© Copyright by PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Warszawa 2022

Wszystkie prawa zastrzeżone.

Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości bądź części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Wydawca: Inga Markiewicz

Redaktor prowadzący: Beata Bednarczuk

Redakcja: Marta Tomasiuk

Korekta: Zespół

Producent: Adam Krajewski

Projekt okładki i stron tytułowych: Magdalena Kocińska O!Studio

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2022 r., (wyd. I)

Warszawa 2022

ISBN 978-83-200-6587-9

DOI: https://doi.org/10.53270/2021.026

PZWL Wydawnictwo Lekarskie

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 695 43 21

www.pzwl.pl

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 42 680 44 88; infolinia: 801 33 33 88

e-mail: wysylkowa@pzwl.pl

Informacje w sprawie współpracy reklamowej: BR.PZWL@pwn.pl

Skład wersji elektronicznej na zlecenie PZWL Wydawnictwa Lekarskiego: Monika Lipiec /Woblink

Autorzy

prof. dr hab. Grzegorz Bartosz

Pracownia Biochemii Analitycznej, Instytut Technologii Żywności i Żywienia, Kolegium Nauk Przyrodniczych, Uniwersytet Rzeszowski

prof. dr hab. Barbara Bilińska

Zakład Endokrynologii, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

prof. dr hab. n. med. Kazimierz Ciechanowski

Klinika Nefrologii, Transplantologii i Chorób Wewnętrznych, Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie

dr Olga Czerwińska-Ledwig

Instytut Rehabilitacji Klinicznej, Wydział Rehabilitacji Ruchowej, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

prof. dr hab. Zbigniew Dąbrowski

Instytut Rehabilitacji Klinicznej, Wydział Rehabilitacji Ruchowej i Pracownia Fizjologii Krwi, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie, profesor emeritus Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie

dr hab., prof. UJ Małgorzata Grzesiak

Zakład Endokrynologii, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

dr hab. Katarzyna Knapczyk-Stwora

Zakład Endokrynologii, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

dr hab., prof. UJ Elżbieta Kołaczkowska

Zakład Hematologii Eksperymentalnej, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

dr hab., prof. AWF Marcin Maciejczyk

Instytut Nauk Biomedycznych, Zakład Fizjologii i Biochemii, Wydział Wychowania Fizycznego i Sportu, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

prof. dr hab. Anna Marchewka

Instytut Rehabilitacji Klinicznej, Wydział Rehabilitacji Ruchowej, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

mgr Mateusz Mardyła

Zakład Fizjologii i Biochemii, Instytut Nauk Biomedycznych i Pracownia Fizjologii Krwi, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

prof. dr hab. n. med. Paulin Moszczyński

Tarnowska Szkoła Wyższa

prof. dr hab. n. med. Tadeusz Niedźwiedzki

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa, Instytut Zdrowia w Nowym Sączu, profesor emeritus Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie

dr n. med. Wiesław S. Nowak

Klinika Hematologii, Collegium Medicum – Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

dr Małgorzata Opydo-Chanek

Zakład Hematologii Eksperymentalnej, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

prof. dr hab. Izabela Sadowska-Bartosz

Pracownia Biochemii Analitycznej, Instytut Technologii Żywności i Żywienia, Kolegium Nauk Przyrodniczych, Uniwersytet Rzeszowski

dr Agnieszka Skiba

Instytut Rehabilitacji Klinicznej, Wydział Rehabilitacji Ruchowej, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

prof. dr hab. n. med. Aleksander B. Skotnicki

Klinika Hematologii, Collegium Medicum – Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

prof. dr hab. Maria Słomczyńska

Zakład Endokrynologii, Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

dr hab., prof. AWF Zbigniew Szyguła

Zakład Medycyny Sportowej i Żywienia Człowieka, Instytut Nauk Biomedycznych, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

dr hab., prof. AWF Anna Ścisłowska-Czarnecka

Instytut Nauk Stosowanych, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

dr hab., prof. AWF Aneta Teległów

Zakład Promocji Zdrowia, Instytut Nauk Podstawowych, Wydział Rehabilitacji Ruchowej, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

dr hab., prof. AWF Magdalena Więcek

Zakład Fizjologii i Biochemii, Instytut Nauk Biomedycznych, Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

Przedmowa

Dominujący w dzisiejszym społeczeństwie aktywny tryb życia powoduje, że szukamy odpowiedzi na pytanie, jakie zmiany zachodzą w naszym organizmie – zarówno pod wpływem wysiłku jednorazowego, jak i systematycznego treningu. Celem autorów niniejszej książki jest zwrócenie uwagi czytelnika na procesy zachodzące po wysiłku fizycznym we wskaźnikach morfologiczno-reologiczno-biochemicznych krwi. Jest to pierwsza pozycja w polskim piśmiennictwie poświęcona zmianom zachodzącym w składzie krwi sportowców różnych dyscyplin. W opinii autorów znajomość tematyki krwi sportowców jest nieodzowna w przypadku lekarzy medycyny sportowej, trenerów sportowych, nauczycieli wychowania fizycznego, instruktorów rekreacji ruchowej oraz grupy najważniejszej, czyli osób trenujących.

