Тема: роль красной крови в организме.

• Продолжительность изучения темы: 6 часов;

из них на занятие 4 часа; самостоятельная работа 2 часа

• Место проведения учебная комната

Цель занятия: Знать физиологические функции эритроцитов и гемоглобина, механизмы регуляции их количества крови;

Задачи:

1. Знать физиологическое назначение эритроцитов и уметь определить их роль в приспособительных реакциях организма;

2. Знать физиологические функции гемоглобина, его виды и возрастные особенности;

3. Знать механизмы регуляции эритропоэза;

4. Уметь правильно интерпретировать клинико-физиологическое значение цветового показателя крови;

5. Уметь определить количество эритроцитов, гемоглобина, цветового показателя крови и правильно интерпретировать полученные результаты

Тема занятия представляет интерес для клинической практики, поскольку кровь является легкодоступным материалом для исследования и при многих заболеваниях ее состав и свойства компонентов изменяются характерным образом. Полученные практические навыки будут необходимы при обучении на последующих теоретических и практических кафедрах.

• Методические рекомендации по самоподготовке

Из красного костного мозга в кровь поступают преимущественно незрелые эритроциты — ретикулоциты. Они (в отличие от зрелых эритроцитов) содержат рибосомы, митохондрии и комплекс Гольджи. Окончательная дифференцировка в эритроциты происходит в течение 24–48 часов после выхода ретикулоцитов в кровоток. Количество поступающих в кровоток ретикулоцитов в норме равно количеству удаляемых эритроцитов. Ретикулоциты составляют около 1% всех циркулирующих красных клеток крови. Эритроциты— безъядерные клетки диаметром 7–8 мкм (нормоциты). Количество эритроцитов: у женщин — 3,9–4,9х10¹²/л, у мужчин — 4,0–5,1х10¹²/л. Более высокое содержание эритроцитов у мужчин обусловлено стимулирующим эритропоэз влиянием андрогенов. Продолжительность жизни (время циркуляции в крови) — 100–120 дней.

Определение количества эритроцитов В сухую чистую пробирку наливают 4 мл 3% раствора натрия хлорида. Капиллярной пипеткой набирают из свежей капли 0,02 мл крови, осторожно выдувают её в пробирку и пипетку промывают в верхнем слое жидкости. Хорошо перемешивают. Концом круглой стеклянной палочки отбирают каплю разведённой крови и наносят на край камеры Горяева (с притёртыми до ньютоновских колец покровным стеклом). Через 1 мин приступают к подсчёту эритроцитов. Увеличение микроскопа должно быть малым, диафрагма прикрытой. Подсчёт ведут в 5 больших квадратах, расположенных по диагонали, каждый из которых разделён на 16 маленьких. При подсчёте необходимо использовать следующее правило: подсчитывают все клетки, лежащие целиком или большей своей частью внутри маленького квадрата, клетки, пересекаемые разграничительными линиями (контурами квадратов) пополам, сосчитывают лишь по левому и верхнему контурам квадрата.Полученное значение умножают на 50, при этом получают количество эритроцитов в 1 мкл периферической крови.

Форма и размеры. Эритроцит в крови имеет форму двояковогнутого диска диаметром 7–8 мкм. Считают, что именно такая конфигурация создаёт наибольшую площадь поверхности по отношению к объёму, что обеспечивает максимальный газообмен между плазмой крови и эритроцитом. При любой другой форме эритроцитов говорят о пойкилоцитозе. Разброс размеров эритроцитов — анизоцитоз, клетки диаметром >9 мкм — макроциты, <6 мкм — микроциты. При ряде заболеваний крови изменяются размеры и форма эритроцитов, а также снижается их осмотическая резистентность, что приводит к разрушению (гемолизу) эритроцитов.

