ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ

Система крови

Система крови – совокупность органов кроветворения, периферической крови, органов кроверазрушения и регуляторный аппарат (Г.Ф.Ланг).

Периферическая кровь

	Мужчины		Женщины
рН (арт)	7,35-7,45
РСО2 (арт), mm Hg	35-45
ВЕ (арт), ммоль/л	-2,5 - +2,5
СОЭ, мм/ч	<10		<15
[Эритроциты], 1012/л, или 106/мкл	4.0-5.1		3.7-4.7
[Hb], г/л (г%)	130-160 (13-16)		120-140 (12-14)
ЦП	0.85-1.05
Ретикулоциты, %	0.2-1.2
Лейкоциты, 109/л, или 103/мкл	4-9
Лейкоцитарная формула, %	юные нейтрофилы 0-1	палочкоядерные нейтрофилы 1-6		сегментоядерные нейтрофилы 45-70
лимфоциты 19-37	базофилы 0-1	эозинофилы 0-5		моноциты 2-9
Тромбоциты, 109/л, или 103/мкл	180-320

Количество - 7% "тощего тела".

Гематокрит (Ht) – отношение объема форменных элементов к общему объему крови (40-45%).

Факторы, определяющие Ht:

• количество плазмы (поступление и удаление H2O – быстрые изменения)

• количество эритроцитов (эритропоэз, кровопотеря, гемолиз – медленные изменения).

Фракции периферической крови:

• циркулирующая (54%)

• депонированная (46%)

• печень - 20 %

• селезенка - 16 %

• подкожные сосуды - 10 %

Регуляция системы крови

• Гуморальная

  • гормоны

  • эндотелиальные факторы

  • цитокины (интерлейкины, IL, ИЛ)

  • метаболиты арахидоновой кислоты

  • продукты жизнедеятельности и распада клеток

  • иммунные реакции

• Нервная (симпатоадреналовая)

  • мобилизация депо крови (венозная вазоконстрикция - a1-адренорецепторы)

  • агрегация тромбоцитов (a2-адренорецепторы)

Проверь себя – гематокрит

• Изменения гематокрита в течение одних суток могут быть связаны с (несколько ответов)?

  • активацией эритропоэза

  • выходом лейкоцитов из крови в ткани

  • потерей жидкости вследствие сильного потоотделения

  • потерей эритроцитов при кровопотере

  • восстановлением объема крови после кровопотери

Физико-химические свойства крови

• Осмотическое давление – перераспределение Н2О между внутри- и внеклеточной средой

• Онкотическое давление – перераспределение Н2О между внеклеточной жидкостью и кровью

• Вязкость крови (! – гематокрит)

• Скорость оседания эритроцитов (СОЭ)

  • Нормы:

    • молодые мужчины – до 10 мм/час

    • молодые женщины – до 15 мм/час

  • Механизм

    • электростатическое взаимодействие между эритроцитами (отрицательно заряженные сиаловые кислоты)

    • СОЭ↑ при взаимодействии эритроцитов с «положительно» (относительно других белков) заряженными белками (фибриноген, g-глобулины)

  • Факторы, влияющие на ↑СОЭ:

    • системные воспалительные реакции (реакция острой фазы) - ↑ фибриноген

    • глобулины/альбумины

    • пожилой возраст - ↑ (глобулины/альбумины)

      • Норм. СОЭ муж. = возраст / 2

      • Норм. СОЭ жен. = (возраст + 10) / 2

    • беременность - ↑ фибриноген

• рН

  • Норма: 7.35-7.45 (артериальная кровь)

  • Отклонения от нормы ацидоз и алкалоз

  • Основные факторы, влияющие на кислотно-щелочное состояние (КЩС):

    • Дыхание (СО₂)

    • Метаболическая активность клеток (анаэробные процессы)

    • Функция почек

    • Функция экзокринных желез (ЖКТ, потовые железы)

    • Поступление кислот и оснований извне (ЖКТ)

  • Регуляция рН:

    • I уровень – буферные системы

      • гемоглобиновая (максимальная буферная емкость)

      • карбонатная H₂CO₃/HCO₃^- (максимальная «мобильность», связь с внешним дыханием)

      • белков плазмы

      • фосфатная (H₂PO₄^-/HPO₄^2-)

    • II уровень – компенсация

      • дыхание

      • почки

  • Виды нарушений КЩС: респираторные и нереспираторные (метаболические)

  • Показатели КЩС артериальной крови:

    • рН (7.35-7.45)

    • РСО₂ (35-45 mm Hg) – респираторные изменения

    • Буферные основания – анионы всех слабых кислот (48 ммоль/л)

    • Избыток оснований (base excess) – BE (±2.5 ммоль/л) – нереспираторные (метаболические) изменения

рН (7.35-7.45)	РСО2 (35-45 mm Hg)	BE (±2.5 ммоль/л)	Результат
7,25	40	-5	Метаболический ацидоз
7,25	50	0	Респираторный ацидоз
7,25	50	+5	Частично компенсированный респираторный ацидоз
7,50	50	+10	Частично компенсированный метаболический алкалоз

Проверь себя – КЩС

• Наибольшее количество кислоты может связать (один ответ)?

