Форменные элементы крови
- Физиология
- История физиологии
- Методы физиологии
Форменные элементы крови
Кровь — это жидкая соединительная ткань, которая состоит из жидкой части — плазмы и взвешенных в ней клеток — форменных элементов: эритроцитов (красных клеток крови), лейкоцитов (белых клеток крови), тромбоцитов (кровяных пластинок). У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40-48%, а плазма — 52-60%.
Кровь представляет собой жидкую ткань. Она имеет красный цвет, который ей придают эритроциты (красные кровяные тельца). Реализация основных функций крови обеспечивается поддержанием оптимального объема плазмы, определенного уровня клеточных элементов крови (рис. 1) и различных компонентов плазмы.
Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой.
Рис. 1. Форменные элементы крови: а — крупного рогатого скота; б — курицы; 1 — эритроциты; 2, б — эозинофильные гранулоциты; 3,8,11 — лимфоциты: средний, малый, большой; 4 — кровяные пластинки; 5,9 — нейтрофильные гранулоциты: сегментоядерный (зрелый), палочкоядерный (молодой); 7 — базофильный гранулоцит; 10 — моноцит; 12 — ядро эритроцита; 13 — незернистые лейкоциты; 14 — зернистые лейкоциты
Все форменные элементы крови — эритроциты, лейкоциты и тромбоциты — образуются в красном костном мозге. Несмотря на то что все клетки крови являются потомками единой кроветворной клетки — фибробластов, они выполняют различные специфические функции, в то же время общность происхождения наделила их и общими свойствами. Так, все клетки крови, независимо от их специфики, участвуют в транспорте различных веществ, выполняют защитные и регуляторные функции.
Содержание форменных элементов
Эритроцитов у мужчин 4,0- 5,0х 10 12 /л, у женщин 3,9-4,7х 10 12 /л; лейкоцитов 4,0-9,0х 10 9 /л; тромбоцитов 180-320х 10 9 /л.
Эритроциты
Эритроциты, или красные клетки крови, впервые были обнаружены Мальпиги в крови лягушки (1661), а Левенгук (1673) показал, что они также присутствуют в крови человека и млекопитающих.
Эритроциты — безъядерные красные кровяные клетки двояковогнутой дисковидной формы. Благодаря такой форме и эластичности цитоскелета эритроциты могут транспортировать большое количество различных веществ и проникать через узкие капилляры.
Эритроцит состоит из стромы и полупроницаемой оболочки.
Основной составной частью эритроцитов (до 95% массы) является гемоглобин, придающий крови красный цвет и состоящий из белка глобина и железосодержащего гема. Основной функцией гемоглобина и эритроцитов является перенос кислорода (02) и диоксида углерода (С02).
В крови человека содержится около 25 трлн красных кровяных телец. Если уложить рядом друг с другом все эритроциты, то получится цепочка длиной около 200 тыс. км, которой можно 5 раз опоясать земной шар по экватору. Если положить все эритроциты одного человека один на другой, то получится «столбик» высотой более 60 км.
Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, при поперечном разрезе напоминают гантели. Такая форма не только увеличивает поверхность клетки, но и способствует более быстрой и равномерной диффузии газов через клеточную мембрану. Если бы они имели форму шара, то расстояние от центра клетки до поверхности увеличилось в 3 раза, а общая площадь эритроцитов была бы на 20% меньше. Эритроциты отличаются большой эластичностью. Они легко проходят по капиллярам, имеющим вдвое меньший диаметр, чем сама клетка. Общая поверхность всех эритроцитов достигает 3000 м 2 , что в 1500 раз превышает поверхность тела человека. Такие соотношения поверхности и объема способствуют оптимальному выполнению основной функции эритроцитов — переносу кислорода от легких к клеткам организма.
