Н. Н. Алипова, канд биол наук О. В. Левашова и канд биол наук М. С. Морозовой под редакцией акад. П. Г. Костюка москва «мир» 1996 ббк 28. 903 Ф50

Вид материала

Документы

Содержание Число, форма и размеры В детском возрасте Форма и размеры эритроцитов. Глава 18. функция крови 423 Методы подсчета эритроцитов. При нарушении эритропоэза Образование, продолжительность жизни и разрушение эритроцитов 424 Часть v. кровь и система кровообращения Метаболизм и свойства мембран эритроцитов Глава 18. функция крови 425 Мембрана эритроцита Особые физико-химические свойства эритроцитов Осмотические свойства. 426 Часть v. кровь и система кровообращения Скорость оседания эритроцитов. Измерение СОЭ

Подобный материал:

• Приглашение и программа разнообразие почв и биоты северной и центральной азии, 521.14kb.
• М. А. Ляшко доц., канд физ мат наук; Т. Н. Смотрова доц., канд, 2299.13kb.
• Современные направления развития физической культуры, спорта и туризма, 4493.6kb.
• Отчет о проведении Международной научной конференции-семинара «Современные методы психологии», 97.76kb.
• Образовательная программа дошкольного образования Москва «Просвещение», 5670.3kb.
• Пособие для врачей и среднего медицинского персонала Минск, 5480.63kb.
• Ббк 63. 3(0) Н72, 4378.93kb.
• Тезисы докладов, 4290.75kb.
• Строительные нормы и правила нагрузки и воздействия сниП 01. 07-85* министерство строительства, 1162.86kb.
• Ббк 63. 3(0) Н72, 5546.58kb.

18.3. Эритроциты

Число, форма и размеры

На долю клеточных элементов приходится 44% общего объема крови. Самые многочисленные из них-красные кровяные тельца, или эритроциты. У мужчин в 1 мкл крови содержится в среднем 5,1 млн., а у женщин-4,6 млн. эритроцитов. Основной составной частью эритроцитов кроме воды служит белок гемоглобин (разд. 20.1), на долю ко-

торого приходится 34% общей массы и 90% массы высушенных эритроцитов, т. е. большая часть их массы.

В детском возрасте число эритроцитов постепенно меняется. У новорожденных оно довольно высоко (5,5 млн./мкл крови), что обусловлено перемещением крови из плаценты в кровоток ребенка во время родов и значительной потерей воды в дальнейшем. В последующие месяцы организм ребенка растет, но новые эритроциты не образуются; этим обусловлен «спад третьего месяца» (к третьему месяцу жизни число эритроцитов снижается до 3,5 млн./мкл крови). У детей дошкольного и школьного возраста число эритроцитов несколько меньше, чем у женщин [6].

Форма и размеры эритроцитов. Эритроциты человека-это безъядерные плоские клетки, имеющие форму дисков. Их максимальная толщина (в области краев) составляет всего 2 мкм. Распределение их по диаметру у здорового человека соответствует кривой нормального распределения, или кри-

ГЛАВА 18. ФУНКЦИЯ КРОВИ 423

Рис. 18.6. Кривая Прайс-Джонса. Распределение диаметров эритроцитов у здорового человека {красная линия) и у больного пернициозной анемией (черная линия) (по [38] с изменениями)

вой Прайс-Джонса (рис. 18.6). Средняя величина диаметра эритроцита (нормоцита) у взрослого человека равна 7,5 мкм. Благодаря двояковыгнутой форме нормоцита его поверхность больше, чем если бы он имел форму шара. Общая площадь поверхности эритроцитов взрослого человека составляет около 3800 м². Особая форма эритроцитов способствует выполнению ими основной функции-переноса дыхательных газов (с. 609), так как при такой форме диффузионная поверхность увеличивается, а диффузионное расстояние уменьшается. Кроме того, благодаря своей форме эритроциты обладают большей способностью к обратимой деформации при прохождении через узкие изогнутые капилляры. По мере старения клеток пластичность эритроцитов уменьшается. Пластичность понижена также у эритроцитов с патологически измененной формой (например, у сфероцитов и серповидных эритроцитов), что является одной из причин задержки и разрушения таких клеток в ретикулярной ткани селезенки.

Методы подсчета эритроцитов. Для подсчета точно отмеренное количество капиллярной крови разводят изотоническим солевым раствором в 100-200 раз. Под микроскопом подсчитывают число клеток в определенном объеме такой суспензии. Для определения общего числа клеток в исходной крови производят пересчет с учетом разведения.

