Эритроциты
Эритроциты – это красные кровяные клетки по форме напоминающие двояковогнутые диски. В отличии от других клеток крови эритроциты – самые многочисленные клетки крови, – в зрелом состоянии не содержат ядра. Основная функция эритроцитов – транспорт кислорода и доставка его к органам и тканям. Основной объём эритроцита занят гемоглобином – железосодержащим белком, который связывает кислород.
Нормальный уровень эритроцитов у взрослых
Причины понижения числа эритроцитов (анемия)
– аутоиммунные болезни (системная красная волчанка, ревматоидный артрит)
– болезни системы кроветворения (лейкоз, множественная миелома, неходжкинская лимфома)
– ферментопатии генетически обусловленные
– алиментарная недостаточность, приводящая к нарушению кроветворения в костном мозге (при недостаточном содержании витаминов, железа, фолиевой кислоты, витамина В12. белка в пище, голодании, вегетарианской диете)
– беременность
– кровопотеря (острая и хроническая)
– распад эритроцитов (гемолиз) под воздействием токсинов в том числе и при метастазах злокачественных опухолей
– инфузионная терапия
Причины повышения числа эритроцитов (эритроцитоз)
– у новорожденных первые 3 дня жизни (временное сгущение крови в результате потери жидкости организмом при переходе к легочному дыханию)
– повышение продукции эритроцитов в связи с гипоксией при подъемах на большую высоту
– патология эндокринной системы (чаще болезнь Кушинга), длительное применение кортикостероидов
– первичные эритроцитозы – болезни системы кроветворения (чаще эритремия)
– вторичные абсолютные эритроцитозы – реактивное усиление эритропоэза (сердечно-сосудистая и дыхательная недостаточность при врожденных пороках сердца, хроническом обструктивном бронхите, онкологических заболеваниях)
– вторичные относительные эритроцитозы – сгущение крови без увеличения количества эритроцитов при обезвоживании (уменьшения объема плазмы при длительной рвоте, диарее, ожогах, усиленном потоотделении, голодании, ожоговая болезнь, длительный приём диуретиков)
Эритроциты – самые многочисленные клетки крови, – в одном её миллилитре их около пяти миллиардов. В 1861 году их обнаружил итальянский врач и анатом Марчелло Мальпиги, взглянув через микроскоп на срез живой ткани, и увидев в ней кровеносные капилляры, а затем и маленькие красные комочки – эритроциты, что в переводе с греческого означает «красные клетки». Спустя некоторое время эти клетки увидел и знаменитый голландец Антони Левенгук.
Нормой для взрослого человека считается 4,5—5 млн. эритроцитов в 1 мм3 крови, причем у мужчин есть тенденция придерживаться верхней границы, а у женщин – нижней. С током крови эритроциты путешествуют по кровеносным сосудам и, при необходимости, сплющиваются или вытягиваются, чтобы проникнуть в самые тонкие из них.
У эритроцита «сложная биография». Сначала он имеет ядро, как и полагается всякой клетке. Но понемногу его ядро становится все мельче и плотнее, а в протоплазме появляется «гость» – белок гемоглобин. Это поворотный пункт в жизни эритроцита: отныне все его развитие подчинено одной задаче – накоплению гемоглобина, молекулы которого связывают и транспортируют кислород и составляют 98% массы белков цитоплазмы эритроцита. При расщеплении гемоглобина в эритроцитах человека образуются десятки регуляторных пептидов. И вот 20 дней спустя после образования эритроцита ядро, раздробленное на мелкие части, выбрасывается из клетки. Однако – это не гибель эритроцита, а начало его «новой жизни». Целых 120 дней после этого он находится в кровяном русле, доставляя кислород из легких всем тканям и клеткам организма (за это время он успевает перенести от легких к тканям около миллиарда молекул кислород – авт.). Однако, – примерно с 60 дня выхода эритроцита человека в кровяное русло в нём снижается активность различных ферментов, прежде всего гексокиназы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Эти изменения связаны со старением эритроцита и в конечном итоге приводят к его разрушению. Чтобы число эритроцитов в крови оставалось постоянным, эта естественная убыль – гемолиз – должна непрерывно возмещаться. Производство новых эритроцитов, или эритропоэз – функция кроветворных органов, главный из которых – костный мозг. Доказано, что порядка 10% старых эритроцитов разрушается внутрисосудисто, вероятнее всего под действием механических факторов. (Специалистам авиакосмической медицины хорошо известен гемолитический эффект вибрации и ультразвука, наблюдаемый у летчиков во время и после полетов – авт.).
