Клетки крови

КЛЕТКИ КРОВИ И ОСОБЕННОСТИ ИХ МЕТАБОЛИЗМА Состав крови, ее физико-химические особенности

Кровь состоит из жидкой части - плазмы - и взвешенных в ней клеточных элементов (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Объем крови в норме составляет, в среднем, у мужчин - 5,2 л, у женщин - 3,9 л.

Кровь представляет собой коллоидно-полимерный раствор, в котором вода является растворителем, соли и низкомолекулярные органические вещества плазмы - растворенными веществами, а белки и их комплексы - коллоидным компонентом.

Кровь представляет собой функциональную систему, конечным результатом деятельности которой является своевременная доставка О2 и питательных веществ клеткам тканей и органов, удаление продуктов обмена веществ из органов и межклеточных пространств. Конечный результат работы этой функциональной системы определяют с помощью приборов лаб. анализа, т.е. определяют "метаболический потенциал"

- это насыщенность тканей кислородом, кислотно-основное соотношение, белковый состав плазмы.

Особенности метаболизма эритроцитов.

Эритроциты - красные клетки крови, имеющие только клеточную мембрану и цитоплазму. Зрелые эритроциты не имеют ядер, рибосом, митохондрий, лизосом.

По форме эритроциты - это двояковогнутые диски, что позволяет проходить через капилляры. Имеют строму и оболочку. В строме содержаться сократительные белки, поддерживающие форму эритроцита. Мембрана четырехслойная. Наружный слой содержит набор антигенов, двойной средний слой представлен разными классами липидов, в состав липидов входят 25% холестерина, 60% фосфолипидов, представленных: сфингомиелинами - 15%, ФХ-15%, ФС – 8%, 5-10% приходится на гликолипиды, немного эфиров холестерина и свободных жирных кислот), внутренний слой - белковый. Около 60% массы мембранных белков приходится на спектрин, гликофорин и белок полосы - 3.

Нормальное содержание эритроцитов в крови 4.0-5.0 на 1012/л у женщин и 4.5- 5.5 на 1012/л у мужчин.

Главная функция - транспорт газов: перенос О2 и СО2. Он возможен благодаря большому, содержанию гемоглобина и высокой активности фермента карбоангидразы. При этом эритроцит не расходуется и не потребляет О2.

Характерной особенностью эритроцитов является большое содержание 2,3 - дифосфоглицериновой кислоты, имеющей большое значение:

1. В регуляции сродства гемоглобина к кислороду (снижая его) 2. Накопление 2,3-ДФГ - резервный путь аккумуляции АТФ.

1

Эритроциты не имеют ДНК и не синтезируют РНК. В зрелых эритроцитах, изза отсутствия рибосом, не происходят процессы белкового синтеза, по причине отсутствия митохондрий не протекают реакции цикла Кребса. Основные метаболические пути и анаэробный гликолиз и ПФП.

Образование энергии идет только путем анаэробного гликолиза, основной субстрат - глюкоза, которая поступает в эритроциты путем облегченной диффузии с помощью ГЛЮТ.

Ферментные системы эритроцита в процессе анаэробного гликолиза расщепляют глюкозу до молочной кислоты, при этом накапливается энергия в макроэргичных связях АТФ и образуется НАДН, который в эритроцитах восстанавливает метгемоглобин в гемоглобин.

Наряду с глюкозой могут использоваться и другие моносахара - фруктоза, манноза, галактоза, а также триозы и пентозы. Утилизация галактозы имеет значение для эритроцитов новорожденных.

Окисление глюкозы в ПФП приводит к образованию НАДФН, необходимого для поддержания восстановленной формы глутаниона, который защищает эритроцит от перекисного гемолиза. Рибозо-5-фосфат, образующийся в неокислительной ветви ПФП, используется для синтеза нуклеотидов.

Парагликолиз - из ДГАФ и диосиацетона (которые поставляет ПФП и гликолиз), при участии фермента метилглиоксальсинтаза образуется метилглиоксаль, который под влиянием фермента глиоксилазы превращается в лактат.

+Н+

СН3СОСОН------------------->СН3СНСООН

+Н2О

Важным фактором регуляции гликолиза является внутриэритроцитарный рН, при увеличении от 7 до 8,2 гликолиз усиливается.

Большое содержание кислорода в эритроцитах определяет высокую активность образования активных форм кислорода - супероксидазного анион-радикала, пероксида водорода, гидроксил-радикала.

В эритроцитах существуют механизмы предохранения гемоглобина от окисления:

1.В цитоплазме активно протекает ПФ - путь распада глюкозы, дающий НАДФН для работы антиоксидантных ферментов - глутатионредуктазы (это специфичный для эритроцитов фермент).

2.Высока концентрация глютатиона - пептида, содержащего SH - группы, он синтезируется в эритроцитах de novo! Биосинтез GSH осуществляется в 2 стадии при уча-

стии ферментов: глуатионцистеиназы и глутатионсинтетазы.

