Эритроциты. 
Физиологические особенности крови

Эритроциты, или красные кровяные тельца. Впервые обнаружил их в крови лягушки Мальпиги (1661), а затем наличие их в крови человека установил Левенгук (1673). Эритроциты (у человека) имеют преимущественно форму двояковогнутого диска. Поверхность диска в 1,7 раза больше поверхности тела такого же объема, но сферической формы. Форма двояковогнутого диска обеспечивает транспорт большего количества различных веществ, а при образовании тромба такая форма позволяет эритроцитам закрепляться в фибриновой сети. Такая форма существенно облегчает прохождение эритроцита через капилляры.

Эритроцит окружен плазматической мембраной, она проницаема для катионов Na+ и К+, она особенно хорошо пропускает О2, СО2, С1- и НСОз. В эритроцитах отсутствует цитоскелет, что придает ему эластичность и деформируемость — необходимые свойства при прохождении через узкие капилляры.

Размеры эритроцита весьма изменчивы, но в большинстве случаев их диаметр равен 7,5−8,3 мкм, толщина — 2,1 мкм, площадь поверхности — 145 мкм2, объем — 86 мкм3. В норме число эритроцитов у мужчин равно 4−51 012/л, или 4 000 000−5 000 000 в 1 мкл. У женщин число эритроцитов меньше и, как правило, не превышает 4,51 012/л. При беременности число эритроцитов может снижаться до 3,51 012/л и даже до 3,1 012/л, и это многие исследователи считают нормой.

Общее число эритроцитов у человека с массой тела 60 кг равняется 25 триллионам. Если все их положить один на другой, то получится «столбик «высотой более 60 км.

В норме число эритроцитов подвержено незначительным колебаниям. При различных заболеваниях количество эритроцитов может уменьшаться. Подобное состояние носит название «эритропения» и часто сопутствует малокровию или анемии. Увеличение числа эритроцитов обозначается как «эритроцитоз» (или полицитемия).

Основные функции эритроцитов зависят от присутствия в их составе особого белка хромопротеида — гемоглобина. Гемоглобин состоит из белковой (глобин) и железосодержащей (гем) частей. На 1 молекулу глобина приходится 4 молекулы гема.

У здорового человека содержание гемоглобина составляет: 120—150 г/л для женщин и 130—160 г/л для мужчин. У беременных содержание гемоглобина может понижаться до 110 r/л, что не является патологией.

Основное назначение гемоглобина — транспорт 0І и С0І. Гемоглобин обладает также буферными свойствами и способностью связывать некоторые токсичные вещества.

Гемоглобин человека и различных животных имеет разное строение. Это касается белковой части — глобина, так как гем у всех представителей животного мира имеет одну и ту же структуру. Гем состоит из молекулы порфирина, в центре которой расположен ион FеІ, способный присоединять 0І. Структура белковой части гемоглобина человека неоднородна, благодаря чему белковая часть разделяется на ряд фракций. Большая часть гемоглобина взрослого человека (95—98%) состоит из фракции, А (от лат. adultus — взрослый); от 2 до 3% всего гемоглобина приходится на фракцию А2; наконец, в эритроцитах взрослого человека находится так называемый фетальный гемоглобин (от лат. fetus — плод), или гемоглобин F, содержание которого в норме подвержено значительным колебаниям, хотя редко превышает 1— 2%. Гемоглобины, А и А2 обнаруживаются практически во всех эритроцитах, тогда как гемоглобин F присутствует в них не всегда.

У плода. содержится преимущественно гемоглобин F. К моменту рождения ребенка на его долю приходится 70—90%. Гемоглобин F имеет большее сродство к 0І чем гемоглобин А, в результате чего ткани плода не испытывают гипоксии, несмотря на относительно низкое напряжение 0І в его крови.

Гемоглобин образует соединения с 0І (оксигемоглобин), С0І (карбогемоглобин) и СО (карбоксигемоглобин). В артериальной крови преобладает содержание оксигемоглобина, от чего ее цвет приобретает алую окраску. В венозной крови до 35% всего гемоглобина приходится на карбогемоглобин. Гемоглобин имеет прочную связь с СО. Сродство гемоглобина к СО значительно выше, чем к 0І, поэтому гемоглобин, присоединивший СО, неспособен связываться с 0І. Однако при вдыхании чистого 0І резко возрастает скорость распада карбоксигемоглобина, чем пользуются на практике для лечения отравлений СО.

Сильные окислители (ферроцианид, бертолетова соль, перекись водорода и др.) изменяют заряд от Fe+ до Fe-, в результате чего возникает окисленный гемоглобин — прочное соединение гемоглобина с 0І, носящее наименование метгемоглобина. При этом нарушается транспорт 0І, что приводит к тяжелейшим последствиям для человека и даже смерти.

