Гранулоциты

ТКАНИ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ

В эту группу тканей входят кровь и лимфа, различные разновидности соединительной ткани, хрящевая и костная ткани. Все перечисленные ткани возникают из мезенхимы и генетически близки друг другу. Особенности их морфологии проявляются, прежде всего, в хорошо развитом межклеточном веществе. Объединяющим признаком является и функциональная направленность этих тканей, связанная с выполнением опорно-трофической функции. Наконец, все ткани данной группы занимают в организме внутреннее положение, и не всегда представляется возможным провести четкие границы между отдельными разновидностями тканей внутренней среды. Все это вместе взятое послужило основанием объединить, казалось бы, различные на вид ткани в один тип.

КРОВЬ

Кровь – жидкая ткань с широким спектром функциональных отправлений. Циркулируя по замкнутой системе кровеносных сосудов, она выполняет дыхательную (перенос кислорода от легких к тканям и углекислоты от тканей к легким), трофическую (доставка органам питательных веществ), защитную (обеспечение гуморального и клеточного иммунитета, свертывание крови при травмах), выделительную (удаление и транспортировка к почкам продуктов обмена веществ) и гомеостатическую (участие в поддержании постоянства внутренней среды организма) функции. Гистогенетически, структурно и функционально сосудистая кровь (периферическая) тесно связана с органами кроветворения, вместе с которыми образует систему крови. Последняя, в сою очередь, находится в функциональных взаимоотношениях с лимфатической и иммунной системами. Иммуноциты, образующиеся в органах кроветворения, циркулируют и рециркулируют в периферической крови и лимфе. Кровь вместе с лимфой и рыхлой волокнистой соединительной тканью составляют внутреннюю среду организма, которая характеризуется постоянством состава.

Морфологически кровь представлена жидкой частью – плазмой и форменными элементами. Плазма выполняет роль межклеточного вещества данной ткани, а форменные элементы являются ее клетками. К форменным элементам относятся эритроциты (красные кровяные тельца), лейкоциты (белые кровяные тельца) и кровяные пластинки. 55-60% объема крови человека приходится на плазму и 40-45% - на форменные элементы. Если эритроциты и кровяные пластинки функционируют непосредственно в кровяном русле, то лейкоциты выполняют свои многообразные функции в основном вне сосудистого русла, в окружающих тканях (преимущественно в рыхлой соединительной ткани). Обмен между плазмой крови и тканевой жидкостью осуществляется в области кровеносных капилляров. Кровь, как подвижная динамичная система, реагирует на изменения, которые происходят в тканях, органах и организме в целом. Ее картина в каждом конкретном случае отражает функциональное состояние организма, поэтому исследования крови имеют важное диагностическое значение.

Плазма в химическом отношении сложный компонент крови, состоящий из воды (90-93%) и сухого остатка (7-10%). Сухой остаток содержит белки (6,5-8,5%) и различные органические и неорганические вещества (1,5-3,5%). Основные органические вещества плазмы крови – белки, представленные альбуминами, глобулинами и фибриногеном. Свыше 100 разновидностей белков плазмы крови относят к 2-м фракциям: альбуминам (60%) и глобулинам (40%). Альбумины синтезируются в печени. Они поддерживают коллоидно-осмотическое давление крови. Их молекулы, находясь в сосудах, привлекают из тканей воду и удерживают ее в кровотоке. При голодании или почечной недостаточности, когда происходит потеря плазмой альбуминов и других белков, вода задерживается в тканях, и развиваются отеки. Альбумины адсорбируют и переносят ряд соединений. Из фракции глобулинов выделены антитела, представленные g-глобулинами, которые образуется В-лимфоцитами и плазматическим клетками. Остальные глобулины синтезируются в печени. Фибриноген принимает участие в процессах свертывания крови. Помимо белков в плазме имеется незначительное количество небелковых азотистых веществ (мочевина, мочевая кислота, креатин и креатинин), являющихся промежуточными и конечными продуктами обмена белков и подлежащих выведению из организма. В плазме содержится глюкоза (0,08-0,09%), жиры (до 1%), молочная кислота (0,01%), минеральные вещества – соли калия, кальция, натрия (0,9%). Имея отношение к образованию тканевой жидкости, плазма крови тем самым участвует во всех обменных процессах организма.