Эритроцитарная популяция периферической крови состоит из неравнозначных в функциональном и возрастном отношении клеток, между которыми существует устойчивое динамическое равновесие. Старые клетки погибают и заменяются новыми; – каждые сутки в организме обновляется примерно 0,8% эритроцитов. Всего же в организме человека циркулирует около 25 триллионов эритроцитов. Здоровый организм каждую секунду производит 2—3 миллиона, в день – около 200 млрд. эритроцитов, и 2 600 000 почечных нефронов их ежедневно удаляют. На каждый нефрон приходится – 200 000 погибших эритроцитов.
Интересный факт
В среднем у человека массой в 70 кг. за жизнь (70 лет) нарабатывается 460 кг. эритроцитов. Каждый из этого несметного числа эритроцитов нужно зарядить гемоглобином, а значит, и железом. Чтобы изготовить полтонны эритроцитов, железа требуется примерно полкило.
Останки погибших эритроцитов не выбрасываются из организма: в ходе их разрушения специальные системы разлагают гемоглобин на составные части – глобин и гем, которые идут на синтез новых эритроцитов. Ликвидация старых эритроцитов поручена так называемой ретикулоэндотелиальной системе, к которой в первую очередь относятся печень и, главным образом, селезенка, которую медики с мрачным юмором называют «кладбищем эритроцитов». Здесь старые клетки разрушаются, из их остатков организм выбрасывает ненужное, а то, что может пригодиться, отбирает и вновь пускает в дело. Можно сказать, что производство эритроцитов построено на вторичном сырье. (Зернов Н. Г., 1975 г).
Существует экспериментальный материал, доказывающий генетическую связь между эритропоэзом и разрушением эритроцитов (эритродиерезом), возможность стимуляции эритропоэза продуктами распада зрелых эритроцитов (компонентами стромы – фосфолипидами и сиаломукоидами). Это происходит и при регенерации крови после кровопотери или гипоксической гипоксии. Предполагают, что эритропоэтический эффект продуктов распада эритроцитов опосредуют фагоцитирующие макрофаги. Гипоксия, по данным К. Судакова с соавт. активирует эритропоэтические функции макрофагов, костного мозга, печени, Т и В-лимфоцитов, фибробластов. При этом происходит миграция Т-хелперов в костный мозг. (Судаков К. В., Захаров Ю. М., 2002 г).
Толщина эритроцита в среднем – 2 микрона, а в самом тонком месте – в центре – не более полутора микрон, а весит он всего 30 пикограммов, (пикограмм – это 10~12 грамма – авт.). Пикограммами измеряется вес многих биологических микрообъектов – клеток и клеточных ядер.
Эритроцит похож на двояковогнутую линзу (дискоцит), но лишь в состоянии покоя. Дискоциты составляют основную массу эритроцитов в периферической крови человека – около 90%. Известно, что в поддержании сферической формы эритроцитов важную роль играют ионы кальция. Поступление их в клетку сопровождается активированием кальций-зависимой трансглутаминазы с последующим образованием перекрестных мостиков между протеинами мембраны и цитоскелета, что приводит к снижению деформируемости эритроцитов. (Кевра М. К. Дубовик Б. В., 1999 г, Кевра М. К. Дубовик Б. В. с соавт, 2001 г).
