I. МЕТАБОЛІЗМ ЕРИТРОЦИТІВ
Еритроцити – високоспеціалізовані клітини, які переносять кисень від легень до тканин та діоксид вуглецю, що утворюється при метаболізмі, з тканин до альвеол легень. Транспорт Про 2 і 2 у цих клітинах здійснює гемоглобін, що становить 95% їх сухого залишку. Організм дорослої людини містить близько 25×10 12 еритроцитів, у своїй кожну добу оновлюється приблизно 1% цієї кількості клітин, тобто. протягом однієї секунди в кровотік надходить близько 2 млн. еритроцитів.
А. Особливості будови та диференціювання еритроцитів
Еритроцити - єдині клітини, які мають тільки клітинну мембрану та цитоплазму. Диференціювання стовбурових клітин у спеціалізовані відбувається у клітинах кісткового мозку та закінчується у кровотоку. Особливості будови еритроцитів відповідають їхнім функціям: велика площа поверхні забезпечує ефективність газообміну, еластична клітинна мембрана полегшує рух по вузьких капілярах, спеціальна ферментативна система захищає ці клітини від активних форм кисню.
Диференціювання еритроцитів.Еритроцити, як і інші клітини крові, утворюються з поліпотентних стовбурових клітин кісткового мозку (рис. 14-1).
Розмноження та перетворення початкової клітини еритроїдного ряду на уніпотентну стимулює ростовий фактор інтерлейкін-3. Інтерлейкін-3 синтезується Т-лімфоцитами, а також клітинами кісткового мозку. Це низькомолекулярний білок групи цитокінів – регуляторів росту та диференціювання клітин.
Подальшу проліферацію і диференціювання уніпотентної клітини еритроїдного ряду регулює гормон еритропоетин, що синтезується в нирках. Швидкість утворення еритропоетину у нирках залежить від парціального тиску кисню. При нестачі кисню швидкість утворення гормону підвищується і, відповідно, кількість еритроцитів також збільшується. Хронічна ниркова недостатність супроводжується зниженням утворення еритропоетину у нирках, що призводить до розвитку анемії.
У процесі диференціювання на стадії еритробласта відбуваються інтенсивний синтез гемоглобіну, конденсація хроматину, зменшення розміру ядра та його видалення. Ретикулоцит, що утворюється, ще містить глобінову мРНК і активно синтезує гемоглобін. Ретикулоцити, що циркулюють у крові, позбавляються рибосом, ЕР, мітохондрій і протягом двох діб перетворюються на еритроцити. Стовбурова клітина перетворюється на еритроцит за два тижні. Еритроцити не містять ядра і тому не здатні до самовідтворення і репарації ушкоджень, що виникають у них. Ці клітини циркулюють у крові близько 120 днів і потім руйнуються макрофагами в печінці, селезінці та кістковому мозку (див. розділ 13).
Будова еритроцитів.Двояковогнута форма еритроцитів має велику площу поверхні порівняно з клітинами сферичної форми такого самого розміру. Це полегшує газообмін між клітиною та позаклітинним середовищем. Крім того, така форма, а також особливості будови мембрани та цитоскелету забезпечують велику пластичність еритроцитів при проходженні ними дрібних капілярів.
Важливу роль у збереженні форми та здатності до оборотної деформації еритроцитів грають ліпіди та білки плазматичної мембрани.
Ліпіди бислоя плазматичної мембрани еритроцитів, як і плазматичні мембрани інших клітин, містять гліцерофосфоліпіди, сфінгофосфоліпіди, гліколіпіди і холестерол (див. розділ 5). Збільшення вмісту холестеролу у складі мембрани, яке може спостерігатися при деяких захворюваннях, знижує її плинність та еластичність, а отже, і здатність до оборотної деформації. Це, у свою чергу, ускладнює рух еритроцитів через капіляри та може сприяти розвитку гемостазу.
