Кровь. Структура, функции. Гемограмма.Лейкоцитарная формула. Лимфа.Кровообразование.

КРОВЬ

         К обобщенной системе крови относят:

• во-первых, собственно кровь и лимфу;

• во-вторых, органы кроветворения — красный костный мозг, тимус, селезенку, лимфатические узлы, а также,

• в-третьих, лимфоидную ткань некроветворных органов.

Элементы системы крови имеют общие структурно-функциональные особенности, все происходят из мезенхимы, подчиняются общим законам нейрогуморальной регуляции, объединены тесным взаимодействием всех звеньев. Постоянный состав периферической крови поддерживается сбалансированными процессами новообразования и разрушения клеток крови. Поэтому понимание вопросов развития, строения и функции отдельных элементов системы возможно лишь с позиций изучения закономерностей, характеризующих всю систему в целом.

Кровь и лимфа вместе с соединительной тканью образуют т.н. внутреннюю среду организма. Они состоят из плазмы (жидкого межклеточного вещества) и взвешенных в ней форменных элементов. Обе ткани тесно взаимосвязаны, в них происходит постоянный обмен форменными элементами, а также веществами, находящимися в плазме. Лимфоциты рециркулируют из крови в лимфу и из лимфы в кровь. Все клетки крови развиваются из общей полипотентной стволовой клетки крови (СКК) в эмбриогенезе и после рождения.

      Кровь является циркулирующей по кровеносным сосудам жидкой тканью, состоящей из двух основных компонентов, — плазмы и форменных элементов. Кровь в организме человека составляет, в среднем, около 5 л. Различают кровь, циркулирующую в сосудах, и кровь, депонированную в печени, селезенке, коже.

 

 

 

Пробирки с кровью: А) до центрифугирования,Б) после центрифугирования

 

     Отношение объема форменных элементов ко всему объему крови называется гематокритным показателем, и составляет в норме 0,40 – 0,45. Термин гематокрит используют для названия прибора (капилляра) для измерения гематокритного показателя.

Основные функции крови

• дыхательная функция (перенос кислорода из легких во все органы и углекислоты из органов в легкие);

• трофическая функция (доставка органам питательных веществ);

• защитная функция (обеспечение гуморального и клеточного иммунитета, свертывание крови при травмах);

выделительная функция (удаление и транспортировка в почки продуктов

• обмена веществ);

• гомеостатическая функция (поддержание постоянства внутренней среды организма, в том числе иммунного гомеостаза).

Через кровь (и лимфу) транспортируются также гормоны и другие биологически активные вещества. Все это определяет важнейшую роль крови в организме. Анализ крови в клинической практике является одним из основных в постановке диагноза.

Плазма крови

     Плазма составляет 55—60 % объема крови, форменные элементы – 40—45%.Плазма крови представляет собой жидкое (точнее коллоидное) межклеточное вещество. Она содержит 90% воды, около 6,6—8,5 % белков и другие органические и минеральные соединения – промежуточные или конечные продукты обмена веществ, переносимые из одних органов в другие.К основным белкам плазмы крови относятся альбумины, глобулины и фибриноген. Альбумины составляют более половины всех белков плазмы, синтезируются в печени. Они обусловливают коллоидно-осмотическое давление крови, выполняют роль транспортных белков для многих веществ, включая гормоны, жирные кислоты, а также токсины и лекарства.

Глобулины – неоднородная группа белков, в которой выделяют альфа- бета- и гамма- фракции. К последней относятся иммунноглобулины, или антитела, – важные элементы иммунной (т.е. защитной) системы организма.

Фибриноген – растворимая форма фибрина, – фибриллярного белка плазмы крови, образующего волокна при повышении свертываемости крови (например, при образовании тромба). Синтезируется фибриноген в печени. Плазма крови, из которой удален фибриноген, называется сывороткой.

Форменные элементы крови

К форменным элементам крови относятся: эритроциты (или красные кровяные тельца), лейкоциты (или белые кровяные тельца), и тромбоциты (или кровяные пластинки). Эритроцитов у человека около 5 x 10¹² в 1 литре крови, лейкоцитов – около 6 x 10⁹ (т.е. в 1000 раз меньше), а тромбоцитов – 2,5 x 10¹¹ в 1 литре крови (т.е. в 20 раз меньше, чем эритроцитов).

Популяция клеток крови обновляющаяся, с коротким циклом развития, где большинство зрелых форм являются конечными (погибающими) клетками.

Эритроциты

Нормоциты

Эритроциты у человека и млекопитающих представляют собой безъядерные клетки, утратившие в процессе фило– и онтогенеза ядро и большинство органелл. Эритроциты являются высокодифференцированными постклеточными структурами, неспособными к делению. Основная функция эритроцитов — дыхательная — транспортировка кислорода и углекислоты. Эта функция обеспечивается дыхательным пигментом — гемоглобином. Кроме того, эритроциты участвуют в транспорте аминокислот, антител, токсинов и ряда лекарственных веществ, адсорбируя их на поверхности плазмолеммы.

       Популяция эритроцитов неоднородна по форме и размерам. В нормальной крови человека основную массу составляют эритроциты двояковогнутой формы — дискоциты (80—90 %). Кроме того, имеются планоциты (с плоской поверхностью) и стареющие формы эритроцитов — шиповидные эритроциты, или эхиноциты, куполообразные, или стоматоциты, и шаровидные, или сфероциты.

 

 

 

Разные формы эритроцитов

     Процесс старения эритроцитов идет двумя путями — кренированием (т.е. образованием зубцов на плазмолемме) или путем инвагинации участков плазмолеммы. При кренировании образуются эхиноциты с различной степенью формирования выростов плазмолеммы, которые впоследствии отпадают. При этом формируется эритроцит в виде микросфероцита. При инвагинации плазмолеммы эритроцита образуются стоматоциты, конечной стадией которых также является микросфероцит.

 

                             Эритроциты в просвете капилляра

     Одним из проявлений процессов старения эритроцитов является их гемолиз, сопровождающийся выхождением гемоглобина; при этом в крови обнаруживаются т.н. «тени» эритроцитов – их оболочки.

 

       Обязательной составной частью популяции эритроцитов являются их молодые формы, называемые ретикулоцитами или полихроматофильными эритроцитами. В норме их от 1 до 5 % от количества всех эритроцитов. В них сохраняются рибосомы и эндоплазматическая сеть, формирующие зернистые и сетчатые структуры, которые выявляются при специальной суправитальной окраске. При обычной гематологической окраске (азур II – эозином) они проявляют полихроматофилию и окрашиваются в серо-голубой цвет.

      При заболеваниях могут появляться аномальные формы эритроцитов, что чаще всего обусловлено изменением структуры гемоглобина (Нb). Замена даже одной аминокислоты в молекуле Нb может быть причиной изменения формы эритроцитов. В качестве примера можно привести появление эритроцитов серповидной формы при серповидно-клеточной анемии, когда у больного имеет место генетическое повреждение в ?-цепи гемоглобина. Процесс нарушения формы эритроцитов при заболеваниях получил название пойкилоцитоз.

Как было сказано выше, в норме количество эритроцитов измененной формы может быть около 15% – это т.н. физиологический пойкилоцитоз.

     Размеры эритроцитов в нормальной крови также варьируют. Большинство эритроцитов имеют диаметр около 7,5 мкм и называются нормоцитами. Остальная часть эритроцитов представлена микроцитами и макроцитами. Микроциты имеют диаметр <7.5, а макроциты >7.5 мкм. Изменение размеров эритроцитов называется анизоцитозом.

      Плазмолемма эритроцита состоит из бислоя липидов и белков, представленных приблизительно в равных количествах, а также небольшого количества углеводов, формирующих гликокаликс. Наружная поверхность мембраны эритроцита несет отрицательный заряд.

В плазмолемме эритроцита идентифицировано 15 главных белков. Более 60 % всех белков составляют: примембранный белок спектрин и мембранные белки — гликофорин и т.н. полоса 3.

Спектрин является белком цитоскелета, связанным с внутренней стороной плазмолеммы, участвует в поддержании двояковогнутой формы эритроцита. Молекулы спектрина имеют вид палочек, концы которых связаны с короткими актиновыми филаментами цитоплазмы, образуя т.н. «узловой комплекс». Цитоскелетный белок, связывающий спектрин и актин, одновременно соединяется с белком гликофорином.

На внутренней цитоплазматической поверхности плазмолеммы образуется гибкая сетевидная структура, которая поддерживает форму эритроцита и противостоит давлению при прохождении его через тонкий капилляр.

При наследственной аномалии спектрина эритроциты имеют сферическую форму. При недостаточности спектрина в условиях анемии эритроциты также принимают сферическую форму.

Соединение спектринового цитоскелета с плазмолеммой обеспечивает внутриклеточный белок анкирин. Анкирин связывает спектрин с трансмембранным белком плазмолеммы (полоса 3).

