Справочный материал. Глава 24 – Кровь. Справочный материал по Физиологии. Глава 24 Кровь. Кровь относится к жидкостям внутренней среды организма
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
Таблица 24–4. Патологические эритроциты в мазке крови [11]
Примечания. ГУС — гемолитико–уремический синдром, ДВС — диссеминированное внутрисосудистое свёртывание, ТТП — тромботическая тромбоцитопеническая пурпура; синонимы заключены в скобки. Возрастные изменения эритроцитов. При рождении и в первые часы жизни количество эритроцитов в крови повышено и составляет 6,0–7,01012/л. У новорождённых наблюдают анизоцитоз с преобладанием макроцитов, а также повышенное содержание ретикулоцитов. В течение первых суток постнатального периода количество эритроцитов снижается, к 10–14 суткам достигает уровня взрослого и продолжает снижаться. Минимальный показатель наблюдается на 3–6 м месяцах жизни (физиологическая анемия), когда снижен уровень эритропоэтина. Это связано с уменьшением синтеза эритропоэтина в печени и началом его выработки в почке. На 3–4 м году жизни количество эритроцитов снижено (ниже, чем у взрослого), т.е. в 1 л их содержится менее 4,51012. Содержание эритроцитов достигает нормы взрослого в период полового созревания. Плазмолемма и примембранный цитоскелет. Клеточная мембрана эритроцита довольно пластична, что позволяет клетке деформироваться и легко проходить по узким капиллярам (их диаметр 3–4 мкм). Главные трансмембранные белки эритроцита — белок полосы 3 и гликофорины. Белок полосы 3 (рис. 24–9) совместно с белками примембранного цитоскелета (спектрином, анкирином, фибриллярным актином, белком полосы 4.1) обеспечивают поддержание формы эритроцита в виде двояковогнутого диска. Гликофорины — мембранные гликопротеины, их полисахаридные цепи содержат Аг–детерминанты (например, агглютиногены А и В системы групп крови AB0).  Рис. 24–9. Примембранный цитоскелет эритроцита [11]. Белок полосы 3 — главный трансмембранный белок. Спектрин–актиновый комплекс формирует сетеподобную структуру примембранного цитоскелета. С комплексом спектрин–актин, стабилизируя его, связан белок полосы 4.1. Анкирин через белок полосы 3 соединяет спектрин–актиновый комплекс с клеточной мембраной. Наименования полос белков характеризуют их электрофоретическую подвижность. Гемоглобин Практически весь объём эритроцита заполняет дыхательный белок — гемоглобин (Hb). Молекула Hb — тетрамер, состоящий из 4 субъединиц — полипептидных цепей глобина (2 цепи и 2 цепей , , , , , в разных комбинациях), каждая из которых ковалентно связана с одной молекулой гема. Гем построен из 4 молекул пиррола, образующих порфириновое кольцо, в центре которого находится атом железа (Fe2+). Основная функция Hb — перенос O2. Существует несколько типов Hb, образующихся на разных сроках развития организма, различающихся строением глобиновых цепей и сродством к кислороду. Эмбриональные Hb ( и цепи) появляются у 19 дневного эмбриона, присутствуют в эритроидных клетках в первые 3–6 мес беременности. Фетальный Hb (HbF — 22) появляется на 8–36 нед беременности и составляет 90–95% всего Hb плода. После рождения его количество постепенно снижается и к 8 мес составляет 1%. Дефинитивные Hb — основные Hb эритроцитов взрослого человека (96–98% — HbA (A1,) — 22, 1,5–3% — HbA2 — 22). Известно более 1000 мутаций разных глобинов, значительно изменяющих свойства Hb, в первую очередь — способность транспортировать O2. HbH — гомотетрамер, образующийся при ингибировании синтеза цепи. Транспорт O2. не эффективен, развивается синдром, схожий с талассемией (у гетерозигот по двум генам талассемии). HbM — группа аномальных Hb, у которых замещение одной аминокислоты способствует образованию MetHb (хотя активность метгемоглобинредуктазы нормальна), гетерозиготы имеют врождённую метгемоглобинемию, гомозиготы погибают в ходе внутриутробного развития. HbS — аномальный Hb (мутация в 6 м положении цепи), у гетерозигот имеются серповидно-клеточные эритроциты (HbS от 20 до 45%, остальное — HbA, анемии нет), у гомозигот развивается серповидно-клеточная анемия (HbS — 75 100%, остальное — HbF или HbA2). Барта Hb [Bart — фамилия пациента, у которого впервые обнаружен этот Hb] — гомотетрамер, встречающийся у раннего эмбриона и при талассемии, не эффективен как переносчик O2. HbF — основной Hb эритроцитов плода, имеет большее сродство к O2, чем дефинитивные