Методом електрофорезу в мембрані еритроцитів виявляють близько 15 основних мембранних білків із молекулярною масою від 15 до 250 кД. Близько 60% маси мембранних білків припадає на спектрин, глікофорин і білок смуги 3 (називається так розташування цієї білкової фракції на електрофореграмі щодо інших білків). Інтегральний глікопротеїн глікофорин присутній лише у плазматичній мембрані еритроцитів (рис. 14-2). До N-кінцевої частини білка, розташованої на зовнішній поверхні мембрани, приєднано близько 20 олігосахаридних ланцюгів (див. розділ 5). Олігосахариди глікофорину – антигенні детермінанти системи груп крові АВО (див. розділ 10).
Спектрін- периферичний мембранний білок, нековалентно пов'язаний із цитоплазматичною поверхнею ліпідного бислоя мембрани. Він є довгою, тонкою, гнучкою фібрили і є основним білком цитоскелета еритроцитів. Спектрин складається з α- та β-поліпептидних ланцюгів, що мають доменне будову; α- та β-ланцюги димера розташовані антипаралельно, перекручені один з одним і нековалентно взаємодіють у багатьох точках. Спектрин може прикріплюватися до мембрани та за допомогою білка анкірину. Цей великий білок з'єднується з β-ланцюгом спектрину та цитоплазматичним доменом інтегрального білка мембрани - білка смуги 3. Анкірін не тільки фіксує
Рис. 14-2. Будова спектрину (А), навколомембранного білкового комплексу (Б) та цитоскелета еритроцитів (В).Кожен димер спектрину складається з двох антипаралельних, нековалентнозв'язаних між собою α- та β-поліпептидних ланцюгів (А). Білок смуги 4.1 утворює зі спетрином та актином "вузловий комплекс", який за допомогою білка смуги 4.1 зв'язується з цитоплазматичним доменом глікофорину. Анкірін поєднує спектрин з основним інтегральним білком плазматичної мембрани - білком смуги 3 (Б). На цитоплазматичної поверхні мембрани еритроциту є гнучка мережна структура, що складається з білків і забезпечує пластичність еритроциту при проходженні ним через дрібні капіляри (В).
спектрин на мембрані, а й зменшує швидкість дифузії білка смуги 3 в ліпідному шарі. Таким чином, на цитоплазматичній поверхні еритроцитів утворюється гнучка мережна структура, яка забезпечує збереження їх форми при проходженні через вузькі капіляри судин (рис. 14-2).
Інтегральний білок смуги 3 – білок-переносник іонів С1 – та НСО 3 – через плазматичну мембрану еритроцитів за механізмом пасивного антипорту. У розділі 1 докладно описано роль еритроцитів у газообміні. Вступає з тканин в еритроцити СО 2 під дією ферменту карбоангідрази перетворюється на слабку вугільну кислоту, яка розпадається на Н + та НСО 3 - . Протони, що утворюються при цьому, приєднуються до гемоглобіну, зменшуючи його спорідненість до О 2 , а бікарбонати за допомогою білка смуги 3 обмінюються на Cl - і виходять у плазму крові.
Н 2 О + СО 2 → Н 2 СО 3 → Н + + НСО 3 – → обмін на Сl – .
У легких збільшення парціального тиску кисню та взаємодія його з гемоглобіном призводять до витіснення протонів з гемоглобіну, обміну внутрішньоклітинного Сl - на НСО 3 - через білок смуги 3, утворенню вугільної кислоти та її руйнуванню на СО 2 та Н 2 Про.
Мембранний фермент Nа+, К+-АТФ-аза забезпечує підтримку градієнта концентрацій Na+ та К+ з обох боків мембрани. При зниженні активності Na+, К+-АТФ-ази концентрація Na+ у клітині підвищується, оскільки невеликі іони можуть проходити через мембрану простою дифузією. Це призводить до збільшення осмотичного тиску, збільшення надходження води в еритроцит та його загибелі в результаті руйнування клітинної мембрани - гемолізу.
Са 2+ -АТФ-аза- ще один мембранний фермент, що здійснює виведення з еритроцитів іонів кальцію та підтримує градієнт концентрації цього іону з обох боків мембрани.
Б. Метаболізм глюкози в еритроцитах
Еритроцити позбавлені мітохондрій, тому як енергетичний матеріал вони можуть використовувати тільки глюкозу. В еритроцитах катаболізм глюкози забезпечує збереження структури та функції гемоглобіну, цілісність мембран та утворення енергії для роботи іонних насосів. Глюкоза надходить в еритроцити шляхом полегшеної дифузії за допомогою ГЛЮТ-2. Близько 90% глюкози, що надходить, використовується в анаеробному гліколізі, а решта 10% - у пентозофосфатному шляху.
