ТЕМА: КРОВЬ. КРОВЕТВОРЕНИЕ. ЛИМФА

Цели занятия:

1.Выявить морфофункциональную характеристику крови как ткани. 2.Научиться различать в мазках крови форменные элементы.

3.Научиться подсчитывать гемограмму и лейкоцитарную формулу крови.

Кровь - своеобразная ткань внутренней среды с жидким межклеточным веществом (плазмой), в которой находятся разнообразные клетки и постклеточные элементы. Эта ткань имеет мезенхимное происхождение.

Кровь–часть сложной системы (система крови), которая включает в себя органы кроветворения (гемопоэза) и иммуногенеза и с этой системой связаны органы, синтезирующие белки плазмы и органы, обеспечивающие нервную и гуморальную регуляцию качественного и количественного состава крови и структуры, обеспечивающие разрушение старых клеток крови.

Общий объем крови у человека составляет 6-8% от массы его тела. В среднем – 4 - 6 л. До 1 л крови находится в депо, преимущественно в селезенке. Нахождение крови в жидком состоянии и циркуляция в сосудистой системе обеспечивает выполнение кровью ее функций:

1. транспортная - наиболее универсальная функция, связанная с переносом различных веществ:

-перенос газов в растворенном (углекислый газ) и связанном (кислород) состоянии (дыхательная функция).

- перенос питательных веществ от места всасывания и запасания к другим тканям (трофическая функция).

- перенос метаболитов от тканей (метаболическая) и их выделение из организма. В почках образуется моча как фильтрат плазмы крови.

- перенос гормонов, других биологически активных веществ (регуляторная)

- распределение тепла между органами (терморегуляторная).

2. гомеостатическая –обеспечение постоянства внутренней среды (кислотно-щелочное, осмотическое равновесие, водный баланс тканевых жидкостей)

3. защитная – нейтрализация антигенов специфическими и неспецифическими механизмами.

Кровь как ткань включает в себя форменные элементы (клетки и постклеточные структуры) и плазму (межклеточное вещество). Соотношение этих двух компонентов различно в разные возрастные периоды и при разных физиологических состояниях и называется гематокритом (греч. «разделяю кровь»).

Форменные элементы крови. К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты, тромбоциты. Концентрацию форменных элементов при лабораторном анализе определяют в расчете на 1 мкл или 1 л. Совокупность результатов образует гемограмму. Гемограмма взрослого человека в норме (средние показатели):

эритроциты- 4-5,5 х 10⁶/мкл (4-5,5 х 10¹²/л)

лейкоциты- 4-8 х 10³/мкл (4-8 х 10⁹/л)

тромбоциты- 200-400 х 10³/мкл (200 –400 х 10⁹/л)

Эритроциты (греч. «красные клетки») – самые многочисленные клетки крови, утратившие в процессе дифференцировки ядро и практически все органеллы. Большинство эритроцитов (75-85 %) имеют форму двояковогнутого диска. Благодаря этому достигается:

1. Большая площадь поверхности (в 1,5 раза больше, чем у клетки сферической формы такого же объема).

2. Оптимальное диффузное расстояние между цитолеммой и наиболее удаленной частью цитоплазмы, что необходимо для эффективного газообмена.

3. Способность к обратимой деформации при прохождении через капилляры, некоторые участки которых почти в 2 раза меньше в диаметре, чем эритроцит.

Поддержание формы эритроцитов обеспечивается осмотическим равновесием [K1] (работой ионных насосов плазмолеммы), элементами цитоскелета. Нарушение структуры того или иного компонента приводит к изменению формы эритроцита, что может свидетельствовать о старении клетки или патологии. Наличие в крови эритроцитов различной формы называется пойкилоцитоз (от греч. разнообразный). Могут встречаться сфероциты, эхиноциты (с выростами), куполообразные, гребневидные клетки и другие формы.