Гликофорин — трансмембранный белок, который пронизывает плазмолемму в виде одиночной спирали, и его большая часть выступает на наружной поверхности эритроцита, где к нему присоединены 15 отдельных цепей олигосахаридов, которые несут отрицательные заряды. Гликофорины относятся к классу мембранных гликопротеинов, которые выполняют рецепторные функции. Гликофорины обнаружены только в эритроцитах.

Полоса 3 представляет собой трансмембранный гликопротеид, полипептидная цепь которого много раз пересекает бислой липидов. Этот гликопротеид участвует в обмене кислорода и углекислоты, которые связывает гемоглобин — основной белок цитоплазмы эритроцита.

Олигосахариды гликолипидов и гликопротеидов образуют гликокаликс. Они определяют антигенный состав эритроцитов. При связывании этих антигенов соответствующими антителами происходит склеивание эритроцитов – агглютинация. Антигены эритроцитов получили название агглютиногены, а соответствующие им антитела плазмы крови – агглютинины. В норме в плазме крови нет агглютининов к собственным эритроцитам, в противном случае возникает аутоиммунное разрушение эритроцитов.

В настоящее время выделяют более 20 систем групп крови по антигенным свойствам эритроцитов, т.е. по наличию или отсутствию на их поверхности агглютиногенов. По системе AB0 выявляют агглютиногены A и B. Этим антигенам эритроцитов соответствуют альфа- и бета-агглютинины плазмы крови.

Агглютинация эритроцитов свойственна также нормальной свежей крови, при этом образуются так называемые «монетные столбики», или сладжи. Это явление связано с потерей заряда плазмолеммы эритроцитов. Скорость оседания (агглютинации) эритроцитов (СОЭ) в 1 ч у здорового человека составляет 4—8 мм у мужчин и 7—10 мм у женщин. СОЭ может значительно изменяться при заболеваниях, например при воспалительных процессах, и поэтому служит важным диагностическим признаком. В движущейся крови эритроциты отталкиваются из-за наличия на их плазмолемме одноименных отрицательных зарядов.

      Цитоплазма эритроцита состоит из воды (60 %) и сухого остатка (40 %), содержащего, в основном, гемоглобин.

Количество гемоглобина в одном эритроците называют цветовым показателем. При электронной микроскопии гемоглобин выявляется в гиалоплазме эритроцита в виде многочисленных плотных гранул диаметром 4—5 нм.

       Гемоглобин – это сложный пигмент, состоящий из 4 полипептидных цепей глобина и гема (железосодержащего порфирина), обладающий высокой способностью связывать кислород (O2), углекислоту (CO2), угарный газ (CO).

Гемоглобин способен связывать кислород в легких, при этом в эритроцитах образуется оксигемоглобин. В тканях выделяемая углекислота (конечный продукт тканевого дыхания) поступает в эритроциты и соединяясь с гемоглобином образует карбоксигемоглобин.

Разрушение эритроцитов с выходом гемоглобина из клеток называется гемолизом. Утилизация старых или поврежденных эритроцитов производится макрофагами главным образом в селезенке, а также в печени и костном мозге, при этом гемоглобин распадается, а высвобождающееся из гема железо используется для образования новых эритроцитов.

        В цитоплазме эритроцитов содержатся ферменты анаэробного гликолиза, с помощью которых синтезируются АТФ и НАДН, обеспечивающие энергией главные процессы, связанные с переносом О2 и СО2, а также поддержание осмотического давления и перенос ионов через плазмолемму эритроцита. Энергия гликолиза обеспечивает активный транспорт катионов через плазмолемму, поддержание оптимального соотношения концентрации К+ и Na+ в эритроцитах и плазме крови, сохранении формы и целостности мембраны эритроцита. НАДН участвует в метаболизме Нb, предотвращая окисление его в метгемоглобин.

        Эритроциты участвуют в транспорте аминокислот и полипептидов, регулируют их концентрацию в плазме крови, т.е. выполняют роль буферной системы. Постоянство концентрации аминокислот и полипептидов в плазме крови поддерживается с помощью эритроцитов, которые адсорбируют их избыток из плазмы, а затем отдают различным тканям и органам. Таким образом, эритроциты являются подвижным депо аминокислот и полипептидов.       Средняя продолжительность жизни эритроцитов составляет около 120 дней.

В организме ежедневно разрушается (и образуется) около 200 млн эритроцитов. При их старении происходят изменения в плазмолемме эритроцита: в частности, в гликокаликсе снижается содержание сиаловых кислот, определяющих отрицательный заряд оболочки. Отмечаются изменения цитоскелетного белка спектрина, что приводит к преобразованию дисковидной формы эритроцита в сферическую. В плазмолемме появляются специфические рецепторы к аутологичным антителам (IgGl, IgG2), которые при взаимодействии с этими антителами образуют комплексы, обеспечивающие «узнавание» их макрофагами и последующий фагоцитоз таких эритроцитов. При старении эритроцитов отмечается нарушение их газообменной функции.

Лейкоциты

       Лейкоциты, или белые кровяные клетки, в свежей крови бесцветны, что отличает их от окрашенных эритроцитов. Число их составляет в среднем 4—9 x 10⁹ в 1 литре крови, т. е. в 1000 раз меньше, чем эритроцитов. Лейкоциты способны к активным движениям, могут переходить через стенку сосудов в соединительную ткань органов, где они выполняют основные защитные функции. По морфологическим признакам и биологической роли лейкоциты подразделяют на две группы: зернистые лейкоциты, или гранулоциты, и незернистые лейкоциты, или агранулоциты.

      По другой классификации, учитывающей форму ядра лейкоцита, различают лейкоциты с круглым или овальным несегментированным ядром – т.н. мононуклеарные лейкоциты, или мононуклеары, а также лейкоциты с сегментированным ядром, состоящим из нескольких частей – сегментов, – сегментоядерные лейкоциты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация лейкоцитов

 

      В стандартной гематологической окраске по Романовскому — Гимзе используются два красителя: кислый эозин и основной азур-II. Структуры, окрашиваемые эозином (в розовый цвет) называют эозинофильными, или оксифильными, или же ацидофильными. Структуры, окрашиваемые красителем азур-II (в фиолетово-красный цвет) называют базофильными, или азурофильными.

У зернистых лейкоцитов при окраске азур-II – эозином, в цитоплазме выявляются специфическая зернистость (эозинофильная, базофильная или нейтрофильная) и сегментированные ядра (т.е. все гранулоциты относятся к сегментоядерным лейкоцитам). В соответствии с окраской специфической зернистости различают нейтрофилъные, эозинофильные и базофильные гранулоциты.

Группа незернистых лейкоцитов (это лимфоциты и моноциты) характеризуется отсутствием специфической зернистости и несегментированными ядрами. Т.е. все агранулоциты относятся к мононуклеарным лейкоцитам.

        Процентное соотношение основных видов лейкоцитов называется лейкоцитарной формулой. Общее число лейкоцитов и их процентное соотношение у человека могут изменяться в норме в зависимости от употребляемой пищи, физического и умственного напряжения и при различных заболеваниях. Исследование показателей крови является необходимым для установления диагноза и назначения лечения.

       Все лейкоциты способны к активному перемещению путем образования псевдоподий, при этом у них изменяются форма тела и ядра. Они способны проходить между клетками эндотелия сосудов и клетками эпителия, через базальные мембраны и перемещаться по основному веществу соединительной ткани. Направление движения лейкоцитов определяется хемотаксисом под влиянием химических раздражителей — например продуктов распада тканей, бактерий и других факторов.

     Лейкоциты выполняют защитные функции, обеспечивая фагоцитоз микробов, инородных веществ, продуктов распада клеток, участвуя в иммунных реакциях.

Гранулоциты (зернистые лейкоциты)

         К гранулоцитам относятся нейтрофильные, эозинофильные и базофильные лейкоциты. Они образуются в красном костном мозге, содержат специфическую зернистость в цитоплазме и имеют сегментированные ядра.

      Нейтрофильные гранулоциты (или нейтрофилы) — самая многочисленная группа лейкоцитов, составляющая (48—78 % от общего числа лейкоцитов). В зрелом сегментоядерном нейтрофиле ядро содержит 3—5 сегментов, соединенных тонкими перемычками. В популяции нейтрофилов крови могут находиться клетки различной степени зрелости — юные, палочкоядерные и сегментоядерные. Первые два вида — молодые клетки. Юные клетки в норме не превышают 0,5 % или отсутствуют, они характеризуются бобовидным ядром.

                                             Юный гранулоцит

 Палочкоядерные составляют 1—6 %, имеют несегментированное ядро в форме английской буквы S, изогнутой палочки или подковы.

 

 

 

                                     Палочкоядерный  нейтрофил

 Увеличение в крови количества юных и палочкоядерных форм нейтрофилов свидетельствует о наличии кровопотери или острого воспалительного процесса в организме, сопровождаемых усилением гемопоэза в костном мозге и выходом

молодых форм.