Кінцевий продукт анаеробного гліколізу лактат виходить у плазму крові та використовується в інших клітинах, насамперед гепатоцитах. АТФ, що утворюється в анаеробному гліколізі, забезпечує роботу Nа + , К + -АТФ-ази та підтримання самого гліколізу, що вимагає витрати АТФ у гексокіназній та фосфофруктокіназній реакціях (див. розділ 7).
Важлива особливість анаеробного гліколізу в еритроцитах у порівнянні з іншими клітинами – наявність у них ферменту бісфосфогліцератмутази. Бісфосфогліцератмутаза каталізує утворення 2,3-бісфосфогліцерату з 1,3-бісфосфогліцерату (рис. 14-3). 2,3-бісфосфогліцерат, що утворюється тільки в еритроцитах, служить важливим алостеричним регулятором зв'язування кисню гемоглобіном (див. розділ 1).
Глюкоза в еритроцитах використовується і в пентозофосфатному шляху, окисний етап якого забезпечує утворення коферменту NADPH, необхідного для відновлення глутатіону (рис. 14-4).
В. Знешкодження активних форм кисню в еритроцитах
Великий вміст кисню в еритроцитах визначає високу швидкість утворення супероксидного аніон-радикалу (О 2 -), пероксиду водню (Н 2 Про 2) та гідроксил радикала (ОН.). Еритроцити містять ферментативну систему, що запобігає токсичній дії активних форм кисню та руйнування мембран еритроцитів (рис. 14-4). Постійне джерело активних форм кисню в еритроцитах - неферментативне окиснення гемоглобіну в метгемоглобін:
Протягом доби до 3% гемоглобіну може окислюватися у метгемоглобін. Однак постійно
метгемоглобінредуктазна сисгема відновлює метгемоглобін в гемоглобін. Метгемоглобінредуктазна сисгема складається з цитохрому B 5 і флавопротеїну цитохром B 5 редуктази, донором водню для якої служить NADH, що утворюється в гліцеральдегіддегідрогеназної реакції гліколізу (рис. 14-4).
Цитохром B 5 відновлює Fe 3+ метгемог-лобину в Fe 2+ :
Hb-Fe 3+ цит. b 5 віднов. → HbFe 2+ цит. b 5 прибл. .
Цит. B 5 ок + NADH → цит. B 5 віднов. + NAD +.
Супероксидний аніон за допомогою ферменту супероксидцисмутази перетворюється на пероксид водню:
O 2 - + O 2 - + Н + → H 2 Про 2 + O 2 .
Пероксид водню руйнується каталазою і ферментом, що містить глутатіонпероксидазою. Донором водню у цій реакції служить глутатіон – трипептид глутамілцистеїнілгліцин (GSH) (див. розділ 12).
2Н 2 О → 2Н 2 О + О 2; 2GSH + 2Н2О2 → GSSG + 2Н2О.
Окислений глутатіон (GSSG) відновлюється NADPH-залежною глутатіонредуктазою. Відновлення NADP цієї реакції забезпечують окисні реакції пентозофосфатного шляху (див. розділ 7).
Г. Hарушения метаболізму еритроцитів
Ензімопатії, що обумовлюють гемоліз еритроцитів.Для ефективного знешкодження активних форм кисню, що утворюються в еритроцитах, потрібні всі перераховані вище ферментативні системи захисту. Однак у людей виявлено близько 3000 генетичних дефектів глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. Цей фермент каталізує швидкість, що лімітує реакцію пентозофосфатного шляху окислення глюкози, яка забезпечує утворення NADPH + Н + . Як відомо, від кількості NADP + Н + залежить активність глутатіонредуктази та глутатіонпероксидази – ферментів, що руйнують пероксид водню. Не менше 100 млн
- 1 - спонтанне окислення Fe 2+ у темі гемоглобіну - джерело супероксидного аніону в еритроцитах;
- 2 - Супероксиддисмутаза перетворює супероксидний аніон на пероксид водню і воду: Про 2 -+ О 2 - + 2Н + → Н 2 О 2 + О 2;
- 3 - пероксид водню розщеплюється каталазою: 2 Н 2 Про 2 → 2 Н 2+ Про 2або глутатіонпероксидазою: 2 GSH+ Н 2 Про 2 → GSSG +2 Н 2 Про;
- 4 - Глутатіонредуктаза відновлює окислений глутатіон: GSSG + NADPH + Н + → 2GSH + NADP +;
- 5 - NADPH, необхідний відновлення глутатіону, утворюється на окисному етапі пентозофосфатного шляху перетворення глюкози;
- 6 - NADH, необхідний для відновлення гемоглобіну метгемоглобінредуктазною системою, утворюється в гліцеральдегідфосфатдегідрогеназної реакції гліколізу.
