Лекция 3: кровь и лимфа

Кровь и лимфа развиваются в эмбриональном периоде из мезенхимы и далее – из полипотентных стволовых клеток крови (СКК). Первые клетки крови развиваются у человека вместе с сосудами в стенке желточного мешка, а затем в различных участках тела зародыша (печень, красный костный мозг, тимус, селезенка, лимфатические узлы).

Кровь циркулирует по кровеносным сосудам, поставляя всем органам кислород (из легких), питательные вещества (из кишечника), гормоны и др. и перенося от них к легким углекислый газ (СО₂) и к органам выделения метаболиты, подлежащие обезвреживанию и выведению. Таким образом, важнейшими функциями крови являются:

• дыхательная (перенос кислорода из легких во все органы и углекислоты из органов в легкие);

• трофическая (доставка органам питательных веществ);

• защитная (обеспечение гуморального и клеточного иммунитета, свертывание крови при травмах);

• выделительная (удаление и транспортировка в почки в почки продуктов обмена веществ);

• гомеостатическая (поддержание постоянства внутренней среды организма, в том числе иммунного гомеостаза);

• регуляторная (перенос гормонов, факторов роста и других биологически активных веществ, осуществляющих регуляцию разнообразных функций).

Лимфа находится в лимфатических сосудах и обеспечивает отток тканевой жидкости от всех органов, а также постоянное перемещение лимфоцитов – основных клеток обеспечивающих иммунные реакции. Вместе с кровью и рыхлой соединительной тканью лимфа составляет внутреннюю среду организма, участвует в защитных реакциях и поддержании иммунного гомеостаза.

Кровь состоит из форменных элементов и межклеточного жидкого вещества – плазмы.

Плазма крови

Плазма крови представляет собой межклеточное вещество жидкой консистенции. Она состоит из воды (90-93%) и сухого вещества (7-10%), в котором 6,6-8,5% белков и 1,5-3,5% других органических и минеральных соединений. К основным белкам плазмы крови относятся альбумины, глобулины, фибриноген и компоненты комплемента. Выработка белков плазмы осуществляется клетками печени (за исключением γ-глобулинов, которые продуцируются плазматическими клетками).

Сыворотка крови – жидкость, оставшаяся после свертывания крови. По своему составу она сходна с плазмой крови, однако в ней отсутствуют фибриноген и факторы свертывания.

Форменные элементы крови

К форменным элементам крови относятся:

• эритроциты;

• лейкоциты;

• кровяные пластинки (тромбоциты).

Из них только лейкоциты являются истинными клетками; эритроциты и тромбоциты человека относятся к постклеточным структурам: они не имеют ядра.

Концентрации форменных элементов определяют при анализе крови в расчете на 1мкл (1мм³) или 1 л крови. Результаты анализа записываются в виде гемограммы, которая включает данные о количестве всех форменных элементов крови, их морфологических особенностей (изменения величины, формы, окраски, наличие патологических типов), соотношении различных видов лейкоцитов, СОЭ (скорость оседания эритроцитов), содержании гемоглобина, цветном показателе и др.

Эритроциты

Эритроциты, или красные кровяные тельца, наиболее многочисленные форменные элементы крови. У человека и млекопитающих представляют собой безъядерные клетки, неспособные к делению. Количество эритроцитов у взрослого мужчины составляет 3,9-5,5х 10¹²/л, а у женщин – 3,7-4,9х10¹²/л крови. Эритроциты образуются в красном костном мозге. Продолжительность жизни эритроцитов составляет около 120 дней, а затем старые эритроциты разрушаются макрофагами селезенки и печени. Число эритроцитов у здоровых людей может варьировать в зависимости от возраста, эмоциональной и мышечной нагрузки, действия экологических факторов и др.

Эритроциты выполняют свои функции в кровеносных сосудах, которые в норме не покидают.