Książka składa się z 16 rozdziałów, w których zebrano zagadnienia odnoszące się do tematyki krwi sportowców. Założeniem było przekazanie czytelnikom aktualnej wiedzy z następujących obszarów: klasyfikacja wysiłków fizycznych, wpływ treningu na elementy morfotyczne krwi u kobiet i mężczyzn, niedokrwistość, a także lepkość i reologia krwi oraz wysiłkowe zmiany biochemiczne. Podjęto także problematykę stosowania środków i metod dopingowych we krwi sportowców, wpływu oddziaływania fizjoterapeutycznego na poprawę wskaźników krwi oraz tematykę nowotworów hematologicznych u osób poddanych terapii ruchowej. W ocenie autorów niniejszej pracy każdy wyczyn sportowy zmierzający do sukcesu daje niezwykłą satysfakcję zawodnikom, ale ze względu na ich zdrowie wymaga systematycznej diagnostyki krwi.

Redaktorzy naukowi:
Zbigniew Dąbrowski, Anna Marchewka, Aneta Teległów

Kraków, sierpień 2021 r.

Spis treści

Autorzy

Przedmowa

1. Wprowadzenie do podstaw hematologii - Wiesław S. Nowak Aleksander B. Skotnicki

2. Krążenie krwi u sportowców jako podstawowy fizjologiczny proces w stanach spoczynku, treningu, wyczynu - Kazimierz Ciechanowski

3. Klasyfikacje wysiłków fizycznych - Marcin Maciejczyk

4. Wpływ wysiłku fizycznego na właściwości erytrocytów - Izabela Sadowska-Bartosz Grzegorz Bartosz

5. Właściwości reologiczne krwi u sportowców - Aneta Teległów

6. Komórki krwi a wysiłek sportowy - Zbigniew Dąbrowski

7. Wysiłek a monocyty - Małgorzata Opydo-Chanek Elżbieta Kołaczkowska

8. Limfocyty a wysiłek fizyczny - Anna Ścisłowska-Czarnecka

9. Wysiłkowe zmiany biochemiczne we krwi - Magdalena Więcek

10. Wpływ wysiłku fizycznego na parametry krwi u kobiet - Katarzyna Knapczyk-Stwora Małgorzata Grzesiak Maria Słomczyńska Barbara Bilińska

11. Wskaźniki krwi obwodowej bezpośrednio po złamaniach otwartych - Tadeusz Niedźwiedzki

12. Niedokrwistość u sportowców – fakty i mity - Zbigniew Szyguła

13. Wpływ wybranych środków i metod dopingowych na krew - Mateusz Mardyła

14. Wpływ wysiłku fizycznego na lepkość krwi - Paulin Moszczyński

15. Wpływ oddziaływania fizjoterapeutycznego na poprawę wskaźników krwi u sportowców - Agnieszka Skiba Anna Marchewka

16. Parametry morfologii krwi obwodowej u dorosłych chorych na nowotwory hematologiczne poddanych terapii ruchowej - Olga Czerwińska-Ledwig

1

Wprowadzenie do podstaw hematologii
Wiesław S. Nowak Aleksander B. Skotnicki

Hematopoeza

Komórki, które znajdujemy we krwi, powstają w szpiku kostnym podczas procesu zwanego hematopoezą. Szpik kostny ma ogromne zdolności produkcyjne – szacuje się, że w ciągu godziny powstaje 10^10 erytrocytów i ok. 10^9 krwinek białych. Współczesny model hematopoezy jest związany z hematopoetyczną komórką macierzystą (hematopoietic stem cell – HSC), którą charakteryzuje zdolność samoodnawiania oraz możliwość różnicowania w kierunku wszystkich hematopoetycznych linii komórkowych. Komórki macierzyste niezbyt licznie występują w szpiku kostnym (1 komórka na 10 000 do 1 000 000 komórek szpiku). We krwi obwodowej dorosłych można znaleźć niewielką ich liczbę, która ulega fizjologicznemu zwiększeniu – np. w czasie infekcji czy po wysiłku. Przyjęto charakteryzować komórki macierzyste jako CD34+/CD133+/C-KIT+(CD117)/Thy-1+(CD90)/ CD38-/lin. Tylko część hematopoetycznych komórek macierzystych ulega dalszemu różnicowaniu, natomiast ich znaczna większość pozostaje w spoczynku. Różnicowanie się komórek macierzystych zależy od pojawiania się odpowiednich cytokin, np. SCF, IL-3, TPO, EPO, aby powstały z nich właściwe komórki, takie jak erytrocyty. Uproszczony schemat hematopoezy przedstawiono na rycinie 1.1.

W ostatnich latach udało się opracować technologię uzyskiwania pluripotencjalnych komórek macierzystych z komórek już zróżnicowanych (fibroblasty, limfocyty) – indukowane komórki macierzyste pluripotencjalne (iPS) powstają w wyniku tzw. reprogramowania.