2

3.Специфический механизм защиты гемоглобина от окисления - фермент метгемоглобин редуктаза, которая катализирует процесс восстановления метгемоглобина от

0.6до 2% в гемоглобин.

4.Сохраняется способность к восстановлению АТФ из предшественников (нуклеотидов).

Нарушения метаболизма эритроцитов

1.Энзимопатии, обуславливающие гемолиз эритроцитов - возникают вследствие генетического дефекта глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, катализирующего лимитирующую реакцию ПФП окисления глюкозы, что обуславливает снижение продолжительности жизни эритроцитов на 30%.

2.Гемоглобинопатии

а) Серповидноклеточная анемия - наследственное заболевание, обусловленное точечной мутацией гена, кодирующего структуру β-цепей гемоглобина. Поэтому в эритроцитах больных присутствует HbS ( в 6 положении вместо глутаминовой кислоты содержится валин).

3

4

б) талассемии - наследственное заболевание, обусловленное отсутствием или снижением скорости синтеза α- и β-цепей гемоглобина. В ходе таких нарушений образуются тетрамеры гемоглобина, состоящие из одинаковых протомеров.

в) гемолитическая анемия - дефицит пируваткиназы - нарушается образование АТФ, сдвигается баланс К+-Na+ с выходом К+ из эритроцитов. Вместе с дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы это наследственная несфероцитарная гемолитическая анемия, распространенная среди населения севера Европы.

6

3. Наследственный сфероцитоз - возникает вследствие дефекта белков цитоскелета эритроцитов - спектрина или анкирина, которые поддерживают двояковогнутую форму эритроцита и эластичность его мембраны.

При старении в эритроците снижается уровень 2,3-ДФГ, уменьшается отдача О2 клеткам, снижается активность АТФаз, что приводит к выходу К+ в среду и нарушению структуры. Причиной разрушения эритроцита является не столько снижение АТФ, сколько неспособность восстановить структурные компоненты мембраны - белки, липиды.

ЛЕЙКОЦИТЫ

Это белые кровяные тельца, обеспечивающие защитную функцию крови. Содержание их в крови 4-9 на 109/л. Выделяют физиологические и реактивные лейкоцитозы.

Физиологические лейкоцитозы: пищеварительный, миогенный, эмоциональный, болевой и лейкоцитоз беременных.

Реактивные лейкоцитозы возникают при воспалении и отличаются от физиологических изменением лейкоцитарной формулы.

Более 50% лейкоцитов находятся в ткани за пределами кровяного русла, 30% - в костном мозге, 20% - в крови.

Классификация лейкоцитов:

1.Гранулоциты: эозинофилы, базофилы, нейтрофилы. Основной их функцией является фагоцитоз.

2.Агранулоциты: лимфоциты и моноциты, которые объединяются общим термином "мононуклеары периферической крови". Все эти клетки участвуют в формировании иммунитета.

НЕЙТРОФИЛЫ - высокоспециализированные клетки, играющие основную роль

вреакциях фагоцитоза.

Находятся в крови 6-8 часов, средняя продолжительность жизни около 13 суток. Нейтрофилы содержат 3 вида гранул: первичные (или азурофильные) содержат кислую фосфатазу, пероксидазу, ДНК-азу, РНК-азу, 5-нуклеотидазу (это позволяет отнести их к первичным лизосомам); вторичные - содержат щелочную фосфатазу; третичные - кислую фосфатазу.

Гликоген обеспечивает функциональную активность нейтрофилов: чем сильнее выражена поглотительная и переваривающая способность НФ, тем выше содержание гликогена. Основным путем синтеза энергии является анаэробный гликолиз, который поддерживает функциональную активность клеток, потребляемый О2 идет на образование АФК.

7

БАЗОФИЛЫ - в крови находятся около 12 часов. Базофилы образуются в костном мозге. В норме их содержание равно 0-1%.

Главная функция базофилов в том, что регулируя микроциркуляцию и проницаемость сосудистой стенки выделяют гистамин. Синтезируют тромбоксаны, лейкотриены, простагландины, протеолитические ферменты. Также они регулируют свертывание крови посредством выделения гепарина и фактора активации агрегации тромбоцитов.

ЭОЗИНОФИЛЫ - в норме их содержание составляет 2-4%. Характерно наличие в эозинофилах пероксидазы, ЦХО, сукцинатдегидрогеназы, кислой фосфатазы, эозинофильного катионного белка, гистаминазы. Главный основной белок эозинофильных гранул богат аргинином, участвует в антипаразитарной функции эозинофилов. Гистаминаза - фермент, разрушающий гистамин, - основной медиатор воспаления.

Функция эозинофилов

1.Обеспечивают противоглистный иммунитет выделяя на поверхность личинки пероксидазу.