Размеры эритроцитов также могут варьировать. Это явление отражает понятие анизоцитоза (от греч.неравные клетки). Различают макроциты (более 9 мкм), нормоциты (7-8 мкм), микроциты (менее 6 мкм).

Форма эритроцитов, как уже говорилось, поддерживается в основном благодаря взаимодействию мембранных компонентов и цитоскелета. Плазмолемма эритроцита является наиболее изученной из биологических мембран. Ее толщина составляет 20 нм. На ее поверхности содержится огромное количество рецепторов (более 300) к иммуноглобулинам, компонентам комплемента, белкам плазмы, гормонам, биологически активным веществам. Также на поверхности мембраны находятся антигены Rh и детерминаты группы крови.

Среди многочисленных белков мембраны особое значение имеют интегральные белки гликофорин (содержит аглютиногены, обусловливающие группу крови) и белок полосы 3 (участвует в транспорте анионов хлора и гидрокарбоната, глюкозы). Изменение его конфигурации является маркером старения эритроцита. Узнавание такого белка макрофагами селезенки приводит к уничтожению старого эритроцита). С трансмембранными белками связаны элементы цитоскелета. Главный компонент – белок спектрин. Он состоит из двух цепей (альфа и бета). Цепи скручены и образуют гибкую сеть на внутренней поверхности мембраны. Между собой цепи связаны с помощью актина и белка полосы 4.1. Белок полосы 4.1 также связывает спектрин с гликофорином. С белком полосы 3 связь образует анкирин. В покое цепи спектрина скручены равномерно. При деформации они в одном участке раскручиваются, а в другом скручиваются еще сильнее. Благодаря такому устройству цитоскелета, эритроцит обладает гибкостью и способен обратимо деформироваться в мелких сосудах.

Цитоплазма эритроцитов оксифильна и обладает высокой электронной плотностью. На 66% она состоит из воды, 33% приходится на гемоглобин, 1% составляет белки (в основном ферменты, их более140), липиды, глюкоза, АТФ. Гемоглобин располагается в виде гранул 4-5 нм. В разные периоды онтогенеза в эритроцитах можно наблюдать различные типы гемоглобина:

1.Эмбриональный гемоглобин обнаруживается у 19-дневного зародыша и сохраняется в течение 3-6 месяцев эмбриогенеза.

2.Фетальный гемоглобин составляет 95% гемоглобина плода и сохраняется после рождения до 8 месяцев, при этом его количество снижается.

3.Дефинитивный (окончательный) гемоглобин сменяет фетальный и составляет 98% от гемоглобина эритроцитов взрослого.

Типы гемоглобина различаются строением цепей глобина (белковой части) и уровнем сродства к кислороду.

Зрелые эритроциты не содержат ядра, синтетического и секреторного аппарата, митохондрий. Содержат отдельные лизосомы и элементы цитоскелета. Для них характерен низкий уровень обмена веществ, что и обеспечивает длительность жизни (100-120 дней). Энергию получают путем гликолиза и прямого окисления глюкозы (пентозофосфатный шунт). Свои функции эритроциты выполняют в сосудистом русле, которое в норме не покидают.

Функции эритроцитов:

1.Перенос газов (преимущественно кислорода) с помощью гемоглобина.

2.Перенос других веществ на своей поверхности (иммуноглобулинов, гормонов, биологически активных веществ и др.)

Кроме зрелых эритроцитов в периферической крови можно встретить молодые формы – ретикулоциты. Созревание последних происходит в течение двух суток после выхода из красного костного мозга и заключается в завершении синтеза гемоглобина и разрушении остатков органелл, которые выявляются в ретикулоцитах при специфической окраске. В норме ретикулоциты составляют до 1% всех эритроцитов.

Лейкоциты (от греч. белые клетки) в отличие от эритроцитов многие лейкоциты лишь циркулируют в крови и доставляются к месту функционирования. Свои функции большинство лейкоцитов выполняют в тканях, мигрируя через стенки микрососудов, двигаясь с образованием ложноножек (псевдоподий). Лейкоциты - это полиморфная группа клеток. Их классификация основана на ряде признаков, основным из которых является присутствие в цитоплазме специфических гранул.

