Учебник

РНК-содержащих структур (рибосомы) и, несмотря на отсутствие ДНК,

способны синтезировать гемоглобин, липиды, пурины. В митохондриях синтез АТФ осуществляется за счет использования кислорода, одновременно в этих клетках протекает и анаэробный гликолиз. Ретикулоцит имеет на поверхности те же молекулы, что и зрелый эритроцит, включая гликофорин А, антигены группы крови и системы резус. Благодаря рецепторам к трансферрину ретикулоцит абсорбирует молекулы железа, плотность которых более выражена у менее зрелых ретикулоцитов.

Диаметр ретикулоцитов составляет 7,7-8,5 мкм. Средний объем ретикулоцитов на 24-35% больше эритроцитов (101-128 фл), а концентрация гемоглобина в них ниже, чем в зрелом эритроците, что объясняет появление гипохромных макроцитов в периферической крови при состояниях,

сопровождающихся ретикулоцитозом. В процессе созревания ретикулоцитов клетка освобождается от рибосом, утрачивает митохондрии, места связывания с трансферрином, в результате синтез гемоглобина прекращается.

Характерной морфологической особенностью ретикулоцитов является наличие в цитоплазме зернисто-сетчатой субстанции, представляющей собой остатки рибосом, выявляемой при суправитальном методе окраски. В

различных ретикулоцитах она отличается полиморфизмом; чем клетка моложе, тем субстанция более обильная.

Количество ретикулоцитов отражает скорость продукции эритроцитов в костном мозге, поэтому их подсчет имеет значение для оценки степени активности эритропоэза. Левый сдвиг ретикулоцитов в сторону незрелых клеток на фоне ретикулоцитоза имеет место при активации эритропоэза.

Нормальное количество ретикулоцитов в периферической крови здорового взрослого человека колеблется в пределах 0,2-1,2 %. Ретикулоцитоз отражает повышенную регенеративную способность костного мозга. Сохраняющийся ретикулоцитоз может свидетельствовать о продолжающемся кровотечении.

Ретикулоцитопения - индикатор угнетения эритропоэза.

181

Поддержание нормального состава эритрона находится под контролем различных механизмов, основными из которых являются парциальное давление кислорода в тканях и секреция эритропоэтина. Уровень оксигенации тканей зависит от интенсивности кровотока, концентрации гемоглобина, степени его насыщения кислородом и сродства гемоглобина к кислороду. Центральная роль в регуляции эритропоэза принадлежит

эритропоэтину (ЭПО). Уменьшение снабжения тканей кислородом или увеличение потребности в кислороде стимулирует продукцию ЭПО и наоборот избыток кислорода в тканях (гипероксия) подавляет образование гормона.

Понятие об эффективном, неэффективном и терминальном

зритропоэзе. Синтез гемоглобина в эритрокариоцитах костного мозга начинается на ранней стадии развития эритробласта и заканчивается в ретикулоците с исчезновением последней рибосомы. Скорость синтеза гемоглобина в проэритробластах и базофильных эритробластах составляет

0,5 пг в час в 1 клетке. В делящихся клетках после митоза количество гемоглобина уменьшается наполовину, в течение интерфазы приближается к исходному уровню. К концу второго митотического цикла (перед делением)

клетки содержат 21,6 пг гемоглобина, а в разделившихся дочерних клетках,

которые по своей морфологии являются базофильными эритробластами, по

10,8 пг. В конце митоза количество гемоглобина в базофильном эритробласте составляет 25,2 пг, а у образовавшихся из него ранних полихроматофильных эритробластов – 13 пг. После деления раннего полихроматофильного эритробласта образуются средние полихроматофильные эритробласты с концентрацией гемоглобина внутри клетки, достигающей критической величины − 13,5 пг. При этом прекращается синтез ДНК, клетка выключается из митотического цикла, скорость синтеза гемоглобина замедляется.

Дальнейшее созревание клеток красного ряда происходит без деления.

182

При нормальном эритропоэзе эритрокариоциты проходят в среднем 5

митозов, в результате из 1 эритробласта получается 32 эритроцита с количеством Нb 27-31 пг.

В небольшой популяции эритроидных клеток синтез гемоглобина осуществляется быстрее, и на стадии раннего полихроматофильного эритробласта клетка подходит к митозу с количеством гемоглобина более 27

пг, при этом она теряет способность к делению. Дальнейшее развитие этой тетраплоидной клетки происходит без деления. Из нее образуется крупный ретикулоцит и затем макроэритроцит, содержащий более 30 пг гемоглобина.

Этот тип деления эритрокариоцитов получил название терминального. В

норме терминальный эритропоэз составляет не более 5 %. Наличие его дает возможность быстро регулировать количество эритроцитов в зависимости от различных физиологических состояний.

