Гемоглобин, его строение, количество и соединения

Занятие 1

ФИЗИОЛОГИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Цель занятия. Изучить функции красных кровяных телец, механизмы образования и регуляции эритропоэза.

Примерные вопросы для самоподготовки

1. Жидкие среды организма.

2. Кровь как внутренняя среда организма. Система крови и ее функции.

3. Количество и состав крови. Соотношения объемов плазмы и форменных элементов. Методы определения количества крови в организме.

4. Эритроциты, их строение и функции.

5. Гемоглобин, его строение и свойства. Виды гемоглобина. Физиологические и патологические соединения гемоглобина.

6. Количество гемоглобина. Цветовой показатель. Их определение.

7. Количество эритроцитов, методики подсчета. Абсолютные и относительные изменения числа эритроцитов.

8. Продолжительность жизни и способы разрушения эритроцитов.

9. Понятие об эритроне. Эритропоэз и его регуляция.

10. Возрастные изменения основных показателей эритроцитов.

ЖИДКИЕ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА

Жидкости, находящиеся в организме, подразделяются на внутриклеточные и внеклеточные.

Внутриклеточные жидкие среды по своему составу отличаются друг от друга, так как они отражают биохимическую специфику каждой ткани. В целом, внутриклеточная жидкость – неотъемлемая часть каждой клетки, в которой осуществляются химические процессы, лежащие в основе обмена веществ, роста, размножения, регенераторных процессов. Объем внутриклеточной жидкости составляет примерно 40-60 % общего объема жидкостей организма. Внутриклеточная жидкость содержит те же электролиты, что и межклеточная жидкость, но в других соотношениях. Так, из катионов в ней преобладают К⁺, а не Na⁺, из анионов – HPO₄^2-. Количество белка в ней в 4 раза больше, чем в плазме крови.

Внеклеточные жидкие среды имеют довольно сходный химический состав, что обусловлено непрерывным обменом между плазмой крови, лимфой и межтканевой жидкостью.

Внеклеточные жидкие среды, в свою очередь, делятся на интравазальные и экстравазальные. К первым относятся кровь (см. данное пособие) и лимфа (см. в учебниках раздел “Кровообращение”). Ко вторым – межтканевая жидкость и так называемые специализированные среды: синовиальная, спинномозговая, плевральная, перитонеальная, жидкие среды глазного яблока и внутреннего уха, соки пищеварительных желез, моча, молоко, слеза.

Межтканевая, или интерстициальная жидкость, находится между кровеносными капиллярами и клетками. Она является посредником между интравазальными жидкостями и клетками. Ее состав зависит и от состава плазмы, с которой она непрерывно обменивается содержащимися в ней веществами и газами, и от состава и характера обменных процессов в клетках, которые окружены данной межтканевой жидкостью. Вариабельность состава интерстициальной жидкости связана с тем, что клетки разных тканей со своим характерным обменом веществ потребляют из нее и выделяют в нее весьма различные продукты. В ее состав входят вода, неорганические и органические вещества, из катионов в ней преобладают ионы Na⁺, а из анионов – Cl^-. От плазмы межтканевая жидкость отличается меньшим содержанием белков, но большим их разнообразием.

Специализированные жидкие среды находятся экстравазально, но в определенных замкнутых пространствах и обладают спецификой. Они не так интенсивно вовлекаются в обмен и циркуляцию между клетками и кровью за счет наличия особых избирательно проницаемых барьеров, окружающих и отделяющих данную жидкость от крови и клеток.

Ликвор, или цереброспинальная жидкость (Liquor cerebrospinalis), заполняет мозговые желудочки, центральный канал спинного мозга и подпаутинное пространство, как головного, так и спинного мозга. Желудочковый и подпаутинный ликвор сообщаются между собой посредством отверстий: непарного foramen Lushka и парных foramina Magendi, расположенных в области продолговатого мозга. Количество ликвора у человека равно 120-150 мл (на подпаутинное пространство приходится большая ее часть). Он прозрачен, бесцветен. Относительная плотность его – 1,005 - 1,007, рН – 7,4. В нем встречаются единичные лимфоциты (1-5 в мкл). Содержание белков (0,02%) гораздо ниже, чем в крови и в лимфе, а минеральных веществ соответствует этим интравазальным жидкостям. Образуется ликвор, вероятно, в результате секреции клеток, выстилающих сосудистое сплетение желудочков мозга. Основное назначение ликвора – внутренняя и питательная среда мозга, его гидравлическая подушка.