Концентрация лейкоцитов в крови – важный диагностический показатель. Имеет значение не только их общее число, но и количество клеток отдельных субпопуляций. Поэтому при цитологическом исследовании крови лейкоциты подсчитывают дифференцированно. Результаты выражаются в процентах от общего количества лейкоцитов. Процентное соотношение лейкоцитов называется лейкоцитарной формулой. Дифференцировка лейкоцитов производится на основе их морфологических различий.

Нейтрофилы - самая многочисленная группа лейкоцитов (рис.7), представленная клетками с разным уровнем дифференцировки. На оптическом уровне их в основном отличают по форме ядра. Юные нейтрофилы – имеют ядро бобовидной формы со светлым содержимым. Палочкоядерные нейтрофилы – имеют ядро в виде палочки или подковы, с большим содержанием гетерохроматина. Сегментоядерные нейтрофилы- наиболее зрелые формы. Они имеют дольчатое ядро, состоящее из 2-5 сегментов, соединенных перетяжками. У 3% нейтрофилов женщин выявляется дополнительный сегмент в виде барабанной палочки (тельце Барра). Считается, что это неактивная Х-хромосома.

В процессе дифференцировки нейтрофилов, кроме сегментации ядра происходит накопление гликогена, уменьшение органелл синтетического аппарата и накопление специфических гранул.

Для зрелого нейтрофила характерна следующая структура цитоплазмы:

* Содержат несколько митохондрий, но значительное количество гранул гликогена, т.к. энергия получается в основном путем гликолиза. Это объясняется тем, что клеткам приходится работать в поврежденных тканях бедных кислородом.

* Минимальное количество органелл синтетического аппарата, поэтому после единственной вспышки активности нейтрофил погибает, т.к. теряет возможность восстановить органеллы.

* Хорошо развитый цитоскелет, состоящий из 12-20 микротрубочек, многочисленных актиновых филаментов, расположенных преимущественно в периферической части цитоплазмы. В состоянии покоя актин находится в цитоплазме в виде отдельных глобул. При активизации клетки он быстро полимеризуется с образованием филаментов, участвующих в движении клетки с образованием псевдоподий.

* Гранулы: а)первичные (азурофильные, неспецифичные) часто рассматриваются как лизосомы, но в отличие от них содержат большее количество антимикробных веществ. Гранулы содержат катепсин- антимикробное вещество с широким спектром действия; лизоцим - разрушает клеточную стенку бактерий; эластазу и коллагеназу, которые разрушают эластин и коллаген тканей нейтрофилов; пероксидазу -значительно усиливает активность антимикробных ферментов и т.д.

б) вторичные (специфические). Их количество увеличивается по мере созревания. Они содержат адгезивные белки, обеспечивающие адгезию нейтрофилов на эндотелиоцитах, лактоферрин - связывает факторы роста бактерий, коллагеназу, лизоцим.

Нейтрофилы передвигаются в тканях путем хемотаксиса, по градиенту концентрации веществ, образующихся при расщеплении микроорганизмов. Факторами хемотаксиса также могут служить вещества, выделенные активированными нейтрофилами и другими клетками (тучными, макрофагами).

Функции нейтрофилов: 1)Повреждающее воздействие на микробы (катепсин, лизоцим и др.).

2)Фагоцитоз микроорганизмов, поврежденных клеток - одна из основных функций нейтрофилов, поэтому их еще называют микрофагами.

3) Участие в специфических иммунных реакциях. Вырабатывая биологически активные вещества (цитокины), нейтрофилы регулируют кооперацию клеток при иммунном ответе.