Достигнув критической массы гемоглобина (27 пг) на стадии базофильного эритробласта, 5-10% эритрокариоцитов гибнут в костном мозге, подчиняясь законам апоптоза (неэффективный эритропоэз). В

физиологических условиях неэффективный эритропоэз – один из факторов регуляции эритрона, поддержания необходимого количевства эритроцитов в крови. Для оценки величины неэффективного эритропоэза может быть использован цитохимический метод определения количества PAS-

положительных эритрокариоцитов. В костном мозге здорового человека их число не превышает 3-8%. Увеличение объема неэффективного эритропоэза свидетельствует о накоплении или увеличении клеток с ошибочной дифференцировочной или пролиферативной программой. Такие клетки подлежат элиминации посредством физиологической гибели, поэтому

уровень неэффективного эритропоэза отражает интенсивность

апоптоза.

Иммунология эритроцитов. На мембране эритроцита имеется более

250 эритроцитарных антигенов, которые располагаются подобно мозаике.

Роль антигенов заключается в регуляции дифференцировки и созревания

183

клеток. Наиболее изучены антигены систем АВО и резус. Эритроцитарные антигены не меняются в течение жизни человека и могут тысячелетиями сохраняться у трупов при низких температурах и неопределенно долго при высыхании. Системы эритроцитарных антигенов наследуются обычно независимо друг от друга. Наследуемые изменения (мутация) генов приводят к появлению аллелей. Ген, определяющий группу крови системы АВО,

обладает тремя аллелями – в виде антигенов А, В и отсутствия этих антигенов в виде третьей формы – О. Антигены А и В являются кодоминантными и доминируют над О-антигеном. Резус-антигены при передаче их от обоих родителей могут проявляться в двойной дозе

(гомозиготы) или в простой дозе (гетерозиготы) при передачи от одного из родителей. Например, антигены группы А (II) – в виде АА или АО, резус антигены: CDE/CDE или CDE/cDe. Резус-антигены находятся на мембране эритроцитов независимо от пола и возраста, равномерно распределяясь во всех группах крови. Формирование резус антигенов начинается с 3-4 месяца внутриутробного развития.

Начальные этапы эритропоэза характеризуются появлением на мембране клеток HLA I и II классов, CD34, рецептора к трансферрину

(CD71), раннего миелоидного антигена CD33 и Rh-антигенов, а также небольшим количеством рецепторов к ЭПО. Более зрелые предшественники

– КОЕ-Э, отличаются высокой чувствительностью к ЭПО и экспрессией максимального количества эритроидных маркеров: рецепторов к ЭПО,

специфического протеина – гликофорина А и рецепторов к трансферрину.

Обмен витамина В12, фолиевой кислоты, порфиринов.

Витамин В12 – цианкобаламин, источником поступления организм являются только продукты животного происхождения: мясо, яйца, сыр, молоко,

особенно много его в печени и почках. При обычной диете человек получает от 5 до 15 мкг витамина В12 ежедневно, суточная потребность от 2 до 5 мкг.

После прекращения поступления витамина в организм человека анемия развиается в течение нескольких лет. В период беременности, роста и

184

состояниях, сопровождающихся повышенным метаболизмом цианкобаламина, увеличиваются суточные потребности в витамине В12.

После освобождения от пищи витамин В12 в желудке связывается с

R-белком, а затем в подвздошной кишке с внутренним фактором (ВФ),

вырабатываемым париетальными клетками слизистой желудка. Комплекс ВФ-В12 всасывается после специфического связывания с рецепторами подвздошной кишки. В кровотоке В12 переносится специализированными транспортными белками транскобаламинами (ТК), которые доставляют В12

в костный мозг, печень, почки. Для нормального обмена витамина В12

необходимы следующие факторы: наличие витамина в пище, адекватная желудочная секреция, панкреатическая секреция, интактная подвздошная кишка, транскобаламины, синтезируемые печенью. Дефект одного из этих факторов может привести к развитию В12-дефицитной анемии.

Витамин В12 участвует в превращении метилтетрагидрофолата,

поступающего в клетку из крови, в тетрагидрофолат – коферментная форма фолиевой кислоты. Образующиеся активные фолаты необходимы для синтеза пуриновых и пирмидиновых оснований – предшественников ДНК и РНК. Дефицит витаминов В12 и фолиевой кислоты нарушает метаболизм нуклеиновых кислот, вызывает ингибирование клеточного деления. Эти нарушения наиболее выражены со стороны гемопоэтических клеток и клеток желудочно-кишечного тракта.