людина, у яких активність цього ферменту знижена, є носіями дефектних генів глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. При прийомі деяких ліків, що є сильними окислювачами (антималярійного препарату примахіну, сульфаніламідів), у пацієнтів, які мають генетичні дефекти глюкозо-6-фосфатдегідрогенази або глутатіонредуктази, глутатіонового захисту може виявитися недостатньо. Активні форми кисню викликають утворення гідроперекисів ненасичених жирних кислот фосфоліпідів, що входять до складу клітинних мембран, їх руйнування та гемоліз еритроцитів.
Генетичний дефект будь-якого ферменту гліколізу призводить до зменшення утворення АТФ та NADH+Н+ у цих клітинах. Внаслідок зниження швидкості синтезу АТФ падає активність Nа + , К + -АТФ-ази, підвищується осмотичний тиск та виникає осмотичний шок. Дефіцит NADH + H + призводить до накопичення метгемоглобіну та збільшення утворення активних форм кисню, що викликають окислення SH-груп у молекулах гемоглобіну. Молекули метгемоглобіну утворюють дисульфідні зв'язки між протомерами та агрегують з утворенням тілець Хайнца (рис. 14-5).
Гемоглобінопатії
Серповидноклітинна анемія – тяжке спадкове захворювання, зумовлене точковою мутацією гена, що кодує структуру β-ланцюга гемоглобіну (див. розділ 4). В результаті в еритроцитах хворих є HbS, β-ланцюга якого в шостому положенні замість гідрофільної глутамінової кислоти містять гідрофобну амінокислоту валін. Поява гідрофобної амінокислоти неподалік початку молекули сприяє виникненню нового центру зв'язування, тому при низькому парціальному тиску кисню тетрамери дезокси-HbS асоціюють, утворюючи довгі мікротрубчасті утворення, які полімеризуються всередині еритроцитів. Полімеризація призводить до порушення структури еритроцитів, вони набувають серповидної форми і легко руйнуються. При цьому захворюванні відзначають анемію, прогресуючу слабкість, відставання у розвитку та жовтяницю.
Носії гена серповидноклітинної анемії найчастіше зустрічаються серед африканського населення, оскільки вони набувають деякої переваги при захворюванні на малярію, що часто зустрічається в країнах з тропічним кліматом. Причина збереження гена серповидноклітинної анемії в популяції пов'язана з тим, що в еритроцитах гетерозигот гірше розвивається малярійний плазмодій, частина життєвого циклу якого проходить в еритроцитах людини. У зв'язку з цим гетерозиготні носії дефектного
Рис. 14-5. Схема утворення тілець Хайнца-агрегація гемоглобіну.У нормі супероксиддисмутаза каталізує утворення пероксиду водню, який під дією глутатіонпероксидази перетворюється на Н2О. При недостатній активності ферментів знешкодження активних форм кисню між протомерами метгемоглобіну утворюються дисульфідні зв'язки і вони агрегують.
гена виживали при епідеміях малярії, проте чверть їх потомства гинула від серповидно-літкової анемії.
Таласемії- Спадкові захворювання, зумовлені відсутністю або зниженням швидкості синтезу α- або β-ланцюгів гемоглобіну. Внаслідок незбалансованого утворення глобінових ланцюгів утворюються тетрамери гемоглобіну, що складаються з однакових протомерів. Це призводить до порушення основної функції гемоглобіну – транспорту кисню до тканин. Порушення еритропоезу та прискорений гемоліз еритроцитів та клітин-попередників при таласемії призводить до анемії.
