Содержание
Строение и функции эритроцитов крови
Кровь состоит из плазмы (прозрачной жидкости бледно-желтого цвета) и взвешенных в ней клеточных, или форменных, элементов — эритроцитов, лейкоцитов и кровяных пластинок — тромбоцитов.
Больше всего в крови эритроцитов. У женщины в 1 мм кв. крови содержится около 4,5 млн этих кровяных клеток, а у мужчины — около 5 млн. В целом в крови, циркулирующей в организме человека, содержится 25 триллионов эритроцитов — это невообразимо много!
Основная функция эритроцитов заключается в переносе кислорода от органов дыхания ко всем клеткам тела. Вместе с тем они принимают участие и в удалении из тканей углекислого газа (продукта обмена веществ). Эти кровяные клетки транспортируют углекислый газ в легкие, где в результате газообмена он замещается кислородом.
В отличие от других клеток организма, эритроциты не имеют ядра, то есть они не могут размножаться. От момента появления новых эритроцитов до их гибели проходит около 4 месяцев. Клетки эритроцитов имеют форму вдавленных посередине овальных дисков размером примерно 0,007-0,008 мм, шириной — 0,0025 мм. Их очень много — эритроциты одного человека покрыли бы участок площадью 2500 м. кв.
Гемоглобин
Гемоглобин — это красный кровяной пигмент, входящий в состав эритроцитов. Основная функция этого белкового вещества — перенос кислорода и частично углекислого газа. Кроме того, на мембранах эритроцитов располагаются антигены — маркеры группы крови. Гемоглобин состоит из двух частей: крупной белковой молекулы — глобина и встроенной в нее небелковой структуры — гема, в сердцевине которого находится ион железа. В легких железо вступает в связь с кислородом, и именно соединение кислорода с железом окрашивает кровь в красный цвет.
Строение и функции эритроцитов. Гемолиз.
Соединение гемоглобина с кислородом является нестойким. При его распаде вновь образуются гемоглобин и свободный кислород, который поступает в клетки тканей. Во время данного процесса изменяется цвет гемоглобина: артериальная (насыщенная кислородом) кровь имеет ярко-красный цвет, а «использованная» венозная (насыщенная углекислым газом) — темно-красный.
Как и где вырабатываются эти клетки?
Ежедневно в организме человека образуется более 200 миллиардов новых эритроцитов. Таким образом, в час их вырабатывается более 8 миллиардов, в минуту — 144 миллиона, а в секунду — 2,4 миллиона! Всю эту огромную работу выполняет костный мозг весом около 1500 г, находящийся в различных костях. Образование эритроцитов происходит в костном мозге черепных и тазовых костей, костей туловища, грудине, ребрах, а также в телах позвоночных дисков. До 30 лет эти кровяные клетки вырабатываются также в бедренных и плечевых костях. В красном костном мозге имеются клетки, постоянно вырабатывающие новые эритроциты. Как только они созревают, они через стенки капилляров проникают в кровеносную систему.
В организме человека расщепление и выведение эритроцитов происходит так же быстро, как и их образование. Расщепление клеток происходит в печени и селезенке. После распада гемы остаются определенные пигменты, которые выводятся через почки, придавая моче характерный для нее цвет.
Дополнительно статьи на данную тему:
Виды и функции лейкоцитов
Система органов кроветворения
Основные функции эритроцитов
Транспортная функциязаключается в переносе кислорода и углекислого газа (дыхательная или газотранспортная), питательных (белки, углеводы и др.) и биологически активных (NO) веществ.Защитная функция эритроцитов заключается в их способности связывать и обезвреживать некоторые токсины, а также участвовать в процессах свертывания крови.Регуляторная функция эритроцитов заключается в их активном участии в поддержании кислотно-основного состояния организма (рН крови) с помощью гемоглобина, который может связывать С02 (снижая тем самым содержание Н2С03 в крови) и обладает амфолитными свойствами. Эритроциты могут также участвовать в иммунологических реакциях организма, что обусловлено наличием в их клеточных мембранах специфических соединений (гликопротеинов и гликолипидов), обладающих свойствами антигенов (аглютиногенов).
Функции и количество гемоглобина, его соединения. Цветовой показатель крови.