Гемолиз — разрушение эритроцитов вследствие как внутренних дефектов клетки (например, при наследственном сфероцитозе), так и под влиянием разных факторов микроокружения. При этом содержимое клетки выходит в плазму; α- и β-димеры Hb связываются гаптоглобином и транспортируются в печень для разрушения. Гемолиз приводит к снижению общего количества циркулирующих эритроцитов и развивается гемолитическая анемия.

Анизоцитоз — появление эритроцитов аномальных размеров. Причины — дефекты некоторых ферментов в эритроцитах (например, аденозиндезаминазы и 4-гидроксифенилпируватгидроксилазы).

Макроцитоз в сочетании с анемией и появлением мегалобластов наблюдают при дефиците фолатов и витамина B12, применении некоторых ЛС и при наследственных заболеваниях (например, оротовая ацидурия, синдром Леша-Найена). Макроцитоз без появления мегалобластов — признак заболевания печени, наблюдают, например, при злоупотреблении алкоголем, гипотиреоидизме.

Мегалобласт. Термин «мегалобласт» (крупные эритроидные клетки) применяют для обозначения первой генерации эритроидных клеток (т.е. термин относят как к нормальным, так и к патологическим эритроидным клеткам). Нормобластический эритропоэз: пронормобласт (проэритробласт), базофильные и полихроматофильные нормобласты (эритробласты), ортохромные (оксифильные) нормобласты (эритробласты) после выталкивания ядра молодые эритроциты (нормоциты) именуют ретикулоцитами (зернистость окрашивается бриллиантовым крезиловым синим) эритроциты. Мегалобластный эритропоэз: промегалобласт, базофильный мегалобласт, полихроматофильный мегалобласт, ортохроматический (оксифильный) мегалобласт.

Сфероцитоз (эллиптоцитоз, овалоцитоз) — присутствие в крови эритроцитов сферической или эллиптической (овальной) формы — сфероцитов. Чаще всего это макроциты. Одна из причин — дефектный спектрин с нарушенной способностью связываться с белком полосы 4.1.

Стоматоцитоз. В эритроците (стоматоците) центрально расположено просветление в виде стомы, щели (наследственный сфероцитоз, Rh-ноль синдром).

Акантоцитоз. Большинство эритроцитов имеет множественные шиповидные выросты. Акантоцитоз возникает, например, при экспрессии дефектного трансмембранного гликопротеина полосы 3.

Пиропойкилоцитоз. При повышении температуры тела в периферической крови могут появиться эритроциты аномальной формы (при этом найдена, в частности, точечная мутация гена спектрина).

Возрастные изменения эритроцитов. При рождении и в первые часы жизни количество эритроцитов в крови повышено и составляет 6,0–7,0х10¹²/л. У новорождённых наблюдают анизоцитоз с преобладанием макроцитов, а также повышенное содержание ретикулоцитов. В течение первых суток постнатального периода количество эритроцитов снижается, к 10–14 суткам достигает уровня взрослого и продолжает снижаться. Минимальный показатель наблюдается на 3–6 месяцах жизни (физиологическая анемия), когда снижен уровень эритропоэтина. Это связано с уменьшением синтеза эритропоэтина в печени и началом его выработки в почке. На 3–4-м году жизни количество эритроцитов снижено (ниже, чем у взрослого), т.е. в 1 л их содержится менее 4,5х10¹². Содержание эритроцитов достигает нормы взрослого в период полового созревания.

Плазмолемма и примембранный цитоскелет. Клеточная мембрана эритроцита довольно пластична, что позволяет клетке деформироваться и легко проходить по узким капиллярам (их диаметр 3–4 мкм). Главные трансмембранные белки эритроцита — белок полосы 3 и гликофорины. Белок полосы 3 совместно с белками примембранного цитоскелета (спектрином, анкирином, фибриллярным актином, белком полосы 4.1) обеспечивают поддержание формы эритроцита в виде двояковогнутого диска. Гликофорины — мембранные гликопротеины, их полисахаридные цепи содержат Аг–детерминанты (например, агглютиногены А и В системы групп крови AB0).