Функции эритроцитов:

• дыхательная, обеспечивается наличием в эритроцитах гемоглобина (железосодержащий белковый пигмент), который определяет их цвет;

• регуляторная и защитная – обеспечиваются благодаря способности эритроцитов переносить на своей поверхности биологически активные вещества, в том числе иммуноглобулины.

Форма эритроцитов. В норме в крови человека 80-90% составляют эритроциты двояковогнутой формы – дискоциты. У здорового человека незначительная часть эритроцитов может иметь форму, отличающуюся от обычной: встречаются планоциты (с плоской поверхностью) и стареющие формы: сфероциты (шаровидные); эхиноциты (шиповидные); стоматоциты (куполообразные). Такое изменение формы обычно связано с аномалиями мембраны или гемоглобина у стареющих эритроцитов. При различных заболеваниях крови (анемиях, наследственных заболеваниях и др.) отмечается пойкилоцитоз – нарушения формы эритроцитов (примеры патологических формы эритроцитов: акантоциты, овалоциты, кодоциты, дрепаноциты (серповидные) шистоциты и др.)

Размеры эритроцитов. 70% эритроцитов у здоровых людей – нормоциты с диаметром от 7,1 до 7,9 мкм. Эритроциты с диаметром менее 6,9 мкм называют микроцитами, эритроциты с диаметром более 8 мкм называются макроцитами, эритроциты с диаметром 12 мкм и более – мегалоцитами. В норме количество микро- и макроцитов составляют по 15%. В том случае, когда количество микроцитов и макроцитов превышает пределы физиологической вариации, говорят об анизоцитозе. Анизоцитоз является ранним признаком анемии, а его степень говорит о тяжести анемии.

Ретикулоциты. Обязательной составной частью популяции эритроцитов являются их молодые формы (1-5% от общего числа эритроцитов) – ретикулоциты, или полихромотофильные эритроциты.

Плазмолемма эритроцитов имеет толщину около 20 нм, состоит из бислоя липидов и многочисленных интегральных и периферических белков, участвующих в транспортных процессах и обеспечивающих прикрепление элементов цитоскелета. В состав цитоскелета эритроцитов входят: примембранный белок спектрин, внутриклеточный белок анкирин, мембранные белки гликоферин и белки полос 3 и 4. Спектрин участвует в поддержании двояковогнутой формы. Анкирин связывает спектрин с трансмембранным белком полосы 3. Гликоферин пронизывает плазмолемму и выполняет рецепторные функции. Олигосахариды гликолипидов и гликопротеидов образуют гликокаликс. Они определяют антигенный состав эритроцитов. По содержанию агглютиногенов и агглютининов различают 4 группы крови. На поверхности эритроцитов имеется также резус-фактор – агглютиноген.

Цитоплазма эритроцитов состоит из воды (60%) и сухого остатка (40%), содержащего около 95% гемоглобина. Гемоглобин является дыхательным пигментом, имеющим в своем составе железосодержащую группу (гем).

Лейкоциты

Лейкоциты или белые кровяные клетки, представляют собой группу морфологически и функционально разнообразных подвижных форменных элементов циркулирующих в крови, могут переходить через стенку сосудов в соединительную ткань органов, где они выполняют защитные функции. Концентрация лейкоцитов у взрослого человека составляет 4-9х10⁹/л. Величина этого показателя может варьировать в связи со временем суток, приемом пищи, характером выполняемой работы и другими факторами. Поэтому исследование показателей крови является необходимым для установления диагноза и назначения лечения.

Лейкоцитоз - увеличение концентрации лейкоцитов в крови (чаще всего при инфекционных и воспалительных заболеваниях).

Лейкопения – снижение концентрации лейкоцитов в крови (в результате тяжелых инфекционных процессов, токсических состояний, облучения).

По морфологическим признакам, из которых ведущим служит присутствие в их цитоплазме специфических гранул, и биологической роли лейкоциты подразделяют на две группы:

• зернистые лейкоциты, или гранулоциты;

• незернистые лейкоциты, или агранулоциты.