Жидкие среды глазного яблока имеют объем около 4 мл. Водянистая влага образуется эпителиальным клетками цилиарного тела и поступает в заднюю камеру глаза, а затем перетекает в переднюю, а оттуда – в венозную систему через трабекулярную сеть и шлеммов канал. В передней камере глаза она имеет относительную плотность 1,002 и pН – 7,26. Содержание неорганических веществ соответствует их соотношению в ликворе. Белок – 0,1-6%. Отношение сахара жидкости камеры к сахару крови – 1,0-1,2. Эта жидкость создает так называемое внутриглазное давление, равное в норме 22 мм рт.ст. Патологическое увеличение внутриглазного давления называется глаукомой, при которой снижается кровоток в сетчатке, что может привести к временному либо необратимому ее повреждению. В последнем случае наступает слепота.

Синовиальная жидкость обеспечивает смазку суставных поверхностей. Количество этой жидкости – 1,1 мл, относительная плотность – 1,008, pН – 7,3. В ней содержатся белок (1,7%), муцин (87 мг%), гиалуроновая кислота (137 мг%), сахар (94 мг%), мочевая кислота (3,9 мг%). Соотношение электролитов сходно с их соотношением в плазме.

Плевральная жидкость и жидкость, смачивающая брюшину, отличаются малой вязкостью, низким содержанием электролитов.

Пищеварительные соки – это слюна, желудочный сок, желчь, сок поджелудочной железы, кишечный сок. Их составы хорошо описаны в разделе “Пищеварение” (см. учебник).

Жидкости, выделяемые из организма – моча, пот, слеза, молоко (выделяемое в период лактации у женщин).

ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

Среда – это совокупность условии обитания живых существ. Выделяют 2 среды: 1 – внешнюю среду – комплекс факторов, находящихся вне организма, но необходимых для его жизнедеятельности; и 2 – внутреннюю среду – совокупность биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), омывающих клетки и структуры тканей и принимающих участие в процессах обмена веществ. Понятие «внутренняя среда» предложено К.Бернаром в 19 веке, чем подчеркнуто, что в отличие от изменчивой внешней среды, постоянство жизненных процессов клеток требует соответствующего постоянства их окружения, т.е. внутренней среды.

Живой организм – это открытая система, т.к. для ее существования необходим обмен веществами, энергией и информацией с внешней средой. За счет взаимосвязи организма и внешней среды во внутреннюю среду организма поступают кислород, вода и питательные вещества, а удаляются из нее углекислота и ненужные, а иногда и вредные, метаболиты. Внешняя среда поставляет организму огромное количество информации, воспринимаемой многочисленными рецепторами. Она оказывает не только полезные, но и вредные для жизнедеятельности организма влияния. Однако здоровый организм нормально функционирует, если воздействие среды не переходит границ допустимости. Такая зависимость жизнедеятельности организма от внешней среды с одной стороны, и относительная стабильность и независимость жизненных процессов от изменений в окружающей среде с другой, обеспечивается свойством организма – гомеостазисом (гомеостазом).

Гомеостаз – это относительное динамическое постоянство внутренней среды и устойчивость физиологических функций. Это именно динамическое, а не статическое постоянство, поскольку оно подразумевает не только возможность, но и необходимость колебаний состава внутренней среды и параметров функций в пределах физиологических границ с целью достижения оптимального уровня жизнедеятельности организма. Состав внутренней среды постоянно изменяется, но также непрерывно восстанавливается. Весь комплекс процессов, направленных на поддержание постоянства внутренней среды, называют гомеокинезом.

Границы гомеостатического регулирования постоянства внутренней среды могут быть жесткими для одних параметров и пластичными для других. Соответственно, параметры внутренней среды называют жесткими, если диапазон их отклонений очень мал ( рН, концентрация ионов в крови) и пластичными константами, которые подвержены сравнительно большим колебаниям (уровень липидов, давление интерстициальной жидкости и др.).

Константы меняются в зависимости от возраста, социальных и профессиональных условий, времени года и суток, географических и природных условий, а также имеют половые и индивидуальные особенности. Условия внешней среды часто являются одинаковыми для большего или меньшего числа людей, проживающих в определенном регионе и относящихся к одной и той же социальной и возрастной группе, но константы внутренней среды у разных здоровых людей могут отличаться. Таким образом, гомеостатическая регуляция постоянства внутренней среды не означает полной идентичности ее состава у разных лиц. Однако, несмотря на индивидуальные и групповые особенности, гомеокинез обеспечивает поддержание нормальных параметров внутренней среды организма.

