Кровь

Функции крови и лимфы

Кровь и лимфа являются производными мезенхимы. Вместе с органами кроветворения и иммунопоэза, лимфоидными образованиями, ассоциированными со структурами некровообразующих органов, они связаны генетически и функционально, обеспечивая поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаз), внутреннее дыхание, трофику, регуляцию и интеграцию всех систем организма, экскрецию шлаков и защиту (фагоцитоз, клеточный и гуморальный иммунитет, тромбообразование).

Морфология крови

Кровь состоит из плазмы (55-60%) и форменных элементов (40-45%).

Плазма - жидкая часть крови. В ней содержатся белки (более 100 разновидностей), жиры, углеводы, соли, гормоны, ферменты, антитела, растворенные газы и др. На сухой остаток плазмы приходится 7-10%, остальную часть составляет вода (90-93%). Основным компонентом сухого остатка являются белки (6,5-8,5%). Среда ее слабощелочная (рН 7,4). Белки плазмы делятся на 2 фракции: легкую фракцию составляют альбумины (60%) и тяжелую - глобулины (40%).

Альбумины синтезируются в печени. Они обеспечивают коллоидно-осмотическое давление крови, удерживают воду в кровотоке (при их недостатке - отеки), выполняют транспортную функцию за счет адсорбции ряда соединений.

Глобулины имеют двоякое происхождение. Одни из них, γ-глобулины (антитела), продуцируются В-лимфоцитами и плазмоцитами, а другие, β-глобулины, фибриноген и протромбин, образуются в печени. β-глобулины способны связывать и переносить ионы Fe, Cu, Zn и др., а фибриноген и протромбин участвуют в тромбообразовании.

Форменные элементы крови.

Д. Л.Романовский в 1891 г. предложил окраску мазков крови смесью двух красителей - эозином и азуром-II, что позволило дифференцировать форменные элементы крови, к которым относятся эритроциты, лейкоциты, стволовые клетки и кровяные пластинки.

Эритроциты. У млекопитающих - это безъядерные клетки, у птиц, пресмыкающихся, амфибий и рыб они содержат ядра. Размеры эритроцитов имеют видовые особенности и в каждом конкретном случае они делятся на нормоциты, микроциты и макроциты (разнообразие размеров эритроцитов называется анизоцитозом).

В норме эритроциты имеют форму двояковогнутого диска (дискоциты). Однако при старении и разного рода патологических состояниях они могут изменять свою форму, в связи с чем различают: планициты - с плоской поверхностью, стоматоциты - куполообразной формы, сфероциты - шаровидные, эхиноциты - шиповидные и др.

- (разнообразие форм эритроцитов называется пойкилоцитозом - греч. пойкилис - разновидный).

Функции эритроцитов: транспорт О2 и СО2 (дыхательная), аминокислот, антител, токсинов, лекарственных веществ путем адсорбции. Дыхательная функция связана со способностью гемоглобина (Hb) принимать к себе кислород (O2) и диоксид углерода (CO2). Однако Hb может образовывать прочные связи и с другими химическими соединениями:

НЬ - дезоксигемоглобин,

НЬО - оксигемоглобин,

НЬСО2 - карбгемоглобин,

НЬСО - карбоксигемоглобин (С - угарный газ, прочность связи с НЬ у которого в 300 раз выше, чем с О2),

НЬ + сильные окислители (КМnO4; анилин, нитробензол и др.) > НЬОН - метгемоглобин (в этих случаях Fe+2> Fe+3, вследствие чего способность НЬ проводить кислород теряется).

Особенности строения плазмолеммы эритроцитов. Плазмолема эритроцитов является типичной биологической мембраной, состоящей из билипидного слоя и белков в комплексе с углеводами. Соотношение липидов и белков в ней 1:1. Углеводы входят в состав гликокаликса. На внешней поверхности мембраны расположены фосфолипиды, сиаловая кислота, антигенные олигосахариды, адсорбированные протеины. На внутренней - гликолитические ферменты, Na+-АТФазы и K+-АТФазы, гликопротеины и цитоскелетные белки.