При β-таласемії не синтезуються β-ланцюги гемоглобіну. Це викликає утворення нестабільних тетрамерів, що містять лише α-ланцюги. При цьому захворюванні в кістковому мозку через преципітацію нестабільних α-ланцюгів посилюється руйнування еритробластів, а прискорення руйнування еритроцитів у циркулюючій крові призводить до внутрішньосудинного гемолізу. Як відомо, для утворення фетального гемоглобіну р-ланцюги не потрібні (див. розділ 4), тому клінічно β-таласемія не проявляється до народження, після чого відбувається перемикання синтезу HbF на НBА.
У разі α-таласемії нестача утворення α-глобінових ланцюгів призводить до порушення утворення HbF у плода. Надлишкові γ-ланцюги утворюють тетрамери, які називаються гемоглобіном Барта. Цей гемоглобін за фізіологічних умов має підвищену спорідненість до кисню і не виявляє кооперативних взаємодій між протомерами. В результаті гемоглобін Барта не забезпечує плід, що розвивається необхідною кількістю кисню, що призводить до важкої гіпоксії. При α-таласемії відзначають високий відсоток внутрішньоутробної загибелі плода. Новонароджені, що вижили, при перемиканні з γ- на β-ген синтезують β-тетрамери або НBН, який, подібно до гемоглобіну Барта, має надто високу спорідненість до кисню, менш стабільний, ніж НBА і швидко руйнується. Це веде до розвитку у хворих на тканинну гіпоксію і до смерті незабаром після народження.
Спадковий сфероцитоз.Причиною цієї патології найчастіше є дефект білків цитоскелету еритроцитів - спектрину або анкіріну, які забезпечують підтримання двояковогнутої форми клітини та еластичності мембрани. Еритроцити набувають кулястої форми, що призводить до зменшення площі їх поверхні та зниження швидкості газообміну. Втрата еластичності клітинної мембрани призводить до підвищення крихкості і травматичні клітин і, як наслідок, до прискорення їх руйнування в судинному руслі і селезінці. Захворювання супроводжується анемією та жовтяницею. Видалення селезінки (спленектомія) при спадковому сфероцитозі покращує стан хворих, оскільки запобігає руйнуванню сфероцитів у селезінці.
Мегалобластна (макроцитарна) анеміярозвивається при дефіциті фолієвої кислоти або вітаміну В12.
Фолієва кислота як коферменту (Н 4 -фолата) бере участь у синтезі нуклеотидів. Нестача фолієвої кислоти призводить до зниження швидкості синтезу ДНК у клітинах, що швидко діляться, і в першу чергу в попередниках еритроцитів. Клітини довше перебувають у інтерфазі, синтезуючи гемоглобін, і стають більшими. Крім того, через нестачу нуклеотидів вони рідше діляться, і кількість еритроцитів знижується, а великі мегалобласти швидше руйнуються. Усе це зрештою призводить до розвитку анемії.
Аналогічна симптоматика розвивається за нестачі в організмі вітаміну В 12 . Цей вітамін бере участь у переносі метальної групи з N 5 -метил-Н 4 -фолат на гомоцистеїн з утворенням метіоніну і Н 4 -фолат (див. розділ 10). Недостатність вітаміну В 12 призводить до накопичення N 5 -метил-Н 4 -фолат в клітинах. Дефіцит Н 4 -фолата призводить до порушення розподілу клітин та розвитку анемії.
1. Кров як різновид тканин внутрішнього середовища. Еритроцити: розміри, форма, будова, хімічний склад, функція, тривалість життя Особливості будови та хімічного складу ретикулоцитів, їх відсотковий вміст.
КРОВ
Кров-одна з тканин внутрішнього середовища. Рідка міжклітинна речовина (плазма) та зважені в ній клітини – два основні компоненти крові. Згорнута кров складається з тромбу (згустку), що включає формені елементи і деякі білки плазми, сироватки - прозорої рідини, подібної до плазми але позбавленої фібриногену. У дорослої людини загальний об'єм крові – близько 5 л; близько 1 л знаходиться в депо крові, переважно в селезінці. Кров циркулює в замкнутій системі судин та переносить гази, поживні речовини, гормони, білки, іони, продукти метаболізму. Кров підтримує сталість внутрішнього середовища організму, регулює температуру тіла, осмотичну рівновагу та кислотно-лужний баланс. Клітини беруть участь у знищенні мікроорганізмів, запальних та імунних реакціях. Кров містить тромбоцити і плазмові фактори згортання, при порушенні цілісності судинної стінки утворюють тромб, що перешкоджає втраті крові.