Функции гемоглобина и его соединения
Основные функции эритроцитов обусловлены наличием в их составе особого белка — гемоглобина. Гемоглобин осуществляет связывание, транспорт и высвобождение кислорода и углекислого газа, обеспечивая дыхательную функцию крови, участвует в регуляции pH крови, выполняя регуляторную и буферную функции, а также придает эритроцитам и крови красный цвет. Гемоглобин выполняет свои функции лишь находясь в эритроцитах. В случае гемолиза эритроцитов и выхода гемоглобина в плазму он не может выполнять свои функции. Гемоглобин в плазме связывается с белком гаптоглобином, образующийся комплекс захватывается и разрушается клетками фагоцитирующей системы печени и селезенки. При массивном гемолизе гемоглобин удаляется из крови почками и появляется в моче (гемоглобинурия). Период его полу вы ведения составляет около 10 мин.
Молекула гемоглобина имеет две пары полипептидных цепей (глобин — белковая часть) и 4 гема. Гем — комплексное соединение протопорфирина IX с железом (Fe2+), которое обладает уникальной способностью присоединять или отдавать молекулу кислорода. При этом железо, к которому присоединяется кислород остается двухвалентным, оно может легко окисляться также до трехвалентного. Гем является активной или так называемой простетической группой, а глобин — белковым носителем гема, создающим для него гидрофобный карман и защищающим Fe2+ от окисления.
Существует ряд молекулярных форм гемоглобина. В крови взрослого человека содержатся НbА (95-98% НbА1 и 2-3% НbA2) и HbF (0,1-2%). У новорожденных преобладает HbF (почти 80%), а у плода (до 3-месячного возраста) — гемоглобин типа Gower I.
Нормальное содержание гемоглобина в крови мужчин составляет в среднем 130-170 г/л, у женщин — 120-150 г/л, у детей — зависит от возраста (см. табл. 1). Общее содержание гемоглобина в периферической крови равно примерно 750 г (150 г/л • 5 л крови = 750 г). Один грамм гемоглобина может связать 1,34 мл кислорода. Оптимальное выполнение эритроцитами дыхательной функции отмечается при нормальном содержании в них гемоглобина. Содержание (насыщение) в эритроците гемоглобина отражают следующие показатели: 1) цветовой показатель (ЦП); 2) МСН — среднее содержание гемоглобина в эритроците; 3) МСНС — концентрация гемоглобина в эритроците.
Эритроциты – их образование, строение и функции
Эритроциты с нормальным содержанием гемоглобина характеризуются ЦП = 0,8-1,05; МСН = 25,4-34,6 пг; МСНС = 30-37 г/дл и называются нормохромными. Клетки со сниженным содержанием гемоглобина имеют ЦП < 0,8; МСН < 25,4 пг; МСНС < 30 г/дл и получили название гипохромных. Эритроциты с повышенным содержанием гемоглобина (ЦП > 1,05; МСН > 34,6 пг; МСНС > 37 г/дл) называются гиперхромными.
Причиной гипохромии эритроцитов чаще всего является их образование в условиях дефицита железа (Fe2+) в организме, а гиперхромии — в условиях недостатка витамина В12 (цианокобаламин) и (или) фолиевой кислоты. В ряде районов нашей страны имеется низкое содержание Fe2+ в воде. Поэтому у их жителей (особенно, у женщин) повышена вероятность развития гипохромной анемии. Для ее профилактики необходимо компенсировать недостаток поступления железа с водой пищевыми продуктами, содержащими его в достаточных количествах или специальными препаратами.
Соединения гемоглобина
Гемоглобин, связанный с кислородом, называется оксигемоглобином (НbО2). Его содержание в артериальной крови достигает 96-98%; НbО2, отдавший O2 после диссоциации, называется восстановленным (ННb). Гемоглобин связывает углекислый газ, образуя карбгемоглобин (НЬСО2). Образование НbС02 не только способствует транспорту СО2, но и снижает образование угольной кислоты и поддерживает тем самым гидрокарбонатный буфер плазмы крови. Оксигемоглобин, восстановленный гемоглобин и карбгемоглобин называются физиологическими (функциональными) соединениями гемоглобина.
Карбоксигемоглобин — соединение гемоглобина с угарным газом (СО — оксид углерода). Гемоглобин обладает существенно большим сродством к СО, чем к кислороду, и образует карбоксигемоглобин при небольших концентрациях СО, теряя при этом способность связывать кислород и создавая угрозу для жизни. Еще одним нефизиологическим соединением гемоглобина является метгемоглобин. В нем железо окислено до трехвалентного состояния. Метгемоглобин не способен вступать в обратимую реакцию с О2 и является соединением функционально не активным. При его избыточном накоплении в крови также возникает угроза для жизни человека. В связи с этим, метгемоглобин и карбоксигемоглобин называются еще патологическими соединениями гемоглобина.