В состав липидов наружного слоя плазмолеммы входят фосфатидилхолин и сфингомиелин, содержащие холин, а внутреннего - фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин, которые на конце молекулы несут аминогруппу. С внешней стороны имеются гликолипиды (5%). К трансмембранным гликопротеинам относится гликофорин. Его 16 олигосахаридных цепей располагаются в гликокаликсе. Среди них сиаловая кислота обеспечивает отрицательный заряд внешней поверхности мембраны зрелых эритроцитов. Это позволяет выходить зрелым клеткам из красного костного мозга. С гликофоринами связывают антигенные свойства различных групп крови.

Примембранный белок спектрин входит в состав цитоскелета и участвует в поддержании формы эритроцита. Спектрин вместе с другим белком - актином связаны белком полосы 4.1 в "узловой комплекс", который соединен с белком гликофорином. Изменение количества спектрина приводит к изменению формы эритроцита (сфероциты).

С плазмолемой спектриновый цитоскелет связан другим белком - анкирином в зоне локализации трансмембранного белка полосы 3, который участвует в обмене О2 и СО2. Он формирует также гидрофильные "поры" - водные ионные каналы.

Состав цитоплазмы эритроцитов: вода - 66%, гемоглобин - 33% (гем в нем составляет - 4%).

При различных патологических состояниях эритроциты могут подвергаться:

1. склеиванию, образуя монетные столбики (вследствие потери заряда, обеспечивающего поверхностное натяжение);

2. гемолизу (при воздействии гипотоническим раствором, плазмой других видов, змеиным ядом гемоглобин поступает в плазму, при этом оболочка остается неповрежденной);

3. кренированию - сморщиванию (при воздействии гипертоническим раствором); от греч. сгепа - вырезка;

4. разрушению (гемоглобин окрашивает мочу - гемоглобинурия), например, у КРС - "красная водная лихорадка" при разрушении эритроцитов паразитами; у человека - гемоглобинурийная лихорадка - при малярии.

Стареющие эритроциты фагоцитируются макрофагами. Продолжительность жизни эритроцитов 120 дней

Лейкоциты. В отличие от эритроцитов, "работающих" непосредственно в крови, лейкоциты "работают" в тканях тела, мигрируя (путем диапедеза) через стенки капилляров. Эти клетки содержат ядро.

Лейкоциты классифицируют на зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты).

Гранулоциты. Свое название зернистые лейкоциты (гранулоциты) получили в связи с неоднозначностью констатирования их гранул красителями при различных значениях рН среды, в связи с чем различают базофильные, эозинофильные и нейтрофильные зернистые лейкоциты.

Базофилы - клетки шаровидной формы, диаметром до 10-12 мкм. Ядро имеет лопастную или бобовидную форму (в зависимости от степени зрелости клеток). В их базофильной цитоплазме содержатся довольно крупные гранулы, окрашивающиеся основными красителями. Одной из особенностей содержимого гранул базофилов является метахроматическое их окрашивание красителями тиазинового ряда (метиленовый синий, толуидиновый синий и др., при этом вместо синей окраски гранулы приобретают фиолетовый, розовый или красный цвет).

В гранулах базофилов содержатся биологически активные вещества: протеогликаны, ГАГ (в частности гепарин), вазоактивный гистамин, нейтральные протеазы, серотонин, пероксидазы, кислая фосфатаза, серотонин (гормон эпифиза, который ослабляет или угнетает секрецию гонадолиберинов в гипоталамусе), гистидиндекарбоксилаза (фермент синтеза гистамина) и др.

Функции базофилов. Базофилы могут фагоцитировать бактерии, препятствуют свертыванию крови (гепарин), способствуют расширению сосудов и повышают проницаемость их стенки (гистамин), вследствие чего возникают отеки. Они опкомиркують воспаление, активируют макрофаги, участвуют в иммунологических реакциях аллергического характера: секретируют еозинофильный хемотаксический фактор, который стимулирует миграцию эозинофилов.

При астме, анафилаксии, сыпи наблюдается немедленного типа дегрануляция, пусковым механизмом которой является IgЕ-рецептор для IgЕ. Вместе с базофилами соединительной ткани участвуют в антисгущающей системе кровь и регуляции проницаемости стенки сосудов, вместе с нейтрофилами образуют биологически активные метаболиты арахидоновой кислоты - лейкотриены и простагландины. Базофильные гранулоциты не являются активными индукторами в развитии гиперчувствительности замедленного типа.

