Физиология жидких сред оранизма (методичка)

транспорт аминокислот, полипептидов, углеводов, жиров, ферментов, гормонов, различных биологически активных соединений (простагландины, лейкотриены и др.), микроэлементов.

Защитная функция:

участие в специфическом и неспецифическом иммунитете (адсорбция вредных веществ, перенос на поверхности иммуноглобулинов, компонентов системы комплемента, иммунных комплексов),

участие в свертывании крови (содержат фосфолипидный фактор, аналогичный 3 фактору тромбоцитов), появление в крови разрушенных эритроцитов способствуют гиперкоагуляции и тромбообразованию.

Регуляторная функция:

участие в регуляции кислотно-основного состояния (гемоглобиновый

буфер);

участие в регуляции ионного состава плазмы и водного обмена;

участие в регуляции эритропоэза, при разрушении эритроцитов освобождаются содержащиеся в них эритропоэтические факторы, оказывающие стимулирующее влияние на образование эритроцитов в костном мозге.

Количество эритроцитов в крови составляет:

умужчин — (4,5–5,1) × 1012/л;

уженщин — (3,7–4,7) × 1012/л.

Более высокое содержание эритроцитов у мужчин обусловлено стимулирующим влиянием андрогенов на эритропоэз.

Общее количество эритроцитов, циркулирующих в крови, находящихся в кровяном депо и костном мозге взрослого человека в обычных условиях, составляет (25–30) × 1012/л. Эта совокупность эритроцитов называется

эритроном.

Увеличение количества эритроцитов в крови выше верхней границы физиологической нормы называется эритроцитозом. Он бывает перераспределительным и истинным.

Перераспределительный эритроцитоз отмечается при:

потере жидкости организмом (дегидратации);

физических нагрузках;

эмоциональных, стрессовых состояниях;

понижении барометрического давления (компенсаторная реакция при подъеме на высоту).

При пребывании на больших высотах в первые часы эритроцитоз обусловлен поступлением в циркулирующую кровь эритроцитов из депо, а в дальнейшем — повышением продукции эритроцитов в костном мозге.

Абсолютные (истинные) эритроцитозы возникают вследствие усиления эритропоэза. Они бывают первичные и вторичные.

К первичным относят истинную полицитемию (эритремию) — злокачественное перерождение клетки-предшественницы миелопоэза, которое ведет к повышенной продукции эритоцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.

Вторичные эритроцитозы являются симптомами какого-либо заболевания (вследствие гипоксии при заболеваниях легких, повышенной продукции эритропоэтинов при патологии почек, печени, при избытке глюкокортикоидов).

Физиологический эритроцитоз наблюдается у новорожденных в первые 3- 4 дня после рождения (до 6,0 × 1012 /л).

Уменьшение количества эритроцитов в крови ниже нижней границы физиологической нормы — эритропения — отмечается в результате:

кровопотери;

снижения эритропоэза;

разрушения эритроцитов (гемолиз).

Эритропения отмечается при анемии (сочетание с низким содержанием

Hb).

Образование эритроцитов происходит в красном костном мозге (в 1мин образуется 160 × 106 клеток). 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 ретикулоцитов в периферической крови составляет около 1% всех циркулирующих красных клеток крови и отражает интенсивность продукции эритроцитов (возрастает при острой кровопотере, гемолизе эритроцитов, лечении некоторых анемий).

Продолжительность жизни эритроцитов (время циркуляции в крови) — 90–120 дней. Основная масса эритроцитов (90%) разрушается путем фагоцитоза макрофагами селезенки, печени и красного костного мозга. Остальная часть эритроцитов (10%) распадается непосредственно в кровотоке. Освобожденный гемоглобин при этом связывается с белком плазмы — гаптоглобином, а затем этот комплекс разрушается макрофагами печени и селезенки.

ГЕМОГЛОБИН, ЕГО СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ФУНКЦИИ.

Основные функции эритроцитов обусловлены наличием в их составе красного кровяного пигмента — гемоглобина.

Гемоглобин — хромопротеид, который состоит из белка глобина (4 полипептидные цепи — 2 цепи α и 2 цепи β) и 4 пигментных групп (гем). Гем представляет собой протопорфирин, в центре которого расположен ион Fe2+, способный обратимо присоединять молекулу кислорода.

Функции гемоглобина:

Транспорт О2 от легких к тканям в виде оксигемоглобина (HbO2). Одна молекула Нb присоединяет 4 молекулы кислорода. 1г Нb связывает 1,34 мл О2.

