Blut

Blut als Körperflüssigkeit und Kreislaufmedium

Blut ist eine Körperflüssigkeit und wird auch als „flüssiges Gewebe“ oder „flüssiges Organ“ bezeichnet. Es besteht aus speziellen Zellen und dem proteinreichen Blutplasma. Das Herz pumpt es durch den Blutkreislauf und die Blutgefäße: Arterien führen vom Herzen weg, Venen zum Herzen zurück. Venenklappen und Muskelarbeit unterstützen den Rückfluss in den Venen.

Im erwachsenen menschlichen Körper befinden sich etwa 70 bis 80 ml Blut pro kg Körpergewicht, insgesamt etwa 5 bis 6 l. Männer haben durchschnittlich etwa 1 l mehr Blut als Frauen, vor allem wegen Größen- und Gewichtsunterschieden. Blutverlust heißt Blutung oder Bluten.

Bei größeren, komplexen Vielzellern ist Blut nötig, weil Diffusion – die selbstständige Bewegung von Teilchen – über größere Strecken zu langsam wäre. Die dafür benötigte Zeit wächst mit dem Quadrat der Entfernung. Blut bringt Stoffe deshalb in die Nähe der Zielzellen. Tiere mit offenem Blutkreislauf, etwa Gliederfüßer und Weichtiere, besitzen Hämolymphe; dort sind Blut und Gewebsflüssigkeit nicht getrennt. Bei Insekten transportiert die Hämolymphe keinen Sauerstoff, da dies über Tracheen geschieht. Bei Tieren mit geschlossenem Kreislauf, darunter allen Wirbeltieren, heißt die zirkulierende Flüssigkeit Blut.

Zusammensetzung: Plasma und Blutzellen

Blut besteht zu etwa 44 % aus zellulären Bestandteilen und zu etwa 55 % aus Plasma. Es ist eine Suspension aus Wasser und Zellen sowie eine nichtnewtonsche Flüssigkeit: Seine Fließeigenschaften verändern sich mit der Strömungsgeschwindigkeit. Seine Viskosität, also Zähflüssigkeit, steigt mit höherem Hämatokritwert und geringerer Strömungsgeschwindigkeit. Der pH-Wert des menschlichen Blutes beträgt 7,4. Unter etwa 7,35 liegt eine Azidose vor, über etwa 7,45 eine Alkalose.

Das Plasma besteht zu 90 % aus Wasser und enthält Proteine, Salze, Monosaccharide, Hormone, gelöste Gase, Nährstoffe und Stoffwechsel- beziehungsweise Abfallprodukte. Wichtige Ionen sind Natrium-, Chlorid-, Kalium-, Magnesium-, Phosphat- und Calciumionen. Die Proteinkonzentration beträgt etwa 60 bis 80 g/l beziehungsweise 8 % des Plasmavolumens. Plasmaproteine übernehmen Transport, Immunabwehr, Blutgerinnung sowie die Stabilisierung von pH-Wert und osmotischem Druck. Plasma ohne Gerinnungsfaktoren heißt Blutserum; es besteht zu 91 % aus Wasser und zu 7 % aus Proteinen.

Die Blutzellen sind:

• Erythrozyten, die roten Blutkörperchen: 4,5 bis 5,5 Mio. je μl Blut. Sie transportieren Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid mithilfe des eisenhaltigen Hämoglobins. Etwa 0,5 bis 1 % sind unreife Retikulozyten.
• Leukozyten, die weißen Blutkörperchen: 4.000–11.000 je μl. Dazu gehören Granulozyten, Monozyten und Lymphozyten. Granulozyten und Monozyten wirken unspezifisch gegen Fremdkörper, Lymphozyten in der spezifischen Immunabwehr.
• Thrombozyten oder Blutplättchen: etwa 300.000 je μl. Sie sind für die Blutstillung wichtig.

Der Hämatokrit bezeichnet genau genommen den Anteil der Erythrozyten. Er beträgt bei Männern 44 bis 46 %, bei Frauen 41 bis 43 %, beim Neugeborenen etwa 60 % und bei Kleinkindern etwa 30 %. Hämoglobin verursacht die rote Farbe des Blutes; sauerstoffreiches Blut ist heller als sauerstoffarmes.

Bildung und Abbau der Blutzellen

Alle Blutzellen entstehen im Knochenmark durch Hämatopoese. Dabei entwickeln sich aus pluripotenten Stammzellen zunächst multipotente Stammzellen, die auf bestimmte Zelllinien festgelegt sind. Daraus entstehen die einzelnen Blutzellen.

Die Bildung von Erythrozyten heißt Erythropoese. Sie wird durch Erythropoietin gefördert, ein Hormon aus Niere und Leber. Für die Bildung von Hämoglobin ist Eisen erforderlich; außerdem sind Vitamin B₁₂ und Folsäure wichtig. Bei Sauerstoffmangel, etwa in großer Höhe, wird mehr Erythropoietin ausgeschüttet. Dadurch steigen längerfristig die Zahl der roten Blutkörperchen und zunächst auch die Zahl der Retikulozyten.

Erythrozyten leben durchschnittlich 120 Tage. Sie werden vor allem in der Milz und in den Kupffer’schen Sternzellen der Leber abgebaut. Hämoglobin wird über Bilirubin zu Urobilin und Sterkobilin umgewandelt. Urobilin färbt den Urin gelb, Sterkobilin den Kot.

Aufgaben des Blutes: Transport, Abwehr und Atmung

Blut transportiert Sauerstoff und Nährstoffe zu den Zellen sowie Kohlenstoffdioxid, Harnstoff und andere Abfallstoffe zu ihren Ausscheidungsorten. Es befördert außerdem Hormone und andere Wirkstoffe. Es trägt zur Homöostase bei, also zur Regelung von Wasser- und Elektrolythaushalt, pH-Wert und Körpertemperatur. Durch die ständige Zirkulation bleibt die Körpertemperatur beim gesunden Menschen bei etwa 36–37 °C.