Еритроцити: розміри, форма, будова, хімічний склад, функція, тривалість життя.
Еритроцити,абочервоні кров'яні тільця,людини і ссавців є без'ядерні клітини, що втратили у процесі філо- і онтогенезу ядро і більшість органел. Еритроцити є високодиференційованими постклітинними структурами, нездатними до поділу
Розміри
Еритроцитів у нормальній крові також варіюють. Більшість еритроцитів (75 %) мають діаметр близько 7,5 мкм та називаються нормоцитами.Решта еритроцитів представлена мікроцитами (~12,5%) та макроцитами (~12,5%). Мікроцити мають діаметр< 7,5 мкм, а макроциты >7,5 мкм. Зміна розмірів еритроцитів зустрічається при захворюваннях крові та називається анізоцитозом.
Форма та будова.
Населення еритроцитів неоднорідна за формою та розмірами. В нормальної кровілюдини основну масу (80-90%) складають еритроцити двояковогнутої форми - дискоцити. Крім того, є планоцити (з плоскою поверхнею) і старіючі форми еритроцитів - шилоподібні еритроцити, або ехіноцити (~ 6 %), куполоподібні, або стоматоцити (~ 1-3 %), і кулясті, або сфероцити (~ 1 %) (рис ). Процес старіння еритроцитів йде двома шляхами – кренуванням (утворення зубців на плазмолемі) або шляхом інвагінації ділянок плазмолеми. При кренуванні утворюються ехіноцити з різним ступенем формування виростів плазмолеми, які згодом відпадають, при цьому формується еритроцит у вигляді мікросфероциту. При інвагінації плазмолеми еритроциту утворюються стоматоцити, кінцевою стадією яких є мікросфероцит. Одним із проявів процесів старіння еритроцитів є їхній гемоліз, що супроводжується виходом гемоглобіну; при цьому в крові виявляються тіні (оболонки) еритроцитів.
При захворюваннях можуть виникати аномальні форми еритроцитів, що найчастіше зумовлено зміною структури гемоглобіну (НЬ). Заміна навіть однієї амінокислоти у молекулі НЬ може бути причиною зміни форми еритроцитів. Як приклад можна навести появи еритроцитів серповидної форми при серповидно-клітинній анемії, коли у хворого має місце генетичне ушкодження в р-ланцюзі гемоглобіну. Процес порушення форми еритроцитів при захворюваннях отримав назву пойкілоцитоз.
Рис. Еритроцити різної форми в сканувальному електронному мікроскопі (за Г.Н.Нікітіною).
1 – дискоцити-нормоцити; 2 – дискоцит-макроцит; 3,4 – ехіноцити; 5 – стоматоцит; 6 – сфероцит.
Хімічний склад
Плазмолема.Плазмолема еритроциту складається з бислоя ліпідів і білків, представлених приблизно у рівних кількостях, і навіть невеликої кількості вуглеводів, що формують глікоколікс. Більшість ліпідних молекул, що містять холін (фосфатидилхолін, сфін-гомієлін), розташовані у зовнішньому шарі плазмолеми, а ліпіди, що несуть на кінці аміногрупу (фосфатидилсерін, фосфатидилетаноламін), лежать у внутрішньому шарі. Частина ліпідів (~ 5%) зовнішнього шару з'єднані з молекулами олігоцукорів і називаються гліколіпідами. Поширені мембранні глікопротеїни – глікофорини. З ними пов'язують антигенні різницю між групами крові людини.
Цитоплазмаеритроцита складається з води (60%) та сухого залишку (40%), що містить близько 95% гемоглобіну та 5% інших речовин. Наявність гемоглобіну обумовлює жовте забарвлення окремих еритроцитів свіжої крові, а сукупність еритроцитів – червоний колір крові. При фарбуванні мазка крові азур П-еозином по Романівському-Гімзі більшість еритроцитів набувають оранжево-рожевого кольору (оксифільні), що обумовлено високим вмістом у них гемоглобіну.