Гемоглобин Практически весь объём эритроцита заполняет дыхательный белок — гемоглобин (Hb). Молекула Hb — тетрамер, состоящий из 4 субъединиц — полипептидных цепей глобина (2 цепи α и 2 цепей β, γ d, δ в разных комбинациях), каждая из которых ковалентно связана с одной молекулой гема. Гем построен из 4 молекул пиррола, образующих порфириновое кольцо, в центре которого находится атом железа (Fe^2+). Основная функция Hb — перенос O₂. Существует несколько типов Hb, образующихся на разных сроках развития организма, различающихся строением глобиновых цепей и сродством к кислороду. Эмбриональные Hb появляются у 19-дневного эмбриона, присутствуют в эритроидных клетках в первые 3–6 мес беременности. Фетальный Hb (HbF) появляется на 8–36 нед беременности и составляет 90–95% всего Hb плода. После рождения его количество постепенно снижается и к 8 мес составляет 1%. Дефинитивные Hb — основные Hb эритроцитов взрослого человека (96–98% — HbA (A1,), 1,5–3% — HbA2. Известно более 1000 мутаций разных глобинов, значительно изменяющих свойства Hb, в первую очередь — способность транспортировать O_2.

HbH — гомотетрамер, образующийся при ингибировании синтеза α-цепи. Транспорт O₂. не эффективен, развивается синдром, схожий с талассемией HbF — основной Hb эритроцитов плода, имеет большее сродство к O₂, чем дефинитивные Hb. Увеличение содержания HbF наблюдают при некоторых гемоглобинопатиях, гипопластических и витамин B12-дефицитной анемиях, остром лейкозе, у постоянно находящихся в условиях высокогорья.

Определение гемоглобина. В настоящее время в качестве унифицированного признан цианметгемоглобиновый (гемиглобинцианидный) метод определения Hb крови. Данный метод основан на том, что после взаимодействия с железосинеродистым калием (красная кровяная соль) Hb окисляется в метгемоглобин (гемиглобин), который под влиянием CN-ионов образует окрашенный в красный цвет комплекс — цианметгемоглобин (гемиглобинцианид). Концентрацию цианметгемоглобина измеряют на фотоэлектрокалориметре и расчёт концентрации Hb производят по калибровочному графику. Ранее был широко распространён метод определения Hb с помощью гемометра Сали, представляющего собой небольшой штатив, в гнездах которого расположены градуированная пробирка и две запаянные пробирки со стандартным окрашенным раствором. Градуированной пипеткой насасывают выступающую из прокола кожи кровь до отметки 0,02 (20 мкл) и осторожно выдувают в градуированную пробирку гемометра с 0,1 н раствором соляной кислоты, перемешивают стеклянной палочкой и вставляют пробирку в гнездо гемометра между пробирками со стандартным раствором. В пробирку с испытуемым раствором добавляют дистиллированную воду по каплям до тех пор, пока цвет испытуемого и стандартного растворов не совпадёт. По шкале пробирки определяют уровень жидкости, который соответствует концентрации Hb.

Формы гемоглобина. В эритроцитах Hb находится в восстановленной (HbH) и/или окисленной (HbO2) формах, а также в виде гликозилированного Hb. В ряде случае возможно присутствие карбоксигемоглобина и метгемоглобина.