В последнее время все чаще используют более точные методы подсчета, без использования микроскопа. Содержание эритроцитов в растворе определяют по степени рассеяния проходящего через него светового луча или по

изменению электрической проводимости в тонкой трубке при прохождении через нее клеток.

При нарушении эритропоэза происходит сдвиг кривой Прайс-Джонса вправо; здесь речь идет о макроцитозе, т. е. о значительном увеличении числа эритроцитов с диаметром, превышающим 8 мхм. При пернициозной анемии диаметр отдельных эритроцитов (мегалоцитов) иногда превышает 12 мкм. Сдвиг кривой Прайс-Джонса влево (т.е. существенное увеличение числа красных кровяных клеток с диаметром менее 6 мкм) называют микроцитозом. В этом случае в крови обнаруживаются карликовые эритроциты с укороченным сроком жизни; диаметр их может составлять всего 2,2 мкм. Более пологая форма кривой Прайс-Джонса в результате увеличения числа как макроцитов, так и микроцитов характерна для анизоцитоза. Пернициозная анемия и талассемия сопровождаются пойкилоцитозом-состоянием, при котором встречаются эритроциты разной необычной формы. К эритроцитам с характерной патологически измененной формой относятся круглые сфероциты (при сфероцитозе) и серповидные эритроциты (при серповидноклеточной анемии).

Образование, продолжительность жизни и разрушение эритроцитов

Эритропоэз. Эритроциты образуются в кроветворных тканях-желточном мешке у эмбриона, печени и селезенке у плода и красном костном мозгу плоских костей у взрослого. Во всех этих органах содержатся так называемые плюрипотентные стволовые клетки-общие предшественники всех клеток крови. На следующем (по степени дифференцировки) уровне находятся коммитированные предшественники, из которых уже может развиваться только один тип клеток крови (эритроциты, моноциты, гранулоциты, тромбоциты или лимфоциты). Пройдя еще несколько стадий дифференцировки и созревания, юные безъядерные эритроциты выходят из костного мозга в виде так называемых ретикулоцитов (рис. 18.5).

Созревшие эритроциты циркулируют в крови в течение 100-120 дней, после чего фагоцитируются клетками ретикулоэндотелиальной системы костного мозга (а при патологии - также печени и селезенки). Однако не только эти органы, но и любая другая ткань способна разрушать кровяные тельца, о чем свидетельствует постепенное исчезновение «синяков» (подкожных кровоизлияний). В организме взрослого человека насчитывается 25 · 10¹² эритроцитов, и каждые 24 ч обновляется примерно 0,8% их числа Это означает, что за 1 мин образуется 160 ∙ 10⁶ эритроцитов.

После кровопотери и при патологическом укорочении жизни эритроцитов скорость эритропоэза может возрастать в несколько раз. Мощным стимулятором эритропоэза служит снижение парциального давления О₂ (т.е. несоответствие между потребностью ткани в кислороде и его поступлением). При этом возрастает содержание в плазме особого

424 ЧАСТЬ V. КРОВЬ И СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ

вещества, ускоряющего эритропоэз,— эритропоэтина. У человека эритропоэтин представляет собой термостабильный гликопротеин с молекулярной массой около 34000 и содержанием сахара 30%. Белковая часть эритропоэтина включает J65 аминокислотных остатков; недавно была установлена его аминокислотная последовательность. Главную роль в синтезе эритропоэтина играют почки [34]; при двусторонней нефрэктомии концентрация эритропоэтина в крови резко снижается. Синтез эритропоэтина угнетается также при различных почечных заболеваниях. Раньше считалось, что почки сами по себе не вырабатывают эритропоэтин, а выделяют некий фермент, расщепляющий глобулин плазмы с образованием этого гормона. Однако недавно было показано, что в почках содержится как активный эритропоэтин, так и матричная РНК (мРНК), управляющая его синтезом. В небольших количествах эритропоэтин образуется и в других органах-в основном в печени.

Эритропоэтин стимулирует дифференцировку и ускоряет размножение предшественников эритроцитов в костном мозгу (рис. 18.5, с. 424). Все это приводит к возрастанию числа гемоглобин-образующих эритробластов. Действие эритропоэтина усиливается многими другими гормонами, в том числе-андрогенами, тироксином и гормоном роста. Различия в числе эритроцитов и содержании гемоглобина в крови мужчин и женщин (см. выше) обусловлены тем, что андрогены усиливают эритропоэз, а эстрогены его тормозят.