Rycina 1.1.
Uproszczony schemat hematopoezy z działaniem cytokin na różnych etapach rozwojowych

LT-HSC – long term hematopoietic stem cell, długo żyjące komórki macierzyste; ST-HSC – short term hematopoietic stem cell, krótko żyjące komórki macierzyste; CMP – common myeloid progenitor, wspólny progenitor mieloidalny; MEP – megakaryocyte-erythroid progenitor, progenitor megakariocytowo-erytroidalny; CFU-Eo – colony-forming unit-eosinophil, jednostka tworząca kolonie eozynofili; CFU-GM – colony-forming unit-granulocyte-macrophage, jednostka tworząca kolonie makrofagów; CLP – common lymphoid progenitur, wspólny progenitor limfocytowy; CFU-Meg – colony-forming unit-megakaryocyte, jednostka tworząca kolonię megakariocytów; BFU-E – burst-forming unit-erythrocyte, jednostka tworząca kolonie erytrocytów; CFU-M – colony-forming unit-macrophage, jednostka tworząca kolonie makrofagów; CFU-G – colony-forming unit-granulocyte, jednostka tworząca kolonie granulocytów; EPO – erytropoetyna; TPO – trombopoetyna; G-CSF – granulocyte colony-stimulating factor, czynnik wzrostu kolonii granulocytarnych; GM-CSF – granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, czynnik wzrostu kolonii granulocytarno-makrofagowych; M-CSF – macrophage colony-stimulating factor, czynnik wzrostu kolonii makrofagowych; LIF – leukemia inhibitor factor, czynnik hamujący białaczkę; SCF – stem cell factor, czynnik komórek macierzystych; SDF – stromal cell derived factor, czynnik z komórek podścieliska (nazywany również CXCL12); RAR-gamma – retinoid acid receptor; PTN – pleiotrophin.

Krwinki czerwone i związane z nimi wybrane zaburzenia

U zdrowej osoby liczba erytrocytów pozostaje mniej więcej na stałym poziomie: 4,5–6,5 × 10^12/l – u mężczyzn oraz 3,5–5,0 × 10^12/l – u kobiet. Erytrocyt jest pozbawioną jądra komórką krwi, ma kształt dysku dwuwklęsłego, a jego głównym składnikiem jest hemoglobina. Pełni funkcję transportującą tlen z płuc do tkanek i komórek.

Sigmoidalna krzywa dysocjacji tlenu z hemoglobiny zapewnia szybkie wiązanie tlenu w środowisku bogatym w tlen i jego szybkie oddawanie w środowisku ubogim w O_2. To zjawisko tłumaczy się kooperacją między 4 cząsteczkami hemu. Jeśli jedna z nich zwiąże O_2, wówczas zmienia się konfiguracja całej hemoglobiny i zwiększa się powinowactwo pozostałych 3 cząsteczek hemu. Na krzywą dysocjacji tlenu ma również wpływ pH – w tkankach, gdzie pH jest mniejsze niż w płucach, hemoglobina łatwiej oddaje O_2 (efekt Bohra). Zwiększenie stężenia 2,3-DPG (2,3-difosfoglicerynianu) w krwince czerwonej prowadzi do przesunięcia krzywej dysocjacji tlenu w prawo, tj. zmniejszenia powinowactwa hemoglobiny do tlenu. Zmniejszenie jego stężenia ma efekt odwrotny. W przeciwieństwie do hemoglobiny – mioglobina (znajdująca się w mięśniach), która zbudowana jest z jednego łańcucha globinowego z dołączoną jedną cząsteczką hemu, wykazuje krzywą hiperboliczną dysocjacji tlenu. Wysokie stężenie mioglobiny w mięśniach pozwala organizmowi dłużej wstrzymać oddech. Nurkujące ssaki, takie jak wieloryby czy foki, mają szczególnie wysokie stężenie mioglobiny w mięśniach.

Głównym mechanizmem regulującym liczbę wytwarzanych erytrocytów jest układ hipoksja–erytropoetyna. 1% erytrocytów jest codziennie zastępowany nowymi krwinkami czerwonymi. Główną funkcję w produkcji erytropoetyny w sytuacji hipoksji pełni czynnik transkrypcyjny HIF (hypoxia inducible factor – czynnik indukowany hipoksją). Składa się on z 2 podjednostek: HIF1-α i HIF1-β. Przy wystarczającej obecności tlenu w komórce HIF1-α pozostaje prawie niewykrywalny, gdyż ulega hydroksylacji, co jest sygnałem do ubikwitynacji (przyłączenia ubikwityny do białka), a w dalszej kolejności znakiem dla proteasomu do degradacji białka. W momencie, gdy zaczyna brakować tlenu, HIF1-α nie ulega hydroksylacji i zwiększa się jego ilość w komórce. Może się wówczas połączyć z podjednostką HIF1-β. Taki heterodimer aktywuje geny – gen erytropoetyny, geny enzymów szlaku glikolizy, gen TfR (transferrin receptor – receptor transferyny) czy gen VEGF (vascular endothelial growth factor – naczyniowo-śródbłonkowy czynnik wzrostu).

