Тромбоциты

Эритроциты, число, форма и размеры. Образование, продолжительность жизни и разрушение эритроцитов. Гемолиз и анемия. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ). Функции эритроцитов. Гемоглобин.

Количество и состав крови, гематокрит. Плазма и сыворотка крови. Белки плазмы и их функциональное значение. Электролиты плазмы. Осмотическое онкотическое давление крови. Кровезаменяющие растворы.

Кровь и лимфа как внутренняя среда организма. Основные функции крови.

Физиология крови и кровообращения

Лекция 13-14

Кровь - это жидкая соединительная ткань, обеспечивающая жизнедеятельность других тканей и клеток. Основная функция крови — это транспорт различных веществ в организме. Кровь переносит дыхательные газы - кислород и углекислый газ - как в физически растворенном, так и в химически связанном виде — это дыхательная функция. Кровь доставляет питательные вещества от органов, где они всасываются или хранятся, к месту их потребления (трофическая функция), конечные продукты обмена — к органам выделения (экскреторная функция). Кровь осуществляет транспорт гормонов, витаминов и ферментов, образующихся в организме, от органов, где они вырабатываются, к органам-мишеням (регуляторная функция).

Благодаря высокой теплоемкости своей главной составной части – воды, кровь обеспечивает распределение тепла, образующегося в процессе метаболизма и его выделение во внешнюю среду через легкие и поверхность кожи, т.е. выполняет терморегуляторную функцию.

Способность организма обезвреживать инородные тела и патогенные микроорганизмы связана с защитной функцией крови, обусловленной, прежде всего, присутствием в ней фагоцитирующих и антителообразующих клеток

Важным свойством крови является ее участие в остановке кровотечения. Эта функция обусловлена способностью крови свертываться.

Довольно важной функцией крови, которую часто выпускают из виду, особенно у беспозвоночных является передача механической силы.

На долю крови приходится примерно 6-8% общего веса тела, или 4-6 л у взрослого человека. Она представляет собой непрозрачную красную жидкость, состоящую из бледно-желтой плазмы и взвешенных в ней клеток - красных кровяных телец (эритроцитов), белых кровяных телец (лейкоцитов) и кровяных пластинок (тромбоцитов). — часть объема крови приходящаяся на долю эритроцитов называется гематокритом. В норме у взрослого мужчины гематокрит равен 44-46 об.%, а у женщины 41-43 об.%. Если принять вязкость воды за 1, то средняя относительная вязкость крови у здорового человека составит 4,5 (3,5-5,4).

90-91% веса плазмы крови человека приходится на долю воды; 6,5-8% составляют белки, остальные два процента – низкомолекулярные вещества. Её рН незначительно колеблется от 7,37 до 7,43, составляя в среднем (в артериальной крови) около 7,4.

Около 60% всех белков плазмы составляют альбумины, сравнительно небольшие белки, имеющие М.В. около 69000, обладающие, однако огромной общей поверхностью. Это свойство позволяет молекулам альбумина сорбировать и транспортировать с током крови как эндогенные вещества, такие как соли желчных кислот, жирные кислоты, билирубин, так и некоторые экзогенные лекарственные препараты: пенициллин и другие антибиотики, сульфаниламиды.

Другой группой белков плазмы являются глобулины. По электрофоретической подвижности, а электрофорезом называется движение электрически заряженных макромолекул в электрическом поле, глобулины разделяют на альфа1- и альфа2-, бета- и гамма- глобулины, причем минимальной электрофоретической подвижностью обладают γ-глобулины, а максимальной α1-глобулины. В состав фракции α1-глобулинов входят преимущественно гликопротеины, переносящие около 60% всей глюкозы плазмы. Фракция α2-глобулинов включает медьсодержащий белок церулоплазмин, связывающий около 90% всей меди, содержащейся в плазме. Однако с током крови к клеткам медь транспортируется в большей степени альбуминами, тогда как церулоплазмин играет важную роль в антиокислительной защитной системе крови. К другим белкам из данной фракции относятся витамин В12-связывающий глобулин (транскобаламин), билирубин-связывающий глобулин и кортизолсвязывающий глобулин (кортизол, глюкокортикостероид - гормон вырабатываемый корой надпочечников и лекарственный препарат).