Эритроциты – высокоспециализированные клетки, обеспечивающие транспорт кислорода и углекислого газа в организме (дыхательная функция). Это основная их функция, наряду с которой они участвуют в транспорте аминокислот, токсинов и ряда лекарственных веществ, адсорбируя их на поверхности плазмолеммы. Эритроциты человека и млекопитающих в процессе фило- и онтогенеза утратили ядро и являются безъядерными клетками, имеющими форму двояковогнутого диска. В них отсутствуют и органоиды. Эритроциты верблюда и ламы овальной формы. Только у млекопитающих они безъядерны, у остальных позвоночных животных (птицы, рептилии, амфибии и рыбы) – содержат ядро и овальной формы. В 1 мкл содержится 4,5-5 млн. эритроцитов. По форме и размерам они не однородны. В нормальной крови человека 80-90% приходится на эритроциты с двояковогнутой формой (дискоциты), остальные – с шиповатыми выростами (эхиноциты), куполообразные (стоматоциты) и округлые (сфероциты). В популяции эритроцитов выделяют и не вполне зрелые их формы (около 1%), представленные ретикулоцитами (полихромотафильными эритроцитами). Их цитоплазма содержит компоненты белоксинтезирующей системы – рибосомы, элементы эндоплазматической сети, митохондрии, формирующие зернистые и сетчатые структуры. Какое-то время в ретикулоцитах продолжается синтез белка гемоглобина (в течение 2-х дней) и с исчезновением рРНК они превращаются в зрелые эритроциты. Основная масса эритроцитов (~75%) имеют диаметр около 7,5 мкм и называются нормоцитами. Остальные 25% поровну делятся на микроциты с диаметром менее 7,5 мкм и макроциты с диаметром более 7,5 мкм. Приведенные соотношения эритроцитов таких размеров отвечают физиологической норме, отклонения от которой определяют как проявление анизоцитоза.

Форм эритроцитов поддерживается особыми белками, входящими в состав их поверхностного аппарата, главной структурой последнего является, конечно, плазмолемма, имеющая мембранное строение. Она состоит из бислоя липидов и белков, а также небольшого количества углеводов, формирующих гликокаликс. Белки поверхностного аппарата эритроцита более чем на 60% представлены примембранным белком спектрином и мембранными белками – гликофорином и полосой 3. На спектрин приходится 25% всех мембранных и примембранных белков эритроцита. Этот белок находится в примембранной области цитоплазмы, образуя основу фибриллярной сети, которая поддерживает форму эритроцита и противостоит давлению при прохождении его через тонкий капилляр. Гликофорин имеет вид одиночной спирали. Молекула этого трансмембранного белка пронизывает плазмолемму эритроцита, и значительная ее часть из 16 олигосахаридных цепей расположена над мембраной, входя в состав гликокаликса. Сиаловые кислоты, входящие в состав олигосахаридных цепей гликофорина, обеспечивают отрицательный заряд поверхности эритроцита. Наличие отрицательного заряда имеет важное функциональное значение для эритроцита. В сосудах эритроциты движутся в составе колец, которые они формируют. Характерно, что плоскость колец перпендикулярна оси сосуда. Чем ближе к стенке, тем меньше скорость движения. Разница в скорости вращает эритроцит. При вращении заряженного эритроцита возникает круговой ток, образующий магнитное поле. Каждый эритроцит становится маленьким магнитом. В результате того, что эритроциты обращены друг к другу одноименными зарядами, это приводит к отталкиванию соседа и устойчивости кольца. Плазмолемма эритроцита легко проницаема для газов, анионов, обеспечивает активный перенос ионов натрия, облегченный транспорт глюкозы.