Ретикулоциты. Подсчет ретикулоцитов в крови (рис. 18.5) может дать важную для диагностики и лечения информацию о состоянии эритропоэза. Эти клетки служат непосредственными предшественниками эритроцитов. В отличие от эритроцитов, в которых при световой микроскопии не выявляются клеточные структуры, в ретикулоцитах методом прижизненного окрашивания (например, бриллиантовым крезоловым синим) можно обнаружить гранулярные или нитевидные структуры. Эти юные клетки крови выявляются как в костном мозгу, так и в периферической крови. В норме ретикулоциты составляют 0,5-1% общего числа эритроцитов крови; при ускорении эритропоэза доля ретикулоцитов возрастает, а при его замедлении снижается. В случаях усиленного разрушения эритроцитов число ретикулопитов может превышать 50%. При резко ускоренном эритропоэзе в крови иногда появляются даже нормобласты.

«Анемия» дословно означает «бескровие». В клинике этим термином обозначают прежде всего снижение способности крови переносить кислород в связи с недостатком гемоглобина. При анемии может уменьшаться либо число эритроцитов, либо содержание в них гемоглобина, либо и то, и другое. Термин «анемия» не указывает на

причины недостатка гемоглобина.

Чаще всего встречается железодефицитная анемия. Она может быть следствием недостатка железа в пище (особенно у детей), нарушения всасывания железа в пищеварительном тракте (например, при так называемом синдроме мальабсорбции) или хронической кровопотери (например, при язвенной болезни, опухолях, полипах и дивертикулах желудочно-кишечного тракта, варикозном расширении вен пищевода, глистной инвазии, распространенной в тропических странах, и при обильных менструальных кровотечениях). При железодефицитной анемии в крови содержатся мелкие эритроциты с пониженным содержанием гемоглобина (гипохромная микроцитарная анемия).

Другой вид анемии - мегалобластическая анемияхарактеризуется прежде всего наличием в крови и костном мозгу патологически увеличенных эритроцитов (мегалоцитов) и их незрелых предшественников (мегалобластов). Образование этих гигантских клеток связано с недостатком веществ, способствующих созреванию эритроцитоввитамина В₁₂ (при пернициозной анемии) и/или фолиевой кислоты. Дефицит этих веществ, вызванный недостаточным содержанием их в пище или плохой всасываемостью, приводит к замедлению деления клеток, хотя скорость роста последних при этом почти не меняется; в результате образуются патологически увеличенные клетки. Анемия в этом случае возникает из-за того, что продолжительность жизни мегалоцитов по сравнению с эритроцитами меньше, а также из-за медленного созревания эритроцитов.

При некоторых патологических состояниях вследствие повышенной хрупкости эритроцитов возрастает скорость гемолиза. Если образование эритроцитов при этом не компенсирует их ускоренного разрушения, возникает гемолитическая анемия. Подобные состояния наблюдаются при врожденных формах сфероцитоза и таких наследственных заболеваниях, как серповидноклеточная анемия и талассемия. К этой же категории относятся анемия при малярии, ускоренный гемолиз в результате аутоиммунных реакций (с. 447) и эритробластоз новорожденных (анемия, связанная с резус-несовместимостью; см. ниже).

Для апластических анемий и панцитопении характерно угнетение костномозгового кроветворения несмотря на нормальное содержание всех необходимых веществ. При апластической анемии подавляется только эритропоэз, а в случае панцитопении уменьшается содержание всех клеток крови, вырабатываемых костным мозгом. Апластические анемии могут быть как наследственными (анемия Даймонда-Блекфена, синдром Фанкони), так и приобретенными (идиопатическими). Угнетение кроветворения при панцитопениях может быть связано с поражением костного мозга ионизирующим излучением (под действием рентгеновских лучей или радиоактивных элементов), клеточными ядами (цитостатиками, бензолом и т.д.) или метастазами опухолей, разрастающимися на месте нормальной ткани.

