Курс лекций по нормальной физиологии. Ю. И. Савченков. Красноярск Издво , 2012, 470 с

• Название: Курс лекций по нормальной физиологии. Ю. И. Савченков. Красноярск Издво , 2012, 470 с
• Анкор: 1365215660_kurs_lektsiiy_po_fiziologii.doc
• Дата: 20.01.2018
• Размер: 8.6 Mb.
• Имя файла: 1365215660_kurs_lektsiiy_po_fiziologii.doc
• Тип: Курс лекций; #14664
• страница: 36 из 103

Лекция 15. КЛЕТОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРОВИ

15-1.  Эритроциты: количество, методы подсчета, функции. Понятие об эритроне. Нервная и гуморальная регуляция эритропоза.

Клетки крови, иначе называемые форменными элементами крови представлены тремя типами, различающимися как по внешнему виду, так и по выполняемой функции.Они подразделяются на красные кровяные тельца – эритроциты; белые кровяные тельца – лейкоциты; кровяные пластинки – тромбоциты.      

Количество эритроцитов   в   крови .   Одним  из  наиболее употребимых  гематологических показателей  является  количество эритроцитов  в  1л  крови  (концентрация эритроцитов).  В крови человека оно равно 4-5*10 12 /л.   Физиологические  колебания  не превышают 20%.      Камерный метод  счета   эритроцитов  под   микроскопом   в последние  годы  все чаще вытесняется  автоматическими счетными устройствами  и  другими  методами   (фотоколориметрическими  и т.п.).  Общее количество   эритроцитов   в   животном   организме определяется  их   концентрацией  и  объемом  крови.  Последний показатель  зависит  от веса и  поверхности тела.  Для человека массой  около   70   кг   общее   количество    эритроцитов   в циркулирующей  крови выражается величиной 24*10 12 .  Количество эритроцитов в костном мозге составляет 3,5*10 11 степени. Каждую секунду образуется и разрушается 2 миллиона эритроцитов.

Строение и функция эритроцитов. По форме  эритроцит  - двояковогнутый диск,  диаметром 4,5 мк. толщиной в центре  1 мк,  по краям  -  2,4  мк.  Эта  форма стойко сохраняется  не  только  целым   эритроцитом,  но  и его стромой после выходя Нв при гемолизе.  Оказалось,  что в  крови человека и  животных  циркулируют  эритроциты разных диаметров. Это  явление получило название анизоцитоз.  Анизоцитоз зависит от разных размеров   нормобластов,  из которых вызревает эритроцит, и от разницы в размерах  эритроцитов разного возраста.      Прайс-Джонс в  1928 г.  вывел на 100 здоровых людях  кривую распределения эритроцитов  крови  по  диаметру.  Распределение оказалось  близким к нормальному.  Вычисленная из распределения средняя величина называется  средним диаметром .  эритроцита,  ее среднее  квадратичное  отклонение  -  амплитудой  физиологического анизоцитоза. Средний диаметр эритроцитов  человека около 7,5 мк. Клетки  более  9,0  мк  называют  макроцитами,  менее 6,0 мк - микроцитами.

Форма эритроцита  тоже  может меняться.  Так,  в процессе старения эритроцита  уменьшается его  толщина  и  увеличивается диаметр.  Форма и размеры эритроцитов  зависят также от состава плазмы крови.  При  увеличении  осмотического  давления   крови эритроциты уменьшаются в размерах, при снижении увеличиваются. Все  воздействия,  ведущие к разрушению эритроцита,  приводят  к увеличению его  сферичности в прегемолитической стадии. 