Эозинофилы - из кровотока мигрируют в основном в рыхлую соединительную ткань органов, контактирующие с внешней средой (слизистая дыхательных, мочеполовых путей, кишечника). В рыхлой соединительной ткани эозинофилов в 200 раз больше, чем в крови.

Эозинофил (рис.8) содержит палочковидное или сегментированное (обычно два сегмента с перемычкой) ядро, хорошо развитую гранулярную ЭПС, большое количество рибосом, полисом и гранул гликогена и несколько митохондрий.

В цитоплазме содержатся гранулы двух типов: а) неспецифические (азурофильные) и б) специфические. Первые аналогичны лизосомам. По мере дифференцировки их количество уменьшается. Специфические - овоидной формы, содержат кристаллоид, образованный главным основным белком (обусловливает эозинофилию). Обладает мощным противогельминтозным, противопротозойным и антимикробным действием. В аморфном матриксе, расположенном по периферии от кристаллоида содержатся фермент гистаминаза, иннактивирующий гистамин, а также коллагеназа и другие биологически активные вещества. Эозинофилы способны к хемотаксису. Факторами хемотаксиса являются паразиты и продукты их жизнедеятельности, вещества, выделяемые лимфоцитами, макрофагами, тромбоцитами, эндотелиоцитами. Особенно эффективен гистамин тучных клеток.

Функции эозинофилов: 1)Уничтожение микроорганизмов и в особенности паразитов (гельминтов и простейших) нефагоцитарным путем

2)Способны к фагоцитозу, но в меньшей степени, чем нейтрофилы. 3)Ограничивают область иммунной реакции, создавая препятствие распространению антигенам и медиаторам воспаления, разрушая их.

Базофилы – клетки аналогичные тучным клеткам, но не идентичные им (различаются по соотношению и составу гранул). Это клетки со слабооксифильной цитоплазмой и S - образным трехдольным ядром (рис.9). В цитоплазме содержатся все органеллы в умеренном количестве, липидные капли, гликоген и два типа гранул:

1) Азурофильные - аналогичны лизосомам.

2) Специфичные – плотные гранулы округлой или овальной формы, содеращие гепарин - антикоагулянт, гистамин - вещество, расширяющее сосуды, увеличивающее их проницаемость, а также факторы хемотаксиса нейтрофилов и эозинофилов и другие факторы.

Функции базофилов: выделяя локально в большом количестве биологически активные вещества гранул, привлекают ряд других клеток в защитные реакции организма (в первую очередь эозинофилов при аллергических и воспалительных реакциях).

Моноциты. Фактически это незрелые клетки, находящиеся на пути из места образования (красный костный мозг) в место функционирования (органы и ткани). В органах и тканях происходит их окончательная дифференцировка. Совокупность всех потомков моноцитов крови в тканях называется системой мононуклеарных фагоцитов. К ней относятся: дендритные клетки кроветворных органов, макрофаги (гистиоциты) соединительной ткани, альвеолярные макрофаги легких, селезенки и красного костного мозга, макрофаги (клетки Купфера) печени, остеокласты костной ткани, перитонеальные макрофаги, макрофаги (клетки Хофбауэра) плаценты и микроглия нервной ткани.

Моноцит (рис.10) имеет крупное, эксцентрично расположенное бледное ядро с выемкой, которая увеличивается по мере созревания клетки. В слабобазофильной цитоплазме содержится большое количество лизосом и вакуолей, рибосом и полирибосом, умеренное количество цистерн ЭПС и хорошо развитый аппарат Гольджи, цитоскелет, мелкие удлиненные митохондрии. Имеются центриоли.

Основной функцией моноцитов является фагоцитоз и эндоцитоз. Кроме того, они участвуют в кооперации клеток при иммунном ответе, представляя антиген иммунокомпетентным клеткам, а также выделяют биологически активные вещества, регулирующие гемопоэз и хемотаксис других клеток крови.

