血液生理血液生理巫宏博義大醫院血液及腫瘤科. Outlines 1. 血液 &...

血液生理巫宏博

義大醫院血液及腫瘤科

Outlines

1. 血液 & 循環2. 血液的產生 & 分布3. 紅血球 & 疾病4. 白血球 & 疾病5. 血小板 & 疾病6. 淋巴、免疫 & 疾病7. 輸血醫學

Think of 「血液」

• 「血管中流動的液體」• 在人類是

– 紅色的– 溫暖的– 腥味的– 黏稠的– 容易凝固的

「血液」觀念演變

• 亞里斯多得 (BC 384~322)– 希臘智者– 「血管內裝空氣」

• 蓋侖﹝羅馬神醫、 BC 二世紀﹞潮水說– 主宰西方醫學一千八百年 (至 17 世紀 )– 「血管內裝血液，血液如潮水，消失於人體四周」

哈維 (William Harvey, 1578~1657)

• 1628 A.D. 血液循環說– 「動物心臟與血液運動的解剖研究」– 「心臟是個幫浦，不斷打出及收回血液」– 「血液從心臟流向動脈，然後從靜脈收回心臟」

• 但血液如何從動脈流至靜脈？

• 馬爾必基﹝義、 1661﹞– 用顯微鏡發現了微血管，完成哈維的循環說

循環系統 (Circulation)

• 血液循環– 心臟：幫浦– 動脈：把血打出心臟– 靜脈：把血收回心臟– 肺臟：氣體交換– 排泄器官：腎、汗腺

• 淋巴循環– 組織液淋巴管靜脈


動脈

微血管靜脈

組織

淋巴管

血液循環

淋巴循環

淋巴組織滲出

肺

CO2O2

肺動脈肺靜脈

排泄廢物養分、荷爾蒙

LV

LA

RA

RV

Outlines


「血液」的來源 & 分布• 製造

– 卵黃囊 : 胚胎 2 週後– 肝臟﹝ + 脾臟﹞ : 胚胎

6 週﹝ 10 週﹞後– 骨髓 : 胚胎 24 週後

成人• 四肢腸骨造血 ( 20 歲

以前 )

• 分布– 骨髓– 循環系統– 脾臟、肝臟

造血細胞• Stem cell ( 幹細胞 ): self-renewal

– Totipotent ( 全能 ) & pluripotent ( 多能 ) 幹細胞• CD34+ (1% of BM; 0.01% of PB)• PPSC (1% of CD34+ )

– Committed ( 委任 )stem cell

• Progenitor 祖先細胞 : mitosis & maturation• Precursor 前軀細胞 : maturation

血液組成

• 血液– 佔體重 7%

• 3500cc /50Kg; 5000cc/ 70kg.

– 細胞 45% volume• 紅血球數 ~ 5,000K/ul (95%)

• 白血球數 ~ 5K/ul (0.1%)

• 血小板數 ~ 250K/ul (5%)

– 血漿 55% volume

血球家譜

StemCell

MyeloidStem cell

Lymphoid Stem cell

RBC 紅血球Neutrophil 中性球Monocyte 單核球Eosinophil 伊紅球Basophil 嗜鹼球Platelet 血小板

T/NK T 細胞stem cell NK 細胞

B 細胞 Plasma 細胞LN

THYMUSBM

血球數目分布比率PB ( 血液 ) BM ( 骨髓 )

RBC 95% 20%

WBC 0.1% 79%Neutrophil 60% Myeloid

62%Eosinophil 3%Basophil 1%

Monocyte 6%Lymphocyte 30% 17%

Platelet 5% 1%

Outlines


紅血球• 双凹盤 Biconcave, 8*8*2, 體積 90 fL• No nucleus, no mitochondria.

– RBC : 500 萬 / ul– Reticulocyte ( 網狀球 ) : 1 萬，含 Golgi, mitochondria

• Cytoplasm Hemoglobin (Hb) 血紅素– The major protein (34% of RBC 胞質 )

• Life: 100-120d macrophage 吞食 .– Energy: glucose 2,3-DPG, ATP– NADPH 下降老化

RBC Series

• Pronormoblast

• Basophilic normoblast

• Polychromaphilic

• Orthrochromic

• Reticulocyte, RBCBM PB (1day)

