruktúrákat (sejtfelszíni markereket) tartalmaznak. Hemolimfájukból (vérnyirok) már globulinok mutathatók ki. A halak phagocytákkal és B típusú lymphocytákkal rendelkeznek. A tengeri halaknál megjelenő thymustelep a humorális immunitás alapjait is biztosítja. A gerincesek sokoldalúan képesek a saját struktúrák és az idegen anyagok felismerésére. Az adaptív immunitást biztosító sejtes és humorális immunitás a védekezés legfejlettebb formája. Az immunrendszer biológiailag aktív elemei a lymphocyták, a szikhólyag, a magzati máj és a magzati csontvelő lymphocyta-prekurzoraiból származnak. Az őssejtek proliferációja és differenciálódása a reticuloendothelialis rendszerben (RES) zajlik. A RES a szervezet védekezőmechanizmusainak strukturális alapja. A nyirokszervek reticulumsejtből és rácsrostokból felépülő reticularis elemeiből, továbbá az érfalat bélelő endothel- és a savós üregek belsejét bélelő mesothel-sejtrétegből áll. Az endothel biztosítja az erek sima belső felszínét, emellett az endothelsejtek teszik lehetővé, hogy viszonylag nagy méretű sejtek macrophagok, neutrofil granulocyták (fibrocyták, histiocyták stb.) is átjussanak az érfalon a védekezés területére. A nyirokrendszer regionális felépítésű. Elsődleges nyirokszervekből (thymus, lép, bursával egyenértékő szervek), illetve a szervezet minden részében elszórtan megtalálható másodlagos nyirokszervekből áll. Ezek a testszerte elhelyezkedő, önállóan működő nyirokcsomók, illetve a légutak, a száj vagy a tápcsatorna szövetei között elhelyezkedő nyiroktüszők (tonsillák, Peyer-plaque-ok, appendix). Az immunrendszer egyedfejlődése (ontogenezise) Az immunocyták differenciálódása már a magzati életben kettős irányú, ennek eredményeképpen morfológiailag hasonló, funkciójukat tekintve azonban igen eltérő jellegű thymus eredetű T- és bursa eredetű B-lymphocyták fejlődése kezdődik meg. A T-lymphocyták differenciálódása A magzati májból és csontvelőből a lymphocyta-elősejtek a vérárammal a thymusba áramlanak, s itt válnak immunkompetens sejtekké. A thymus (csecsemőmirigy) a nyakon, a sternum mögött helyezkedik el a felső - mediastinumban. Két lebenyből, ezek pedig számos kéreg- és velőállományra tagolódó lebenykéből épülnek fel. A thymus a 9. intrauterin héttől funkcionál, újszülött és kisdedkorban a legaktívabb, a pubertás után pedig elsorvad. A lymphocyta-elősejtek proliferációja a thymus paracorticalis területein kezdődik, itt a legkifejezettebb, majd a még éretlen T-lymphocyták a kéreg-velő határra vándorolnak. Itt helyezkednek el az ún. dajkasejtek (D-sejtek), amelyek feltételezéseink szerint citoplazmájukba felvéve a bejutott lymphocytákat, a genetikai információikat átadják (emperiopoiesís) nekik. Ezen a területen a T-sejtek osztódása is végbemegy. A T-lymphocyták érése folyamán a sejteken fontos felszíni markerek (jelölőanyagok) jelennek meg. A differenciálódás bizonyos indukciós hatásokra (MHC-antigének) fokozódik. Az MHC (Major Histocompatibility Complex) fontos részt vállal a saját és az idegen felismerésének kialakításában. Emberben az MHC-t HLA-nak (humán leukocyta antigén) nevezik, ezt a tulajdonságot a 6. számú kromoszóma rövid karján található számos locuson lévő gének hordozzák.

87 95 A szervezet védekező rendszerei A thymusban a T-sejtek immunkompetens sejtekké válnak. A proliferációt és a differenciálódást a thymus epitheliális sejtjei által termelt humorális faktor, a timozin segíti. Más humorális tényezők (feltehetően a thymopoetin) az érést és az osztódást gátolják, ezáltal egyensúlyi állapot jön létre. Az immunkompetencia az egyedre jellemző tulajdonság, elnyerése után a T-sejtek utódai magukban hordozzák az idegen és a saját struktúrák felismerésének képességét. Az emberi T-sejtek kb. 10, a B-sejtek pedig 10 különböző antigén felismerésére képesek. Az immunológiai érés után az elkötelezett T-lymphocyták irányítják az immunrendszer mőködését úgy, hogy 2-3 nap után a thymus velőállományának venuláján keresztül kiáramlanak a thymusból (emigráció) és benépesítik a perifériás nyirokszervek thymusdependens régióját (nyirokcsomók paracorticalis része, a lép centrális arteriolái körüli terület). A megszületés után megszűnik a T- lymphocy ták emigrációja, az ott tartózkodó lymphocy ták, mint thymocy ták végleg a thymusban maradnak. A T-sejtek hosszú életűek (100 naptól 10 év), folyamatos jelenlétüket a vér és a perifériás nyirokszervek közötti állandó kicserélődés biztosítja. Sejtmembránjukon thymus eredetre utaló antigéneket és antigénekkel specifikus kötődésre képes antigénfelismerő (antigénkötő) receptorokat találunk. A T-lymphocyták alapvetően a celluláris immunválaszért felelősek, de a humorális védekezés megvalósulását is segítik. A T-sejtek morfológiai sajátosságaik alapján nem különíthetők el egymástól, funkciójuk, tulajdonságaik alapján azonban 5 alcsoport különböztethető meg. 1 Iniciátor sejt (Ti): a legfontosabb funkciója a celluláris immunválasz megindítása. 2 Helper (segítő) sejtek (Th): mind a celluláris, mind a humorális immunfolyamatokat serkentik. 3 Citotoxikus sejtek (Tc): a celluláris immunválasz során citolitikus hatásuk révén az idegen sejteket feloldják, elpusztítják. 4 Szuppresszor sejtek (Ts): gátló hatást fejtenek ki a citotoxikus sejtekre, de fontos szabályozói (gátló tényezői) a B-lymphocyták működésének is. 5 Memóriasejtek (T m ): tárolják az idegen anyaggal való találkozás emlékét és biztosítják egy újabb, azonos antigéninvázió esetén az elegendő immunanyagkészletet (a gyors és intenzív immunválasz megindításában van szerepük). A felsorolt változatos funkciókon kívül a T-sejtek olyan anyagokat is termelnek (pl. lymphokinek), amelyek az immunreakciókat befolyásolni képesek. A lymphokinek nem immunglobulin természetű anyagok, jelenlegi ismereteink 14 csoportjuk elkülönítését teszi lehetővé. Ezek a sejtproduktumok a celluláris és a humorális immunreakciókat sokoldalúan megváltoztathatják (serkentik vagy gátolják), a teljesség igénye nélkül ide tartoznak pl. a kemotaktikus faktorok, a migrációt gátló faktor, a macrophagaktiváló faktor, az interleukinok, a citotoxikus és citolitikus faktorok, a gamma-interferon, a B-sejteket stimuláló faktor stb. A B-lymphocyták differenciálódása A bursa eredetű B-lymphocyták az embrionális B-lymphocyta elő- (prekurzor) sejtekből differenciálódnak. Érésük és differenciálódásuk a madarak bursa Fabricii nevű nyirokszervével egyenértékű szövetekben (csontvelő, tonsillák, a tápcsatorna mellett, illetve azok falában lévő nyiroktüszők stb.) folytatódik. Innen direkt úton, a vérárammal jutnak el a másodlagos nyirokszervekbe, ahol a B-sejtek és leszármazottaik

88 A vér 96 érzékeny lymphocyták antitestek NYIROKSZERVEK HUMORALIS ábra. Az immunitás kialakulása. A még el nem kötelezett leukocyták vándorlása az immunrendszer érési fázisában, először a thymusba,majd onnan a későbbi fehérvérsejtképző helyekre meghatározott areákban, a nyirokszervek perifériás sinusai alatt, az elsődleges folliculusokban telepednek meg. (A T- és B-lymphocyták egymástól jól elkülönülten helyezkednek el.) Általában rövid életűek, és a T-lymphocytákkal ellentétben nem hajlamosak a vándorlásra (helyhez kötöttek). Elsősorban a humorálís immunvédekezésben töltenek be jelentékeny funkciót (3-14. ábra). A B-lymphocyták az immunglobulinokat termelő sejtek előalakjai. A B-sejtek nyugalomban vannak. Antigénstimulus, T-sejtek vagy egyéb anyagok hatására aktiválódnak és első lépésben morfológiai változáson mennek keresztül: a kis lymphocyták sejtplazmája megnagyobbodik, a sejtek ovális alakúvá, a sejtmag pedig excentrikus elhelyezkedésűvé válik. A sejtmagban a kromatinállomány küllőszerűen helyezkedik el. A citoplazmából fehérjeszintézisre alkalmas anyag ergasztoplazma mutatható ki. Ez a sejt morfológiailag egy korábbi állapotot tükröz (blast), ezért ezt az átalakulást blasztos transzformációnak nevezzük (3-15. ábra). ANTIGÉN transziormáció immunglobulinok s lymphocyta plazmasejt ábra. A blasztos transzformáció. A lymphocyták antigénnel való találkozás hatására (antigénstimulus) átalakulnak blasztsejtté. A plazmájuk megnő, sejtmagjuk excentrikusan helyezkedik el, amelyben a kromatinállomány kerékküllőszerően rendeződik el. A plazmasejtek immunglobulinokat szintetizálnak

89 97 A szervezet védekező rendszerei A blasztos transzformációval képződő sejtek a plazmasejtek, a B-sejtek érett alakjai, osztódásra már nem képesek. A blasztos transzformációt segítik a thymusdependens lymphocyták által termelt interleukinok és a gamma-interferon is. A B-sejt-aktiváció és a plazmasejtes átalakulás a specifikus ellenanyagok termelését eredményezi. Az immunglobulinok osztályába tartozó ellenanyagok a termelésüket indukáló antigénnekkel fajlagosan kötődni képesek. Ismert néhány olyan un. keresztreakció, amelyben az antigének hasonlósága miatt nemcsak az indukáló antigénnel jön létre a reakció. Nullsejtek (killer sejtek) A keringő lymphocyták egy része nem rendelkezik sem a T-, sem a B-sejtekre jellemző felszíni markerekkel, ezért ezeket nullsejteknek szokták nevezni. A nullsejtek igen agresszív, természetes ölősejtek (killer sejt), amelyek nem specifikusan számos sejtféleséget (pl. daganatsejteket) képesek elpusztítani. Antigének Antigénnek vagy immunogénnek nevezünk minden olyan, az esetek többségében makromolekulát, amely a szervezetbe jutva ellenanyag-termelést indít meg, s a képződött ellenanyaggal specifikusan kötődik, azaz immunválaszt vált ki. Gerincesek szervezetében antigén lehet minden anyag, amely az immunreakciót beindítja. ~ Saját" anyagának tekint az immunrendszer minden olyan vegyületet, amellyel az intrauterin életben, az immunológiai éretlenség stádiumában találkozott. Olyan, egyébként általában antigénhatású anyagokat is a. sajátjának tekinthet, ha az intrauterin élet során már interakcióba került vele, amely ellen egyébként biztosan fellépne. ~ Ha a megszületés után a szervezet az említett anyaggal ismét kontaktusba kerül, már nem indítja el az immunválaszt ellene. Ez a jelenség az immuntolerancia. ~ Ezzel szemben idegen" marad a szervezet számára minden olyan anyag, amellyel csak az immunológiai érettség állapotában találkozik. Az immunológiai érettség a megszületéskor illetve közvetlen utána alakul ki. Az antigének felépítésében elsősorban fehérjék, állati, növényi vagy szintetikus eredetű polipeptidek vesznek részt. Erős immunogenitású anyagok a baktériumok toxinjai is. Antigének lehetnek egyes poliszacharidok, mukopoliszacharidok (pl. a baktériumok sejtfal- vagy tokantigénjei), de más, változatos felépítésű struktúrák (pl. házipor, virágpor), esetleg elfajult szövetek (daganatsejtek) is. Az antigének jellemzője a specifitás, ezért a tulajdonságért nem a teljes molekula, hanem annak egy kis területén elhelyezkedő ún. antigéndetermináns csoportok (epitopok) a felelősek. A legtöbb antigén több determináns csoporttal rendelkezik (polivalens), s ezek mindegyike ellenanyag-termelést indíthat meg. Vannak olyan anyagok, amelyek önmagukban nem váltanak ki immunválaszt (ezek általában kisebb molekulák), de karrierfehérjéhez (hordozó részhez) kapcsolódva immunogénné válnak. Ezek a haptének vagy félantigének. Az immunaktív szervezet szempontjából három antigéncsoportot különböztethetünk meg:

90 A vér 98 Autoantigének: mindazok az anyagok, amelyek a szervezet saját testanyagai, s amelyeket kóros körülmények között az immunrendszer idegenként" regisztrál, s ellene ellenanyag- (autoantitest-) képzést indít meg. Izoantigének azonos faj különböző egyedeinek egymástól eltérő antigénjei. Ilyenek például az AB0 vagy D sejtfelszíni vércsoportantigének, vagy egyes esetekben a HLA-antigének is. Heteroantigének: különböző fajú egyedek antigénhatású anyagai. Pl. az ember számára heteroantigének a vírusok, a baktériumok, a gombák, a magasabbrendű állatok, növények makromolekulái. Ellenanyagok Az ellenanyagok (antitestek) képzése a szervezetnek az a képessége, hogy az integritását veszélyeztető antigén szervezetbe való behatolására specifikus kémiai anyagok (ellenanyagok) képzésével válaszol, melyek a humorális immunreakciók elemei. Specif icitásuk azt jelenti, hogy egy adott antigén ellen képződött ellenanyag csak a képzését kiváltó antigénnel lép reakcióba. Ez a tulajdonság az antitestek kémiai tulajdonságaiban rejlik. Korábban már említettük, hogy az ellenanyagok (immunglobulinok) elektroforetikusan a y-globulin-frakcióban vándorló fehérjék, melyek immunelektrof orézissel további öt osztályra bonthatók (IgA, IgG, IgD, IgM és IgE). Kémiailag glukoproteinek, amelyek 4 polipeptidláncból épülnek fel, míg a láncok diszulfidhídakkal (-S-S-) kapcsolódnak egymáshoz. A legismertebb struktúrájú IgG felépítésének tanulmányozása után érthetővé válik az ellenanyagok különféle struktúráihoz kötött számos funkciója (3-16. ábra). A négy polipeptidlánc elhelyezkedése meghatározott, felépítésükben két 215 aminosavból álló, kb. 25 kd hipervariábilis régió könnyűlánc nehézlánc antigénkötés hipervariábilis régió lánc közti diszulfidkötések -kapocsrégió biológiai aktivitás közvetítése - komplementkötő régió ábra. Az IgG-antitest sémája. L: Light (könnyű) lánc, H: heavy (nehéz) lánc. Fajspecifikus elhelyezkedésű-s-s-csoportok (diszulfidhidak). Az IgG könnyűláncának aminosavszerkezete rendkívül variábilis. Ennek köszönhető, hogy nagyszámú specifikus antitest képződhet

91 99 A szervezet védekező rendszerei molekulatömegű könnyűlánc (light: L) és két 440 aminosavból felépülő, 55 kd molekulatömegű nehézlánc (heavy: H) vesz részt. A láncokat összekötő diszulfidhidak közül az egyik meghatározott helyzete biztosítja a nagyfokú variabilitást. A kétféle könnyűlánc (K és X) mellett ötféle nehézlánc (y, 8, a, \i és e) struktúra ismeretes. A könnyűláncoknak van egy konstans aminosavszekvenciájú területe (CL) és van egy variábilis része (VL). AZ egyes immunglobulinok eltérő immunológiai sajátosságainak magyarázata ezekben a variábilis struktúrákban rejlik. A nehézláncok stabil, állandó aminosavsorrendű polipeptidek. A két nehézlánc között elhelyezkedő diszulfidhidak kovalens kötést létesítenek (stabil kötés). Az IgG-molekula bivalens, két antigénkötő hellyel rendelkezik. Az antigénkötés a variábilis régiókhoz rendelt képesség, míg a komplementkötés a molekula konstans nehézláncszakaszának a tulajdonsága. Az immunglobulinok öt osztályát a nehézláncpárok alapján hozták létre: az IgG-molekula y, az IgA a, az IgD 8, az IgM u és az IgE e nehézláncokat tartalmaz. IgG az összes immunglobulinok 80%-át teszi ki. Molekulatömege kb. 150 kd. Az újszülöttet a placentán áthatoló anyai IgG védi az élet első heteiben a mikroorganizmusok hatásától. Elsősorban antibakteriális és antivirális ellenanyag, de IgG-osztályba tartoznak az antitoxinok is. Mint opszonin, az IgG jelentősen gyorsítja a fagocitózist, részt vesz a komplementkötési reakciókban is. Az IgG-csoportba tartoznak a leukocyták és a thrombocyták ellen termelődő áutoantitestek is, valamint a D- (Rh-) antigén ellen képződő ún. inkomplett ellenanyagok. Az IgA kd molekulatömegű, monomer és polimer formában előforduló immunglobulin. A regionális nyirokszervekben termelődik, elsősorban a nyál, könny, orrváladék, légúti váladékok, illetve a gyomor-bél rendszer váladékának ellenanyaga. Elsősorban tehát a gyomor-bél rendszer és a légutak irányából jövő fertőzések ellen nyújt védelmet. Termelése a megszületés után csak 3-4 héttel indul meg, a felnőttekre jellemző koncentráció azonban csak az 5-6. életév után alakul ki. Az IgM kd molekulatömegű makromolekula, amelyet 5 négy láncú alapegység épít fel. Felületén számos antigénkötő hely található, emiatt immunológiai aktivitása igen nagy. IgM-ellenanyagok a vércsoportantigének elleni izohemagglutininek (anti-a és anti-b). Jelen van csaknem valamennyi immunreakcióban. Antigénekkel kötődve többnyire szabad szemmel látható reakciót ad. Antigénstimulusra adott válaszreakció kezdetén az IgM-osztályba tartozó ellenanyagok biztosítják a védekezést (korai reakció), később az IgM mennyiségét jelentősen meghaladó IgG veszi át ezt a funkciót. Az IgD 150 kd molekulatömegű, az emberi vérplazmában fiziológiás körülmények között csak nyomokban fordul elő. Immunológiai szerepe még nem teljesen tisztázott, feltehetően az ún. természetes ellenanyagok körébe tartozik. Az IgE 200 kd molekulatömegű, egészséges ember vérplazmájában csak igen csekély mennyiségben fordul elő. A bőr sejtjeihez, a bazofil granulocytákhoz és a mastocytákhoz kötődik, s ha ezek a komplexek specifikus antigénekkel (allergénekkel) kapcsolódnak, korai allergiás reakciót megindító mediátorok (hisztamin, kemotaktikus faktorok stb.) szabadulnak fel. Az IgE funkciója tehát az azonnali túlérzékenységi reakciók (szénanátha, urticaria, asthma bronchiale) kiváltása. Korábban már említettük, hogy az immunglobulinokat az immunkompetens B- sejtekből transzformálódott plazmasejtek termelik. Ezen sejtek endoplazmás retikulumában igen aktív, mrns által kódolt polipeptid-szintézis folyik. Az itt előállított immunglobulin-molekula a Golgi-apparátuson át választódik ki. Az ellenanyagszintézis pontos mechanizmusa még ma sem teljesen ismert.