Изменения размера  и  формы  эритроцитов  встречается  при приобретенных и  врожденных заболеваниях системы крови, особенно связанных  с нарушением  синтеза Нв.  К   таким  заболеваниям относятся   микросфероцитоз   (маленькие  шарики)  и   овалоцитоз (овальная форма). Другую группу наследственной  патологии формы эритроцита составляют заболевания,  связанные с аномалиями Нв. Патологические  Нв из-за отличий в физико-химических свойствах вызывают  резкие   изменения   формы   эритроцита.   Так,   при  серповидно-клеточной анемии  эритроциты больного принимают форму  серпа (полумесяца) , при  талассемии  -  форму мишени или бублика.. При недостатке витаминов В12  и фолиевой кислоты в кровь  поступают  огромные (до  10-12 мк в диаметре) - мегалоциты .  В мазке крови при патологии    кроветворения   эритроциты   могут   принимать причудливые формы. Это явление  называют  пойкилоцитозом.

Эритроцит не обладает способностью к движению.

Эритроциты - это высокоспециализированные клетки, основная функция которых заключается в обеспечении транспорта газов О₂ и СО₂. Средний диаметр зрелого эритроцита или нормоцита составляет у взрослого человека 7,5 мкм. При этом в крови одновременно циркулируют эритроциты разного размера и возраста. В норме распределения эритроцитов по диаметру подчиняется статистическому закону нормального распределения. Поэтому соответствующая графическая зависимость (кривая Прайс-Джонса) симметрична относительна центра. При нарушении нормального воспроизводства эритроцитов кривая может характерно изменять вид, поэтому анализ распределения эритроцитов по размеру имеет практическое значение.

Благодаря специфической двояковогнутой форме поверхность нормоцита больше, по сравнению с той, которая была бы, если бы его форма была шарообразной. Суммарная поверхность всех эритроцитов взрослого человека достигает 3800 м2. Такая большая площадь поверхности эритроцитов и особая форма имеют функциональное значение для переноса газов, так как, увеличивая диффузионную поверхность, одновременно уменьшает диффузионное расстояние, которое требуется преодолеть молекуле газа. Кроме того, при такой форме возрастает способность эритроцита к обратимой деформации, что важно при прохождении клеток через узкие изогнутые капилляры.

В норме в 1 мкл крови содержится 5,1 млн эритроцитов у мужчин и 4,6 млн у женщин. Эти показатели изменяются при различных функциональных состояниях и заболеваниях, поэтому подсчет концентрации эритроцитов в крови является рутинным клиническим анализом и имеет важное диагностическое значение.

Метаболизм эритроцитов. Особенность метаболических процессов в эритроците состоит в том, что они направлены на обеспечение главной функции – транспорта кислорода и углекислого газа. В силу этого он заметно отличается от метаболизма других клеток. Прежде всего, метаболизм эритроцитов поддерживает способность к обратимому связыванию кислорода. Для того, чтобы железо, находящееся в геме, могло связывать О₂, его атомы должны находится в форме Fe²⁺. Однако вследствие спонтанного окисления Fe²⁺ способен  перейти в Fe³⁺, но это окисление предотвращается специальной системой, восстанавливающей Fe³⁺ в Fe²⁺.

Из-за отсутствия митохондрий эритроциты не способны к окислительному извлечению энергии, и энергетический обмен этих клеток базируется только на анаэробном гликолизе и глюкозе в качестве основного энергетического субстрата. Источником энергии  как и в других клетках служит АТФ.

Осмотические свойства. Содержание белков в эритроцитах выше, а низкомолекулярных веществ меньше, чем в плазме. Суммарное осмотическое давление внутри эритроцита только не намного выше осмотического давления плазмы – его величина как раз достаточна для обеспечения тургора этих клеток. Поскольку белки не могут выйти наружу, то если ионный состав внешней среды (плазмы) становится гипотоничным, то для выравнивания разности давлений вода поступает в эритроциты. Они набухают, превращаясь в сфероциты, их мембрана обратимо разрывается, гемоглобин выходит наружу – так происходит  осмотический гемолиз. В случае гипертоничной среды эритроциты наоборот теряют воду и сморщиваются.