Rycina 1.2.
Zależny od utlenowania system ubikwitynacji HIF1-α

HIF1 – hypoxia inducible factor, czynnik indukowany hipoksją; vHL – białko von Hippel– Lindau; Ub – ubikwityna; Epo-R – receptor dla erytropoetyny; TfR – transferrin receptor, receptor transferyny; VEGF – vascular endothelial growth factor, naczyniowo-śródbłonkowy czynnik wzrostu.

Ważny element regulacji erytropoezy to apoptoza, dzięki której usuwany jest nadmiar prekursorów erytroidalnych. Erytropoetyna produkowana przez aparat przykłębuszkowy w nerkach w odpowiedzi na hipoksję hamuje proces apoptozy BFUE, CFUE (colony-forming unit-erythroid – jednostka tworząca kolonie erytrocytów) oraz proerytroblastów, dzięki czemu zwiększa się liczba dojrzewających erytrocytów.

Żelazo jest pierwiastkiem niezbędnym do prawidłowego rozwoju i podziału komórek, prawidłowego funkcjonowania układu odpornościowego, prawidłowego rozwoju tkanki nerwowej i syntezy hemoglobiny w erytrocytach. Organizm dorosłego człowieka zawiera 3–4 g żelaza, ok. 1 mg dziennie jest tracony w wyniku złuszczania się nabłonków, krwawień miesiączkowych oraz z żółcią. Aby zrównoważyć tę stratę, podobna ilość Fe jest absorbowana z diety w przewodzie pokarmowym. Ta niewielka wymiana żelaza ze środowiskiem zewnętrznym kontrastuje z jego dużym obrotem w organizmie. Szpik kostny zużywa ok. 24 mg żelaza dziennie do produkcji ponad 200 bilionów erytrocytów, dlatego ponowne jego wykorzystanie jest ważnym procesem, kontrolowanym przez makrofagi układu siateczkowo-śródbłonkowego (RES) w śledzionie, szpiku kostnym i wątrobie. Głównym miejscem magazynowania żelaza w organizmie są hepatocyty i RES. Przyjmuje się, że niedobór hemoglobiny ogranicza zdolność transportu tlenu do mięśni, natomiast tkankowy niedobór żelaza upośledza tlenowy metabolizm.

Kontrola wchłaniania jelitowego Fe w warunkach fizjologicznych jest podstawowym mechanizmem regulującym całkowitą ilość żelaza w organizmie. Występują 2 drogi wchłaniania żelaza: pierwsza – dotycząca żelaza niehemowego (głównie w postaci Fe+++) – przy użyciu transportera DMT1, druga – związana z żelazem hemowym (główne źródło to mięso) – przy użyciu receptora hemowego (Fe++). Uproszczony schemat wchłaniania żelaza przedstawiono na rycinie 1.3.

Rycina 1.3.
Mechanizmy wchłaniania żelaza

Dcytb – duodenal cytochrome b, cytochrom b dwunastnicy; DMT1 – divalent metal transporter 1, transporter 1 metali dwuwartościowych; ICIP – intracellular iron pool, wewnątrzkomórkowa pula żelaza.

Niehemowe żelazo z pokarmu, głównie w postaci Fe+++, ulega redukcji do Fe++ pod wpływem ferroreduktazy Dcytb znajdującej się w nabłonku szczoteczkowym dwunastnicy. Jony Fe++ są następnie transportowane przez błonę enterocytu dzięki DMT1, który również transportuje jony Cu++ i Zn++. Żelazo związane z hemem przedostaje się do wnętrza enterocytu z udziałem receptora dla hemu, najprawdopodobniej dzięki białku nośnikowemu hemu-1. Z żelaza hemowego wchłania się ok. 30% żelaza zawartego w diecie, natomiast z żelaza niehemowego tylko ok. 10%. W enterocycie Fe++ pozostaje bądź w formie ferrytyny, jako żelazo zapasowe, bądź jest dalej transportowane przez błonę podstawną dzięki ferroportynie. Następnie z udziałem hepaestyny (w enterocytach, a z udziałem ceruloplazminy w makrofagach i hepatocytach), która ma aktywność ferroksydazy, jon Fe++ utleniany jest do Fe+++. Ułatwia to wiązanie jonów Fe+++ do transferyny, podstawowego białka transportującego żelazo w osoczu. Tak zwane wysycenie transferyny jonami żelaza w warunkach fizjologicznych wynosi ok. 30%.

Niedokrwistość

Niedokrwistość definiuje się jako spadek wartości stężenia hemoglobiny i/lub liczby erytrocytów i/lub hematokrytu poniżej normy dla danej płci i wieku. Wartości prawidłowe dla stężenia hemoglobiny i liczby erytrocytów powinny opierać się na badaniach danej populacji, jednak ze względu na częsty brak takich badań stosuje się powszechnie wartości zaproponowane przez WHO (stężenie Hb dla mężczyzn powinno wynosić > 13 g/dl, a dla kobiet > 12 g/dl).