92 A vér 100 Számos elmélet közül a leginkább elfogadott a klónszelekciós elmélet, mely szerint az intrauterin életben az immunkompetens nyiroksejtek osztódása és differenciálódása révén igen sok prekurzor sejt képződik. Minden őssejt" csak egyetlen fajlagos ellenanyagot képez még az antigénnel való találkozás előtt, s a keletkezett immunglobulinok a sejtekben maradnak. A megszületés után a szervezetbe kerülő antigén a megfelelő sejteket osztódásra, az utódsejteket pedig fajlagos ellenanyag előállítására serkenti. Ha az immunkompetens őssejt az intrauterin életben találkozik a fajlagos antigénjével, akkor antigénantitest reakció következtében elpusztul, belőle klón nem fejlődhet. így a szervezet saját makromolekulái ellen immunanyagokat termelő őssejtek feltehetően a thymusban megsemmisülnek. Immunreakciók Az antigének és az ellenanyagok kötődése létrejöhet a szervezeten belül (in vivő) és a szervezeten kívül, kémcsőben (in vitro). Ez utóbbit az immunreakciókban részt vevő elemek (antigének, ellenanyagok, komplement stb.) laboratóriumi kimutatására használjuk. Az immunreakcióknak három fő csoportját különíthetjük el: 1 direkt reakciók, 2 komplemen (aktiválással járó reakciók, 3 anafilaxiás reakciók. Direkt immunreakciók Agglutináció olyan antigén-antitest reakció, amelyben az antigén mindig sejtes elem (pl. baktérium, vörösvérsejt) és a specifikus ellenanyaggal való kötődés direkt úton valósul meg. A kötődés eredménye a sejtek összecsapódása. Az agglutinációban részt vevő antigént agglutinogénnek, az azt létrehozó ellenanyagot agglutininnek nevezzük. Precipitáció esetén a kolloid természetű antigént (precipitinogént) a specifikus precipitinek direkt módon kicsapják. A csapadék zavarosodás, illetve oldhatatlan komplex formájában jelentkezik. Neutralizáció során az ellenanyag az ún. antigéndetermináns csoporthoz kötődik, s azt gyakorlatilag lefedi", s ezzel az antigénhatást közömbösíti. Lízis során az ugyancsak sejtes antigének (baktériumok, gombák, vírusok, vörösvérsejtek) a lizinnek nevezett ellenanyagok sejtmembránt pusztító hatására feloldódnak. Komplementaktiválódással járó reakciók A direkt antigén-antitest reakciók általában enyhe lefolyásúak, adott esetben nem elegendők az antigén eliminálásához. Ezért a kívánt hatás eléréséhez társreakciók is szükségesek lehetnek (pl. komplementkötés). Akomplementek 18 inaktív állapotban lévő enzimből álló rendszerek. Antigén hatására aktiválódnak, s ez a folyamat az egymást segítő láncreakciók sorozatában valósul meg. Az immunválaszt az antigén-komplement komplexet képezve, együtt indítja el. Lízis: a komplementek proteolitikus hatásaként a membránfehérjék feloldásában nyilvánul meg. A komplementhatás lehet bakteriolízis, citolízis vagy hemolízis. Opszonizáció: a komplementfaktorok mint opszoninok a baktériumok felszínéhez kötődnek, s ezzel megjelölik s feltálalják" a phagocyták számára a bekebelezendő részecskét.

93 101 A szervezet védekező rendszerei Kemotaxis: a szervezetbe jutott antigénhatású kórokozók aktiválják a komplementrendszert, ennek során a komplementmolekulákról biológiailag aktív polipeptidek, fehérjefragmentumok hasadnak le, amelyek kemotaktikus hatásúak és a phagocytasejteket a baktériumok elpusztításának helyszínére irányítják. Agglutináció: a vörösvérsejtek felszínére kötődött inkomplett antitestekhez kapcsolódik és hemagglutinációt hoz létre. Vírusneutralizáció:a vírust közömbösítő ellenanyag komplement jelenlétében meggátolja a vírus szaporodását. Anafilaxiás reakció Ebben a reakcióban az antigénstimulus hatására létrejött immunválaszt IgE esetleg IgG típusú ellenanyagok váltják ki. Ismételt antigénhatás esetén az antitesttermelés mellett bizonyos mediátor anyagok (hisztamin, prosztaglandinok stb.) szabadulnak fel a mastocytákból és megváltoztatják az érfal permeabilitását. Ezáltal fokozódik a plazma kiáramlása az interstitialis térbe (ödémaképződés), fokozódik a simaizmok görcskészsége (elsősorban a bronchusoké). Hisztamin hatására óriási mértékű értágulat (vasodilatatio) és vérnyomásesés (hypotensio) következik be. Az intravasalis térből folyadék áramlik az interstitiumba, az érpályán belül hypovolaemia alakul ki. Az értágulat a mikrocirkuláció területén kifejezett, a szív és az agy vérellátása nagymértékben romlik. A folyadékvesztés miatt a szervezet homeosztázisa felbomlik, s a heves reakció az életet közvetlenül veszélyeztető anafilaxiás shock kialakulásához vezet. A shock olyan heves lehet, hogy a beteg halálát okozhatja. Lokális reakció során eozinofil granulocyták népesítik be a keringést. Ez a folyamat rendszerint megelőzi a klinikai tünetek megjelenését (a fokozott eosinophilia arra utal, hogy a szervezet fokozott immunválaszra készül). Az anafilaxiás folyamatra jellemző enzimreakciók a granulocyták lizoszomális enzimjeihez kötöttek: kémiai folyamatok megindításával s a gyulladásos reakció kiváltásával segítik az immunfolyamat lokalizálását. Összefoglalva: az anafilaxiás reakció mozgósítja a szervezet védekező erőit lokális és szisztémás történések formájában. Vércsoportok Gerinces szervezetek sejtjei számos antigén jellegű vagy hatású anyagot tartalmaznak a sejtek felszínén (sejtmembránon). Ezeket az egyedre jellemző antigéneket sejtfelszíni markereknek nevezzük. A sejtfelszíni antigének izo-(allo-)antigének, amelyek azonos speciesek különböző egyedeinek jelölőanyagai. A teljesség igénye nélkül ezek közül csak a vérátömlesztés miatt kiemelt jelentőségű vércsoportantigéneket és a transzplantációk szempontjából kiemelkedő HLA-antigéneket tanulmányozzuk. A humán vércsoport-tulajdonságok első leírója Landsteiner volt, aki megállapította, hogy az egypetéjű ikrek kivételével teljesen azonos antigénstruktúrával rendelkező emberek szinte nem is léteznek. A vércsoport-tulajdonságok a vér alakos elemeihez, elsősorban a vörösvérsejtekhez, illetve a plazma immunglobulinjaihoz kötöttek. Ma már több vércsoportrendszert ismerünk. Az egyik legrégebben felfedezett és legfontosabb az ABO-vércsoportrendszer.

94 A vér 102 Az ABO-vércsoportantigének a különféle szekrétumokban (nyál, verejték, gyomornedv, könny) is kimutathatók. Sok olyan antigéntulajdonság is kötődik az említett képletekhez, amelyek mai ismereteink szerint más csoportba nem sorolhatók. A transzfúzió és a szerv- és szövettranszplantációk szempontjából legnagyobb gyakorlati jelentőséget az AB0- és az Rh-rendszernek tulajdonítanak. Az ABO-vércsoportrendszer Az ABO-vércsoport-tulajdonságot a vörösvérsejtek lipo- és glukopoliszacharid-rétegének hemagglutinogénjei hordozzák. Két típusuk ismert, az A-val és a B-vel jelölt agglutinogén, ezek kombinációjából négyféle vércsoport jöhet létre (3-2. táblázat) ben Landsteiner már arra is rámutatott, hogy az emberek vérplazmájában izohemagglutininek is találhatók. Egészséges felnőtt ember vérplazmája soha nem tartalmazhatja azt az agglutinint, amely a saját vörösvérsejtjeit kicsapja, de a plazmájában található olyan ellenanyag, amely az ember keringő vörösvérsejtjeire nem hat (Landsteiner-féle szabály). A vércsoportantigének kémiailag glukoproteidek, 15 aminosavból és a specifitást meghatározó szénhidrátokból épülnek fel. A hemagglutininek IgG- vagy IgMosztályú immunglobulinok. Az ABO-vércsoportantitestek termelődése olyan baktériumok hatására következik be, amelyek az emberi ABO-antigénekkel közel azonos antigéneket Vércsoport Az AB0-vércsoportok Vörös vérsejtfelszíni antigének 3-2. táblázat tartalmaznak. (Ezt az ellenanyag-termelést újszülöttkorban az E. coli törzsek humán A- és B-agglutinogénekkel rokon antigénjei természetes" módon váltják ki.) Hemagglutininképzés izoimmunizáció útján is létrejöhet, pl. nem csoportazonos (inkompatibilis) vérrel végzett transzfúzió, im. adott vérinjekció, inkompatibilis terhesség és szövet- vagy szervátültetés következtében. A képződő hemagglutinin agglutinálja, majd komplement aktiválódása mellett hemolizálja a vörösvérsejteket, s a nagyfokú hemolízis transzfúziós szövődményt okozhat. Ezért csak AB0- és Rh-azonos vért szabad vérátömlesztésre felhasználni. Helytelen a 0-ás vércsoportú egyének vérét, mint általános donorokét alkalmazni, vérplazmájuk ugyanis különböző mennyiségű (titerű) anti-a vagy anti-b ellenanyagot tartalmazhat, ezért magasabb anti-a-titer esetén az A tulajdonságú vörösvérsejteket kicsaphatja. (Természetesen, ritkán az AB0- és Rh-csoportazonos vérrel végzett szakszerű vérátömlesztés is okozhat szövődményeket a számtalan egyéb sejtfelszíni jelölőanyag jelenléte miatt.) A B AB 0 A B AésB anti-b anti-a anti-a és anti-b Rh- (D-) vércsoportrendszer Landsteiner és Wiener 1940-ben leírták, hogy az emberek nagy részének (84-85%- ának) vörösvérsejtjei D-antigént tartalmaznak. Ezt az antigént Rh-faktomak nevezték el. Később beigazolódott, hogy ez a rendszer sem egységes, többféle antigén variációjából áll, ezek a cc, dd, ee antigének. Egyes kutatók szerint az emberek

95 103 A szervezet védekező rendszerei vörösvérsejtjei az említett antigénekből legalább hármat tartalmaznak, míg mások úgy találták, hogy mind a hat jelenléte is igazolható. Klinikai szempontból azonban helytálló az a megállapítás, hogy az Rh-pozitív egyének vörösvérsejtjei erős antigenitású D-antigént is tartalmaznak, míg az Rh-negatív emberek vörösvérsejtjeinek felszínéről ez nem mutatható ki. Fiziológiás körülmények között sem a Rh-pozitív, sem az Rh-negatív egyedek vérplazmájában nem lehet anti-d izohemagglutinin. A D-antigének azonban Rh-negatív egyénbe jutva (helytelen transzfúzió, terhesség, szülés vagy terhességmegszakítás alkalmával) az Rh-negatív szervezetben ellenanyag-termelést indukálnak. A képződött inkomplett ellenanyagok az Rh pozitív vörösvérsejtek felszíni D antigénjéhez kötődve azt szenzibilizálttá, ezáltal sérülékenyebbé, rövidebb életűvé teszik. A szenzibilizált vörösvérsejtek hamarabb szétesnek és kiszűrődnek a keringésből, immunhemolitikus anaemiát, s a fokozott vörösvérsejt-szétesés miatt hemolitikus icterust okozva. Ha ez az állapot Rh-negatív anya Rh-pozitív magzatában fordul elő, akkor a terhesség első harmadában a hemolitikus anaemia okozta hypoxia a magzat elhalását, a terhesség második felében pedig súlyos anaemiát, hypoxiát és sárgaságot (icterus hemolytícus neonatorum) okozhat. A magzat vérplazmájában felszaporodó bilirubin a magzatban még kialakulatlan vér-agy gáton átjutva lerakódhat a basalis ganglionokban, ennek következtében súlyos, centrális eredetű bénulás (Little-kór) jöhet létre. Az Rh-pozitív magzatot viselő Rh-negatív anyák terhesgondozása során rendszeresen ellenőrizni kell vérplazmájukban az inkomplett (anti-d) ellenanyag jelenlétét, illetve titerének emelkedését a terhesség során (indirekt Coombs-próba). HLA-rendszer A szövet- és szervtranszplantációk során derült fény arra, hogy a gerincesek minden sejtje genetikailag determinált antigéneket-tartalmaz, melyek elsősorban a sejtmembránon foglalnak helyet (sejtfelszíni markerek). Jellegzetesen ezek a jelzőanyagok az egyed minden sejtjén egyformák, de a fajon belül különbözőek lehetnek. Ma már tudjuk, hogy ezek az egyedre jellemző antigének csak a magvas sejtek sajátosságai (vörösvérsejtek ilyen antigénekkel nem rendelkeznek), s mivel ezeket először a fehérvérsejtek felszínéről sikerült kimutatni, humán leukocyta antigénnek (HLA) nevezték el. Kémiailag gluko- és lipoproteinek, funkcionálisan pedig izoantigének. Három fő csoportjuk ( A, B és C), ezen belül pedig számos alcsoportjuk ismeretes. Jelenlegi ismereteink szerint ezek a legjelentősebb hisztokompatibilis antigének. Gyakorlati jelentőségük a transzplantációk kivitelezésénél van. A szövet- és szervátültetés sikere a HLA-antigének azonosságától vagy legalább nagyfokú hasonlóságától függ. Két különböző faj szöveteinek átültetése a xenograft, általában sikertelen. Ha azonos fajú, különböző egyedekbe transzplantálunk szöveteket, akkor a beültetett szövet izoimmunizációt indukál, s a transzplantátum elpusztul, kilökődik. Ha azonos fajú, de különböző egyedek genetikailag azonosságot mutatnak (pl. egypetéjű), szöveteik transzplantációja syngengraft, az átültetés sikeres lehet a HLA-rendszer hasonlósága miatt. Autograftról beszélünk, ha egy adott egyén bármely szövetét ugyanabban a szervezetben egy más helyre transzplantáljuk, ebben az esetben a transzplantáci-

96 A vér 104 ónak immunológiai korlátai nincsenek. A celluláris immunválaszt az ezzel egyidőben meginduló humorális immunválasz is segíti (host versus graft reakció). Adott esetben a beültetett szerv vagy szövetdarab ha az sok immunkompetens lymphocytát tartalmaz idegenként ismeri fel a recipiens sejtjeit, s kilökődési reakciót indít meg ellene (graft versus hőst reakció). Ez a reakció a csontvelőátültetések kapcsán gyakori. Az immunszuppresszió nem más, mint mesterségesen indukált immuntolerancia, azaz a szervezet immunológiai válaszkészségének visszaszorítása. Immunszuppressziót számos immunválaszt gátló hatás létrehozhat, pl: 1 ionizáló sugárzás (elpusztítja a lymphocytákat, gátolja a macrophagok működését), 2 kortikoszteroid hormonok (csökkentik keringő vérsejtek, elsősorban a lymphocyták számát, gátolják a fagocitózist), 3 kémiai anyagok (pl. alkilezőszerek, antibiotikumok) megakadályozzák a sejtosztódást vagy gátolják az immunglobulinok szintézisét. Ujabban specifikus antilymphocyta savó (ALS) vagy antithymocyta savó (ATS) adásával sikerült a kilökődés veszélyét csökkenteni. Az antigénspecifikus és a nem antigénspecifikus immunszuppresszív szereket általában együtt alkalmazzák. A módszer korlátai abból adódnak, hogy nagymértékben visszaszorítják a szervezet védekezőmechanizmusait, s az eredményes transzplantáció után esetleg egy banális fertőzés okozza a beteg halálát. Az immunvédekezés zavarai Allergia (hiperszenzitivitási reakció) Az előző részben az immunválaszt mint a kórokozók elleni védekezés legfontosabb mechanizmusát ismertük meg. A szervezetnek azt az állapotát, amikor a behatoló kórokozókkal szemben specifikus és aspecifikus mechanizmusaival védekezni képes tehát optimális mértékben reagál normergiának nevezzük. Ezen protektív reakciók során a szervezet sejtjei nem károsodnak. Kóros körülmények között az immunreakcióknak a szervezet kórosan fokozott reakciókészsége miatt a gazdaszervezet sejtjei is áldozatul esnek. A szervezet túlérzékenységi reakcióját nevezzük allergiának. Allergén lehet bármely antigén és haptén, sőt kismolekulájú anyagok is (pl. por, gyógyszermolekulák), amely túlérzékenységi reakciót vált ki. Patomechanizmusa:a szervezetbe jutó allergének IgE-, esetleg IgG-produkciót indítanak meg. Újabb allergénstimulus esetén az IgE hatására a mastocytákból és a bazofil granulocytákból humorális mediátorok (hisztamin, prosztaglandinok, szerotonin stb.) ürülnek. Ezek a vazoaktív anyagok helyi gyulladásos reakciót váltanak ki. A korábban már leírt anafilaxiás reakcióhoz hasonlóan, a helyi gyulladás területén plazmakiáramlás jön létre (urticaria, ödéma). Az orrnyálkahártya vagy a gége területén ez szénanátha vagy gégeödéma formájában jelentkezik. Klasszikus allergének okozta folyamat a bronchusok, bronchiolusok simaizomzatának reverzibilis spazmusával járó asthma bronchiale. Az anafilaxiás reakció egyik helyi formája az ún. Arthus-reakció. Kialakulása akkor várható, ha antigént injiciálunk olyan szervezetbe, amelyben már nagy mennyiségű ellenanyag kering. Ez immunkoplexek létrejöttét, az immunkomplexek pedig nekrotizáló helyi gyulladásokat okoznak.