У взрослого эритроцита нет ядра, он начинен лишь цитоплазмой, где плавают молекулы гемоглобина. В каждом эритроците 280 миллионов молекул гемоглобина и в них сосредоточена большая часть всего железа организма. Снаружи клетка одета тонкой мембраной, которая отделяет внутреннее содержимое от плазмы крови. Диаметр эритроцита (в среднем – 7мкм, а у старого еще больше) превышает диаметр мелких капилляров (в среднем – 4мкм). В норме «молодой» эритроцит проходит через такой барьер, сложным образом деформируясь, а «старый», по данным А. Селезнева с соавт, такой способностью обладает в меньшей степени. (Селезнев А. В., Ненашев А. А., Кондурцев В. А., 2002 г).
Установлено, что пластичность эритроцитов, которая в значительной мере определяется вязкостью внутренних структур клетки и клеточной мембраны, играет существенную роль в осуществлении процесса микроциркуляции. Для поддержания высокой эластичности эритроцитов важное значение имеет содержание в клетке богатых энергией фосфатов, прежде всего АТФ, а также осмолярность и показатели рН крови. Установлено, что повышение осмолярности крови или уменьшение концентрации АТФ и цАМФ в клетке приводит к уменьшению деформируемости эритроцитов. В среднем эритроциты перемещаются быстрее плазмы.
В любой трубе (и в кровеносном сосуде – авт.) жидкость течет быстрее в центре и медленнее у стенок. Эритроциты выносятся на стремнину, и потому они проходят по кровяному руслу быстрее, чем плазма. Кстати, и плоты на реке плывут быстрее течения.
Известно, что в норме большая часть старых эритроцитов опознается иммунной системой (за счет антигенных изменений главного трансмембранного гликопротеина эритроцитов – белка полосы3 – авт.) и захватывается макрофагами селезенки, печени и костного мозга. (Маркин В. С., 1984 г, Залманов А. С., 1991 г, Маршалл В. Дж., 2000 г, Шиффман Ф. Д., 2000 г, Кевра М. К., Дубовик Б. В., 1999 г, Кевра М. К., Дубовик Б. В. с соавт, 2001 г).
К структурам, определяющим оптимальный уровень эритроцитов в организме, относятся:
– костный мозг (модуляция через уровень его кислородного обеспечения – авт.)
– секретирующие эритропоэтин клетки почек
– печень, макрофаги костного мозга
– гипоталамическая область мозга
Обнаружена зависимость эритропоэза от функционального состояния сосудистых рефлексогенных зон, нормальной иннервации ряда внутренних органов, функции крупных нервных стволов, межуточного мозга и, в частности, гипоталамуса. Показано, что раздражение вентромедиальных и маммилярных ядер гипоталамуса стимулирует эритропоэз и выработку эритропоэтина. Удаление гипофиза или голодание приводят к снижению выработки эритропоэтина
Эритропоэтин представляет собой гликопротеиновый гормон, относящийся к семейству гемопоэтических факторов роста. Физиологическая роль его заключается в регуляции продукции эритроцитов в зависимости от потребности организма в кислороде. Во внутриутробном периоде эритропоэтин продуцируется в основном печенью, а после рождения – преимущественно почками, при этом печеночная продукция его в норме составляет не более 10%. Установлено, что нарушение нервных связей различных органов и перерезка ряда крупных нервных стволов приводят к значительным изменениям эритропоэтических свойств крови, нарушению соотношения в ней эритропоэтина и ингибиторов эритропоэза. Доказана прямая афферентная связь костного мозга с ЦНС. Непосредственная регуляция гемопоэза может осуществляться и симпатическим отделом вегетативной нервной системы.
Интересный факт
Костный мозг оказался мощной рефлексогенной зоной, раздражение которой в эксперименте ничтожным количеством адреналина, ацетилхолина или никотина в изолированной конечности животного, сохраняющей лишь нервную связь с организмом, вызывало у животных изменение кровяного давления и дыхания.
Известны также и данные о влиянии половых гормонов на эритропоэз в костном мозге. Обнаружена слабая корреляция между средним объемом эритроцитов и возрастом, тем не менее – при физиологическом старении, наблюдается динамическое постоянство гематологических показателей периферической крови, так как адаптация кроветворных органов является одной из самых стабильных функций человеческого организма. (Statt Alan W., 1997 г).