В отличие от других представителей типа хордовых эритроциты млекопитающих — это безъядерные клетки. Утрата ядра привела к увеличению количества дыхательного фермента — гемоглобина. Водном эритроците находится около 400 млн молекул гемоглобина. Лишение ядра привело к тому, что сам эритроцит потребляет в 200 раз меньше кислорода, чем его ядерные представители (эритробласты и нормобласты).
В крови у мужчин содержится в среднем 5 • 10 12 /л эритроцитов (5 000 000 в 1 мкл), у женщин — около 4,5 • 10 12 /л эритроцитов (4 500 000 в 1 мкл).
В норме число эритроцитов подвержено незначительным колебаниям. При различных заболеваниях количество эритроцитов может уменьшаться. Подобное состояние носит название эритропения и часто сопутствует малокровию или анемии. Увеличение числа эритроцитов называется эритроцитозом.
Гемолиз и его причины
Гемолизом называется разрыв оболочки эритроцита и выход гемоглобина в плазму, благодаря чему кровь приобретает лаковый оттенок. В искусственных условиях гемолиз эритроцитов может быть вызван помещением их в гипотонический раствор — осмотическии гемолиз. Для здоровых людей минимальная граница осмотической стойкости соответствует раствору, содержащему 0,42-0,48% NaCl, полный же гемолиз (максимальная граница стойкости) происходит при концентрации 0,30-0,34% NaCl.
Гемолиз может быть вызван химическими агентами (хлороформ, эфир и др.), разрушающими мембрану эритроцитов, — химический гемолиз. Нередко встречается гемолиз при отравлении уксусной кислотой. Гемолизирующим свойством обладают яды некоторых змей — биологический гемолиз.
При сильном встряхивании ампулы с кровью также наблюдается разрушение мембраны эритроцитов-механический гемолиз. Он может проявляться у больных с протезированием клапанного аппарата сердца и сосудов, а иногда возникает при ходьбе (маршевая гемоглобинурия) из-за травмирования эритроцитов в капиллярах стоп.
Если эритроциты заморозить, а потом отогреть, то возникает гемолиз, получивший наименование термического. Наконец, при переливании несовместимой крови и наличии аутоантител к эритроцитам развивается иммунный гемолиз. Последний является причиной возникновения анемий и нередко сопровождается выделением гемоглобина и его производных с мочой (гемоглобинурия).
Скорость оседания эритроцитов (СОЭ)
Если кровь поместить в пробирку, предварительно добавив в нее вещества, препятствующие свертыванию, то через некоторое время кровь разделится на два слоя: верхний состоит из плазмы, а нижний представляет собой форменные элементы, главным образом эритроциты. Исходя из этих свойств.
Фарреус предложил изучать суспензионную устойчивость эритроцитов, определяя скорость их оседания в крови, свертываемость которой устранялась предварительным добавлением цитрата натрия. Этот показатель получил название «скорость оседания эритроцитов (СОЭ)» или «реакция оседания эритроцитов (РОЭ)».
Величина СОЭ зависит от возраста и пола. В норме у мужчин этот показатель равен 6- 12 мм в час, у женщин — 8-15 мм в час, у пожилых людей обоего пола — 15-20 мм в час.
Наибольшее влияние на величину СОЭ оказывает содержание белков фибриногена и глобулинов: при увеличении их концентрации СОЭ повышается, так как уменьшается электрический заряд мембраны клеток и они легче «склеиваются» между собой по типу монетных столбиков. СОЭ резко увеличивается во время беременности, когда содержание фибриногена в плазме возрастает. Это физиологическое повышение; предполагают, что оно обеспечивает защитную функцию организма во время вынашивания плода. Повышение СОЭ наблюдается при воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваниях, а также при значительном уменьшении числа эритроцитов (анемия). Уменьшение СОЭ у взрослых людей и детей старше 1 года является неблагоприятным признаком.
Лейкоциты
Лейкоциты — белые кровяные клетки. Они содержат ядро, не имеют постоянной формы, обладают амебоидной подвижностью и секреторной активностью.