Наиболее частой причиной развития дефицита витамина В12 является

атрофический гастрит, частота и выраженность которого увеличивается с возрастом. Существенное значение в развитии дефицита витамина В12 имеют генетические факторы. Семейная предрасположенность выявляется у 20-30%

больных. В большинстве случаев семейная предрасположенность связана с выработкой аутоантител к париетальным клеткам желудка и внутреннему фактору. Все антитела к внутреннему фактору относятся к IgG.

При дефиците витамина В12 костный мозг гиперклеточный за счет увеличения количества эритрокариоцитов. Соотношение лейко-/эритро- 1:2

185

– 1:3 (норма 3:1– 4:1). Характерен мегалобластический тип кроветворения с высоким уровнем неэффективного эритропоэза. Клетки не способны синтезировать достаточное количество ДНК для клеточного деления,

клеточный цикл замедляется. В результате нехватки ДНК для вступления в стадию митоза костный мозг переполняется клетками, что создает видимость повышенного эритропоэза. Во время продолжительной фазы покоя хроматин диффузно рассеивается на всем протяжении ядра, придавая ему мегалобластный вид.

В результате нарушения клеточного деления эритроидные клетки становятся крупными (мегалобласты) и качественно изменяется их структура. Ядра мегалобластов всегда имеют характерное нежносетчатое распределение хроматина, асинхронное созревание ядра и цитоплазмы (при выраженной гемоглобинизации ядро сохраняет свой незрелый вид).

Фолиевая кислота в организме человека содержится в количестве 5-10

мг; суточная потребность составляет 50-100 мкг. Запасы ее истощаются через

3-4 месяца после прекращения поступления в организм. Фолаты синтезируются растениями и микроорганизмами. Наибольшее количество фолиевой кислоты содержится в зеленых овощах, фруктах, печени, почках,

дрожжах. Фолиевая кислота всасывается в двенадцатиперстной кишке и проксимальном отделе тощей кишки. В плазме крови она связывается с транспортными белками ( 2-макроглобулином, альбумином). Основным депо фолатов является печень, где она находится в неактивном состоянии (в виде тетрагидрофолиевой кислоты) и переходит в активную форму по мере метаболических потребностей. Фолаты, также как и витамин В12 , занимают ключевое положение во многих видах клеточного метаболизма, включая синтез аминокислот и нуклеиновых кислот, особенно необходимых для пролиферирующих клеток. Коэнзимы фолиевой кислоты необходимы для образования пуриновых соединений, биосинтеза метионина.

Порфирины – органические вещества, широко распространены в природе в виде комплексов с ионами железа – гемоглобин и миоглобин.

186

Основным местом синтеза порфиринов являются эритробласты костного мозга и клетки печени, на основе порфиринов в эритробластах костного мозга синтезируется гемоглобин.

Начинается синтез гема в митохондриях с присоединения сукцинил-

кофермента-А (СоА) к глицину, в результате чего образуется δ-

аминолевулиновая кислота (АЛК). Этот процесс идет с участием фермента

АЛК-синтетазы, в качестве кофермента которого выступает пиридоксаль-5-

фосфат (производное витамина В6). Активность фермента может быть угнетена химическими веществами, в частности свинцом, алкоголем,

снижена глюкозой или гемом. Заканчивается синтез порфиринов включением двухвалентного железа в протопорфирин. Процесс катализируется митохондриальным ферментом феррохелатазой (гемсинтетаза), в

результате чего образуется гем.

Цепь реакций синтеза порфиринов регулируется механизмом обратной связи, где конечный продукт гем регулирует синтез АЛК на уровне транскрипции и трансляции. В результате дефицита одного из ферментов синтеза гема развивается порфирия. При порфирии из-за нарушения синтеза гема снимается механизм обратной связи, прекращается ингибирование скорость-лимитирующего фермента АЛК-синтетазы, поэтому при легких формах порфии удается поддерживать адекватный синтез гема (анемия не развивается), а происходит накопление промежуточных продуктов, которые водорастворимы и при накоплении экскретируются с мочой, при этом моча приобретает розовый или красный оттенок.

Обмен железа. Железо является необходимым элементом многих белков и ферментов, участвующих в ключевых процессах метаболизма,

роста, пролиферации и регенерации клеток, транспорте кислорода к тканям,

тканевом дыхании. Дефицит железа приводит к нарушению синтеза гемоглобина и развитию гипоксии. Вместе с тем железо может быть исключительно токсичным элементом, если присутствует в организме в повышенных концентрациях, превышающих емкость железосодержащих

187

белков. Потенциальная токсичность свободного двухвалентного железа (Fe2+)

объясняется его способностью запускать цепные свободнорадикальные реакции, приводящие к перекисному окислению липидов биологических мембран, образованию высоко реактивных кислородных радикалов,

способных повреждать мембраны клеток, белки, нуклеиновые кислоты и в целом вызывать гибель клетки. Двойственная сущность функций железа диктует необходимость формирования жесткой регуляции концентрации железа в организме человека.