Оксигемоглобин. В лёгких при повышенном pO₂ Hb связывает (ассоциирует) O₂, образуя оксигемоглобин (HbO₂), в этой форме HbO₂ переносит O₂ от лёгких к тканям, где O₂ легко освобождается (диссоциирует), а HbO₂ становится дезоксигенированным Hb (обозначают как HbH). Для ассоциации и диссоциации O₂ необходимо, чтобы атом железа гема был в восстановленном состоянии (Fe²⁺). При включении в гем трёхвалентного железа (Fe³⁺) образуется метгемоглобин — очень плохой переносчик Метгемоглобин (MetHb) — Hb, содержащий Fe гема в трёхвалентной форме (Fe³⁺); не переносит О₂; прочно связывает O₂, так что диссоциация последнего затруднена. Это приводит к метгемоглобинемии и неизбежным нарушениям газообмена. Образование MetHb может быть наследственным или приобретённым. В последнем случае это результат воздействия на эритроциты сильных окислителей. К ним относят нитраты и неорганические нитриты, сульфаниламиды и местные анестетики (например, лидокаин). Карбоксигемоглобин — плохой переносчик кислорода. Hb легче (примерно в 200 раз), чем с O2, связывается с монооксидом углерода СО (угарный газ), образуя карбоксигемоглобин (O2 замещён CO). Гликозилированный Hb (HbА1с) — HbА (A1), модифицированный ковалентным присоединением к нему глюкозы (норма HbA1C 5,8–6,2%). К одним из первых признаков сахарного диабета относят увеличение в 2–3 раза количества HbA1C. Этот Hb имеет худшее сродство к кислороду, чем обычный Hb.

Метаболизм гемоглобина. Удаление эритроцитов из кровотока происходит трояко: 1. путём фагоцитоза, 2. в результате гемолиза и 3. при тромбообразовании. Фагоцитоз. Закончившие жизненный цикл и повреждённые эритроциты фагоцитируются макрофагами селезёнки, печени и костного мозга. Поскольку в эритроцитах нет синтезирующего белок аппарата и синтез белка de novo невозможен, со временем в них происходит деградация белков, снижается обмен веществ, нарушается их форма, а на поверхности клетки появляются новые Аг (например, «Аг старения» — деградировавший белок полосы 3). Такие стареющие, а также повреждённые клетки распознаются макрофагами и фагоцитируются. Нормально за 1 сутки из кровотока удаляется 0,5–1,5% общей массы эритроцитов (40 000–50 000 клеток/мкл, или около 4,2х10¹⁰/л).

Гемолиз — разрушение эритроцитов вследствие как внутренних дефектов клетки (например, при наследственном сфероцитозе), так и под влиянием разных факторов микроокружения [при пирексии — значительном повышении температуры тела, под влиянием меди, мышьяка, бактериальных эндотоксинов; в результате механического повреждения клетки (например, при прохождении через мелкие сосуды), в результате взаимодействия Аг эритроцита с присутствующими в плазме АТ, а также под влиянием компонентов комплемента]. При этом содержимое клетки выходит в плазму, а клеточные обломки фагоцитируются макрофагами. Массовый гемолиз эритроцитов может привести к снижению общего количества циркулирующих эритроцитов (гемолитическая анемия).

Распад гемоглобина. При любом варианте разрушения эритроцитов Hb распадается на гем и глобины. Глобины, как и другие белки, расщепляются до аминокислот, а при разрушении гема освобождаются ионы железа, оксид углерода (СО) и протопорфирин (вердоглобин, из которого образуется биливердин, восстанавливающийся в билирубин). Билирубин в комплексе с альбумином транспортируется в печень, откуда в составе жёлчи поступает в кишечник, где происходит его превращение в уробилиногены. Превращение гема в билирубин можно наблюдать в гематоме: обусловленный гемом пурпурный цвет медленно переходит через зелёные цвета вердоглобина в жёлтый цвет билирубина. В организме билирубин образуется не только из гема Hb, но и при распаде гема, входящего в состав миоглобина и цитохромов. Билирубин — жёлчный пигмент красного цвета, находящийся в жёлчи в виде натриевой (растворимой в жёлчи) или кальциевой (нерастворимой в жёлчи) соли — продукт восстановления биливердина, образуется преимущественно в результате нормального и патологического разрушения эритроцитов. В клинической практике различают прямой (конъюгированный, связанный) и непрямой (неконъюгированный, свободный) билирубин.