97 105 A szervezet védekező rendszerei Immunhiányos állapotok Olyan immunbetegségek, amelyek az immunrendszer elemeinek hiánya vagy funkciózavara miatt az immunválasz elégtelenségében nyilvánulnak meg. A szervezet immunológiai válaszképtelenségét anergiának, a csökkent válaszadást pedig hypergidnak nevezzük. Primer immundeficienciák az immunrendszer elemeinek működészavara miatt jönnek létre. Az előfordulás leggyakoribb oka a T- vagy B-sejtek hiánya. T-sejtes immundeficiencia. A thymus genetikai hiba következtében nem fejlődik ki (aplasia) vagy csökevényes (hypoplasia), s a thymushoz kötött lymphocytafunkciók elégtelenné válnak. Emiatt a vérben a normálisnál kevesebb a lymphocytaszám, a T-sejtek vagy teljesén hiányoznak, vagy számuk elenyészően csekély. Mindezeknek az a következménye, hogy a celluláris immunválasz hiányzik vagy nagyon csekély. A bakteriális, vírusos, gombás fertőzésekkel szemben is nő a fogékonyság. Ezt az immundeficienciát első leírójáról Di George-szindrómának nevezték el. B-sejtek hiánya, agammaglobulinemia. A betegség X kromoszómához kötötten öröklődik, a fiúgyermekeken manifesztálódik. Kialakulása a maternális immunitás miatt csak az első életév végére várható. A B-lymphocyták, elsősorban a plazmasejtek hiánya miatt, s ezáltal az immunglobulinok hiányoznak a vérplazmából. A celluláris immunválasz ebben az esetben létrejön, de a humorális reakciók hiánya miatt a fertőző betegségek iránt fogékonyabbá válik a csecsemő. Néha csak egyes immungobulinok hiányoznak (pl. szelektív IgA-deficiencia), más esetben az IgA és IgG teljes hiánya mellett a plazmasejtek végső differenciálódási zavara miatt fokozottan termelődik IgM. A svájci típusú immundeficiencia a T- és B-sejtek együttes hiánya miatt alakul ki. Autoszomális recesszív öröklésmenetet mutató betegség (csak a fiúgyermekeken manifesztálódik). Feltehetően a lymphocytaprekurzor sejt károsodása miatt mind a T-, mind a B-lymphocyták száma csökken, ennek következtében a celluláris és humorális védekezés is elégtelen. Szekunder immundeficienciákhoz számtalan egymástól független körülmény vezethet. Pl. alultápláltság, vitaminok (C-, B-vitamin) és nyomelemek (Fe, Cu, Zn) hiánya, a csontvelőt és a nyirokszerveket pusztító ionizáló sugárzás, toxikus anyagok, illetve immunszuppresszív kezelés. Számos olyan fertőző betegséget ismerünk (lepra, lues, kanyaró, rubeóla, malária stb.), amelyek megváltoztatják a szervezet védekezőmechanizmusait. Az utóbbi években az érdeklődés előterébe került a HTLV-III vírus által okozott szerzett immunhiányos tünetegyüttes (Aquired Immuné Deficiency Syndrome), közismert nevén az AIDS. A betegség következtében a celluláris immunválaszt megindító T-iniciátor és az azt segítő T-helper sejtek száma rohamosan csökken, s természetesen a celluláris immunválasz is elégtelen. A beteg halálát általában fertőző megbetegedések okozzák, amelyekkel szemben a szervezet védekezésképtelenné vált. Autoimmun betegségek Fiziológiás körülmények között az egészséges szervezet saját sejtjei és testnedvei ellen nem képez antitesteket (immuntolerancia). Ha valamely okból az immuntolerancia megszűnik, és az immunrendszer az addig sajátként ismert elemeket idegennek tekintve immunválaszt indít ellenük, akkor autoimmun betegségek jönnek létre.

98 A vér 106 Az autoagresszív folyamatok kialakulásának okát vagy pontos mechanizmusát még nem ismerjük. Az immuncitológia vizsgálómódszereinek fejlődésével több teória született a keletkezésük magyarázatára, pl. patológiás körülmények között megváltozhat egyes T-lymphocyta sejttípusok aktivitása: a T-helper sejtek aktivitása fokozódik (ezért az autoreaktív a saját sejtek ellen ható klónok aktivitása is fokozódik). A T-szuppresszor lymphocyták csökkent aktivitása fokozza az autoreaktív klónok működését is. Más elmélet szerint mutáció hatására megváltozhat a szervezet saját antigénjeinek struktúrája, esetleg ezekhez az elemekhez valamilyen molekula (pl. haptén) kapcsolódhat, s így immunreakciót indít meg. A felsorolt elméletek egyenként és együtt is igazak lehetnek egyes autoimmun betegségek keletkezésének magyarázatára, a lényeg az, hogy autoantitestek keletkeznek a szervezet saját antigénjei ellen és immunreakciót váltanak ki. Az autoimmun betegségek lokalizálódhatnak egyetlen szervre, de befolyásolhatják az egész szervezet működését is. A legtöbb autoimmun betegség autoantitestek és (esetleg megváltozott) sejtfelszíni antigének kötődésével kezdődik. Az interakciónak többféle következménye lehet: Antigén-antitest kötődés sejtpusztulást eredményez (pl. a mellékvese sejtjei elleni antitestek Addison-kórban vagy tireoglobulin elleni antitestek Hasimoto-féle thyreoiditisben). Az autoantitestek sejtfelszíni receptorokhoz kötődnek, s ezzel megváltoztatják az élettani receptorműködést. Pl. ~ TSH-receptor elleni autoantitestek tireotropin agonistaként a pajzsmirigyhormonok túlprodukcióját idézik elő Graves-kórban, vagy ~ myasthenia gravis szindrómában az autoantitestek a motoros véglemezeken az acetil-kolin-receptorokat letakarják, s ezzel megszűntetik a neuromuscularis transzmissziót, ~ anaemia perniciosában az autoantitestek célpontja a gyomor parietalis, intrinsic faktort termelő sejtjei vagy az intrinsic faktor B 12 -vitamin kötő helyei. ~ Autoimmun folyamat következtében jön létre az inzulinrezisztens diabetes mellitus, amelyben az autoantitestek az inzulinreceptorokhoz kötődnek, s ezzel meggátolják az inzulin kapcsolódását a sejthez. ~ Szisztémás autoimmun betegség a lupus erythematosus disseminatus (SLE). SLE-ben az autoantitestek direkt módon kötődnek a sejtekhez és elpusztítják, tönkreteszik őket, ugyanakkor a vérben immunkomplexek keringenek, amelyek lerakódása facilitálja a kórfolyamatot. SLE-betegségben a vérsejtek elleni autoantitestek anaemiát, leukopeniát, thrombopeniát okoznak, a keringő DNS elleni (antinukleáris) antitestek a veseglomerulusokban, az ízületekben, a légzőszervben stb. rakódnak le és ezeken a helyeken gyulladásos folyamatokat okoznak. A véralvadás (haemostasis) Az emberi szervezet vérkészletének 80-85%-a a vérkeringésben, 15-20%-a pedig a vérraktárakban (elsősorban a lépben, a májban, csontvelőben) található. Az érpálya kisebb-nagyobb sérülései különböző mennyiségű vér elvesztését eredményezhetik. Ha e vérvesztés 25%-nál nagyobb, az életműködések fenntartása is kétséges. A vérvesztés ellen a magasabbrendű szervezetekben több védekezőmechanizmus működik, amelyek összességükben biztosítják a vérzés megszüntetését, úgy, hogy az érsérülés helyén véralvadék képződik, illetve gondoskodnak a vérerek folytonosságának helyreállításáról. A véralvadás létrejön akkor is, ha a vér kikerül az érpályából (pl. laboratóriumi vizsgálat céljára kémcsőbe gyűjtött vér esetén).

99 107 A szervezet védekező rendszerei A haemostasis celluláris tényezői: a thrombocyták A thrombocyták (vérlemezkék) a csontvelőben képződnek a megakariocytákból, ezek sejthártyának és citoplazmájának lefűződéseiből alakulnak ki, ezért nem igazi sejtek. A thrombocyták 2,5-3 fim átmérőjű, mag nélküli képletek. Egészséges ember perifériás vérében a thrombocytaszám G/l. A thrombocyták a vérkeringésben 9-11 napig élnek, ezután a RES-be kerülnek. Plazmájukon elektronmikroszkópos felvételeken pseudopodiumok (állábak) láthatók, citoplazmájuk pedig különféle, biológiailag aktív anyagokat tartalmazó granulumokkal rendelkezik. A thrombocytákban található és a véralvadás szempontjából lényeges anyagok a trombosztenin és a tromboxán. Korábban kb. tíz thrombocytafaktort is leírtak, de mindössze kettőnek bizonyított az önálló szerepe (egyik a tromboplasztin képzésében részt vevő lipoprotein és az antiheparin hatású polipeptid, amely reakcióba lép a fibrinogénnel), a többi gyakorlatilag más, a véralvadásban közreműködő plazmafaktorokkal azonos. A thrombocyták részvétele a véralvadásban Adhézió: érsérülés esetén a vérlemezkék a sérült erek falában a sérülés során szabaddá vált kollagén rostjaihoz kitapadnak. Aggregáció: az érfalhoz tapadt thrombocytákat a felszínükön képződő thrombin és a szövetekből származó foszfolipidek aktiválják, ennek következtében a sejtek összecsapódnak (aggregáció), miközben szerotonint és egy kontraktilis fehérjét, a trombosztenint szabadítják fel. Az aggregációt a vérlemezkékben képződő tromboxán serkenti, a prosztaciklinek pedig gátolják. Az adhézió és az aggregáció gyors, bonyolult láncreakciót indít meg, amelynek eredményeként thrombocytathrombus keletkezik, s ez mint egy dugó elzárja a sérült érfalat vagy árterületet, s megszűnteti a vérzést. Ez a mechanizmus önmagában csak kis érfalsérülések esetén szűnteti meg a vérzést. Az érsérüléstől a thrombocytathrombus keletkezéséig eltelt időtartam a vérzést idő, amely normális esetben 2-6 perc. Vascularis tényezők szerepe Az ép érrendszer fala a vér alakos elemei közül a vörösvérsejtek számára átjárhatatlan. A kapillárisok igen vékony falú, sérülékeny érszakaszok, kisebb sérülések pontszerű bevérzéseket (petechia), nagyobb sérülések vérömlenyeket (haematoma) hoznak létre. Az érsérülés ellen az erek reflexes összehúzódással (vasoconstrictio) védekeznek. Az összehúzódás általában addig tart, amíg a sérülést elzáró thrombocytathrombus kialakul. Humorális tényezők szerepe A véralvadás humorális tényezői, a vérplazmában lévő ún. plazmafaktorok elsősorban a hepatocytákban, illetve a RES-ben vagy a szöveti sejtekben szintetizálódnak. Kémiailag fehérjék (a 1 - vagy ß-globulinok).

100 A vér 108 Véralvadási faktorok 3-3. táblázat A véralvadás plazmafaktorait a 3-3. táblázat mutatja. Egyes faktorok előállításához K-vitamin is szükséges. A faktorok a plazmában inaktív állapotban vannak, s csak érsérülés esetén aktiválódnak. A véralvadás mechanizmusa A vér alvadási folyamatának lényege a plazmában lévő oldott fibrinogén oldhatatlan fibrinné alakítása. Az alvadási folyamatban négy fő fázis különíthető el: érösszehúzódás, thrombocytafázis, az alvadás főfázisa, fibrinolízis.

101 109 A szervezet védekező rendszerei alvadék retrakciója ábra. A véralvadás folyamata

102 A vér 110 Érösszehúzódás. Az érsérülés területén szerotonin hatására következik be, ezáltal csökken a vérellátás az adott ér által ellátott szervben. A sérült szövetekből szöveti tromboplasztin (III. faktor) szabadul fel, koncentrációja a plazmában lévő Ca 2+ -ionok és a VIII. faktor hatására megnő. A szöveti tromboplasztin nagyon gyorsan aktiválja a protrombint és ezzel rövid úton lehetővé teszi a nagyobb vérvesztés elkerülését. Throtnbocytafázis. Korábban már említettük, hogy a sérült érszakaszt a thrombocyták gyors ütemben megközelítik, arra kitapadnak és aggregálódnak. Az aggregálódó vérlemezkékből és az eret bélelő" endothelből ADP szabadul fel és segíti a thrombocytákból a tromboplasztin felszabadulását. Az alvadás fő fázisa. A véralvadási folyamat kulcsfontosságú tényezője a XII. (Hagemann-) faktor, amely a májban képződik. Érsérüléskor a XII. faktor aktiválódik és egy katalitikus reakciósorozat egyidejű beindításával véralvadási kaszkádot indít el (3-17. ábra). Ez az endogén aktiválórendszer végső soron a protrombint aktiválja, a protrombinból tromboplasztin hatására, Ca 2+ -ionokjelenlétében trombin képződik. A trombin a vérplazmában oldott fibrinogént oldhatatlan, a vérzést megakadályozó fibrinné alakítja. A keletkező véralvadék szerkezetanyaga tehát a stabilizált fibrin, amelyet a XIII. (Laki-Lóránd-) faktor fibrinhálóvá kapcsol össze. Az oldhatatlan fibrinhálózatba bezárt vérsejtekből felépülő véralvadék (thrombus) kialakulásával befejeződik a szervezet védekezése a vérvesztés ellen. A véralvadást erősítő és gátló hatások befolyásolják. Az alvadási kaszkád egymást erősítő reakciók sorozata. A vér homeosztázisának fenntartásában a gátló alvadási faktorok is részt vesznek (antitrombin II, antitrombin III., a2-makroglobulin). Legismertebb hatásuk az ún. antitrombin hatás, sok trombin keletkezésekor neutralizálják azt, s ezzel megakadályozzák a szükségesnél nagyobb mértékű véralvadást. Fibrinolízis. A véralvadék egy idő eltelte után összehúzódik, tömör állományú lesz és 40-50%-nyi savót présel ki magából, retrahálódik. A fibrinháló retrakciójával megkezdődik az alvadt vérrög szervülése is. Ezeket a folyamatokat a fibrin feloldódása (fibrinolízis) követi. A fibrinolízis lehet a végső út, amelyben a folyamat enzimje, a plazmin (fibrinolizin) lassan feloldja a thrombust, s az érfal begyógyul, teljes érzárás esetén az ér lumene ismét átjárhatóvá lesz. A véralvadás gátlása A szervezetben a fibrinogén-fibrin átalakulás és a fibrinolízis egyensúlyban van. A vér folyékonyan tartását a korábban már említett proteáz inhibitorok (pl. antitrombin II., III.) mellett a nagy alvadásgátló hatékonyságú heparin biztosítja. A heparint a mastocyták és feltehetően a bazofil granulocyták termelik. Alvadásgátló hatását azáltal fejti ki, hogy gátolja a protrombin-trombin átalakulást. A májban termelődő dikumarol K-vitamin-antagonista, alvadásgátló hatása a VII., IX. és X. faktorok visszaszorításában rejlik. A piócák nyálmirigyéből nyert hirudin a már létrejött trombint teszi hatástalanná, gátolva a további alvadási folyamatot. In vitro körülmények között az etilén-diamintetraecetsav káliumsója (EDTA), a nátrium-citrát, az ammónium-oxalát és a nátrium-fluorid alvadásgátlók alkalmazása elterjedt, hatásukat valamennyien a plazmában lévő Ca 2+ -ionok megkötésével fejtik ki.

103 111 A szervezet védekező rendszerei A véralvadás zavarai Thrombosis A vér érpályán belüli nem kívánatos megalvadása a thrombosis. Az erek lumenében képződő vérrög a thrombus. A thrombosis az alábbi okok miatt jöhet létre: 1 A vér alvadékonyságának fokozódása, pl. csontvelői daganat következtében a thrombocyták száma 400 G/l fölé emelkedik (thrombocytosis), esetleg a fibrinolitikus folyamatok elégtelensége miatt a thrombusképződés és oldás egyensúlya felbomlik. 2 Az ereket bélelő endothelsejtréteg sima felszínének megváltozása, leggyakrabban atherosclerosis vagy gyulladások (endarteritis) következtében. Az endothel érdessége vagy sérülése esetén a thrombocyták kitapadnak az erek falára és aktiválják az alvadási folyamatot. Egyes gyógyszerek (pl. orális fogamzásátlók) vagy szteroid hormonok, illetve a dohányzás az alvadási folyamat beindulását jelentősen fokozzák. 3 A keringés lelassulása, illetve pangása ugyancsak elősegíti a thrombusképződést. Vénás tágulat (varicositas) vagy gyulladás (thrombophlebitis) az ér lumenét egészében kitöltő és a vérkeringést az adott vénában elzáró thrombus kialakulását eredményezheti. A thrombus miatt a vénákban pangás jöhet létre. Ha a thrombus a képződés helyéről leszakad, a véráram a perifériáról egy távolabbi helyre sodorhatja, és embolia alakulhat ki. Az életfontosságú szervek (agy, szív, tüdő) érelágazódásainál megakadó és azt eltömő embolus hatására az adott terület vérellátása csökken vagy teljesen megszűnik. A szerv amelyben az embolia létrejött sorsa attól függ, hogy az embolus végartériát vagy kollaterálissal rendelkező érszakaszt zárt-e el. Kollaterális keringés esetén a kollaterálisokon keresztül a vérkeringés fenntartható. A szív koszorúserei pl. funkcionális végartériák, elzáródásuk súlyos oxigenizációs zavart, végső soron szívizomelhalást (infarctus) eredményez. Vérzékenység A véralvadás elmaradását vérzékenységnek nevezzük. A véralvadás zavarai rendszerint az alvadási folyamatban részt vevő egyik vagy másik faktor hiánya miatt jönnek létre. Thrombocytopenia (a thrombocytaszám 50 G/l alá csökkenése) fizikai (pl. ionizáló sugárzás), kémiai (pl. szulfonamidok, penicillin, aszpirin) vagy biológiai (tbc, influenza vírus) kórokok csontvelői vérképzést gátló hatására alakul ki. Előfordul myeloid leukaemiában is, ahol a proliferáló myeloid sejtek elnyomják a thrombocytopoiesist. Autoimmun folyamatok fokozott thrombocytaszétesést (thrombocytolízist), így a thrombocytaszám csökkenését okozhatják (Werlhoffkór). Thrombocytopenia esetén megnyúlik a vérzési idő és késik vagy elmarad a thrombocytafhrombus képződése. Véralvadási faktorok hiánya (coagulopathiák) Vérzékenységet okozhat bármelyik alvadási faktor veleszületett vagy szerzett hiánya, esetleg ezek szintéziséhez szükséges anyagok (K-vitamin, aminosavak) csökkent bejutása a szervezetbe, vagy felszívódási zavar miatti hiánya. A májparenchyma betegségei (krónikus hepatitis, májcirrhosis) ugyancsak az alvadási faktorok elégtelen szintéziséhez vezetnek.

104 A vér 112 A haemophilia régóta ismert veleszületett faktorhiány következtében kialakuló vérzékenység. A VIII., IX. és XI. plazmafaktorok hiánya A és B típusú haemophiliát okoz. A betegség recesszíven, X kromoszómához kötötten öröklődik, ezért a nők a hibás gén hordozói, de a vérzékenység a férfiakon manifesztálódik. Mindkét típusú haemophiliában a tromboplasztinaktiválás endogén útja elégtelen, ezért egészen apró sérülések hosszan tartó vérzésekei okoznak. Jellegzetes elváltozások jönnek létre az ízületekben (haemarthrosis), amelyek az érintett ízület funkciózavarához vezethetnek. A betegség kezelésében a hiányzó VIIL, IX. és XI. faktor célzott pótlása eredményes. Disszeminált intravascularis coagulopathia (DIC). Valamely baktérium endotoxinja, a véráramlás megváltozása (lelassulása), esetleg tumorsejtek szétesése következtében a XII. faktort aktiváló anyagok juthatnak a vérkeringésbe, amelyek aktiválják a véralvadás rendszerét, ezért a véredényekben nagy számban képződnek microthrombusok. Ebből következik, hogy a DIC egy thromboemboliás betegség, amely paradox módon a véralvadás elégtelenségeként jelentkezik. A microthrombusok létrehozásához ugyanis a szervezet elfogyasztja" a vérben levő alvadási faktorokat és a thrombocytákat, majd a folyamat vérzékenységhez vezet.