Системный гомеостаз железа регулируется на уровне всасывания железа в тонком кишечнике, процесс выведения (экскреции) железа пассивный, нерегулируемый. В норме баланс железа остается стабильным, и

потери железа уравновешиваются повышением доставки его во время абсорбции. Транспорт и депонирование железа осуществляется специальными белками – трансферрином, трансферриновым рецептором 1 и

ферритином. Показатели нормального обмена железа представлены в табл. 3.1.

В норме из пищи всасывается в тонком кишечнике 1-2 мг железа.

Обязательные суточные потери также составляют около 1-2 мг. Повышенные

188

потери железа во время менструации (0,5-1 мг в день) или повышенные потребности в железе во время беременности (около 500 мг) компенсируются увеличением всасывания алиментарного железа (максимальная способность всасывания – 3 мг в день). Ежедневная потребность в железе превышает его поступление с пищей и составляет около 20 мг, которые в основном расходуются на синтез гемоглобина. Она удовлетворяется за счет реутилизированного железа, образующегося в макрофагах селезенки и других органах системы мононуклеарных фагоцитов (СМФ) при фагоцитозе старых или поврежденных эритроцитов.

Железо в сосудистом русле находится в связи с трансферрином.

Который синтезируется гепатоцитами в соответствии с наличием железа в организме. В ответ на дефицит железа повышается транскрипция трансферриновой мРНК и уровень трансферрина в крови увеличивается, при исчезновении недостатка железа синтез трансферрина снижается. В норме насыщение трансферрина железом составляет около 30%, но может достигать 100% при выраженной перегрузке железом. В физиологических условиях и при дефиците железа только трансферрин осуществляет железотранспортную функцию. Неспецифическое связывание железа с другими транспортными белками, в частности альбумином, наблюдается при перегрузке железом. Биологическая функция трансферрина заключается в его способности легко образовывать диссоциирующие комплексы с железом, что обеспечивает создание нетоксического пула железа в кровотоке, который доступен и позволяет распределять и депонировать железо в организме.

Связывая железо, трансферрин предохраняет клетки от токсического воздействия супероксидных и гидроксильных радикалов, перекиси, и от инфекции, лишая некоторые микроорганизмы возможности использовать железо для поддержания своего метаболизма. Нормальная концентрация трансферина в крови составляет 2-4 г/л.

Железо, связанное с трансферрином, необходимо всем соматическим клеткам организма человека. Поступление в клетку комплекса Fe3+ –

189

трансферрин происходит через специфические рецепторы к трансферрину путем эндоцитоза. В сформированной везикуле при низких значениях рН ионы железа освобождаются от трансферрина и транспортируются во внутриклеточный лабильный пул железа, а комплекс апотрансферрин-

рецептор возвращается на наружную поверхность клетки, апотрансферрин поступает в плазму крови, а рецептор остается на мембране. В

эритрокариоцитах часть Fe3+ превращается в Fe2+, которое используется на синтез гемоглобина. Эритробласт может одновременно присоединить до

100.000 молекул трансферрина и получить 200.000 молекул железа. Судьба

Fe3+ в клетке неоднозначна: либо используется на синтез железосодержащих ферментов, либо откладывается в виде ферритина. Внутриклеточный свободный пул железа участвует в регуляции пролиферации клетки,

экспрессии трансферриновых рецепторов. Неиспользуемая часть железа хранится внутриклеточно в молекуле ферритина в нетоксичной форме (Fe3+)

и его агрегированной форме гемосидерине. Они депонируют железо особенно интенсивно в печени, селезенке, мышцах, костном мозге.

Увеличение внутриклеточного лабильного пула железа приводит к стимуляции синтеза ферритина и снижению экспрессии трансферриновых рецепторов.

Определенная часть рецепторов к трансферрину в виде мономеров сбрасывается клеткой в сосудистое русло, образуя растворимые трансферриновые рецепторы, способные связывать трансферрин. Количество мембранных рецепторов находится в прямой пропорции с рецепторами,

обнаруженными в плазме крови. При перегрузке железом число клеточных и растворимых рецепторов к трансферрину снижается. При сидеропении,

лишенная железа, клетка реагирует повышенной экспрессией трансферриновых рецепторов на своей мембране, увеличением растворимых трансферриновых рецепторов в плазме крови и снижением количества внутриклеточного ферритина. Чем выше плотность экспрессии трансферриновых рецепторов, тем выраженнее пролиферативная активность

190