Hb. Увеличение содержания HbF наблюдают при некоторых гемоглобинопатиях, гипопластических и витамин B12 дефицитной анемиях, остром лейкозе, у постоянно находящихся в условиях высокогорья. Определение гемоглобина. В настоящее время в качестве унифицированного признан цианметгемоглобиновый (гемиглобинцианидный) метод определения Hb крови. Данный метод основан на том, что после взаимодействия с железосинеродистым калием (красная кровяная соль) Hb окисляется в метгемоглобин (гемиглобин), который под влиянием CN-ионов образует окрашенный в красный цвет комплекс — цианметгемоглобин (гемиглобинцианид). Концентрацию цианметгемоглобина измеряют на фотоэлектрокалориметре и расчёт концентрации Hb производят по калибровочному графику. Ранее был широко распространён метод определения Hb с помощью гемометра Сали, представляющего собой небольшой штатив, в гнездах которого расположены градуированная пробирка и две запаянные пробирки со стандартным окрашенным раствором. Градуированной пипеткой насасывают выступающую из прокола кожи кровь до отметки 0,02 (20 мкл) и осторожно выдувают в градуированную пробирку гемометра с 0,1 н раствором соляной кислоты, перемешивают стеклянной палочкой и вставляют пробирку в гнездо гемометра между пробирками со стандартным раствором. В пробирку с испытуемым раствором добавляют дистиллированную воду по каплям до тех пор, пока цвет испытуемого и стандартного растворов не совпадёт. По шкале пробирки определяют уровень жидкости, который соответствует концентрации Hb. Формы гемоглобина. В эритроцитах Hb находится в восстановленной (HbH) и/или окисленной (HbO2) формах, а также в виде гликозилированного Hb. В ряде случае возможно присутствие карбоксигемоглобина и метгемоглобина. Оксигемоглобин. В лёгких при повышенном pO2 Hb связывает (ассоциирует) O2, образуя оксигемоглобин (HbO2), в этой форме HbO2 переносит O2 от лёгких к тканям, где O2 легко освобождается (диссоциирует), а HbO2 становится дезоксигенированным Hb (обозначают как HbH). Для ассоциации и диссоциации O2 необходимо, чтобы атом железа гема был в восстановленном состоянии (Fe2+). При включении в гем трёхвалентного железа (Fe3+) образуется метгемоглобин — очень плохой переносчик O2. Метгемоглобин (MetHb) — Hb, содержащий Fe гема в трёхвалентной форме (Fe3+); не переносит О2; прочно связывает O2, так что диссоциация последнего затруднена. Это приводит к метгемоглобинемии и неизбежным нарушениям газообмена. Образование MetHb может быть наследственным или приобретённым. В последнем случае это результат воздействия на эритроциты сильных окислителей. К ним относят нитраты и неорганические нитриты, сульфаниламиды и местные анестетики (например, лидокаин). Карбоксигемоглобин — плохой переносчик кислорода. Hb легче (примерно в 200 раз), чем с O2, связывается с монооксидом углерода СО (угарный газ), образуя карбоксигемоглобин (O2 замещён CO). Гликозилированный Hb (HbА1с) — HbА (A1), модифицированный ковалентным присоединением к нему глюкозы (норма HbA1C 5,8–6,2%). К одним из первых признаков сахарного диабета относят увеличение в 2–3 раза количества HbA1C. Этот Hb имеет худшее сродство к кислороду, чем обычный Hb. Транспорт кислорода. Кровь ежедневно переносит из лёгких в ткани около 600 л О2. Основной объём О2 транспортирует HbO2 (O2 обратимо ассоциирован с Fe2+ гема, это так называемый химически связанный O2 [неверный по существу, но — к сожалению — устоявшийся термин]). Незначительная часть O2 растворена в крови (физически растворённый O2). Содержание O2 в крови в зависимости от парциального давления O2 (Po2) представлено на рис. 24–10.  Рис. 24–10. Содержание кислорода в крови [23]. А — ассоциированный с Hb O2. Б — физически растворённый в крови O2. Обратите внимание, что кривая А (в отличие от кривой Б) не имеет линейного характера, это так называемая S-образная (сигмовидная) кривая; такая форма кривой отражает то обстоятельство, что 4 субъединицы Hb связываются с O2 кооперативно. Это обстоятельство имеет важное физиологическое значение: при конкретных и разных (!) значениях Po2 в артериальной и в смешанной (венозной) создаются наиболее благоприятные условия для ассоциации Hb и O2 в капиллярах лёгкого и для диссоциации Hb и O2 в тканевых капиллярах. В то же время в плазме крови физически растворена только небольшая часть О2 (максимально 6%); физическую растворимость О2 описывает закон Генри (уравнение 24–6): с увеличением Po2 содержание О2 линейно возрастает. Физическая растворимость газов может быть описана законом Генри (уравнение 24–6). Уравнение 24–6 Сх = хРх где: Cx — концентрация газа; х — коэффициент растворимости газа Px — парциальное давление газа. Кооперативность связывания О2 и Hb показана на рис. 24–11.  