Рис. Будова плазмолеми та цитоскелета еритроциту.
А – схема: 1 – плазмолема; 2 – білок смуги 3; 3 – глікофорин; 4 - спектрин (α- та β-ланцюга); 5 – анкірін; 6 – білок смуги 4.1; 7 – вузловий комплекс, 8 – актин;
Б - плазмолема та цитоскелет еритроциту в сканувальному електронному мікроскопі, 1 - плазмолема;
2 - мережа спектрину,
Тривалість життя та старіння еритроцитів.Середня тривалість життя еритроцитів становить близько 120 днів. В організмі щодня руйнується близько 200 млн. еритроцитів. При їхньому старінні відбуваються зміни у плазмолемі еритроциту: зокрема, у глікокаліксі знижується вміст сіалових кислот, що визначають негативний заряд оболонки. Відзначаються зміни цитоскелетного білка спектрину, що призводить до перетворення дисковидної форми еритроциту на сферичну. У плазмолемі з'являються специфічні рецептори до аутологічних антитіл, які при взаємодії з цими антитілами утворюють комплекси, що забезпечують «впізнання» їх макрофагами та подальший фагоцитоз. У старіючих еритроцитах знижуються інтенсивність гліколізу та відповідно вміст АТФ. Внаслідок порушення проникності плазмолеми знижується осмотична резистентність, спостерігаються вихід з еритроцитів іонів К^ в плазму і збільшення вмісту Nа + . При старінні еритроцитів відзначається порушення їхньої газообмінної функції.
Функції:
1. Дихальна - перенесення кисню в тканини та вуглекислого газу від тканин у легені.
2. Регуляторна та захисна функції – перенесення на поверхні різних біологічно активних, токсичних речовин, захисних факторів: амінокислот, токсинів, антигенів, антитіл та ін. На поверхні еритроцитів часто може відбуватися реакція антиген-антитіло, тому вони пасивно беруть участь у захисних реакціях.
Кров- тканина внутрішнього середовища захисно-трофічної функції, що складається з рідкої міжклітинної речовини (плазми), постклітинних структур (еритроцитів та тромбоцитів) та клітин як периферичної крові та лімфи, так і клітин на всіх стадіях свого розвитку в кровотворних органах. Клітинні та постклітинні структури периферичної крові називаються форменими елементами. Об'єм крові в організмі людини дорівнює 5-5,5 л (або близько 7% маси тіла), при цьому формені елементи становлять 40-45%, а плазма – 55-60%.
Кроввиконує такі функції: 1) трофічну - перенесення поживних речовин до всіх клітин та тканин; 2) дихальну – газообмінну, або транспорт кисню до тканин та видалення з організму вуглекислоти; 3) захисну (фагоцитоз, вироблення антитіл); 4) регуляторну – транспорт гормонів та інших гуморальних факторів регуляції; 5) гомеостатичну – підтримання фізико-хімічної сталості складу внутрішнього середовища організму.
Плазма крові- це рідка міжклітинна речовина (рН 7,34-7,36), в якій у зваженому стані знаходяться формені елементи крові. 93% плазми становить вода, решта – білки (альбуміни, глобуліни, фібриноген та десятки інших), ліпіди, вуглеводи, мінеральні речовини. При згортанні крові фібриноген перетворюється на нерозчинний білок - фібрин. Рідина, що залишилася, плазми після згортання фібриногену називається сироваткою. У сироватці містяться антитіла (імуноглобуліни).
Форменні елементи кровіє гетероморфною системою, що складається з різно диференційованих у структурно-функціональному відношенні елементів. Об'єднують їх спільність гістогенезу та спільне перебування у периферичній крові.
Еритроцити людини- червоні кров'яні елементи, що мають форму двояковогнутих дисків, що на 20-30% збільшує площу їхньої поверхні.