У здорового человека метгемоглобин постоянно присутствует в крови, но в очень небольших количествах. Образование метгемоглобина происходит под действием окислителей (перекисей, нитропроизводных органических веществ и др.), которые постоянно поступают в кровь из клеток различных органов, особенно, кишечника. Образование метгемоглобина ограничивают антиоксиданты (глутатион и аскорбиновая кислота), присутствующие в эритроцитах, а его восстановление в гемоглобин происходит в процессе ферментативных реакций с участием эритроцитарных ферментов дегидрогеназ.
Регуляция эритропоэза.
Эритропоэз — это процесс образования эритроцитов из ПСГК. Количество эритроцитов, содержащихся в крови, зависит от соотношения эритроцитов, образующихся и разрушающихся в организме за одно и то же время. У здорового человека количество образующихся и разрушающихся эритроцитов равно, что обеспечивает в нормальных условиях поддержание относительно постоянного числа эритроцитов в крови. Совокупность структур организма, включающих периферическую кровь, органы эритропоэза и разрушения эритроцитов называютэритроном.
У взрослого здорового человека эритропоэз происходит в гемопоэтическом пространстве между синусоидами красного костного мозга и завершается в кровеносных сосудах. Под влиянием сигналов клеток микроокружения, активированных продуктами разрушения эритроцитов и других клеток крови, раннедействующие факторы ПСГК дифференцируются в коммитированные олигопотентные (миелоидные), а затем в унипотентные стволовые гемопоэтические клетки эритроидного ряда (БОЕ-Э). Дальнейшая дифференцировка клеток эритроидного ряда и образование непосредственных предшественников эритроцитов — ретикулоцитов происходит под влиянием позднедействующих факторов, среди которых ключевую роль играет гормон эритропоэтин (ЭПО).
Ретикулоциты выходят в циркулирующую (периферическую) кровь и в течение 1-2 дней преобразуются в эритроциты. Содержание ретикулоцитов в крови составляет 0,8-1,5% от количества эритроцитов. Продолжительность жизни эритроцитов составляет 3-4 месяца (в среднем 100 дней), после чего они выводятся из кровотока. За сутки в крови замещается около (20-25) • 1010 эритроцитов ретикулоцитами. Эффективность эритропоэза при этом составляет 92-97%; 3-8% клеток- предшественниц эритроцитов не завершают цикл дифференцирования и разрушаются в костном мозге макрофагами — неэффективный эритропоэз. В особых условиях (например, стимуляции эритропоэза при анемиях) неэффективный эритропоэз может достигать 50%.
Эритропоэз зависит от многих экзогенных и эндогенных факторов и регулируется сложными механизмами. Он зависит от достаточного поступления в организм с пищей витаминов, железа, других микроэлементов, незаменимых аминокислот, жирных кислот, белка и энергии. Их недостаточное поступление ведет к развитию алиментарной и других форм дефицитных анемий. Среди эндогенных факторов регуляции эритропоэза ведущее место отводится цитокинам, в особенности эритропоэтину. ЭПО является гормоном гликопротеиновой природы и основным регулятором эритропоэза. ЭПО стимулирует пролиферацию и дифференцирование всех клеток-предшественниц эритроцитов, начиная с БОЕ-Э, увеличивает скорость синтеза в них гемоглобина и угнетает их апоптоз. У взрослого человека главным местом синтеза ЭПО (90%) являются перитубулярные клетки ночек, в которых образование и секреция гормона увеличиваются при снижении напряжения кислорода в крови и в этих клетках. Синтез ЭПО в почках усиливается под влиянием гормона роста, глюкокортикоидов, тестостерона, инсулина, норадреналина (через стимуляцию β1-адренорецепторов). В небольших количествах ЭПО синтезируется в клетках печени (до 9%) и макрофагах костного мозга (1%).
В клинике для стимуляции эритропоэза используется рекомбинантный эритропоэтин (rHuEPO).
Угнетают эритропоэз женские половые гормоны эстрогены. Нервная регуляция эритропоэза осуществляется АНС. При этом увеличение тонуса симпатического отдела сопровождается усилением эритропоэза, а парасимпатического — ослаблением.
8. Общее количество лейкоцитов. Лейкоцитарная формула.
Количество лейкоцитов
В крови здоровых людей в состоянии покоя содержание лейкоцитов составляет от 4 • 109 до 9 • 109 клеток/л (4000-9000 в 1 мм3, или мкл). Увеличение количества лейкоцитов в крови выше нормы (более 9 • 109/л) называетсялейкоцитозом, а уменьшение (менее 4 • 109/л)— лейкопенией. Лейкоцитозы и лейкопении бывают физиологическими и патологическими.
