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
循環系統 (Circulation)
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
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
「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
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
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
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
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
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
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
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
循環系統 (Circulation)
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
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
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.
THANKS !!
巫宏博義大醫院
血液及腫瘤科
Top Related