Норма – это среднестатистические значения параметров и характеристик жизнедеятельности здоровых лиц, а также интервалы, в пределах которых колебания этих значений соответствуют гомеостазису, т.е. способны удерживать организм на уровне оптимального функционирования. Соответственно, для общей характеристики внутренней среды организма обычно приводятся интервалы колебаний различных показателей, например, количественного содержания различных веществ в крови у здоровых людей. Вместе с тем, характеристики внутренней среды являются взаимосвязанными и взаимообусловленными величинами. Поэтому, сдвиги одной из них часто компенсируются другими, что не обязательно отражается на уровне оптимального функционирования и здоровья человека. Внутренняя среда отражает интеграцию жизнедеятельности разных клеток, тканей, органов и систем с влияниями внешней среды.

Это определяет особую важность индивидуальных особенностей внутренней среды, отличающих каждого человека. В основе индивидуальности внутренней среды лежит генетическая индивидуальность, а также длительное воздействие определенных условий внешней среды. Отсюда, физиологическая норма – это индивидуальный оптимум жизнедеятельности, что представляет наиболее согласованное и эффективное сочетание всех жизненных процессов в реальных условиях внешней среды.

Итак, кровь, лимфу и тканевую жидкость называют внутренней средой организма. Однако, истинной внутренней средой человека является интерстициальная жидкость, так как лишь она контактирует с клетками органов. Кровь же, соприкасаясь непосредственно с эндокардом и эндотелием сосудов, обеспечивает их жизнедеятельность. В работу же всех органов и тканей она вмешивается косвенно через тканевую жидкость.

Между кровью и тканевой жидкостью происходит постоянный обмен веществ и транспорт воды с растворенными в ней продуктами обмена, с гормонами, с газами, с биологически активными веществами. Следовательно, внутренняя среда организма – единая система гуморального транспорта, включающая общее кровообращение и движение в последовательной цепи: кровь тканевая жидкость ткань (клетка) тканевая жидкость

лимфа кровь.

СИСТЕМА КРОВИ

Понятие “система крови” в физиологию ввел отечественный клиницист Г.Ф. Ланг в 1939 году. Система крови включает:

периферическую кровь – кровь, циркулирующую по сосудам;

органы кроветворения – красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенку;

органы кроверазрушения – красный костный мозг, селезенку, печень;

нервно-гуморальный аппарат регуляции.

Кровь, как ткань, обладает следующими особенностями: межклеточное вещество ткани является жидким; основная масса крови находится в движении; составные части крови образуются вне ее.

Кровь – сложнейшая функциональная система организма, конечным результатом деятельности которой является своевременная доставка кислорода и питательных веществ к клеткам тканей и удаление продуктов обмена из органов и межклеточных пространств.

Кровь, как функциональная система, объединяет работу многих физиологических и функциональных систем. Функциональная система крови включает в свой состав периферическую кровь, органы кроветворения, кроверазрушения, синтеза белков плазмы, подачи воды, электролитов. Количество и качество клеток крови, их регуляция связаны с процессами депонирования крови, изменениями скорости кровотока, объема кроветворения и кроверазрушения.

Основные функции крови

1. Транспортная функция заключается в переносе необходимых для жизнедеятельности веществ. Из нее вытекают дыхательная, питательная, экскреторная функции.

2. Защитная функция – это обеспечение специфического и неспецифического иммунитета, а также сохранение циркулирующей крови в жидком состоянии и остановка кровотечения в случае нарушения целостности сосудов.

3. Регуляторная функция. Она связана с поступлением в кровь метаболитов, гормонов и биологически активных веществ. Благодаря этой функции обеспечивается сохранение постоянства внутренней среды организма, водного и солевого баланса тканей и температуры тела, контроль за интенсивностью обменных процессов, регуляция гемопоэза и других физиологических функций.

Количество и состав крови

Объем крови у человека составляет 6-8 % массы тела, т.е. 4-5 л при массе 60 кг. Объем крови в норме постоянен: не зависит от количества потребляемой жидкости и от состояния организма. Так, при потреблении большого количества жидкости избыток ее из крови быстро поступает в ткани, а также удаляется через почки. При обезвоживании, наоборот, вода из тканей переходит в кровь, уменьшается образование мочи, т.е. вода удерживается в организме.