Гранулоциты (зернистые лейкоциты)

К гранулоцитам относятся нейтрофильные, эозинофильные и базофильные лейкоциты. Для группы гранулоцитов характерно наличие сегментированных ядер и специфической зернистости в цитоплазме. Они образуются в красном костном мозге. Продолжительности жизни гранулоцитов в крови – от 3 до 9 дней.

Нейтрофильные гранулоциты - составляют 48 – 78% от общего числа лейкоцитов, их размер в мазке крови составляет 10-12 мкм. В зрелом сегментоядерном нейтрофиле ядро содержит 3–5 сегментов, соединенных тонкими перемычками. Для женщин характерно наличие в ряде нейтрофилов полового хроматина в виде барабанной палочки – тельце Барра.

Функции нейтрофильных гранулоцитов:

• уничтожение микроорганизмов;

• разрушение и переваривание поврежденных клеток;

• участие в регуляции деятельности других клеток.

Ядро нейтрофильных гранулоцитов имеет неодинаковое строение в клетках разной степени зрелости. На основании строения ядра различают юные, палочкоядерные и сегментоядерные нейтрофилы. Первые два вида - молодые клетки. Юные нейтрофилы (0,5%) имеют бобовидное ядро. Палочкоядерные нейтрофилы (1 - 6%) имеют сегментированное ядро в форме буквы S, изогнутой палочки или подковы. Увеличение в крови юных или палочкоядерных нейтрофилов свидетельствует о наличии воспалительного процесса или кровопотери, и такое состояние называют сдвигом влево. Сегментоядерные нейтрофилы (65%) имеют дольчатое ядро, представленное 3-5 сегментами.

Цитоплазма нейтрофилов слабооксифильна, в ней можно различить два типа гранул: неспецифические (первичные, азурофильные) и специфические (вторичные). Неспецифические гранулы являются первичными лизосомами и содержат лизосомальные ферменты и миелопероксидазу. Миелопероксидаза из перекиси водорода продуцирует молекулярный кислород, обладающий бактерицидным действием. Специфические гранулы содержат бактериостатические и бактерицидные вещества – лизоцим, щелочную фосфатазу и лактоферрин. Лактоферрин связывает ионы железа, что способствует склеиванию бактерий.

Так как основная функция нейтрофилов - фагоцитоз, их еще называют микрофагами. Фагосомы с захваченной бактерией сначала сливаются со специфическими гранулами, ферменты которых убивают бактерию. Позднее к этому комплексу присоединяются лизосомы, гидролитические ферменты которых переваривают микроорганизмы.

Эозинофильные гранулоциты составляют 0,5-5% всех лейкоцитов. Их диаметр в мазке крови 12-14 мкм.

Функции эозинофильных гранулоцитов:

• антипаразитарная и антипротозойная;

• участие в аллергических и анафилактических реакциях.

Ядро имеет обычно два сегмента, в цитоплазме содержатся два типа гранул – специфические оксифильные и неспецифические азурофильные (лизосомы). Для специфических гранул характерно наличие в центре гранулы кристаллоида, который содержит главный основной белок, богатый аргинином (обуславливает эозинофилию гранул) и обладает мощным антигельминтным, антипротозойным и антибактериальным эффектом. Эозинофилы с помощью фермента гистаминазы способствуют снижению гистамина в тканях.

Базофильные гранулоциты самая малочисленная группа (0-1%) лейкоцитов и гранулоцитов. Диаметр в мазке крови составляет 11-12 мкм.

Функции базофильных гранулоцитов:

• регуляторная – гистамин и гепарин, содержащиеся в специфических гранулах базофилов, участвуют в регуляции процесса свертывания крови и проницаемости сосудов;

• участие в иммунологических реакциях аллергического характера.

Фагоцитарная активность базофильных гранулоцитов выражена слабо.