60% содержимого эритроцитов приходится на воду и около 33% - на белок гемоглобин. На уровне электронной микроскопии гемоглобин в гиалоплазме эритроцита выявляется в виде плотных гранул диаметр 4-5 нм. В химическом отношении гемоглобин представляет собой хромопротеид, состоящий из белка глобина и простетической группы гема, в центре которой находится атом двухвалентного железа. В молекуле гемоглобина содержится 1 молекула глобина и 4 молекулы гема. Основное свойство гемоглобина состоит в его способности присоединять кислород и превращаться в оксигемоглобин. Это оказывается возможным благодаря содержащимся в гемах атомах железа, образующих непрочные связи с молекулами кислорода. При высокой концентрации кислорода в легких происходит присоединение 4-х молекул кислорода к 4-м атомам железа. Током крови эритроциты доставляются в различные органы и ткани, постоянно нуждающиеся в кислороде. При низкой его концентрации в тканях оксигемоглобин легко утрачивает кислород и превращается в дезоксигемоглобин – восстановленную форму гемоглобина. Эритроциты участвую также в транспорте двуокиси углерода из тканей к легким, где она выделяется с выдыхаемым воздухом. Соединение гемоглобина с углекислым газом называется карбгемоглобином. С угарным газом гемоглобин образует прочную связь – карбоксигемоглобин, в результате чего утрачивает способность транспортировать кислород.

Эритроциты чувствительны к изменениям концентрации солей в окружающей их среде. Уже в капле свежей крови происходит их сморщивание. Это связано с тем, что в результате подсыхания плазмы в ней увеличивается концентрация солей и раствор становится гипертоническим. Эритроциты при этом отдают воду и сморщиваются, т.е. кренируются. В гипотоническом растворе наблюдается обратная картина: эритроциты набухают, приобретают сферическую форму, мембрана перестает удерживать гемоглобин и он выходит в окружающую жидкость, окрашивая ее в розовый цвет. Это явление получило название гемолиза. От эритроцитов остаются только бесцветные оболочки, сохраняющие свою целостность и образующие т.н. тени клеток. Гемолитическим действием обладают некоторые химические вещества, особенно растворители жиров, змеиный яд, богатый липолитическими ферментами и другими факторами. Гемолиз может происходить и под влиянием некоторых паразитов, повреждающих эритроциты. Эритроциты обладают большой эластичностью и упругостью. Это свойство позволяет им проходить через тонкие капилляры, где они вытягиваются в длину.

Средняя продолжительность жизни эритроцитов составляет около 120 дней. С возрастом они стареют и заканчивают свой жизненный цикл в печени, селезенки и красном костном мозге, где фагоцитируются макрофагами. При этом от гема гемоглобина отщепляется железа, а из оставшейся части молекулы образуются пигменты желчи, мочи и кала. Железо связывается с белком плазмы крови – трансферрином и захватывается специальными макрофагами костного мозга. Последние передают трансферрин развивающимся эритроцитам для синтеза гемоглобина. Таким образом, железо, освобождающееся из фагоцитированных эритроцитов, почти полностью реутилизируется. Избыток железа аккумулируется в макрофагах селезенки или печени в виде гранул гемосидерина, выявляемых гистохимическими методами.