 

 

 

 

 

 

                      Сегментоядерные нейтрофилы

 

     Цитоплазма нейтрофилов окрашивается слабооксифильно, в ней видна очень мелкая зернистость розово-фиолетового цвета (окрашивается как кислыми, так и основными красками), поэтому называется нейтрофильной или гетерофильной. В поверхностном слое цитоплазмы зернистость и органеллы отсутствуют. Здесь расположены гранулы гликогена, актиновые филаменты и микротрубочки, обеспечивающие образование псевдоподий для движения клетки.

 

 

                             Электронная микрофотография нейтрофила

 

         Эритроциты и сегментоядерный нейтрофил

 

Во внутренней части цитоплазмы расположены органеллы общего назначения, видна зернистость.

       В нейтрофилах можно различить два типа гранул: специфические и азурофильные, окруженные одинарной мембраной.

         Специфические гранулы, более мелкие и многочисленные содержат бактериостатические и бактерицидные вещества — лизоцим и щелочную фосфатазу, а также белок лактоферрин. Лизоцим является ферментом, разрушающим бактериальную стенку. Лактоферрин связывает ионы железа, что способствует склеиванию бактерий. Он также инициирует отрицательную обратную связь, обеспечивая торможение продукции нейтрофилов в костном мозге.

     Азурофильные гранулы более крупные, окрашиваются в фиолетово-красный цвет. Они являются первичными лизосомами, содержат лизосомальные ферменты и миелопероксидазу. Миелопероксидаза из перекиси водорода продуцирует молекулярный кислород, обладающий бактерицидным действием. Азурофильные гранулы в процессе дифференцировки нейтрофилов появляются раньше, поэтому называются первичными в отличие от вторичных — специфических.

      Основная функция нейтрофилов — фагоцитоз микроорганизмов, поэтому их называют микрофагами. В процессе фагоцитоза бактерий сначала с образующейся фагосомой сливаются специфические гранулы, ферменты которой убивают бактерию, при этом образуется комплекс, состоящий из фагосомы и специфической гранулы. Позднее с этим комплексом сливается лизосома, гидролитические ферменты которой переваривают микроорганизмы. В очаге воспаления убитые бактерии и погибшие нейтрофилы образуют гной.

       Фагоцитоз усиливается при опсонизации с помощью иммуноглобулинов или системы комплемента плазмы. Это так называемый рецепторопосредованный фагоцитоз. Если у человека имеются антитела для конкретного вида бактерий, то бактерия обволакивается этими специфическими антителами. Этот процесс и называется опсонизацией. Затем антитела распознаются рецептором на плазмолемме нейтрофила и присоединяется к нему. Образующееся соединение на поверхности нейтрофила запускает фагоцитоз.

В популяции нейтрофилов здоровых людей фагоцитирующие клетки составляют 69—99 %. Этот показатель называют фагоцитарной активностью.             Фагоцитарный индекс — другой показатель, которым оценивается число частиц, поглощенных одной клеткой. Для нейтрофилов он равен 12—23.

Продолжительность жизни нейтрофилов составляет 5—9 сут.

    Эозинофильные гранулоциты (или эозинофилы). Количество эозинофилов в крови составляет от 0,5 до 5 % от общего числа лейкоцитов. Ядро эозинофилов имеет, как правило, 2 сегмента, соединенных перемычкой. В цитоплазме расположены органеллы общего назначения и гранулы. Среди гранул различают азурофильные (первичные) и эозинофильные (вторичные), являющиеся модифицированными лизосомами.

Специфические эозинофильные гранулы заполняют почти всю цитоплазму. Характерно наличие в центре гранулы кристаллоида, который содержит т.н. главный основной белок, богатый аргинином, лизосомные гидролитические ферменты, пероксидазу, эозинофильный катионный белок, а также гистаминазу.

Главный основной белок эозинофильных гранул участвует в антипаразитарной функции эозинофилов. Гистаминаза – фермент разрушающий гистамин, – один из основных медиаторов воспаления.

Эозинофилы являются подвижными клетками и способны к фагоцитозу, однако их фагоцитарная активность ниже, чем у нейтрофилов.

Эозинофилы обладают положительным хемотаксисом к гистамину, выделяемому тучными клетками соединительной ткани при воспалении и аллергических реакциях, к лимфокинам, выделяемым Т-лимфоцитами, и иммунным комплексам, состоящим из антигенов и антител.

Установлена роль эозинофилов в реакциях на чужеродный белок, в аллергических и анафилактических реакциях, где они участвуют в метаболизме гистамина, вырабатываемого тучными клетками соединительной ткани. Гистамин повышает проницаемость сосудов, вызывает развитие отека тканей; в больших дозах может вызвать шок со смертельным исходом.

 

 

 

 

                                                       Эозинофил

 

     Эозинофилы способствуют снижению содержания гистамина в тканях различными путями. Они разрушают гистамин с помощью фермента гистаминазы, фагоцитируют гистаминсодержащие гранулы тучных клеток, адсорбируют гистамин на плазмолемме, связывая его с помощью рецепторов, и, наконец, вырабатывают фактор, тормозящий дегрануляцию и освобождение гистамина из тучных клеток.

     Специфической функцией эозинофилов является антипаразитарная. При паразитарных заболеваниях (гельминтозы, шистосомоз и др.) наблюдается резкое увеличение числа эозинофилов. Эозинофилы убивают личинки паразитов, поступившие в кровь или органы (например, в слизистую оболочку кишки). Они привлекаются в очаги воспаления хемотаксическими факторами и прилипают к паразитам благодаря наличию на них обволакивающих компонентов комплемента. При этом происходят дегрануляция эозинофилов и выделение главного основного белка, оказывающего антипаразитарное действие.

Электронная микрофотография эозинофила

 

Эозинофилы находятся в периферической крови менее 12 ч и потом переходят в ткани. Их мишенями являются такие органы, как кожа, легкие и желудочнокишечный тракт. Изменение содержания эозинофилов может наблюдаться под действием медиаторов и гормонов: например, при стресс-реакции отмечается падение числа эозинофилов в крови, обусловленное увеличением содержания гормонов надпочечников.

       Базофильные гранулоциты (или базофилы). Количество базофилов в крови составляет до 1 % от общего числа лейкоцитов. Ядра базофилов сегментированы, содержат 2—3 дольки. Характерно наличие специфических крупных метахроматических гранул, часто закрывающих ядро.

 

                                                       Базофил

 

Базофилы опосредуют воспаление и секретируют эозинофильный хемотаксический фактор. Гранулы содержат протеогликаны, гликозаминогликаны (в том числе гепарин), вазоактивный гистамин, нейтральные протеазы. Часть гранул представляет собой модифицированные лизосомы. Дегрануляция базофилов происходит в реакциях гиперчувствительности немедленного типа (например, при астме, анафилаксии, сыпи, которая может ассоциироваться с покраснением кожи). Пусковым механизмом анафилактической дегрануляции является рецептор для иммуноглобулина класса E. Метахромазия обусловлена наличием гепарина — кислого гликозаминогликана.

 

Электронная микрофотография базофила

 

Базофилы образуются в костном мозге. Они так же, как и нейтрофилы, находятся в периферической крови около 1—2 сут.

Помимо специфических гранул, в базофилах содержатся и азурофильные гранулы (лизосомы). Базофилы так же, как и тучные клетки соединительной ткани, выделяя гепарин и гистамин, участвуют в регуляции процессов свертывания крови и проницаемости сосудов. Базофилы участвуют в иммунологических реакциях организма, в частности в реакциях аллергического характера.

Агранулоциты (незернистые лейкоциты)

      К этой группе лейкоцитов относятся лимфоциты и моноциты. В отличие от гранулоцитов они не содержат в цитоплазме специфической зернистости, а их ядра не сегментированы.

 

                                     Лимфоцит(желтая стрелка)

                                              Лимфоциты

      Лимфоциты в крови взрослых людей составляют 20—35% от общего числа лейкоцитов. Среди лимфоцитов различают малые лимфоциты, средние и большие. Большие лимфоциты встречаются в крови новорожденных и детей, у взрослых они отсутствуют. Большую часть всех лимфоцитов крови человека составляют малые лимфоциты.

 

Эритроциты  и малый    лимфоцит (окраска гематоксилин-эозин)

Эритроциты и малый   лимфоцит(окраска азур 11-эозином)

 

Для всех видов лимфоцитов характерно наличие интенсивно окрашенного ядра округлой или бобовидной формы. В цитоплазме лимфоцитов содержится небольшое количество азурофильных гранул (лизосом).

Основной функцией лимфоцитов является участие в иммунных реакциях. Однако популяция лимфоцитов гетерогенна по характеристике поверхностных рецепторов и роли в реакциях иммунитета. Среди лимфоцитов различают три основных функциональных класса: B-лимфоциты, T-лимфоциты и т.н. нулевые лимфоциты.