Bei der Immunabwehr schützen Phagozyten, also Fresszellen, unspezifisch vor Fremdkörpern; Antikörper wirken spezifisch gegen Antigene. Blut übt zudem durch seinen Flüssigkeitsdruck eine Stützwirkung aus.

Beim Gasaustausch nimmt sauerstoffarmes Blut in der Lunge Sauerstoff auf und gibt Kohlenstoffdioxid ab. Das sauerstoffreiche Blut fließt über die Lungenvenen in den linken Vorhof und wird von dort zu den meisten Körperzellen verteilt. Die Hornhaut des Auges und Knorpel besitzen keinen direkten Gefäßanschluss und werden durch Diffusion versorgt.

Hämoglobin besitzt vier Untereinheiten mit jeweils einer Hämgruppe, in deren Zentrum ein Eisen-Ion liegt. Es bindet Sauerstoff: 98,5 % des Sauerstoffs im Blut sind an Hämoglobin gebunden, nur 1,5 % im Plasma gelöst. Das die Lunge verlassende Hämoglobin ist beim Menschen normalerweise zu etwa 96–97 % mit Sauerstoff gesättigt; desoxygeniertes Blut noch zu etwa 75 %. Kohlenstoffdioxid wird teilweise im Plasma gelöst, überwiegend als Hydrogencarbonat (HCO₃⁻) und als Carbamat am Hämoglobin transportiert. Das Enzym Carboanhydrase beschleunigt die Umwandlung zu Hydrogencarbonat.

Blutstillung, Gerinnung und Erkrankungen

Hämostase umfasst alle Vorgänge, die Blutungen begrenzen. Bei der primären Hämostase verengt sich zunächst das verletzte Gefäß. Danach haften Thrombozyten an der Verletzung und bilden einen Pfropfen. Die Abdichtung eines Lecks erfolgt nach zwei bis vier Minuten; dies heißt Blutungszeit. Bei der sekundären Hämostase aktivieren sich Gerinnungsfaktoren in einer Kaskade. Bis auf Calcium (Ca²⁺) sind es in der Leber gebildete Proteine. Es entstehen wasserunlösliche Fibrinpolymere, die das Blut gerinnen lassen. Die Fibrinolyse baut Fibrinklumpen später durch das Enzym Plasmin wieder ab.

Antikoagulantien hemmen die Gerinnung: Citrat und EDTA binden Calcium im Reagenzglas, Heparin hemmt die Wechselwirkung von Gerinnungsfaktoren und Cumarine hemmen deren Bildung. Blutuntersuchungen und das Differentialblutbild können Krankheiten anzeigen. Die Blutsenkungsreaktion (BSR) liefert anhand der Absetzzeit fester Blutbestandteile Hinweise auf Entzündungen.

Wichtige Bluterkrankungen sind Anämie, Hämophilie und Leukämie. Anämie verursacht eine Sauerstoffunterversorgung des Körpers; bei Hämophilie ist die Gerinnung gestört; bei Leukämie entstehen zu viele, oft unreife Leukozyten, die andere Blutzellen verdrängen. Ein Mangel an roten Zellen heißt Erythropenie, ein Mangel an weißen Zellen Leukopenie und ein Mangel an Thrombozyten Thrombozytopenie. Große Blutverluste können einen Schock auslösen. Blutgerinnsel können Thrombose, Embolie oder Infarkt verursachen.

Blutgruppen, Transfusionen und weitere Nutzung

Blutgruppen beruhen auf Antigenen, also erkennbaren Strukturen, in der Membran der Erythrozyten. Werden unverträgliche Blutgruppen vermischt, kann Blut verklumpen. Daher müssen bei Transfusionen Blutgruppe und Rhesusfaktor von Spender und Empfänger geprüft werden.

Im AB0-System gibt es A, B, AB und 0. A besitzt A-Antigene und B-Antikörper, B besitzt B-Antigene und A-Antikörper, AB besitzt beide Antigene und keine Antikörper, 0 besitzt keine dieser Antigene und beide Antikörper. Beim Rhesussystem ist besonders das D-Antigen bedeutsam: Mit D-Antigen ist ein Mensch Rhesus-positiv, ohne dieses Rhesus-negativ. IgG-Antikörper können die Plazenta passieren. Daher kann bei einer zweiten Schwangerschaft einer Rhesus-negativen Mutter mit einem Rhesus-positiven Kind eine fetale Erythroblastose entstehen.

Bei großem Blutverlust, myelodysplastischem Syndrom oder Chemotherapien werden Bluttransfusionen eingesetzt. Vollblutspenden umfassen etwa 500 ml venöses Blut; das Blut wird untersucht, in Blutprodukte getrennt und in Blutbanken gelagert. Eigenblutspenden dienen der Versorgung vor Operationen. Aderlass wird heute bei Hämochromatose, Porphyria cutanea tarda und Polycythaemia vera eingesetzt; dabei werden meist 400 bis maximal 1.000 ml Blut entnommen.

Blutgifte oder Hämotoxine beeinträchtigen Blut, Gerinnung oder Blutbildung. Beispiele sind Kohlenmonoxid, Benzol, Ethanol, Arsen- und Bleiverbindungen. Dialyse kann bei Nierenversagen Blutgifte entfernen, Apherese krank machende Blutbestandteile. Tierblut wird unter anderem für Blutwurst, Tiernahrung, Dünger, Papierklebstoff und Blutmehl verwendet. Blutagar ist ein bluthaltiger Nährboden zum Nachweis von Mikroorganismen, etwa Streptokokken.