Bardzo użytecznym parametrem w praktyce klinicznej jest MCV (średnia objętość krwinki czerwonej). Ze względu na wielkość krwinki czerwonej można podzielić niedokrwistości na 3 rodzaje: mikrocytową (MCV < 83 fl), normocytową (83 fl < MCV < 103 fl) i makrocytową (MCV > 103 fl). W tabeli 1.1 zestawiono jednostki chorobowe, które należy rozważyć po zakwalifikowaniu pacjenta do jednej z podgrup.

Ważnym oznaczeniem przy niedokrwistości jest liczba retikulocytów, młodych erytrocytów, które mają jeszcze niewielkie ilości szorstkiej siateczki śródplazmatycznej. Niedokrwistości można również podzielić ze względu na liczbę retikulocytów (tabela 1.2) lub na stężenie erytropoetyny we krwi obwodowej, jak również na wrodzone i nabyte. Objawy wspólne dla wszystkich niedokrwistości zebrano w tabeli 1.3.

Obserwowane w praktyce klinicznej niedokrwistości wiążą się najczęściej z niedoborami. Przed przystąpieniem do ich suplementacji zawsze należy ustalić przyczynę anemii. Błędem w sztuce jest np. podawanie preparatów żelaza osobom z jego niedoborem bez postawienia diagnozy, co czasem obserwuje się w przypadku starszych pacjentów z rakiem jelita grubego. U osób młodych i wysportowanych można się skupić bardziej na zaleceniach żywieniowych, tak aby w diecie nie brakowało żelaza, kwasu foliowego czy witaminy B_12, niezbędnych do syntezy erytrocytów. Stałej suplementacji witaminy B_12 wymagają weganie, którzy nie zawsze o tym pamiętają.

Tabela 1.1.
Podział niedokrwistości w zależności od wartości MCV

Mikrocytowa
MCV < 83 µm^3

Normocytowa
MCV 83–103 µm^3

Makrocytowa
MCV > 103 µm^3

• niedobór żelaza (najczęstsza przyczyna)

• niedokrwistość syderoblastyczna

• talasemie

• niedokrwistość chorób przewlekłych

• zatrucie ołowiem

1) pierwotne uszkodzenie szpiku

• niedokrwistość aplastyczna

• osteomielofibroza

• zespół Blackfana–Diamonda

2) wtórne uszkodzenie szpiku kostnego

• mocznica (uremia)

• zaburzenia endokrynologiczne

• niedokrwistość chorób przewlekłych

1) niedokrwistości megaloblastyczne

• niedobór witaminy B_12

• niedobór kwasu foliowego

• niedokrwistości polekowe

• zespół mielodysplastyczny

2) niedokrwistości niemegaloblastyczne

• choroby wątroby

• niedoczynność tarczycy

Tabela 1.2.
Podział patofizjologiczny niedokrwistości

Produkcja erytrocytów

Rodzaj schorzenia

Zmniejszona

1) zaburzenia proliferacji i różnicowania komórek macierzystych

a) wielopotencjalnych – niedokrwistość aplastyczna

b) jednopotencjalnych – PRCA, choroby nerek, endokrynopatie, np. niedoczynność tarczycy

2) zaburzenia proliferacji i różnicowania komórek zróżnicowanych

a) upośledzenie syntezy DNA – niedokrwistość megaloblastyczna

• niedobór witaminy B_12

• niedobór kwasu foliowego

b) upośledzenie syntezy HGB – niedokrwistości niedobarwliwe

• niedobór Fe →↓ syntezy hemu

• talasemie →↓ syntezy globin

c) mechanizm złożony

• niedokrwistość chorób przewlekłych

• niedokrwistość syderoblastyczna

• MDS

• infiltracja szpiku kostnego, np. w mielofibrozie

• niedobór EPO

Zwiększona

1) zaburzenia wewnątrzkrwinkowe

a) zaburzenia kształtu krwinki

• dziedziczna sferocytoza

• dziedziczna eliptocytoza

• akantocytoza

b) niedobór enzymów erytrocytarnych

• niedobór dehydrogenazy G-6-PD

• niedobór kinazy pirogronianowej

c) hemoglobinopatie – niedokrwistość sierpowatokrwinkowa

d) nocna napadowa hemoglobinuria

e) porfirie

2) zaburzenia zewnątrzkrwinkowe

a) mechaniczne

• hemoglobinuria marszowa

• niedokrwistość hemolityczna mikroangiopatyczna

• sztuczne zastawki serca

b) czynniki chemiczne

c) drobnoustroje

d) obecność przeciwciał antyerytrocytarnych (ciepłe, zimne, PCH)

3) niedokrwistość pokrwotoczna

PRCA – pure red cell aplasia, aplazja układu czerwonokrwinkowego; G-6PD – glukozo-6-fosforan; MDS – zespół mielodysplastyczny; EPO – erytropoetyna; PCH – paroxymal cold hemoglobinuria, napadowa zimna hemoglobinuria.