У животных содержание лейкоцитов в крови примерно в 1000 раз меньше, чем эритроцитов. В 1 л крови крупного рогатого скота содержится примерно (6-10) • 10 9 лейкоцитов, улошади — (7-12)-10 9 , свиньи — (8-16)-10 9 лейкоцитов. Число лейкоцитов в естественных условиях колеблется в больших пределах и может повышаться после приема корма, тяжелой мышечной работы, при сильных раздражениях, болевых ощущениях и др. Увеличение числа лейкоцитов в крови называется лейкоцитозом, а уменьшение — лейкопенией.
Различают несколько типов лейкоцитов в зависимости от размеров, наличия или отсутствия зернистости в протоплазме, формы ядра и др. По наличию в цитоплазме зернистости лейкоциты подразделяются на гранулоциты (зернистые) и агранулоциты (незернистые).
Гранулоциты составляют большую часть лейкоцитов, и к ним относятся нейтрофилы (окрашиваются кислыми и основными красителями), эозинофилы (окрашиваются кислыми красителями) и ба- зофилы (окрашиваются основными красителями).
Неитрофилы способны к амебовидному движению, проходят через эндотелий капилляров, активно перемещаются к месту повреждения или воспаления. Они фагоцитируют живые и мертвые микроорганизмы, а затем переваривают их при помощи ферментов. Нейтрофилы секретируют лизосомные белки и продуцируют интерферон.
Эозинофилы обезвреживают и разрушают токсины белкового происхождения, чужеродные белки, комплексы антиген — антитело. Они продуцируют фермент гистаминазу, поглощают и разрушают гистамин. Их число возрастает при поступлении в организм различных токсинов.
Базофилы принимают участие в аллергических реакциях, выделяя после встречи с аллергеном гепарин и гистамин, которые препятствуют свертыванию крови, расширяют капилляры и способствуют рассасыванию при воспалениях. Число их возрастает при травмах и воспалительных процессах.
Агранулоциты подразделяются на моноциты и лимфоциты.
Моноциты обладают выраженной фагоцитарной и бактерицидной активностью в кислой среде. Участвуют в формировании иммунного ответа. Число их возрастает при воспалительных процессах.
Лимфоциты осуществляют реакции клеточного и гуморального иммунитета. Способны проникать в ткани и возвращаться обратно в кровь, живут несколько лет. Они отвечают за формирование специфического иммунитета и осуществляют иммунный надзор в организме, сохраняют генетическое постоянство внутренней среды. На плазматической мембране лимфоцитов есть специфические участки — рецепторы, благодаря чему они активируются при контакте с чужеродными микроорганизмами и белками. Они синтезируют защитные антитела, лизируют чужеродные клетки, обеспечивают реакцию отторжения трансплантата и иммунную память организма. Их число возрастает при проникновении в организм микроорганизмов. В отличие от других лейкоцитов, лимфоциты созревают в красном костном мозге, но в дальнейшем они проходят дифференциацию в лимфоидных органах и тканях. Часть лимфоцитов дифференцируется в тимусе (вилочковая железа) и поэтому они называются Т-лимфоцитами.
Т-лимфоциты образуются в костном мозге, поступают и проходят дифференцировку в тимусе, а затем расселяются в лимфатические узлы, селезенку и циркулируют в крови. Различают несколько форм Т-лимфоцитов: Т-хелперы (помощники), которые взаимодействуют с В-лимфоцитами, превращая их в плазматические клетки, синтезирующие антитела и гамма-глобулины; Т-супрессоры (угнетатели), угнетающие чрезмерные реакции В-лимфоцитов и поддерживающие определенное соотношение разных форм лимфоцитов, и Т-киллсры (убийцы), которые взаимодействуют с чужеродными клетками и разрушают их, формируя реакции клеточного иммунитета.
В-лимфоциты образуются в костном мозге, но у млекопитающих проходят дифференцировку в лимфоидной ткани кишечника, нёбных и глоточных миндалинах. При встрече с антигеном В-лимфоциты активируются, мигрируют в селезенку, лимфатические узлы, где размножаются и трансформируются в плазматические клетки, продуцирующие антитела и гамма-глобулины.