  • гемоглобиновый буфер

  • карбонатный буфер

  • буфер белков плазмы

  • фосфатный буфер

• На каком показателе КЩС отразится изменение вентиляции легких (один ответ)?

  • рН

  • Р_СО2

  • СОЭ

  • ВЕ

  • соотношение H₂PO₄^-/HPO₄^2-

Эритроциты

Морфология эритроцитов

• Форма - двояковогнутый диск (газообмен!), изменяется при движении по капиллярам

  • Патологические изменения - эхиноциты, сфероциты, шизоциты, серповидные клетки.

  • Сосуществование нескольких форм – пойкилоцитоз.

• Диаметр 7-8.3 мкм. Изменения - микроцитоз, макро- и мегалоцитоз, анизоцитоз.

• Ядро у зрелых эритроцитов млекопитающих отсутствует.

Метаболизм

• Нет окислительного фосфорилирования.

• Нет синтеза белка.

• Энерготраты эритроцита:

  • транспорт ионов через мембрану

  • восстановление Fe в Hb.

Выводы (морфология, метаболизм) - упрощение

Гемолиз – разрушение эритроцитов:

• Осмотический

• Химический

• Механический

• Термический (в т.ч. замораживание-оттаивание)

• Биологический

• Иммунный

Осмотическая резистентность эритроцитов:

• Устойчивость к осмотическому гемолизу

• Молодые клетки > старые

• Показатель возраста основной массы эритроцитов и активности эритропоэза.

Гемоглобин

• Структура: тетрамер, гем (Fe²⁺) и глобин

• Цветовой (цветной) показатель

  • показывает насыщенность Hb одного эритроцита

  • ЦП=[Hb] (г%)/(3´ [эритроциты] (мкл^-1)/10⁶)

  • Пример:

    • [Hb] = 150 г/л = 15 г%

    • [Эритроциты] = 5.0´10¹² /л = 5.0´10⁶ /мкл

    • ЦП = 15 / (3´5,0) = 1

• Соединения с лигандами (оксигенация ¹ окисление):

  • дезоксигемоглобин (Hb),

  • оксигемоглобин (HbO₂),

  • карбоксигемоглобин(HbCO),

  • метгемоглобин (Fe³⁺),

  • карбогемоглобин (CO₂ с глобином) .

• Типы гемоглобина

  • Особенности полипептидных цепей ~ Типы кроветворения

  • Нормальные типы:

    • HbP – эмбрион (кроветворение в желточном мешке)

    • HbF – плод (кроветворение в печени)

    • HbA – взрослый (кроветворение в костном мозге)

  • Патологические типы (около 1000)

    • HbS - серповидноклеточная анемия

    • HbA_1C – гликозилированный гемоглобин

Эритропоэз

Алиментарные факторы:

• Fe – синтез Hb

• Фолиевая кислота – деление эритроидных клеток

• Витамин В12, или внешний фактор Касла, – деление эритроидных клеток

• Внутренний фактор Касла (гастромукопротеин) – усвоение В12 в ЖКТ

Схема регуляции эритропоэза.

ГМ-КСФ (GM-CSF) – гранулоцитарно-моноцитарный колониестимулирующий фактор, ИЛ (IL) – интерлейкин, ФНО (TNF) – фактор некроза опухоли, ФСК (SCF) – фактор стволовой клетки.

Схема метаболизма железа.

РЭС – ретикулоэндотелиальная система, ДПК – двенадцатиперстная кишка.

Проверь себя – эритропоэз

• Агентом, регулирующим эритропоэз в зависимости от потребностей организма, является (один ответ):

  • железо

  • витамин В12 / фолиевая кислота

  • цитокины, действующие на стволовую клетку

  • эритропоэтин

• Фактором, в большинстве случаев лимитирующим эритропоэз, является (один ответ):

  • железо

  • витамин В12 / фолиевая кислота

  • цитокины, действующие на стволовую клетку

  • эритропоэтин

Изменения количественных показателей

• ↑ - эритроцитоз

• ↓ - эритропения, анемия

• Причины:

  • «Истинные» – изменения эритропоэза (признак – изменение количества ретикулоцитов, ЦП)

  • Гемоконцентрация – гемодилюция

  • Перераспределение (мобилизация депо крови)

