Физиология и биофизика возбудимых клеток

 

 

Строение  и функции эритроцитов. Гемолиз.

 Эритроциты (Э)- это высоко специализированные безъядерные клетки крови. Ядро у них утрачивается в процессе созревания. Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска. В среднем их диаметр около 7,5 мкм, а толщина на периферии 2,5 мм. Благодаря такой форме увеличивается поверхность эритроцитов для диффузии газов. Кроме того, возрастает их пластичность, за счет высокой пластичности, они деформируются и легко проходят по капиллярам. У старых и патологических эритроцитов пластичность низкая. Поэтому они задерживаются в капиллярах ретикулярной ткани селезенки и разрушаются там. Мембрана эритроцитов и отсутствие ядра обеспечивают их главную функцию - перенос кислорода и участие в переносе углекислого газа. Мембрана эритроцитов непроницаема для катионов, кроме калия, а ее проницаемость для анионов хлора, гидрокарбонат анионов и гидроксил анионов в миллион раз больше. Кроме того она хорошо пропускает молекулы кислорода и углекислого газа. В мембране содержится до 52% белка. В частности, гликопротеины определяют групповую принадлежность крови и обеспечивают ее отрицательный заряд. В нее встроена Na/К-АТФаза, удаляющая из цитоплазмы натрий и закачивающая ионы калия. Основную массу эритроцитов составляет хемопротеин гемоглобин. Кроме того, в цитоплазме содержатся ферменты карбоангидраза, фосфатазы, холинестераза и другие ферменты. Функции эритроцитов:

1. Перенос кислорода  от легких к тканям.                                                            

2. Участие в транспорте  СОз от тканей к легким.               

3. Транспорт воды от  тканей к легким, где она выделяется, в виде пара.

4. Участвуют в свертывании  крови, выделяя зритроцитарные  факторы свертывания.

5. Переносят аминокислоты  на своей поверхности.                                                       

6.'Участвуют в регуляция вязкости крови, вследствие пластичности. В результате их способности к деформации,  вязкость крови в  мелких сосудах меньше, чем крупных. 

В одном микро литре  крови мужчин содержится 4,5-5,0млн. эритроцитов (4,5-5,0 * 10¹² л). Женщин - 3,7-4,7 млн. (3.7-4.7 • 10¹²  л). Подсчет количества эритроцитов производится в камере Горяева. Для этого кровь в специальном капилляре меланжере (смесителе) для эритроцитов смешивают с 3% раствором хлорида натрия в соотношении 1:100 или 1:200. Затем капелька этой смеси помещается в счетную камеру. Она создается средним выступом камеры и покровным стеклом. Высота камеры 0,1 мм. На среднем выступе нанесена сетка, образующая большие квадраты. Часть этих квадратов разделена на 16 маленьких (табл.). Каждая сторона малого квадрата имеет величину 0.05мм. Следовательно, объем смеси над малым квадратом будет составлять 1/10 мм * 1/20 мм * 1/20 мм = 1/4000 мм³.

После заполнения камеры, под микроскопом считают количество эритроцитов в 5-ти тех больших  квадратах, которые разделены на маленькие. Т.е. в 80 маленьких. Затем  рассчитывают количество эритроцитов  в одном микролитре крови

по формуле:   X=4000 * 200 * (100) \ 80                 

Где а - общее количество эритроцитов, полученное при подсчете б - число малых квадратов в  которых производился

подсчет (80) в - разведение крови (1:100, 1:200). 4000 - величина обратная объему жидкости на малым квадратом.

Для быстрого подсчета, при  большом количестве анализов, используют фотоэлектрические эритрогемометры.

Принцип их действия основан  на определении прозрачности взвеси эритроцитов с помощью пучка  света проходящего

от источника к светочувствительному датчику Фотоэлектрокалориметру.

Увеличение содержания эритроцитов в крови называется эритроцитозом или эритремиеи, уменьшаться  эритромении

или анемией. Эти изменения  могут быть относительными и абсолютными. Например, относительное уменьшение их

количества возникает при задержке воды в организме а, увеличение при обезвоживании. Абсолютное уменьшение

содержания эритроцитов, т.е. анемия наблюдается при кровопотере, нарушениях кроветворение, разрушении

эритроцитов гемолитическими  ядами или при переливании несовместимой крови.

Гемолиз это разрушение мембраны эритроцитов и выход  гемоглобина в плазму. В результате кровь становится

прозрачной.

Различают следующие  виды гемолиза.

По месту возникновения:

1. Эндогенный, т.е. в  организме.

2. Экзогенный, вне его.  Например, во флаконе с кровью, аппарате искусственного кровообращения. По характеру:

1. Физиологический. Он  обеспечивает разрушение старых  и патологических форм эритроцитов.  Имеется два механизма. Внутриклеточный  гемолиз происходит в макрофагах  селезенки, костного мозга, клетках печени. Внутрисосудистый, в мелких сосудах, из которых гемоглобин с помощью белка плазмы гаптоглобина переносится к клеткам печени. Там гем гемоглобина превращается в билирубин. В сутки разрушается около 6-7 г гемоглобина.