Транспорт СО2. В тканях карбаминовой связью присоединяет СО2 и в виде карбогемоглобина (HbСО2) переносит его к легким.

Участие в регуляции кислотно-основного состояния крови (гемоглобиновая буферная система).

Соединения гемоглобина:

1. Оксигемоглобин (HbО2) — гемоглобин, присоединивший 4 молекулы О2. В артериальной крови его содержится около 98%, а в венозной — около 60%. Гемоглобин, отдавший О2, называется восстановленный, или дезоксигемоглобин (Hb). Гемоглобин обладает высоким сродством к

кислороду. Показателем сродства является Р50 — напряжение О2 в мм рт.ст., при котором содержание оксигемоглобина равно 50% (в норме Р50 составляет 27 мм рт. ст.). Снижение данного показателя свидетельствует об уменьшении сродства гемоглобина к кислороду, а увеличение его — о повышении сродства.

2. Карбогемоглобин (HbСО2) — соединение гемоглобина с СО2.

3. Карбоксигемоглобин (HbCО) — соединение гемоглобина с угарным

газом (СО). Соединение в 150–200 раз прочнее HbО2; гемоглобин, присоединивший СО, неспособен связываться с О2. При содержании во вдыхаемом воздухе 0,1% СО 80% гемоглобина превращается в карбоксигемоглобин. При содержании 1% — гибель через несколько минут. В норме в крови содержится примерно 1% HbCO. У курильщиков — до 3%,

после глубокой затяжки — до 10%. При вдыхании чистого О2 резко возрастает скорость распада карбоксигемоглобина, что пользуется на практике для лечения отравлений СО.

4. Метгемоглобин (MetHb). Образуется под влиянием сильных окислителей (нитраты, неорганические нитриты, сульфаниламиды, перманганат калия и др.). При этом Fe2+ превращается в Fe3+, в результате чего возникает прочное соединение гемоглобина с О2, нарушается транспорт О2, При 66% насыщения крови MetHb наступает острая гипоксия

Физиологическими соединениями Hb являются оксигемоглобин и карбогемоглобин.

При взаимодействии с соляной кислотой образуется солянокислый гематин (гемин). При высушивании образуются кристаллы специфической формы, свойственной только данному соединению. Используется в криминалистике для обнаружения пятен крови (проба Тейхмана) и при определении количества гемоглобина в крови по способу Сали в качестве стандартного раствора. Солянокислый гематин, образующийся при взаимодействии гемоглобина и соляной кислоты желудочного сока, окрашивает дно эрозий и язв в коричневый цвет и придаѐт рвотным массам при желудочном кровотечении вид «кофейной гущи».

В скелетных мышцах, миокарде содержится дыхательный пигмент миоглобин (мышечный гемоглобин). Обладает большим сродством к кислороду по сравнению с гемоглобином. Связывает до 14% О2 в организме. Его роль заключается в обеспечении кислородом мышцу в период ее сокращения, когда происходит пережатие капилляров и кровоток через ткань прекращается. В этот период главным источником кислорода является миоглобин, который затем в фазу расслабления мышц и восстановления кровотока опять «запасается» кислородом.

При кровоизлияниях из Hb образуется белковый комплекс коллоидной формы окиси железа — гемосидерин. Это железосодержащий пигмент ржавокоричневого цвета. Гемосидерин содержится в макрофагах селезенки, печени и костного мозга и может быть обнаружен при микроскопическом исследовании в окрашенных соответствующим образом образцах ткани.

Гликозилированный гемоглобин (HbA1C) — это Hb,

модифицированный ковалентным присоединением к нему глюкозы (норма HbA1C 5,8–6,2%). Увеличение количества HbA1C в 2–3 раза относят к одному из первых признаков сахарного диабета. Этот Hb имеет худшее сродство к кислороду, чем обычный Hb.

Метаболизм гемоглобина.

Синтез Нb происходит в эритробластах и нормобластах в костном мозге. Распад гемоглобина. После разрушения эритроцитов гемоглобин

распадается на гем и глобины. Глобины, как и другие белки, расщепляются до аминокислот, а при разрушении гема освобождаются ионы железа и протопорфирин, из которого образуется свободный (непрямой) билирубин. Он транспортируется в печень, где превращается в связанный (прямой) билирубин, который выделяется в составе желчи в желчные пути и далее транспортируется по кишечному тракту. При этом он частично вновь всасывается в кровь и выводится почками с мочой в виде уробилиногена, а также превращается в кишечнике в стеркобилин, который выводится с калом, придавая ему темное окрашивание (рисунок 2).