2.Участвуют в иммунных реакциях на этапе фагоцитоза:

a)эозинофилы являются подвижными клетками и способны к фагоцитозу, однако их фагоцитарная активность ниже, чем у нейтрофилов.

b)предупреждают попаданиеантигенов в кровеносное русло путем связывания их в тканях.

c)уменьшают гипериммунные реакции, выделяя следующие факторы: гепарин, гистамин, фактор активации тромбоцитов.

МОНОЦИТЫ - наиболее крупные (12-20 мкм) клетки крови. В крови человека их количество составляет от 6% до 8% от общего числа лейкоцитов.

Функции моноцитов:

1.В тканях способны к фагоцитозу, превращаются в макрофаги.

2.Участвуютв клеточном иммунитете.

3.Участвуют в работе свертывающей системы крови.

ЛИМФОЦИТЫ - центральное звено в иммунных реакциях. В них протекают все метаболические процессы: окислительное фосфорилирование, гликолиз, пентозофосфатный шунт. Они формируют гуморальный и клеточный иммунитет.

ПОНЯТИЕ ОБ ИММУННОЙ СИСТЕМЕ.

Иммунная система защищает организм от чужеродных макромолекул, в основном, белковой природы (бактерии, вирусы, грибы, мутантные клетки), формируя иммунный ответ на попадание чужеродных макромолекул во внутреннюю среду.

8

Иммунный ответом называется реакция организма на попадание чужеродных веществ, это энергозависимый процесс, необходимый для активации лимфоцитов, их пролиферации, антителообразования.

Чужеродные макромолекулы, вызывающие иммунную реакцию называются антигенами. Лимфоциты делятся на Т- и В-клетки. Лимфоциты В синтезируют и секретируют в кровь иммуноглобулины (антитела). Активированный В-лимфоцит называ-

ется плазматической клеткой.

Лимфоциты Т - синтезируют Т-рецепторы, которые локализуются на наружной поверхности плазматической мембраны лимфоцитов. Лимфоциты, как и многие клетки организма, вырабатывают белки главного комплекса гистосовместимости (ГКГ), которые локализованы на поверхности клеток. Т-лимфоциты делятся на клоны CD4 и

CD8.

Специфичность клеточного иммунного ответа определяется 2мя классами белков: Т-рецепторами и белками ГКГ.

Клеточный иммунитет представлен лимфоцитами, которые синтезируют Т- рецепторы и белки ГКГ-интегральные белки.

Состояние иммунной системы тесно связано с уровнем свободных аминокислот: метионина, аргинина, цистеина, глутаматом. При белковой недостаточности или избыточности снижается иммунный статус. 23% белка в рационе оптимально для иммунных реакций.

Антиген, попавший в организм, присоединяется к лимфоцитам, на наружной поверхности которых находятсяантитела-иммуноглобулины, комплиментарные данному антигену. В этом процессе участвуют макрофаги и опсонины, которые помогают макрофагам поглощать микроорганизмы. Опсонины - это белки системы комплимента и антитела. Опсонизация подготавливает микроорганизмы к фагоцитозу, делая их "съедобными". Макрофаги путем фагоцитоза поглощают и переваривают микроорганизмы. Они соединяют антиген с антителом. Присоединенный антиген дает сигнал для увеличения синтеза антител. В крови нарастает их количество - развивается иммунный ответ. Затем комплекс антиген-антитело поглощается макрофагами, идет фагоцитоз и разрушение его лизосомами. В лизисе клетки помимо антител и макрофагов участвует система комплимента - каскадная протеолитическая ферментативная система, находящаяся в плазме крови. Обозначается буквой С. Это гуморальный иммунный ответ или гуморальный иммунитет.

Гуморальный иммунный ответ связан с клеточным.

9

Специфичность гуморального иммунного ответа определяется одним классом белков - антителами, это клеточный иммунитет.

Т-рецепторы и белки ГКГ вместе определяют выбор (узнают) комплиментарного пептида-антигена.

Т-лимфоциты представлены 3-мя типами:

1.Т-киллеры (CD-8) - цитотоксические клетки.

2.Т-хелперы (CD-4) - играют главную роль винициации иммунного ответа.

3.Т-супрессоры (CD-8) - помощники, выполняющие регуляторные функции.

Т-хелперы стимулируютактивацию компонентов иммунной системы, Т- супрессоры - подавляют.

Известны 2 класса белков ГКГ, отличающихся по структуре и функциям:

Белки класса 1, которые есть во всех клетках Белки класса 2 - в макрофагах и лимфоцитах

Почему говорят комплекс гистосовместимости? Потому, что комплекс гистосовместимости представлен:

1.Участком генома, содержащим небольшое число структурных генов. (HLA -

ген)

2. Белки, кодируемые этими генами (HLA - белок)

Инициация клеточного иммунного ответа

Функции ИЛ 1

1.Стимулирует хемотаксис .

2.Стимулирует поглощение О2 ( респираторный взрыв).

3.Стимулирует выброс медиаторов воспаления из базофилов.

10