Рис. 24–11. Кривые диссоциации кислорода для миоглобина и гемоглобина в зависимости от парциального давления кислорода [9]. Из графика видно, что кривые диссоциации О2 для миоглобина и гемоглобина различны. Кривая диссоциации О2 для миоглобина имеет вид простой гиперболы — очевидное указание на то, что на обратимое связывание мономерного (не складывающегося — в отличие от Hb — из субъединиц) миоглобина мышечной ткани и О2 влияет только Po2. Миоглобин имеет очень высокое сродство к О2.. Даже при Po2, равном 1–2 мм рт.ст., миоглобин остаётся связанным с О2 на 50%. Миоглобин связывает О2., который в капиллярах скелетных мышц высвобождает Hb, но и сам миоглобин может освобождать О2 в ответ на возрастание потребностей в нём мышечной ткани и при интенсивном использовании О2 в результате физической нагрузки. Кривая диссоциации О2 для гемоглобина имеет сигмоидную форму (S-образную). Это указывает на то, что субъединицы Hb работают кооперативно: чем больше О2 связывают (отдают) субъединицы, тем легче идёт ассоциация (диссоциация) последующих молекул О2. Из графика на рис. 24–11 также видно, что Hb (в отличие от миоглобина) имеет значительно более низкое сродство к О2; полунасыщение гемоглобина О2 наступает при более высоком давлении О2 (около 26 мм рт.ст.). В капиллярах покоящихся мышц, где давление О2 составляет около 40 мм рт.ст., большая часть кислорода возвращается в составе оксигемоглобина обратно в лёгкие. При физической работе Po2 в мышечных капиллярах падает до 10–20 мм рт.ст. Именно в этой области (от 10 до 40 мм рт.ст.) располагается «крутая часть» S-образной кривой, где в наибольшей степени проявляется свойство кооперативной работы субъединиц. Физически растворённый в крови газ. Согласно закону Генри, количество растворённого в крови O2 (любого газа) пропорционально Po2 (парциальному давлению любого газа) и коэффициенту растворимости конкретного газа. Физическая растворимость O2 в крови примерно в 20 раз меньше, чем растворимость СО2, но для обоих газов незначительна. В то же время физически растворённый в крови газ — необходимый этап транспорта любого газа (например, при перемещении O2 в эритроцит из полости альвеол). Кислородная ёмкость крови — максимальное возможное количество связанного с Hb О2 — теоретически составляет 0,062 ммоль О2 (1,39 мл О2) на 1 г Hb (реальное значение несколько меньше — 1,34 мл О2 на 1 г Hb). Измеренные же значения составляют для мужчин 9,4 ммоль/л (210 мл О2/л), для женщин — 8,7 ммоль/л (195 мл О2/л). Насыщение (сатурация, S) Hb О2 (So2) зависит от парциального давления кислорода (Po2) и фактически отражает содержание оксигенированного Hb (HbО2, см. кривую А на рис. 24–10, рис. 24–11). So2 может принимать значения от 0 (HbО2 нет) до 1 (нет HbH). При половинном насыщении (S0,5) Po2 равно 3,6 кПа (27 мм рт.ст.), при S0,75 — 5,4 кПа, при S0,98 13,3 кПа. Другими словами (см. кривую А на рис. 24–10) зависимость между So2 и Po2 не является линейной (характерная S-образная кривая), что благоприятствует как связыванию О2 в лёгких (артериальная кровь) и транспорту О2, так и освобождению О2 в кровеносных капиллярах органов и тканей, так как насыщение артериальной крови кислородом (SAo2) составляет примерно 97,5%, а венозной крови (SVo2) — 75%. Характер насыщения (см. кривая А на рис. 24–10, рис. 24–11, рис. 24–12) таков, что кривая существенно уплощается при Po2 около 70 мм рт.ст. Так, при Po2 ниже 60 рт.ст. кислород хорошо связывается с Hb, но уже при Po2 60 мм рт.ст. насыщение составляет 90%, и дальнейшее увеличение Po2 относительно слабо сказывается на насыщении (увеличение Po2 от 60 до 100 мм рт.ст. увеличивает насыщение всего на 7%). Другими словами, в этом диапазоне Po2 насыщение O2 благоприятно для обеспечения его транспорта. Совершенно иная картина складывается при значениях Po2 ниже 60 мм рт.ст., т.е. при небольших изменениях Po2 из Hb освобождается существенные количества O2, что облегчает его диффузию из крови в ткани. Насыщение O2 описывает уравнение 24–7: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||