21.1 Líffærafræði sogæða- og ónæmiskerfis
21.1 Líffærafræði sogæða- og ónæmiskerfis
Námsmarkmið
Eftir að hafa lokið þessum hluta átt þú að geta:
- Lýst byggingu og starfsemi sogæðavefjar, þar á meðal sogæðavökva, sogæða, sogæðaganga og sogæðalíffæra
- Lýst byggingu og starfsemi frumkominna og síðkominna sogæðalíffæra
- Rætt frumur ónæmiskerfisins, starfsemi þeirra og tengsl við sogæðakerfið
Ónæmiskerfið er flókið net frumna, vefja, líffæra og leysanlegra þátta sem eyðir sýklum eða gerir þá óvirka og takmarkar þannig sjúkdóma. Sogæðakerfið er svo nátengt ónæmiskerfinu að kerfin skarast að miklu leyti, en þau eru ekki hið sama. Sogæðakerfið tekur við umframvökva úr vefjum, flytur hann aftur til blóðrásar og ber frumur og efni um sogæðar og sogæðalíffæri. Bólgnir eitlar við sýkingu og flutningur eitilfrumna með sogæðum eru tvö dæmi um náin tengsl kerfanna.
Hlutverk sogæðakerfisins
Eitt meginhlutverk sogæðakerfisins er að taka við vökva úr millifrumurými og skila honum til blóðrásar. Vökvastöðuþrýstingur í háræðum stuðlar að síun blóðvökva út í vefi; þar nefnist vökvinn millifrumuvökvi. Í eldra, einfaldaða kennslulíkaninu voru um 20 lítrar taldir síast daglega og 17 lítrar endurupptakast beint í blóðháræðar. Endurskoðað Starling-lögmál sýnir að við jafnvægisaðstæður fer stærstur hluti nettóvökvaskila til blóðrásar um sogæðakerfið fremur en með viðvarandi endurupptöku í bláæðaenda háræða. Millifrumuvökvi nefnist sogæðavökvi þegar hann er kominn inn í sogæðakerfið og berst þaðan um sogæðar, stofna og ganga til bláæðakerfisins. Ef sogæðaflæði skerðist, til dæmis vegna æxlis, meðferðar eða áverka, getur próteinríkur vökvi safnast í vefjum og valdið sogæðabjúg, sem getur haft alvarlegar afleiðingar.
Sogæðanetið flytur frumur ónæmiskerfisins milli vefja, sogæðalíffæra og blóðrásar. Kerfið flytur einnig fituefni úr fæðu og fituleysanleg vítamín sem frásogast úr þörmum.
Ónæmisfrumur nota sogæðar til að komast úr millifrumurými aftur í blóðrás og eitlar eru mikilvægir staðir þar sem mótefnavakar og ónæmisfrumur mætast og ónæmissvör virkjast. Eitill er lítið, oft baunalaga sogæðalíffæri sem liggur á leið stærri sogæða.
Bygging sogæðakerfisins
Sogæðar hefjast sem blindendar sogæðaháræða og sameinast í sífellt stærri sogæðar sem tengjast að lokum blóðrásinni um sogæðaganga. Á leiðinni fer sogæðavökvinn um eitla, sem eru meðal annars algengir í nára, holhöndum, hálsi, brjóstholi og kviði. Fjöldi eitla er breytilegur en oft er miðað við um 500–600 í líkamanum (mynd 21.2).

Ólíkt blóði er sogæðavökva ekki dælt af miðlægri dælu á borð við hjartað. Þrýstingsstiglar, hreyfingar líkamans, samdráttur beinagrindarvöðva, öndunarhreyfingar og eigin samdráttur sumra safnsogæða knýja flæðið. Einstefnulokur hindra bakflæði. Vökvinn berst frá sogæðaháræðum um stærri sogæðar og sogæðaganga og sameinast bláæðakerfinu við bláæðahorn, þar sem innri hóstarbláæð og viðbeinsbláæð mætast hvorum megin.
Sogæðaháræðar
Sogæðaháræðar, einnig nefndar upphafssogæðar, eru blindendar æðar sem taka við millifrumuvökva; eftir inngöngu nefnist hann sogæðavökvi. Þær liggja í flestum mjúkvefjum og tengjast netum slagæðlinga og bláæðlinga (mynd 21.3). Dreifingin er þó ekki algild: hefðbundnar sogæðaháræðar eru til dæmis ekki í flestum miðtaugakerfisvef, þótt sogæðar finnist í heilahimnum, og glæra augans er venjulega æðalaus.