Эритроцит является монофазной клеткой,  т.е.  не имеет эндоплазматических   мембран.  Снаружи  эритроцит  окружен белково-липоидной мембраной. Клетка  наполнена гемоглобином (Нв), молекулы которого вблизи мембраны расположены  упорядоченно, перпендикулярно к ней,  а в более глубоких слоях - хаотично. Плотность  упаковки  молекул  Нв  в эритроците такова,  что даже в центральных  частях его подвижность каждой молекулы  ограничена пространством в 10 ангстрем. В  одном эритроците сдержится около 270 млн. молекул Нв. Важный фермент эритроцитов метгемоглобин-редуктаза -  поддерживает гемоглобин в восстановленном состоянии.

Доказано, что  с прекращением обмена веществ в эритроците его циркуляция в  крови ограничивается 24 часами.  Ведущий  обменный процесс в безъядерных  эритроцитах - расщепление глюкозы до молочной кислоты,  преимущественно  анаэробно. Зрелые эритроциты млекопитающих не способы синтезировать гликоген,   Нв, липиды и белки.  По мере старения эритроцитов в  кровяном  русле уменьшается  активность их ферментов и интенсивность метаболизма.

Электролитный состав эритроцитов аналогичен электролитному составу других  клеток человеческого тела.  Концентрация Na ⁺⁺ составляет 13.9 мэкв/л,   К⁺  -  143 мэкв/л. Градиент концентрации клетка/плазма поддерживается работой  специальных систем транспорта катионов - натриевым и калиевым насосами.  Производительность  калиевого  насоса эритроцитов 1,6-2,1,  натриевого - 3,0 мэкв/л в час.

Проницаемость оболочки эритроцита для воды и ионов Сl велика.  Считается  вероятным, что в оболочке эритроцита существуют поры, через которые и  происходит передвижение воды и ионов.  Радиус поры оболочки эритроцита   определяется  равен 3,5 ангстрем, следовательно он намного больше радиуса гидратированных ионов К (1,98) и Na (2,56).  Проницаемость  эритроцита для кислорода  также велика.  Так,  реакция захвата кислорода - во взвеси клеток протекает лишь 20  раз медленнее,  чем в растворе Нв.

При суправитальной окраске в отдельных эритроцитах  (ретикулоцитах )   выявляется т.н. сетчато-нитчатая субстанция .  Она обнаруживается и в эритробластах.  По мере старения клетки число зерен субстанции быстро убывает. Ретикулоцит является  предстадией зрелого эритроцита.  Сетчато-нитчатая субстанция  состоит из РНК,   порфиринов и липидов. Количество ретикулоцитов  в  крови выражают в процентах к общему числу  эритроцитов.  В норме у человека  их  около  1%. Увеличение  количества   ретикулоцитов  указывает на повышенную регенерацию - омоложение красной крови,   и может зависеть  как от выброса костно-мозговых ретикулоцитов, так и от  активизации эритропоэза.  При оценке увеличения  количества  ретикулоцитов необходимо учитывать их зрелость. Преобладание молодых ретикулоцитов является  показателем усиленной регенерации красной  крови. В организме ретикулоциты за 20  часов превращаются в зрелый эритроцит.  Время созревания ретикулоцитов является  косвенным показателем интенсивности кроветворения.

Изнашивание оболочки эритроцита приводит к  увеличению  ее проницаемости, а  уменьшение выработки эритроцитом энергии ведет к нарушению работы катионных  насосов; поэтому старый эритроцит более чувствителен  к изменениям состава внешней среды и легко разрушается. В связи с этим было предложено использовать  кривую  распределения  эритроцитов по скорости разрушения в кислой среде как метод  изучения возрастного состава эритроцитов  периферической крови  ( метод кислотных   эритрограмм).  Изменения в форме кривой распределения с известными оговорками  могут рассматриваться как результат омоложения или постарения крови.

Принципиально аналогичные результаты могут быть получены и при   использовании  других  методов определения резистентности эритроцитов  (осмотический гемолиз, иммунный гемолиз и др.).

Средний срок  жизни   эритроцита в крови - около 60 суток , однако максимальной  возможный  срок  переживания  эритроцита  в благоприятных условиях достигает  120  дней.  Применение радиоактивных изотопов позволяет  определить  не  только  срок   жизни эритроцитов, но и их суточную продукцию и суточное разрушение, что очень  важно знать в клинической гематологии и при экспериментальных исследованиях  системы крови.