К β-глобулинам относятся важнейшие белковые переносчики липидов (липопротеины). Около 75% всех липидов плазмы (фосфолипидов, жиров, холестерола) входят в состав липопротеинов. Кроме переносчиков липидов в состав β- глобулинов входит переносчик ионов железа - трансферрин. Этот белок способен связать и транспортировать два атома трехвалентного железа. К фракции α - и β -глобулинов принадлежат факторы свертывания крови.

Во фракцию γ- глобулинов входят большинство защитных белков - антител, защищающих организм от вторжения вирусов и микроорганизмов. Почти при всех заболеваниях, особенно воспалительных и иммунизации, содержание γ- глобулинов в плазме повышается.

Важным компонентом плазмы крови является фибриноген, занимающий промежуточное положение в ряду электрофоретической подвижности между β- и γ- глобулинами. Этот белок обладает свойством становиться нерастворимым и принимать волокнистую структуру превращаясь в процессе свертывания крови в фибрин. Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой.

Альбумины и фибриноген образуются в печени, а глобулины - в печени, костном мозгу, селезенке, лимфатических узлах.

Суммарная концентрация солей в крови млекопитающих составляет около 0,9%. Соли находятся в диссоциированном состоянии. Основными катионами являются натрий (140-150 мМ) и калий (5 мМ), а анионами - хлор (около 100 мМ) и бикарбонат (НСО₃ около 30 мМ). Низкомолекулярные электролиты вносят основной вклад (96%) в осмотическое давление крови, составляющие в норме 7,3 атм (5600 мм рт. ст.). Вследствие относительно низкой молекулярной концентрации белки вносят небольшой вклад в осмотическое давление крови (около 25 мм рт.ст.). Белковый компонент в общем осмотическом давлении крови, называется онкотическое давление. Осмотическое давление крови и межклеточной (интерстициальной) жидкости различается именно на величину онкотического давления, поскольку их электролитный состав совпадает, а белок в межклеточной жидкости практически отсутствует, вследствие неспособности макромалекул в проходить через стенки капилляров. Согласно гипотезе Старлинга онкотическое давление крови, способствует переходу воды из тканей в кровяное русло, однако ему противодействует гидростатическое давление крови в капиллярах. В их артериальной части оно достигает приблизительно 35 мм рт.ст. и, следовательно, превышает величину онкотического давления плазмы. Поэтому здесь жидкость переходит из крови в окружающую капилляры ткань. Наоборот, у венозного конца капилляра гидростатическое давление ниже онкотического (около 15 мм. рт.ст.) и вода из тканей переходит обратно в кровь. Благодаря такому механизму кровь находится в непрерывном обмене с тканевой жидкостью. Несмотря на существование этого механизма, далеко не вся профильтровавшаяся жидкость возвращается в кровеносные сосуды. Образуется лимфа или тканевая жидкость, которая по специальным лимфатическим сосудам отводится в венозную систему.