Veggur sogæðaháræða er eitt lag æðaþelsfrumna. Skarandi frumubrúnir virka sem smálokur sem hleypa millifrumuvökva inn (sjá mynd 21.3). Þegar þrýstingur utan æðarinnar er lágur leggjast brúnirnar saman og takmarka bakflæði. Þegar millifrumuþrýstingur hækkar opnast bilin meira. Festiþræðir úr kollageni tengja háræðina við umhverfisvef og toga í æðaþelsflipana þegar vefurinn þenst út, svo vökvi og stærri sameindir komast greiðar inn.
Í smáþörmum eru sérhæfðar sogæðaháræðar sem nefnast iðramjólkuræðar og flytja fituefni úr fæðu og fituleysanleg vítamín. Þríglýseríð og önnur fituefni eru pökkuð með próteinum í fitukirni sem fara inn í iðramjólkuræðarnar. Þá myndast mjólkurkenndur sogæðavökvi, kirni, sem berst um sogæðakerfið og að lokum í blóðrás.
Stærri sogæðar, sogæðastofnar og sogæðagangar
Sogæðaháræðar tæmast í stærri sogæðar. Veggir þeirra líkjast að nokkru veggjum bláæða, með þremur lögum og lokum. Lokurnar liggja þétt og valda staðbundnum útbungunum sem gefa æðunum perlulaga útlit (sjá mynd 21.3).
Yfirborðs- og djúpsogæðar sameinast í stærri sogæðastofna. Hægri sogæðagangur tekur venjulega við vökva frá hægri hluta höfuðs og háls, hægri hluta brjósthols og hægri efri útlim og tæmist við hægra bláæðahorn (mynd 21.4). Brjóstgangurinn tekur við vökva frá meginhluta líkamans og tæmist við vinstra bláæðahorn. Hann hefst oft neðan þindar í kirnishít, pokalaga víkkun sem tekur við sogæðavökva frá kviði, mjaðmagrind og neðri útlimum um hægri og vinstri lendarstofn og iðrastofn; líffærafræðilegur breytileiki er algengur.

Afrennsli sogæðakerfisins er ósamhverft (sjá mynd 21.4). Hægri sogæðagangur tekur aðeins við vökva frá efri hægri fjórðungi líkamans en brjóstgangurinn tekur við frá öðrum svæðum um sogæðastofna. Yfirborðssogæðar í undirhúð fylgja oft svipuðum leiðum og bláæðar, en djúpsogæðar innyfla fylgja oft slagæðum. Báðar reglur hafa þó líffærafræðileg frávik.
Skipulag ónæmisstarfsemi
Ónæmiskerfið samanstendur af varnartálmum, frumum og leysanlegum próteinum sem eiga í flóknu samspili. Til kennslu má flokka varnirnar í þrjú stig eftir því hve hratt þær taka til starfa og hversu sértækar þær eru:
Blóðfrumur, þar á meðal frumur ónæmissvarsins, verða til úr blóðmyndandi stofnfrumum í beinmerg eftir mismunandi sérhæfingarleiðum (mynd 21.5). Blóðmyndandi stofnfrumur haldast virkar á fullorðinsárum og mynda stöðugt nýjar frumur í stað þeirra sem eldast, eyðast eða ganga til verks. Með einfaldri starfsemisflokkun má skipta afkomendum þeirra í eftirfarandi hópa:

Eitilfrumur: B-frumur, T-frumur, plasmafrumur og náttúrulegar drápsfrumur
Eitilfrumur eru lykilfrumur sérhæfðra ónæmissvara (tafla 21.1). Tvær megingerðir þeirra, B-frumur og T-frumur, líkjast hvor annarri í hefðbundinni smásjárskoðun: stór miðlægur kjarni er umlukinn þunnu umfrymislagi. Þær greinast með yfirborðsmerkjum, viðtökum, starfsemi og seyttum sameindum. Báðar verða upphaflega til í beinmerg; B-frumur þroskast þar að mestu en forverar T-frumna flytjast til hóstarkirtils og þroskast þar. Frumurnar berast í blóði og sogæðavökva og dvelja í síðkomnum sogæðalíffærum, meðal annars milta og eitlum. Heildarfjöldi eitilfrumna í mannslíkama er á stærðarþrepinu 1012, en er breytilegur.
B-frumur
B-frumur sinna einkum vessabundnu ónæmissvari með því að þroskast í frumur sem seyta mótefnum. Mótefni eru prótein sem bindast sértækt ákveðnum mótefnavökum. Mótefnavaki er sameind eða sameindahluti sem ónæmisviðtakar geta þekkt; hann þarf hvorki að vera á yfirborði sýkils né valda alltaf ónæmissvari. Þegar viðeigandi virkjunarmerki fylgja bindingu mótefnavaka geta B-frumur fjölgað sér og sérhæfst meðal annars í plasmafrumur sem seyta leysanlegum mótefnum.
T-frumur
T-frumur seyta ekki mótefnum en gegna margvíslegum hlutverkum í sérhæfða ónæmissvarinu. Sumar losa frumuboða og stjórna öðrum frumum en aðrar drepa sýktar eða afbrigðilegar markfrumur eftir sértæka greiningu. Nánar verður fjallað um hlutverk T- og B-eitilfrumna síðar í kaflanum.
Plasmafrumur
Plasmafruma er sérhæfð afkomandi virkjaðrar B-frumu sem seytir miklu magni leysanlegra mótefna. Hún er frábrugðin óvirkjaðri B- eða T-frumu í útliti og hefur mikið umfrymi með ríkulegu hrjúfu frymisneti, sem annast próteinmyndun.
Náttúrulegar drápsfrumur
Náttúrulegar drápsfrumur (NK-frumur) eru eitilfrumur ósérhæfða ónæmissvarsins. Þær berast í blóði og hafa frumudrepandi korn í umfrymi. Þær meta jafnvægi virkjandi og hamlandi merkja og geta drepið ýmsar veirusýktar eða æxlisumbreyttar frumur. Dráps-T-frumur nota að hluta svipuð drápskerfi en greina markfrumur með sértækum T-frumuviðtökum.
| Gerð eitilfrumu | Meginhlutverk |
|---|---|
| B-eitilfruma | Myndar fjölbreytta mótefnasértækni og getur þroskast í mótefnaseytandi frumu |
| T-eitilfruma | Stýrir eða framkvæmir frumubundið ónæmissvar |
| Plasmafruma | Seytir mótefnum |
| NK-fruma | Drepur ýmsar veirusýktar og æxlisumbreyttar frumur |
Frumkomin sogæðalíffæri og þroski eitilfrumna
Þroski og sérhæfing B- og T-frumna er grundvöllur sérhæfða ónæmissvarsins. Í frumkomnum sogæðalíffærum fara fram þroska- og valferli sem mynda fjölbreyttar, starfhæfar eitilfrumur og draga úr líkum á sterkri sjálfsvörun; ferlið er ekki fullkomið og ónæmisþol byggist einnig á jaðarstjórnun. Frumkomnu sogæðalíffærin eru beinmergur og hóstarkirtill.
Beinmergur
Snemma á fósturskeiði hefst blóðmyndun meðal annars í blómabelg og tímabundnum fósturvefjum. Hún færist síðan að mestu til fósturlifrar, með framlagi frá milta, og síðar tekur beinmergur við meginhlutverkinu. Rauður beinmergur er frumuríkur vefur þar sem blóðmyndun fer fram en gulur beinmergur inniheldur einkum fitufrumur og er orkuforði (mynd 21.6). B-frumur þroskast að mestu í rauðum beinmerg. Óþroskuð T-fruma, týmusfruma, yfirgefur beinmerg og þroskast að mestu í hóstarkirtli.

Hóstarkirtill
Hóstarkirtillinn er tvíblaða líffæri í fremra efra miðmæti, aftan bringubeins og framan við stórar æðar hjartans (mynd 21.7). Bandvefur tengir blöðin en myndar jafnframt hýði og skil milli þeirra.

Bandvefshýðið sendir inn skilveggi, eða bjálka, sem skipta hóstarkirtlinum í bleðla. Ytra svæði hvers bleðils nefnist börkur og inniheldur mikinn fjölda týmusfrumna ásamt þekjufrumum, stórætum og angafrumum. Þéttur frumufjöldinn veldur sterkari litun en í mergnum (sjá mynd 21.7). Í mergnum eru færri týmusfrumur auk sérhæfðra þekjufrumna og angafrumna; þangað flytjast margar T-frumur á síðari þroskastigum áður en þær yfirgefa kirtilinn.
Síðkomin sogæðalíffæri og hlutverk þeirra í virkum ónæmissvörum
Eitilfrumur þroskast í frumkomnum sogæðalíffærum en mæta mótefnavökum og virkjast oft í síðkomnum sogæðalíffærum. Óreynd eitilfruma hefur lokið meginþroska sínum en hefur ekki enn mætt þeim mótefnavaka sem viðtaki hennar þekkir. Eitilfrumur berast í blóði og sogæðavökva og safnast í eitlum, milta og öðrum síðkomnum sogæðavefjum. Þessir vefir hafa ýmis sameiginleg einkenni:
Eitlar
Eitlar sía sogæðavökva og halda eftir ögnum, sýklum og mótefnavökum (mynd 21.8). Efni úr sýktum vef berst með aðlægum sogæðum til svæðiseitils. Angafrumur og stórætur taka upp og vinna sýkla og mótefnavaka; sumt er eytt en annað kynnt eitilfrumum. Eitill er jafnframt mikilvægur virkjunarstaður sérhæfðra svara T- og B-frumna. Baunalaga eitillinn er umlukinn bandvefshýði sem sendir inn bjálka og innri stoðgrind hans er gerð úr netþráðum og netfrumum.

