Każda komórka w celu zachowania własnego metabolizmu musi prowadzić ciągłą wymianę z otoczeniem. Powstawanie coraz to bardziej złożonych organizmów wielokomórkowych spowodowało, iż coraz mniejsza część organizmu miała bezpośredni kontakt z otoczeniem, przez co dyfuzja nie była w stanie zapewnić wymiany materii w całym organizmie. W celu połączenia komórek wewnętrznych ze środowiskiem został wykształcony nowy środek transportu w postaci ciekłej – krwi. Skróciła ona odległość dyfuzji, umożliwiając przez to powstawanie coraz to większych i bardziej zaawansowanych organizmów.

U tchawkowców posiadających otwarty układ krwionośny krew, nazywana również hemolimfą, wylewa się do jam ciała. Stosunkowo powolną cyrkulację hemolimfy ma małe znaczenie oddechowe (rolę dostarczania tlenu do tkanek przejmują tchawki), jedynie nieliczne gatunki zawierają w osoczu erytrokruorynę albo hemoglobinę^[2].

• ALAT – aminotransferaza alaninowa
• AspAT – aminotransferaza asparaginianowa
• ChE – esteraza cholinowa
• GGTP – γ-glutamylotranspeptydaza
• LDH – dehydrogenaza mleczanowa
• CK – kinaza kreatynowa

Schorzenia

Oznaczanie prędkości sedymentacji krwi (tzw. odczyn Biernackiego)

Pobieranie krwi

Na podstawie charakterystycznych zmian w obrazie krwi można rozpoznać wiele chorób, a także określić ich zaawansowanie. Dlatego też krew jest najczęściej badanym laboratoryjnie płynem ustrojowym. Innym ważnym badaniem jest oznaczanie odczynu Biernackiego, które jest miarą opadania czerwonych krwinek w określonej jednostce czasu w obecności antykoagulantu, a na podstawie którego możemy wyciągnąć wnioski o istnieniu stanu zapalnego.

Oprócz chorób, które wpływają na zmiany obrazu krwi, istnieją także choroby, które bezpośrednio wpływają na krew i jej składniki. Najważniejsze z nich to niedokrwistość (anemia), hemofilia i białaczki. W niedokrwistości, z różnych przyczyn, dochodzi do niedostatecznego zaopatrzenia organizmu w tlen (hipoksji). W hemofilii występują zaburzenia krzepnięcia, co prowadzi do nadmiernych i obfitych krwawień. W białaczkach produkowana jest zbyt duża liczba białych ciałek krwi, które w formie niedojrzałej dostają się do krwiobiegu. Prowadzi to do zmniejszenia ilości pozostałych komórek krwi zarówno w szpiku kostnym jak i w samej krwi.

Nadmierna produkcja komórek krwi nazywana jest cytozą lub filią i w zależności od typu komórki określa się ją jako erytrocytozę i leukocytozę (podtypy: eozynofilia, bazofilia, neutrofilia, monocytoza, limfocytozę oraz trombocytozę. Niedobór czerwonych krwinek to erytropenia (anemia), niedobór białych - leukopenia (w zależności od podtypu rozróżnia się eozynopenię, bazopenię, neutropenię, monocytopenię, limfopenię, a niedobór płytek krwi to trombocytopenia. Zmiany w proporcjach komórek określa się na podstawie rozmazu krwi, który pozwala uzyskać informacje co do rodzaju choroby i jej zaawansowania.

Ze względu na swoją rolę w zaopatrywaniu komórek, brak lub niedostateczna podaż krwi prowadzi do zagrożenia uszkodzeniem komórek lub ich śmiercią. W sytuacji dużego niedoboru krwi, np. w wyniku gwałtownej utraty krwi, mówi się o wstrząsie. Skrzepy krwi (jak również inne przyczyny) mogą prowadzić do zakrzepów, zatorów lub zawałów (np. zawału mózgu lub serca). Aby temu zapobiec można stosować leki hamujące krzepnięcie krwi, takie jak aspiryna, heparyna czy acenokumarol.

Krew pojawiająca się w dużych ilościach w przewodzie pokarmowym ma działanie przeczyszczające.

Grupy krwi

 Osobny artykuł: Grupy krwi.

W błonie komórkowej erytrocytów zakotwiczone są glikolipidy, które działają jak antygeny. Określane są jako grupy krwi. W przypadku wymieszania się różnych grup krwi dochodzi do powstawania zlepów czerwonych krwinek, czyli aglutynacji. Dlatego przed każdą transfuzją należy ustalić grupę krwi dawcy i biorcy, w celu uniknięcia potencjalnie śmiertelnych powikłań. Z medycznego punktu widzenia u ludzi najistotniejszy jest układ grup AB0 i układ Rh (oba układy zostały opisane po raz pierwszy przez Karla Landsteinera i jego współpracowników). Oprócz tego istnieje około 20 innych systemów grupowych o mniejszym znaczeniu, które jednakże mogą powodować komplikacje przy transfuzjach.

W układzie AB0 występują 4 grupy krwi: A, B, AB, 0. Nazwa odnosi się do antygenu jaki znajduje się na powierzchni erytrocytów (w grupie A: tylko antygen A, w grupie B: antygen B, w grupie AB: antygeny A i B, grupa 0 nie posiada żadnego antygenu) oraz do przeciwciał (immunoglobulin IgM) krążących w osoczu (grupa A: przeciwciała anty-B, grupa B: przeciwciała anty-A, grupa AB: nie występują przeciwciała, grupa 0: przeciwciała anty-A i anty-B).

Układ czynnika Rh dzieli się na podgrupy: C, D i E. Znaczenie medyczne ma przede wszystkim antygen D. W przypadku występowania tego antygenu mówi się o grupie Rh dodatniej (Rh+), gdy go brak grupę oznacza się jako Rh ujemną (Rh-). Przeciwciała w układzie Rh ( (immunoglobuliny IgG) pojawiają się po raz pierwszy dopiero po kontakcie z antygenem D. Ponieważ przeciwciała IgG przechodzą przez łożysko może dochodzić do powikłań w przebiegu drugiej ciąży u kobiety, która ma grupę krwi Rh- a jej dziecko grupę Rh+. Dochodzi wówczas do rozpadu (hemolizy) erytrocytów dziecka i do upośledzenia tworzenia erytrocytów, co określa się jako erytroblastozę płodową

Grupy krwi, oprócz istotnego znaczenia w transfuzjologii i przeszczepach narządów, jak również w czasie ciąży, pełnią ważną rolę w medycynie sądowej. Wykorzystywane są w identyfikacji i ustalaniu pokrewieństwa mimo, iż wyniki takich badań są dużo mniej wiarygodne niż przy analizie DNA i ograniczają się jedynie do wykluczenia dowodów.

Krew i jej poszczególne składniki spełniają wiele istotnych zadań, mających na celu podtrzymanie procesów życiowych. Głównym zadaniem jest transport tlenu i składników pokarmowych do komórek i transport powrotny produktów końcowych przemiany materii np. dwutlenku węgla czy mocznika. Poza tym krew transportuje hormony i inne substancje pomiędzy komórkami. Ponadto krew zapewnia homeostazę, tzn. utrzymanie równowagi wodnej i elektrolitowej, regulację wartości pH oraz temperatury ciała.

Jako część układu odpornościowego krew pełni funkcje obronne przeciwko ciałom obcym (odpowiedź odpornościowa nieswoista) i antygenom (odpowiedź odpornościowa swoista) dzięki fagocytom (komórkom żernym) oraz przeciwciałom. Krew jest ważnym elementem przy reakcji na skaleczenia (krzepnięcie krwi i fibrynoliza).

Oprócz tego, poprzez stałe ciśnienie wywierane na ściany naczyń krwionośnych, krew spełnia także funkcje podporowe. W związku z tym krew odpowiada za ruch narządu (erekcja, odnóża pająka) lub całego organizmu (dżdżownicowate)^[1].

Ciągły przepływ krwi zapewnia stałą ciepłotę ciała (stałocieplność). U zdrowych ludzi wynosi ona około 36,5 °C i wartość ta dotyczy temperatury narządów wewnętrznych organizmu (temperatura powierzchownie położonych narządów, np. skóry może być inna w związku z procesami termoregulacji).

Rola krwi w oddychaniu

Jednym z najważniejszych zadań krwi jest transport tlenu z płuc do komórek oraz transport dwutlenku węgla, końcowego produktu różnorakich procesów przemiany materii, z powrotem do płuc.

Krążenie krwi pomiędzy sercem i płucami

W ramach oddychania tlen zawarty w powietrzu dociera poprzez tchawicę do płuc aż do pęcherzyków płucnych. Przez ich cienkie ściany tlen dociera do naczyń krwionośnych. Krew w ramach mniejszego obiegu krwi ponownie trafia z serca do płuc. Ta uboga w tlen krew oddaje w płucach dwutlenek węgla (CO₂) i odbiera tlen. Teraz, bogata w tlen, krew płynie poprzez żyły płucne (Venae pulmonales) do serca, dokładnie do lewego przedsionka. Stamtąd krew przez zamkniętą sieć naczyń krwionośnych płynie do większości żywych komórek ciała (patrz też: Układ krwionośny człowieka). Wyjątkiem są m.in. komórki rogówki oka i chrząstek, które nie posiadają bezpośredniego połączenia z układem naczyniowym i które odżywiają się jak prymitywne organizmy – przez dyfuzję (tkanka bradytroficzna).

Cząsteczka hemu

Podstawą opisanej powyżej wymiany gazowej jest hemoglobina- czerwony barwnik krwi znajdujący się w erytrocytach. Jedna jednostka hemoglobiny składa się z czterech podjednostek białkowych, z których każda zawiera grupę hemu. Cząsteczka hemu zawiera centralnie położony atom żelaza. Atom ten ma wysokie powinowactwo chemiczne do tlenu i łatwo się z nim wiąże. Jeśli dojdzie do połączenia hemu z tlenem to mówimy o hemoglobinie utlenowanej.

Powinowactwo hemoglobiny do tlenu rośnie w momencie podniesienia wartości pH krwi, obniżenia ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla, zmniejszenia stężenia 2,3-bisfosfoglicerynianu i obniżenia temperatury.

W sytuacji wysokiego powinowactwa hemoglobiny do tlenu i wysokiego ciśnienia parcjalnego tlenu, jak ma to miejsce w płucach, dochodzi do wiązania się tlenu z hemoglobiną. Proces odwrotny zachodzi w tkankach, gdzie dochodzi do uwalniania tlenu.

98,5% tlenu zawartego we krwi jest chemicznie związane z hemoglobiną. Pozostałe 1,5% jest fizycznie rozpuszczone w osoczu. Powoduje to, że hemoglobina jest głównym przenośnikiem tlenu u kręgowców.

W normalnych warunkach, u ludzi, krew opuszczająca płuca zawiera hemoglobinę wysyconą tlenem w 96-97%. Odtlenowana krew nadal jest wysycona tlenem w około 75%. Wysycenie tlenem (saturacja) oznacza stosunek ilości rzeczywiście związanego tlenu do maksymalnej ilości jaką może związać hemoglobina.

Dwutlenek węgla jest transportowany we krwi na różne sposoby: niewielka część jest fizycznie rozpuszczona w osoczu, ale większość jest przenoszona w formie wodorowęglanów (HCO₃^-) lub związanych z hemoglobiną karbaminianów. Konwersja dwutlenku węgla do wodorowęglanu jest możliwa dzięki specjalnemu enzymowi - anhydrazie węglanowej.

Tamowanie upływu i krzepnięcie krwi

 Osobny artykuł: Hemostaza.

Wszystkie procesy, które mają na celu ochronę organizmu przed wypływaniem krwi z naczyń krwionośnych nazywane są hemostazą. Rozróżnia się hemostazę pierwotną i hemostazę wtórną.

W hemostazę pierwotną oprócz płytek krwi zaangażowane są różne czynniki znajdujące się w osoczu i na ścianie naczyń krwionośnych. Współdziałanie tych składników prowadzi do uszczelnienia przecieku krwi z naczynia w ciągu dwóch do czterech minut. Czas ten określa się jako czas krwawienia. Najpierw dochodzi do obkurczenia się naczynia, następnie trombocyty przyklejają się do miejsca przecieku i ostatecznie powstaje skrzep fibrynowy, który pozostaje na miejscu do czasu wygojenia uszkodzenia. Zachodzące później procesy fibrynolizy przywracają pierwotny przepływ krwi w naczyniu.

Hemostaza wtórna zachodzi przy udziale różnych czynników krzepnięcia. Obejmują one jony wapnia i syntetyzowane w wątrobie białka. Czynniki krzepnięcia krążą w postaci nieaktywnej, stają się aktywne w procesie kaskady krzepnięcia krwi. Mogą zostać aktywowane szlakiem wewnątrzpochodnym (endogennym) poprzez kontakt z odsłoniętymi włóknami kolagenowymi śródbłonka lub szlakiem zewnątrzpochodnym (egzogennym) poprzez kontakt z trombokinazą, która jest uwalniania w momencie uszkodzenia naczynia. Celem tych procesów jest utworzenie nierozpuszczalnych polimerów fibryny tworzących skrzep.

Mianem fibrynolizy określa się całokształt procesów doprowadzających do rozpuszczenia skrzepu fibrynowego. Zachodzą one przy udziale enzymu plazminy.

W określonych sytuacjach medycznych, jak np. zaburzeniach rytmu serca konieczne jest zmniejszenie krzepliwości krwi, co osiąga się poprzez stosowanie leków przeciwzakrzepowych (antykoagulantów). Działają one poprzez wiązanie jonów wapnia niezbędnych w procesie krzepnięcia (ale tylko in vitro, np. kwas cytrynowy lub EDTA), hamowanie interakcji miedzy czynnikami krzepnięcia (np. heparyna) lub poprzez hamowanie tworzenia czynników krzepnięcia (np. kumaryny).