 

 

Средний лимфоцит (окраска азур 11-эозином)

 

Большой лимфоцит

 

         B-лимфоциты впервые были обнаружены в специальном органе у птиц –фабрициевой сумке, (бурсе, bursa Fabricius), поэтому и получили соответствующее название. Они образуются в костном мозге. В-лимфоциты составляют около 30 % циркулирующих лимфоцитов. Их главная функция — участие в выработке антител, т.е. обеспечение гуморального иммунитета. Плазмолемма В-лимфоцитов содержит множество иммуноглобулиновых рецепторов. При действии антигенов В-лимфоциты способны к пролиферации и дифференцировке в плазмоциты — клетки, способные синтезировать и секретировать защитные белки – антитела, или иммуноглобулины, которые поступают в кровь, обеспечивая гуморальный иммунитет.

          Т-лимфоциты, или тимусзависимые лимфоциты, образуются из стволовых клеток костного мозга, а созревают в тимусе (вилочковой железе), что и обусловило их название. Они преобладают в популяции лимфоцитов, составляя около 70 % циркулирующих лимфоцитов. Для Т-клеток, в отличие от В-лимфоцитов, характерен низкий уровень поверхностных иммуноглобулиновых рецепторов в плазмолемме. Но Т-клетки имеют специфические рецепторы, способные распознавать и связывать антигены, участвовать в иммунных реакциях. Основными функциями Т-лимфоцитов являются обеспечение реакций клеточного иммунитета и регуляция гуморального иммунитета (т.е. стимуляция или подавление дифференцировки В-лимфоцитов). Т-лимфоциты способны к выработке сигнальных веществ – лимфокинов, которые регулируют деятельность В-лимфоцитов и других клеток в иммунных реакциях. Среди Т-лимфоцитов выявлено несколько функциональных групп: Т-хелперы, Т-супрессоры, Т-киллеры.

     Нулевые лимфоциты не имеют поверхностных маркеров на плазмолемме, характерных для В- и Т-лимфоцитов. Их расценивают как резервную популяцию недифференцированных лимфоцитов.

 

Электронная микрофотография лимфоцита

 

     Продолжительность жизни лимфоцитов варьирует от нескольких недель до нескольких лет. Т-лимфоциты являются «долгоживущими» (месяцы и годы) клетками, а В-лимфоциты относятся к «короткоживущим» (недели и месяцы).

Для Т-лимфоцитов характерно явление рециркуляции, т.е. выход из крови в ткани и возвращение по лимфатическим путям снова в кровь. Таким образом они осуществляют иммунологический надзор за состоянием всех органов, быстро реагируя на внедрение чужеродных агентов.

          Среди клеток, имеющих морфологию малых лимфоцитов, следует назвать циркулирующие стволовые клетки крови, которые поступают в кровь из костного мозга. Из клеток, поступающих в кроветворные органы, дифференцируются различные клетки крови, а из поступающих в соединительную ткань, — тучные клетки, фибробласты и другие клетки соединительной ткани.

                                                Моноциты

Эти клетки крупнее других лейкоцитов. В крови человека количество моноцитов от 6 до 8 % от общего числа лейкоцитов.

Ядра моноцитов встречаются бобовидные, подковообразные, редко — дольчатые.

Цитоплазма моноцитов менее базофильна, чем цитоплазма лимфоцитов. Она имеет бледно-голубой цвет, но по периферии окрашивается несколько темнее, чем около ядра. В цитоплазме содержится различное количество очень мелких азурофильных зерен (лизосом), расположенных чаще около ядра.

 

Моноцит(окраска азур 11-эозином)

Мазок крови. Окраска азур11-эозин Моноцит(синяя стрелка).

 

 

 

 

Электронная микрофотография моноцита

Характерно наличие пальцеобразных выростов цитоплазмы и образование фагоцитарных вакуолей. В цитоплазме расположено множество пиноцитозных везикул.

Моноциты относятся к макрофагической системе организма, или к так называемой мононуклеарной фагоцитарной системе. Клетки этой системы характеризуются происхождением из промоноцитов костного мозга, способностью прикрепляться к поверхности стекла, активностью пиноцитоза и иммунного фагоцитоза, наличием на мембране рецепторов для иммуноглобулинов и комплемента. Моноциты циркулирующей крови представляют собой подвижный пул относительно незрелых клеток, находящихся на пути из костного мозга в ткани. Время пребывания моноцитов в периферической крови – от 1,5 суток до 4 дней.

Моноциты, выселяющиеся в ткани, превращаются в макрофаги, при этом у них появляются большое количество лизосом, фагосом, фаголизосом.

Кровяные пластинки

     Кровяные пластинки, или тромбоциты, в свежей крови человека имеют вид мелких бесцветных телец округлой или веретеновидной формы. Они могут объединяться (агглютинировать) в маленькие или большие группы. Количество их колеблется от 200 до 400 x 10⁹ в 1 литре крови. Кровяные пластинки представляют собой безъядерные фрагменты цитоплазмы, отделившиеся от мегакариоцитов — гигантских клеток костного мозга.

Тромбоциты в кровотоке имеют форму двояковыпуклого диска. В них выявляются более светлая периферическая часть — гиаломер и более темная, зернистая часть — грануломер. В популяции тромбоцитов находятся как более молодые, так и более дифференцированные и стареющие формы. Гиаломер в молодых пластинках окрашивается в голубой цвет (базофилен), а в зрелых — в розовый (оксифилен). Молодые формы тромбоцитов крупнее старых.

Плазмолемма тромбоцитов имеет толстый слой гликокаликса, образует инвагинации с отходящими канальцами, также покрытыми гликокаликсом. В плазмолемме содержатся гликопротеины, которые выполняют функцию поверхностных рецепторов, участвующих в процессах адгезии и агрегации кровяных пластинок (т.е. процессах свертывания, или коагуляции, крови).

Цитоскелет в тромбоцитах хорошо развит и представлен актиновыми микрофиламентами и пучками микротрубочек, расположенными циркулярно в гиаломере и примыкающими к внутренней части плазмолеммы. Элементы цитоскелета обеспечивают поддержание формы кровяных пластинок, участвуют в образовании их отростков. Актиновые филаменты участвуют в сокращении объема (ретракции) образующихся кровяных тромбов.

В кровяных пластинках имеется две системы канальцев и трубочек. Первая — это открытая система каналов, связанная, как уже отмечалось, с инвагинациями плазмолеммы. Через эту систему выделяется в плазму содержимое гранул кровяных пластинок и происходит поглощение веществ. Вторая — это так называемая плотная тубулярная система, которая представлена группами трубочек, имеющих сходство с гладкой эндоплазматической сетью. Плотная тубулярная система является местом синтеза циклоксигеназы и простагландинов. Кроме того, эти трубочки селективно связывают двухвалентные катионы и являются резервуаром ионов Са2+. Вышеназванные вещества являются необходимыми компонентами процесса свертывания крови.

Выход ионов Са²⁺ из трубочек в цитозоль необходим для обеспечения функционирования кровяных пластинок. Фермент циклооксигеназа метаболизирует арахидоновую кислоту с образованием из нее простагландинов и тромбоксана A2, которые секретируются из пластинок и стимулируют их агрегацию в процессе коагуляции крови.

При блокаде циклооксигеназы (например, ацетилсалициловой кислотой) агрегация тромбоцитов тормозится, что используют для профилактики образования тромбов.

В грануломере выявлены органеллы, включения и специальные гранулы. Органеллы представлены рибосомами, элементами эндоплазматической сети аппарата Гольджи, митохондриями, лизосомами, пероксисомами. Имеются включения гликогена и ферритина в виде мелких гранул.

Специальные гранулы составляют основную часть грануломера и представлены тремя типами.

Первый тип: крупные альфа-гранулы. Они содержат различные белки и гликопротеины, принимающие участие в процессах свертывания крови, факторы роста, литические ферменты.

Второй тип гранул — дельта-гранулы, содержащие серотонин, накапливаемый из плазмы, и другие биогенные амины (гистамин, адреналин), ионы Са2+, АДФ, АТФ в высоких концентрациях.

Третий тип мелких гранул, представленный лизосомами, содержащими лизосомные ферменты, а также микропероксисомами, содержащими фермент пероксидазу.

Содержимое гранул при активации пластинок выделяется по открытой системе каналов, связанных с плазмолеммой.

Основная функция кровяных пластинок — участие в процессе свертывания, или коагуляции, крови — защитной реакции организма на повреждение и предотвращение потери крови. В тромбоцитах содержится около 12 факторов, участвующих в свертывании крови. При повреждении стенки сосуда пластинки быстро агрегируют, прилипают к образующимся нитям фибрина, в результате чего формируется тромб, закрывающий дефект. В процессе тромбообразования наблюдается несколько этапов с участием многих компонентов крови.

На первом этапе происходят скопление тромбоцитов и выход физиологически активных веществ. На втором этапе — собственно коагуляция и остановка кровотечения (гемостаз). Вначале происходит образование активного тромбопластина из тромбоцитов (т.н. внутренний фактор) и из тканей сосуда (т.н. внешний фактор). Затем, под влиянием тромбопластина из неактивного протромбина образуется активнй тромбин. Далее, под влиянием тромбина из фибриногена образуется фибрин. Для всех этих фаз коагуляции крови необходим Са2+.