Цветовой показатель (Fi) отражает содержание в эритроцитах гемоглобина, характеризующей насыщение в среднем одного эритроцита гемоглобином. Цветной показаель это процентное соотношение гемоглобина и эритроцитов, при этом за 100% (или единиц) гемоглобина условно принимают величину, равную 166,7 г/л, а за 100% эритроцитов — 5 ?10№І /л. Если у человека содержание гемоглобина и эритроцитов равно 100%, то цветовой показатель равен 1. В норме Fi составлят 0,75—1,0 и очень редко может достигать 1,1 — это нормохромия, если Fi меньше 0,7, то такие эритроциты недонасыщены гемоглобином и называются гипохромными. При Fi более 1,1 гиперхромные эритроциты. В последнем случае объем эритроцита значительно увеличивается, что позволяет ему содержать большую концентрацию гемоглобина. Гипо-и гиперхромия встречаются лишь при анемиях. Определение цветового показателя важно для клинической практики, так как позволяет провести дифференциальный диагноз при анемиях различной этиологии.

Гемолизом называется разрыв оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в плазму, кровь становится лаковой. Гемолиз эритроцитов может наступить в гипотоническом растворе. В норме минимальная осмотическая стойкость соответствует раствору, содержащему 0,42—0,48% NaCI, полный же гемолиз (максимальная стойкость) происходит при концентрации 0,30— 0,34% NaCI. При анемиях (особенно при гемолитической анемии) стойкость эритроцитов снижается, т. е. границы минимальной и максимальной стойкости смещаются в сторону повышения концентрации гипотонического раствора.

Гемолиз может быть вызван химическими агентами (хлороформ, эфир, сапонин и др.), разрушающими мембрану эритроцитов (строматолиз), низкой и высокой температурой, механическими воздействиями (при сильном встряхивании ампулы с кровью, у больных с протезированием клапанного аппарата сердца и сосудов, при длительной ходьбе — маршевая гемоглобинурия из-за травмирования эритроцитов в капиллярах стоп). Гемолизирующими свойствами обладают яды некоторых змей (биологический гемолиз).

Наконец, при переливании несовместимой крови и наличии аугоантител к эритроцитам развивается иммунный гемолиз. Последний является причиной возникновения анемий и нередко сопровождается выделением гемоглобина и его производных с мочой (гемоглобинурия).

Эритроцитам присущи три основные функции: транспортная, защитная и регуляторная.

Транспортная функция — переносятся 02 и С02, аминокислоты, полипептиды, белки, углеводы, ферменты, гормоны, жиры, холестерин, различные биологически активные соединения (простагландины, лейкотриены и др.), микроэлементы и др.

Защитная функция — участие в специфическом и неспецифическом иммунитете, сосудисто-тромбоцитарном гемостазе, свертывании крови и фибринолизе.

Регуляторная функция — регулирует рН крови, ионный состав плазмы и водный обмен. Проникая в артериальный конец капилляра, эритроцит отдает воду и растворенный в ней 02 и уменьшается в объеме, а переходя в венозный конец капилляра, забирает воду, СОІ; и продукты обмена, поступающие из тканей и увеличивается в объеме.

Эритроциты являются носителями глюкозы и гепарина, обладающего выраженным противосвертывающим действием. Эти соединения при увеличении их концентрации в крови проникают через мембрану внутрь эритроцита, а при снижении — вновь поступают в плазму.

Эритроциты принимают участие в эритропоэзе, так как в их составе содержатся эритропоэтические факторы, они поступают в костный мозг при разрушении эритроцитов и способствуют образованию эритроцитов. В случае разрушения эритроцитов из освобождающегося гемоглобина образуется билирубин, являющийся одной из составных частей желчи.

Регуляция эритропоэза. Эритрон.

Понятие «эритрон» введено английским терапевтом Каслом для обозначения массы эритроцитов, находящихся в циркулирующей крови, в кровяных дело и костном мозге. Разрушение эритроцитов осуществляется преимущественно макрофагами за счет процесса, который называется «эритрофагоцитозом». Продукты разрушения и прежде всего железо используются на построение новых клеток. Таким образом, эритрон является замкнутой системой, в которой в условиях нормы количество разрушающихся эритроцитов соответствует числу вновь образовавшихся.

Эритроциты развиваются в замкнутых капиллярах красного костного мозга, при достижении стадии ретикулоцита, он растягивает стенку капилляра, благодаря чему сосуд раскрывается и ретикулоцит вымывается в кровоток, где и превращается за 35−45 ч в молодой эритроцит — нормоцит. В норме в крови содержится не более 1−2% ретикулоцитов.

В кровотоке эритроциты живут 80−120 дней. Продолжительность жизни эритроцитов у мужчин несколько больше, чем у женщин.

Для нормального эритропоэза необходимо железо. Оно поступает в костный мозг при разрушении эритроцитов, из депо, а также с пищей и водой. В суточном рационе взрослого человека должно быть 12−15 мг железа. Железо откладывается, главным образом в печени и селезенке. Если железа в организме мало, то развивается железодефицитная анемия.