Метаболизм и свойства мембран эритроцитов

Обмен веществ зрелых безъядерных эритроцитов направлен на обеспечение их функции как переносчиков кислорода, а также их участия в переносе

ГЛАВА 18. ФУНКЦИЯ КРОВИ 425

диоксида углерода. В связи с этим метаболизм эритроцитов отличается от метаболизма других клеток. Он должен прежде всего поддерживать способность эритроцита обратимо связывать кислород, для чего необходимо восстановление иона железа в составе гема. Двухвалентное железо в нем постоянно переходит в трехвалентное вследствие спонтанного окисления и, для того чтобы могло происходить связывание кислорода, Fe(III) должно быть восстановлено в Fe(II).

Содержащие ядро предшественники эритроцитов обладают обычным набором ферментов, необходимым как для получения энергии в результате окислительных процессов, так и для синтеза белков. В зрелых же эритроцитах может идти лишь гликолиз, основным субстратом которого служит глюкоза. Главным источником энергии в эритроцитах, как и в других клетках, является АТФ. Это вещество необходимо, в частности, для активного транспорта ионов через мембрану эритроцитов, т.е. для поддержания внутриклеточного градиента концентрации ионов. Наряду с синтезом АТФ в процессе гликолиза в эритроцитах происходит также образование восстановителей - НАДН (восстановленный никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФН (восстановленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат, образующийся в пентозофосфатном цикле). НАДН используется для вышеупомянутого восстановления метгемоглобина в гемоглобин, способный связывать кислород, а НАДФН-для восстановления глутатиона. Легко окисляющийся глутатион защищает от окисления и инактивации ряд важных ферментов, содержащих SH-группы (в частности, ферменты, связанные с молекулой гемоглобина и клеточной мембраной).

Мембрана эритроцита представляет собой пластичную молекулярную мозаику, состоящую из белков, лило- и гликопротеинов и, возможно, чисто липидных участков. Толщина ее составляет около 10 нм; она примерно в миллион раз более проницаема для анионов, чем для катионов. Перенос веществ через мембрану совершается в зависимости от их химических свойств разными способами: либо гидродинамически (путем диффузии), когда вещества в виде раствора проходят через заполненные водой мембранные поры, либо, если вещества растворимы в жирах, путем проникновения через липидные участки. Некоторые вещества могут взаимодействовать со встроенными в мембрану молекулами-переносчиками, образуя с ними легкообратимую связь, и в дальнейшем либо пассивно, либо в результате так называемого активного транспорта проходить через мембрану (с. 14).

Особые физико-химические свойства эритроцитов

Пластичность. Нормальный эритроцит способен легко изменять свою форму под действием внешних сил. Именно благодаря этому эритроциты проходят через капилляры, внутренний диаметр которых

меньше поперечника свободного эритроцита (7,5 мкм). Вследствие такой пластичности эритроцитов относительная вязкость крови в мелких сосудах существенно меньше, чем в сосудах, диаметр которых намного превышает 7,5 мкм. Это свойство эритроцитов связано с наличием в них гемоглобина типа А (с. 606). При некоторых наследственных гемоглобинопатиях эритроциты становятся более жесткими, что ведет к нарушению кровотока.

Осмотические свойства. Содержание белков в эритроцитах выше, а низкомолекулярных веществ ниже, чем в плазме. Осмотическое давление, создаваемое высокой внутриклеточной концентрацией белков, в значительной степени компенсируется малой концентрацией низкомолекулярных веществ, поэтому осмотическое давление в эритроцитах лишь немногим выше, чем в плазме: величина его как раз достаточна для обеспечения нормального тургора этих клеток. Мембрана эритроцита в принципе проницаема для малых молекул и ионов (для разных в разной степени). По причине этой проницаемости ингибирование активного транспорта ионов (активно переносятся через мембрану Na⁺ и К⁺: Na⁺-m клетки, а К⁺ -в клетку; рис. 18.2) приводит к снижению их трансмембранных концентрационных градиентов. Высокое внутриклеточное содержание белков, которое при этом остается постоянным, перестает компенсироваться, и осмотическое давление в эритроците возрастает.

В результате вода начинает поступать в эритроцит; это продолжается до тех пор, пока его мембрана не лопнет и гемоглобин не выйдет в плазму. Процесс называется осмотическим (коллоидно-осмотическим) гемолизом. Если внеклеточная жидкость лишь умеренно гипотонична, эритроциты набухают и приобретают форму, близкую к сферической (сфероциты). Напротив, в гипертонической среде они теряют воду и сморщиваются (рис. 18.7).