В периферической крови базофилы находятся до 2 суток, а затем мигрируют в межклеточное вещество соединительной ткани, где продолжительность их жизни не велика.

Эозинофилы. Размеры этих клеток достигают 12-17 мкм. Ядро зрелых клеток обычно содержит 2 сегмента, но у овец - больше. Очень редко встречаются палочкоядерные и юные эозинофилы. Гранулы в цитоплазме довольно крупные. Различают две их разновидности: первичные азурофильные и вторичные - эозинофильные (модифицированные лизосомы). В центре эозинофильной гранулы содержится кристаллоид, который содержит главный основной белок, богатый аргинином, катионный белок, лизосомные гидролитические ферменты, пероксидазу, гистаминазу и др. Пероксидазная активность эозинофильных гранулоцитов не связана с присутствием миелопероксидазы, которая строго специфична для системы нейтрофильных гранулоцитов.

Функции эозинофилов. Эозинофилы - фагоцитируют бактерии, обладают хемотаксисом к гистамину, лимфокинам Т-лимфоцитов и иммунным комплексам, состоящим из антигенов и антител, обезвреживают перекиси и токсины, снимают сосудорасширяющее действие гистамина (антигистаминное - ограничение воспалительного процесса), являются важнейшими эффекторными клетками в противопаразитарном иммунитете. Антипаразитарная функция осуществляется с участием главного основного белка кристаллоида.

В аллергических реакциях участвуют Fс-рецептор плазмолеммы для IgЕ, а также С3- и С4-рецепторы.

Эозинофильные гранулоциты в крови находятся около 12-ти часов, а затем мигрируют в межклеточное вещество соединительной ткани, где функционируют до 8-12 суток (в соединительной ткани их в 500 раз больше, чем в крови). Пероксидазная активность эозинофильных гранулоцитов не связана с присутствием миелопероксидазы, которая строго специфична для системы нейтрофильных гранулоцитов.

Нейтрофилы. Размеры этих клеток варьируют в пределах 9-12 мкм. Форма ядра непостоянна и зависит от степени зрелости клеток. В связи с этим различают юные, палочкоядерные и сегментоядерные нейтрофильные гранулоциты. У юных нейтрофилов ядро имеет бобовидную форму, гранул в цитоплазме относительно не много. Ядра палочкоядерных нейтрофилов выглядят в виде в разной степени изогнутой палочки, а в зрелых клетках - оно фрагментировано на сегменты, соединенные между собой тонкими перемычками. В цитоплазме нейтрофилов содержится 2 вида гранул:

1) первичные азурофильные неспецифические (ПАН), их размеры - 0,4-0,8 мкм (до 20%), являются первичными лизосомами, содержащими ß-глюкуронидазу, кислую ß-глицерофосфатдегидрогеназу, кислую протеазу, лизоцим (мурамидазу), кислую фосфатазу, миелопероксидазу (превращает перекись водорода в молекулярный кислород);

2) вторичные нейтрофильные специфические гранулы (ВНС), размеры которых составляют 0,1-0,3 мкм; они содержат щелочную фосфатазу, фагоцитины, аминопептидазы, лизоцим, катионные белки и белок лактоферин, обеспечивающий склеивание бактерий (бактериальная мультипликация) и торможение образования лейкоцитов в красном костном мозге. Описание нейтрофильных гранулоцитов следует дополнить современными данными о третичных гранулах, секреторных пузырях и адгезивных молекулах.

Функция нейтрофилов - неспецифическая антибактериальная защита путем фагоцитоза и выделения бактерицидных веществ, участие в воспалительных реакциях (осуществляется вне сосудов, в межклеточном веществе соединительных тканей). В образовании эндогенного пирогена, который теперь идентифицирован как интерлейкин-1, нейтрофильные гранулоциты не участвуют, его продуцируют клетки моноцитарно-макрофагальной системы. В крови нейтрофилы находятся до 8-12 часов, а в тканях - до 9 суток, где они и погибают.

Агранулоциты. К незернистым лейкоцитам относятся лимфоциты и моноциты. Обе эти группы клеток принимают активное участие в иммунных реакциях организма. Иммунитет - это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетической чужеродности.