Лейкоциты – бесцветные клетки крови, разнообразные по морфологическим признаками функциям. В 1 мкл здорового взрослого человека содержится 4-9 тыс. лейкоцитов, т.е. их в 500-1000 раз меньше, чем эритроцитов. Количество лейкоцитов подвержено колебаниям даже в нормальных условиях, например, оно увеличивается во время пищеварения. Увеличение количества лейкоцитов называется лейкоцитозом, а снижение – лейкопенией. Лейкоцитоз – характерный признак для многих патологических процессов. В отличие от эритроцитов лейкоциты более крупных размеров, имеют ядро, а также содержат в цитоплазме различные органоиды и включения. Наличие последних свидетельствует об участии этих клеток в обменных процессах организма, что определяет их трофическую функцию. В цитоплазме лейкоцитов, непосредственно под плазмолеммой, имеется комплекс актиновых микрофиламентов, с помощью которых приводится в движение клеточная поверхность и образуются псевдоподии. Изменяя свою внешнюю форму и форму ядра, белые кровяные клетки способны активно перемещаться между клетками эндотелия сосудов. Проникать через базальные мембраны, между клетками эпителия, мигрировать в основном веществе соединительной ткани. Если эритроциты функционируют в сосудистом русле, не покидая его в норме, то лейкоциты работают в основном в тканях, куда они мигрируют через стенки самых мелких кровеносных сосудов (венул). Благодаря псевдоподиям лейкоциты активно передвигаются в направлении очага воспалительной реакции, где они вступают в борьбу с микробами, выполняя фагоцитарную функцию. Фагоцитоз – это активный процесс. Целенаправленному движению лейкоцитов в направлении чужеродного тела способствует весь комплекс факторов воспалительной реакции (рН среды, повышенная температура, положительный хемотаксис, отек ткани и многое другое). При встрече фагоцита с фагоцитируемым объектом в участке контакта плазмолемма фагоцита инвагинируется в цитоплазму тела клетки вместе с захватываемым объектом, который в дальнейшем оказывается в ее цитоплазме и обезвреживаются. Трофическая и защитная функции – основные у лейкоцитов.

По морфологическим признакам, связанным с наличием или отсутствием в цитоплазме лейкоцитов специфической зернистости, их делят на зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты). В группе гранулоцитов выделяют 3 вида клеток: базофильные, эозинофильные и нейтрофильные лейкоциты. Специфическая зернистость первых (т.е. зернистых) интенсивно окрашивается основными красителями в темно-синий или фиолетовый цвет, вторых – кислыми красителями (эозином) – в ярко-розовый цвет, третьих кислыми и основными красителями – в розово-фиолетовый цвет. Особенностью зернистых лейкоцитов являются и сегментированные ядра. Агранулоциты представлены двумя видами клеток: лимфоцитами и моноцитами, их ядра не сегментированы. Определенное процентное соотношение между отдельными видами лейкоцитов называют лейкоцитарной формулой.

Гранулоциты

Нейтрофилы – самая многочисленная группа белых кровяных клеток (50-75% от общего числа лейкоцитов). В крови находятся 8-12 часов, в тканях – 5-7 суток. В 1 мкл крови человека их содержится от 3 до 6 тысяч, в 5 л крови насчитывается от 15 до 30 миллионов. Диаметр нейтрофила в капле свежей крови составляет 7-9 мкм, в мазке – 10-12 мкм. В зависимости от формы ядра различают юные, палочкоядерные и зрелые (сегментоядерные) нейтрофилы. У юных ядро бобовидной формы, у палочкоядерных – в виде палочки, подковы или буквы S и у сегментоядерных представлено несколькими сегментами, соединенными тонкими перемычками. Один из сегментов ядра имеет у женщин тельце Барра – половой хроматин – конденсированную Х-хромосому в виде барабанной палочки. У женщин половой хроматин встречается в 1 сегментоядерном гранулоците из 38, у мужчин – в 1 из 500. Больше всего в периферической крови зрелых нейтрофилов (45-70%), на долю юных и палочкоядерных форм приходится соответственно 0,5%, 1-5%. Соотношение этих трех видов нейтрофилов имеет определенное диагностическое значение. Многие патологические состояния, особенно те, в основе которых находится инфекционное начало, сопровождаются увеличением процентного содержания в периферической крови незрелых (юных, палочкоядреных) и уменьшением количества сегментоядерных нейтрофилов. Такую картину характеризуют как сдвиг влево и рассматривают как неблагоприятный момент в течении болезни. Особенно резкий сдвиг влево наблюдается при тяжелых септических инфекциях. Если же инфекция убывает, то положение меняется в сторону увеличения количества сегментоядерных нейтрофилов (т.е. происходит сдвиг вправо). Приведенный факт свидетельствует об участии нейтрофилов в воспалительных процессах организма. Положительно реагируя на хемотаксический фактор, эти белые кровяные клетки первыми покидают кровеносное русло и целенаправленно следуют в очаг воспаления, где вступают в борьбу с микробами, выполняя таким образом свою основную фагоцитарную функцию. Они очищают очаг воспаления от микроорганизмов, а также от продуктов клеточного и тканевого распада. И. Мечников отнес эти клетки к микрофагам.