  Индивидуальные отличия состава красной крови. Внутри отдельного  вида количество эритроцитов и концентрация Нв постоянны,  однако существуют половые и возрастные отличия этих показателей.  Разница в составе  крови мужчин и женщин появляется с началом менструальных кровотечений, достигает  максимума  в период наибольшей активности половых желез и исчезает к 70-75 годам.   У некоторых национальных  групп  (австралийские  аборигены,  бушмены)  половые  различия в составе крови практически отсутствуют, причем и менструальные кровотечения у женщин этих народов отличаются необыкновенной скудостью.

Физиологические изменения состава красной крови. Влияние отдельных факторов внешней среды, физиологическая перестройка  организма в определенные периоды жизни ведут к изменениям количества эритроцитов  и концентрации Нв в крови. Увеличение числа эритроцитов крови называется эритроцитозом. Различают  истинный и ложный эритроцитоз . Уменьшение числа  эритроцитов и Нв называется  анемией .

Ложный эритроцитоз (и анемия) связаны с изменением  соотношения  эритроцитов и  плазмы в циркулирующей крови вследствие ее перераспределения или  изменения   внутрисосудистого  объема жидкости. Так, быстрое передвижение жидкости из сосудов  в ткани ведет к сгущению крови и увеличению числа клеток в  единице объема крови  при неизменном общем количестве эритроцитов.  Истинный эритроцитоз является  результатом активизации костномозгового кроветворения.

Причиной ложной анемии является разжижение крови за  счет быстрого  увеличения   внутрисосудистого  объема жидкости.  При этом общая масса циркулирующих  эритроцитов может быть не только не уменьшенной,  но даже и увеличенной, однако  непропорционально большое увеличение объема плазмы приводит к падению концентрации  Нв  и  эритроцитов в единице объема (так бывает при беременности).  Истинная анемия - падение общей массы циркулирующих эритроцитов в крови в  физиологических условиях встречается только в результате недостатка в  костном   мозгу  материала для построения эритроцитов и синтеза Нв, т.е. аминокислот и железа.

Большое значение  в перераспределительных реакциях в системе клетки-плазма  играет т.н. "депо" крови. В депо из-за расширения  сосудистой  сети и замедления кровотока задерживается значительный объем циркулирующей крови, который в  случае необходимости  способен  выбрасываться  в  общий кровоток.  В депо кровь  сгущается и часть эритроцитов как  бы  секвестрируется  в сосудах. Опорожнение депо  сопровождается увеличением количества эритроцитов вследствие поступления в общий  кровоток сгущенной крови.  Основными депо являются селезенка, легкие, печень, сосуды подкожной клетчатки. 

     Изменение состава  красной  крови  под  влиянием  различных факторов.

1. Сезоные и климатические факторы..  Изменения  в  составе красной  крови  в   течение суток,  в отдельные сезоны года и в разных климатических условиях носят   характер  перераспределительных.  Так, замечено, что небольшие суточные колебания в  количестве эритроцитов (понижение ночью,  повышение днем) значительно  уменьшаются у физически работающих людей и увеличиваются при соблюдении  постельного режима.

Количество эритроцитов зимой увеличивается,  весной и летом уменьшается -  вероятно в связи с изменениями  водного  баланса.  Кроме того, в весеннее время  падение показателей красной крови у жителей северных широт определяется,  вероятно,  витаминной недостаточностью.

2. Нервно-пихические факторы.  Перераспределение крови, опорожнение  депо   лежит в основе так называемой  стресс-полицитемии ..  Под влиянием нервно- психических воздействий  чаще  всего происходит увеличение количества эритроцитов.

 3. Физическая нагрузка.  Увеличение количества эритроцитов при физической  нагрузке отмечено еще в 1910 г.  Во время физического напряжения количество  эритроцитов в крови увеличивается  параллельно возрастанию объема циркулирующей  крови (ОЦК) в результате опорожнения депо.  После прекращения  работы  число эритроцитов  падает нередко ниже исходных величин.  Реакция на физическую работу  приблизительно пропорциональна  ее  тяжести, она протекает по разному у  тренированных и нетренированных лиц.