Эритроциты или красные кровяные тельца - самые многочисленные клетки крови. У мужчин в 1 мкл крови содержится в среднем 5,1 млн. эритроцитов, а у женщин - 4,6 млн. Эритроциты человека - это безъядерные клетки, имеющие форму двояковогнутых дисков. Средняя величина их диаметров у взрослого человека равна 7,5 мкм. Благодаря двояковогнутой форме эритроцита его поверхность больше, чем, если бы он имел форму шара. Общая площадь поверхности эритроцитов взрослого человека составляет около 3800 м². Большая площадь поверхности эритроцитов способствует выполнению ими основной функции - переносу дыхательных газов. Эритроциты обладают большой способностью к обратимой деформации при прохождении через узкие изогнутые капилляры. По мере старения клеток и при некоторых патологиях пластичность эритроцитов уменьшается, что является одной из причин задержки и разрушения таких клеток в ретикулярной ткани селезенки. Эритроциты образуются из предшествующих стволовых недифференцированных клеток. Стволовые клетки имеют ядро и обладают неограниченной способностью делиться, но не выполняют конкретных функций. При делении стволовой клетки образуются две дочерние, одна из которых превращается (созревает) в зрелый эритроцит, а вторая остается недифференцированной и сохранившей способность к делению стволовой клеткой. Этот процесс происходит в красном костном мозге плоских костей и называется эритропоэз. Андрогены усиливают эритропоэз, а эстрогены угнетают. Созревшие эритроциты циркулируют в крови в течение 100-120 дней, после чего они фагоцитируются клетками ретикулоэндотелиальной системы печени, селезенки и костного мозга. Однако в определенной степени и любая другая ткань способна разрушать кровяные тельца, о чем свидетельствует постепенное исчезновение "синяков" (подкожных кровоизлияний).

Снижение способности крови переносить кислород называется анемия. Анемия дословно означает "бескровие". В клинике этим термином обозначают, прежде всего, снижение способности крови переносить кислород в связи с недостатком гемоглобина. При анемии может быть уменьшено число эритроцитов, либо содержание в них гемоглобина, либо то и другое. Чаще всего встречается железодефицитная анемия. Она может быть следствием недостатка железа в пище, нарушения всасывания железа в пищеварительном тракте или хронической кровопотери (например, при язвенной болезни). При некоторых патологических состояниях вследствие повышенной хрупкости эритроцитов возрастает скорость гемолиза (разрушения эритроцитов). Если образование эритроцитов не компенсирует ускоренного их разрушения, возникает гемолитическая анемия.

Удельный вес эритроцитов (1,096) выше, чем плазмы (1,027), и поэтому в пробирке с кровью, лишенной возможности свертываться, они медленно оседают на дно. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) у здорового мужчины составляет 3-6 мм, а у женщин 8-10 мм за первый час. Главным фактором, определяющим СОЭ, является белковый состав плазмы. СОЭ снижается при увеличении в плазме содержания альбуминов и повышается при увеличении количества глобулинов.

В эритроцитах на долю белка гемоглобина приходится 34% общего и 90% сухого веса. Содержание гемоглобина в крови человека составляет в среднем 158 г/л у мужчин и 140 г/л у женщин. Гемоглобин относится к классу хромопротеинов. Его молекула состоит из четырех полипептидных цепей, в состав каждой из которых входит гем - протопорфирин, в центре которого находится ион двухвалентного железа. М.В. гемоглобина около 64500. В процессе переноса кислорода его молекула образует обратимую связь с гемом, причем валентность железа при этом не меняется, т.е. железо не окисляется. Гемоглобин (Hb), присоединивший кислород, становится оксигемоглобином (HbO₂). Поскольку присоединение кислорода к гемоглобину в этом соединении не сопровождается изменением валентности железа, реакцию связывания кислорода гемоглобином называют не окислением, а оксигенацией; обратный процесс называется деоксигенацией. Гем может подвергаться и истинному окислению. При этом железо становится из двух валентного трехвалентным. Окисленный гем носит название метгема, а вся белковая молекула - метгемоглобина. В крови человека метгемоглобин находится в незначительных количествах, но при некоторых заболеваниях и отравлениях, например, нитритами его содержание увеличивается. Опасность таких состояний заключается в том, что окисленный гемоглобин не способен отдавать кислород. При отравлении "угарным газом" (СО), образуется карбоксигемоглобин (железо при этом остается двухвалентным). Окись углерода активнее взаимодействует с гемом, чем кислород, поэтому гемоглобин утрачивает способность связываться с кислородом и переносить его, что может оказаться смертельным. Слабое отравлении СО обратимый процесс, поскольку карбоксигемоглобин хоть и медленно, но разлагается. Образующийся в процессе метаболизма СО₂ также может связываться с гемоглобином, взаимодействуя не с гемом, а аминогруппами этого белка. Образование карбаминовых соединений (Белок-NH₂ + CO2→Белок-NHCOO^- + H⁺) происходит быстро и не нуждается в присутствии ферментов. Подобным образом кровью транспортируется до 30% углекислоты. Остальные 70% СО₂ переносится в виде иона бикарбоната, образование которого контролируется содержащейся в эритроцитах ферментом карбоангидразой.