Tabela 1.3.
Objawy wspólne dla wszystkich rodzajów niedokrwistości

Objawy ogólne

• osłabienie

• łatwa męczliwość, słaba tolerancja wysiłku

• łatwe zapadanie na infekcje

Ośrodkowy układ nerwowy

• szum w uszach

• mroczki przed oczyma (ewentualnie rozbłyski, gwiazdki)

• zawroty głowy, bóle głowy

• senność

Układ sercowo-naczyniowy

• tachykardia

• czynnościowy szmer skurczowy

• bóle wieńcowe

Skóra i śluzówki

• bladość

Inne schorzenia dotyczące krwinek czerwonych

Oprócz najczęściej występującej niedokrwistości mogą się też pojawiać inne zaburzenia związane z krwinkami czerwonymi, takie jak nadkrwistość (policytemia). Policytemię definiuje się jako zwiększenie całkowitej objętości (masy) erytrocytów, które manifestuje się wzrostem stężenia HGB i/lub HCT powyżej normy. Jeśli występuje zmniejszona objętość osocza, wówczas mówi się o rzekomej (względnej) policytemii. Prawdziwą policytemię dzieli się na pierwotną (polycythaemia vera – czerwienica prawdziwa) lub wtórną, która często wiąże się ze zwiększonym stężeniem erytropoetyny w surowicy krwi (przyczyny płucne, nerkowe lub nowotworowe). Przyczyny policytemii wtórnej bez form dziedzicznych przedstawiono w tabeli 1.4. Podawanie androgenów jako formy dopingu u sportowców może prowadzić do zwiększenia stężenia hemoglobiny u danej osoby. Dotyczy to również ciągle rozwijającego się rynku substancji androgenopodobnych, który próbuje wyprzedzić stosowane testy antydopingowe.

Czerwienica prawdziwa jest schorzeniem nowotworowym, w którym w 95% przypadków stwierdza się mutację genu JAK-2. Wymaga ona ciągłego monitorowania i leczenia, najlepiej w ośrodku hematologicznym.

Mogą również występować rzadkie schorzenia dotyczące układu czerwonokrwinkowego, takie jak porfiria, hemochromatoza (choroba związana z nadmiernym gromadzeniem się żelaza), eliptocytoza, owalocytoza, mikrosferocytoza, talsemia, nocna napadowa hemoglobinuria i inne.

Tabela 1.4.
Przyczyny policytemii wtórnej bez form wrodzonych

Policytemia z hipoksją centralną

Przewlekła centralna hipoksja

• choroby płuc

• hypopnoea

• przebywanie na dużej wysokości

• wrodzone sinicze wady serca

• zatrucie tlenkiem węgla

• bezdech nocny

Zaburzenia transportu tlenu

• hemoglobina o dużej powinowatości do tlenu

• niedobór 2,3-BPG w erytrocytach

• methemoglobinemia

• karboksyhemoglobina (ciężko uzależnieni palacze tytoniu)

Policytemia bez hipoksji centralnej

Zwiększone wydzielanie erytropoetyny

• guzy nerek

• torbiel nerki, nerka wielotorbielowata

• transplantacja nerki

• lokalna hipoksja nerki – stenoza tętnicy nerkowej, wodonercze)

• hemangioblastoma móżdżku

• rak wątrobowokomórkowy

Zespoły endokrynologiczne

• podawanie androgenów

• zespół Cushinga

• zespół Cohna

• phaeochromocytoma

• zespół Barttera

Policytemia idiopatyczna

Podstawowe badania laboratoryjne w hematologii

Jednym z podstawowych badań krwi jest morfologia krwi. Ocenia się liczbę krwinek czerwonych oraz ich parametry, stężenie hemoglobiny, liczbę krwinek białych wraz z ich podgrupami oraz liczbę płytek krwi. Współczesne zautomatyzowane analizatory, które do analizy wykorzystują metody pomiaru rozproszonego światła, pomiaru zmiany oporności elektrycznej przepływającego prądu, fluorescencji, absorpcji światła czy pomiaru przewodności prądu elektrycznego, pozwalają z dużą powtarzalnością i dokładnością ocenić próbkę krwi. Niemniej jednak w niektórych sytuacjach konieczna jest ocena mikroskopowa rozmazu krwi obwodowej, co ma miejsce np. w ostrych czy przewlekłych białaczkach. Przykład wydruku morfologii krwi wraz z objaśnieniami przedstawiono na rycinie 1.4. Każda pracownia powinna mieć swój zakres norm dla danych parametrów morfologii krwi w zależności od metod, których używa do oznaczeń. Powinna być również praktykowana kontrola jakości oznaczeń, co wiąże się z kalibracją urządzenia, np. dla skrajnie różnych wartości parametrów (wysokich i niskich).

Rycina 1.4.
Przykładowy wynik morfologii krwi z wyjaśnieniem skrótów (Sysmex 2000 XT)

W świecie sportu występowanie niedokrwistości zawsze powinno budzić niepokój i skutkować kierowaniem na badania poszukujące jej przyczyny. U kobiet miesiączkujących jest to często niedobór żelaza wynikający z nadmiernej utraty krwi miesiączkowej i braku zrównoważenia tej straty w diecie. Często oprócz obniżonego stężenia hemoglobiny występują: obniżenie MCV < 80 fl, niskie stężenie ferrytyny, podwyższenie stężenia transferryny (białka transportującego żelazo we krwi) oraz obniżenie jej wysycenia. U mężczyzn, którzy potrzebują o połowę mniej żelaza niż kobiety miesiączkujące, poszukuje się ewentualnego miejsca krwawienia, najczęściej z przewodu pokarmowego, lub zespołu upośledzonego wchłaniania (np. przewlekłe biegunki). Można wówczas wykonać test na krew utajoną w stolcu (3 × z różnych stolców) oraz próbę doustnego obciążenia żelazem, czyli tzw. test wchłaniania żelaza.