Лимфоциты. По степени зрелости лимфоциты делятся на большие (10 мкм), средние ((7-10 мкм) и малые (4,5-6 мкм). Зрелыми являются малые лимфоциты. Они содержат большое круговое с небольшим вдавлением ядро, занимающее почти всю клетку. Оно окружено узким ободком базофильной цитоплазмы. По происхождению и функциональным свойствам различают 4 основные группы лимфоцитов: В-лимфоциты, Т-лимфоциты, натуральные киллеры (NK) и К-клетки. Все они участвуют в обеспечении иммунных реакций, защите от всего чужеродного, попадающего извне и образующегося в самом организме.

В-лимфоциты образуются в лимфатических узлах и осуществляют специфический гуморальный иммунитет (поставляют антитела в кровь, лимфу и тканевую жидкость). На поверхности плазмолеммы В-лимфоцитов имеют антигенспецифические рецепторы, являющиеся антителами - иммуноглобулинами (Ig) классов M и D, или поверхностные иммуноглобулины (SIg). Антигены, распознаваемые рецепторами, присоединяются к ним, вследствие чего В-лимфоциты приходят в активное состояние, многократно пролиферируют и дифференцируются в эффекторные клетки - плазмоциты, или антителообразующие клетки (АУК), способные вырабатывать антитела (иммуноглобулины). Антитела на своей поверхности имеют связывающие участки к данному конкретному антигену.

Процесс активации лимфоцитов можно представить в следующей последовательности: активированный В-лимфоцит → плазмобласт (диаметр до 30 мкм) → проплазмоцит → зрелый плазмоцит (диаметр около 10 мкм).

В-лимфоциты - живут от нескольких недель до десятков месяцев.

Т-лимфоциты, Натуральные киллеры (NK) и К-клетки образуются в тимусе. Они осуществляют реакции специфического клеточного иммунитета и регулируют гуморальный иммунитет. В плазмолеме Т-лимфоцитов содержатся поверхностные антигенные маркеры (антигены гистосовместимости) и много рецепторов, с помощью которых они распознают чужеродные антигены и иммунные комплексы. После встречи с антигенами Т-лимфоциты превращаются в Т-эффекторы: Т-киллеры, Т-хелперы и Т-супрессоры.

Эффекторные клетки Т-лимфоцитов: Т-киллеры (цитотоксические) - обеспечивают клеточный иммунитет. Цитотоксический эффект они проявляют при взаимодействии с клетками-мишенями вследствие непосредственного с ними контакта или благодаря вырабатываемым ими близкодействующим токсическим медиаторам. В результате такого взаимодействия изменяется проницаемость мембраны клетки-мишени, что и приводит ее к гибели.

При воздействии антигенов в Т-лимфоцитах вырабатываются особые растворимые вещества лимфокины, которые передают информацию об антигенах В-лимфоцитам.

Т-хелперы являются помощниками В-лимфоцитов, они распознают антиген и усиливают выработку антител; Т-супрессоры, наоборот, подавляют выработку антител В-лимфоцитами.

Продолжительность жизни Т-лимфоцитов до 10 лет.

В последнее время в научных публикациях (Г. М.Могильная и соавт., 2002) указывается, что следует ввести принятую иммунологами классификацию Т-лимфоцитов, которая основывается на определении с помощью иммуноцитохимии поверхностных дифференцирующих антигенов (cluster of differentiation - CD).

Тимус покидают две субпопуляции нативных Т-лимфоцитов с антигеном CD23. Т-хелперы маркируются антигеном CD4, а Т-киллеры - CD8. Установлено, что в ходе иммунного ответа CD4+ Т-хелперы (ThO) дают начало двум субпопуляциям Th1- и Th2-хелперов с преобладанием одной из них в зависимости от внутри- или внеклеточной локализации возбудителя, или от особенностей антигена. Путем продукции различных наборов цитокинов Th1 (интерферон гамма, фактор некроза опухолей-альфа, лимфотоксин, интерлейкин-2) и Th2 (интерлейкины -4, -5, -6, -10, -13 и трансформирующий фактор роста - бета) регулируют развитие иммунного воспаления. Т-лимфоциты гиперчувствительности относятся к классу Th1-хелперов, поэтому их не обязательно выделять в отдельную клеточную форму. Стоит отметить, что после контакта с антигеном и синтеза цитотоксинов (перфорин, гранзимы) CD8+ Т-киллер получает название цитотоксического Т-лимфоцита (ЦТЛ).