Кислородная емкость крови. Для расчета количества кислорода способного связаться с гемоглобином крови, следует учесть, что молекула последнего состоит из четырех субъединиц, каждая из которых связывает молекулу кислорода. Следовательно, реакцию оксигенации можно записать следующим образом:

Hb + 4O₂ → Hb(O₂)₄

Из приведенного уравнения реакции следует, что один моль гемоглобина может связать до 4 молей кислорода; 64500 г гемоглобина связывают 89,6 л, а 1 г - 1,39 мл кислорода. При анализе газового состава крови получают несколько меньшее значение 1,34-1,36 мл О₂ на 1г Hb, т.е. насыщение гемоглобина кислородом составляет около 97%. При прохождении крови через тканевые капилляры используется только 25% общей кислородной емкости, хотя при интенсивной физической нагрузке из оксигемоглобина может быть извлечено до 50% кислорода. ТО кислородная емкость 1 л крови составит в среднем 150 г х 1,34=200 мл.

Лейкоциты, классификация и функции. Защитная функция крови, фагоцитоз. Тромбоциты и их функции. Свертывание крови. Фибринолиз. Группы крови человека.

Лейкоциты формируют в организме человека мощный кровяной и тканевой барьеры против микробной, вирусной и паразитарной инфекции.

Лейкоциты, или белые кровяные тельца - это клетки с ядрами, не содержащие гемоглобина. В 1 мкл крови здорового человека содержится 4000-10000 лейкоцитов (4-9 10⁹/л). Большая часть лейкоцитов (более 50%) находится за пределами сосудистого русла, в межклеточном пространстве, более 30% - в костном мозге. Процес образования и созревания лейкоцитов называется лейкопоэзом. Увеличение количества лейкоцитов называется лейкоцитозом, уменьшение - лейкопенией. Различают физиологический и реактивный лейкоцитоз. Первый чаще всего наблюдается после приема пищи, мышечной работе, беременности, сильных эмоциях. Второй вид лейкоцитоза характерен для воспалительных процессов и инфекционных заболеваний. Лейкопения (наиболее тяжелая форма – агранулоцитоз) приводит к резкому снижению защитных сил организма. При лейкопении прежде всего уменьшается число нейтрофилов, как за счет подавления лейкопоэза, так и в следствие усиленного удаления лейкоцитов из крови. Лейкопения наблюдается при некоторых инфекционных заболеваний. Выявленная в последние годы неинфекционная лейкопения связана главным образом с повышением радиационного фона, широким применением ряда лекарственных препаратов (цитостатики, анальгин). Злокачественная, неконтролируемая пролиферация лейкоцитов, ведущая к увеличению числа малодифференцированных клеток, не способных выполнять свою функцию наблюдается при лейкозах.

В зависимости от того, содержит ли цитоплазма зернистость (т.е. многочисленные лизосомы и секреторные гранулы) или она однородна, лейкоциты делятся на две группы: гранулоциты и агранулоциты.

ГРАНУЛОЦИТЫ - образуются в костном мозге и составляют 60% всех лейкоцитов крови. Срок жизни 2 суток. Гранулоциты в свою очередь, подразделяются на три вида: эозинофилы, гранулы которых окрашиваются в розовый цвет кислым красителем эозином; базофилы - гранулы окрашиваются в синий цвет основными красителями; нейтрофилы, гранулы воспринимают те и другие краски.

