ЛЕКЦИЯ 4
Кровь и лимфа
Кровь и лимфа - жидкие ткани организма. Они относятся к тканям внутренней среды, опорно-трофической группы или к соединительным тканям. Кровь циркулирует по кровеносным, а лимфа - по лимфатическим сосудам. Кровь составляет 5-9 % массы тела (5-5,5 л). Она состоит из межклеточного вещества, которое находится в жидком состоянии и представлено плазмой, и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
Форменные элементы крови
Эритроциты - относятся к постклеточным структурам, утратившим в процессе развития ядро, органеллы и способность к делению. Их цитоплазма заполнена белковым пигментным включением – гемоглобином, который обусловливает оксифилию эритроцитов. Функции эритроцитов связаны с переносом кислорода и углекислого газа с помощью гемоглобина, а аминокислот, антител, токсинов, лекарственных и других веществ - с помощью их цитолеммы. Количество эритроцитов у взрослого мужчины -3,9 - 5,5х1012/л., у женщины - 3,7-4,9х1012, у новорожденного - 6,0—9,0х1012/л крови. Большинство эритроцитов (80-90%) имеют форму двояковогнутого диска (дискоциты). Эта форма оптимальная для движения по мелким кровеносным сосудам. Среди остальных встречаются планоциты (с плоской поверхностью), эхиноциты (шиловидные), стоматоциты (с углублениями). 75% эритроцитов имеют диаметр 7-8 мкм (нормоциты), 12,5% - диаметр>8 мкм (макроциты) и 12,5% - диаметр <6 мкм (микроциты).
Гемоглобин состоит из белковой части - глобина и небелковой группы - гема, содержащей железо, которое придаёт отдельным эритроцитам в свежей крови жёлтый цвет, а самой крови - красный. У человека два типа гемоглобина: НЬА (взрослый) и HbF (фетальный). У взрослых содержится 98% НЬА и 2% HbF, у новорожденного - 20% НЬА и 80% HbF. HbF отличается химическим составом и более высокой способностью связывать О2. В гипотонической среде эритроциты набухают и разрушаются (гемолиз), в гипертонической - отдают воду и сморщиваются (плазмолиз). Продолжительность жизни эритроцитов равна 120 дням. Старые эритроциты погибают в селезёнке. В течение суток погибает 200 млн. эритроцитов и столько же образуется. Поэтому в крови встречаются и незрелые, и стареющие формы.
Лейкоциты (белые кровяные клетки). В отличие от эритроцитов в свежей крови они бесцветны; содержат ядро и все органеллы цитоплазмы. После образования в красном костном мозге циркулируют в крови 8-10 часов, а затем, пройдя через стенку посткапиллярных венул, уходят в ткани, где выполняют свои специфические функции. Там они способны передвигаться с помощью выростов (псевдоподий) и могут опять возвращаться в кровь. У взрослого чело века в 1 л крови содержится 3,8-9,0х109 лейкоцитов (примерно в тысячу раз меньше, чем эритроцитов). По наличию или отсутствию специфических гранул лейкоциты делятся на зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты). В зависимости от окрашивания гранул различают нейтрофильные, эозинофильные (ацидофильные) и базофильные гранулоциты. Незернистые лейкоциты делятся на лимфоциты и моноциты.
Нейтрофильные лейкоциты - самая многочисленная группа лейкоцитов, составляющая 60-75% от общего количества. В норме в крови человека находятся нейтрофилы разной степени зрелости: юные - самые молодые клетки с бобовидным ядром, не превышают 0,5%; палочкоядерные нейтрофилы - более зрелые, имеют ядро в виде S-образной палочки или подковы, составляют 1-6%; все остальные - сегментоядерные, зрелые клетки. Ядро последних содержит 3-5 сегментов, соединенных перемычками. Диаметр нейтрофилов в мазке крови 10-15 мкм. Цитоплазма клеток содержит зернистость двух видов: первичную и вторичную. Первичные гранулы самые крупные, окрашиваются основными красителями (азур) и поэтому называются еще азурофильными. Их количество составляет 10-20% от всех гранул. Это первичные лизосомы. Вторичные - специфические гранулы, мелкие, составляют до 80-90% всех гранул. В них выявляется щелочная фосфатаза, фагоцитин, лизоцим, катионные белки. Продолжительность жизни нейтрофилов - 7-10 дней. Основная функция нейтрофилов - фагоцитоз. Они фагоцитируют в основном мелкие частицы и микроорганизмы, поэтому названы микрофагами. В процессе фагоцитоза бактерии сначала повреждаются с помощью специфических гранул, а затем перевариваются ферментами лизосом - (неспецифических) гранул. Одновременно в нейтрофиле происходит респираторный взрыв: резко усиливаются окислительные процессы, приводящие к появлению активных форм кислорода, участвующих в разрушении бактерий. Часть нейтрофилов может при этом погибать и вместе с убитыми бактериями и разрушенными же элементами ткани в очаге воспаления образуют беловатую густую жидкость - гной.