В целом считается, что снижение количества эритроцитов и гемоглобина у пожилых людей связано с уменьшением секреции эстрогенов и тестостерона. При этом андрогены (тестостерон) усиливают дифференцировку стволовых клеток в сторону эритроидного ряда, и практически не изменяют активность макрофагальной системы и поведение лимфоцитов, а оказывают преимущественно иммуносупрессивный эффект, главным образом в отношении гуморального ответа (замедляют образование В-лимфоцитов – авт.). (Лазарева Д. Н., Алехин Е. К., 1985г., Жданова Е. В., 2002 г).
Если кровь разогнать на центрифуге, то эритроциты расслоятся: молодые выше, старые ниже. Оказалось, что молодые клетки более пластичны, чем старые, они легко деформируются, проходя по капиллярам, а затем восстанавливают прежнюю форму. Очевидно, при старении мембрана эритроцитов теряет эластичные свойства, а сами клетки – пластичность. Кроме того, молодые клетки в два раза реже, чем старые, образуют агрегаты, то есть слипаются друг с другом. Вязкость крови зависит не только от возраста клеток, но и от состояния здоровья человека.
Ученые исследовали три группы: здоровых мужчин, не получавших регулярных мышечных нагрузок; мужчин с повышенным артериальным давлением (примерно 180 на 110) и молодых спортсменов. Различия между старыми и молодыми эритроцитами проявлялись во всех исследованных группах, но самыми текучими оказались молодые клетки спортсменов; у них старые эритроциты слипались на 28% реже, чем у просто здоровых людей. Хуже всего обстоит дело у гипертоников: даже молодые эритроциты у них текут плохо, не говоря уже о старых. Органы таких больных не всегда получают достаточно кислорода.
Есть несколько способов разогнать кровь. Один из них – зарядка. Физические упражнения стимулируют образование эритроцитов с оптимальными свойствами, которые сохраняются с возрастом. Через покоящуюся мышцу протекает эритроцитов в двадцать раз меньше, чем через работающую, поэтому в состоянии покоя человеку для нормального кровоснабжения органов и тканей кислородом не нужна вся кровь кровеносного русла. Тем, кто предпочитает нетрадиционные способы оздоровления, можно посоветовать дозированное охлаждение (например, прорубь) или пребывание в атмосфере с пониженным содержанием кислорода. Это тоже вызовет, прилив молодых эритроцитов.
Многие факторы влияют на деятельность эритроцитов, в том числе химический состав пищи. При нехватке белков эритроциты плохо взаимодействуют с железом, а это приводит к снижению концентрации гемоглобина в крови. Витамины повышают эффективность кроветворения.
Ученые сосредоточили внимание на том, как влияет диета на внешний вид эритроцитов. Форма, размеры, наличие или отсутствие пузырьков в этих клетках – показатели их физиологического состояния. Особая форма эритроцитов (двояковогнутый диск) способствует переносу дыхательных газов и обеспечивает клеткам возможность протискиваться через узкие капилляры. По мере старения клеток или при изменении их формы пластичность эритроцитов снижается. Такие клетки задерживаются в селезенке и разрушаются там.
Эритроциты человека имеют ограниченный биохимический запас прочности к различным воздействиям на организм, в том числе и к окислителям, тем не менее, они содержат ферменты, катализирующие реакции биосинтеза перекиси водорода. Сохранение внутриэритроцитарного гомеостаза при окислительных нагрузках определяется уровнями восстановленных глутатиона и никотинамидадениндинуклеотидафосфата (НАДФ-Н) в условиях активации пентозофосфатного пути утилизации глюкозы. При этом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (защищает эритроциты от окислительного повреждения, катализируя восстановление НАДФ в первой реакции гексозомонофосфатного шунта – авт.) является, по данным В. Скляра, – одним из наиболее вероятных доноров протонов водорода для указанного синтеза. Ген глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы локализован на Х-хромосоме, а андрогены повышают как секрецию эритропоэтина, так и количество костномозговых клеток-предшественников, вследствие чего мужчины, по мнению В. Дж. Маршалла, подвержены указанным изменения в большей степени, чем женщины. Считается, что эти изменения связаны со «старением» эритроцита и в конечном итоге приводят к его разрушению. (Скляр В. А., 1998 г).