Przy bardziej skomplikowanych zaburzeniach hematologicznych ocenia się w badaniach z krwi obwodowej funkcję wątroby i nerek oraz wykonuje się badania obrazowe, czyli np. tomografię całego ciała czy PET/CT. W niektórych przypadkach wykonuje się również biopsję lub trepanobiopsję szpiku kostnego, badania immunofenotypowe komórek krwi obwodowej i szpiku kostnego, biopsję węzła chłonnego lub tkanki, badania cytogenetyczne (np. w kierunku obecności chromosomu Ph), badania molekularne (np. w kierunku obecności rearanżacji genów BCR-ABL).

Krwinki białe i związane z nimi wybrane choroby

Najliczniejszą grupą krwinek białych we krwi obwodowej są granulocyty obojętnochłonne (neutrofile, segmenty). Ich liczba waha się między 2,4 a 7,0 × 10^9/l. Są one wyspecjalizowanymi komórkami do zabijania bakterii i grzybów w mechanizmie fagocytozy. Połowiczny czas przeżycia krążących neutrofili jest krótki i wynosi 6–8 godzin.

Drugą najliczniejszą grupę krwinek białych stanowią limfocyty. Prawidłowa ich liczba u osób dorosłych waha się między 1,0 a 4,0 × 10^9/l, odsetkowo stanowią 20–40% leukocytów. Wyróżnia się 2 podstawowe formy tkanki limfatycznej – centralną, na którą składają się szpik kostny i grasica, oraz obwodową, do której zalicza się krew obwodową, węzły chłonne, śledzionę i tkankę limfatyczną związaną z błoną śluzową (mucosa associated lymphoid tissue – MALT). Rozróżniamy limfocyty B, T i NK. Ich rozwój zaczyna się w szpiku kostnym.

Limfocyty B wędrują następnie do obwodowej tkanki limfatycznej, gdzie przechodzą proces dojrzewania (uzyskiwania możliwości odpowiedzi immunologicznej). Każdy limfocyt ma możliwość rozpoznania obcego antygenu, a ta zdolność rozpoznawania nowych zagrożeń wynika z ogromnej liczby limfocytów w organizmie. Po połączeniu się receptora limfocytu B z obcym antygenem dochodzi do ich aktywacji, która powoduje m.in. mnożenie się komórek i powstanie identycznego klonu. Część z komórek B różnicuje się do komórek plazmatycznych (plazmocytów), które produkują specyficzne przeciwciała. Ich pojawienie się we krwi wiąże docelowy antygen, co powoduje zapoczątkowanie neutralizacji i destrukcji wroga. Część komórek B ulega stymulacji, ale zamieniają się w komórki pamięci B i nie przechodzą przemiany do plazmocytów. Daje to długotrwałą pamięć immunologiczną, która może być szybko użyta przy ponownym pojawieniu się patogenu.

Limfocyty T wędrują natomiast do grasicy, gdzie przechodzą transformację do limfocytów pomocniczych, regulatorowych, cytotoksycznych i komórek pamięci T. Z grasicy przemieszczają się do tkanek lub krążą we krwi i pod wpływem stymulacji przez antygen wydzielają cytokiny, które m.in. stymulują limfocyty B do produkcji przeciwciał (są to limfocyty Th1 i Th2, CD4+). Limfocyty T regulatorowe kontrolują reakcje immunologiczne, z kolei limfocyty T cytotoksyczne (CD8+) mogą bezpośrednio niszczyć komórki zakażone wirusem oraz komórki nowotworowe.

Limfocyty NK (CD56+, CD57+) mają zdolności cytotoksyczne. Ich funkcją jest niszczenie innych komórek bez ekspresji antygenów MHC klasy I. Jeśli komórka ma na swojej powierzchni antygeny MHC I, jest rozpoznawana jako „swoja”, co powoduje wyłączenie zdolności zabójczych limfocytów NK. W odróżnieniu od limfocytów CD8+ nie potrzebują one prezentacji antygenu, dlatego zostały nazwane natural killer. Dodatkowo mogą wydzielać cytokiny, takie jak IFN-γ oraz TNF-α, które działają na inne komórki układu immunologicznego, np. na makrofagi i komórki dendrytyczne, zwiększając tym samym odpowiedź tego układu. Jeśli decyzja „zabić komórkę” zostanie raz podjęta, to limfocyty NK uwalniają ze swoich ziarnistości perforynę i granzymy, które prowadzą do lizy (unicestwienia) namierzonej komórki.