Охарактеризовывая морфологию нейтрофила, необходимо рассматривать его структурно-ферментативную организацию с учетом выполняемой функции, которая имеет соответствующее морфологическое и цитохимическое обоснование. В слабо оксифильной цитоплазме зрелых нейтрофилов обнаруживают небольшое количество органелл общего значения (единичные митохондрии, элементы аппарата Гольджи, гранулярный ЭПС), включения гликогена и многочисленные зерна (от 50 до 200) в каждом нейтрофиле. В цитоплазме периферической части тела клетки зернистость и органеллы отсутствуют. Здесь содержатся микрофиламенты, которые обеспечивают движение клетки, осуществляемое с помощью псевдоподий.

Важнейшие в функциональном отношении структуры нейтрофила – его зерна, одни из которых специфические (80-90% всех гранул, диаметр 0,2 мкм), другие – (остальные 10-20%, диаметр ~0,4 мкм). В процессе развития нейтрофилов первыми на стадии промиелоцита возникают азурофильные, несколько позже, на стадии миелоцита – специфические. На этом основании одни зерна являются первичными, другие – вторичными. Как показал цитохимический анализ, азурофильные гранулы представляют собой типичные лизосомы, содержащие, кроме гидролитических ферментов (кислая фосфатаза, b-глюкоронидаза и другие), и миелопероксидазу. Последняя из перекиси водорода продуцирует молекулярный кислород, обладающий бактерицидным действием. Азурофильные гранулы отличаются большей электронной плотностью по сравнению со специфическими, они окрашиваются в фиолетово-красный цвет. Что касается специфических гранул, то в них не обнаружено лизосомных ферментов, но имеются бактерицидные вещества – лизоцим, а также фермент щелочная фосфатаза. Они электроннопрозрачны и при окрашивании придают цитоплазме лиловый оттенок. Показано, что с фагосомой (бактерией, захваченной нейтрофилом) первыми по времени контактируют и сливаются специфические гранулы, ферменты которых убивают бактерию. При этом образуется комплекс, состоящий из фагосомы и специфической гранулы. Затем с комплексом сливают азурофильные гранулы, гидролитические ферменты которых и переваривают бактерию. В очаге воспаления убитые бактерии и погибшие нейтрофилы образуют гной. Погибшие нейтрофилы являются источниками ядерных гистонов, которые обладают бактерицидными свойствами. Бактерицидные ферменты и гистоны способствуют дегрануляции тучных клеток и базофилов и выделению гистамина и других биологически активных веществ, увеличивающих проницаемость стенки кровеносных сосудов для плазмы и лейкоцитов крови и стимулирующих активность макрофагов.