Нулевые лимфоциты не проходят дифференцировку в органах иммунной системы, но при необходимости способны превращаться в В- и Т-лимфоциты.
Число лимфоцитов возрастает при проникновении в организм микроорганизмов.
Процентное соотношение отдельных форм лейкоцитов крови называется лейкоцитарной формулой, или леикограммои.
Поддержание постоянства лейкоцитарной формулы периферической крови осуществляется благодаря взаимодействию непрерывно происходящих процессов созревания и разрушения лейкоцитов.
Срок жизни лейкоцитов разных типов составляет от нескольких часов до нескольких суток, за исключением лимфоцитов, часть которых живет несколько лет.
Тромбоциты
Тромбоциты — мелкие кровяные пластинки. После образования в красном костном мозге они попадают в кровоток. Тромбоциты обладают подвижностью, фагоцитарной активностью, задействованы в иммунных реакциях. Разрушаясь, тромбоциты выделяют компоненты системы свертывания крови, участвуют в свертывании крови, ретракции сгустка и лизисе образующегося при этом фибрина. Они регулируют также ангиотрофическую функцию благодаря находящемуся в них фактору роста. Под влиянием этого фактора усиливается пролиферация эндотелиальных и гладкомышечных клеток кровеносных сосудов. Тромбоциты обладают способностью к адгезии (прилипание) и агрегации (способность склеиваться друг с другом).
Тромбоциты образуются и развиваются в красном костном мозге. Продолжительность их жизни составляет в среднем 8 сут, и затем они разрушаются в селезенке. Число этих клеток возрастает при травмах и повреждении сосудов.
В 1 л крови у лошади содержится до 500 • 10 9 тромбоцитов, у крупного рогатого скота — 600 • 10 9 , у свиней — 300 • 10 9 тромбоцитов.
Константы крови
Основные константы крови
Кровь как жидкая ткань организма характеризуется множеством констант, которые можно разделить на мягкие и жесткие.
Мягкие (пластичные) константы могут изменять свою величину от константного уровня в широких пределах без существенных изменений жизнедеятельности клеток и функций организма. К мягким константам крови относятся: количество циркулирующей крови, соотношение объемов плазмы и форменных элементов, количество форменных элементов, количество гемоглобина, скорость оседания эритроцитов, вязкость крови, относительная плотность крови и др.
Количество крови, циркулирующей по сосудам
Общее количество крови в организме составляет 6-8% от массы тела (4-6 л), из них в состоянии покоя организма циркулирует около половины, другая половина — 45-50% находится в депо (в печени — 20%, в селезенке — 16%, в кожных сосудах — 10%).
Соотношение объемов плазмы крови и форменных элементов определяется путем центрифугирования крови в анализаторе гематокрита. В нормальных условиях это соотношение составляет 45% форменных элементов и 55% плазмы. Эта величина у здорового человека может претерпевать существенные и длительные изменения лишь при адаптации к большим высотам. Жидкая часть крови (плазма), лишенная фибриногена, называется сывороткой.
Скорость оседания эритроцитов
У мужчин -2-10 мм/ч, у женщин — 2-15 мм/ч. Скорость оседания эритроцитов зависит от многих факторов: количества эритроцитов, их морфологических особенностей, величины заряда, способности к агломерации (агрегации), белкового состава плазмы. На скорость оседания эритроцитов влияет физиологическое состояние организма. Так, например, при беременности, воспалительных процессах, эмоциональных напряжениях и других состояниях скорость оседания эритроцитов увеличивается.
Вязкость крови
Обусловлена наличием белков и эритроцитов. Вязкость цельной крови равна 5, если вязкость воды принять за 1, а плазмы — 1,7-2,2.
Удельный вес (относительная плотность) крови
Зависит от содержания форменных элементов, белков и липидов. Удельный вес цельной крови равен 1,050, плазмы — 1,025-1,034.