Круглые эритроциты присущи только млекопитающим. Странное исключение из них составляют верблюд и лама – у них эритроциты овальные, как у рыб, рептилий, амфибий и птиц.
Интересный факт
Эритроциты, снабжающие клетки кислородом и выводящие из них двуокись углерода, совершают в кровеносной системе любого позвоночного животного 2,5—3 миллиона оборотов от легких к другим тканям и обратно. Почему же тогда эритроциты мыши живут 30 дней, а лошади – 160 дней? Ответ напрашивается сам собой: у лошади расстояние от легких до носа и крупа больше, поэтому эритроцитам требуется большее время, чтобы выработать свой «ресурс». Соответственно, чем животное больше, тем должны быть прочнее его эритроциты.). (цит. по С.26. – «Химия и жизнь». – №7. – 1984 г).
В легких человека около 3 млн. альвеол, оплетенных капиллярами. Здесь и происходит необходимый для жизни газообмен: эритроциты крови выделяют углекислый газ в альвеолы и поглощают кислород. Если все легочные пузырьки расположить на одной плоскости, они займут площадь 64 м2, а если развернуть стенки пузырьков, получится поверхность до 150 м2. (К примеру, поверхность нашей кожи составляет всего 2 м2. – авт.).
Основная физиологическая роль эритроцитов – транспорт кислорода, обуславливает высокую концентрацию кислорода в них, что может привести к большой интенсивности окислительных процессов, повреждающих компоненты клетки. Поэтому эритроциты обладают восстановительной системой большой мощности, имеющей для них жизненно важное значение. Основным восстановителем в эритроцитах является НАДФ-содержащий фермент пентозного цикла – глюкозо-6-фосфат. Скляр В. А. полагает, что в эритроцитах существует ферментно-перекисная система, которая катализирует реакцию биосинтеза продуктов восстановления кислорода. Ее следует рассматривать не только как механизм устранения токсичных концентраций радикалов кислорода, постоянно образующихся в клетке, но и как фактор, облегчающий оксигенацию кислорода. (Скляр В. А., 1998 г).
Считают, что если в процессе дыхания у человека 98% молекулярного кислорода полностью восстанавливается до воды, то оставшиеся 2% идут на образование потенциально токсичных свободнорадикальных молекул. (Дильман В. М., 1987 г).
Эритроциты выполняют антиокислительные функции, поскольку Н2О2 и О2 могут проникать внутрь них клеток путем диффузии и перехода по анионным каналам и обезвреживаться уже внутри эритроцитов под действием каталазы и супероксидисмутазы. В антирадикальной и антиперекисной защите организма участвуют также флавоноиды, полифенолы (витамин Р., убихинон), стероидные и тиреоидные гормоны, витамин К. (Хавинсон В. Х., Баринов В. А., Арутюнян А. В., Малинин В. В., 2003 г).
Эритроциты, выполняющие специализированные функции, связанные с транспортом кислорода к органам и тканям организма, отличаются от других клеток рядом особенностей метаболизма, которые прежде всего направлены на защиту структурной организации от вредного воздействия О2 и его агрессивных радикалов. В силу этих обстоятельств в эритроцитах, по-видимому, больше чем в других клетках, генерируется реактивных оксигенных радикалов. Так, у взрослого человека в норме до 95% потребляемого кислорода восстанавливается четырехэлектронным путем. Этот процесс протекает в митохондриях при помощи ферментов дыхательной цепи. При окислении субстратов за счет того, что они отдают электроны и протоны водорода на кислород и образуется Н2О. Высвобождающаяся при этом энергия идет на окислительное фосфорилирование. В эритроцитах митохондрии отсутствуют, и они лишены возможности восстанавливать О2 четырехэлектронным путем, и, таким образом, извлекать энергию из окисляющейся глюкозы, которая, видимо, и является основным источником энергии для эритроцитов, поскольку доказано, что в них повышается активность ферментов после сахарной нагрузки.
Конец ознакомительного фрагмента.