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 & 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

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「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 Stem Cell Myeloid Stem 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 THYMUS BM

血球數目分布比率 PB ( 血液 )BM ( 骨髓 ) RBC95%20% WBC0.1%79% Neutrophil 60% Myeloid 62% Eosinophil 3% Basophil 1% Monocyte 6% Lymphocyte 30%17% Platelet5%1%

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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: d  macrophage 吞食. –Energy: glucose  2,3-DPG, ATP –NADPH 下降  老化

RBC Series Pronormoblast Basophilic normoblast Polychromaphilic Orthrochromic Reticulocyte, RBC BM 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 O 2 = 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 (O 2 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 CO 2

氧氣供應 (O 2 delivery) O 2 delivery = CO * Hb * 1.34 * SaO 2 –CO (L/min) : cardiac output 心血輸出量 –Hb (g/dL) : hemoglobin 血紅素濃度 –1.34 (mL/g) : O 2 / Hb 血紅素飽和時的攜氧量 –SaO 2 (%) : 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

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 –O 2 DC ( 氧氣解離曲線 )

Normal Hb & MCV Age & SexHb (g/dL)MCV Newborn m ~ 2 m/o m ~ 3 y/o1188 Adolescence1388 Adult man1588 Adult woman1388 MP woman1488 Pregnant1290

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 = u 3 ) = 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 microcyticmacrocyticnormocytic

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 (  6glu  val)  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, B 12 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 cellnil 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 Myelocyte Promyelocyte 骨髓母細胞 前骨髓細胞

淋巴球的生成 TdT+ CD34 TdT+ CD34 TdT+ CD7 T8 T4 TdT+ DR CD34 TdT+ DR CD34 TdT+ DR CD10 TdT+ DR CD10 DR CD21 CD22 Plasma cell TdT+ CD7 CD19 CD20 CD19 CD20 CD2 sIg CD2 CD7 CD5 CD3 CD4 CD8 CD1 CC Precursor B Early Thymocyte Common Mature Pre-B B Plasmacyte B T

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 ( /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 FibrinPlasmin 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

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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

1 o 淋巴組織：骨髓、胸腺 B NK T

2 o 淋巴組織：淋巴腺、脾臟 T RC Ma DC 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 NK mB APC CTL mT 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 Self MHC1 Ab Complement lysis ADCC (NK, PMN, Ma) APC Mo MHC2 B7/ICAM Th2 Th1 CTLCTL NK IFN, IL2 B

Stress and Immune

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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

Whole blood (WB) RBC: packed red blood cell (PRBC) –Leukocyte-reduced RBC – 3 rd 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, Fy a  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, organ transplantation, pregnancy. Spirochete: syphilis not viable in 4C x 1-4d. Parasite: malaria, babesiosis, Trypanosoma cruzi.. Creutzfeldt-Jacob (mad cow) disease: stay in UK >6mo, family history.

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