· Непрямой билирубин — фракция сывороточного билирубина, не соединившаяся в клетках печени с глюкуроновой кислотой (назван так потому, что реагирует с диазореактивом Эрлиха только после добавления этилового спирта).

· Прямой билирубин — фракция сывороточного билирубина, соединившаяся в гепатоцитах с глюкуроновой кислотой с образованием диглюкуронида билирубина (назван так потому, что напрямую реагирует с диазореактивом Эрлиха).

В гепатоцитах происходит конъюгация билирубина с глюкуроновой кислотой и секреция его в жёлчь с помощью механизма активного транспорта. Под влиянием микрофлоры кишечника образуются бесцветные уробилиногены, небольшая часть их всасывается в кишечнике и вновь попадает в печень, а основная часть под действием кишечной микрофлоры окисляется в окрашенные уробилины и удаляется с фекалиями. При патологических состояниях (например, при увеличении количества жёлчных пигментов или заболеваниях печени) уробилиноген может выделяться с мочой.При увеличении содержания в крови билирубина (гипербилирубинемия) он диффундирует в ткани, окрашивая их в жёлтый цвет. Такое состояние называется желтухой. В зависимости от того, какой тип билирубина присутствует в плазме, гипербилирубинемию можно разделить на неконъюгированную или конъюгированную. Первый вариант наблюдается при усиленном гемолизе (надпечёночная желтуха) или заболеваниях печени (печёночная желтуха): как приобретённых (действие токсических веществ, отравления грибами, гепатиты, цирроз), так и при наследственных ферментопатиях (например, при синдромах Криглера–Найара и Жильбера). Конъюгированная гипербилирубинемия может быть обусловлена обтурацией печёночных или общего жёлчного протоков (подпечёночная желтуха), например камнем или опухолью, а также при некоторых наследственных заболеваниях (например, синдром Дабина–Джонсона), проявляющихся нарушением секреции в жёлчь билирубина и ряда других конъюгированных соединений (например эстрогенов). Конъюгированный билирубин растворим в воде, поэтому он обнаруживается в моче больных конъюгированной гипербилирубинемией. Присутствие в моче билирубина и отсутствие уробилиногена свидетельствует о наличии обтурационной желтухи. При надпечёночной желтухе в моче в больших количествах выявляется уробилиноген, но билирубин, как правило, отсутствует.

Метаболизм железа. Железо участвует в функционировании всех систем организма. Суточная потребность в железе составляет для мужчин 10 мг, для женщин 18 мг (в период беременности и лактации — 38 и 33 мг соответственно). Общее количество железа (преимущественно в составе гема Hb) в организме — около 3,5 г (у женщин — 3,0 г). Железо абсолютно необходимо для эритропоэза. Различают клеточное железо, внеклеточное железо и железо запасов.

· Клеточное железо. Составляет значительную часть от общего количества железа в организме, участвует во внутреннем обмене железа и входит в состав гемсодержащих соединений (гемоглобина, миоглобина, ферментов, например, цитохромов, каталаз, пероксидазы), негемовых ферментов (например, НАДН–дегидрогеназы), металлопротеидов (например, аконитазы).

· Внеклеточное железо. К нему относят свободное железо плазмы и железосвязывающие сывороточные белки (трансферрин, лактоферрин), участвующие в транспорте железа.

· Железо запасов. Находится в организме в виде двух белковых соединений — ферритина и гемосидерина — с преимущественным отложением в печени, селезёнке и мышцах и включается в обмен при недостаточности клеточного железа.

Основная масса железа организма входит в состав гема (Hb, миоглобин, цитохромы). Часть железа запасается в виде ферритина (в гепатоцитах, макрофагах костного мозга и селезёнки) и гемосидерина (в клетках фон Купффера печени и макрофагах костного мозга). Некоторое количество находится в лабильном состоянии в связи с трансферрином. Железо, необходимое для синтеза гема, извлекается преимущественно из разрушенных эритроцитов. Источники железа — поступление с пищей и разрушенные эритроциты.