Наконец, на последнем третьем этапе наблюдается ретракция кровяного сгустка, связанная с сокращением нитей актина в отростках тромбоцитов и нитей фибрина.

Таким образом, морфологически на первом этапе происходит адгезия тромбоцитов на базальной мембране и на коллагеновых волокнах поврежденной сосудистой стенки, в результате которой образуются отростки тромбоцитов и на их поверхность из пластинок через систему трубочек выходят гранулы, содержащие тромбопластин. Он активирует реакцию превращения протромбина в тромбин, а последний влияет на образование из фибриногена фибрина.

Важной функцией тромбоцитов является их участие в метаболизме серотонина. Тромбоциты — это практически единственные элементы крови, в которых из плазмы накапливаются резервы серотонина. Связывание тромбоцитами серотонина происходит с помощью высокомолекулярных факторов плазмы крови и двухвалентных катионов с участием АТФ.

В процессе свертывания крови из разрушающихся тромбоцитов высвобождается серотонин, который действует на сосудистую проницаемость и сокращение гладкомышечных клеток сосудов.

Продолжительность жизни тромбоцитов — в среднем 9—10 дней. Стареющие тромбоциты фагоцитируются макрофагами селезенки. Усиление разрушающей функции селезенки может быть причиной значительного снижения числа тромбоцитов в крови (тромбоцитопения). Для устранения этого может потребоваться удаление селезенки (спленэктомия).

При снижении числа кровяных пластинок, например при кровопотере, в крови накапливается тромбопоэтин — фактор, стимулирующий образование пластинок из мегакариоцитов костного мозга.

       Электронная микрофотография тромбоцита

 

Гемограмма и лейкограмма

      В медицинской практике анализ крови играет огромную роль. При клинических анализах исследуют химический состав крови (в т.ч. электролитный состав), определяют количество форменных элементов, гемоглобина, резистентность эритроцитов, скорость оседания эритроцитов и многие другие показатели. У здорового человека форменные элементы крови находятся в определенных количественных соотношениях, которые принято называть гемограммой, или формулой крови.

Важное значение для характеристики состояния организма имеет так называемый дифференциальный подсчет лейкоцитов. Определенные процентные соотношения лейкоцитов называют лейкограммой, или лейкоцитарной формулой.

Возрастные изменения крови

Число эритроцитов в момент рождения и в первые часы жизни выше, чем у взрослого человека, и достигает 6.0—7.0 x 10¹² в 1 литре крови. К 10—14 сут оно равно тем же цифрам, что и во взрослом организме. В последующие сроки происходит снижение числа эритроцитов с минимальными показателями на 3—6-м месяце жизни (т.н. физиологическая анемия). Число эритроцитов восзвращается к нормальным значениям в период полового созревания. Для новорожденных характерно наличие анизоцитоза с преобладанием макроцитов, увеличенное содержание ретикулоцитов, а также присутствие незначительного числа ядросодержащих предшественников эритроцитов.

Число лейкоцитов у новорожденных увеличено и достигает 30 x 10⁹ в 1 литре крови. В течение 2 нед после рождения число их падает до 9—15 x 10⁹ в 1 литре (т.н. физиологическая лейкопения). Количество лейкоцитов достигает к 14—15 годам уровня, который сохраняется у взрослого.

Соотношение числа нейтрофилов и лимфоцитов у новорожденных такое же, как и у взрослых 4.5—9.0 x 10⁹. В последующие сроки содержание лимфоцитов возрастает, а нейтрофилов падает, и к четвертым-пятым суткам количество этих видов лейкоцитов уравнивается – это т.н. первый физиологический перекрест лейкоцитов. Дальнейший рост числа лимфоцитов и падение нейтрофилов приводят к тому, что на 1—2-м году жизни ребенка лимфоциты составляют 65 %, а нейтрофилы — 25 %. Новое снижение числа лимфоцитов и повышение нейтрофилов приводят к выравниванию обоих показателей у 4-летних детей (это второй физиологический перекрест). Постепенное снижение содержания лимфоцитов и повышение нейтрофилов продолжаются до полового созревания, когда количество этих видов лейкоцитов достигает нормы взрослого.

Лимфа

      Лимфа представляет собой слегка желтоватую жидкую ткань, протекающую в лимфатических капиллярах и сосудах. Она состоит из лимфоплазмы (plasma lymphae) и форменных элементов. По химическому составу лимфоплазма близка к плазме крови, но содержит меньше белков. Лимфоплазма содержит также нейтральные жиры, простые сахара, соли (NaCl, Na2CO3 и др.), а также различные соединения, в состав которых входят кальций, магний, железо.

Форменные элементы лимфы представлены главным образом лимфоцитами (98 %), а также моноцитами и другими видами лейкоцитов. Лимфа фильтруется из тканевой жидкости в слепые лимфатические капилляры, куда под влиянием различных факторов из тканей постоянно поступают различные компоненты лимфоплазмы. Из капилляров лимфа перемещается в периферические лимфатические сосуды, по ним — в лимфатические узлы, затем в крупные лимфатические сосуды и вливается в кровь.

Состав лимфы постоянно меняется. Различают лимфу периферическую (т.е. до лимфатических узлов), промежуточную (после прохождения через лимфатические узлы) и центральную (лимфу грудного и правого лимфатического протоков). Процесс лимфообразования тесно связан с поступлением воды и других веществ из крови в межклеточные пространства и образованием тканевой жидкости.

КРОВЕТВОРЕНИЕ

Кроветворением, или гемопоэзом, называют развитие крови. Различают эмбриональный гемопоэз, который происходит в эмбриональный период и приводит к развитию крови как ткани, и постэмбриональный гемопоэз, который представляет собой процесс физиологической регенерации крови.

Развитие эритроцитов называют эритропоэзом, развитие гранулоцитов — гранулоцитопоэзом, тромбоцитов — тромбоцитопоэзом, моноцитов — моноцитопоэзом, развитие лимфоцитов и иммуноцитов — лимфоцито– и иммуноцитопоэзом.

Эмбриональный гемопоэз

В развитии крови как ткани в эмбриональный период можно выделить 3 основных этапа, последовательно сменяющих друг друга – мезобластический, гепатолиенальный и медуллярный.

Первый, мезобластический, этап – это появление клеток крови во внезародышевых органах, а именно в мезенхиме стенки желточного мешка, мезенхиме хориона и стебля. При этом появляется первая генерация стволовых клеток крови (СКК). Мезобластический этап протекает с 3-й по 9-ю неделю развития зародыша человека.

Второй, гепатолиенальный, этап начинается с 5—6-й недели развития плода, когда печень становится основным органом гемопоэза, в ней образуется вторая генерация стволовых клеток крови. Кроветворение в печени достигает максимума через 5 мес и завершается перед рождением. СКК печени заселяют тимус, селезенку и лимфатические узлы.

Третий, медуллярный (или костномозговой), этап — это появление третьей генерации стволовых клеток крови в костном мозге, где гемопоэз начинается с 10-й недели и постепенно нарастает к рождению. После рождения костный мозг становится центральным органом гемопоэза.

Рассмотрим подробнее особенности гемопоэза в стенке желточного мешка, в печени, в тимусе, селезенке, лимфатических узлах и в костном мозге.

В мезенхиме стенки желточного мешка обособляются зачатки сосудистой крови, или кровяные островки. В них мезенхимные клетки округляются, теряют отростки и преобразуются в стволовые клетки крови. Клетки, ограничивающие кровяные островки, уплощаются, соединяются между собой и образуют эндотелиальную выстилку будущего сосуда. Часть стволовых клеток дифференцируется в первичные клетки крови (бласты). Большинство первичных кровяных клеток митотически делится и превращается в первичные эритробласты, характеризующиеся крупным размером – мегалобласты. Это превращение совершается в связи с накоплением эмбрионального гемоглобина в цитоплазме бластов. В некоторых первичных эритробластах ядро подвергается кариорексису и удаляется из клеток, в других ядро сохраняется. В результате образуются безъядерные и ядросодержащие первичные эритроциты, отличающиеся большим размером по сравнению с нормоцитами и поэтому получившие название мегалоцитов. Такой тип кроветворения называется мегалобластическим. Он характерен для эмбрионального периода, но может появляться в постнатальном периоде при некоторых заболеваниях.

Наряду с мегалобластическим в стенке желточного мешка начинается нормобластическое кроветворение, при котором из бластов образуются вторичные эритробласты, из которых образуются вторичные эритроциты (нормоциты).

Развитие эритроцитов в стенке желточного мешка происходит внутри первичных кровеносных сосудов, т.е. интраваскулярно. Одновременно экстраваскулярно из бластов, расположенных вокруг сосудистых стенок, дифференцируется небольшое количество гранулоцитов — нейтрофилов и эозинофилов.

Часть СКК остается в недифференцированном состоянии и разносится током крови по различным органам зародыша, где происходит их дальнейшая дифференцировка в клетки крови или соединительной ткани. После редукции желточного мешка основным кроветворным органом временно становится печень.