異常紅血球形態

鐮刀紅血球

破碎紅血球球形紅血球

靶狀紅血球

咬破紅血球

水滴紅血球

紅血球功能

• 從肺取得 O2 = 動脈氧 – Hb (15 g/100cc) x 1.34 (cc/g) ~ 20 cc/100 cc– 釋出給組織 = 動脈氧 - 靜脈氧

• 氧氣解離曲線 (O2 dissociation curve)

• (Hb) 氧結合力越弱，組織得氧越多– 如： H+, DPG, temp 增加

• 從組織移除 CO2

氧氣供應 (O2 delivery)

• O2 delivery = CO * Hb * 1.34 * SaO2

– CO (L/min) : cardiac output 心血輸出量– Hb (g/dL) : hemoglobin 血紅素濃度– 1.34 (mL/g) : O2 / Hb 血紅素飽和時的攜氧量

– SaO2 (%) : 動脈血紅素的氧氣飽和度

Erythropoietin (造血 )

• EPO 紅血球生成素– 34 Kd 醣蛋白– Kidney: 80-90%

• Liver: 10-20%

• 組織中 O2 不足– Artery O2 ( 腎 )

– Anemia

– Poor blood flow

– Low blood volume

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Hb level

EP

O le

ve

l

紅血球疾病

• 紅血球減少 : 貧血– 症狀：蒼白、疲倦

• 紅血球增多症– 症狀：面紅、頭痛

貧血 (anemia)

• 定義：紅血球 ( 血紅素 ) 不足。– Hb g/dL

• Hb <13.5 (male) or <12 (female)

– RBC# (/uL) ~ Hb / 3– Hct (hematocrit, 血球容積 %) ~ Hb * 3

• 貧血代償 compensation– 骨髓加班 : acute ~ 3 folds; chronic ~ 5-8 folds– O2DC ( 氧氣解離曲線 )

Normal Hb & MCV

Age & Sex Hb (g/dL) MCV

Newborn 19-17 119-111

1m ~ 2 m/o 13-11 100

3m ~ 3 y/o 11 88

Adolescence 13 88

Adult man 15 88

Adult woman 13 88

MP woman 14 88

Pregnant 12 90

Diagnosis of Anemia – Important Tools

• History– FH, diet, 排泄 , MC, Pb, 苯 , 電廠 , 喘 , 發燒

• Physical examination– 臉 (chipmunk), 眼 , 舌 , nail, LN, L/S, DRE

• Blood routine 血液常規• PB smear 血抹片• Reticulocyte 網狀球

Red Cell Index

• RBC# ( M/ul = M/cumm ) 紅血球數• Hb ( g/dl ) 血紅素• Hct ( % ) = MCV x RBC x 0.1 ( ~ Hb x 3 )

血容• MCV ( fl = u3 ) = Hct / RBC x 10 血球容

積

Anemia : MCV 分類法

• Microcytic 小球 : Hb 缺乏 dec cytoplasm– IDA, thalassemia

• Macrocytic 大球 : Nu 分化障礙 , reticulocyte– Megaloblastic, hemolysis, aplastic anemia

• Normocytic 正球 : stem cell (Nu, Hb 異常 )– Hemolysis, acute blood loss, aplastic anemia

microcytic macrocyticnormocytic

IDA & Blood Loss

• The most common cause of anemia.

• Acute blood loss: trauma, GI, MC

• Iron deficiency anemia 缺鐵性貧血– Chronic blood loss: MC, 腸胃– Diet, diarrhea

Hemolytic anemia 溶血性貧血 (1)

• G6PD ( 葡萄糖 6- 磷酸去氫酶 ) deficiency– 最常見的酵素缺乏症– 發燒 , 蠶豆 , 藥品氧化傷害溶血– 藥物：阿斯匹靈 aspirin, 瘧疾藥 , 磺ㄢ藥 ,

氯黴素 , 維生素 C,K

Hemolytic anemia 溶血性貧血 (2)

• Thalassemia ( 海洋性貧血 )– alfa 型 4%, beta 型 2% in Taiwan

– decrease globin imbalance HA

– decrease MCV & HbA

– increase HbA2 ), HbF (), target cells, N-RBC

– transfusion, 排鐵 , 篩檢• Sickle cell anemia 黑人 (8%) ，台灣罕見

– Hb S (6gluval) sickling (when hypoxemia)