Лимфоциты – большая группа морфологически сходных, но функционально различных клеток. Эти клетки играют центральную роль в иммунологических реакциях. Способны выходить из крови в ткани, затем снова возвращаться в кровь через лимфу. Такое явление называется рециркуляцией. В крови находится лишь 2% лимфоцитов, 98% рассредоточено по другим органам и тканям. Это округлые клетки с крупным ядром, занимающим до 90% объема клетки. Цитоплазма слабобазофильна. Все органеллы представлены в умеренном количестве, кроме цитоскелета, который хорошо развит.

По размерам лимфоциты делятся на малые (6-7мкм), их 80-90% от общего количества лимфоцитов крови; средние (8-9 мкм) - 10% и большие (10-18 мкм) – в норме в крови отсутствуют. Более существенна функциональная классификация лимфоцитов. Согласно ей лимфоциты подразделяют на Т- и В-клетки. Они различаются:

1. Местом дифференцировки. Т-лимфоциты дифференцируются в тимусе. В-лимфоциты в лимфоидной ткани других органов.

2. Выполняемыми функциями. Обеспечивают различные типы иммунитета. Т-лимфоциты - преимущественно клеточный, а В-лимфоциты - гуморальный иммунитет. Функционально Т- и В-клетки делят на субпопуляции. Среди Т-лимфоцитов выделяют Т _х (хелперы)- активируют эффекторные клетки, Т_к (киллеры) – эффекторные цитотоксические клетки, Т_с (супрессоры)- подавляют иммунный ответ, Т-памяти.

В - лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, вырабатывающие иммуноглобулины (антитела) и в клетки памяти, несущие информацию о встрече с каким- либо антигеном.

3. Содержанием в крови. Т - лимфоцитов – 70-80%, В-лимфоцитов - 10-20%.

Тромбоциты - являются фрагментами цитоплазмы мегакариоцитов красного костного мозга, поэтому правильнее называть их кровянные пластинки.. В мазке крови агрегируются, поэтому выявляются там в виде скоплений. Тромбоциты - это овальные, двояковыпуклые тельца с небольшими отростками (рис.11). Внутреннее содержимое состоит из двух частей. Центральная часть – грануломер, содержит азурофильные зерна, наружная - гиаломер, имеет гомогенную консистенцию и бледно-голубую окраску. Плазмолемма покрыта слоем гликокаликса. Он состоит из многочисленных рецепторов, обусловливающих прикрепление тромбоцита к эндотелию (адгезию) и склеивание тромбоцитов друг с другом (агрегацию). Здесь есть рецепторы к адреналину, коллагену и другим веществам. Гиаломер представляет собой однородную, тонкозернистую структуру с микротрубочками и филаментами по периферии. Микротрубочки формируют краевое кольцо – жесткий каркас тромбоцита. Филаменты, представленные в основном актином, в виде коротких нитей располагаются по всей цитоплазме, в гиаломере они концентрируются между плазмолеммой и краевым кольцом и формируют подмембранный аппарат. Последний формирует выпячивания при движении и агрегации тромбоцитов. В грануломере содержатся 1-2 митохондрии, гранулы гликогена в виде агрегатов, единичные рибосомы и гранулы нескольких типов:

1. Азурофильные гранулы содержат вещества, участвующие в свертывании (фибронектин, фибриноген), фактор роста тромбоцитов и ряд других биологически активных веществ.

2. Гранулы с плотным матриксом, содержащим АТФ, ионы кальция, магния, гистамин, серотонин.

3. Гранулы, содержащие гидролитические ферменты, соответствуют лизосомам.

Функции тромбоцитов: 1. Восстановление целостности сосудистой стенки при повреждении (первичный гемостаз).

2. Свертывание крови, в совместной реакции с эндотелием и плазмой крови (вторичный гемостаз) путем прилипания агрегатов тромбоцитов к месту повреждения.

4. Участие в иммунных реакциях (вырабатывают факторы хемотаксиса клеток иммунной системы).