2. Патологический.

По механизму возникновения:

I Химический. Возникает  при воздействии на эритроциты  веществ, растворяющих липиды  мембраны. Это спирты, эфир, хлороформ,  щелочи, кислоты и т.д. В частности,  при отравлении большой дозой  уксусной кислоты возникает выраженный гемолиз.

2. Температурный. При  низких температурах в эритроцитах  образуются кристаллики льда, разрывающие  их оболочку.

3. Механический. Наблюдается  при механических разрывах мембраны. Например, при встряхивании флакона  с кровью или ее перекачивания  аппаратом искусственного кровообращения.

4. Биологический. Происходит  при действии биологических факторов. Это гемолитические яды бактерий, насекомых, змей. В результате  переливания несовместимой крови.

5. Осмотический. Возникает  в том случае, если эритроциты попали в среду с осмотическим давлением ниже чем у крови. Вода входит в эритроциты, они набухают и лопаются. Концентрация хлорида натрия, при которой происходит гемолиз 50% всех эритроцитов, является мерой их осмотической стойкости. Ее определяют в клинике для диагностики заболеваний печени, анемии. Осмотическая стойкость должна быть не ниже 0.46% Наd. При помещении эритроцитов в среду, с большим чем у крови осмотическим давлением, происходит плазмолиз. Это сморщивание эритроцитов. Его используют для подсчета эритроцитов.

Гемоглобин. Его разновидности и функции.

 Гемоглобин (НЬ) это хемопротеин, содержащийся в эритроцитах. Его молекулярная масса 66000 дальтон. Молекулу гемоглобина образуют четыре субъединицы, каждая из которых включает гем, соединенный с атомом железа, и белковую часть глобин. Гем синтезируется в митохондриях эритробластов, а глобин в их рибосомах. У взрослого человека гемоглобин содержит две а- и две р- полипептидных цепи. Он называется А-гемоглобнном (аdult) (-взрослый). В зрелом возрасте он составляет основную часть гемоглобина. В первые три месяца внутриутробного развития в эритроцитах находится гемоглобин типа G1 и G2 (Gоvег). В последующие периоды внутриутробного развития и в первые месяцы после рождения основную часть составляет фетальный гемоглобин (F-гемоглобин). В его структуре две а- и две у-полипептидные цепи. При рождении до 50-30% гемоглобина составляет F-гемоглобин, а 20-40 % А-гемоглобин. Ранние гемоглобины имеют большую кислородную емкость.

Гем содержит атом 2-х  валентного железа, который легко соединяется с кислородом и легко отдает его. При этом валентность железа не изменяется. Один грамм гемоглобина способен связывать 1,34 мл кислорода. Соединение гемоглобина с кислородом, образующееся в капиллярах легких называется оксигемоглобином (НЬС>2). Он имеет ярко алый цвет. Гемоглобин, отдавший кислород в капиллярах тканей, называется дезоксигемоглобином или

восстановленным (НЬ). У  него темно-вишневая окраска. От 10 до 30% углекислого газа, поступающего из тканей в кровь, соединяются с амидной группировкой гемоглобина. Образуется легко диссоциирующее соединение карбгемоглобин (НЪС0I). В этом виде часть углекислого газа транспортируется к легким.     

 В некоторых случаях  гемоглобин образует патологические  соединения. При отравлении угарным газом образуется карбоксигемоглобин (НЬСО). Сродство гемоглобина с окисью углерода значительно выше, чем с кислородом, а скорость диссоциации карбоксигемоглобина в 200 раз меньше, чем оксигемоглобина. Поэтому присутствие в воздухе даже 1% угарного газа приводит к прогрессирующему увеличению количества карбоксигемоглобина и опасному угарному отравлению. Кровь теряет способность переносить кислород. Развивается гипоксия мозга и других тканей. Угарное отравление сопровождается сильной головной болью, тошнотой, рвотой, судорогами, потерей сознания и смертью.

При отравлении сильными окислителями, например нитритами, марганцовокислым калием, красной кровяной солью, образуется метгемоглобин (МеtНЬ). В этом соединении гемоглобина железо становится трехвалентным. Поэтому метгемоглобин очень слабо диссоциирующее соединение. Он не отдает кислород тканям. Все соединения гемоглобина имеют характерный спектр. Восстановленный гемоглобин дает одну широкую полосу поглощения в желто-зеленой части спектра между линиями D и Е. Оксигемоглобина дает 2 узких полосы поглощения в желто-зеленой части спектра между линиями D и Е. У карбоксигемоглобина такая же спектральная картина, как и оксигемоглобина. Поэтому для диагностики отравления угарным газом, в исследуемую кровь добавляют восстановитель, например реактив Стокса. Под их влиянием оксигемоглобин превращается в дезоксягемоглобин и появляется спектр восстановленного гемоглобина. Карбоксигемоглобин не восстанавливается. Метгемоглобин, в зависимости от рН крови, дает 3-5 полос поглощения. Одна из них находится в красной части, другие в желто-зеленой области спектра.