1. Нейтрофилы или нейтрофильные лейкоциты составляют 93-96% от всех гранулоцитов. Так как с возростом клеток изменяется форма их ядра, их еще называют полиморфноядерные лейкоциты. Часть гранул нейтрофилов представлена лизосомами, содержащими многочисленные энзимы: лизоцим, повреждающий стенку бактерий; катионные белки, нарушающие дыхание и рост микроорганизмов; протеазы и кислые гидролазы, позволяющие переваривать захваченные объекты. Другие гранулы содержат энзимы, участвующие в процессах регенерации тканей.

Нейтрофилы являются самыми важными функциональными элементами неспецифической защитной системы крови. Они способны быстро мигрировать и накапливаться в инфицированном или поврежденном участке тела, где они фагоцитируют, а затем убивают и переваривают бактерии. Выбор направления движения обусловлен появлением в участке повреждения хемотаксических факторов. Под влиянием этих факторов или хемоаттрактантов клетки поляризуются и начинают ползти по направлению к источнику аттрактанта. В результате большое количество лейкоцитов переходит в пораженную ткань. Самым мощным хемотаксическим эффектом обладают лейкотриены, они секретируются активированными Т-лимфоцитами (хелперами) после воздействия на них бактериальных агентов. Нейтрофилы способны получать энергию путем анаэробного гликолиза, поэтому могут существовать в очагах воспаления, бедных кислородом. Бактерицидный эффект нейтрофилов связан с возникающим в них через 30-60 секунд после контакта бактериального агента с мембраной нейтрофила " метаболическим (дыхательным) взрывом ", при котором резко увеличивается потребление кислорода и образуются активные формы кислорода (АФК), являющихся сильными окислителями. Этот процесс инициируется НАДФН-оксидазой, катализирующей реакцию между восстановленным пиридиннуклеотидом и молекулярным кислородом в результате чего образуется перекись водорода и супероксидный анион-радикал. АФК, в частности анион-радикал кислорода, являются эффективными хемоаттрактантами. Нейтрофилы содержат в так называемых азурофильных гранулах большое количество фермента миелопероксидазы (5 % от сухого веса клеток). При фагоцитозе, сопровождающимся обязательной активацией фагоцитирующих клеток и развитием дыхательного взрыва, МПО секретируется вместе с АФК как во внеклеточную среду, так и в фагосому. В обоих компартментах МПО усиливает окислительный потенциал АФК, катализируя образование различных гипогалитов, при этом пероксид водорода используется как ко-субстрат в соответствии со следующим уравнением:

Cl^-+ H₂O₂ + H⁺ HOCl + H₂O

Именно с продукцией гипохлорита (HOCl), который является чрезвычайно эффективным бактерицидным агентом, токсичным для бактерий даже в концентрации 50 мкМ, связывают участие МПО в процессах неспецифического иммунитета. Бактерицидный эффект нейтрофилов связан также с разрушением бактерий и продуктов распада тканей лизосомными ферментами. Образующийся в очагах воспаления гной состоит, главным образом, из нейтрофилов и их остатков.

2. Базофильные гранулоциты составляют 0,5-1% всех лейкоцитов крови. Эти клетки способны к фагоцитозу и миграции из кровяного русла в ткани. Могут накапливать в гранулах биологически активные вещества, очищая от них ткани. Базофилы способны выделять гистамин, который участвует в формировании аллергических реакций. Эти реакции развиваются при повторном воздействии нетоксических антигенов. При аллергии через нескольких минут самое большее часов наблюдается покраснения кожи, появляются сыпи, иногда развиваются спазмы легких (например, при воздействии пыльцы - сенная лихорадка) и в крайних случаях аллергия приводит к анафилактическому шоку.