Количество крови в организме определяют методом разведения при введении нейтральных красителей, радиоактивных изотопов. Учитывая количество введенного вещества и его концентрацию в крови, рассчитывают количество крови. При этом необходимо знать, в чем (в плазме или в эритроцитах) распределяется вводимый субстрат: так, синяя Эванса окрашивает плазму, не проникая в эритроциты; радиоактивными изотопами метят эритроциты. Затем определяют гематокритное число и производят расчет общего количества крови в организме.

Цельная кровь состоит из жидкой фазы – плазмы и форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и кровяных пластинок. Соотношение объема форменных элементов к объему цельной крови, выраженное в процентах, есть гематокритное число. В норме у мужчин оно равно 40-48 %, а у женщин 36-42 %. Нормальные величины гематокрита и, соответственно, объема форменных элементов, называют нормоцитемией. Увеличение их – это полицитемия, а уменьшение – олигоцитемия.

ЭРИТРОЦИТЫ

Эритроциты – красные кровяные тельца. Они наиболее часто имеют двояковогнутую форму. Диаметр эритроцита равен 7,3 мкм, а поверхность – 145 мкм². Двояковогнутую форму имеют эритроциты – нормоциты. При такой форме в эритроците нет ни одной точки, которая отстояла бы более чем на 0,85 мкм от его поверхности. Если бы эритроциты имели форму шара, то центр клетки находился бы на расстоянии 25 мкм, а общая поверхность была бы на 20 % меньше. Соотношение площади к объему, равное 1,5, благоприятствует деформируемости эритроцитов и способствует переносу кислорода от легких к органам. Уменьшение этого соотношения, наблюдаемое при увеличении объема эритроцита, приобретение им сферической формы, делает его менее деформируемым. Это ведет к быстрому разрушению эритроцита. Кроме того, такая форма позволяет эритроциту закрепляться в фибриновой сети при образовании тромба. Среди эритроцитов кроме нормоцитов встречаются микроциты (с d < 7,2 мкм) и макроциты (с d > 8-9 мкм). По форме выявлены дискоциты (нормоциты), планоциты (с плоской поверхностью), стоматоциты (куполообразные), сфероциты (шаровидные), эхиноциты (шиповидные) и др.

Мембрана эритроцита состоит из 4-х слоев.

Средние два слоя состоят из фосфолипидов, стабилизированных холестерином. Увеличение соотношения холестерин/фосфолипиды в мембране увеличивает ее вязкость, уменьшает ее текучесть и эластичность. Снижается деформируемость эритроцита.

Фосфолипиды – главный структурно-функциональный компонент мембран. Различают четыре основных класса фосфолипидов, которые в эритроцитарной мембране содержатся в следующих концентрациях: фосфатидилхолин – 28 %, фосфатидилэтаноламин – 27 %, сфингомиелин 26 %, фосфатидилсерин – 13 %.

Фосфолипидная молекула состоит из трех основных частей – “головки” и двух “хвостов”. “Хвосты” – вытянутые цепи жирных кислот. В состав фосфолипидов эритроцитарной мембраны входят олеиновая, арахидоновая, линолевая, пальмитиновая и стеариновая кислоты. В бислое гидрофильные “головки” фосфолипидных молекул образуют верхнюю и нижнюю поверхности мембраны, а гидрофобные “хвосты” обращены друг к другу и скрыты в ее толще. В эритроцитарных мембранах значительная часть липидов содержит ненасыщенные цепи, поэтому бислой находится в жидком состоянии и углеводородные цепи могут свободно двигаться.

Важной особенностью мембран является асимметрия бислоя – различный состав липидов в его внутреннем и наружном слоях. Асимметрия бислоя создается и поддерживается ферментами липидного обмена. Она обеспечивает межклеточные взаимодействия – фосфолипиды мембран эритроцитов обновляются за счет их обмена с липидами плазмы крови. В течение суток обменивается 25 % всех мембранных фосфолипидов.

Белки являются другим наряду с фосфолипидами важным компонентом мембраны. Они различаются по степени погружения в липидный бислой: некоторые располагаются поверхностно, образуя наружный слой мембраны; другие пронизывают его насквозь; третьи – поддерживают бислой со стороны цитоплазмы, образуя внутренний слой. Взаимодействуя друг с другом, белки создают каркас мембраны, обеспечивая ее прочность. Между белками и липидами существует тесная взаимосвязь. Липиды определяют подвижность белков и отвечают за пластичность и деформабельность мембран.