Возрастно-половые различия

• Пол

  • Мужские половые гормоны усиливают эритропоэз, женские - угнетают

  • Колебания в ходе менструального цикла: менструация → кровопотеря → стимуляция эритропоэза → задержка жидкости перед менструацией → гемодилюция

  • Беременность - анемия:

    • задержка жидкости – гемодилюция

    • переход Fe к плоду

• Возраст

  • Новорожденные (при рождении) – эритроцитоз (плацентарная трансфузия и гемоконцентрация)

  • Дети первого года жизни (!-2-4 мес.) – физиологическая анемия новорожденных:

    • дыхание атмосферным воздухом → ↓ эритропоэтина

    • переход на костномозговое кроветворение

    • дефицит Fe

  • Период полового созревания – формирование «взрослой» картины красной крови

  • Пожилой и старческий возраст - ↓ эритропоэза, ↓ половых различий (↓ половых гормонов)

Факторы, влияющие на эритропоэз (выводы):

• Fe

• Витамин В12 / Фолиевая кислота

• Цитокины

• Эритропоэтин (оксигенация тканей – почки)

• Половые гормоны

• Возраст

Лейкоциты

Количество лейкоцитов, лейкоцитарная формула

Лейкоциты, 109/л, или 103/мкл	4-9
Лейкоцитарная формула, %	юные нейтрофилы 0-1	палочкоядерные нейтрофилы 1-6	сегментоядерные нейтрофилы 45-70
лимфоциты 19-37	базофилы 0-1	эозинофилы 0-5	моноциты 2-9

Изменение лейкоцитарной формулы в детском возрасте.

Функции и особенности лейкоцитов

• Нейтрофилы

  • фагоцитоз

• Базофилы ~ Тучные клетки

  • синтез гистамина, Pg, лейкотриенов – привлечение эозинофилов, реакции гиперчувствительности (стимулируются IgE).

  • синтез гепарина – антитромботические свойства

• Эозинофилы

  • внеклеточное уничтожение многоклеточных паразитов (катионный белок, главный основной белок)

  • количество:

    • ↓ утром (глюкокортикоиды)

    • ↑ реакции гиперчувствительности (гистамина)

• Моноциты ~ Макрофаги

  • фагоцитоз

  • образование цитокинов

• Лимфоциты – приобретенный иммунитет

  • Т-лимфоциты – клеточный

  • В-лимфоциты – гуморальный

Проверь себя – лейкоциты

• Выраженной фагоцитарной активностью обладают (несколько ответов):

  • нейтрофилы

  • эозинофилы

  • базофилы

  • моноциты

  • лимфоциты

• Антигельминтной активностью обладают (один ответ):

  • нейтрофилы

  • эозинофилы

  • базофилы

  • моноциты

  • лимфоциты

• Две самые многочисленные группы лейкоцитов в крови взрослого здорового человека это (два ответа):

  • юные нейтрофилы

  • палочкоядерные нейтрофилы

  • сегментоядерные нейтрофилы

  • эозинофилы

  • базофилы

  • моноциты

  • лимфоциты

Регуляция лейкопоэза

Неспецифические стимуляторы гемопоэза: IL-1, TNF, IL-3, IL-6, SCF, GM-CSF

Специфические стимуляторы продукции:

моноцитов – M-CSF

нейтрофилов – G-CSF

эозинофилов – IL-5

базофилов – IL-3

Схема регуляции лейкопоэза (моноциты и нейтрофилы).

Г-КСФ (G-CSF) – гранулоцитарный колониестимулирующий фактор, ГМ-КСФ (GM-CSF) – гранулоцитарно-моноцитарный колониестимулирующий фактор, КОЕ-Г – колониеобразующая единица – гранулоцитарная, КОЕ-М – колониеобразующая единица – моноцитарная, ИЛ (IL) – интерлейкин, М-КСФ (M-CSF) – моноцитарный колониестимулирующий фактор, ФНО (TNF) – фактор некроза опухоли, ФСК (SCF) – фактор стволовой клетки.

Распределение лейкоцитов

Лейкоцитарные пулы:

• Костномозговые

  • Созревающие

  • Костномозговой резерв

• Циркулирующие

  • Свободные

  • Маргинальные

• Тканевые

Схемы распределения лейкоцитов в различных пулах в норме и при действии различных факторов

Схема регуляции перехода лейкоцитов из одного пула в другой

Лейкоцитоз - ↑ количества лейкоцитов

• Перераспределение между пулами

• Активация лейкопоэза

  • Адекватная реакция костного мозга на стимуляцию

  • Поражение костного мозга

Виды лейкоцитозов:

• Физиологический – перераспределение между пулами

  • пищеварительный

  • миогенный

  • эмоциональный

  • при беременности

• Реактивный – адекватная системная реакция на воспаление (реакция острой фазы)

  • Кратковременная стимуляция ® медиаторы воспаления ® перераспределение между пулами

  • Длительная стимуляция ® цитокины, CSF ® активация лейкопоэза

• Патологический – поражение костного мозга

Лейкопения - ↓ количества лейкоцитов

• Всегда патологическая.