105 4. A szív normális és kóros működése Dr. Ling László Az emberi szervezetben a véráramlás és az ezzel kapcsolatban levő egyéb folyadékáramlás (sejt közötti folyadék, nyirok, liquor, szemben a csarnokvíz) fenntartásának legfőbb tényezője a szív munkája. A szív működésének megértéséhez röviden áttekintjük a szív legfontosabb anatómiai-szövettani jellemzőit. Az újszülött szíve kb. 20 g, a felnőtt emberé kb g tömegű. A négyüregű szív működési szempontból jobb és bal szívfélre osztható. A vér egyirányú áramlását a szív belhártyájából (endocardium) kialakult billentyűk biztosítják. Ezek ugyanis az egyes üregekben létrejövő nyomásemelkedéskor a megfelelő irányokban passzívan záródnak, illetve nyílnak. A bal kamrából a vér az aortabillentyűk (valvulae semilunares) nyílását követően jut az aortába, s az ebből elágazó artériák révén a nagyvérkör v. pulmonalis kisvárkör truncus pulmonalis v cava inf. et sup. bronchusokat ellátó artériák aorta 4-1. ábra. A szervezet vérkeringésének sémás ábrázolása. A nyilak a vér áramlásának irányát mutatják (jp-.jobb pitvar, jk: jobb kamra, bp: bal pitvar, bk: bal kamra, z: zárt állapotban lévő pitvar-kamrai billentyűk, ny: nyitott állapotban lévő zsebes billentyűk). Az ábrán az is látszik, hogy a tüdő és a máj kettős vérellátású szerv. A valóságban a truncus pulmonalis jobb és bal a. pulmonalisra oszlik, így jut a vér a tüdők alveolusaihoz, ahol oxigénben feldúsul és szén-dioxidban szegényebb lesz. A tüdőkből összesen négy v. pulmonalison keresztüljut az artériás vér a bal pitvarba. Ez utóbbi ereket mégis vénáknak nevezzük, mivel a vért a szívbe szállítják a nagyvérkör szerveiből a vénás vért szállító erek a szív saját vérellátása, valamint az összes egyéb szövet és szerv a nagyvérkör szerveit ellátó artériák a májhoz oxigéndús vért szállító a. hepatica

106 A szív normális és kóros működése 114 valamennyi szervéhez. Az aortának a szívből történő eredése után közvetlenül indulnak el a szív saját vérellátását biztosító koszorúserek (aa. coronariae dextra et sinistra). A koszorúserek között anatómiailag találtak kapcsolatokat, de ezek száma, illetve átmérője nem számottevő. Ezért szűkületük vagy elzáródásuk esetén a megfelelő szívizomrész vérellátása elégtelenné válik. Ezen okok miatt a koszorúsereket funkcionális végartériáknak nevezzük. A nagy vérkör szerveiből összeszedődő vénás vér a v. ca va inferioron és a v. cava superioron keresztül a szív jobb pitvarába ömlik. A szív saját koszorúsérrendszerének vénás vére természetesen ugyancsak a jobb pitvarba ömlik. A jobb pitvarból a háromhegyű vitorlás billentyűkön át (valvulae tricuspidales) a vér a jobb pitvarból a jobb kamrába kerül. A jobb kamrából annak összehúzódásakor a vér a tüdők felé vezető truncus pulmonalisba áramlik, mivel a jobb kamrát a truncus pulmonalistól elválasztó billentyűk a jobb kamrában a nyomás emelkedésekor kinyílnak. (Ez utóbbiak ún. zsebes billentyűk, szerkezetük hasonló a bal kamrát az aortától elválasztó billentyűkéhez.) A jobb kamrából kiinduló, a tüdőket ellátó, majd innen összeszedődve a szív bal pitvarába vezető érrendszer a kisvérkör. A bal pitvarból a vér a bal kamra irányába nyitja a kéthegyű vitorlás billentyűket (valvulae bicuspidales seu mitrales) és a bal kamrába jut. A négyüregű szív, a nagy- és a kisvérkör kapcsolatát a 4-1. ábra szemlélteti. Ép viszonyok esetén a nagyyérkör a véráramlással szemben nagyobb fizikai ellenállást jelent, mint a kisvérkör, ezért a bal kamra izomfalának vastagsága a jobb kamráénak kb. kétszerese. A szívizmot belülről a szívbelhártya (endocardium), kívülről pedig a szívburok (pericardium) borítja. Ez utóbbi visceralis és parietalis lemeze között néhány csepp folyadék van. Ez a folyadék csökkenti a két lemez közötti súrlódást a szívizom összehúzódásakor, illetve ellazulásakor. Ha a szívizmot a váz-, illetve simaizomzattal összehasonlítjuk, jellegzetes morfológiai sajátosságokat figyelhetünk meg, ezekről az 1. fejezetben már szó volt. A szív ingerképző és ingervezető rendszere. Ismeretes, hogy az idegi összeköttetésétől megfosztott (denervált) szív továbbra is működik, periodikusan összehúzódik és ellazul, ha a szükséges oxigénés tápanyagellátás biztosított. A szívnek ezt a képeségét automáciának nevezzük. Ezt a periodikus működést a szív jobb pitvarának hátsó falában található, a jobb fülecse és a nagy vénák beszájadzásának közelében elhelyezkedő, kb. 4 x 4 x 20 mm-es képlet, a sinuscsomó (sinoatrialis vagy,,sa"-csomó) biztosítja. A sinuscsomó csakúgy, mint a később ismertetésre kerülő AV-csomó, illetve az ingerületvezető-rendszer módosult szívizomsejtekból épül fel. A spontán ingerképzés elektrofiziológiai magyarázata, hogy az ingerképzésre specializálódott sejtek nyugalmi potenciálja kicsi és membránjuk az ionok számára fokozottan átjárható. így az ingerképző képességgel rendelkező szövetek nyugalmi potenciálja a fokozott ionpermeabilitás miatt külső behatás nélkül is eléri a küszöbértéket és így spontán létrejön az akciós potenciál. Ez a folyamat periodikusan ismétlődik. Az ingerképző képességű szövetek aktivitását angol kifejezéssel pacemaker működésnek nevezzük. A sinuscsomóban keletkező ingerület szétsugárzik a pitvar falát alkotó szívizómrostokra és a pitvari pályákon keresztül eléri az atrioventricularis (AV, más néven Aschoff-Tawara-) csomót. Innen az ingerület ugyancsak módosult szívizomrostokból kialakult, ingerületvezetésre specializálódott His-kötegen kerül át a pitvarok területéről a kamrai szeptumba. A pitvarok és a kamrák közötti egyetlen kapcsolatot a His-köteg jelenti. Ez

107 115 A szív ingerképző és ingervezető rendszere feszültségmérő műszer sinuscsomo pitvarizom AV-csomó Tawara-szár kamraizom anurus fibrosus Purkinje-rostok 4-2. ábra. A szív ingerképző és ingerületvezető rendszere (baloldalt). A jobb oldalon egy szívizomsejt és egy feszültségmérő készülék sémás rajzát látjuk. A készülék egyik elektródája a vizsgált szívizomsejt felszínén, a másik a sejt citoplazmájában van. Amennyiben ilyen módon vizsgáljuk a szív egyes részeiben a feszültségváltozást, akkor a megfelelő görbéket kapjuk. A képzeletbeli vízszintes tengelyen az időt, a függőleges tengelyen pedig a feszültséget ábrázoltuk. A görbék tehát az egyes szívizomrészek akciós potenciáljának felelnek meg abból adódik hogy a pitvarokat és kamrákat elválasztó kötőszövetes gyűrűrendszer, az ún. anulus fibrosus elektromos szigetelőréteget" képez a pitvari és kamrai izomzat között. A kamrai szeptumban a His-köteg egy bal és egy jobb oldali Tawara-szárra oszlik, amelyek további elágazódását Purkinje-rostoknak nevezzük. így jut el a sinuscsomó által keltett, percenként kb ingerület a kamrák munkaizomzatához (4-2. ábra). Az AV-csomó módosult szívizomsejtjei is képesek spontán ingerképzésre, de az itt létrejövő frekvencia a sinuscsomóénál kisebb. Ép viszonyok, illetve jól működő sinuscsomó esetén az atrioventricularis-csomó spontán aktivitása nem juthat érvényre, mivel ezt a sinuscsomóból gyors egymásutánban érkező ingerületek nem teszik lehetővé. Élettani körülmények között tehát a sinuscsomó a szívműködés ritmusának meghatározója, a szív saját pacemakere". Kóros körülmények között nemcsak a már említett AV-csomó, de a szív ingerületvezető rendszere, sőt a kamrai izomzatnak bármely része képes spontán ingerképzésre. Normális viszonyok között erre az önállósodásra" az egyes szívizomrészeknek a szó szoros értelmében nincs idejük. A szív egészét vizsgálva az ingerületi folyamat alatt megállapítható, hogy a sinuscsomó aktiválódásától a teljes kamrai izomzat elektromos aktiválódásán keresztül a nyugalmi állapot helyreállásáig kb ms telik el. Azt a már korábban ismertetett tényt, hogy ép viszonyok esetén az ingerképzés mindig a sinuscsomóban történik, nomotop ingerképzésnek nevezzük.

108 A szív normális és kóros működése 116 Elektrokardiográfia A sinuscsomóból kiinduló és rövid idő alatt az egész szívizomzaton végigterjedő elektromos feszültségváltozás nemcsak magán a szíven, hanem attól távolabb, a testfelszín különböző pontjain is mérhető. Ennek az az oka, hogy testünk nagy részét víz alkotja, így a testnedvek elektromos szempontból jó vezetők. A testfelszín két különböző pontjára helyezett elektródok között mért potenciálváltozás a szívizomrostok akciós potenciáljainak eredője. Ha két testfelszíni elektródot alkalmas berendezéshez csatlakoztatunk és a potenciálváltozásokat egyenletes sebességgel mozgó papíron regisztráljuk, jellegzetes görbét kapunk, amelyet elektrokardiogramnak (EKG) nevezünk. feszültségmérő műszer 4-3. ábra. Az Einthoven-féle elvezetések sematikus ábrázolása (jk: jobb kar, bk: bal kar, bl: bal láb, I, II., III.: a standard elvezetések jelölése) A leggyakrabban használt EKG-elvezetéseket három csoporba soroljuk: 1 Einthoven-féle bipoláris, ún. standard" elvezetések. Ezeket római számokkal jelöljük: I. a jobb és bal kar közötti, II. a jobb kar és a bal láb közötti, III. a bal kar és a bal láb közötti feszültségingadozást regisztráljuk. Ezeket az elvezetéseket azért nevezzük bipolárisnak", mert a testfelszínre helyezett mindkét elektród egyegy elektromosan aktív pólust képvisel (4-3. ábra). 2 Goldberger-féle unipoláris végtagi elvezetések. Ezeket avr, avl, avf rövidítésekkel jelöljük. Természetesen itt is két elektród között mérjük a feszültségingadozást, azonban hagyományosan mégis unipoláris" elvezetésekről beszélünk. Ennek az a magyarázata, hogy itt az egyik végtagra helyezett elektródon mérhető potenciálváltozást egy mesterségesen létrehozott 0" feszültségű ponthoz viszonyítjuk. Az avr, avl, avf rövidítések utolsó betűje jelzi azt, hogy az ún. differens" vagyis elektromosan aktív elektród melyik végtagon van: avr (R=right) jobb kar, avl (L=lef t) bal kar, avf (F=f oot) láb. A 0" pontot úgy hozzuk létre, hogy a másik két végtagra helyezett elektródot (pl. avr esetén a bal kar és a bal láb) egy-egy ellenálláson keresztül, a vizsgálókészülék kapcsolójának avr-helyzetű állásánál egymással összekötjük. 3 Mellkasi elvezetések. Ezek jelölése: V 1, V 2, V 3, V 4, V 5, V 6 - Itt a mellkasfal hat, anatómiailag pontosan meghatározott pontjára helyezzük a differens" elektródot, és az itt létrejövő feszültségingadozást szintén egy mesterségesen létrehozott 0" feszültségű ponthoz viszonyítjuk. Az említett 0" pontot úgy hozzuk létre, hogy ellenálláson keresztül egy pontba egyesítjük mindhárom végtagról elvezetett feszültségingadozást (4-4. ábra). Az EKG-görbe egy szívciklus (lásd később) folyamán létrejövő feszültségingadozásait a 4-5. ábrán figyelhetjük meg. Az EKG-n megkülönböztetünk elektromos pitvari systolét, elektromos kamrai systolét és elektromos kamrai diastolét. A pitvari elektromos diastole időben egybeesik a kamraizomzat aktiválódásával, ezért külön nem lehet elemezni. Az EKG-görbe egyes hullámait az abc nagybetűivel (P, Q, R, S, T, U) jelöljük. A görbén a P-hullám végétől a Q-hullám kezdetéig terjedő vízszintes vonalat

109 117 Elektrokardiográfia izoelektromos vonalnak nevezzük. Az e vonal fölötti hullámokat (P, R, T, U) pozitívnak, a vonal alattiakat (Q, S) negatívnak nevezzük. A P-hullám kezdetétől a Q- hullám kezdetéig terjedő szakasz a PQ-távolság. Azt az időintervallumot mutatja, amely alatt a sinuscsomóból kiinduló ingerület a kamrába érkezik. A PQ-távolság normális körülmények között 0,12-0,20 (átlagosan 0,16) s-ig tart. Ezt az időtartamot pitvar-kamrai átvezetési idő-nek nevezzük, és ez a pitvari elektromos systole ideje. Az ingerületvezető rendszer a kamrákban elsőként az ún. papilláris izmokat hozza ingerületbe. Ennek jele az EKG-n a negatív Q-hullám, amelynek időtartama 0,03 s. A 4-4. ábra. A mellkasi EKG-elvezetés kivitelezésének elvi vázlata (E: ellenállás, D: differens elektród, 0; nullpont) Q-hulláin nagyságát azaz amplitúdóját mindig a T-hullám magasságához viszonyítjuk. Normálisan a Q-hullám egyik elvezetésben sem nagyobb a T-hullám nagyságának kb. 25%-ánál. A Q-hullám a kamraizomzat depolarizációjának kezdetét mutatja. Egészséges emberek kb. 30%-ánál e hullám egyik EKG-elvezetésben sem látható. A kamraizomzat fő tömegének depolarizációját jelzi az R-hullám. Ennek amplitúdója 0,5-1 mv. A bal kamra hátsó bazális részének izomzata aktiválódik utoljára, ezt a negatív irányú S-hullám jelzi. Az egész kamraizomzat depolarizációja tehát három hullám formájában jelenik meg az EKG-n. Ezeket együttesen QRS-komplexusnak nevezzük. Ennek időtartama 0,06-0,10 (átlagosan 0,08) s. A QRS-komplexus lezajlása után gyakorlatilag izoelektromos vonalat látunk. Ennek oka a kamraizomzat lassú repolarizációja, és a T-hullám kezdetéig tart. Ez a szakasz normális körülmények között csak maximum 1 mm-re térhet el a P-hullám vége és a Q-hullám kezdete közötti izoelektromos szakasztól, azaz az eltérés úgy pozitív, mint negatív irányba maximum 0,1 mv lehet ábra. Normális EKG-görbe. A PQ-távolság azt az időtartamot mutatja, amely alatt a sinuscsomóról az ingerület a kamrákra terjed (pitvar-kamrai átvezetési idol, QRS-komplexus a kamrai elektromos systole kezdetét jelöli, ST-szakasz a kamraizomzat lassú repolarizációját mutatja. A T-hullám azt jelzi, hogy a kamraizomzat gyors repolarizációjának idején a szívcsúcs elektromosan pozitívabbá válik, mint a még akcióban levő anulus fibrosus közeli kamraizomzat, ezért az elektromos vektorok eredője pozitív. Az U-hullám a szívciklus végén a szívcsúcsban létrejövő elektromos potenciált mutatja

110 A szív normális és kóros működése 118 A kamraizomzat lassú repolarizációja után a gyors repolarizáció következik. Egyetlen izomrost esetén ez az R-hullámmal ellentétes irányú hullám formájában jelentkezne. Az EKG-n azonban az ST-szakasz után pozitív T-hullámot látunk. Ennek az az oka, hogy a szívcsúcs előbb fejezi be a kontrakciót, mint a kamrák bazális része. így a szívcsúcs elektromosan pozitívabbá válik, mint a még akcióban levő anulus fibrosus közeli kamraizomzat, azaz olyan feszültség jön létre, amelynek eredője a szív bázisa felől a szív csúcsa felé mutat. A leírt hullámokon kívül ritkán észlelhető még egy, harmadik pozitív hullám is, amelyet U-hullámnak nevezünk. Ennek valószínű magyarázata, hogy diastole közben a mellkasfalhoz ütődő szívcsúcsban elektromos potenciál jön létre, vagy mások szerint elektrolit- (főként K + -) vándorlás kelti a feszültségkülönbséget. Gyakorlati jelentősége nincs. A szív/elektromos és mechanikus működésének kapcsolata Az EKG-görbén észlelhető potenciálváltozások nyomán a következőket állapíthatjuk meg: ~ A P-hullám (elektromos pitvari systole) után kezdődik a szív pitvarizomzatának összehúzódása (pitvari systole). ~ A QRS-komplexus (az elektromos kamrai systole kezdete) közben, már az R-hullám leszálló ágának idején megkezdődik a kamraizomzat összehúzódása (kamrai systole), amely a T-hullám lezajlása után fejeződik be. A szívizom elektromos és mechanikus működése között ok-okozati összefüggés van. A leírt normális EKG-görbe" csak teljesen ép, jó vérellátású ingerképző, ingervezető rendszer és ép szívizom esetén jöhet létre. A szívizom bármely részének kóros állapota befolyásolja mechanikai kontrakcióját, így elektromos működését is. A szívizom kontrakciója A szívizomban létrejött akciós potenciál depolarizációs szakaszának kezdete után azonnal létrejön a szívizom mechanikai kontrakciója, összehúzódása. A szívizom mechanikai működésére jellemző a minden vagy semmi" válasz. Ennek értelmében tehát a küszöb feletti inger nagysága nem befolyásolja a kontrakció nagyságát. A szívizom elektromos működésének vizsgálatakor kitűnik, hogy a szívizom az akciós potenciál lezajlásának hosszú szakaszában abszolút refrakter fázisban van, azaz újabb ingerre nem reagál. Ha az akciós potenciál időbeni lezajlását összehasonlítjuk a mechanikus kontrakció történéseivel, jól láthatjuk, hogy a kontrakciós válasz több mint fele lezajlik addig, amíg egy újabb kontrakciós válasz létrejöhet. Ez azt jelenti, hogy a szívizom nem tetanizálható.

