Посвящается Акайа Е.Н. – вечно оптимистичной лентяйке с обворожительной и лучезарной улыбкой.
«Кровь – особый сок.»(с) «Фауст» Гете.
Вместо предисловия: да, давненько я не писал что-то на околобиомедицинскую тематику. Не то, чтобы я об этом сильно скучал - потому что труда на это уходит не так уж и мало, даже для коротенькой заметочки, а вот отдачи почти никакой - крайне мало тех, кому это нужно. Тем не менее - решил всё же продолжать делать вид, что я популяризирую кое - что из биомедицинской проблематики. Сейчас решил сделать что-то вроде краткого "гайда по крови", взяв для оного по чуть-чуть из нормальной гистологии, физиологии, патофизиологии, патанатомии, пропедевтики и терапии. Я не претендую тут на исчерпывающее развитие темы и прекрасно понимаю, что статьи такого рода обречены на поверхностность и определённую нестрогость в изложении. Потому - подобное чтиво не подойдёт, например, студентам - медикам изучающим, скажем, гистологию или биологам, увлекающимся гематологией, профессиональным физиологам и т.п. А кому это подойдёт в таком случае? Вероятно тем, кто либо когда-то давно изучал гематологию, но в силу тех или иных причин позабыл её почти полностью, тем, кто не имеет даже базовых знаний "о крови", но хотел бы их получить и кому лень прочитать несколько глав в различных руководствах по гистологии, физиологии, патологии человека. Впрочем, если кому охота по-настоящему хорошо разбираться в вопросах гематологии и связанных с нею отраслей знания, то придётся как минимум обратиться к целому ряду серьёзных научных и учебных трудов, а лучше - получить медицинское образование и специализацию врача - гематолога.
Кровь – это особая «жидкая соединительная ткань» внутренней среды организма, состоящая из форменных элементов(клеток крови) и плазмы(межклеточного вещества). Плазма составляет около 50-60% объёма крови, а сам объём крови – это приблизительно 6-8% от массы тела человека. Плазма крови содержит 90% воды от массы, 6,5-8,5% белков, липиды, низкомолекулярные органические соединения – промежуточные или конечные продукты метаболизма, транспортируемые куда-нибудь для тех или иных задач, неорганические ионы. Белки плазмы крови выполняют множество разнообразных физиологических функций – обуславливают онкотическое(коллоидно - осмотическое) давление плазмы, определяющее водный обмен между кровью и тканями, входят в состав буферных систем крови, обеспечивают её нормальную вязкость, участвуют в свертывании крови, иммунных реакциях, транспорте веществ и служат, кроме того, резервом аминокислот. Форменные элементы – в свою очередь, можно разделить на 3 основные группы – эритроциты(составляют около 99 % общего объёма форменных элементов крови), лейкоциты(белые кровяные клетки) и тромбоциты(кровяные пластинки).Строго говоря, КЛЕТКАМИ крови являются только лейкоциты, а тромбоциты и эритроциты – это постклеточные структуры. Они образуются в органах кроветворения в ходе процесса, именуемого гемо(цито)поэзом и слово это означает не некое иностранное ругательство, а кроветворение.
В ходе индивидуального развития организма человека в роли органов кроветворения выступает несколько различных структур.
Так, в эмбриональном гемопоэзе локализация его последовательно меняется: сперва он происходит во внезародышевых органах(стенке желточного мешка и хорионе), далее «мигрирует» в печень, селезёнку, красный костный мозг, тимус и лимфатические узлы. В этой связи выделяют три этапа эмбрионального гемопоэза: мезобластический, печночный и медуллярный. Это деление в известной степени условно, т.к. этапы не сменяют друг-друга, как бегуны на эстафете, но частично перекрываются.
Мезобластический этап:
Впервые гемопоэз начинается в желточном мешке. Тут мезенхимальные клетки группируются в островки, периферия которых уплощается и образует стенку первичных сосудов, центральные же клетки округляются и начинают заниматься эритропоэзом – т.е. образованием эритроцитов. Важно отметить, что на этом этапе гемопоэз идёт интраваскулярно(внутри кровеносных сосудов), во-первых, а во-вторых – он примитивнее постнатального гемопоэза. Так, упрощенно схема мезобластического эритропоэза выглядит примерно так: первичные кроветворные стволовые клетки =>мегалобласты => мегалоциты(первичные эритроциты). Мегалобласты отличаются от нормальных эритроцитов взрослого человека тем, что они больше размерами, содержат другой тип гемоглобина(Гувер1) и могут иметь ядра(прямо как эритроциты у лягушек). Далее эритропоэз в желточном мешке становится экстраваскулярным и нормобластическим – т.е. даёт эритроциты, морфологически ничем не отличимые от обычных, «взрослых», однако гемоглобин там по-прежнему «не взрослый» - Портленд и Гувер, но теперь уже 2. Часть стволовых клеток первой генерации переходят в зачаток печени, где начинается...
Печёночный этап:
Примерно с 6 недели эмбриогенеза основным центром кроветворения становится печень. Тут уже образуются ВСЕ форменные элементы крови, а не только эритроциты, образуются они экстраваскулярно, эритроциты имеют обычный размер и содержат уже фетальный гемоглобин(HbF). