Der flüssige Teil des Blutes, das Plasma, ist eine komplexe Lösung, die mehr als 90 Prozent Wasser enthält. Das Wasser des Plasmas ist mit dem Wasser der Körperzellen und anderer extrazellulärer Flüssigkeiten frei austauschbar und steht zur Aufrechterhaltung des normalen Wasserhaushalts aller Gewebe zur Verfügung. Wasser, der größte Einzelbestandteil des Körpers, ist für die Existenz jeder lebenden Zelle unerlässlich.
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Der Hauptbestandteil des Plasmas ist eine heterogene Gruppe von Proteinen, die etwa 7 Gewichtsprozent des Plasmas ausmachen. Der Hauptunterschied zwischen dem Plasma und der extrazellulären Flüssigkeit des Gewebes ist der hohe Proteingehalt des Plasmas. Plasmaprotein übt einen osmotischen Effekt aus, durch den Wasser aus anderen extrazellulären Flüssigkeiten in das Plasma wandert. Wenn Nahrungsprotein im Magen-Darm-Trakt verdaut wird, werden einzelne Aminosäuren aus den Polypeptidketten freigesetzt und absorbiert. Die Aminosäuren werden durch das Plasma in alle Teile des Körpers transportiert, wo sie von den Zellen aufgenommen und auf spezifische Weise zu Proteinen verschiedenster Art zusammengesetzt werden. Diese Plasmaproteine werden von den Zellen, in denen sie synthetisiert wurden, in das Blut abgegeben. Ein Großteil der Plasmaproteine wird in der Leber produziert.
Das wichtigste Plasmaprotein ist Serumalbumin, ein relativ kleines Molekül, dessen Hauptfunktion darin besteht, durch seine osmotische Wirkung Wasser im Blutkreislauf zurückzuhalten. Die Menge des Serumalbumins im Blut bestimmt das Gesamtvolumen des Plasmas. Bei einem Mangel an Serumalbumin kann Flüssigkeit aus dem Blutkreislauf austreten, sich ansammeln und eine Schwellung der Weichteile (Ödem) verursachen. Serumalbumin bindet bestimmte andere Stoffe, die im Plasma transportiert werden, und dient somit als unspezifisches Trägerprotein. Bilirubin zum Beispiel wird während seiner Passage durch das Blut an Serumalbumin gebunden. Serumalbumin hat physikalische Eigenschaften, die seine Abtrennung von anderen Plasmaproteinen ermöglichen, die in ihrer Gesamtheit als Globuline bezeichnet werden. Tatsächlich handelt es sich bei den Globulinen um eine heterogene Gruppe von Proteinen mit sehr unterschiedlicher Struktur und Funktion, von denen hier nur einige wenige genannt werden sollen. Die Immunglobuline oder Antikörper werden als Reaktion auf eine bestimmte fremde Substanz, ein Antigen, gebildet. Nach der Verabreichung eines Polio-Impfstoffs, der aus abgetöteten oder abgeschwächten (attenuierten) Polioviren hergestellt wird, werden im Plasma Antikörper gebildet, die mit den Polioviren reagieren und den Ausbruch der Krankheit wirksam verhindern. Antikörper können nicht nur durch Mikroorganismen, sondern auch durch zahlreiche Fremdstoffe ausgelöst werden; Immunglobuline sind an einigen Überempfindlichkeits- und allergischen Reaktionen beteiligt. Andere Plasmaproteine sind an der Blutgerinnung beteiligt.
Viele Proteine sind auf sehr spezifische Weise an der Transportfunktion des Blutes beteiligt. Blutfette werden als Lipoproteine in Eiweißmoleküle eingebaut, die für den Lipidtransport wichtig sind. Eisen und Kupfer werden im Plasma durch einzigartige metallbindende Proteine (Transferrin bzw. Ceruloplasmin) transportiert. Vitamin B12, ein essenzieller Nährstoff, ist an ein spezifisches Trägerprotein gebunden. Obwohl Hämoglobin normalerweise nicht in das Plasma freigesetzt wird, steht ein hämoglobinbindendes Protein (Haptoglobin) zur Verfügung, um Hämoglobin in das retikuloendotheliale System zu transportieren, falls es zu einer Hämolyse (Zerfall) der Erythrozyten kommt. Der Haptoglobinspiegel im Serum ist bei Entzündungen und bestimmten anderen Zuständen erhöht; er ist bei hämolytischen Erkrankungen und einigen Arten von Lebererkrankungen erniedrigt.
Lipide sind im Plasma in Suspension und in Lösung vorhanden. Die Konzentration der Lipide im Plasma schwankt, insbesondere in Abhängigkeit von den Mahlzeiten, übersteigt aber normalerweise nicht 1 Gramm pro 100 Milliliter. Die größte Fraktion besteht aus Phospholipiden, komplexen Molekülen, die neben Fettsäuren und Glycerin auch Phosphorsäure und eine Stickstoffbase enthalten. Triglyceride, also einfache Fette, sind Moleküle, die nur aus Fettsäuren und Glycerin bestehen. Freie Fettsäuren, die in geringerer Konzentration als Triglyceride vorliegen, sind für einen wesentlich größeren Fetttransport verantwortlich. Zu den anderen Lipiden gehört Cholesterin, das einen großen Anteil an den gesamten Plasmalipiden hat. Diese Substanzen liegen im Plasma zusammen mit verschiedenen Proteinen als Lipoproteine vor. Die größten Lipidpartikel im Blut werden als Chylomikronen bezeichnet und bestehen größtenteils aus Triglyceriden; nach der Resorption aus dem Darm passieren sie die Lymphbahnen und gelangen über den thorakalen Lymphkanal in den Blutkreislauf. Die anderen Plasmalipide stammen aus der Nahrung oder gelangen aus dem Gewebe ins Plasma.
Einige Plasmabestandteile kommen im Plasma in geringer Konzentration vor, haben aber eine hohe Umsatzrate und große physiologische Bedeutung. Dazu gehört die Glukose oder der Blutzucker. Glukose wird aus dem Magen-Darm-Trakt aufgenommen oder kann von der Leber in den Kreislauf abgegeben werden. Sie dient als Energiequelle für die Gewebezellen und ist für einige Zellen, darunter die roten Blutkörperchen, die einzige Quelle. Glukose wird konserviert und verbraucht und nicht ausgeschieden. Auch Aminosäuren werden so schnell transportiert, dass der Plasmaspiegel niedrig bleibt, obwohl sie für die gesamte Proteinsynthese im Körper erforderlich sind. Harnstoff, ein Endprodukt des Eiweißstoffwechsels, wird schnell über die Nieren ausgeschieden. Andere stickstoffhaltige Abfallprodukte – Harnsäure und Kreatinin – werden in ähnlicher Weise entfernt.
Sehr viele anorganische Stoffe sind wesentliche Bestandteile des Plasmas, und jeder hat besondere funktionelle Eigenschaften. Das vorherrschende Kation (positiv geladenes Ion) des Plasmas ist Natrium, ein Ion, das in den Zellen in einer viel geringeren Konzentration vorkommt. Aufgrund der Wirkung von Natrium auf den osmotischen Druck und die Flüssigkeitsbewegungen ist die Natriummenge im Körper eine einflussreiche Determinante für das Gesamtvolumen der extrazellulären Flüssigkeit. Die Natriummenge im Plasma wird von den Nieren unter dem Einfluss des Hormons Aldosteron kontrolliert, das von der Nebenniere ausgeschüttet wird. Wenn die Natriumzufuhr über die Nahrung den Bedarf übersteigt, wird der Überschuss über die Nieren ausgeschieden. Kalium, das wichtigste intrazelluläre Kation, kommt im Plasma in einer viel geringeren Konzentration vor als Natrium. Die Ausscheidung von Kalium über die Nieren wird durch Aldosteron beeinflusst, das eine Retention von Natrium und einen Verlust von Kalium bewirkt. Kalzium im Plasma ist zum Teil an Proteine gebunden und zum Teil ionisiert. Seine Konzentration wird von zwei Hormonen gesteuert: dem Parathormon, das den Spiegel ansteigen lässt, und dem Calcitonin, das ihn sinken lässt. Magnesium ist wie Kalium ein vorwiegend intrazelluläres Kation und kommt im Plasma in geringer Konzentration vor. Schwankungen in den Konzentrationen dieser Kationen können tiefgreifende Auswirkungen auf das Nervensystem, die Muskeln und das Herz haben, die normalerweise durch präzise Regulationsmechanismen verhindert werden. Eisen, Kupfer und Zink werden in Spuren für die Synthese lebenswichtiger Enzyme benötigt; viel mehr Eisen wird darüber hinaus für die Produktion von Hämoglobin und Myoglobin, dem sauerstoffbindenden Pigment der Muskeln, benötigt. Diese Metalle kommen im Plasma in geringen Konzentrationen vor. Das wichtigste Anion (negativ geladenes Ion) des Plasmas ist Chlorid; Natriumchlorid ist sein Hauptsalz. Bikarbonat ist am Transport von Kohlendioxid und an der Regulierung des pH-Werts beteiligt. Phosphat hat ebenfalls eine puffernde Wirkung auf den pH-Wert des Blutes und ist für die chemischen Reaktionen der Zellen und für den Kalziumstoffwechsel unerlässlich. Jodid wird in Spuren durch das Plasma transportiert; es wird von der Schilddrüse eifrig aufgenommen und in das Schilddrüsenhormon eingebaut.
Die Hormone aller endokrinen Drüsen werden in das Plasma sezerniert und zu ihren Zielorganen transportiert, den Organen, auf die sie ihre Wirkung ausüben. Die Plasmaspiegel dieser Stoffe spiegeln oft die funktionelle Aktivität der Drüsen wider, die sie absondern; in einigen Fällen sind Messungen möglich, obwohl die Konzentrationen extrem niedrig sind. Zu den vielen anderen Bestandteilen des Plasmas gehören auch zahlreiche Enzyme. Einige von ihnen scheinen einfach aus den Gewebezellen entwichen zu sein und haben keine funktionelle Bedeutung im Blut.