111 119 A szívizom kontrakciója A szívciklus Az előző fejezetrészekből kitűnt, hogy megkülönböztetünk elektromos, valamint ún. mechanikus szívciklust. Az elektromos szívciklus a pitvarok és kamrák elektromos jelenségeinek változásait foglalja össze. A mechanikus szívciklusban egy adott szívüreg (pl. szívkamra) falának elernyedésekor (diastole) az vérrel telítődik, majd ugyanezen szívrész izomzatának összehúzódásakor (systole) az üregben levő vér a megfelelő billentyűket kinyitva a szívüregből kiürül. Képletszerűen: szívciklus = systole + diastole. Mivel a folyamat periodikusan, körforgásszerűen ismétlődik, ezért nevezzük ciklusnak (küklosz=kör, görög szó). A kamrai diastole folyamán a késői fázisban mindkét oldalon a pitvar-kamrai vitorlás billentyűk nyitva vannak, a nagy ereken (v. cava superior et inferior, vv. pulmonales) át áramlik a vér a pitvarokba. A belégzés a nagyvénákban uralkodó negatív nyomás (szívó hatás) miatt segíti a pitvarok telődését, majd továbbjutását a kamrákba. A teljes kamrai telődés kb. 70%-a ezen a módon, tehát passzívan történik. Ennek oka, hogy a pitvarokat a beléjük nyíló nagyvénáktól nem választják el billentyűk. Az aortába, illetve a truncus pulmonalisba vezető szájadékok zártak. Ebben a fázisban ugyanis a kamrákból kiinduló nagy erekben a nyomás sokkal nagyobb, mint a kamrákban, aminek következtében a semilunaris billentyűk szabad szélei egymáshoz fekszenek. A kamrai telődés természetesen az idő előrehaladtával egyre lassul, ahogyan a kamraizomzat nyúlása (azaz a kamra üregének tágulása) az élettani határhoz közeledik. A pitvarok systoléja. A pitvarok falának összehúzódásakor válik teljessé a kamrák telődése, így a teljes kamrai telődés kb. 30%-a aktív, pitvari izommunka eredménye. A kamrák systoléja. A kamrák összehúzódásának első fázisában a kamrákat a pitvaroktól elválasztó billentyűk szélei a kamrákban növekvő nyomás miatt szorosan egymáshoz préselődnek, a pitvarokba átfordulni" azonban nem tudnak, mivel széleiket ínhurok rögzítik a kamrák belső falán lévő papilláris izmokhoz. A vitorlás billentyűk záródása meggátolja a vérnek a pitvarba történő visszaáramlását (regurgitatio). Abban a pillanatban, amikor a kamraizomzat összehúzódása miatt a kamrák üregében emelkedő nyomás meghaladja az aortában (kb. 80 Hgmm), illetve az a. pulmonalisban uralkodó (kb. 10 Hgmm) nyomást, a semilunaris billentyűk az említett nagyerek falához csapódva kinyílnak. Ekkor kezdődik meg a kamrából a vérnek az aortába, illetve a truncus pulmonalisba történő kiáramlása. Ez a kamrai kilövelés (ejectio) fázisa. A kamraizomzat összehúzódása kapcsán az egyes kamrákban a nyomás egy határértékig nő. Ez az érték a bal kamrában kb. 120 Hgmm, a jobb kamrában kb. 25 Hgmm. (Emlékeztetünk a bevezetőben említett anatómiai tényre: a bal kamrai falvastagság a jobb kamra falvastagságának kb. kétszerese, a magzati szívben a sajátos keringési viszonyok miatt a két kamrafal vastagsága még azonos.) Nyugalomban egy kamrai systole alkalmával egy kamra kb ml vért lök ki, de a kamrai systole befejeződésekor még kb. 50 ml vér marad a szívkamra üregében. A kamrai diastole korai fázisa. Az ellazuló izomfalú kamrákban a nyomás gyorsan csökken. Természetesen a nagyerekben (aorta, truncus pulmonalis) a nyomás nagyobb, mint a kamrák üregében, így az aortába, illetve a truncus pulmonalisba vezető semilunaris billentyűk a kamrák irányába zárnak. Ezt a fázist, amely a semilunaris billentyűk záródása után kezdődik, izometriás relaxációnak nevezzük. Ez addig tart, ameddig a kamrákban a nyomás olyan mértékre csökken, amely kisebb lesz, mint a szívpitvarokban uralkodó vérnyomás. Ennél a nyomásértéknél a pitvar-kamrai szájadékot elválasztó vitorlás billentyűk megnyílnak, és a pitvarok irányából a kamrák telődésének első (passzív) szakasza ismét megkezdődhet. A mechanikai szívciklus során a billentyűk mechanikai záródását, illetve bizonyos esetekben a véráramlás létrejövő turbulenciáját hangjelenségek kísérik. Ezen hangokat a mellkasfalon a szív fölött hallgatózva jól meg lehet különböztetni.

112 A szív normális és kóros működése 120 A szív vizsgálata Normális szívhangok I. szívhang:az atrioventricularis (valvula bicuspidalis et tricuspidalis) vitorlás billentyűk záródása következtében jön létre. Ez az első hang" tompább, mélyebb színezetű, zeneibb hangzású és kissé hosszabb ideig hallható, mint a második szívhang. Közelítőleg a bú" szócska hangzásához hasonlítható. II. szívhang: a semilunaris billentyűk becsapódásakor keletkezik. Ez a második hang" magasabb hangszínezetű és az elsőnél rövidebb ideig tart. Jellegét a hirtelen kimondott tup" szócska közelíti meg. Előfordulhat, hogy a kamrai diastole idején egy harmadik szívhang" is hallható. Ez amennyiben gyermek vagy fiatal felnőtt vizsgálatakor kerül észlelésre fiziológiás jelenség lehet. Oka: a mitralis (valvula bicuspidalis) billentyű kinyílásakor a vér hirtelen áramlik a bal kamrába, a gyors beáramlás miatt turbulencia keletkezik, és ez az örvényképződés okozza a halk, mély színezetű, rövid ideig tartó hangjelenséget. Élettani körülmények között is előfordulhat, hogy belégzéskor a második szívhangot kettőzöttnek halljuk. Ezt úgy mondjuk, hogy a második szívhang hasadt". Oka: mély belégzéskor az aortabillentyű záródása megelőzi a truncus pulmonalisba vezető billentyű becsapódását, ezért e billentyűk záródását külön halljuk. Megjegyzendő, hogy amennyiben a légzéstől függetlenül vagy csak kilégzéskor hallunk kettőzött szívhangot, az mindig kóros állapotra utal. A szívhangok alkalmas berendezés (fonokardiográf, PKG) segítségével láthatóvá tehetők", azaz az idő függvényében grafikusan ábrázolhatók. A fonokardiogram képét az EKG-val és egyéb görbékkel együtt a 4-6. ábra mutatja. A bal kamrából nagy sebességgel kiáramló vér a rugalmas artériákban nyomáshullámot kamrai systole kamrai diastole EKG PKG v. jugularis pulzusgörbe apex- (szívcsúcslökés) görbe a. carotis pulzusgörbe 4-6. ábra. A szívműdödést jellemző görbék (a: pitvari systole idején létrejött nyomásemelkedés, c:az izomartériás kamrakontrakció idején a zárt tricuspidalis billentyű bedomborodik a jobb pitvarba, ezért nyomásemelkedést okoz, v: a kamrai diastole kezdetén még a tricuspidalis billentyű megnyílása előtti pillanat idején létrejövőkis méretű pitvari nyomásemelkedés)

113 121 A szívizom kontrakciója hoz létre. Az a. carotisban létrejövő nyomásváltozás szívciklussal való kapcsolatát szintén a 4-6. ábrán tanulmányozhatjuk. Mivel a pitvarokba beszájadzó vénáknál nincsenek külön billentyűk, ezért természetes, hogy a szívpitvarokban a szívciklus során végbemenő nyomásváltozások a pitvarhoz közeli nagy vénákban is nyomásváltozást hoznak létre. így a v. jugularis fölé helyezett regisztrálóberendezés segítségével ábrázolni lehet a v. jugularis pulzációját, aminek alapján tehát a jobb pitvarban lezajló nyomásváltozásokra következtethetünk. A technika fejlődésével lehetőség nyílik arra is, hogy direkt módon mérjük az egyes szívüregekben a nyomásváltozásokat. Ennek során szívkatétert juttatnak a vizsgálni kívánt szívüregbe, a végét ún. elektromanométerrel kötik össze, és így regisztrálható a systole és diastole alkalmával létrejövő nyomás. Az egyes szívüregekben mérhető nyomásértékeket a 4-1. táblázat mutatja. Echokardiográf ia 4-1. táblázat Szívkatéterezés segítségével az egyes szívüregekben mért nyomásértékek (Hgmm) Szívüreg Systoles nyomás Bal pitvar 16 6 Bal kamra megjegyzés: a diastole végért 10 Megfelelő frekvenciájú ultrahanghullámokat bocsátunk a mellkasfalon keresztül a szívre, Jobb pitvar 7 2 majd képszerűen megjelenítve regisztráljuk a Jobb kamra 30 5 visszaverődő hullámokat. Az így létrejövő kép az echokardiogram, melyen jól láthatók a szívüregek falai, a septum, a billentyűk stb. A vizsgálat nagy előnye, hogy könnyen kivitelezhető, a beteg számára a vizsgálat megterhelést nem jelent. A Doppler-ultrahangvizsgálattal a véráramlás jellege és iránya tanulmányozható. A szív röntgenvizsgálata A mellkasátvilágítás, illetve a kétirányú mellkas-röntgenfelvétel készítése ma sem nélkülözhető vizsgálóeljárás. Önmagában is sok következtetésre ad lehetőséget, hiszen a környező szövetekhez képest a vérrel telt szív jobban elnyeli a röntgensugarakat, így alakja (konfiguráció), mozgása a vizsgálat során jól megfigyelhető. A vizsgálatot ki lehet egészíteni egyidejű röntgensugár-fogó kontrasztanyag nyeletésével is. Ilyenkor ugyanis a nyelőcső alatt elhelyezkedő bal pitvar állapotára lehet indirekt módon következtetni. Lehetőség van a röntgenvizsgálat mozgófilmre (kinematográfia), illetve videoszalagra rögzítésére is. így a szívciklus során végbemenő mozgások ismételten, szükség esetén lassítva is tanulmányozhatók. További képalkotó eljárás a számítógépes röntgenfelvétel, a komputertomográfia (CT). Ez igen pontos, részletgazdag képekkel segít a diagnózis megállapításában. A cine-ct (ultragyors CT) még pontosabb ábrázolást tesz lehetővé. Az MRI (magnetic resonance imaging = mágneses rezonancia megjelenítése) egészen speciális vizsgálóeljárás. Óriási előnye, hogy a vizsgált személy részére nem jár semmiféle sugárterheléssel, kontrasztanyag alkalmazása sem szükséges. A vizsgálat nagy felbontású, részletgazdag képet ad a szívről. A jelenlegi legmodernebb képalkotó eljárás a pozitronkibocsátás vizsgálatán alapuló rétegvízsgálat (pozitronemissziós tomográfia, PET). Ez a szívizom vér- és tápanyagellátásáról ad pontos minőségi és mennyiségi információkat. Az eljárások felsorolásakor külön ki kell térnünk a szívkatéterezéssel történő vizsgálómódszerekre. Ilyenkor a szívbe vezetett katéteren keresztül sugárfogó kontrasztanyagot fecskendeznek be a szív üregébe, amikor pl. a jobb pitvar-jobb kamra vagy a bal kamra ürülése tanulmányozható. Ha a szívkatéter végét a jobb vagy a bal a. coronaria szájadékába vezetjük, úgy a szív saját vérellátása, a koronáriarendszer jeleníthető meg képszerűén. A szívizom vérátáramlása izotóptechnika alkalmazásával is vizsgálható, ilyen módszer pl. a tallium- 201-izotóppal végzett szcintigráfia.

114 A szív normális és kóros működése 122 A szívműködés legismertebb vizsgálómódszereit a 4-2. táblázatban foglaltuk össze. A szívműködés vizsgálómódszerei 4-2. táblázat Fizikális vizsgálatok megtekintés pulzusvizsgálat szívcsúcslökés tapintása szívtompulat kikopogtatása szívhangok meghallgatása Műszeres vizsgálatok PKG fonokardiográfia (szívhangok grafikus ábrázolása) echokardiográfia (ultrahangvizsgálat) M-mode echokardiográfia kétdimenziós echokardiográfia Doppler-UH-vizsgálat az áramlás mérésére transoesophagealis echokardiográfia EKG elektrokardiográfia nyugalmi terheléses Holter-monitorozás (24 órán keresztül folyamatos EKG hordozható készülékkel mellkas-röntgenvizsgálat átvilágítás kétirányú röntgenfelvétel sugárfogó kontrasztanyaggal történő nyelésvizsgálattal kiegészített mellkasátvilágítás CT (komputertomográfia) számítógépes réteg vizsgálat cine CT ultragyors MRI (magnetic resonance imaging) mágneses rezonancián alapuló eljárás PET (pozitronemissziós tomográfia) radionuklid-eljárások tallium-201-szcintigráfia technécium-99m-pirofoszfát-szcintigráfia szívkatéterezéssel végzett vizsgálatok koronarográfia nyomásmérés a szív egyes üregeiben vér-po 2 mérése a szív egyes üregeiben

115 123 A szív pumpaműködése A szív pumpaműködése A korábbiak alapján kézenfekvő, hogy a szívet egy olyan pumpához hasonlítsuk, amely a benne lévő billentyűk szelepszerű működésével a vér egyirányú állandó mozgásban tartását teszi lehetővé. Ez a hasonlat azonban természetesen nem alkalmazható szó szerinti értelemben. A szív ugyanis élő, állandó anyagcserét folytató szerv, amely a mindenkori szükségletnek megfelelően igen széles határok között képes a keringést biztosítani, a vért mozgásban tartani. Egy szívösszehúzódás során egy kamra kb ml vért lök ki magából. Az egy kamra által egy systole alatt kilökött vérmennyiség a pulzusvolumen, más szóval verőtérfogat. Az egy szívkamra által egy perc alatt továbbított vérmennyiséget úgy számíthatjuk ki, ha a pulzustérfogatot (pl.: 70 ml) megszorozzuk a percenkénti szívöszszehúzódások számával (pl.: 70/min), azaz a percenkénti frekvenciával. Ez (példánkban 4900 ml/min) a perctérfogat. Ha a perctérfogatot egységnyi (pl. 1 m ) testfelszínre vonatkoztatjuk, megkapjuk a szívindex számértékét, amely fiatal felnőttben 3,2 l/min/m. A perctérfogatot befolyásoló tényezők A perctérfogatot befolyásolja: A pitvarokba történő vénás beáramlás üteme, amely függ pl. a keringő vérmennyiségtől, a testhelyzettől (fekve ugyanis könnyebben áramlik a vér a szív felé, mint állóhelyzetben), fizikai munkavégzéstől, a légzéstől. A szívizom pillanatnyi állapota-. Ez függ pl. a vér-, illetve O 2 -ellátástól, a megfelelő ionkoncentrációtól, a szívizom edzettségi fokától, a vegetatív beidegzés hatásától (szimpatikus vagy paraszimpatikus túlsúly). Az aortában, illetve a truncus pulmonalisban uralkodó nyomás. A kamraizomzat kontrakciós ereje ugyanis függ a kamrára ható ún. elő- és utóterhelés mértéktől. Az előterhelés" a kamrába a diastole alatt beáramló vér mennyiségétől, az utóterhelés" pedig attól az ellenállástól függ, amelyet a kamrának systole során le kell győznie ahhoz, hogy a vért továbbítsa. Ez az utóterhelés" a bal kamra esetében annak a vérnyomásértéknek felel meg, amelyet az ejekció elején a bal kamrának le kell győznie. Ez a nyomás pedig egyenlő a nagyvérköri artériás vérnyomás diastolés értékével (120/80 Hgmm vérnyomás esetén tehát 80 Hgmm). A szív alkalmazkodóképessége Említettük, hogy a kamrai systole végén még marad a kamra üregében bizonyos mennyiségű vér. Fizikai és pszichés nyugalomban ugyanis a bal kamra a benne lévő teljes vérmennyiség kb. 75%-át löki ki az aortába egy systole alatt. Szükség esetén a szívizomrostok inotropiája (összehúzódásának ereje) képes foko-

116 A szív normális és kóros működése 124 zódni, és a systole során a szokásosnál ml-rel több vér lökődik ki a kamrából. Ezt a vérmennyiséget systolés tartaléknak nevezzük. Mindig ez az első tartalék", amit a szív fokozott terhelés esetén igénybevesz. A második lehetőség az a diastolés tartalék igénybevétele. Ennek megértéséhez meg kell ismerkednünk a Starling-féle (vagy Frank-Starling-féle) szívtörvénnyel, melynek lényege a következő: a szívizomrostok kontrakciójának ereje egy bizonyos határig arányos a szívizomrostok kezdeti hosszával. Azaz a diastole során egy adott szívüreg (pl. bal kamra) falát képező rostok a beáramló vérmennyiséggel arányosan egyre jobban megnyúlnak. A törvény értelmében tehát, ha több vér áramlik az adott szívüregbe, akkor az üreg falát képező rostok jobban megnyúlnak, és a systole idején ezek a szívizomrostok nagyobb erővel fognak összehúzódni. Ily módon a systole során a szív a diastole idején bekerült többletvérmennyiséget maradéktalanul képes továbbítani. Ez a diastolés tartalék jóval nagyobb mennyiséget jelent, mint a systolés tartalék. A szív megfelelő ürege tehát a Starlig-féle szívtörvény értelmében a diastoléban beléáramló nagyobb vérmennyiség miatt kitágul (dilatatio). ~ A szívüreg dilatációja egyidejűleg az adott szívüreg fali izomfeszülésének, tehát a szívizom tónusának fokozódásával jár. Ezért ezt az állapotot tonogén dilatatiónak nevezzük. Ebben a stádiumban működő szív a ráháruló nagyobb megterhelést még képes kiegyenlíteni, azaz kompenzálni. ~ Nagyon fontos megjegyezni, hogy ez a fokozott szívizomnyújtást követő nagyobb erejű összehúzódás csak egy bizonyos határig érvényes! Ez után ugyanis a szívizom mintegy túlnyúlik", és összehúzódásának ereje nem fokozódik, ellenkezőleg: csökken. A szívizomrostok túlnyúlásakor (miogén dilatatio) a szív a systole idején már nem képes teljesen továbbítani a diastole ideje alatt a szívüregekbe került vérmennyiséget. Ezért azon a területen, ahonnan a vér az adott szívüregbe áramlik, pangás jön létre. Ilyenkor tehát a szív működése dekompenzálttá válik (lásd a szívműködés zavarairól szóló fejezetet). A fokozott terheléshez a szív úgy is képes alkalmazkodni, hogy a perctérfogatot a pulzusszám, azaz a percenkénti szívösszehúzódások számának növelésével biztosítja. A frekvencia növelésének lehetősége azonban a szíven kívüli tényezőktől is függ. A szív beidegzése A paraszimpatikus idegrendszer hatása A jobb oldali n. vagus a sinuscsomót, a bal oldali az AV-csomót látja el paraszimpatikus rostokkal. A kamrai munkaizomrostokhoz paraszimpatikus rostok nem mennek. Vagusizgalom hatására a sinus-, illetve az AV-csomóban a K + a sejtekből könnyebben kiáramlik az extracelluláris térbe. Ezáltal a sejt belsejének a külső felszínéhez viszonyított elektronegativitása fokozódik, vagyis a sejtmembrán hiperpolarizálódik. Ily módon a nodalis szövetekben nehezebbé válik az ingerképzés, illetve az ingerületvezetés lehetősége.