Kolejną grupą krwinek białych są monocyty, których liczba waha się między 0,16 a 0,8 × 10^9/l. Z krwi obwodowej migrują do tkanek, zwłaszcza wątroby, śledziony oraz tkanki łącznej, i stają się długo żyjącymi makrofagami. Ich główną funkcją jest fagocytoza, czyli rozpoznanie i wchłonięcie patogenu („zjedzenie” go) oraz jego destrukcja. Makrofagi stanowią dzięki temu część niespecyficznej odpowiedzi układu immunologicznego, czyli na patogen, z którym nigdy wcześniej organizm się nie spotkał. Część makrofagów odgrywa rolę „sprzątającą” i usuwa bez cech powstawania stanu zapalnego nieżywe komórki lub inne szczątki tkanek. Makrofagi również mają funkcję prezentacji antygenu, czyli gdy dochodzi do infekcji, po przechwyceniu patogenu, wystawiają na swoją powierzchnię ważną, rozpoznawalną część wroga (typu „z czerwoną czapeczką”), co pozwala układowi immunologicznemu uzyskać informację: „to jest wróg”.

Do innych krwinek białych zalicza się eozynofile, których liczba waha się od 0,04 do 0,5 × 10^9/l. We krwi przebywają krótko, wędrując do narządów i tkanek. Ich główną rolą jest ochrona przed pasożytami, ale liczba eozynofili bywa często podwyższona w chorobach alergicznych.

Bazofile stanowią najmniej liczną grupę krwinek białych (0–0,1 × 10^9/l we krwi obwodowej). Krążą we krwi przez ok. 2 tygodnie. Potrafią rozpoznać nieznany dla organizmu patogen, zneutralizować go przez fagocytozę oraz uwolnić substancje, takie jak histamina, która powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, co poprawia przepływ krwi i tym samym zwiększa dostępność innych krwinek białych do miejsca infekcji oraz wzmacnia proces zdrowienia. Więcej się mówi o roli bazofili w reakcjach alergicznych, gdy w przypadku alergenu i obecności przeciwciał przeciw niemu klasy IgE dochodzi do uwalniania nadmiernej ilości histaminy, a przez to do świądu skóry, pokrzywki, wodnistego kataru czy łzawienia oczu. Bazofile mogą też uwalniać heparynę – czynnik przeciwzakrzepowy.

Podstawową funkcją krwinek białych jest udział w mechanizmach obronnych organizmu przed drobnoustrojami, w rozpoznawaniu i niszczeniu powstających komórek nowotworowych oraz w procesach zapalnych. Odbywa się to dzięki zdolnościom do fagocytozy oraz produkcji i uwalniania szeregu cytokin. Do fagocytozy są zdolne makrofagi (w tkankach) oraz neutrofile, monocyty i eozynofile (we krwi). Na ich powierzchni znajdują się cząsteczki adhezyjne zaliczane do integryn, selektyn i nadrodziny immunoglobulin, z których udziałem dochodzi do fagocytozy. Proces ten wspomaga układ dopełniacza, który pokrywa mikroorganizmy i stanowi sygnał do fagocytozy. Aktywacja układu dopełniacza może zachodzić na drodze klasycznej (najpierw do mikroorganizmu przyłączają się przeciwciała IgG lub IgM, potem dopełniacz) lub alternatywnej (w sposób niezależny od przeciwciał).

Zaburzenia nienowotworowe układu białokrwinkowego

Zaburzenia dotyczące neutrofili

Neutrofile stanowią najliczniejszą grupę krwinek białych (ok. 65%) krążących we krwi obwodowej. Można je podzielić na pulę marginalną, luźno związaną ze śródbłonkiem, oraz na pulę krążącą. Największa liczba neutrofili znajduje się w szpiku kostnym i tworzy tzw. pulę rezerwową. Neutrofilię definiuje się jako stan, gdy liczba neutrofili (u dorosłych) wynosi > 7,5 × 10^9/l.

Zwiększenie liczby neutrofili obserwuje się najczęściej w infekcjach bakteryjnych, aczkolwiek przy bardzo ciężkich infekcjach może dochodzić do nadmiernego ich zużycia i neutropenii. W procesach przewlekłych neutrofilii często występuje monocytoza. Neutrofilię mogą powodować różne leki (np. glikokortykosteroidy zwiększają liczbę neutrofili w puli krążącej).

Neutropenię definiuje się zwykle jako zmniejszenie liczby neutrofili < 1,5 × 10^9/l (dla osób rasy czarnej < 1,2 × 10^9/l), a do określenia stanu < 0,5 × 10^9/l używa się terminu agranalucytoza. Przyczyna neutropenii może się wiązać z ich upośledzoną produkcją w szpiku kostnym, przesunięciem neutrofili z puli krążącej do puli marginalnej, ze zwiększoną destrukcją obwodową lub z kombinacją ww. mechanizmów. U pacjentów z upośledzoną produkcją neutrofili prawdopodobieństwo wystąpienia infekcji jest proporcjonalne do ciężkości neutropenii oraz długości jej trwania, natomiast przy zwiększonym niszczeniu obwodowym i zwiększonej ich marginalizacji taka korelacja nie występuje. Bardzo rzadko mogą pojawiać się wrodzone neutropenie.