Печень закладывается примерно на 3—4-й неделе эмбриональной жизни, а с 5-й недели она становится центром кроветворения. Кроветворение в печени происходит экстраваскулярно, – по ходу капилляров, врастающих вместе с мезенхимой внутрь печеночных долек. Источником кроветворения в печени являются стволовые клетки крови, из которых образуются бласты, дифференцирующиеся во вторичные эритроциты.

Одновременно с развитием эритроцитов в печени образуются зернистые лейкоциты, главным образом нейтрофильные и эозинофильные.

Кроме гранулоцитов, в печени формируются гигантские клетки — мегакариоциты, – предшественники тромбоцитов. К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается.

Тимус закладывается в конце 1-го месяца внутриутробного развития, и на 7—8-й неделе его эпителий начинает заселяться стволовыми клетками крови, которые дифференцируются в лимфоциты тимуса. Увеличивающееся число лимфоцитов тимуса дает начало T-лимфоцитам, заселяющим T-зоны периферических органов иммунопоэза.

Закладка селезенки также происходит в конце 1-го месяца эмбриогенеза. Из вселяющихся сюда стволовых клеток происходит экстраваскулярное образование всех видов форменных элементов крови, т.е. селезенка в эмбриональном периоде представляет собой универсальный кроветворный орган. Образование эритроцитов и гранулоцитов в селезенке достигает максимума на 5-м месяце эмбриогенеза. После этого в ней начинает преобладать лимфоцитопоэз.

Первые закладки лимфоузлов человека появляются на 7—8-й неделе эмбрионального развития. Большинство лимфатических узлов развивается на 9—10-й неделе. В этот же период начинается проникновение в лимфатические узлы стволовых клеток крови, из которых на ранних стадиях дифференцируются эритроциты, гранулоциты и мегакариоциты. Однако формирование этих элементов быстро подавляется образованием лимфоцитов, составляющих основную часть лимфатических узлов.

Появление единичных лимфоцитов происходит уже в течение 8—15-й недели развития, однако массовое «заселение» лимфатических узлов предшественниками T– и B-лимфоцитов начинается с 16-й недели, когда формируются посткапиллярные венулы, через стенку которых осуществляется процесс миграции клеток. Из клеток-предшественников дифференцируются сначала лимфобласты (или большие лимфоциты), а далее средние и малые лимфоциты. Дифференцировка T– и B-лимфоцитов происходит, соответственно, в T– и B-зависимых зонах лимфатических узлов.

Закладка костного мозга осуществляется на 2-м месяце эмбрионального развития. Первые гемопоэтические элементы появляются на 12-й неделе развития; в это время основную массу их составляют эритробласты и предшественники гранулоцитов. Из СКК в костном мозге формируются все форменные элементы крови, развитие которых происходит экстраваскулярно. Часть СКК сохраняется в костном мозге в недифференцированном состоянии. Они могут расселяться по другим органам и тканям и являться источником развития клеток крови и соединительной ткани.

Таким образом, костный мозг становится центральным органом, осуществляющим универсальный гемопоэз, и остается им в течение постнатальной жизни. Он обеспечивает стволовыми кроветворными клетками тимус и другие гемопоэтические органы.

Постэмбриональный гемопоэз

Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови, который компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток. Он подразделяется на миелопоэз и лимфопоэз.

Миелопоэз происходит в миелоидной ткани, расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей. Здесь развиваются эритроциты, гранулоциты, моноциты, тромбоциты, а также предшественники лимфоцитов. В миелоидной ткани находятся стволовые клетки крови и соединительной ткани. Предшественники лимфоцитов постепенно мигрируют и заселяют тимус, селезенку, лимфоузлы и некоторые другие органы.

Лимфопоэз происходит в лимфоидной ткани, которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфоузлах. Она выполняет функции образования T– и B-лимфоцитов и иммуноцитов (например, плазмоцитов).

Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями соединительной ткани, т.е. относятся к тканям внутренней среды. В них представлены две основные клеточные линии — клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические клетки.

Ретикулярные, а также жировые, тучные и остеогенные клетки вместе с межклеточным веществом формируют микроокружение для гемопоэтических элементов. Структуры микроокружения и гемопоэтические клетки функционируют в неразрывной связи друг с другом. Микроокружение оказывает воздействие на дифференцировку клеток крови (при контакте с их рецепторами или путем выделения специфических факторов).

Таким образом, для миелоидной и всех разновидностей лимфоидной ткани характерно наличие стромальных и гемопоэтических элементов, образующих единое функциональное целое.

СКК относятся к самоподдерживающейся популяции клеток. Они редко делятся. Выявление СКК стало возможным при применении метода образования клеточных колоний – потомков одной стволовой клетки.

Пролиферативную активность СКК регулируют колониестимулирующие факторы (КСФ), различные виды интерлейкинов (ИЛ-3 и др.). Каждая СКК в эксперименте или лабораторном исследовании образует одну колонию и называется колониеобразующей единицей (сокращенно КОЕ).

Исследование клеточного состава колоний позволило выявить две линии их дифференцировки. Одна линия дает начало мультипотентной клетке — родоначальнице гранулоцитарного, эритроцитарного, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов гемопоэза (сокращенно КОЕ-ГЭММ). Вторая линия дает начало мультипотентной клетке — родоначальнице лимфопоэза (КОЕ-Л).

Из мультипотентных клеток дифференцируются олигопотентные (КОЕ-ГМ) и унипотентные родоначальные клетки. Методом колониеобразования определены родоначальные унипотентные клетки для моноцитов (КОЕ-М), нейтрофильных гранулоцитов (КОЕ-Гн), эозинофилов (КОЕ-Эо), базофилов (КОЕ-Б), эритроцитов (БОЕ-Э и КОЕ-Э), мегакариоцитов (КОЕ-МГЦ), из которых образуются клетки-предшественники. В лимфопоэтическом ряду выделяют унипотентные клетки — предшественницы для B-лимфоцитов и для T-лимфоцитов. Полипотентные (плюрипотентные и мультипотентные), олигопотентные и унипотентные клетки морфологически не различаются.

 

                        Кроветворение в красном костном мозге

 

Все приведенные выше стадии развития клеток составляют четыре основных класса гемопоэза:

• I класс — стволовые клетки крови (плюрипотентные, полипотентные);

• II класс — коммитированные мультипотентные клетки (миелопоэза или лимфопоэза);

• III класс — коммитированные олигопотентные и унипотентные клетки;

• IV класс — клетки-предшественники (бласты).

Сразу отметим, что оставшиеся два класса гемопоэза составляют созревающие клетки (V класс) и зрелые клетки крови (VI класс).

 

 

                     Современная схема кроветворения

 

              Эритропоэз у млекопитающих и человека протекает в костном мозге в особых морфофункциональных ассоциациях, получивших название эритробластических островков. Эритробластический островок состоит из макрофага, окруженного одним или несколькими кольцами эритроидных клеток, развивающихся из унипотентной КОЕ-Э, вступившей в контакт с макрофагом. КОЕ-Э и образующиеся из нее клетки (от проэритробласта до ретикулоцита) удерживаются в контакте с макрофагом его рецепторами.

 

У взрослого организма потребность в эритроцитах обычно обеспечивается за счет усиленного размножения эритробластов. Но всякий раз, когда потребность организма в эритроцитах возрастает (например, при потере крови), эритробласты начинают развиваться из предшественников, а последние — из стволовых клеток.

В норме из костного мозга в кровь поступают только эритроциты и ретикулоциты.

                            Эритропоэз

Происходит в постнатальном периоде в красном костном мозге. Источник раз ¬ вития  стволовая кроворетворная клетка (I класс). Под влиянием специ ¬ фического микроокружения стромы костного мозга эта клетка,  делится и  дифференцируется в клетку-предшественника миелопоэза (II класс, частично детерминированая, с неё могут образоваться только миелоидные элементы). Эту клетку еще обозначают как колониеобразующая единица гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов, мегакариоцитов (КОЕ-ГЭММ), или полустволовая клетку (ПСК). С этой клетки образуются более детерминированные предшественники двух видов (это касается эритропоэза): КОЕ-ГНЭТ (колониеобразующих единиц нейтрофильных гранулоцитов и эритроцитов) и КОЕ- МГЦЭ (колониеобразующая одиница мегакариоцитов и эритроцитов). Таким образом, следующая стадия развития эритроцитов – их унипотентные предшественники КОЕ-Э(клетки III класса, развиваются только в направлении эритроцитов) может образоваться двумя путями – с КОЕ ГНЭТ или КОЕ- МГЦЭ. Унипотентную клетку эритропоэза называют еще эритропоетинчуствительной (ЭЧК), потому что ее дальнейшая дифференциа– ция индуцируется гормоном эритропоэтином. Последний вырабатывается в почках и усиливает  пролиферацию ЭЧК и их пре вревращение в проэритробласты. Этот гормон также стимулирует развитие и размножение эритроидных клеток последующих стадий.