Описанные быстрые изменения в составе крови  в  ответ  на физическую нагрузку  носят перераспределительный характер.  Однако по окончании длительной и  значительной физической нагрузки определяется увеличение числа ретикулоцитов в  крови, обнаруживается увеличение числа нормобластов в костном мозгу. Ежедневная    значительная  физическая  нагрузка приводит к постоянному увеличению числа  эритроцитов.  Так,  у  спортсменов-олимпийцев средняя концентрация Нв выше 16 г/л.   Очевидно, физическое усилие стимулирует эритрон вследствие недостатка кислорода   работающим мышцам.

 4. Влияние парциального давления кислорода.  Снижение парциального давления  кислорода приводит к увеличению числа эритроцитов и концентрации Нв.  У жителей   высокогорья  определяется эритроцитоз и повышенная концентрация Нв.  Под  влиянием гипоксии быстро,  в течение нескольких часов, возрастает количество эритроцитов,  что  связано с перераспределением крови из депо. Затем следует  увеличение числа ретикулоцитов со сдвигом  влево их формулы,  увеличивается объем  ретикулоцитов, ускоряется обмен железа - т.е. развивается обычая картина активизации  эритрона.  Выяснено, что ответ эритрона на гипоксию пропорционален парциальному  давлению кислорода,  причем подъем на каждые 1000 м  над  уровнем  моря  вызывает   прирост  числа эритроцитов на 7*10 11 в литре крови.  Эритроцитоз держится в  течение двух месяцев после возвращения к нормальному атмосферному давлению.

5. Влияние менструаций и беременности.  Состав красной крови у менструирующей  женщины циклически меняется.  Самые низкие величины количества эритроцитов и  концентрации Нв наблюдаются в  предменструальный период.  После  menses  количество эритроцитов нарастает. Изменения состава крови с  связи  с  месячными   кровотечениями вызваны разведением  крови  в  связи с задержкой воды и солей. нельзя исключить и роль кровопотери - мощного стимула  кроветворения.

Поддержание относительного постоянства состава периферической крови, так же, как и его колебания при воздействии различных физиологических факторов, осуществляется благодаря взаимодействию нескольких процессов - кроветворения, кроверазрушения и перераспределения. Координация этих процессов связана с наличием специальной системы регуляции. Эта система обеспечивает приспособительные реакции крови как на изменения внутренней среды организма, так и на различного рода влияния извне. Нервный и гуморальный пути регуляции могут оказывать свое воздействие на любое из звеньев, формирующих картину крови.

Эритрон (по Каслу) - система взаимосвязанных органов эритропоэза, периферической крови, органов эритродиэреза и нейро-гуморальных механизмов их регуляции

Эритропоэз. Понятие «эритрон» введено английским терапевтом Каслом для обозначения массы эритроцитов, находящихся в циркулирующей крови, в кровяных депо и костном мозге. Принципиальная разница между эритроном и другими тканями организма заключается в том, что разрушение эритроцитов осуществляется преимущественно мак­рофагами за счет процесса, получившего наименование «эритрофагоцитоз». Образующиеся при этом продукты разрушения и в первую очередь железо используются на построение новых клеток. Таким образом, эритрон является замкнутой системой, в которой в условиях нормы количество разрушающихся эритроцитов соответствует числу вновь образовавшихся.

Развитие эритроцитов происходит в замкнутых капиллярах крас­ного костного мозга. Как только эритроцит достигает стадии ретикулоцита, он растягивает стенку капилляра, благодаря чему сосуд раскрывается и ретикулоцит вымывается в кровоток, где и превращается за 35—45 ч в молодой эритроцит — нормоцит. В кровотоке эритроциты живут 80—120 дней. Продолжительность жизни эритроцитов у мужчин несколько больше, чем у женщин.