Увеличение уровня билирубина в крови может происходить как за счет связанного (из-за нарушенного оттока из желчных капилляров прямой билирубин поступает в кровь), так и свободного (основной признак интенсивного разрушения эритроцитов) или того и другого одновременно (при повреждении клеток печени при гепатите).

Рисунок 2 – Обмен гемоглобина и билирубина

Виды гемоглобина

Существует несколько видов Hb, образующихся на разных сроках развития организма, различающихся строением глобиновых цепей и сродством к кислороду.

HbP — эмбриональный (примитивный) гемоглобин, синтезируется в раннем эмбриогенезе и содержится в эритроцитах с 4 по 12 неделю внутриутробного развития.

HbF — фетальный гемоглобин, появляется на 8-й неделе, составляет основную массу гемоглобина с 12-й до 36-й недели жизни плода.

HbА — гемоглобин взрослых. Количество гемоглобина А возрастает после 30-й недели жизни плода. В течение первого года жизни ребенка HbF заменяется на HbА. Большая часть гемоглобина взрослого человека (96—98%) состоит из фракции А1; от 1,5 до 3% всего гемоглобина приходится на фракцию А2 (состоит из 2 α и 2 δ полипептидных цепей).

HbP и HbF гемоглобины обладают более высоким сродством к кислороду. НbF насыщается на 60% при таком рО2, когда HbA матери только на 30%. Благодаря данному свойству HbF обеспечивает кислородом ткани плода в условиях сравнительно низкого рО2 в артериальной крови плода.

Известно более 1000 мутаций разных глобинов, значительно изменяющих свойства Hb, в первую очередь — способность транспортировать O2. При талассемии (вид анемии) нарушен синтез полипептидных цепей, входящих в

входящих в структуру HbA, но увеличено содержание HbA2 и HbF. Эритроциты имеют вид мишени, сильно прокрашиваются по периферии и в центре. При серповидноклеточной анемии основную массу гемоглобина составляет гемоглобин S (HbS) отличающийся от гемоглобина А наличием в бета-цепи вместо остатка глютаминовой кислоты остатка валина.

В норме содержание гемоглобина в крови: составляет:

—у мужчин 130–160 г/л,

—у женщин — 120–140 г/л.

Состояние, характеризующееся снижением количества гемоглобина и (или) эритроцитов в единице объема крови, называется анемией.

В зависимости от причины развития анемий выделяют:

•постгеморрагические (после кровопотери);

•вследствие нарушения эритропоэза (в результате дефицита веществ, необходимых для осуществления нормального кроветворения —

железодефицитная анемия, витамин В12- и фолиеводефицитная анемии, а также гипоили апластические анемии вследствие преимущественного повреждения стволовых клеток либо клеток-предшественниц миелопоэза).

•гемолитические (при укорочении срока жизни эритроцитов и преобладании процесса разрушения эритроцитов над их продукцией, при таких анемиях имеет место усиленный внутрисосудистый либо внутриклеточный гемолиз).

Классификация анемий по степени тяжести:

•легкой степени (Hb 120–90г/л);

•средней степени (Hb 90–70г/л);

•тяжелой степени (Hb < 70 г/л).

При анемии нарушается дыхательная функция крови — доставка кислорода к тканям (гемическая гипоксия). Потребность организма в кислороде в определенной степени компенсируется мобилизацией защитноприспособительных реакций: усилением дыхания, тахикардией, ускорением кровотока, спазмом периферических сосудов, выходом крови из депо, усилением эритропоэза и др. В случаях прогрессирующей анемии наступает тяжелая кислородная недостаточность, которая может закончиться гибелью.

Для оценки степени насыщенности эритроцитов гемоглобином вычисляют

цветовой показатель (ЦП):

В норме ЦП = 0,85–1,05 — нормохромные эритроциты.

Пр ЦП < 0,85 эритроциты называются гипохромными, при ЦП > 1,05 — гиперхромными. Определение цветового показателя позволяет провести дифференциальный диагноз при анемиях различной этиологии.

Современные автоматические гематологические анализаторы, помимо подсчета количества эритроцитов, определяют расчетные индексы эритроцитов, которые используются для характеристики состояния эритрона.

Средний объем эритроцита (mean corpuscular volume — MCV). В норме этот показатель составляет 80–100 фл (фемтолитров).