Всасыванию железа в кишечнике способствует аскорбиновая кислота. Слизистая оболочка тонкой кишки имеет рецепторы, облегчающие переход железа в энтероцит, а оттуда в плазму. Там так же находится белок-переносчик железа — трансферрин, который доставляет железо в ткани, имеющие трансферриновые рецепторы. В клетке комплекс трансферрина и железа распадается, и железо вступает в связь с другим белком-переносчиком — ферритином. Клетки-предшественники зрелых эритроцитов накапливают железо в ферритине. В дальнейшем оно используется, когда клетка начинает образовывать большое количество гемоглобина.

Большое значение для эритропоэза имеет медь, которая усваивается непосредственно в костном мозге и принимает участие в синтезе гемоглобина. При отсутствии меди эритроциты созревают лишь до стадии ретикулоцита. Медь способствует включению железа в структуру гема. Недостаток меди приводит к анемии.

Для нормального эритропоэза необходимы витамины и в первую очередь витамин В 12 и фолиевая кислота (водорастворимые), содержатся во многих растительных продуктах, а также в печени, почках, яйцах.

Эти витамины оказывают сходное взаимодополняющее действие на эритропоэз. Витамин B12 (внешний фактор кроветворения) синтезируется микроорганизмами, лучистыми грибками и некоторыми водорослями. Для его образования необходим кобальт.

Для всасывания витамина В12 требуется внутренний фактор кроветворения, который носит наименование «гастромукопротеин». Это комплексное соединение, образуюется в желудке.

Витамин B12 и фолиевая кислота принимают участие в синтезе глобина. Они принимают участие в образовании нуклеиновых кислот в эритробластах. Немаловажную роль в регуляции эритропоэза играют другие витамины группы В, а также железы внутренней секреции. Все гормоны, регулирующие обмен белков (соматотропный гормон гипофиза, гормон щитовидной железы — тироксин и др.) и кальция (паратгормон, тиреокальцитонин), необходимы для нормального эритропоэза. Мужские половые гормоны (андрогены) стимулируют эритропоэз, тогда как женские (эстрогены) — тормозят его, что обусловливает меньшее число эритроцитов у женщин по сравнению с мужчинами.

Особо важную роль в регуляции эритропоэза играют специфические вещества, получившие наименование «эритропоэтины». Было установлено, что эритропоэтины присутствуют в крови животных и людей, испытывающих гипоксию при анемиях, подъеме на высоту, мышечной работе, снижении парциального давления кислорода в барокамере, заболеваниях сердца и легких. При анемиях, сопровождающих заболевания почек, эритропоэтины отсутствуют или их концентрация значительно снижается. Эти данные позволили предположить, что местом синтеза эритропоэтинов являются почки. Образуются они также в печени, селезенке, костном мозге. Эритропоэтины оказывают действие непосредственно на клетки-предшественники эритроидного ряда. Функция их сводится к следующему: 1) ускорение и усиление перехода стволовых клеток костного мозга в эритробласты; 2) увеличение числа митозов клеток эритроидного ряда; 3) исключение одного или нескольких циклов митотических делений; 4) ускорение созревания неделящихся клеток — нормобластов, ретикулоцитов.

Некоторые гемопоэтические факторы образуются стромой костного мозга и костномозговыми фибробластами. На эритропоэз действуют соединения, синтезируемые моноцитами, макрофагами, лимфоцитами и другими клетками, получившие название «интерлейкины». Согласно международной классификации, они обозначаются арабскими цифрами (ИЛ-1, ИЛ-2 и т. д.). На полипотентную стволовую клетку (ПСК) непосредственно влияют и способствуют ее дифференцировке ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-11 и ИЛ-12. В частности, активированные макрофаги выделяют ИЛ-1, а также фактор некроза опухолей (ФНО). ИЛ-1 и ФНО стимулируют фибробласты и эндотелиальные клетки, благодаря чему они усиленно продуцируют так называемый белковый фактор Стила, оказывающий влияние непосредственно на ПСК и способствующий ее дифференцировке. Кроме того, фибробласты, эндотелиальные клетки и активированные Т-лимфоциты способны выделять ИЛ-6, ИЛ-11 и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ). Фактор Стила, ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-11, ИЛ-1 и ГМ-КСФ относятся к раннедействующим гемопоэтическим ростовым факторам. После дифференциации в реакцию вступают позднедействующие гемопоэтические ростовые факторы и эритропоэтин.

Важная роль в эритропоэзе принадлежит ядерным факторам — ГАТА-1 (внутриядерный регулятор транскрипции в эритроне) и НФЕ-2. Отсутствие ГАТА-1 предотвращает образование эритроцитов, недостаток НФЕ-2 нарушает всасывание железа в кишечнике и синтез глобина.