Эозинофилы – несколько крупнее нейтрофилов, их диаметр в мазке крови человека 12-14 мкм, в капле свежей крови – 9-10 мкм. На их долю приходится 1-5%. В абсолютных числах это составляет 120-350 эозинофилов в 1 мкл крови. Различают юные, палочкоядерные и зрелые (сегментоядерные) эозинофилы. Ядра сегментоядерных эозинофилов обычно состоят из двух сегментов. Морфологическая характеристика цитоплазмы эозинофилов определяется наличием у этих клеток аппарата Гольджи, митохондрий, актиновых филаментов, выявляемых в периферической зоне цитоплазмы под плазмолеммой и большого количества гранул. Последние крупных размеров (длина 0,5-1,5 мкм, ширина 0,3-1 мкм), овальной формы, представляют собой специфические эозинофильные гранулы, которые заполняют почти всю цитоплазму. Они окрашиваются в оранжево-красный или красный цвет. Характерная структура специфических гранул – кристаллоиды, занимающая их центральную часть и содержащая главный основной белок, обладающий антипаразитарным действием. Специфические эозинофильные гранулы содержат лизосомальные гидролитические ферменты, большое количество пероксидазы, гистаминазу и другие ферменты. По сравнению с нейтрофилами эозинофилы менее подвижны и проявляют меньшую фагоцитарную активность в отношении бактерий. В периферической крови они находятся 3-8 часов, после чего покидают кровяное русло и уходят в ткани, где и выполняют свои функции. Хемотаксическими веществами, привлекающими эозинофилы, являются гистамин, комплексы антиген-антитело и другие низкомолекулярные вещества, выделяемые тканевыми базофилами. Эти клетки более многочисленны в местах аллергических реакций ив крови больных, страдающих аллергией. Большинство инфекционных заболеваний на начальной своей стадии сопровождается резким уменьшением количества эозинофилов (гипоэозинофилия). Возврат их в кровяное русло рассматривают как благоприятный признак течения болезни. Многие паразитарные болезни (гельминтозы, шистосомоз и другие) сопровождаются усилением продукции эозинофилов в красном костном мозге и увеличением их количества в периферической крови до 90% от общего числа лейкоцитов. Благодаря гистаминазе эозинофилы инактивируют гистамин, накапливаемый ими в результате захватывания гистаминсодержащих гранул тучных клеток. Они также вырабатывают фактор, который тормозит дегрануляцию и освобождение гистамина из тучных клеток. Все это ограничивает воспалительный процесс. Антигистаминовая функция эозинофилов направлена на предотвращение развития аллергической и анафилактической реакции и реакции на чужеродный белок. Сделан вывод, что основная роль эозинофилов у позвоночных, по-видимому, состоит в локализации и сдерживании воспалительной реакции, индуцированной биологически активными веществами из тучных клеток и базофилов.

Базофилы – самые малочисленные, составляют 0,5-1% от числа лейкоцитов. Диаметр в мазке – 10-12 мкм. В кровотоке находятся 48 часов, в тканях погибают быстро. Ядро лопастное, органеллы малочисленны. Специфическая зернистость представлена большим количеством крупных гранул, имеющих зернистую ультраструктуру. Помимо специфических содержатся и азурофильные гранулы (лизосомы). Специфические гранулы диаметром до 1,5 мкм содержат пероксидазу, гистамин, гепарин, АТФ, факторы хемотаксиса нейтрофилов и эозинофилов. Гепарин препятствует свертыванию крови, предотвращает образование кровяного сгустка и фибрина. Гистамин повышает проницаемость базальной пластины и основного вещества соединительной ткани, чем способствует выходу плазмы и форменных элементов крови, развитию отека и воспаления. Базофилы крови по содержимому гранул, биологическому действию сходны с тучными клетками соединительной ткани. Те и другие имеют на плазмолемме рецепторы к иммуноглобулинам класса Е, которые могут образовываться в организме в результате бурной иммунной реакции на различные антигены – аллергены. IgE через рецепторы фиксируются на этих клетках и при повторном контакте с тем же аллергеном связываются с ним. Как следствие, гранулы выходят из клеток. Проявлением этих воздействий могут быть мгновенные высыпания, волдыри, отеки и удушье – аллергические реакции немедленного типа, вплоть до анафилактического со смертельным исходом. Как и другие гранулоциты, они способны к фагоцитозу и образования перекиси водорода и надпероксидного кислорода. В гранулах базофилов содержатся и вещества, стимулирующие функции нейтрофилов и макрофагов. Основная функция базофилов крови направлена на регуляцию процессов свертывания крови и проницаемости сосудов, участие в иммунных реакицях.