Проэритробласты (IV класс) – первые морфологически распознаваемые клетки  эритроидного ряда. Имеют круглую форму, большие по размерам (диаметр клеток 15 … 25 мкм). Ядро большое, круглое, расположено  центрально, имеет мелкосетчатым-зернистую структуру, мес ¬ тить 1-3 ядрышка; цито ¬ плазма окрашивается базофильно, вокруг ядра находится светлая перинуклеарная зона, много рибосом, небольшая цент ¬ Россом с двумя центриолями, ха ¬ рактерно является наличие зерен ферритина (комплекс белка с зале ¬ зом) и выростов цитоплазмы. Проэритробласты разделяются и превращаются в базофильные эритробласты.

Базофильные эритробласты имеют несколько меньше размеры по сравнению с проэритробластами (10 … 18 мкм). Хроматин в ядре начинает располагаться комочками лучеподобно, как спицы в колесе. Цитоплазма интенсивно базофильная вследствие большого количества РНК.

Полихроматофильные эритробласты меньше размерами (10 … 14 мкм), ядро ​​меньше, более плотное, с четкой колесообразной структурой хроматина. Ядрышки не определяются. Цитоплазма окрашивается полихромно,  и кислыми и основными красителями. Оксифилия обусловлена ​​наличием гемоглобина, а базофилия – наличием РНК. Гемоглобин в этих клетках может располагаться диффузно, тогда вся цитоплазма окрашивается в серый цвет или пятнами, которые воспринимают кислые красители, или в виде ободка вокруг ядра. Число рибоссом в этих клетках уменьшается, ферритин размещается агрегатами. Полихроматофильные эритробласты делятся митозом. Их поздние генерации называются полихроматофильными нормобластами.

Полихроматофильные нормобласты имеют размеры до 10 мкм, то есть меньше, чем предшественники, ядро ​​теряет колесоподобное расположение хроматина и уплотняется. Оно становится пикнотичным, почти безструктурным. Клетки теряют способность к делению (V класс). 80% клеток на этой стадии теряет ядро ​​и превращается в костномозговые ретикулоциты. Последние продолжают накапливать гемоглобин, их созревание в костном мозге продолжается в течение 36 … 44 ч, потом они поступают в кровь в виде зрелых эритроцитов (VI класс). Часть костномозговых ретикулоцитов покидают  костный мозг не полностью насыщенными гемоглобином – это и есть ретикулоциты крови. 20% полихроматофильних нормобластов, не теряя ядра, продолжают накапливать гемоглобин и превращаются в ок с и ф и л ь н ы е  н о р м а б л а с т ы. Их цитоплазма оксифильная. Они теряют ядро

путем выталкивания его из клетки или отрыва от клетки ядерного фрагмента (таким же путем теряют ядро ​​полихроматофильные нормобласты) и превращаются в эритроциты.

Весь процесс образования эритроцитов у здоровых людей от проэритробласта до эритроцита продолжается шесть-восемь дней. Дифференциация ядерных элементов эритропоэза продолжается 100 … 140 ч. Морфологически раз ¬ познаваемые клетки эритроидного ряда осуществляют 5 … 6 митозов, а в предыдущих классах -10 … 15 митозов. С каждого проэритробласта образуется 30 … 60 эритроцитов. Общее число эритроидных клеток в костном мозге человека равна 3 * 1011.

Таким образом, в процессе развития эритроцитов от проэритробласта к зрелой клетки проходят следующие основные изменения:

1) базофилия цитоплазмы, обусловленная наличием большого количества РНК в рибосомах, меняется на полихроматофилию, а затем на оксифилию вследствие увеличения количества гемоглобина и уменьшения количества РНК; теряются все органеллы;

2) ядро ​​уплотняется, пикнотизуется и выталкивается;

3) размеры клетки в процессе дифференциации уменьшаются от 15 … 25 до 7 … 8 мкм.

В норме потребность в эритроцитах  обеспечивается за счет усиленного размножения полихроматофильних эритробластов. Если потребность организма в эритроцитах возрастает (например, при кровопотерях), эритробла ¬ сты начинают развиваться из предшественников, а последние – из стволовых клеток.

                                  

   Гранулоцитопоэз

Гранулоцитопоэз (развитие гранулоцитов). Первыми клетками гранулоцитопоеза являются стволовые кроветворные клетки красного костно ¬ го мозга и клетка-предшественница миелопоэза, которые аналогичны вышеописанным для развития эритроцитов (I и II классы). Следующим этапом является создание более детерминированной клетки-предшественницы грану ¬ цитов и моноцитов-макрофагов, или КОЕ ГМ. Из нее при развитии гранулоцитов образуются унипотентные передшественники (III класс): базофилов (КОЕ Б), эозинофилов (КОЕ Эо) и нейтрофилов (КОЕ Гн). Кроме того, унипотентный предшественник нейтрофилов может образовываться  также с КОЕ гнэт (колониеобразующая единица нейтрофилов и эритроцитов). Гормон, который стимулирует дифференциацию и пролиферацию клеток данного ряда, называется гранулопоэтин.

Первой морфологически роспознаваемой клеткой этого ряда является миелобласт (IV класс). Она большая (до 20 мкм), круглое ядро ​​расположено в центре, занимает большую часть клетки, цитоплазма её базофильная. Ядро имеет нежносетчастую структуру (в отличие от эритробласта не содержит зерен хроматина), имеет от двух до пяти ядрышек синего цвета. В цитоплазме много рибосом, митохондрий, можно обнаружить неспецифическую азурофильную зернистость. Экспериментально  доказано, что морфологически идентичны миелобласты уже комитованых только к одному пути дифференциации и среди них есть базофильные, эозинофильные и нейтрофильные миелобласты. Они делятся митозом один раз и превращаются в промиелоциты.

Промиелоциты имеют размеры 12 … 20 мкм, в отличие от миелобластов имеют загрубевшую структуру ядра, меньшее количество неспецифической зернистости. Образование промиелоцитов сопровождается появлением специфической зернистости и  в зависимости от её характера, различают три ти ¬ па этих клеток – базофильные, эозинофильные и нейтрофильные. Промиелоциты совершают один митоз и превращаются в миелоциты.

Миелоциты имеют размеры 8 … 12 мкм. Ядро содержит плотные хроматиновые тяжи, которые чередуются со светлыми участками, ядрышки отсутствуют. Цитоплазма слабо базофильная или слабо оксифильная (т.е. базофилия цитоплазмы уменьшается),  нарастает число специфических зерен. Среди миелоцитов четко определяются три разновидности: базофильные, эозинофильные и нейтрофильные. Эти клетки делятся митозом дважды, соотношение ранних и поздних миелоцитов становит 1:2. Превращаются в метамиелоциты.

Метамиелоциты-круглые клетки диаметром около 8 мкм, объем цитоплазмы  ¬ превышает над объемом ядра. Ядро бобовидной или подковоподобной формы. Эти клетки уже не делятся и поэтому относятся к классу созревающих клеток (V класс). Существует три вида этих клеток – базофильные, эозинофильные и нейтрофильные. Метамиелоциты могут попадать в периферическую кровь и тогда называются юными.

С метамиелоцитов образуются палочкоядерные гранулоциты путем изменения форм ядра (оно удлиняется и изгибается). В зрелых сегментоядерных гра ¬ гранулоцитах ядро ​​делится на сегменты (VI класс). Больше сегментируется ядро ​​в нейтрофильных гранулоцитах и меньше – у базофилов.

Таким образом, при образовании гранулоцитов в клетках происходят такие морфологические изменения: уменьшение размеров клетки , уменьшение базофилии цитоплазмы, нарушение ядерно-цитоплазматического соотношения в сторону увеличения количества цитоплазмы, уплотнение и изменение формы ядра; накопление специфической зернистости.

 

Моноцитопоэз

Моноцитопоэз (развитие моноцитов). Клетки-предшественники моноцитов первых двух классов были описаны выше. С клетки-предшественника гранулоцитов и моноцитов-макрофагов образуются унипотентные предшественники моноцитов, или КОЕ М (Ш класс). Первая морфологически распознаваемая клетка – моноцитобласт (IV класс). Это большая клетка (до 22 мкм) с круглым ядром и узкой каймой базофильной цитоплазмы. Делясь, она дифференцируется в промоноцит, а последний превращается в моноцит. При этом  с клеткой происходят следующие изменения: увеличивается количество цитоплазмы, ее базофилия несколько уменьшается, а ядро ​​приобретает бобовидную форму. Ядерно-цитоплазматическое соотношение в моноцитах равно 1:1. Моноциты, однако, не являются конечной стадией дифференциации этого ряда и превращаются дальше в макрофаги (гистиоциты-макрофаги) соединительной ткани. На пути от моноцитобласта к макрофагам происходит 7-8 митозов.

                                                  Лимфопоэз

 

Согласно унитарной теории кроветворения источником развития лимфоцитов является стволовая кроветворная клетка (I класс), с которой образуется клетка-предшественник лимфопоэза (II класс). Далее развитие этой клетки идет в двух направлениях в соответствии с двумя разновидностями лимфоцитов – Т и В. В обоих рядах возникают у н и п о т е н т н ы е предшественники, через лимфобласты (Т и-В) превращаются в лимфоциты (Т и В).