3. Эозинофильные гранулоциты составляют 2-4% всех лейкоцитов крови. Они обладают фагоцитарной и бактерицидной активностью и способны убивать микроорганизмы и более крупных паразитов, например личинок глистов (аскарид, трихинелл), благодаря целому ряду механизмов и в первую очередь - продукции пероксида водорода. Эозинофилы уменьшают концентрацию биологически активных соединений, возникающих при аллергии, т.е. являются антагонистами базофилов.

АГРАНУЛОЦИТЫ - в цитоплазме этих лейкоцитов при окрашивании зернистость не выявляется. Они представлены лимфоцитами и моноцитами.

Лимфоциты - составляют 25-40% всех лейкоцитов. Образуются во многих органах: лимфатических узлах, миндалинах, пейеровых бляшках, аппендиксе, селезенке, вилочковой железе (тимусе), но главным образом в костном мозге. Лимфоциты играют ключевую роль в иммунитете (след. лекция).

Моноциты - 4-8% всех лейкоцитов крови. Образуются в костном мозге. Способность к фагоцитозу у них более выражена, чем у других форменных элементов крови. Из крови выходят в окружающие ткани - здесь растут, в них увеличивается содержание лизосом и митохондрий. Достигнув зрелости, превращаются в неподвижные клетки - тканевые макрофаги. Макрофаги способны функционировать в анаэробных условиях. Их цитотоксические свойства связаны с развитием дыхательного взрыва, в ходе которого образуются анион радикал кислорода, Н₂О₂, гидроксильный радикал (^•ОН) и другие формы активного кислорода и азота, в том числе монооксид азота (NO). Кроме того, макрофаги секретируют более 100 биологически активных соединений. Вблизи очага воспаления эти клетки могут размножаться делением. Тканевые макрофаги образуют ограничивающий вал вокруг тех инородных тел, которые не могут быть удалены с помощью фагоцитоза. Остеокласты (специализированные макрофаги костной ткани) применяют АФК для разрушения кости - обязательного условия ее обновления. Во всех этих случаях клетки-защитники быстро поглощают большое количество О₂, используют его для образования АФК при помощи расположенной в плазматической мембране НАДФН-оксидазы дыхательного взрыва. Важное значение АФК для защиты от бактерий доказывается тем, что при инактивирующей мутации этого фермента возникает хронический септический грануломатоз: фагоцитированные микроорганизмы остаются живыми, что приводит к повторным хроническим инфекциям и чревато сепсисом.

При инфекционных заболеваниях наблюдаются характерные изменения в содержании и соотношении различных форм лейкоцитов. При остром инфекционном заболевании на начальном этапе – нейтрофильный лейкоцитоз и снижение числа лимфоцитов и эозинофилов, затем возрастает количество моноцитов и это свидетельствует об успешной борьбе организма с инфекцией и в заключительный период болезни, при окончательном выздоровлении увеличивается содержание лимфоцитов и эозинофилов, очищающих организм от токсинов.

Тромбоциты или кровяные пластинки это плоские, безъядерные клетки с большим диаметром 1-4 мкм и толщиной 0,5-0,75 мкм. В норме один мкл крови содержит от 150 до 300 тыс. тромбоцитов. Образуются в костном мозге из гигантских клеток – мегакариоцитов (а те из стволовых). Из одного мегакариоцита может образоваться до 1000 тромбоцитов. В кровяных пластинках содержатся специфические гранулы, содержащие серотонин и вещества, участвующие в свертывании крови. Кровяные пластинки циркулируют в кровяном русле 5-11 дней и затем разрушаются в печени, легких, селезенке. Обычно тромбоциты пребывают в крови в неактивном состоянии (в норме неповрежденный эндотелий сосудов вырабатывает NO – фактор ингибирующий агрегацию тромбоцитов) и активируются только при необходимости остановки кровотечения и свертывания крови (гемостаз).