Sogæðavökvi og frumur berast aðallega inn í eitil um aðlægar sogæðar (sjá mynd 21.8) og út um frálæga sogæð við hlið eitilsins. Vökvinn fer fyrst í stokkhylkishol undir hýðinu, þar sem eru angafrumur, stórætur og netþræðir. Í berki eru eitilbú með B-frumuríkum kímmiðjum og aðliggjandi T-frumusvæðum. Síðan fer vökvinn um merginn, þar sem mergstrengir innihalda meðal annars B-frumur og plasmafrumur, og safnast í mergstokka áður en hann fer út um frálægu sogæðina.
Milta
Miltað er stórt síðkomið sogæðalíffæri (mynd 21.9). Það er oft um 12 cm (5 tommur) að lengd en stærð er breytileg. Miltað tengist maga meðal annars með maga-miltisbandi og er umlukið þunnu bandvefshýði með sléttum vöðvaþráðum; líffærið er þó viðkvæmt vegna mikillar blóðfyllingar. Stórætur og angafrumur fjarlægja meðal annars örverur, agnir og úr sér gengin rauðkorn úr blóði. Þar hefjast einnig ónæmissvör gegn mótefnavökum sem berast með blóði.

Bjálkar ganga inn frá hýði milta. Hvíta kvikan myndar eitilvef umhverfis miðslagæðlinga og inniheldur T-frumuslíðri og B-frumurík eitilbú með kímmiðjum. Rauða kvikan liggur milli þessara svæða og samanstendur af miltisstrengjum og víðum stokkháræðum sem sía blóð. Blóðflæði frá smáslagæðum til stokkháræða getur farið bæði um lokaðar og opnar leiðir eftir tegund og svæði; það safnast síðan í bláæðakerfi og fer út um miltisbláæð. Stórætur rauðu kvikunnar fjarlægja agnir og úr sér gengin blóðkorn, en hvíta kvikan er helsti staður sérhæfðra svara gegn blóðbornum mótefnavökum.
Eitilhnúðar
Eitilhnúðar eru þéttir klasar eitilfrumna með einfaldari byggingu en eitlar og milta og án fullkomins bandvefshýðis. Þeir finnast meðal annars í öndunar- og meltingarvegi, þar sem slímhúðir komast reglulega í snertingu við efni og sýkla úr umhverfinu.
Hálskirtlar eru eitilvefir í koki sem taka sýni af efni sem berst inn um munn og nef og stuðla að slímhúðarónæmi (mynd 21.10). Kokkirtillinn liggur í nefkokinu og er oft nefndur nefkirtill þegar hann er stækkaður. Stækkun getur fylgt sýkingu eða langvinnri örvun en er ekki ein sér sjúkdómsgreining. Hálskirtlar hafa ekki samfellt hýði og þekjan myndar djúpar hálskirtlaskorur sem auka snertiflöt við inntekið efni. Ónæmisfrumur vinna mótefnavaka í þessum vefjum og geta myndað minni gegn sýklum. Brottnám hálskirtla kemur einkum til álita við endurteknar alvarlegar sýkingar eða teppu, til dæmis þegar stækkaðir gómlokirtlar trufla öndun og/eða kyngingu; matið er einstaklingsbundið.

Slímhúðartengdur eitilvefur (MALT) er safn eitilbúa sem tengist slímhúðarþekju. Hann myndar hnúðlaga svæði undir slímhúð meðal annars í meltingar- og öndunarvegi, brjóstvef og augnslímhúð. Peyers-þyrpingar í smáþörmum eru mikilvægur MALT-vefur sem fylgist með efni úr þarmaholi (mynd 21.11). Sérhæfðar þekjufrumur, M-frumur eða fellingafrumur, flytja sýni úr þarmaholi til ónæmisfrumna og geta þannig komið af stað viðeigandi svari. Svipaður eitilvefur er í slímhúð og undirslímhúð botnlangs. Botnlangabólga tengist oft stíflu í holi og eftirfarandi bakteríuvexti og bólgu; hún stafar ekki einfaldlega af því að M-frumur kveiki ónæmissvar.

Berkjutengdur eitilvefur (BALT) er slímhúðartengdur eitilvefur við loftvegi. Hann getur myndað eitilbú undir þekju, einkum við langvarandi örvun, og er breytilegur milli einstaklinga og aldurshópa. Ásamt hálskirtlum og öðrum slímhúðarvefjum stuðlar hann að vörnum gegn innönduðum sýklum og öðrum mótefnavökum.