Развитие Т – л и м ф о ц и т о в проходит в тимусе под влияниемспецифического микроокружения его стромы и гормона этого органа. Развитие В – л и м ф о ц и т и в у человека осуществляется в красном костном мозге и, возможно, в лимфатических фолликулах пищеварительной трубки. Предшественники Т-и В-лимфоцитов образуются  также в красном костном мозге.

Особенностью этих рядов является то, что зрелые клетки не являются конечными элементами и их дальнейшее гистогенез зависит от присутствия  антигенов. Тогда они переходят в бластные формы и начинают деление. При повторной антигенной стимуляции В-лимфоциты, например, могут давать клоны с астрономическим числом клеток, осуществляя до 90 митозов. Этот так называемый антиген процесс дифференциации лимфоцитов происходит в периферийных  кроветворных органах-селезенке и лимфатических узлах. Здесь с стимулированных антигеном Т-лимфоцитов через Т-лимфобласты, большие и средние лимфоциты преобразуются в Т-киллеры, Т-супрессоры, Т-клетки памя ¬ ти. Стимулируемые В-лимфоциты через плазмобласты и проплазмоциты трансформируются в плазмоциты и В-клетки памяти.

                                                Тромбоцитопоэз

Первые два класса клеток-предшественников тромбоцитопоеза описаны выше при изложении эритропоэза (СКК-КОЕ– ГЭММ-КОЕ МГЦЭ). Унипотентный предшественник-это колониеобразующая единица мегакариоцитов (КОеМГц), или тромбоцитопоэтинчуствительная клетка под названием фактор гормонального типа, действующий в этом гистогенетическом ряду.

Мегакариобласт – молодая морфологически распознаваемая клетка тромбоцитопоэза. Она круглая, размеры ее 25 … 40 мкм. Ядро с равномерным распределением хроматина насыщено фиолетового цвета, содержит одно – три ядрышка. Цитоплазма базофильная, темно-синего цвета , имеет две зоны: перинуклеарную, которая содержит органеллы, и периферийную, пронизанную инвагинациями плазмолеммы, которая образует сложные демаркационные тру ¬ бочки. С мегакариобластов возникает промегакариоцит. Размеры его 40 … 80 мкм. Ядро часто бухтоподобное, начинается его сегментация и огрубение структуры. Цитоплазма становится менее базофильной, появляется азурофильная зернистость, трубочки демаркационной системы  возникают не только на периферии, но и в средней зоне цитоплазмы. Промегакариоцит ди ¬ фференцируется дальше в мегакариоцит.

Мегакариоцит-самая большая клетка красного костного мозга, ее размеры от 50 … 70 до 100 мкм. Ядро полиморфное, фрагментировано, с углублениями и вырезами, очень причудливой (капризной) формы, структура его грубосетчастая, ядрышек нет. Цитоплазма базофильна, окрашивается в фио ¬ летовый или розово-фиолетовый цвет, содержит азурофильную зернистость. Клетка нечетко отмежована от окружающей среды. За ходом демаркационных трубочек цитоплазма разделяется на небольшие фрагменты, которые отделяются от клетки , превращаясь в кровяные пластинки (с одной клетки образуется  три-четыре тысячи тромбоцитов). Особенность мегакариоцитов заключается также в том, что эти клетки являются полиплоидными, причем число хромосомных наборов в них может достигать 32-64. Полиплоидизация этих клеток обусловлена ​​тем, что на пути их образования с мегакариобластов разделения не происходит, а осуществляются четыре-пять эндомитозов, в результате чего увеличивается объем и ядра и цитоплазмы.

Мегакариоциты локализуются экстраваскулярно, прилегая к эндотелиальным клеткам, а их цитоплазматические отростки  проникают в просвет синуса. От ¬ ростки бывают двух типов. Одни не содержат органелл и фиксируют мегакариоцитов к эндотелию. Другие имеют размеры 2,5 X120 мкм и, проникая в просвет синусов, дают начало примерно тысячи тромбоцитам. Возможно также, что мегакариоциты регулируют миграцию других кроветворных клеток через стенку синусов.

                                              

                           Регуляция гемопоэза

Кроветворение регулируется:

• факторами роста, обеспечивающими пролиферацию и дифференцировку СКК и последующих стадий их развития,

• факторами транскрипции, влияющими на экспрессию генов, определяющих направление дифференцировки гемопоэтических клеток,

• а также витаминами, гормонами.

Факторы роста включают колониестимулирующие факторы (КСФ), интерлейкины и ингибирующие факторы. Они являются гликопротеинами, действующими и как циркулирующие гормоны, и как местные медиаторы, регулирующие гемопоэз и дифференцировку специфических типов клеток. Почти все факторы роста действуют на СКК, КОЕ, коммитированные и зрелые клетки. Однако отмечаются индивидуальные особенности действия этих факторов на клетки-мишени.

КСФ действуют на специфические клетки или группы клеток на различных стадиях дифференцировки. Например, фактор роста стволовых клеток влияет на пролиферацию и миграцию СКК в эмбриогенезе. В постнатальном периоде на гемопоэз оказывают влияние несколько КСФ, среди которых наиболее изучены факторы, стимулирующие развитие гранулоцитов и макрофагов (ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ), а также интерлейкины.

Большинство указанных факторов выделено и применяется для лечения различных болезней. Для получения их используются биотехнологические методы.

Дифференцировка полипотентных клеток в унипотентные определяется действием ряда специфических факторов, поэтинов – эритропоэтинов (для эритробластов) гранулопоэтинов (для миелобластов), лимфопоэтинов (для лимфобластов) тромбопоэтинов (для мегакариобластов).

Большая часть эритропоэтина образуется в почках. Его образование регулируется содержанием в крови кислорода, которое зависит от количества циркулирующих в крови эритроцитов. Снижение числа эритроцитов и соответственно парциального давления кислорода, является сигналом для увеличения продукции эритропоэтина. Эритропоэтин действует на чувствительные к нему КОЕ-Э, стимулируя их пролиферацию и дифференцировку, что в конечном итоге приводит к повышению содержания в крови эритроцитов.

Тромбопоэтин синтезируется в печени, стимулирует пролиферацию КОЕ-МГц, их дифференцировку и образование тромбоцитов.

Ингибирующие факторы дают противоположный эффект, т.е. тормозят гемопоэз; их недостаток может быть одной из причин лейкемии, характеризующейся значительным увеличением числа лейкоцитов в крови. Выделен ингибирующий лейкемии фактор (лиф), которые тормозит пролиферацию и дифференцировку моноцитов-макрофагов.

Витамины необходимы для стимуляции пролиферации и дифференцировки гемопоэтических клеток. Витамин В12 поступает с пищей и соединЯетсЯ с внутренним фактором (Касла), которые синтезируется париетальными клетками желудка. Образуемы при этом комплекс, в присутствии ионов Са2 +, соединяется с рецепторами эпителиоцитов подвздошной кишки и всасывается. При всасывания в эпителиоциты поступает лишь витамин В¹², а внутренний фактор освобождается. Витамин В¹²поступает с кровью в костный мозг, где влияет на гемопоэз, и в печень, где может депонироваться. Нарушение процесса всасывания при различных заболеваниях желудочно-кишечного тракта может служит предпосылкой дефицита витамина В¹² и нарушений в гемопоэзе.

                                        Источники информации:

 

а) Основные:

1.   Гистология, цитология и эмбриология / [Афанасьев Ю. И., Юрина Н. А., Котовский Е. Ф. и др.] ; под ред. Ю. И. Афанасьева, Н. А. Юриной. – [5-е изд., перераб. и доп.]. – М. : Медицина. – 2001. – С. 155-198.

2.   Данилов Р. К. Гистология. Эмбриология. Цитология. : [учебник для студентов медицинских вузов] / Р. К. Данилов – М. : ООО «Медицинское информационное агенство», 2006. – С.120-137 .

3.   Волков К.С. Ультраструктура клеток и тканей : учебное пособие-атлас / К.С. Волков, Н.В. Пасєчка. – Тернополь : Укрмедкнига, 2004. – С. 54-67.

4.   Материалы для подготовки студентов к практическим занятиям по теме «Общие принципы организации тканей. Кровь Кроветворение.» (Интранет).

 

б) дополнительные:

1.     Гистология : [учебник] / под ред. Э. Г. Улумбекова, Ю. А. Чельшева. –[3-е изд., перераб. и доп.]. – М. : ГЕОТАР–Медиа, 2007. – С. 169-223.

2.     Кузнецов С. Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии / С. Л. Кузнецов, Н. Н. Мушкамбаров, В. Л. Горячкина. – М. : Медицинское информационное агенство, 2002. – С. 68-71;173-200.

3.      Практикум по гистологии, цитологии и эмбриологии ; под редакцией Н. А. Юриной, А. И. Радостиной. – М. : Изд-во УДН, 1989. – С. 70-87.