Основные классы мембранных белков представлены интегральными и периферическими протеинами.

Интегральные белки тесно связаны с липидным бислоем, пронизывают его насквозь и могут включать в свой состав липидные и углеводные фрагменты.

Протеин-3 является основным интегральным белком. Он, взаимодействуя с анкирином, расположенным на внутренней стороне мембраны, обеспечивает прочную связь липидного бислоя с периферическими белками. Функции протеина-3 следующие: он является основным переносчиком анионов, содержит участки для связывания глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, альдолазы, гемоглобина. На его наружной поверхности имеется антигенная система, определяющая групповую принадлежность эритроцита.

Гликофорины образуют большие сиалогликопептидные молекулы. Гликозилированные части гликофоринов, неся на себе заряженные группы или рецепторы, способствуют их распространению на значительные расстояния кнаружи от поверхности мембраны. Гликофорины усиливают действие трансмембранных протеинов, способствуют укреплению и стабилизации цитоскелета.

Мембранные АТФ-азы – их 3. Na⁺-K⁺-АТФ-аза выводит из эритроцита Na⁺, а вводит К+. Са²⁺-АТФ-аза – перемещает Ca²⁺ из эритроцита, когда он связан с белком кальмодулином. При повышении концентрации Ca²⁺ в цитоплазме усиливается работа кальциевого насоса, предупреждается распад мембранного скелета. Mg²⁺-АТФ-аза может быть модулятором изменения формы эритроцитов. Функция всех мембранных АТФ-аз заключается в энергетическом обеспечении активного транспорта ионов.

Периферические белки отличаются меньшей глубиной проникновения в бислой и слабым взаимодействием с ним.

Спектрин – главный протеин мембранного скелета. В состав последнего входят также и другие периферические белки: актин, протеин-4.1 и протеин-4.9 (связывает актин). Все они локализуются на цитозольной поверхности мембраны и образует основу скелета мембраны, имеющего прочную, жёсткую структуру.

Ацетилхолинэстераза – фермент, катализирующий расщепление ацетилхолина, находится на наружной стороне эритроцитарной мембраны. Большинство ферментов гликолиза ориентировано на цитоскелете эритроцитарной мембраны.

Белки, образующие мембрану эритроцитов, выполняют множество функций: обеспечивают прочность цитоскелета, контролируют постоянство ионного состава цитоплазмы при участии транспортных АТФ-аз, участвуют в специфическом узнавании биологически активных веществ, регулируют внутриклеточный метаболизм, определяют иммунные свойства, а также обеспечивают энергетические потребности клетки.

В отличие от мембран других клеток, мембрана эритроцитов имеет высокую проницаемость для О₂, СО₂, HCO₃^-, СI^-.Она плохо проницаема для катионов Na⁺, K⁺, которые медленно проходят через трансмембранные поры.

Эритроциты млекопитающих – безъядерные образования с очень низким собственным дыханием. Без ядра эритроцит потребляет в 200 раз меньше О₂, чем ядерные клетки. Снижение потребления О₂ ведет к увеличению продолжительности жизни эритроцита. Основным источником энергии у них является глюкоза. Энергия, необходимая для сохранении структуры и стабилизации гемоглобина, образуется за счет гликолиза и пентозного шунта.

Функции эритроцитов

1. Основная функция эритроцитов – транспортная, и прежде всего вытекающая из неё - дыхательная - это перенос О₂ из альвеол легких к тканям и CO₂ от тканей к альвеолам. Эта функция реализуется за счет гемоглобина и фермента карбоангидразы. Выполнению эритроцитами этой функции способствуют: большое их число, форма, пластичность и деформируемость, постоянное движение, большая суммарная поверхность, отсутствие ядра, особенности проницаемости мембраны, а также малая скорость кровотока в капиллярах. Кроме того, эритроциты участвуют в транспорте аминокислот, белков, углеводов, ферментов, гормонов и других биологически активных соединений (простагландинов, лейкотриенов).

2. Защитная функция эритроцитов заключается в их участии в иммунитете и гемостазе.

3. Регуляторная функция эритроцитов – это участие в поддержании pН крови, ионного состава плазмы, водного обмена.