Жесткие константы
Их колебание допустимо в очень небольших диапазонах, так как отклонение на незначительные величины приводит к нарушению жизнедеятельности клеток или функций целого организма. К жестким константам относятся постоянство ионного состава крови, количество белков в плазме, осмотическое давление крови, количество глюкозы крови, количество кислорода и углекислого газа крови, кислотно-основное равновесие.
Постоянство ионного состава крови
Общее количество неорганических веществ плазмы крови составляет около 0,9%. К этим веществам относятся: катионы (натрия, калия, кальция, магния) и анионы (хлора, HPO4, HCO3 — ). Содержание катионов является более жесткой величиной, чем содержание анионов.
Количество белков в плазме
- создают онкотическое давление крови, от которого зависит обмен воды между кровью и межклеточной жидкостью;
- определяют вязкость крови, что оказывает влияние на гидростатическое давление крови;
- принимают участие в процессе свертывания крови фибриноген и глобулины;
- соотношение альбуминов и глобулинов влияет на величину СОЭ;
- являются важными компонентами защитной функции крови (гамма-глобулины);
- принимают участие в транспорте продуктов обмена, жиров, гормонов, витаминов, солей тяжелых металлов;
- являются незаменимым резервом для построения тканевых белков;
- участвуют в поддержании кислотно-основного равновесия, выполняя буферные функции.
Общее количество белков в плазме составляет 7-8%. Белки плазмы различают по строению и функциональным свойствам. Их делят на три группы: альбумины (4,5%), глобулины (1,7-3,5%) и фибриноген (0,2-0,4%).
Осмотическое давление крови
Под осмотическим давлением понимают силу, с которой растворенное вещество удерживает или притягивает растворитель. Эта сила, обусловливающая движение растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный.
Осмотическое давление крови равно 7,6 атм. Оно зависит от содержания солей и воды в плазме крови и обеспечивает поддержание его на физиологически необходимом уровне концентрации различных веществ, растворенных в жидких средах организма. Осмотическое давление способствует распределению воды между тканями, клетками и кровью.
Растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению клеток, называются изотоническими, и они не вызывают изменения объема клеток. Растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления клеток, называются гипертоническими. Они вызывают сморщивание клеток в результате перехода части воды из клеток в раствор. Растворы с более низким осмотическим давлением называются гипотоническими. Они вызывают увеличение в объеме клеток в результате перехода воды из раствора в клетку.
Незначительные изменения солевого состава плазмы крови могут оказаться губительными для клеток организма и прежде всего клеток самой крови из-за изменения осмотического давления.
Часть осмотического давления, создаваемого белками плазмы, составляет онкотическое давление, величина которого равна 0,03- 0,04 атм., или 25-30 мм рт.ст. Онкотическое давление является фактором, способствующим переходу воды из тканей в кровяное русло. При снижении величины онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов в интерстициальное пространство и приводит к отеку тканей.
Количество глюкозы в крови в норме — 3,3-5,5 ммоль/л.
Содержание кислорода и углекислого газа в крови
Артериальная кровь содержит 18-20 объемных процентов кислорода и 50-52 об.% углекислого газа, в венозной крови кислорода 12 об.% и углекислого газа-55-58 об.%.
рН крови
Активная регуляция крови обусловлена соотношением водородных и гидроксильных ионов и является жесткой константой. Для оценки активной реакции крови используют водородный показатель рН, равный 7,36 (в артериальной крови 7,4,в венозной — 7,35). Увеличение концентрации водородных ионов приводит к сдвигу реакции крови в кислую сторону, и называется ацидозом. Увеличение концентрации водородных ионов и увеличение концентрации гидроксильных ионов (ОН) приводит к сдвигу реакции в щелочную сторону, и называется алкалозом.
Удержание констант крови на определенном уровне осуществляется по принципу саморегуляции, что достигается формированием соответствующих функциональных систем.
источник