· Железо, поступающее с пищей, всасывается в кишечнике в двенадцатиперстной кишке и начальном отделе тощей кишки. Железо всасывается преимущественно в двухвалентной форме (Fe2+). Всасывание Fe2+ в ЖКТ ограничено и контролируется его концентрацией в плазме крови [соотношением белков — апоферритина (свободного от железа) и ферритина]. Усиливают всасывание аскорбиновая, янтарная, пировиноградная кислоты, сорбит, алкоголь; подавляют — оксалаты, препараты кальция и содержащие кальций продукты (например, творог, молоко и т.д.). В среднем в сутки всасывается 10 мг железа. В ЖКТ железо накапливается в эпителиальных клетках слизистой оболочки тонкого кишечника. Отсюда трансферрин переносит железо в красный костный мозг (для эритропоэза, это всего 5% всосавшегося Fe2+), в печень, селезёнку, мышцы и другие органы (для запасания).

· Железо погибших эритроцитов при помощи трансферрина поступает в эритробласты красного костного мозга (около 90%), часть этого железа (10%) запасается в составе ферритина и гемосидерина.

Незначительная часть железа теряется с потом и клетками эпидермиса. Общая потеря железа — 1 мг/сут. Также физиологическими считают потери железа с менструальной кровью и с грудным молоком. Дефицит железа наступает, когда его потери превышают 2 мг/сут. При дефиците железа развивается самая распространённая анемия — железодефицитная, т.е. анемия вследствие абсолютного снижения ресурсов железа в организме.

Анемия — любое состояние, при котором количество эритроцитов, содержание Hb и Ht снижены относительно нормы (содержание Hb <100 г/л, количество эритроцитов <4,0´1012/л, содержание железа сыворотки крови <14,3 мкмоль/л). Термин «анемия» без детализации не определяет конкретного заболевания, а лишь указывает на изменения в анализах крови, т.е. анемию следует считать всего лишь одним из симптомов патологических состояний. Важными критериями объективной оценки при анемиях являются средний эритроцитарный объём (в норме составляет 80-94 фемтолитра — фл), среднее содержание Hb в эритроците (в норме — 27-33 пикограмма — пг), содержание железа в крови (норма составляет 14,3–28 мкмоль/л), общая железосвязывающая способность сыворотки (норма — 55–65 мкмоль/л).

Базисные знания студентов, необходимые для реализации целей занятия.

Знать:

1. Состав крови.

2. Форменные элементы крови.

3. Строение эритроцитов.

4. Строение отдельных видов лейкоцитов.

5. Содержание гемоглобина в крови.

6. Эритропоэз.

План проведения занятия:

1. Вводное слово преподавателя о цели занятия и схеме проведения. Ответы на вопросы студентов.

2. Устный опрос.

3. Учебно-практическая и исследовательская работа студентов.

4. Выполнение студентами индивидуальных контрольных заданий.

Вопросы для самоподготовки к занятию:

1. Эритроциты, их физиологическое значение, нормальное содержание в циркулирующей крови.

2. Гемолиз эритроцитов, его виды.

3. Эритропоэз, его регуляция.

4. Гемоглобин, физиологическое значение. Виды и соединение гемоглобина.

5. Цветовой показатель крови, его величина.

Выполните следующие лабораторные работы:

Необходимы: микроскоп, камера Горяева, смеситель для подсчета эритроцитов, чашка для разбавления цитратной крови, фильтровальная бумага, 3% раствор NaCl.

Цель работы: Определение количества эритроцитов

В норме в 1 мм3 крови человека содержится 4,5 - 5 млн эритро­цитов (или (4,5- 5) • 1012 в 1л).