Гемоглобин, его строение, количество и соединения

Гемоглобин – основная составная часть эритроцита.

Гемоглобин (Hb) – дыхательный пигмент из группы хромопротеидов. Он составляет ~95% всей твердой части эритроцитов. Hb – сложный белок, состоящий из белка – глобина и простетической группы – гема. Молекула Hb содержит один глобин и 4 гема. Гем занимает 4% от всего Hb. Гем – комплексное соединение протопорфирина IX с железом. Для образования одной молекулы гема необходимо 8 молекул глицина. Гем крайне неустойчив и легко превращается в гематин с окислением Fe ²⁺ в Fe³⁺ и присоединением к последнему ОН^-; он также превращается в гемин, который вместо ОН^-содержит Cl^-.

В онтогенезе у человека продуцируется несколько типов цепей глобина, которые при различных сочетаниях между собой определяют тип гемоглобина. У человека с нормальным по генам гемоглобина геномом встречается 4 типа полипептидных цепей глобина: a, b, g и d, отличающиеся по составу и иногда по количеству аминокислот. a-цепь состоит из 141, тогда как b, g и d-цепи – из 146 аминокислотных остатков. Рентгеноструктурный анализ показал, что в гемоглобине a- и b-цепи свернуты в спиральные сегменты различной длины: в a-цепях имеется 7 спиралей, в b-цепях – 8. Синтез глобулиновых цепей находится под управлением генов. Глобин – тетрамер, т. к. он состоит из 4-х полипептидных цепей – доменов. Так, глобин гемоглобина у взрослых (НbA) включает 2 альфа- и 2 бета-цепи.

Гемоглобин человека и различных животных имеет разное строение: гем у всех животных одинаков, а глобин отличается по своей структуре.

В скелетных мышцах и в миокарде имеется аналог гемоглобина – миоглобин, в котором глобин имеет меньшую молекулярную массу. Физиологическое назначение миоглобина – это накопление запаса О₂ для защиты мышц от кислородного голодания.

При некоторых заболеваниях в крови появляются патологические формы гемоглобина: HbS , HbC , HbM и др. Так, при наследственной патологии, например, серповидноклеточной анемии в молекуле глобина заменяются или отсутствуют одна или несколько аминокислот. Такой гемоглобин обозначается – HbS. При этой патологии меняется и форма эритроцитов – они имеют вид серпа.

Содержание гемоглобина в 1 л крови мужчин составляет 133-167, а у женщин – 117-147 г/л.

В норме гемоглобин в крови содержится в основном в виде оксигемоглобина, соединения Hb с О₂, который придает ярко-алый цвет артериальной крови. Оксигенация крови никогда не бывает полной и около 4% гемоглобина остается в неокисленной форме, что составляет физиологическую гипоксию.

Оксигемоглобин, отдавший О₂, называется восстановленным, или редуцированным, или дезоксигемоглобином.

В крови содержится соединение Hb с СО₂ – карбогемоглобин, транспортирующий СО₂ из тканей к легким.

Перечисленные соединения гемоглобина являются физиологическим, так как они содержатся в крови здорового человека.

Наряду с физиологическими гемоглобин образует и патологические соединения. К ним относятся: карбоксигемоглобин и метгемоглобин.

Карбоксигемоглобин – соединение Hb с угарным газом (СО). Сродство Hb к СО значительно выше, чем к О₂. Поэтому в присутствии даже небольшого количества СО в окружающем воздухе, он вступает в соединение с Hb (непосредственно с атомом Fe²⁺в геме). В результате Hb утрачивает возможность присоединять О₂. При этом развивается гипоксемия (недостаток О₂ в крови) и гипоксия (недостаток О₂ в тканях). Однако, при вдыхании чистого О₂ резко возрастает скорость распада карбоксигемоглобина, что учитывается на практике для лечения отравлений СО.

Метгемоглобин – прочное соединение Hb с О₂. Он образуется при отравлении сильными окислителями (ферроцианидом, бертолетовой солью, перекисью водорода, красной кровяной солью и т.д.). В метгемоглобине железо меняет свой заряд, из Fe²⁺ становится Fe³⁺, теряя способность отдавать О₂ тканям. В этом случае не наблюдается гипоксемия, хотя развивается гипоксия.

Практическое значение имеет соединение Hb с соляной кислотой – солянокислый гемин. Это соединение коричневого цвета. Его образование – основа для определения количества гемоглобина методом Сали.