– splenic hemolysis, 血管阻塞自體脾切除

巨核性貧血 Megaloblastic Anemia

• 原因：– B12, 葉酸 DNA 合成核成熟 , 分裂

• 缺乏核成熟 , 分裂遲緩；但 RNA 正常變大– 飲食缺乏 : alcohol, 素食 , 早產 , TPN

– 吸收不良 ( 葉酸在空腸 , B12 藉內在因子在迴腸 )• pernicious a. ( 惡性貧血 ), 胃切除 , 小腸疾病

– 消耗增加 : 懷孕 , 溶血• 診斷：血球變大 ( 減少 ) 、 B12 、葉酸降低• 治療：補充 B12 、葉酸

Aplastic Anemia

• 再生不良性貧血• 原因 : 80% 不明• 骨髓造血功能不良

– Anemia– Leukopenia– Thrombocytopenia

紅血球增多症

• 相對性 : 水分減少造成• 絕對性 : 紅血球增多造成

– 真性 : 即「原發性」骨髓增生造成• Polycythemia vera• 黏稠度 = 10x water 微血管阻塞

– 續發性：• Secondary polycythemia• 高地 (4km) 、吸煙、心肺疾病 tissue hypoxia• 腎臟、肝臟癌症 EPO activity

Outlines


白血球 ─ 免疫功能• 顆粒球 (granulocyte, PMN) 血中

– 中性球 neutrophil 60% ─ 細菌、黴菌 6h– 依紅球 eosinophil 3% ─ 寄生蟲、過敏– 嗜鹼球 basophil 1% ─ 過敏、抗凝

• 肥胖細胞 mast cell nil

• 淋巴球 (lymphocyte) 30% mo-yrs• B cell (15%) ─ 體液免疫 antibody• T cell (70%) ─ 細胞免疫、抗癌• Natural Killer cell (15%) ─ 抗癌

• 單核球 (monocyte) 6% ─ 促進免疫 15h– 巨噬球、組織球─吞噬細菌、黴菌

PMN Series

Myeloblast

Segment form

Band form

Metamyelocyte

MyelocytePromyelocyte骨髓母細胞前骨髓細胞

Monocyte Series

Monoblast

Monocyte

Promonocyte

Macrophage / Histiocyte

單核母細胞前單核細胞

巨噬細胞 / 組織巨噬細胞單核細胞

白血球疾病• 數量改變 (7000 +- 3500/ul)

– 增多：發炎、感染、過敏– 減少：製造不足、消耗太快、脾臟腫大

• 結構異常– 白血病 ( 血癌 )

• 急性、慢性• 骨髓性、淋巴性

– 骨髓瘤、淋巴瘤– 表現：貧血、發燒、出血、肝脾腫大

Outlines


血小板

• 2-3 u, 負責血液凝固• 無細胞核 , 但含有許多與發炎 , 及血液凝固有關之化學物質

CLOT

Hemostasis system

PLATELET FIBRINOLYSIS

ENDOTHELIUM

COAGULATION

Fibrin Plasmin

Thrombin

Plug

Tm, PL, VWF

vessel or cell injury

TFPI, AT3, PC/PS

VASOCONSTRICTION

Hemostasis System

Coagulation Cascade

Platelet Series

Megakaryoblast

Megakaryocyte

Promegakaryocyte

Platelet

巨核母細胞

巨核球

前巨核球

血小板疾病

• 血小板減少 – 因製造不足、消耗太快、稀釋、脾臟腫– (表 12-5)

• 血小板異常– NSAID (non-steroid anti-inflammatory drug)

• aspirin

• 血小板增多

Outlines



動脈

微血管靜脈

組織

淋巴管

血液循環

淋巴循環

淋巴組織滲出

肺

CO2O2

肺動脈肺靜脈

排泄廢物養分、荷爾蒙

LV

LA

RA

RV

淋巴系統

淋巴循環• 淋巴組織

– Primary 原發性 : 淋巴球生長• 骨髓、胸腺。

– Secondary 次發性 : 淋巴球聚集• 淋巴腺、脾、黏膜淋巴組織 (MALT)

– 淋巴管、淋巴總管、胸管 (thoracic duct)

• 內容物– 淋巴液﹝組織液﹞– 淋巴球： B 、 T 、 NK

1o 淋巴組織：骨髓、胸腺

B NK T

2o 淋巴組織：淋巴腺、脾臟

T

RCMaDC

B

T

Superficial Lymph Nodes

良性淋巴球疾病• 增加 ( >5000/ul )

– Virus, TB, syphilis, pertussis, stress.