В процессе локального контакта ЦТЛ с клеткой-мишенью происходит строгая направленность выброса цитотоксинов в зону пространственной связи Т-клеточного рецептора и антигена. Кроме этого, наблюдается осмотический лизис клетки, обусловленный самостоятельным эффектом перфорина, ведущий к освобождению и рассеиванию возбудителя, локализованного в клетке. Целесообразно указать, что гибель клетки-мишени путем апоптоза, наступающая при сочетании действия перфорина и гранзимов, биологически целесообразна, поскольку она ведет к мембранной изоляции деградированного возбудителя или другого антигена.

Т- и В-клетки памяти - лимфоциты, возвращающиеся в неактивное состояние, но уже приобретшие информацию (память) от встречи с конкретным антигеном. При повторной встрече с этим антигеном они быстро обеспечивают иммунный ответ значительной интенсивности.

Т- и В-лимфоциты в сосудистом русле - в функциональном плане относительно неактивны. Их активация осуществляется антигенами, вследствие чего эти клетки превращаются в эффекторные формы клеточного и гуморального иммунитета, за счет чего увеличивается фонд клеток памяти.

Моноциты - достаточно крупные клетки. В мазках крови их размеры достигают 15-20 мкм. Содержат крупные ядра лопастной, бобовидной и другой формы. Цитоплазма базофильная. Несмотря на то, что эти клетки относятся к агранулоцитам, в их цитоплазме могут обнаруживаться в небольшом количестве мелкие азурофильные гранулы, являющиеся лизосомами. В функциональном плане - это типичные макрофаги, которые в периферическом русле крови находятся по пути из красного костного мозга в ткани, где они выполняют специфические защитные функции.

Процентное соотношение разных видов лейкоцитов в периферическом кровеносном русле (лейкоцитарная формула) у разных видов животных варьирует (табл. 2):

Таблица 2. Лейкоцитарная формула (в %)

Примечание: б - Базофильный гранулоцит; Э - Эозинофильный гранулоцит; Ю - юный нейтрофильный гранулоцит; П - Палочкоядерный нейтрофильный гранулоцит; С - Сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит.

Как явствует из таблицы, у одних видов животных среди лейкоцитов преобладающими являются лимфоциты, а у других - зернистые лейкоциты.

Таким образом, в периферической крови циркулирует целый ряд клеток, которые обладают специфическими функциями, направленными на обеспечение защиты организма от чужеродных факторов (антигенов). К таковым относятся различные популяции лимфоцитов, потомки моноцитов - макрофаги и зернистые лейкоциты.

Кровяные пластинки. У млекопитающих - это обломки цитоплазмы мегакариоцитов. У птиц - это клетки, имеющие ядра, - тромбоциты. Размеры кровяных пластинок варьируют в пределах 2-4 мкм. Они состоят из периферической зоны - гиаломера и центральной - грануломера. Гиаломер в молодых кровяных пластинках окрашивается базофильно, а в старых - оксифильно. В гиаломере есть актин, который участвует в ретракции (уменьшении объема) кровяных пластинок.

На поверхности плазмолеммы кровяных пластинок содержится гликоликс, гликопротеины которого представляют рецепторы, участвующие в адгезии и агрегации кровяных пластинок (агрегация пластинок - их склеивание).

По степени зрелости различают 5 видов кровяных пластинок: юные, зрелые, старые, дегенеративные и гигантские формы раздражения.

Функция кровяных пластинок: Они содержат около 12 факторов свертывания крови. Они участвуют в коагуляции фибриногена: фибрин → протромбин → тромбин.

В плазме крови содержится фактор свертывания фон Виллебранда (vWF), к которому в плазмолемме кровяных пластинок есть специальный рецептор P Ib. Другой рецептор P IIB - IIIА связывает фибриноген, вследствие чего кровяные пластинки агрегируют.

Кроме того, тубулярная система цитоплазмы кровяных пластинок синтезирует циклоксигеназы и простагландины. Она является также резервуаром для ионов Са.

Тромбоциты птиц и пресмыкающихся выполняют аналогичные функции.