117 125 A szív beidegzése Élettani körülmények között fizikai és pszichés nyugalomban a szíven egy bizonyos mértékű állandó vagustónus érvényesül. Ez azt jelenti, hogy a normális, nyugalmi, sinuscsomóból kiinduló spontán ingerképzést a n. vagus kissé lassítja. így a nyugalomban észlelhető percenkénti szívösszehúzódások számát az állandó vagustónus mérséklő" hatása is befolyásolja. Tekintettel arra, hogy az AV-csomóhoz is futnak vagusrostok, ezért a vagustónus fokozódása a pitvar-kamrai átvezetésre is lassító hatású (hiszen a His-köteg az AV-csomóból indul ki). Összefoglalva a n. vagus hatásait a szívműködésre: 1 A percenkénti szívösszehúzódások számát csökkenti, ez a negatív kronotrop hatás (kronosz =idő, görög). 2 A pitvar-kamrai ingerületátvezetés sebességét lassítja, ez a negatív dromotrop hatás (dromosz = vezetés, görög). A szimpatikus idegrendszer hatása A szívet a Th 1-5 gerincvelői szegmentumokból kiinduló és a ggl. cervicalékban átkapcsolódó szimpatikus rostok látják el. A rostok a plexus cardiacusban érik el a szívet, és nemcsak a teljes ingerképző és ingervezető rendszert, de a kamrai munkaizomrostokat is ellátják. A hatásmechanizmus valószínű magyarázata, hogy a szimpatikus idegrendszeri izgalom, azaz fokozott szimpatikus tónus" esetén az idegvégződéseken felszabaduló ingerületátvívő anyag (transzmitter) a noradrenalin. Ez a szívizomsejtek ún. béta-receptoraihoz kötődik, melynek eredményeként változás következik be a sejtmembránban, növekszik a szívizomsejtek Na + - és Ca 2+ -permeabilitása, ezáltal csökken a nyugalmi potenciál. A sejtbe történő fokozott Ca -áramlás magyarázza a kontrakciók erejének fokozódását. A szimpatikus tónusfokozódás hatásai a szívre: 1 Nő a percenkénti szívösszehúzódások száma, pozitív kronotrop hatás. 2 Nő az ingerületvezetés sebessége az egész szívben, pozitív dromotrop hatás. 3 Fokozódik a Purkinje-rostok és a kamraizomzat ingerlékenysége, pozitív batmotrop hatás. 4 Nő a kontraktilitás ereje, pozitív inotrop hatás. Mindezeken kívül a szívizomzat képes a rendszeresen, periodikusan jelentkező fokozott megterhelésekhez más módon is alkalmazkodni. Ez az alkalmazkodási képesség figyelhető meg a rendszeresen fizikai munkát végzőkön, illetve a sportolókon. Az egyes szívizomrostok megvastagodnak, így erejük nő, a szív tömege is megnagyobbodik (szívizomrost-hypertrophiá). Tekintettel arra, hogy az izomrostok szaporodni nem képesek, sőt a megvastagodott szívizomrostok vérellátását ugyanannyi kapilláris biztosítja, mint a hypertrophia előtt, ezért ez a tömegnövekedés is csak egy bizonyos határig kedvező. A fokozott megterheléshez alkalmazkodott, megnagyobbodott szívet sportszívnek" nevezzük. A nyugalmi pulzusszám a szokottnál alacsonyabb, akár 60/min lehet (bradycardia). A fizikai terhelés idején a megnagyobbodott, erősebb izomzatú szív kisebb pulzusszám-növekedéssel (mérsékelt tachycardia) tud nagyobb perctérfogatot továbbítani. A fokozatosan növekvő fizikai terheléssel kialakult sportszív" tehát előnyös. Hasonló szívizom-hypertrophia alakul ki egy idő után akkor is, ha valamilyen kóros

118 A szív normális és kóros működése 126 tényező miatt a szívizom állandó kompenzálásra kényszerül, azaz tonogén dilatáció állapotában működik. Az egyes szívizomrostoknak az ideálisnál nagyobb mértékű megvastagodása azonban már káros, hiszen a kapillárisokból terheléskor már nem képes a szükséges mennyiségű oxigént és tápanyagot megkapni. A szívizom oxigén- és energiaszükséglete A szívizom sok oxigént használ fel működésekor. Az oxigénfogyasztást befolyásoló tényezők: a szív nyugalmi O 2 -fogyasztása, a szívizom által végzett munka (volumen- vagy nyomási munka), a szívizom összehúzódásának energetikai szintje (inotropia), a szívműködés frekvenciája, a szívizomrostok feszülésének mértéke, a szívizom kontraktilitásának pillanatnyi állapota. Ha egy nyugalomban lévő, fekvő testhelyzetben pihenő férfi teljes O 2 -fogyasztását tekintjük 100%-nak, akkor a szív 02-fogyasztása 12%. A szívizomban anaerob anyagcsere zajlik, nagyon sok mitochondrium és O 2 -raktárként szolgáló mioglobin van a sejtekben. A szívizomsejtek igen nagy mennyiségű O 2 -t képesek felvenni a vérből, nyugalomban is az a. coronariákon érkező vér 02-tartalmának kb. 75%-át felhasználják. Ezáltal a szívet ellátó artériák és vénák között igen nagy az ún. arteriovenosus oxigéndifferencia (AVDO 2 ). Ebből az is következik, hogy amikor a szívizomnak több oxigénre van szüksége, ezt a nyugalomban is magas O 2 -kihasználás miatt a coronariákon átáramló nagyobb mennyiségű vérből képes fedezni. Amennyiben a szívnek több vért kell továbbítania, úgy ez a pulzustérfogatnövekedés a szívet mérsékeltebben terheli meg, azaz a szívizom 02-igénye kevésbé növekszik, mint amikor a bal kamrának a systole idején nagyobb nyomással szemben kell a vért továbbítania. Állandóan dilatált üregű szívben is fokozott az O 2 -fogyasztás, és természetesen a frekvencia fokozódásakor is több O 2 -t használnak fel a szívizomsejtek. Mindezek alapján nyilvánvaló, hogy a szívizom energiafogyasztása is tekintélyes, nyugalomban a szervezet teljes energiafogyasztásának 20%-a. Ezt az intenzív működést csak intenzív anyagcserével lehet biztosítani. A nyugalomban lévő felnőtt szívében az energia 35%-a glükóz, 5%-a ketontestek és aminosavak, 60%-a lipidek elégetése során keletkezik. (A felhasznált lipidek fele szabad zsírsav.) A szívizomban gyakorlatilag tökéletes aerob égés folyik, éppen ezért a szívizomban nem keletkezik tejsav, sőt a harántcsíkolt izmok működésekor felszabaduló és a vérárammal a szívizomsejtekhez is eljutó tejsavat képes a szívizom elégetni. Ezzel magyarázhatjuk azt a közismert tényt, hogy a szívizom nem fárad el" és nem jöhet létre benne a tejsavfelszaporodást kísérő jellegzetes érzés, az izomláz".

119 127 A szívizom oxigén- és energiaszükséglete A szív működését befolyásoló tényezők összefoglalása 4-3. táblázat A szív működését befolyásoló tényezőket a 4-3. táblázatban foglaltuk össze. Az utóbbi évek vizsgálatai alapján fedezték fel, hogy a keringő vérmennyiség növekedése hatására a pitvarok falában egy peptidhormon termelődik, melyet hatásáról natriuretikus faktornak (ANF) neveztek el: valószínűleg a só- és vízháztartás szabályozásában van szerepe. Termelődését a nagyobb keringő vérvolumennek a pitvar falára gyakorolt feszítő hatása váltja ki. A hormon pontosan még nem teljesen tisztázott mechanizmussal a vese glomerulusaira hat, ott fokozza a fiitrációt, ily módon a Na + -ürítés fokozásához, vezet. Ezenkívül hatásos a vese juxtaglomerularis apparátusának sejtjeire, azok renintermelését mérsékli. Úgy tűnik, hogy az erek falának simaizmaira is befolyást gyakorol, mégpedig a vazokonstriktor hatású anyagok egy részével szemben csökkenti ezen simaizmok érzékenységét. A mellékvesekéreg megfelelő rétegére hatva pedig az aldoszterontermelő sejteket befolyásolja, hatására mérséklődik az aldoszterontermelés.

120 A szív normális és kóros működése 128 A szív betegségei A szívműködés zavarai A szívműködést befolyásolhatják fejlődési rendellenesség következményei vagy a szív kölönböző szerzett megbetegedései, illetve a nagy- vagy a kisvárkor bármely okból létrejött olyan elváltozásai, melyek leküzdése többletterhelést ró a szívre. Egyéb, szíven kívüli" ok lehet pl. a hormontermelő szervek olyan jellegű betegsége, amelynek következményei a szív működésére is kihatnak. A szív igen széles alkalmazkodóképességének köszönhetően sok esetben a betegség gyógyulása, azaz a működési zavar megszűnése után nem marad vissza tartós károsodás. A következőkben a legfontosabb és a leggyakrabban előforduló működési zavarokat és azok rövid kórtani magyarázatát ismertetjük. Ingerképzési zavarok Az ingerképzési zavarokat csoportosíthatjuk a tünet megjelenési formája szerint. Ritmusos szapora szívműködés, tachycardia. A normálisnál lassúbb frekvencia, bradycardia. Az egyes szívösszehúzódások (szívciklusok) nem egyenlő időközönként követik egymást (arrhythmia). E csoportba sorolható az ún. extrasystole is, amikor a ritmusos szívműködést csak időközönként szakítja meg egy-egy idő előtti systole. Az extrasystole a pulzus vizsgálata során is jól észlelhető, de a kóros ingerület kiindulási helye (pitvarfal, AV-csomó, kamrafal) csak az EKG-vizsgálat alapján lehetséges. Az extrasystolék közé sorolható ~ a bigeminia jelensége, amikor minden szabályos szívkontrakciót egy extrasystole követ, tehát sinuscsomó eredetű systoléhoz csatlakozik; ~ trigeminia az a ritmuszavar, amikor minden normális systolét két extrasystole követ, vagy minden harmadik szívösszehúzódás extrasystole. Az ingerképzési zavarokat kórtani szempontból aszerint is feloszthatjuk, hogy a szívciklust létrehozó inger az ~ anulus fibrosus fölötti területről (supraventricularis), vagy pedig ~ a kamrákból (ventricularis) indul ki. A továbbiakban ezen felosztást követjük. Supraventricularís ingerképzési zavarok Sinusarrhythmia, más néven légzési arrhythmia". Ezt az állapotot nem tartjuk kórosnak. Elsősorban fiatal- vagy nagyon idős korban észlelhető. Lényege, hogy belégzéskor szaporább, kilégzéskor kissé ritkább a szívfrekvencia. Ennek az a magyarázata, hogy kilégzéskor jobban érvényesül a sinuscsomón a vagus fékező" hatása. Sinusbradycardia. Az ingerület a sinuscsomóból indul ki, percenként 60 vagy ennél alacsonyabb frekvenciával. Sportolóknál percenként 50-60/min frekvencia

121 129 A szív betegségei is lehet ( sportszív"). Sinusbradycardia észlelésekor azonban célszerű szívbetegség után kutatni. Kialakulhat idősebb korban is a sinuscsomó degeneratív elváltozása miatt. A sinusbradycardia veszélye, hogy az egyes ingerületi folyamatok közötti hosszabb szünet miatt aktiválódhatnak az ingerületvezető rendszer egyéb részei is, és így több gócú (ún. heterotop) ingerképzés jöhet létre. A sinusbradycardiának számos, szíven kívüli oka is lehet: pl. icterus kísérőjelensége, koponyaűri nyomásfokozódás mellett is észlelhető, számos gyógyszer is kiválthatja. A hormonzavarok közül kiemeljük a pajzsmirigy normálisnál alacsonyabb szintű hormontermelését, amelyet bradycardia kísér. Fokozott vagushatás szintén bradycardiához vezet. Sinustachycardia esetén a percenkénti szívösszehúzódások száma 100 fölötti. Leggyakrabban a szimpatikus tónusfokozódás és/vagy a vagustónus csökkenése okozza. A szívfrekvencia elérheti a percenkénti 150-et is. Számos betegséget kísér tachycardia (pl. lázas állapot, nagyobb mértékű vérszegénység, shock, hyperthyreosis, szívbelhártya-gyulladás endocarditis, szívizomgyulladás myocarditis). A kóros állapotokat kísérő tachycardia nyugalomban is észlelhető, és terhelésre erősen fokozódik. A tartós tachycardia hátránya, hogy nő a szívizom energiaés O 2 -felhasználása, ezzel egyidejűleg romlik a szívműködés hatásfoka, mert a szívizom által egy perc alatt elvégzett ún. hasznos munka nincs arányban az energiafelhasználással. Pitvari extrasystoleről beszélünk akkor, amikor az extra ingerület a pitvarizomzat valamely spontán aktiválódó részéből indul ki. Ez a tünet ritkán észlelhető. EKG-vizsgálattal a normálistól eltérő alakú P-hullám alapján ismerhető fel. Rohamokban jelentkező (paroxysmalis) supraventricularis tachycardia esetében a néha órákig tartó 140/min fölötti szapora szívműködés hátterében gyakran ún. körben forgó ingerület" (reentry) áll. Ez azt jelenti, hogy valahol a pitvar izomzatában van egy olyan szakasz, amely csak egy irányban vezeti az ingerületet, így az ingerület a pitvarban mintegy körbe fut". Ujabb vizsgálatok szerint az ilyen betegek kb. 1/3-ában (fejlődési rendellenességként) egy ún. rendellenes pitvarkamrai átvezető köteg van. Pitvarlebegés (flutter). A pitvari frekvencia kb /min. A pitvarfibrillatiótól történő megkülönböztetést indokolja, hogy itt a pitvar-kamrai ingerületátvezetésben bizonyos rendszer észlelhető (pl. minden harmadik vagy negyedik pitvari ingerület átvezetődik a kamrákba). Számos szívbetegséget kísérhet (pl. coronariabetegségek, decompensatio, rheumás szívbetegség). Pitvarfibrillatióról (pitvarremegés) akkor beszélünk, ha a pitvari frekvencia /min. Az ingerek nagy részét az AV-csomó nem engedi át a kamrába. Ennek következtében a kamrai összehúzódások ritmusa szabálytalan, de viszonylag gyors: /min közötti. Számos betegség (pl. rheumás szívbetegség, hyperthyreosis) kísérőjelenségeként fordulhat elő. Mivel a kamrai ritmus teljességgel szabálytalan, ezért nem minden diastoléban van elegendő idő a kamra teljes telődésére. így a perifériás artériákban nem minden kamrai systolét követően jön létre pulzushullám. Más szóval, a percenkénti kamrai összehúzódások száma és a periférián észlelhető pulzusszám között különbség van. Ezt a különbséget pulzusdeficitnek nevezzük. Kamrai eredetű (ventricularis) ingerképzési zavarok Kamrai extrasystole (korai szívizom-összehúzódás). EKG-vizsgálattal egyértelműen kimutatható, hogy P-hullám nem előzi meg, a QRS-komplexus formája a

122 A szív normális és kóros működése 130 szabályostól eltér. Aszerint, hogy a QRS-komplexus alakja az egyes extrasystolékban mindig egyforma vagy pedig minden kamrai extrasystole alakja különböző, megkülönböztetünk egy-, illetve több gócú kamrai extrasystolét. Kamrai tachycardia esetében egymás után háromnál több kamrai extrasystole észlelhető. Gyakran fordul elő akut myocardialis infarctus szövődményeként. A kamralebegés ritkábban, szintén előforduló jelenség. A kamrák összehúzódása gyenge, elégtelen a vér kilökött mennyisége. Kamrafibrillatio (kamraremegés). Ez a legsúlyosabb ritmuszavar. A magas frekvenciával remegő falú kamrák nem húzódnak össze, így ez az állapot gyakorlatilag szívmegállást jelent. Ingerületvezetési zavarok Ingerületvezetési zavar lehet a sinuscsomó és a pitvarok között, az atrioventricularis csomón belül, valamint a kamrában elhelyezkedő ingerületvezető kötegek bármelyikében. Sick sinus szindróma esetén a sinuscsomó valamely ismeretlen eredetű elváltozása miatt a sinuscsomóról a pitvarra történő ingerületvezetés zavart. Atrioventricularis blokk esetén az ingerület átterjedése a pitvarról a kamrákba részben vagy teljesen gátolt. Ez a zavar lehet átmeneti, rövid ideig tartó vagy tartós, így megkülönböztetünk L, II. és III. fokú atrioventricularis vezetési zavart ábra. Kóros EKG-görbék (b: belégzés, k: kilégzés) ~ I. fokú AV-blokk, Minden egyes pitvari ingerület átterjed a kamrákra, de időben megkésve. Ez az EKG-n a PQ-távolság 0,21 s-ra vagy e fölé emelkedése formájában észlelhető. ~ II. fokú AV-blokk. Csak minden második, harmadik stb. pitvari ingerület vezetődik át a kamrákra. ~ 777. fokú AV-blokk. A pitvarokról az ingerület egyáltalán nem vezetődik át a kamrákra. Ebben az esetben tehát a pitvarok és a kamrák egymástól független ritmusban működnek. Ezért teljes blokknak" is nevezzük. Ilyenkor a kamrai összehúzódások száma, így a pul-

123 131 A szív betegségei zusszám is 40-50/min vagy még lassúbb. Fontos megjegyezni, hogy ez a kamrai ritmus fizikai megterhelésre, illetve pszichés hatásra sem változik lényegesen. AV-blokkot a legkülönfélébb szívbetegségek kísérőjelenségeként észlelhetjük (pl. rheumás carditis, infarctus myocardii). Intraventricularis vezetési zavarok közé tartozik a jobb és/vagy a bal Tawara-szár blokkja. Mindegyiknek jellegzetes EKG-képe van (4-7. ábra). Az ingerképzési és -vezetési zavarok legsúlyosabb szövődményei közé tartozik a syncope, mely elégtelen agyi vérkeringés miatt átmeneti öntudatvesztést jelent. Az ingerképzési, illetve -vezetési zavar miatt ugyanis előfordulhat olyan helyzet, hogy a bal kamra által rendszertelenül kilökött vérben levő oxigéntartalom kevés az agy zavartalan működéséhez. A szívburok (pericardium) betegségei Pericarditisnek nevezzük a szívburok gyulladásos elváltozását, amely lehet fertőzéses (vírus, baktérium, parazita), valamint nem fertőzéses eredetű, tehát steril gyulladás. Steril pericarditis jöhet létre immunbetegségek kísérő jelenségeként, vagy a gyulladásos folyamatot kémiai ingerek okozzák (pl. uraemiás betegben). ~ A gyulladást fibrinképződés, majd a fibrinnek a pericardiumra történő felrakódása követi. A betegségnek ezt a változatát száraz pericarditisnek is nevezik. ~ A szívburokgyulladás másik megjelenési formája az izzadmányképződéssel járó pericarditis exsudatíva. Kialakulhat a fibrines formából is úgy, hogy az a betegség előrehaladása során alakul át exsudativvá. A folyadék a pericardiumzsákban szaporodik fel, így nehezíti a szív szabad mozgását. A szívbe vezető nagy vénák összenyomódnak, emiatt romlik a szívbe történő vénás beáramlás. Elhúzódó pericarditis után összenövések alakulhatnak ki a pericardium lemezei között, valamint a pericardium külső lemeze a környező szervekkel, szövetekkel is összenőhet. ~ A gyakorlatban mindkét forma egymás mellett, egyidejűleg is előfordul. A pericardium ilyenkor egy erős, fibrines lemezt alkot a szív körül. Ez a megvastagodott lemez el is meszesedhet (leggyakrabban tbc baktérium okozta pericarditis után), ilyenkor valóságos páncélt képez a szív körül (páncélszív). A szívet ért traumás sérülés következtében vér kerülhet a pericardium lemezei közé, ezt az állapotot haemopericardiumnak nevezzük. A szívizom betegségei Szívizomgyulladás (myocarditis) Megkülönböztetünk gócos, azaz csak a szívizom egyes részeire kiterjedő, valamint diffúz, azaz egész szívizomzatot érintő gyulladást. A myocarditist okozhatja fertőzés, immunfolyamat, kémiai anyag stb.