Ядра базофильных гранулоцитов слабо дольчатые, цитоплазма заполнена крупными гранулами, нередко маскирующими ядро и обладающими метахромазией, т.е. способностью изменять цвет примененного красителя. Метахромазия обусловлена наличием гепарина. В гранулах содержатся также гистамин, серотонин, ферменты пероксидаза и кислая фосфатаза. Быстрая дегрануляция (выброс содержимого гранул) базофилов происходит при реакциях гиперчувствительности немедленного типа (при астме, анафилаксии, аллергическом рините), действие выделяющиеся при этом веществ приводит к сокращению гладких мышц, расширению сосудов и повышению их проницаемости.

Агранулоциты (незернистые лейкоциты)

К агранулоцитам относятся лимфоциты и моноциты. В отличие от гранулоцитов агранулоциты:

• не содержат в цитоплазме специфической зернистости;

• их ядра не сегментированы.

Лимфоциты составляют в крови 20-35% от всех лейкоцитов. Их размеры варьируют от 4 до 10 мкм. Различают малые (4,5-6 мкм) – основной тип в периферической крови, средние (7-10 мкм) и большие лимфоциты (10 мкм и более). Большие лимфоциты у взрослых в периферической крови практически отсутствуют, встречаются лишь у новорожденных и детей.

Функции лимфоцитов:

• обеспечение реакций иммунитета;

• регуляция деятельности клеток других типов, участвующих в иммунных реакциях.

Для лимфоцитов характерно округлое или бобовидное, интенсивно окрашенное ядро, так как содержит много гетерохроматина и узкий ободок цитоплазмы. В цитоплазме содержится небольшое количество азурофильных гранул (лизосом).

По происхождению и функции различают Т-лимфоциты (образуются из стволовых клеток костного мозга и созревают в тимусе), В-лимфоциты (образуются в красном костном мозге).

В-лимфоциты составляют около 30% циркулирующих лимфоцитов. Их главная функция – участие в выработке антител, т.е. обеспечение гуморального иммунитета. При действии антигенов они дифференцируются в плазмоциты, которые вырабатывают защитные белки – иммуноглобулины (Ig), которые поступают в кровь и инактивируют чужеродные вещества (антигены).

Т-лимфоциты составляют около 70% циркулирующих лимфоцитов. Основными функциями этих лимфоцитов являются обеспечение реакций клеточного иммунитета и регуляция гуморального иммунитета (стимуляция или подавление дифференцировки В-лимфоцитов). Среди Т-лимфоцитов выявлено несколько групп: Т-хелперы, Т-супрессоры, цитотоксические клетки (Т-киллеры).

Продолжительность жизни лимфоцитов варьирует от нескольких недель до нескольких лет. Т-лимфоциты являются популяцией долгоживущих клеток.

Моноциты составляют от 2 до 9% от всех лейкоцитов циркулирующей крови числа. Являются самыми крупными клетками крови, их размер - 18-20 мкм в мазке крови.

Строение моноцитов. Ядра моноцитов – крупные, разнообразной формы – подковообразные, бобовидные, редко дольчатые, более светлые, чем у лимфоцитов. Цитоплазма моноцитов имеет больший, чем у лимфоцитов объем. Бледная голубовато-серая (на окрашенном мазке) цитоплазма, содержит азурофильную зернистость (многочисленные лизосомы), полирибосомы, пиноцитозные пузырьки, фагоцитарные вакуоли.

Функция моноцитов

Моноциты крови являются фактически незрелыми клетками, находящимися на пути из костного мозга в ткани. Они циркулируют в крови около 2-4 суток, затем мигрируют в соединительную ткань, где из них образуются макрофаги.

Главная функция моноцитов и образующихся из них макрофагов – фагоцитоз. Различные вещества, образующиеся в очагах воспаления и разрушения ткани, привлекают сюда моноциты (агенты хемотаксиса) и активируют моноциты/макрофаги. В результате активации увеличивается размер клетки, образуются выросты типа псевдоподий, усиливается метаболизм, и клетки выделяют биологически активные вещества цитокины- монокины, такие как интерлейкины (ИЛ-1, ИЛ-6), фактор некроза опухолей, интерферон, простагландины эндогенные пирогенны и др.