Плазма крови. Клетки крови переносятся жидким межклеточным веществом- плазмой. На 90% она состоит из воды, 9% составляют органические вещества, главным образом белки (более 200 видов: альбумины, глобулины, коагулянты и антикоагулянты, белки системы комплемента), 1%-неорганические вещества. РН составляет 7,36 (стабильность РН обеспечивает буферная система плазмы крови).

Гемопоэз (кроветворение) - процесс образования крови, включает в себя эритропоэз (образование эритроцитов), гранулоцитопоэз (образование гранулярных лейкоцитов), моноцитопоэз (образование моноцитов), тромбоцитопоэз (образование кровяных пластинок), лимфоцитопоэз (образование лимфоцитов и иммуноцитов). Выделяют эмбриональный гемопоэз, обеспечивающий гистогенез крови (образование крови как ткани) и постэмбриональный гемопоэз–процесс физиологической регенерации крови.

Эмбриональный гемопоэз включает три этапа:

1. Мезобластический. На этом этапе происходит образование первой генерации стволовых клеток крови (СКК). Процесс происходит интраваскулярно (внутри сосудов) в мезенхиме желточного мешка (внезародышевый провизорный орган) на 3-10 неделе внутриутробного периода. Из желточного мешка СКК мигрируют в другие кроветворные органы.

2. Гепатолиенальный (кроветворение в печени и селезенке) этап протекает, начиная с 5-6 недели, достигая максимальной активности на втором месяце, когда на кроветворение на 80% обеспечивается печенью, а на 20% селезенкой. В этих органах дифференцировка клеток крови из СКК протекает экстраваскулярно (вне сосуда). В печени образуются преимущественно эритроциты, гранулоциты, кровяные пластинки. В селезенке первоначально образуются все виды форменных элементов крови, а во второй половине внутриутробного развития начинает преобладать лимфоцитопоэз.

3. Медуллярный (тимо-медулло-лимфоидный)- образование форменных элементов крови в тимусе, лимфоидной ткани и красном костном мозге (ККМ), начинается на 10-ой неделе внутриутробного развития.

В тимусе образуются Т-лимфоциты с последующим расселением их в лимфоидные органы.

В красном костном мозге (ККМ) СКК дают начало всем форменным элементам, формируя кроветворные (гемопоэтические) островки. Совокупность СКК и гемопоэтических островков составляет паренхиму ККМ. Гемопоэз постепенно нарастает к рождению и ККМ становится центральным органом кроветворения. Кроветворной тканью ККМ является миелоидная ткань (от греч. красный мозг). Она содержит стволовые кроветворные клетки и является местом образования эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов, В-лимфоцитов, предшественников Т-лимфоцитов, NK- клеток.

Лимфоидная ткань располагается в органах иммунной системы (в тимусе, селезенке, лимфатических узлах, миндалинах, пейеровых бляшках, червеобразном отростке и многочисленных лимфоидных образованиях, имеющихся в стенках органов различных систем). В ней происходит образование Т- и В-лимфоцитов, которые взаимодействуя между собой, а также с макрофагами, дендритными и другими клетками, обеспечивают развитие и течение иммунных реакций.

Регуляция гемопоэза осуществляется гемопоэтическими факторами роста (гемопоэтинами), которые вырабатываются стромальными элементами кроветворных органов. Они продуцируются ретикулярными клетками, эпителиальными клетками тимуса, макрофагами, Т-лимфоцитами, эндотелиальными клетками, а также клетками, расположенными вне кроветворных тканей (например, эритропоэтин вырабатывается клетками почек и печени). Гемопоэтины оказывают влияние в низких концентрациях, связываясь со специфическими рецепторами на плазмолемме развивающихся клеток крови. Каждый этап развития конкретной линии клеток требует присутствия определенной концентрации гемопоэтинов. Отдельный гемопоэтический фактор может оказывать влияние на один или несколько типов развивающихся клеток.

Гемопоэтические классы клеток. ( см.табл.1)