Эозинофильные лейкоциты составляют 0,5-5% от общего количества. Их диаметр в мазке крови 12-17 мкм. В периферической крови юные и палочкоядерные формы эозинофилов встречаются изредка, преобладают сегментоядерные клетки. Через 3-12 часов они покидают кровяное русло и функционируют в тканях около 10 дней. Отличительным признаком эозинофилов является наличие, кроме первичной (азурофильной) зернистости, представляющей лизосомы, специфических (эозинофильных) гранул. Последние составляют 95% и заполняют почти всю цитоплазму. Электронно-микроскопически в них обнаруживают слоистые кристаллические структуры. В гранулах содержатся главный основной белок, лизосомные гидролитические ферменты, пероксидазы, гистаминаза. Эозинофилы способны связывать гистамин, адсорбируя на плазмолемме; фагоцитировать гистамин-содержащие гранулы и разрушать их с помощью фермента гистаминазы. Тем самым они тормозят аллергические и воспалительные реакции. Специфической функцией эозинофилов является антипаразитарная – так они, повреждая оболочку паразитов, вызывают их гибель.
Базофильные лейкоциты - самая малочисленная разновидность гранулоцитов (0,5-1%). Имеют диаметр около-9-12 мкм в мазке крови. Продолжительность жизни до месяца. В цитоплазме содержатся гранулы двух типов: азурофильные (лизосомы) и базофильные (специфические). Базофильные гранулы крупные, содержат гистамин (расширяя мелкие кровеносные сосуды, стимулирует аллергические и воспалительные реакции) и гепарин (препятствует свёртыванию крови).
Лимфоциты в крови взрослых составляют 20-35%. Размеры в мазке крови от 5 до 10 мкм. Лимфоциты отличаются от остальных лейкоцитов круглым ядром с узким базофильным ободком цитоплазмы вокруг. Морфологически выделяют малые лимфоциты (5-6 мкм), средние (7-10 мкм) и большие (10-12 мкм). По функции лимфоциты делят на Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты созревают в тимусе, откуда и произошло их название, а В-лимфоциты - в красном костном мозге. Дальнейшая дифференцировка этих клеток происходит в периферических органах кроветворения (лимфатических узлах, селезенке). Т-лимфоциты составляют около 65% и дифференцируются на Т-киллеры, Т-хелперы, Т-супрессоры и Т-клетки памяти. Т-киллеры - эффекторные клетки клеточного иммунитета (обеспечивают трансплантационный и противоопухолевый иммунитет). Т-хелперы обеспечивают влияние на В- и Т- лимфоциты, стимулируя гуморальный и клеточный иммунитет (именно они поражаются при СПИДе вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Т-супрессоры тормозят иммунные реакции. Т-клетки памяти долгое время сохраняют информацию об антигене. В-лимфоциты составляют около 30% циркулирующих лимфоцитов. Они дифференцируются в плазмоциты и В-клетки памяти. Плазмоциты вырабатывают антитела, инактивирующие антигены, т.е. обеспечивают гуморальный иммунитет. В-клетки памяти участвуют в иммунном ответе на повторное поступление антигенов. Морфологически разные лимфоциты между собой не отличаются; их можно различить только иммуногистохимически. Кроме В- и Т-лимфоцитов, имеется ещё один класс лимфоцитов - естественные киллеры или большие гранулированные лимфоциты. Они составляют 5% всех лимфоцитов и с помощью белка перфорина и протеолитических ферментов гранзимов способны разрушать клетки-мишени (клетки, заражённые вирусом и опухолевые клетки).
Моноциты - самые большие клетки крови (в мазке крови достигают 18-20 мкм). Их количество - 6-8% от всех лейкоцитов. Клетки имеют крупное, чаще бобовидное ядро и слабобазофильную цитоплазму. В последней содержатся мелкие азурофильные гранулы - лизосомы, хорошо, развиты все органеллы. В тканях моноциты превращаются в макрофаги рыхлой соединительной ткани и многих органов. Они образуют макрофагическую, или мононуклеарную фагоцитарную систему организма. Их основной функцией является фагоцитоз бактерий, чужеродных частиц, остатков разрушенных клеток, а также презентация антигенов лимфоцитам и секреция активаторов лимфоцитов - интерлейкинов. Они также выделяют ряд защитных факторов, атакующих вирусы (интерферон) и бактерии (лизоцим).
Кровяные пластинки, или тромбоциты. Являются фрагментами цитоплазмы гигантских клеток (симпластов) красного костного мозга - мегакариоцитов. Их число в крови составляет 200-300 109/л (в 20 раз меньше, чем эритроцитов), размер - 2-3 мкм. Каждая пластинка состоит из двух частей: грануломера и гиаломера. Гиаломер - прозрачная часть, находится на периферии тромбоцита и состоит из микротрубочек, микрофиламентов и канальцев. Грануломер - интенсивно окрашенная часть, находится в центре и содержит гранулы, остатки органелл, а также включения гликогена. А-гранулы содержат факторы свертывания крови, а В-гранулы - серотонин, гистамин, адреналин, поглощаемые из плазмы крови. Содержимое гранул выделяется по открытой системе канальцев, связанных с плазмолеммой. Участвуют в свертывании крови (слипаются и закрывают дефект кровеносного сосуда (белый тромб), участвуют в превращении растворимого фибриногена в фибрин, нити которого задерживают эритроциты и образуется красный тромб. В результате кровотечение из поврежденного кровеносного сосуда прекращается. Продолжительность жизни тромбоцитов -7-10 дней, они погибают в селезёнке.