Физиологический лейкоцитоз наблюдается у здоровых людей после приема пищи, особенно, богатой белком («пищеварительный» или перераспределительный лейкоцитоз); во время выполнения и после мышечной работы («миогенный» лейкоцитоз до 20 • 109 клеток/л); у новорожденных (также до 20 • 109 лейкоцитов/л) и у детей до 5-8 лет (/9-12/ • 109 лейкоцитов/л); во 2 и 3 триместрах беременности (до /12-15/ •109 лейкоцитов/л). Патологический лейкоцитоз имеет место при острых и хронических лейкозах, многих острых инфекционных и воспалительных заболеваниях. инфаркте миокарда, обширных ожогах и других состояниях.
Физиологическая лейкопения наблюдается у жителей Заполярья и полярников, при белковом голодании и во время глубокого сна. Патологическая лейкопения характерна для некоторых бактериальных инфекций (брюшного тифа, бруцеллеза) и вирусных заболеваний (грипп, корь и др.), системной красной волчанке и других аутоиммунных заболеваниях, медикаментозных (действии цитостатиков), токсических (бензол), алиментарно-токсических (употребление в пищу перезимовавших злаков) поражениях, лучевой болезни.
Лейкоцитарная формула
Между числом отдельных видов лейкоцитов, содержащихся в крови, существуют определенные соотношения, процентное выражение которых называютлейкоцитарной формулой(табл. 1).
Это означает, что если общее содержание лейкоцитов принять за 100%, то содержание в крови отдельного вида лейкоцитов составит определенный процент от их общего количества в крови. Например, в нормальных условиях содержание моноцитов равно 200-600 клеток в 1 мкл (мм3), что составляет 2-10% от общего содержания всех лейкоцитов равного 4000-9000 клеток в 1 мкл (мм3) крови (см. табл. 11.2). При ряде физиологических и патологических состояний нередко выявляется увеличение или уменьшение содержания какого-либо вида лейкоцитов.
Увеличение количества отдельных форм лейкоцитов обозначают как нейтрофилез, эозино- или базофилия, моноцитоз или лимфоцитоз. Уменьшение же содержания отдельных форм лейкоцитов получило соответственно название нейтро-, эозино-, моноцито- и лимфопении.
Характер лейкоцитарной формулы зависит от возраста человека, условий проживания и других состояний. В физиологических условиях у здорового человека абсолютные лимфоцитоз и нейтропения имеют место в детском возрасте, начиная с 5-7-х суток жизни до 5-7 лет (явление «лейкоцитарных ножниц» у детей). Лимфоцитоз и нейтропения могут развиваться у детей и взрослых, живущих в тропиках. Лимфоцитоз отмечается также у вегетарианцев (при преимущественно углеводном питании), а нейтрофилия — характерна для «пищеварительного», «миогенного» и «эмоционального» лейкоцитоза. Нейтрофилия и сдвиг лейкоцитарной формулы влево отмечаются при острых воспалительных процессах (пневмония, ангина и др.), а эозинофилия — при аллергических состояниях и глистных инвазиях. У больных с хроническими заболеваниями (туберкулез, ревматизм) может развиваться лимфоцитоз. Лейкопения, нейтропения и сдвиг лейкоцитарной формулывправо с гиперсегментацией ядер нейтрофилов являются дополнительными признаками В12- и фолиеводефицитной анемии. Таким образом, анализ содержания отдельных форм лейкоцитов но лейкоцитарной формуле имеет важное диагностическое значение.
Структура и функции эритроцитов
Эритроциты (красные кровяные тельца) являются основным типом клеток крови, так как их в 500-1000 раз больше, чем лейкоцитов. В 1 мм3крови около 5 млн. эритроцитов.
Образование эритроцитов происходит в красном костном мозге, под действием специального гормона почек – эритропоэтина. В процессе эритропоэза в красном костном мозге, где в процессе пролиферации и дифференцировки из стволовых гемопоэтических клеток образуется мегалобласт, из него образуется эритробласт, далее нормоцит. Нормоцит после потери ядра превращается в непосредственный предшественник эритроцитов – ретикулоцит. Ретикулоцит, попадая из красного костного мозга в кровеносное русло, в течение нескольких часов превращается в эритроцит. Зрелые эритроциты, циркулирующие в крови не содержит ядра и органелл, и не могут синтезировать гемоглобин и нуклеиновые кислоты.