О содержании Hb в эритроцитах судят по цветовому показателю (ЦП) или фарб-индексу (Fi, от farb – цвет, index – показатель) – это относительная величина насыщения эритроцита гемоглобином. В норме ЦП колеблется в пределах 0,75 – 1,0 и очень редко может достигать 1,1. Эритроциты при ЦП = 0,75 – 1,1 называются нормохромными, при ЦП менее 0,7 – гипохромными, а при ЦП более 1,1 – гиперхромными.

Жизненный цикл эритроцитов

В норме число эритроцитов у человека постоянно. В крови мужчин 4–5,1×10¹²/л, женщин – 3,7-4,7 ×10¹²/л.

Увеличение содержания в крови эритроцитов выше нормы называется эритроцитозом, или эритремией. Он может быть относительным, или ложным (при сгущении крови за счет потери жидкости), и абсолютным (при усилении эритропоэза).

Уменьшение числа эритроцитов ниже нормы называется эритропенией. Она также может быть относительной и абсолютной.

Эритроциты в кровотоке живут 80-120 дней. В норме существует равновесие между процессами образования и разрушения эритроцитов.

В организме взрослого человека насчитывается 25 ×10¹² эритроцитов и за каждые 24 часа обновляется примерно 0,8% от их числа. Отсюда за 1 минуту образуется примерно 16×10⁶ эритроцитов.

Эритроциты подвержены старению и гибели при достижении предельного возраста. Наряду с этим они подвержены и случайному разрушению. При средней длительности жизни эритроцита 90 дней, вследствие старения, разрушается за сутки 1,11 % клеток, а случайно – 0,61%.

Деструкцию красной кровяной клетки вызывают следующие причины:

1- наследственные нарушения структуры мембранного белка;

2- нарушение нормальной ассиметрии фосфолипидного бислоя;

3- нарушение нормального соотношения фосфолипиды/холестерол в эритроцитарной мембране;

4- нарушение нормального обновления фосфолипидов мембраны в результате дефицита макроэргов;

5- патологическая активация перекисного окисления липидов за счет усиления действия детергентов или снижения антиоксидантной защиты клетки;

6- изменение активности ферментов, в частности, гликолитических;

7- катионные нарушения – аномалии переноса эритроцитарных катионов.

За свою жизнь эритроцит проходит путь, равный 185 км. Прохождение этого расстояния приводит к значительному износу эритроцитов.

При прохождении клеток через микрокапилляры (прежде всего, селезенки) возможна потеря фрагментов мембраны, что приводит к изменению формы эритроцита в сферическую. К потере фрагментов мембраны и к сфероцитозу могут приводить и другие травмы эритроцитов: соприкосновение с внутрисосудистым фибрином при микроангиопатиях, с искусственными клапанами и протезами сосудов, прямое термическое повреждение при общих ожогах, механическое повреждение при маршевой гемоглобинурии. При сфероцитозе эритроциты теряют пластичность, а частично – способность выживать при деформациях, неизбежных во время прохождения по микрососудам.

Эритроциты в организме разрушаются 3-мя способами.

Эритрофрагментоз – распад на фрагменты молодых неустойчивых форм эритроцитов вследствие механической травматизации при циркуляции по сосудам. За счет этого способа организм проводит селекцию механически неполноценных эритроцитов.

Эритрофагоцитоз – поглощение клетками мононуклеарной системы. Фагоцитозу подвергается значительная часть эритроцитов. Эритрофагоцитоз наблюдается в костном мозге, печени, селезенке и циркулирующей крови. Причем “старые” эритроциты преимущественно поглощаются макрофагами в селезенке, а загруженные антителами – в печени. Эти органы называют “кладбищем эритроцитов”.

При фагоцитозе эритроцит может поглощаться фагоцитом целиком или наполовину, либо вовлекаться в его цитоплазму и гемолизироваться или разрушаться без гемолиза.

Гемолиз – разрыв оболочкиэритроцита и выход гемоглобина в плазму. В результате этого кровь приобретает лаковый цвет. Этим способом чаще разрушаются старые эритроциты, которые становятся более сферичными и гемолизируются прямо в циркулирующей крови. Различают несколько видов гемолиза.