Лимфа
Лимфа состоит из лимфоплазмы и форменных элементов. Лимфоплазма - тканевая жидкость, поступающая под влиянием осмотического и гидростатического давлений в лимфатические капилляры, где она накапливается и перемещается далее в периферические лимфатические сосуды, лимфатические узлы (здесь она обогащается лимфоцитами), затем крупные лимфатические сосуды и вливается в венозную кровь. По химическому составу лимфа близка к плазме крови, но содержит меньше белков. Форменные элементы лимфы представлены в основном лимфоцитами (98 %), но встречаются также моноциты и другие виды лейкоцитов, иногда эритроциты. Состав лимфы постоянно меняется.
Гемопоэз
Гемопоэз - это процесс образования форменных элементов крови. Различают эмбриональный и постэмбриональный гемопоэз. Эмбриональный гемопоэз - процесс образования крови как ткани. Начинается с 3-й недели развития зародыша в мезенхиме желточного мешка, с 5-й недели - в печени, с 8-й недели - в тимусе, с 4-5-го месяца - в селезенке и красном костном мозге.
Ежедневно сотни миллионов форменных элементов крови погибают, а новые образуются только за пределами кровяного русла, в специальных кроветворных органах: в красном костном мозге (образование всех форменных элементов крови за исключением Т-лимфоцитов + образование предшественников Т-лимфоцитов - миелоидное кроветворение) и лимфоидной ткани (образование Т-лимфоцитов и созревание всех лимфоцитов - лимфоидное кроветворение). Согласно унитарной теории процесс кроветворения начинается со стволовой кроветворной клетки. Она самоподдерживает популяцию на протяжении всей жизни, полипотентна, т.е. способна дифференцироваться во все клетки крови. По общепринятой схеме гемопоэза различают 6 уровней (классов) дифференцировки. К первому классу относят стволовые клетки; ко второму - полустволовые клетки, способность к дифференцировке у которых сужена; к третьему - унипотентные клетки, каждая из которых дает развитие только одному типу клеток крови; к четвертому - бласты (проэритробласт, 3 миелобласта, монобласт, мегакариобласт, Т- и В-лимфобласты). К пятому - созревающие, или дифференцирующиеся, морфологически хорошо различимые клетки; к шестому - зрелые клетки крови. Схему кроветворения можно представить себе в виде. Дерева, где ствол - стволовая клетка, две большие ветки -полустволовые клетки, от которых отходят 8 веток (6+2) – ростков каждого типа форменных элементов крови (эритроцитов, 3 гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов, Т- и В-лимфоцитов). Образование каждого типа форменных элементов крови будет называться соответственно: эритропоэз, гранулоцитопоэз, моноцитопоэз, тромбоцитопоэз, лимфопоэз.
Дифференцировка в клетках 5-го класса при эритропоэзе заключается в том, что сначала в их цитоплазме увеличивается количество РНК и рибосом (базофильный эритробласт), затем синтезируется и накапливается все больше гемоглобина (полихроматофильный эритробласт), затем рибосомы исчезают, а гемоглобин остаётся (оксифильный эритробласт). Потом уменьшаются размеры и выталкивается ядро, но остаются остатки органелл (ретикулоцит) и, наконец, исчезают органеллы и клетка становится эритроцитом.
При гранулоцитопоэзе, заканчивающемся образованием зрелых нейтрофильных, базофильных и эозинофильных лейкоцитов, развитие идет по схеме: миелобласт - промиелоцит - миелоцит - метамиелоцит - палочкоядерный и сегментоядерный лейкоцит. По мере дифференцировки в клетках накапливается специфическая зернистость и изменяется форма ядра от округлой (промиелоцит), затем бобовидной (метамиелоцит) до палочко- и сегментоядерной в зрелых клетках; теряется способность делиться (начиная с метамиелоцита); уменьшаются размеры
Тромбоцитопоэз протекает по схеме: мегакариобласт - промегакариоцит – мегакариоцит - тромбоцит. При этом сначала резко увеличиваются размеры клетки (образуются многоядерные симпласты), от которых затем отщепляются участки цитоплазмы - тромбоциты. Моноцитопоэз протекает по схеме: монобласт - промоноцит - моноцит.
Лимфоцитопоэз осуществляется по схеме лимфобласт - пролимфоцит - малый лимфоцит. Таким образом, только зрелые форменные элементы попадают из красного костного мозга в кровь.