124 A szív normális és kóros működése 132 A szívizomgyulladás leggyakoribb formája a rheumás láz kapcsán létrejövő carditis rheumatica. (A rheumás láz a Streptococcus béta-hemolitikus fertőzés késői következményeképen kialakuló szisztémás immunbetegség. Elsősorban gyermekés ifjúkorban alakul ki.) Cardiomyopathiák A szívizom egyéb betegségei a cardiomyopathiák néven ismertek. Az elnevezés is sejteti, hogy e csoportba tartozó betegségek nagy részének okát pontosan nem ismerjük. Ide sorolható például a krónikus alkoholizmus következtében létrejött szívizomelfajulás. A szívizom vérellátási zavarai A korábbiakban ismertettük, hogy a szív vérellátását biztosító artériák ún. funkcionális végartériákként működnek. Amennyiben a szívizom működéséhez szükséges C 2 -igényt a coronariák nem tudják biztosítani, jellegzetes tünet, az ún. anginapectoris alakul ki. Leggyakoribb oka a coronariák szűkülete. Fizikai terhelés idején, a fokozott 02-igényt a szűk keresztmetszetű coronariák nem képesek kielégíteni. A betegnek hirtelen fellépő, erős mellkasi szorító, nyomó, markoló fájdalom érzése van, amely a testben számos irányba kisugározhat (angina pectoris roham). ' A rohamok közötti időszakban az EKG teljesen normális lehet. Az ilyen panaszokkal jelentkező betegen a rohamok közötti, panaszmentes időszakban el kell végezni az ún. terheléses EKG-vizsgálatot (Az ismételten jelentkező angina pectoris szívinfarctus-megelőző állapotnak tekinthető.) Az anginás fájdalom oka a szívizom hypoxiája. Angina pectorist okozhat a coronariák spazmusa, azaz görcsös összehúzódása is. Ez spontán stresszhatásra is bekövezkezhet. Akut myocardialis infarctus. Ha egy artéria-, coronariaszakaszban elzáródás vagy tartós érgörcs jön létre, akkor a megfelelő szívizomrész elhal (nekrotizál). Az érelzáródás leggyakoribb oka a thrombus. A szívizomsejtek nekrózisa következtében a széteső sejtekből számos enzim kerül a keringésbe. Típusos esetben a fájdalom megjelenésétől számított három órán belül már emelkedik a szérum-kreatin-kináz (CK) enzim szintje. A maximális értéket 12 óra múlva éri el, és a tünetek kezdetétől számított 24 óra múlva már ismét a normális tartományban van. A nekrotizált sejtekből a keringésbe kerülnek a laktát-dehidrogenáz (LDH) enzimek bizonyos fajtái, valamint a glutaminsav-oxálecetsav-transzamináz (GOT) és a glutaminsav-piroszőlősav-transzamináz (GPT) enzimek is, ezért ezen enzimek meghatározása segítheti a kórkép felismerését. Az EKG-n jellegzetes elváltozások történnek. A különböző elvezetéseken látható eltérésekből pontosan lokalizálható a sérült szívizomrész. A szívinfarktusok egy része tünetszegényen zajlik, és a későbbiekben már csak a maradandó EKG-elváltozások alapján lehet a korábban lezajlott folyamatra következtetni. A nekrotizált szívizomrész helyén kialakult hegszövet ugyanis nem a normális módon vezeti az ingerületet (repolarizációs zavar alakul ki).

125 133 A szív betegségei Szívbillentyű-elváltozások, szívhibák (vitiumok) A gyakorlatban kétféle szívhibával találkozhatunk. Ezek: Insufficientiának, azaz záródási elégtelenségnek nevezzük azt az állapotot, amikor a szívben valamely szájadékot az ott lévő billentyűk nem képesek tökéletesen zárni. Következtében az adott szívüreg systoléja idején nemcsak az élettani irányba, de visszafelé is áramlik a vér (regurgitatio). StenosisTÓl beszélünk akkor, amikor a billentyűk részben összenőttek, így nem nyílnak ki, ezáltal a szájadékot szűkítik. Következményeként: a szűkületen keresztül az adott szívüregnek nagyobb erőkifejtéssel kell a vért kipréselnie, tehát az adott szívüreg izomfalára többletmunka hárul. Pl. a mitralis billentyű stenosisa esetén a bal pitvar izomzata számára fokozódik a megterhelés. Aortastenosisnál a bal kamrának kell nagyobb erővel dolgoznia. Ezt a többletmunkát a szív egy ideig kompenzálni képes (a már ismertetett módokon, pl. a szívizom fala megvastagszik). Kombinált billentyűhibának azt az állapotot nevezzük, amikor egy szájadéknál insufficientia és stenosis egyaránt fennáll. Összefoglalva, a stenosis a szív számára nyomási terhelést, az insufficientia volumenterhelést jelent. A szívbillentyű-betegségek lehetnek veleszületettek és szerzettek. A felnőttkorban kialakult szívbillentyűhibák legnagyobb többsége korábban lezajlott rheumás szívizom- és szívbelhártya-gyulladás következménye. Veleszületett rendellenességek Veleszületett szívhiba az összes újszülöttek kb. 0,5-1 %-ánál észlelhető. Több mint 50 féle, az esetek többségében kombinált (összetett) szívfejlődési rendellenességet ismerünk. Ilyen pl. a Fallot-tetralogia, amelyben négy jellemző elváltozás észlelhető: 1 kamrai septumdefektus, 2 pulmonalis stenosis, 3 az aorta jobbra helyeződése ( lovagló aorta") és 4 jobbkamra-hypertrophia. A pitvari septumdefektus a leggyakoribb szívfejlődési rendellenesség. Ennek egyik változata a foramen ovale persistens. A magzati életben ugyanis a sajátos keringési viszonyok miatt (lásd Magzati vérkeringés című fejezetben) a vér a foramen ovalén keresztül a jobb pitvarból a bal pitvarba jut. A megszületés után, a nyomásviszonyok megváltozása következtében a még a magzati életben kialakult két pitvart elválasztó membrán a pitvarok közötti nyílásra mintegy ajtószerűen záródik, majd a későbbiekben a szövetek összenőnek. Foramen ovale persistens esetén ez a membrán a szükségesnél kisebb, ezért nem képes teljesen zárni a nyílást. A kamrai septumdefektus leggyakrabban a kamrák közötti sövény pitvarkamrai átmenet alatt elhelyezkedő részében észlelhető. A betegség súlyosabb formája, amikor a kamrai septum teljes egészében hiányzik, ezáltal a szív háromüregű lesz. Az izolált szívfejlődési rendellenességek között gyakran fordul elő az aorta szűkülete (isthmus aortae stenosisa vagy coarctatio aortae), valamint a tricuspidalis

126 A szív normális és kóros működése 134 stenosis. Ritka jelenség a nagy artériák transzpozíciója. Ebben az esetben az aorta a jobb kamrából, a truncus pulmonalis pedig a bal kamrából ered. A szívfejlődési rendellenességek kapcsán említjük meg a szorosan nem ide tartozó Botallo-vezeték nyitva maradását (ductus Botalli persistens), ugyanis számos szívfejlődési zavarnál csak ennek születés után is fennmaradó átjárhatósága miatt maradhat a beteg életben. Fontos tudnunk, hogy a kisebb mérvű izolált fejlődési rendellenességek egy része gyermekkorban semmilyen panaszt nem okoz. Éppen ezért, jól fejlődő, teljesen panaszmentes gyermeknél negatív EKG esetén is fel kell figyelni a szív fölött hallható legkisebb zörejre is, amely fejlődési rendellenesség nyomára vezethet. A gyakorlati tapasztalat azt mutatja, hogy a szívfejlődési rendellenessség fokozottan hajlamosít a fertőzéses endocarditisre. A szívfejlődési rendellenességek kialakulásának hátterében részben genetikai okok (pl. a 21. kromoszóma triszómiája, Down-szindróma), másrészt az intrauterin élet napja között a magzatot ért toxikus hatások (különféle kemikáliák), illetve anyai fertőzések (pl. rubeóla) állhatnak. A rubeolavírus nagy százalékban, bizonyítottan vezet a magzat szívfejlődési rendellenességéhez. Egyéb vírusok szerepe (pl. influenza, mumps, hepatitis epidemica) vitatott. A szívműködés elégtelensége A szív alkalmazkodóképességével kapcsolatban ismertettük azokat a lehetőségeket, amelyek igénybevételével a szív képes a fokozott terhelés követelményeinek megfelelni. Az alkalmazkodóképesség végességéről is volt szó. A szívműködés elégtelenségéről akkor beszélünk, amikor a szív nem képes a homeosztázis fenntartásához szükséges perctérfogatot biztosítani. Cardialis insuf ficientia Akut cardialis insufficientia jön létre nagyobb kiterjedésű myocardialis infarctus következtében, amikor hirtelen romlik a szív pumpafunkciója. Ugyancsak akutan hoz létre szívműködési elégtelenséget a szívizom gyulladása (myocarditis), vagy a tüdőembolia, melynek során a hirtelenrnegnövekedett kisvérköri ellenállást nem képes a jobb kamra legyőzni. A heveny vesegyulladás (glomerulonephritis acuta) következtében igen gyorsan kialakuló nagyvérköri nyomásfokozódás szintén akut cardialis insufficientiához vezet, ugyanis a bal kamrának nincs ideje alkalmazkodni a nagyobb vérköri ellenállás legyőzéséhez. Krónikus cardialis insufficientiához vezet a coronariakeringés fokozatos romlása (pl. atherosclerosis), a tartósan fennálló anaemia, valamint leggyakrabban a pericardium tbc-s fertőzés okozta gyulladását követően kialakult páncélszív". Idült alkoholistákon a tartós tiamin- (B 1 -vitamin-) hiány miatt bonyolult patomechanizmussal szintén krónikus cardialis insufficientia alakulhat ki. Cardialis decompensatio A cardialis decompensatio fogalma a szívműködés előzetes alkalmazkodását (tonogén dilatatio, szívizom-hypertrophia) követően fokozatosan kialakult elégtelenséget jelent. Ebben az esetben az ún. miogén dilatatio alakul ki. Az elégtelen szívműködés okai lehetnek:

127 135 A szív betegségei ~ Magában a szívben, ilyenkor centrális eredetű szívelégtelenségről beszélünk. Megkülönböztetünk veleszületett különféle izolált vagy kombinált szívfejlődési rendellenességek és szerzett okokat. Ez utóbbi csoportba soroljuk az ingerképzési és -vezetési zavarokat, a szerzett billentyűhibákat, az endo-, myo- és pericarditist, valamint a coronariakeringés zavarait. ~ A szíven kívül, amikor perifériás eredetű elégtelenségről van szó. Perifériás eredetű szívelégtelenséget okoz minden olyan betegség, amely a nagy vérköri perifériás ellenállást növeli (pl. nagyvérköri hypertensio, atherosclerosis) vagy pedig a kisvérköri perifériás ellenállás növekedéséhez vezet (pl. számos, fibrosissal járó tüdőbetegség pl. silicosis vagy az alveolusok falának fokozott pusztulásával egyidejűleg a kapillárisok számának csökkenésével is járó tüdőemphysema). Attól függően, hogy az előzetes alkalmazkodást követően kialakuló cardialis decompensatio melyik szívfelet érinti, megkülönböztetünk balszívfél-, illetve jobbszívfél-elégtelenséget. Balszívfél-elégtelenséget okoznak a nagyvérkör artériás részében fokozott perifériás ellenálláshoz vezető kórfolyamatok (pl. nagyvérköri artériás hypertensio). A kompenzáció megszüntekor diastoléban a bal kamra túltágul", azaz miogén dilatatio jön létre. Ilyenkor a bal kamra üregében a systole végén a szokásosnál nagyobb vérmennyiség marad. A diastoléban a bal pitvarból érkező teljes vérmennyiséget a kamra nem képes befogadni. Ezáltal a bal pitvarban is a szokottnál több vér marad a pitvari systole végén. A v. pulmonalesben is fokozódik a nyomás, lumenük tágul, majd mivel a kisvérkörből érkező vérmennyiség nem tud teljes egészében a bal pitvarba bejutni kisvérköri pangás alakul ki. A kisvérkör területén a keringés lelassul, a nyomás emelkedik. Ennek következményeként az erekből folyadék lép ki az interstitiumba. így megnövekszik az alveolusfal és a kapillárisfal közötti távolság, megnehezedik a gázcsere, nehézlégzés (dyspnoe) alakul ki. Ennek leggyakoribb formája a csak fizikai megterheléskor jelentkező nehézlégzés, amelyet munkadyspnoénak nevezünk. A dekompenzáció előrehaladtával a nehézlégzés már nyugalomban is jelentkezik (nyugalmi dyspnoe). A betegség még súlyosabb fokozatát jelenti, ha a nehézlégzés már fekvő testhelyzetben is jelentkezik, ezért a beteg csak ülőhelyzetben megtámaszkodva, légzési segédizmait is igénybevéve érzi magát viszonylag jobban (orthopnoe). (A dyspnoéról a légzés fejezetben is szólunk.) A nehézlégzés akutan rohamokban éjszaka, mint paroxysmalis dyspnoe jelentkezik. Súlyosabb formája az ún. asthma cardiale, amely igen súlyos nehézlégzéssel járó, rohamszerűen jelentkező állapot, mind a be-, mind a kilégzés nehezített. (Fontos elkülöníteni a nem keringési eredetű asthma bronchialés rohamtól, a teljesen különböző terápiás igények miatt.) A kisvérköri pangás legsúlyosabb formája, amikor a kisvérkör ereiben a nyomás olyannyira fokozódik, hogy az erekből a folyadék nemcsak az interstitialis térbe, de onnan az alveolusokba is bejut. Ezt az állapotot tüdőödémának nevezzük. A bal szívfél elégtelenségének következtében kevesebb vér jut a perifériás szervekhez (csökken a pulzus, illetve a percvolumen). Ennek legkorábbi tünete lehet a fokozott fáradékonyság. Jobbszívfél-elégtelenség esetén a jobb szívfélben kialakuló billentyűhiba vagy a kisvérkör fokozott ellenállása a kiváltó ok. Pl. a tüdő krónikus betegsége, a tüdőszövet fokozatos pusztulása vezet a kisvérköri ellenállás növekedéséhez (pl. emphysema pulmonum). A kompenzációs lehetőségek kimerülése után a jobb kamra, majd a jobb pitvar miogén dilatatiója jön létre. Mivel a jobb szívfél a nagyvérkör vénás oldaláról érkező vérmennyiséget nem képes maradéktalanul továbbítani, a nagyvérkör vénás oldalán pangás jön létre. A v. cava inferiorban

128 A szív normális és kóros működése 136 pangó vérmennyiség miatt ebbe a nagy gyűjtőérbe vezető erekhez tartozó szervekben is vénás pangás alakul ki. A vv. hepaticae nehezített ürülése miatt a máj egészében megduzzad, pangásos máj jön létre. Emiatt a v. portae-ban is pang a vér, következményesen a hasüri szervekből is lassúbb a vénás kiáramlás, így ott is pangás alakul ki. Ez magyarázza a jobbszívfél-elégtelenségben szenvedő beteg emésztési-felszívódási zavarait. Súlyos esetben a lép is megnagyobbodhat. A megnövekedett vénás nyomás következményeként a hasüregben szabad folyadék (transsudatum, más néven ascites) jelenik meg. A nagyvérkör egyéb területein is felhalmozódik a szövet közti folyadék, így a pleura lemezei közé is kerülhet transsudatum, ez elsősorban a jobb pleuraüregben szaporodik fel. A vv. renalesben kialakult nyomásfokozódás miatt a vesékben is pangás alakul ki. Emiatt romlik a vese funkciója, és a nappali órákban csökken a vizeletelválasztás, azaz nappali oliguria észlelhető. Itt jegyezzük meg, hogy az ilyen beteg, amikor a szív terhelése kisebb, többször felkel vizelni, éjszakai polyuria észlelhető. Ennek az az oka, hogy éjszaka a szövet közti folyadék nagy része felszívódik, bekerül a vénás rendszerbe, a veseműködés javul, ezáltal fokozódik a vizeletkiválasztás. A jobbszívfél-elégtelenség okozta nagyvérköri vénás pangás következtében a kapillárisok területén is nehezített az interstitialis térből a folyadéknak a vénákba történő visszaszívódása, ezért szövet közti folyadékgyülem (ödéma) alakul ki. Az ilyen cardialis eredetű ödémára jellemző, hogy a gravitációnak megfelelően helyezkedik el: fennjáró betegben az alsó végtagok területén, elsősorban a bokák környékén, míg fekvő betegben a keresztcsont tájékán halmozódik fel. Azt az állapotot, amikor a jobb szívfél terhelését a tüdő betegsége miatt kialakult kisvérköri ellenállás fokozódása okozza, cor pulmonalénak nevezzük. A gyakorlatban természetesen gyakran fordul elő együttesen a bal-, illetve jobb szívfél elégtelensége.