Гемоглобин образует с соляной кислотой соединение коричневого  цвета - соляно кислый гематин. Форма  его кристаллов зависит от видовой  принадлежности крови. В частности, кристаллы соляно кислого гематина человека имеют форму прямоугольных пластинок.          

Содержание гемоглобина  определяют методом Сали. Гемометр Сали состоит из 3 пробирок, находящихся  в специальном штативе. Две из них, расположенные сбоку от центральной, заполнены стандартным раствором соляно кислого гематина коричневого цвета. Средняя пробирка имеет градуировку в единицах гемоглобина. В нее наливают 0,2 мл соляной кислоты. Затем мерной пипеткой набирают 20 мкл крови и выпускают ее в соляную кислоту. Перемешивают содержимое пробирки и выдерживают 5 мин. Полученный раствор соляно кислого гематина разводят водой до тех пор, пока его цвет не станет таким же. как в боковых пробирках. По уровню жидкости в средней пробирке определяется содержание гемоглобина. В норме в крови мужчин содержится 132-164 г/л (13,2-16.4г.%) гемоглобина. У женщин -115-145 г/л (11,5-14,5 г %). Количество гемоглобина снижается при кровопотерях, интоксикациях, нарушениях эритропоэза. недостатке железа, витамина В12 и т.д.. Кроме этого определяют цветовой показатель. Он отражает степень насыщения эритроцитов гемоглобином. Это  отношение содержания гемоглобина в крови к количеству эритроцитов. В норме его величина составляет 0,85-1.05.

Реакция оседания эритроцитов 

Удельный вес эритроцитов выше, чем плазмы. Поэтому в капилляре или пробирке с кровью, содержащей вещества препятствующие ее свертыванию, происходят оседание эритроцитов. Над кровью появляется светлый столбик плазмы. Это явление называется реакцией оседания эритроцитов.

В сосудистой системе  эритроциты не оседают. Это связано  с тем, что они имеют одинаковый отрицательный заряд отталкиваются  друг от друга. Такой же отрицательный  заряд имеет стенка сосудов. Способствуют взвешенному состоянию эритроцитов  и низкомолекулярные белки плазмы - альбумины. Оседание эритроцитов вне организма обусловлено потерей ими заряда и образованием скоплений - агрегатов. В норме скорость оседания эритроцитов (СОЭ) у мужчин 2-10 мм/час, у женщин 2-15 мм/час. Она возрастает при беременности. Особенно СОЭ повышается при различных заболеваниях. Например, при анемии она возрастает из-за снижения вязкости крови. СОЭ также увеличивается при инфекционных, воспалительных заболеваниях и особенно злокачественных опухолях. В этом случае ее возрастание объясняется накоплением в крови грубодисперсных глобулинов – агломеринов. Выдвинуто 2 теории, объясняющие повышение СОЭ:

1. Электрохимическая.  Она связывает оседание эритроцитов  с нейтрализацией их отрицательного  заряда

 агломеринами.             

2. Теория лабильности коллоидов. Объясняет агрегацию и оседание эритроцитов накоплением в крови

-агломеринов и фибриногена.  Они, являются неустойчивыми коллоидами, поэтому осаждаются на эритроцитах.

 Клейкость их оболочки  увеличивается и они склеиваются  в агрегаты. Скорость оседания эритроцитов определяют по методу Панченкова. Для этого используют капилляр Панченкова. Имеющий градуировку от 0 до 100, а также отметки Р (раствор) и К (кровь). До метки Р набирают 5% раствор цитрата натрия и выпускают его на стекло. Затем набирают кровь до отметки К и сливают ее в цитрат натрия. Перемешивают и набирают смесь до 0 отметки. Затем капилляр ставят в штатив на час.

Функции лейкоцитов.

Лейкоциты или белые  кровяные тельца - это клетки крови, содержащие ядро. У одних лейкоцитов цитоплазма содержит гранулы, поэтому их называют гранулоцитами. У других зернистость отсутствует, их относят к агранулоцитам. Выделяют три формы гранулоцитов. Те из них, гранулы которых окрашиваются кислыми красителями (эозином), называют эозинофилами. Лейкоциты, зернистость которых восприимчива к основным красителям, базофилами. Лейкоциты, гранулы которых окрашиваются и кислым и основными красителями, относят к нейтрофилам. Агранулоциты подразделяются на моноциты и лимфоциты. Все гранулоциты и моноциты образуются в

красном костном мозге  и называются клетками миелоидного  ряда. Лимфоциты также образуются из стволовых, клеток

костного мозга, но размножаются в лимфатических узлах, миндалинах, аппендиксе, селезенке, тимусе, лимфатических  бляшках кишечника. Это клетки лимфоидного ряда.