Иммунитет

Основные понятия

Виды иммунитета

• Врожденный = неспецифический = неспецифическая резистентность

• Адаптивный = приобретенный = специфический = иммунитет

  • Особенности:

    • I и II ответ

    • реакция АГ-АТ

    • участие Т и В лф

Антиген (АГ) – носитель (чужеродной) генетической информации

• пептиды

• липиды, полисахариды

Антитела (АТ) – иммуноглобулины (Ig)

• Y-форма, фрагменты Fab – связывание АГ, фрагмент Fc-присоединение к собственным клеткам

• Классы Ig

  • Ig A – секреты, слизистые оболочки

  • Ig D, Ig M – поверхность В-лимфоцитов – распознавание АГ

  • Ig A, Ig M, Ig G – циркулирующие АТ (Ig M – первичный ответ, Ig G – вторичный ответ)

  • Ig E – поверхность тучных клеток и базофилов; присоединение к многоклеточным паразитам

Молекулы, экспрессирующиеся или распознающиеся клетками иммунной системы:

• Кластеры дифференцировки (CD) – белки-маркеры, экспрессирующиеся в определенных клетках (например, CD4+лимфоциты)

• Главный комплекс гистосовместимости (MHC, HLA) – белки, связывающие АГ

  • I класс – на всех ядерных клетках организма

  • II класс – на АГ-презентирующих клетках (макрофаги, дендритные клетки, В-лимфоциты)

Клетки иммунной системы

Клетки иммунной системы:

• Наивные и эффекторные

• В-лф, T-лф (CD4+, CD8+)

Маркеры	Наивные	Эффекторные
CD19+, CD20+	В-лимфоцит	Плазматическая клетка
CD4+	CD4+ наивный Т-лимфоцит	Т-хелпер
CD8+	CD8+ наивный Т-лимфоцит	Т-цитотоксическая клетка

Схема развития иммунного ответа

Врожденный иммунитет

• Реакции на «образы патогенности» (компоненты стенки бактерий)

• Срочная реакция

• Презентация АГ

Защитные механизмы врожденного иммунитета:

• Барьеры

  • Механический (кожа)

  • Химический (HCl желудка, лизоцим слюны и др.)

  • Слизистый

  • Микробиологический

• Ретикулоэндотелиальная система (РЭС), или мононуклеарно-фагоцитарная система (МФС) – фиксированные макрофаги тканей на пути вероятного проникновения инфекций

  • Гистиоциты кожи

  • Макрофаги лимфатических узлов

  • Альвеолярные макрофаги

  • Купферовские клетки печени

  • Макрофаги селезенки

• Воспаление

  • Вазодилация и ↑ проницаемости сосудов

  • Привлечение лейкоцитов

Медиаторы врожденного иммунитета

• Плазменные медиаторы воспаления

• Клеточные медиаторы воспаления

• Агенты фагоцитоза

Плазменные медиаторы воспаления

Система комплемента

• Набор плазменных белков (С1-С9)

• Активация:

  • Классический путь – комплексы АГ-АТ

  • Альтернативный путь – микробы

• Эффекты:

  • Опсонизация = облегчение фагоцитоза (С3b)

  • Воспаление (С3а, С5а)

  • Образование мембраноатакующих комплексов (С5-С9)

Белки (реактанты) острой фазы

• Синтез печенью под влиянием TNF

• Представители: С-реактивный белок, сывороточный амилоидный А белок, фибриноген, церулоплазмин, белки комплемента и др.

• Функции: опсонизация, фиксация комплемента, источники плазменных медиаторов воспаления, транспорт металлов и др.

• ↑ СОЭ (фибриноген)

Клеточные медиаторы воспаления

• Общие эффекты:

  • Вазодилация

  • ↑ проницаемости сосудов

  • Привлечение и активация лейкоцитов

• Представители:

  • вазоактивные амины (гистамин, серотонин)

  • NO

  • метаболиты арахидоновой кислоты и фосфолипидов (Pg, лейкотриены, фактор активации тромбоцитов – PAF)

  • цитокины (IL-1, TNF)

Агенты фагоцитоза

• Опсонизация – Fc, С3b

• Уничтожение – активные формы кислорода (reactive oxygen species, ROS), NO

• Деградация – ферменты лизосом (эластаза!)