Основные функции эритроцитов
Для эритроцитов характерен низкий уровень обмена веществ, что обуславливает длительную продолжительность их жизни, в среднем 120 дней. В течение 120 дней с момента выхода эритроцитов из красного костного мозга в кровоток они постепенно изнашиваются. В конце этого срока «старые» эритроциты осаждаются и разрушаются в селезенке и печени. Процесс образования новых эритроцитов в красном костном мозге идет постоянно, поэтому, несмотря на разрушение старых эритроцитов, общее количество эритроцитов в крови остается постоянным.
Эритроциты состоят главным образом (на 2/3) из гемоглобина – особого белка содержащего железо, основной функцией которого является перенос кислорода и углекислого газа. Гемоглобин имеет красный цвет, что определяет характерную окраску эритроцитов и крови.
Форма
Эритроцит человека имеет форму двояковогнутого диска. У других биологических видов эритроциты бывают иной формы. Такое строение эритроцита помогает ему максимально насыщаться кислородом и углекислым газом при прохождении через кровеносное русло человека. Встречаются заболевания, при которых форма эритроцитов меняется, поэтому ее определение имеет диагностическое значение.
Размер и объем
Диаметр эритроцитов обычно измеряется в мазках крови. Хотя эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, на стекле они выглядят плоскими, размер их при высушивании не меняется. В нормальных условиях средний диаметр эритроцита — 7,2 мкм с отклонениями от среднего для большинства эритроцитов не более чем на 0,5 мкм. Взглянув на распределение эритроцитов по размерам (кривая Прайса-Джонса), можно увидеть любые отклонения. Эритроцит диаметром менее 6 мкм называется микроцитом. Эритроциты, которые крупнее нормальных, т.е. диаметром 9-12 мкм, называют макроцитами. В некоторых случаях в крови присутствуют одновременно и микроциты и макроциты. Сейчас с появлением в гематологических лабораториях электронных счетчиков обычно измеряют не диаметр, а объем эритроцитов, так как и он имеет диагностическое значение. В соответствии с этим микроцитом и макроцитом стали называть также
эритроциты меньшего и большего объема.
Структура и состав
Форма эритроцитов зависит от определенных веществ их клеточной мембраны и коллоидного содержимого самих клеток. Они придают эритроцитам также пластичность и эластичность, что необходимо для их движения по сети мелких сосудов.
Более половины (66%) содержимого эритроцита — вода и около 33%-белок гемоглобин. Последний состоит из белковой части, глобина, и соединенного с ним пигмента тема. Хотя на гем в гемоглобине приходится всего 4%, все соединение окрашено, поэтому гемоглобин нередко называют пигментом. Кроме него, в эритроцитах имеется некоторое количество и других белков, в частности ферментов, а также липиды.
Кажется удивительным, что эритроциты, которые представляют собой мягкий гель, сохраняют свою двояковогнутую форму; важным фактором ее сохранения является молекулярный состав этого геля. Известно, однако, что изменения гемоглобина могут быть ответственны за изменения формы клеток. Например, при таком заболевании, как серповидноклеточная анемия, эритроциты имеют форму серпа. Они легко разрушаются и поэтому у больных развивается анемия (Более детально мы рассмотрим это далее).
В 1949 г. Полинг и его сотрудники обнаружили, что гемоглобин эритроцитов при этом заболевании до некоторой степени отличается от нормального. Такого изменения достаточно для отклонения формы эритроцитов от двояковогнутого диска при дезоксигенировании гемоглобина. Описанное заболевание обусловлено генетически; оно может служить примером того, как изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, приводящее к замене глутаминовой кислоты в молекуле обычного гемоглобина другой аминокислотой (валином), становится причиной заболевания. Каждый эритроцит окружен плазмалеммой, которая предотвращает выход коллоидного белкового содержимого из клетки в плазму. Она также отличается высокой степенью избирательности в отношении прохождения ионов.
Функции эритроцитов
1. Самой главной функцией эритроцитов, обусловленной содержащимся в них гемоглобина, является дыхательная, т.е. перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким.
2. Питательная. Осуществляется транспортировка аминокислот от органов пищеварения к тканям.
3. Ферментативная. Эритроциты принимают участие в ферментативных реакциях, так как к их поверхности прикрепляются многие ферменты.
4. Защитная. Эритроциты способны адсорбировать на своей поверхности токсины и антигены, а также участвовать в иммунных и аутоиммунных реакциях.
5. Регуляторная. Эритроциты способствуют поддержанию кислотно-щелочного равновесия.