В інших хребетних(Риби, амфібії, птиці та ін) - це ядросодержащие клітини. У мазках крові еритроцити мають округлу форму. Діаметр еритроцитів людини – 7-8 мкм (в середньому 7,5 мкм), товщина у крайовій зоні – 2-2,5, а в центрі – 1 мкм. Поряд з еритроцитами - нормоцитами, що становлять близько 75%, бувають макроцити (діаметр 8-9 мкм), гігантоцити (12 мкм), мікрощі (5-6 мкм). При деяких захворюваннях крові спостерігаються явища пойкілоцитозу – зміна форми еритроцитів, а також анізоцитозу – зміна розмірів.
Кількість еритроцитівв 1 л крові становить – 4-5,5х1012 у чоловіків та 3,7-4,9х1012 у жінок. Число еритроцитів може змінюватись при різних фізіологічних станах організму та регіональних особливостях проживання. Стійке підвищення їхньої кількості називається еритроцитозом, зменшення - еритропенією. Діагностичне значення має швидкість осідання (аглютинація) еритроцитів (ШОЕ). У нормі у чоловіків ШОЕ дорівнює 4-8 мм на годину, у жінок – 7-10 мм на годину.
Покривна та рецепторно-трансдукторна системи еритроцитухарактеризуються низкою особливостей. Плазмолема має товщину 20 нм. У ній добре розвинені транспортні процеси за рахунок іонних насосів, каналів та білкових переносників. Вона має вибіркову проникність, забезпечує перенесення кисню, двоокису вуглецю, іонів натрію і калію, але не перешкоджає з'єднанню гемоглобіну з окисом вуглецю (чадним газом). Властивості плазмолеми дозволяють еритроциту без пошкодження проходити через капіляри, діаметр яких менший за діаметр самого еритроциту. Глікокалікс плазмолеми, утворений гліколіпідами та глікопротеїнами, містить аглютиногени А та В, що визначають групову приналежність крові. Наявність у глікокаліксі аглютиногену - резус фактора, що визначає приналежність людини до резус-позитивної (86 % людей мають цей фактор) або резус-негативної популяції.
Рецепторну функціювиконують трансмембранні глікопротеїни – глікофорини, що забезпечують індивідуальні для кожної людини антигенні характеристики еритроцитів.
Двояковогнута форма еритроцитупідтримується завдяки білкам опорно-рухової системи, зокрема спектрину, що формує в примембранному просторі еритроциту мережу філаментів та деяких інших білків.
Основну масу еритроцитустановлять вода (66%) та білок – гемоглобін (33%). Під електронним мікроскопом вміст еритроцитів виглядає дуже щільним. У ньому визначаються численні гранули гемоглобіну діаметром 4-5 нм. Гемоглобін – дихальний пігмент. Білкова частина його називається глобін, залізовмісна частина - гем, який становить 4-5% від маси гемоглобіну і надає жовтого забарвлення еритроциту. Гемоглобін легко приєднує кисень повітря, перетворюючись на оксигемоглобін. Це відбувається у капілярах легень. В онтогенезі властивості гемоглобіну змінюються, у зв'язку з чим розрізняють гемоглобін ембріональний (фетальний) та гемоглобін дорослих. Завдяки накопиченню гемоглобіну при еритропоезі еритроцити та виконують дихальну функцію. Поряд із транспортом кисню та інших речовин (амінокислот, антитіл, токсинів) еритроцити переносять двоокис вуглецю з тканин у легені. Наявністю гемоглобіну обумовлена оксифілія еритроцитів, тобто спорідненість до кислих барвників.
У гіпотонічному середовищі гемоглобінвиходить з еритроцитів в результаті надходження в них води та розриву оболонки. Вихід гемоглобіну називається гемолізом. Деякі речовини (наприклад, фенілгідразин) викликають гемоліз. Після видалення з еритроциту гемоглобіну залишається строма безбарвна маса (або "тінь" еритроциту).
Кількість циркулюючих в організмі еритроцитівстановить близько 25-30х10 12 . Появі еритроцитів у крові передує довгий шлях еритроцитопоезу. У кров надходять поряд із зрілими еритроцитами та молоді, бідні гемоглобіном форми – ретикулоцити, що становлять 1-2%. У них зберігаються деякі органели, які при фарбуванні мазків метиленовим синім виявляються у вигляді базофільних сітчастих структур. Зростання числа ретикулоцитів спостерігається при гіпоксії, крововтраті та ін.