Осмотический гемолиз развивается при изменении осмотического давления. Для здоровых людей осмотическая резистентность эритроцитов соответствует 0,30-0,34 – 0,42-0,48 % раствору NaCl. При патологии осмотическая резистентность может понижаться, в этом случае гемолиз происходит в более концентрированных гипотонических растворах NaCl .

Химический гемолиз вызывается различными химическими соединениями (хлороформ, эфир и др.). При определении содержания гемоглобина по Сали эритроциты подвергаются гемолизу под воздействием HCl.

Биологический гемолиз наблюдается при действии ядов некоторых змей, гемолизинов крови.

Механический гемолиз возникает при сильном встряхивании крови. Он может наблюдаться у больных с протезированным клапанным аппаратом сердца и сосудов, а также при длительной ходьбе из-за травмирования эритроцитов в капиллярах стоп.

Иммунный гемолиз развивается при переливании несовместимой крови и наличии аутоантител к эритроцитам. Он приводит к возникновению анемии и нередко сопровождается выделением гемоглобина и его производных с мочой (гемоглобинурия).

Эритропоэз

Вся масса эритроцитов, находящихся в циркулирующей крови, в кровяных депо и костном мозге, составляет эритрон. Эритрон – замкнутая система, в которой при нормальных условиях количество разрушающихся эритроцитов соответствует числу вновь образующихся. Эритроциты образуются в красном костном мозге, начиная с 12-13 недели внутриутробного развития.

Процесс эритропоэза схематично выглядит следующим образом. Стволовая кроветворная клетка (СКК) колониеобразующая единица смешанная (КОЕ_с) клетки-предшественницы эритропоэза (КПЭ_р) бурстобразующая единица (БОЕ) эритробласт пронормоцит нормоциты (базофильный полихроматофильный оксифильный)

ретикулоцит эритроцит.

Количество ретикулоцитов в крови – показатель интенсивности эритропоэза. Содержание ретикулоцитов в крови здорового человека составляет 0,2-1,2%. Увеличение их количества – свидетельство активации эритропоэза.

Факторы, необходимые для эритропоэза. Для образования гема в гемоглобине необходимо железо. В обмене железа участвуют лимонная, аскорбиновая и соляная кислоты , в частности, они усиливают его всасывание в кишечнике. Для синтеза гема необходимы также витамин В₆ и медь. Последний обеспечивает лучшее всасывание железа и мобилизацию его резерва из печени и ретикулярных клеток.

Витамины Е, РР, а также микроэлемент селен участвуют в защите мембран эритроцитов от перекисного окисления, усиливающего гемолиз эритроцитов.

Для синтеза белков, в том числе глобина в гемоглобине, необходимы фолиевая кислота и витамин В₁₂, или внешний фактор кроветворения. Он всасывается в кишечнике при участии внутреннего фактора – гастромукопротеида, вырабатываемого в желудке. При атрофии слизистой желудка, например, у стариков, его выработка угнетается.

Образованию липидной стромы эритроцита способствуют витамины В₂ и пантотеновая кислота.

Отсутствие одного или нескольких этих факторов приводит к развитию анемии (железодефицитной, мегалобластной и др.).

Регуляция эритропоэза. Главными стимуляторами эритропоэза являются эритропоэтины. Они образуются в печени, костном мозге, селезенке. Основным же местом их синтеза являются почки, в которых образуется эритрогенин, под влиянием которого из белков плазмы образуются эритропоэтины, которые влияют на все этапы эритропоэза. Усиливают эритропоэз соматотропный гормон гипофиза, глюкокортикоиды коры надпочечников, тироксин щитовидной железы, катехоламины (при их взаимодействии с бета-адренорецепторами), андрогены. Тормозят этот процесс эстрогены, что частично обусловливает анемию у беременных и меньшее число эритроцитов у женщин, по сравнению с мужчинами. Наряду с гормонами образование эритроцитов регулируется и вегетативной нервной системой. Стимулирующий эффект оказывает симпатический отдел, а парасимпатический – тормозной.

Влияет на эритропоэз и “микроокружение” костного мозга. Так, дифференцировка эритроидных клеток происходит при их плотном прикреплении к окружающим структурам. Вместе с этим, фибробласты и эндотелиальные клетки являются источником ростковых факторов кроветворения.

На эритропоэз действуют интерлейкины, которые синтезируются моноцитами, лимфоцитами и другими клетками, и ядерные факторы, которые регулируют транскрипцию в эритроне, всасывание железа в кишечнике и синтез глобина.

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 276; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!