MCV Hct 10 ; RBC

где Hct — гематокритный показатель в %,

RBC — число эритроцитов в млн. в 1 мм3 крови.

MCV < 80 фл свидетельствует о микроцитозе, а MCV > 100 фл — о макроцитозе.

Среднее содержание гемоглобина в эритроците (mean corpuscular hemoglobin — MCH) —отражает массу гемоглобина в отдельном эритроците в абсолютных единицах ― пикограммах. В норме: 27–31 пг.

MCH RBCHb ;

где Hb — количество гемоглобина в крови (г/л), RBC — число эритроцитов в 1 л крови.

На основании величины MCH выделяют гипо-, гипер- и нормохромные анемии.

Средняя концентрация гемоглобина в эритроците (mean corpuscular hemoglobin concentration — MCHC). В норме составляет 30–38 %.

MCHС HctHb 10 ;

где Hb — количество гемоглобина в крови (г/л), Hct — гематокритный показатель в %.

MCHC отражает насыщение эритроцита гемоглобином и в отличие от MCH не зависит от клеточного объема. Снижение MCHC свидетельствует о нарушении синтеза гемоглобина.

Показатель анизоцитоза эритроцитов (red cell distribution width —

RDW) — отражает различия в объеме эритроцитов, т.е. степень анизоцитоза (в норме 11,5–14,5 %). RDW более 15,0 % указывает на присутствие гетерогенных по объему клеток (микро-, нормо-, макроцитов). Данный показатель необходимо оценивать только параллельно с анализом размера эритроцитов и морфологическим исследованием мазка крови.

ГЕМОЛИЗ, ЕГО ВИДЫ. ОСМОТИЧЕСКАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ.

Гемолиз — разрушение оболочки эритроцитов, сопровождающееся выходом Hb в плазму (лаковая кровь).

Виды гемолиза:

1.Механический (in vitro при встряхивании крови в пробирке, in vivo иногда возникает при длительной ходьбе (маршевая гемоглобинурия), а также

убольных с протезированием клапанного аппарата сердца и сосудов).

2.Термический (возникает при неправильном хранении крови — ее замораживании и последующем быстром размораживании. Внутриклеточная кристаллизация биологической воды приводит к разрушению оболочки эритроцитов).

3.Химический (in vivo под воздействием веществ, нарушающих фосфолипидную часть мембраны эритроцитов (эфир, хлороформ, бензол, ацетон, соединения анилина), in vitro под влияние кислот, щелочей, тяжелых металлов и др.).

4.Биологический. Под влиянием факторов биологического происхождения (гемолизины, яд змей, грибной яд, простейшие (молярийный плазмодий).

5.Осмотический (в гипотонических растворах).

В лабораторной практике используют определение осмотической резистентности эритроцитов (ОРЭ) по отношению к гипотоническим растворам хлорида натрия различной концентрации.

Различают:

минимальную ОРЭ — концентрация раствора NaCl, при которой начинается гемолиз (0,46–0,48 % р-р NaCl). Гемолизируются менее устойчивые.

максимальную ОРЭ — концентрация раствора NaCl, в котором гемолизируются все эритроциты (0,32–0,34 % р-р NaCl).

Осмотическая резистентность эритроцитов зависит от степени их зрелости

иформы. Форма эритроцитов характеризуется соотношением между их толщиной и диаметром, что получило название индекса сферичности. В норме он равен 0,27–0,28.

При его повышении (при некоторых гемолитических анемиях) появляются шаровидные эритроциты (сфероидные). Их резистентность и продолжительность жизни снижается на 12–14 дней. Сфероидную форму приобретают эритроциты, завершающие жизненный цикл.

Молодые формы эритроцитов, поступающие из костного мозга в кровь, наиболее устойчивы к гипотонии. В особенности это относится к менее зрелым клеткам (ретикулоциты, полихроматофилы), для которых характерны уплощенная дисковидная форма и малый индекс сферичности.

Исследование ОРЭ проводят для диагностики гемолитических анемий.

6. Иммунный гемолиз — при переливании несовместимой крови или при наличии иммунных антител к эритроцитам.

7. Физиологический — гемолиз эритроцитов, закончивших свой срок жизни (в печени, селезенке, красном костном мозге).

Причины гемолиза в организме

1. Переливание несовместимой крови.

2.Сепсис, влияние гемолитических микроорганизмов.

3.Попадание в организм гемолитических ядов.

4.Отравление различными органическими и минеральными веществами. 5.Аутоимунные реакции.