129 5. A nedvkeringés Dr. Ling László Az élő szervezet homeosztázisához a testnedvek állandó mozgása, a sejtekhez történő folyamatos tápanyag- és oxigénszállítás, valamint a sejtektől a különféle anyagcseretermékek elszállítása szükséges. Ebben a fejezetben a vérkeringésről, majd a nyirokkeringésről, végül pedig a liquorkeringésről lesz szó. A vér és a nyirok keringése A vér fizikái tulajdonságai Amint azt a vérről szóló fejezetben leírtuk, a vér részben alakos elemekből, részben vízből, valamint a vízben oldott szerves és szervetlen anyagokból áll. A plazmavízben oldott állapotban keringő számos anyag közül kiemelkedő jelentőségűek a plazmafehérjék (70 g/l). A vér viszkózus folyadék. (A folyadék viszkozitását a belsejében levő molekulák, atomok, ionok között működő erők belső súrlódás hozzák létre.) A vér viszkozitását elsősorban a vérben levő alakos elemek mennyisége, azaz döntően a vörösvértestek mennyisége (a hematokritérték) határozza meg. Tekintettel arra, hogy a vér állandó mozgásban van, és egy sajátos csőrendszerben" áramlik, szükséges ismerni az áramló folyadékok fontosabb fizikai törvényszerűségeit. Megfelelő körülmények között a viszkózus folyadék áramlása lamináris (5-1. ábra). Ez azt jelenti, hogy a csőben mozgó folyadék egymással párhuzamosan elmozduló, vékony, koncentrikus rétegekre osztható. Ezek a rétegek egymás mellett különböző sebességgel mozognak, éspedig úgy, hogy a cső fala mellett a folyadék legkülső, vékony rétegének sebessége elméletileg 0, míg a cső tengelyében mozgó folyadékréteg sebessége a legnagyobb. Élettani körülmények között a véredénya véráramlás iránya a cső fala 5-1. ábra. Csőben áramló viszkózus folyadék egyes részecskéinek áramlási sebessége. A folyadék leggyorsabban a cső tengelyében áramlik. Az áramlás sebessége a csőfalához közeledve egyre kisebb

130 A nedvkeringés 138 rendszer artériás oldalán a vér áramlása lamináris. (Egyetlen kivétel: az aorta rövid, kezdeti szakasza, amelyben a systole maximumának igen rövid szakaszában az áramlás turbulens.) Fizikai okok miatt a lamináris áramlás fenntartása kevesebb energiát, illetve munkát igényel, mint a turbulens áramlás biztosítása. Ha a vér viszkozitása csökken (pl. folyadékvesztés után), a fokozott szívfrekvencia miatt nő a vér áramlási sebessége, az artériákban az áramlás turbulenssé válik. Ez a szív számára nagyobb erőkifejtést, ezzel fokozott megterhelést jelent. Hosszú és vékony csövekben áramló folyadékokra érvényes hidrosztatikai és áramlástani összefüggést a Hagen-Poiseuille-egyenlet írja le: ahol V a térfogati áramlás, P a ~Pv a cső két vége közötti nyomáskülönbség, n a viszkozitás, r a cső sugara és L a cső hossza. Az egyenlet értelmében az áramlás egyenesen arányos a cső sugarának negyedik hatványával. Ebből következik, hogy a cső átmérőjének (sugarának) kismértékű változása is igen nagy mértékben befolyásolja mind az áramlást, mind az ellenállást. (Ugyancsak természetes, hogy az áramlással szembeni ellenállást a folyadék viszkozitása is befolyásolja.) Az eddig leírt törvényszerűségek merev falú csövekben történő folyadékáramlásra érvényesek. A vér azonban nem merev falú csövekben, hanem többé-kevésbé rugalmas falú csőrendszerben kering. Mivel a cső falát sejthártya képezi, amelyről tudjuk, hogy szemipermeábilis, nagy jelentősége van a vérplazma ún. ozmotikus nyomásának is. Ezt az ozmotikus nyomást elsősorban a vérplazma fehérjetartalma biztosítja. Mivel a sejt közötti térben a fehérjetartalom jóval kisebb, mint a vérplazmában, illetve a sejteken belül, ezért a fehérjék sok vizet képesek megkötni. A véráramlás törvényszerűségei A bal kamrai systole következtében kb. 70 ml vér kerül az aortába. A systole csúcsán" az aorta kezdeti szakaszában a vér áramlási sebessége 120 cm/s. A kamra diastoléjának kezdetén egy rendkívül rövid időre a véráramlás sebessége 0-ra csökken, sőt egy pillanatra az áramlás iránya megfordul. Ez a visszafelé áramló vér csapja be" az aortabillentyűket, ugyanis a billentyűk zsebei" hirtelen megtelnek vérrel, így mechanikusan zárják az aortaszájadékot. A pulzustérfogat (példánkban 70 ml) által kitágított rugalmas falú aorta visszanyeri átmérőjét, ezért a zárt aortabillentyűk miatt a vér ismét a periféria felé áramlik. Az áramlás kinetikus energiáját az aortafalon a pulzustérfogat által létrehozott pulzushullám periféria felé terjedése biztosítja. Ha az aorta szívből kiinduló szakaszában egy szívciklus alatt folyamatosan mérjük a véráramlás sebességét, átlagosan 40 cm/s értéket kapunk. Az áramlás a szív periodikus működése miatt tehát nem egyenletes, hanem lüktető (pulzáló)'. A periféria felé haladva a vér az artériás rendszer elágazódásának megfelelően egyre kisebb átmérőjű erekbe kerül. A szívtől távolodva azonban az artériák összkeresztmetszete egyre nagyobb. Az aorta lumenének keresztmetszete 4,5 cm.

131 139 A vér és a nyirok keringése 5-1- táblázat Az erek átmérője a nagyvérkör fontosabb részein Gregg, D. E. adatai alpján (The Physiological Basis of Medical Practíce, 8th ed. Best, C. H., Taylor, N. B. - editors - William & Willkins, 1966.) Az arteriolák szintjén az összkeresztmetszet már 400 cm, végül a nagy vérköri kapillárisok összkeresztmetszete kb cm (5-1. táblázat). A véráramlás átlagsebessége a fizika törvényeinek megfelelően a csőrendszer" összkeresztmetszetének növekedése miatt a kapillárisokhoz közeledve egyre csökken. Ugyanakkor az áramlási sebesség minden érszakaszban bár egyre csökkenő mértékben pulzáló jellegű marad. Míg az aorta kezdeti szakaszában a véráramlás átlagsebessége 40 cm/s, addig az arteriolákban már csak 1 cm/s, a nyitott kapillárisokban pedig a vér kb. 0,02 cm/s sebességgel áramlik. A kapillárisokból a vér a vénákba kerül. A vénás rendszerben az erek egyre nagyobb átmérőjű gyűjtőerekké egyesülnek. (E szabály alól a májkapuér, azaz a v. portae és a hypothalamus-hypophysis elülső lebeny közötti ismételt visszérelágazódás a kivétel. Ezek részletes ismertetését lásd a megfelelő fejezetekben.) Ugyanakkor természetesen a vénák összkeresztmetszete a szív felé haladva csökken, ennek következtében a véráramlás sebessége a szív felé haladva gyorsul. A kapillárisok után kezdődő venulákban a véráramlás sebessége kb. 0,5 cm/s, a középnagy vénákban 5 cm/s, míg a szív jobb pitvarába vezető nagy vénákban már 10 cm/s átlagsebesség mérhető (5-2. táblázat). Amint láttuk, a nagyvérkör artériás oldalán az erek összkeresztmetszete a periféria felé haladva nagymértékben nő. Ha egy nagyvérköri kapilláris átlagos hosszát 1 mm-nek tekintjük, könnyen kiszámítható, hogy a kapillárisok össztérfogata 4500 cm x 0,1 cm = 450 cm. Nyilvánvaló, hogy ha valamennyi kapilláris egyszerre nyitva lenne, akkor a kb cm teljes keringő vérmennyiség nagyon kevésnek bizonyulna a szervezet vérellátásához. A valóságban viszont a teljes keringő vérmennyiségnek csak 5%-a (azaz, ha pl ml teljes keringő vértérfogatot tekintünk 100%-nak, akkor 225 ml) van egyszerre a nagyvérkör kapillárisaiban. Ennek az élettani ténynek az a magyarázata, hogy a kapillárisoknak csak egy része van nyitott állapotban. Valamely szerv működési maximumának idején bonyolult szabályozási mechanizmus biztosítja, hogy az adott 5-2. táblázat A véráramlás átlagsebessége a nagyvérkör főbb érszakaszaiban

132 A nedvkeringés 140 szerv vérátáramlása az arteriolák tágulása és a szerv kapillárisainak nagyobb arányú kinyitása révén fokozódjék. Ugyanakkor más szervekbe a csökkent szükségletnek megfelelően a kapillárisok nagy része átmenetileg bezárul". A nyugalomban levő felnőtt ember teljes keringő vérmennyiségének az egyes árterületekben történő eloszlását az 5-3. táblázat részletezi. A véráramlás szabályozása A szövetek vérátáramlását részben helyi, részben általános mechanizmusok biztosítják. Tekintettel arra, hogy a véráramlás szabályozása szorosan összefügg a vérnyomás szabályozásával, ezért a kettőt összevontan ismertetjük. Vérnyomás Hgmm , ábra. A vérnyomás változásai az arcus aortae-ban egy szívciklus alatt. Látható, hogy az arcus aortaeban a nyomásemelkedés rövidebb ideig tart, mint a nyomáscsökkenés Az erekben áramló vér nemcsak kitölti az erek lumenét, hanem az érfalra bizonyos nyomást is kifejt. Ezt a nyomást vérnyomásnak nevezzük. A vér a magasabb nyomású helyről a kisebb nyomású hely irányába áramlik. A szív ciklikus működése miatt a vérnyomás a bal kamrában a systolés 120 Hgmm és a diastole kezdetén mérhető 0 Hgmm érték között ingadozik. A bal kamra összehúzódásakor az aortába kilökött vér mozgási energiája (kinetikus energia) részben helyzeti (potenciális) energiává alakul át. E potenciális energiának a következménye a vérnek az ér falára kifejtett nyomása. A rugalmas falú aorta a systole idején beáramló vér következtében körülirtán kitágul, majd visszanyeri eredeti átmérőjét. Ekkor, amikor ez a rugalmas lumenszűkülés bekövetkezik, a vér potenciális energiája ismét kinetikus, azaz mozgási energiává alakul. A kamrai systole idején mérhető vérnyomásértékeket systolésnak, míg a kamrai diastole idején mérhető értékeket diastolésnek nevezzük. A gyakorlatban ezt a következőképpen jelöljük: RR 120/80 Hgmm. (Az RR rövidítés az indirekt vérnyomásmérés leíróinak, Riva és Rocci nevének kezdőbetűiből ered.) A systolés és a diastolés nyomás közötti különbség a pulzusnyomás (példánknál maradva: 120 Hgmm - 80 Hgmm= 40 Hgmm). Az ún. középnyomás a szívciklus során folyamatosan mért nyomásértékek átlaga. Ez nem pontosan a systolés és diastolés nyomásértékek számtani átlaga, mivel a szívciklus során a diastole a systolénél hosszabb ideig tart (lásd az arcus

133 141 A vér és a nyirok keringése 5-4. táblázat Vérnyomás a nagyvérkör egyes érterületein fekvő testhelyzetű felnőttben (közelítő értékek) Bal kamra (systoléban) Aorta (középnyomás) Kisartériák (középnyomás) Arteriolák kezdete (középnyomás) Arteriolák vége (középnyomás) Kapillárisok artériás kezdete Kapillárisok vénás vége Venulák Mellüregen kívüli vénák Jobb pitvar 120 Hgmm 93 Hgmm 70 Hgmm 70 Hgmm 30 Hgmm 30 Hgmm 20 Hgmm 15 Hgmm 5,5 Hgmm 3-10 vizem aortae-ban mért nyomásértékeket az 5-2. ábrán). Az aortában és az elasztikus nagyartériákban a középnyomás kb. 93 Hgmm. A vérnyomás a közepes méretű artériákban alig csökken, mivel ezeknek az ereknek a keringéssel szembeni ellenállása csekély mértékű. Meredek nyomásesés tapasztalható azonban a kisartériák és arteriolák területén. A kisartériákban mérhető középnyomás kb. 70 Hgmm, míg az arteriolák kezdetétől az arteriolák végéig a középnyomás kb Hgmm-re csökken. A kisartériák és az artériák ugyanis az áramló vérrel szemben nagy ellenállást jelentenek, gyakorlatilag ezek határozzák meg az ún. perifériás ellenállást. Természetesen a pulzusnyomás is jelentősen csökken ezen a területen: az arteriolák végén ez az érték kb. 5 Hgmm. Valamely szerv pillanatnyi perifériás ellenállása attól függ, hogy a benne levő kisartériák, illetve arteriolák szűkült vagy tágult állapotban vannak-e. A kapillárisok artériás végén a középnyomás 30 Hgmm, míg a vénás végén kb. 20 Hgmm körül ingadozik. A vénás rendszer kezdetén, a venulákban a nyomás tovább csökken kb. 15 Hgmm-es középértékre. A tágulékony falú vénákban a vérnyomás a szív felé haladva tovább mérséklődik. A mellüregen kívüli nagy gyűjtőerekben 5,5 Hgmm, a jobb pitvarban már csak 3-10 vizem (5-4. táblázat), amely belégzéskor tovább csökken. Az artériás, illetve vénás szakaszokra megadott értékek fekvő testhelyzetű emberre vonatkoznak. Álló testhelyzetben ugyanis a gravitációs erő az erekben áramló vérre is érvényesül. Természetes, hogy álló testhelyzetben a szív feletti erekben a nyomás alacsonyabb, míg a szív szintje alatti erekben a nyomás magasabb. Normális vérsűrűség mellett a gravitáció hatására a szív szintjétől felfelé a nyomás centiméterenként 0,77 Hgmm-rel csökken, míg lefelé haladva ugyanennyivel növekszik. A nagyvérkör különböző érszakaszainak összkeresztmetszete, a véráramlás sebessége és a vérnyomás közötti összefüggéseket az 5-3. ábra foglaja össze ábra. A nagyvérkör különböző érszakaszainak összkeresztmetszete, a véráramlás sebessége és a vérnyomás közötti összefüggés Gimong, W. F. almija alapján módosítva (Rewiew ofmedical Physiology, by Appleton and Lángé A Publishing Division ofprentice Hall)

134 A nedvkeringés 142 A vérnyomás mérése Az artériás vérnyomást a gyakorlatban indirekt (vértelen) módszerrel mérjük a Kiva és Rocci által szerkesztett készülék és a Korotkov-féle hallgatódzás segítségével. A vizsgált egyén karjára felfújható mandzsettát csatolunk. A mandzsettát egy pumpával olyan mértékben fújjuk fel, hogy a kar lágyszöveteinek közvetítésével az a. brachialist a felkarcsonthoz préseljük, ezáltal benne a véráramlás megszűnik. Ezután a levegőt fokozatosan kiengedjük a mandzsettából, vagyis csökkentjük a nyomást, miközben a fonendoszkóppal az azonos oldali könyökartéria fölött hallgatódzunk. Abban a pillanatban, amikor az összeszorított a. brachialisban a nyomás éppen legyőzi a mandzsettában uralkodó nyomást, a vér a szív systoléja idején ismét áramlik az a. brachialisba. Tekintettel arra, hogy a mandzsetta által még mindig erősen összeszűkített lumenű érszakaszból érkezik a normális tágasságú érszakaszba, itt turbulencia keletkezik, amelyet hangjelenség kísér. Ez a hang a fonendoszkóppal jól hallható. (Az ekkor mért nyomásértéket a készülékről leolvassuk. Ez a systolés vérnyomás.) A mandzsettában a nyomást tovább csökkentve a szív systoléjakor létrejövő hangjelenség mindaddig periodikusan észlelhető, amíg a vér még a mandzsetta által szűkített keresztmetszeten áramlik keresztül: Amikor a mandzsettában a nyomás egyenlő a diastolés vérnyomás értékével, a turbulencia (és a következményes hangjelenség) megszűnik, ugyanis a mandzsetta már nem szűkíti az ér lumenét. Ezt az értéket is leolvassuk. A vérnyomást szabályozó mechanizmusok Helyi mechanizmusok Az egyes szövetekben és szervekben létrejövő változások (pl. pihenő vagy maximális működés állapota) hatására az adott szöveteket ellátó erek tágassága változik. Az artériák összehúzódását vasoconstrictiónak, kitágulását vasodilatatiónak nevezzük. Általános mechanizmusok Elsősorban a vérplazmában keringő vazoaktív anyagok hatásai, illetve a központi idegrendszer működése tartoznak ebbe a mechanizmusba. A vérplazmában keringő vazoaktív anyagok lehetnek értágító és -szűkítő hatásúak: > Értágítók: ~ bradikinin az ún. kininek közé tartozó, 9 aminosavból álló anyag a vérplazmában keletkezik, hatására az érfal simaizomelemei ellazulnak (ebből a szempontból a hisztamin hatásához hasonlít); ~ pitvari nátriuretikus faktor amint már a szívműködésről szóló fejezetben ismertettük, ez a hormon csökkenti az érfal simaizomsejtjeinek az érösszehúzó hatású anyagokkal szembeni érzékenységét. Érszűkítők: ~ vazopresszin (antidiuretikus hormon, ADH) a hypothalamusban termelődő hormon a hypophysis hátsó lebenyéből kerül a keringésbe; ~ noradrenalin a központi idegrendszerben és a szimpatikus posztganglionáris idegvégződésekben keletkezik, s mivel minden érterületen találhatók olyan receptorok, melyekhez képes kapcsolódni, így általános érszűkületet okoz; ~ adrenalin a mellékvesében és a központi idegrendszerben keletkezik, s a receptorok különbözősége miatt a máj és a vázizomzat ereiben értágulatot, a többi érterületen érszűkületet okoz; ~ angiotenzin-ll a szervezetben az angiotenzin-i-ből keletkezik (lásd még a vese működése), általános érszűkítő hatású oktapeptid.

135 143 A vér és a nyirok keringése Idegiszabályozás. A kapillárisok és a venulák kivételével minden érhez (tehát a vénákhoz is) futnak szimpatikus idegrendszerhez tartozó vazomotorrostok. Hatásuk az erek falában levő simaizomelemeken érvényesül. A legdúsabb idegellátottság az artériák és az arteriolák falán található. A központi idegrendszerben számos egyéb életfontosságú működést szabályozó központtal együtt a nyúltvelő formatio reticularisában találjuk a vérnyomás emeléséért (presszor) és csökkentéséért (depresszor) felelős területeket, amelyeket közösen vazomotorközpontnak nevezünk. Ez a vérnyomás megfelelő szinten tartásáért felelős. Aktivitása során a vegetatív idegrendszer működése által az érfalak simaizomtónusa növekszik vagy csökken. A vérnyomásemelő (presszor) központnak állandó aktivitása van. Ezt az aktivitást, számos tényező mellett, a vérnyomást csökkentő központ aktivitása módosítja. A vér keringése a kapillárisokban A kapillárisok működésésnek megértéséhez anatómiai felépítésük alapos ismerete szükséges. A megértést segíti az 5-4. ábra. Az artériás rendszer kapillárisok előtti végső szakaszát arteríolának, míg a vénás rendszer kapillárisok utáni kezdő érszakaszát venuldnak nevezzük. Az arteriolák metarteriola prekapilláris sphincter nyitott állapotban arteriola nyirokkapilláris arteriovenosus kapilláris venula 5-4. ábra. A kapilláriskeringés és a nyirokkapilláris eredése. Az AV-shuntből nem ágaznak el kapillárisok, a shunt artériából nyíló része a simaizomsphincter fokozott tónusa miatt élettani körülmények között többnyire zárt állapotban van. A metarteriola és az ún. arteriovenosus kapilláris egy érszakaszt képez. A metarteriolaszakasz falában van simaizom, ebből a szakaszból nyílnak a kapillárisok. A kapillárisok eredésénél a metarteriola falában simaizomsphincter van. Amennyiben ez ellazult állapotban van, akkor az innen kiinduló kapillárisba beáramlik a vér. Zárt sphincterű kapillárisban nincs keringés. Az arteriovenosus kapillárisszakasz falában nincs simaizom, ebbe a szakaszba nyílnak oldalról a valódi kapillárisok, melyeknek falát egyrétegű endothel alkotja. A nyirokkapilláris a sejtek közötti térben kezdődik. Az egyes érszakaszokban a nyilak a véráramlás irányát jelölik. Az ábra jobb oldalán látható nyíl a nyirokáramlás irányát mutatja