Для нормального эритропоэза необходимо железо. Последнее поступает в костный мозг при разрушении эритроцитов, из депо, а также с пищей и водой. Взрослому человеку для нормального эритропоэза требуется в суточном рационе 12—15 мг железа. Железо откладывается в различных органах и тканях, главным образом в печени и селезенке. Если железа в организм поступает недостаточно, то развивается железодефицитная анемия. Всасыванию железа в кишечнике способствует аскорбиновая кис­лота, переводящая Fe³⁺ в Fe²⁺, который сохраняет растворимость при нейтральных и щелочных значениях рН. На участке слизистой оболочки тонкой кишки имеются рецепторы, облегчающие переход железа в энтероцит, а оттуда в плазму. В слизистой оболочке тонкой кишки находится белок-переносчик железа — трансферрин. Он доставляет железо в ткани, имеющие трансферриновые рецепторы. В клетке комплекс трансферрина и железа распадается, и железо вступает в связь с другим белком-переносчиком — ферритином. Клетки-предшественники зрелых эритроцитов накапливают железо в ферритине. В дальнейшем оно используется, когда клетка начинает образовывать большое количество гемоглобина.

Важным компонентом эритропоэза является медь, которая усва­ивается непосредственно в костном мозге и принимает участие в синтезе гемоглобина. Если медь отсутствует, то эритроциты созревают лишь до стадии ретикулоцита. Медь катализирует образование гемоглобина, способствуя включению железа в структуру гема. Не­достаток меди приводит к анемии.

Для нормального эритропоэза необходимы витамины и в первую очередь витамин B₁₂ и фолиевая кислота. Эти витамины оказывают сходное взаимодополняющее действие на эритропоэз. Витамин B₁₂ (внешний фактор кроветворения) синтезируется мик­роорганизмами, лучистыми грибками и некоторыми водорослями. Для его образования необходим кобальт. В организм человека витамин B₁₂ поступает с пищей — особенно его много в печени, мясе, яичном желтке. Для всасывания витамина В₁₂ требуется внутренний фактор кро­ветворения, который носит наименование «гастромукопротеин». Это вещество является комплексным соединением, образующимся в желудке. Фолиевая кислота, или витамин В₇, является водорастворимым витамином, содержащимся во многих растительных продуктах, а также в печени, почках, яйцах. Витамин В₁₂ и фолиевая кислота принимают участие в синтезе глобина. Они обусловливают образование в эритробластах нуклеиновых кислот, являющихся одним из основных строительных материалов клетки.  Немаловажную роль в регуляции эритропоэза играют другие витамины группы В, а также железы внутренней секреции.

Все гормоны, регулирующие обмен белков (соматотропный гормон гипофиза, гормон щитовидной железы — тироксин и др.) и кальция (паратгормон, тиреокальцитонин), необходимы для нормального эритропоэза. Мужские половые гормоны (андрогены) стимулируют эритропоэз, тогда как женские (эстрогены) — тормозят его, что обусловливает меньшее число эритроцитов у женщин по сравнению с мужчинами.  Особо важную роль в регуляции эритропоэза играют специфические вещества, получившие наименование «эритропоэтины». Еще в 1906 г. показано, что сыворотка крови кроликов, перенесших кровопотерю, стимулирует электропоэз. В дальнейшем было уста­новлено,  что эритропоэтины присутствуют в крови животных и людей, испытывающих гипоксию — недостаточное поступление к тканям кислорода, что наблюдается при анемиях, подъеме на высоту, мышечной работе, снижении парциального давления кислорода в барокамере, заболеваниях сердца и легких. В небольшой концент­рации эритропоэтины обнаружены в крови здоровых людей, что позволяет считать их физиологическими регуляторами эритропоэза. Вместе с тем при анемиях, сопровождающих заболевания почек, эритропоэтины отсутствуют или их концентрация значительно сни­жается. Эти данные позволили предположить, что местом синтеза эритропоэтинов являются почки. Эритропоэтины образуются также в печени, селезенке, костном мозге. Получены факты, свидетель­ствующие о том, что мощной эритропоэтической активностью об­ладают полипептиды эритроцитов, молекулярная масса которых не превышает 10 000.