Опасность гемолиза заключается в развитии комбинированного шока, а в

последующем — острой и хронической почечной недостаточности. При массивном внутрисосудистом разрушении эритроцитов с выходом свободного гемоглобина в плазму гемоглобин начинает выделяться почками, что повреждает нефрон.

СКОРОСТЬ ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ, ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЕЕ ВЕЛИЧИНУ.

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) является мерой оценки суспензионной устойчивости эритроцитов. Измерение величины СОЭ проводят в градуированных капиллярных пипетках, а для предотвращения свѐртывания крови к ней добавляют трѐхзамещѐнный цитрат натрия (так называемая цитратная кровь). В течение часа в верхней части капиллярной трубки появляется светлый столбик плазмы, высота которого в миллиметрах и является величиной СОЭ.

СОЭ в норме равна:

В условиях физиологической нормы скорость оседания эритроцитов невысока, что обусловлено преобладанием в плазме крови белков альбуминовой фракции. Альбумины являются лиофильными коллоидами, создают вокруг эритроцитов гидратную оболочку и удерживают их во взвешенном состоянии. Глобулины представляют собой лиофобные коллоиды, способствуют уменьшению гидратной оболочки вокруг эритроцитов и отрицательного поверхностного заряда их мембран, что ведет к усилению агрегации эритроцитов.

Сопротивление таких агрегатов трению меньше, чем отдельных эритроцитов, агрегаты быстрее оседают. В связи с этим важная роль в обеспечении скорости оседания эритроцитов (СОЭ) отводится соотношению альбуминовых и глобулиновых фракций крови, т.е. альбумин-глобулиновому (белковому) коэффициенту (БК). В крови величина БК в норме относительно постоянна и равна 1,5–2,3. Снижение БК, характерное для многих патологических состояний, может быть связано как с увеличением абсолютного количества глобулинов (при острых и хронических воспалительных процессах), так и с уменьшением абсолютного количества альбуминов (при циррозе печени, гепатите и других заболеваниях печени).

Факторы, влияющие на СОЭ.

При травме, инфекциях, многих острых заболеваниях в течение нескольких часов в крови появляются так называемые белки острой фазы (воспаления), синтезируемые преимущественно в печени. К ним относятся C-

реактивный, α1-антитрипсин, фибриноген, церулоплазмин и др. Увеличение содержания белков острой фазы в плазме крови (главным образом фибриногена) увеличивает СОЭ.

На СОЭ влияет рН плазмы крови: при ацидозе отмечают снижение, при алкалозе — повышение.

СОЭ уменьшается при увеличении количества эритроцитов (при эритремии, например, оседание эритроцитов может полностью прекратиться вследствие повышения вязкости крови). При анемиях СОЭ ускоряется.

Повышенное насыщение эритроцитов гемоглобином ускоряет СОЭ.

СОЭ повышается при интенсивной физической работе.

Ускоряется СОЭ во 2-й половине беременности, вследствие увеличения количества фибриногена.

СОЭ представляет собой неспецифический показатель, свидетельствующий об изменении физико-химических свойств и состава крови. Зависимость СОЭ от большого количества факторов обусловливает диагностическую ценность данного теста только в комплексе с другими гематологическими показателями.

ЛЕЙКОЦИТЫ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ.

Лейкоциты или белые кровяные клетки, в отличие от эритроцитов, имеют ядро и другие структурные элементы, свойственные клеткам. Размер от 7,5 до 20 мкм. Они содержат целый ряд ферментов (протеазы, пептидазы, диастазы, липазы и др.). Ферменты в обычных условиях находятся в изолированном состоянии в лизосомах (лизосомные ферменты).

Для лейкоцитов характерно амебовидное движение, что позволяет им выходить из кровеносного русла (скорость их движения 40 мкм/мин). Выход лейкоцитов через эндотелий капилляров называется диапедезом. После выхода из сосуда они направляются к месту внедрения инородного фактора, очагу воспаления. Свойством активировать направленную миграцию лейкоцитов (хемотаксис) обладают компоненты комплемента, бактериальные липополисахариды, продукты деградации клеток, хемокины.

Основная функция лейкоцитов — защитная — обеспечение неспецифической резистентности, специфического гуморального и клеточного иммунитета. Лейкоциты формируют мощный кровяной и тканевый барьеры против микробной, вирусной и паразитарной инфекции, осуществляют лизис (растворение) поврежденных тканей (гистолитическая функция).