Изучение осмотической резистеитности эритроцитов в средах с нарастающей гипотоничностью показало, что при ряде заболеваний (в частности, при некоторых видах анемий) их осмотическая резистентность изменяется. Из кривой на рис. 18.8 видно, что 50% эритроцитов здорового человека гемолизируются в растворе NaCl при его концентрации 4.3 г/л.

Осмотический гемолиз эритроцитов наступает также в изотонических растворах веществ, легко проникающих через их мембраны (например, в растворе мочевины). Мочевина равномерно распределяется между эритроцитом и внешней средой. Поскольку клеточная мембрана задерживает крупные молекулы внутри эритроцита, осмотическое давление в нем становится больше, чем во внешней среде; разница между внеклеточным и внутриклеточным осмотическим давлением в этом случае будет пропорциональна количеству поглощенной мочевины. В эритроцит начинает поступать вода, что принодит к разрыву мембраны. Гемолиз может наступить также в результате действия веществ, растворяющих жиры (например, хлороформа,

426 ЧАСТЬ V. КРОВЬ И СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ

Рис. 18.7. А. Нормальные эритроциты в форме двояковогнутого диска. Б. Сморщенные эритроциты в гипертоническом солевом растворе [5]

эфира и т.п.). Эти вещества вымывают липиды из мембраны эритроцита, оставляя в нем отверстия. Гемолитическое действие мыл, сапонинов и синтетических моющих веществ обусловлено тем, что они снижают поверхностное натяжение между водной и липидной фазами мембраны. Это приводит к эмульгированию жиров, вымыванию их из мембраны и образованию в ней отверстий, через которые выходит содержимое клетки.

Скорость оседания эритроцитов. Удельная масса эритроцитов (1096) выше удельной массы плазмы (1027), поэтому в пробирке с кровью, лишенной возможности свертываться, они медленно оседают на дно. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) у здорового мужчины за первый час составляет 3-6 мм, а у женщины-8-10 мм. При некоторых патологических состояниях (в частности, при воспалительных заболеваниях и при опухолях, сопровождающихся усиленным распадом тканей) СОЭ бывает повышена главным образом за счет тенденции эритроцитов образовывать агрегаты. Сопротивление таких агрегатов трению меньше, чем суммарное сопротивление составляющих их элементов, так как при образовании агрегатов снижается отношение поверхности к объему; в связи с этим они быстрее оседают.

На СОЭ влияет прежде всего белковый состав

плазмы крови. Эритроциты больного с повышенной СОЭ, как правило, оседают с нормальной скоростью в плазме крови той же группы от здорового человека. Напротив, эритроциты здорового индивида оседают в плазме больного с повышенной скоростью. СОЭ снижается при увеличении содержания в плазме альбумина и повышается при увеличении концентраций фибриногена, гаптоглобина, церулоплазмина и а- и ß-липопротеинов, а также парапротеинов - иммуноглобулинов, образующихся в избытке при некоторых патологических состояниях (см. учебники биохимии и иммунологии). Каждый из этих факторов может усиливать влияние другого. Белки плазмы, ускоряющие оседание эритроцитов, называются агломеринами. Тем, что альбумин и глобулины оказывают на СОЭ противоположные действия, объясняется давно известный эффект повышения СОЭ при сдвиге альбумин-глобулинового коэффициента в сторону увеличения количества глобулинов.

СОЭ повышается при значительном уменьшении числа эритроцитов (гематокрита), так как при этом снижается вязкость крови; при увеличении же гематокрита наблюдается обратная картина. Если форма эритроцитов либо изменена (например, при серповидноклеточной анемии), либо сильно варьирует (последнее состояние называется пойкилоцитозом и встречается, в частности, при пернициозной анемии), то агрегация эритроцитов подавляется и СОЭ снижается. Многие стероидные гормоны (эстрогены, глюкокортикоиды) и лекарственные вещества (например, салицилаты) вызывают повышение СОЭ.

Измерение СОЭ чаще всего производят по методу Вестергрена. Для этого шприцем на 2 мл, содержащим 0,4 мл 3,8%-ного раствора цитрата Na (для предупреждения свертывания), из локтевой вены берут 1,6 мл крови. Пробирку с внутренним диаметром 2,5 мм, отградуированную в миллиметрах на отрезке 200 мм (так называемую пробирку Вестергрена), заполняют полученным раствором до нулевой отметки и укрепляют в вертикальном положении Через некоторое время (обычно через I или 2 ч) отмечают высоту столбика жидкости, не содержащего эритроцитов (супернатанта).