Для диагностики различных патологий большое значение имеет лейкоцитарная формула - дифференциальный подсчет относительного содержания лейкоцитов отдельных видов (в процентах по отношению к общему количеству лейкоцитов, принятому за 100%)

ЛЕЙКОЦИТАРНАЯ ФОРМУЛА

Базо-филы	Эозино- филы	Нейтрофилы			Лимфо-циты	Моно-циты
		юные	палочко-ядерные	сегменто-ядерные
0.5 – 1	2 – 5	0.5	3 – 5	60 – 65	20 -30	6 – 8

Кровяные пластинки или тромбоциты представляют собой циркулирующие в крови безъядерные фрагменты цитоплазмы гигантских клеток красного костного мозга – мегакариоцитов. Тромбоциты имеют округлую или овальную формы, размеры тромбоцитов 2-5 мкм. Общее количество тромбоцитов в крови взрослого человека колеблется от 200 до 400х10⁹/л. Продолжительность жизни тромбоцита – 8 дней. Старые и дефектные тромбоциты разрушаются в селезёнке (где депонируется одна треть всех тромбоцитов), печени и костном мозге. Тромбоцитопения – снижение числа тромбоцитов, наблюдается при нарушениях деятельности красного костного мозга, при СПИДе. Тромбоцитоз – увеличение числа тромбоцитов в крови, наблюдается при усиленной выработке в костном мозге, при удалении селезенки, при болевом стрессе, в условиях высокогорья.

Функции тромбоцитов:

• остановка кровотечения при повреждении стенки сосудов (первичный гемостаз);

• обеспечение свертывания крови (гемокоагуляция) - вторичный гемостаз;

• участие в реакциях заживления ран;

• обеспечение нормальной функции сосудов (ангиотрофическая функция).

Строение тромбоцитов

В световом микроскопе каждая пластинка имеет более светлую периферическую часть, называемую гиаломером и центральную более темную, зернистую часть, называемую грануломером. На поверхности тромбоцитов имеется толстый слой гликокаликса с большим содержанием рецепторов к различным активаторам и факторам свёртывания крови. Гликокаликс образует мостики между мембранами соседних тромбоцитов при их агрегации. Плазмолемма образует инвагинации с отходящими канальцами, которые участвуют в экзоцитозе гранул и эндоцитозе. В тромбоцитах хорошо развит цитоскелет, представленный актиновыми микрофиламентами, пучками микротрубочек и промежуточными виментиновыми филаментами. Большую часть элементов цитоскелета и две системы трубочек содержит гиаломер. Грануломер содержит органеллы, включения и специальные гранулы нескольких типов:

ά-гранулы – самые крупные (300-500 нм), содержат белки гликопротеины, принимающие участие в процессах свертывания крови, факторы роста.

δ-гранулы, немногочисленные, накапливают серотонин, гистамин, ионы кальция, АДФ и АТФ.

λ-гранулы: мелкие гранулы. содержащие лизосомные гидролитические ферменты и фермент пероксидазу.

Содержимое гранул при активации выделяется по открытой системе каналов, связанных с плазмолеммой.

В кровотоке тромбоциты представляют собой свободные элементы, не слипающиеся ни друг с другом, ни с поверхностью эндотелия сосудов. При этом эндотелиоциты в норме вырабатывают и выделяют вещества, угнетающие адгезию и препятствующие активации тромбоцитов. При повреждении стенки сосуда микроциркуляторного русла, которые наиболее часто травмируются, кровяные пластинки служат основными элементами в остановке кровотечения. В процессе тромбообразования можно выделить следующие этапы:

• адгезия тромбоцитов – их прилипание к стенке сосуда в области повреждения;

• агрегация тромбоцитов - слипание друг с другом и образование гемостатической пробки (белого тромба), который закрывает дефект стенки сосуда;

• свертывание крови (гемокоагуляция);

• ретракция тромба - уменьшение его объема;

• разрушение тромба.