• 減少 ( <1500/ul )– Dec. production: adv cancers or Hodgkin disease, AA,

congenital Ig deficiency

– Inc. destruction: steroid, cytotoxic therapy

– 過度流失：胸管、腸道﹝腫瘤、右心衰竭﹞– AIDS 、腎衰竭、重症肌無力、 miliary TB 、 SLE

惡性淋巴球疾病

• 淋巴性白血病– 急性 , 慢性

• 惡性淋巴瘤：淋巴腺腫大– 何杰金氏– 非何杰金氏

• 漿細胞腫瘤– 單發性、多發性骨髓瘤

Immunity 免疫反應

• 先天 innate immunity– WBC, tissue macrophage– 胃酸、消化酶、 Skin– Lysozyme, 鹼性蛋白 , complement, NK cells

• 後天 acquired immunity: lymphocyte– Cellular: T cell– Humoral: B cell Ab -- antigen (>8Kd)

• Hapten 輔抗原 (<8Kd) + protein Ag

Inflammation ( 發炎 )

Vasodilatation, increase permeability, coagulation, WBC infiltrate, cell swelling

1. Local tissue macrophage: in 1hr

2. Blood neutrophil infiltration: in hrs

3. Blood monocyte-macrophage: after 8hrs

4. BM myeloid hyperplasia: after 3-4 days

Phagocytosis

Immune Interactions

NKmB

APC

CTLmT

Th

Antibody

• IgG: 75%; secondary response

• IgA: mucosal protection

• IgM: primary response

• IgD: ?

• IgE: allergy– mast, basophil

HC

LC

variable

腫瘤的免疫反應

喦Ag

Non-self MHC1

SelfMHC1

Ab

Complement lysis

ADCC (NK, PMN, Ma)

APCMo MHC2

B7/ICAM

Th2

Th1CTL

NK

IFN, IL2

B

Stress and Immune

Outlines


血型 ( 紅血球 )

•血型超過 300 種•胞膜之蛋白質或醣化脂質 glycolipid•重要抗原： ABO( 醣化脂質 ) & Rh( 蛋白質 )

Blood Components

RBCPlatelets

WBC

CellularComponents

F VIIIOther

Cryoprecipitate

albuminIg, other.

Supernatant

FreshFrozenPlasma

FreshPlasma

WholeBlood

Blood Components

• Whole blood (WB)• RBC: packed red blood cell (PRBC)

– Leukocyte-reduced RBC – 3rd generation (adhesion) filter remove 99.9% WBC.

– Washed RBC – plasma washed off by NS.– Frozen, deglycerolized RBC – up to 10y (–65C), – Irradiated RBC – 25Gy x 4w.

• Platelets– RDP (random donor platelet ): platelet concentrate (PC)– SDP (single donor platelets): apheresis (PH)

Plasma Components

• FFP, plasma derived volume expanders (albumin)• Coagulants

– Cryoprecipitate – F8 concentrates– F9 concentrates– AT3 concentrates– Recombinant F7a, Fibrin Sealants

• Ab – Immune Globulins, Rh IG

Acute transfusion reactions

• Acute hemolytic transfusion reactions• Febrile nonhemolytic reactions• Transfusion-related acute lung injury (ARDS)• Allergic reaction, anaphylaxis• Hyper-volemia• Non-immune hemolysis• Complications of massive transfusion• Transfusion-transmitted disease

Acute hemolytic transfusion reactions

• Very severe, esp. ABO incompatibility. • 1/600~1/250k• Hemolysis:

– Intravascular: A, B, Kell, Kidd, Fya C9

– Extravascular Rh.

• S/S: C/F > N/V, SOB, chest pain, back pain• Mx: stop BT, report, blood/urine test, check blood

bag & set, IVF, diuretics (keep UO >100ml/h)

Febrile nonhemolytic reactions

• Def: rise of BT >= 1C.

• 0.5% per component.

• Usually in late 1/3 of BT.

• Mechanism: Ab to WBC, lymph, platelet.

• S/S: transient diastolic HTN, C/F, headache.

• Mx: stop BT, use pre-storage WBC reduction.

Transfusion-transmitted disease

• Hepatitis: B= 1/63-233k; C= 1/263k (in US)• HIV & HTLV: 1/1M• CMV: IUBT, preterm <1200g in CMV- mother, or

gan transplantation, pregnancy. • Spirochete: syphilis not viable in 4C x 1-4d.• Parasite: malaria, babesiosis, Trypanosoma cruzi..• Creutzfeldt-Jacob (mad cow) disease: 1980-1996 s

tay in UK >6mo, family history.

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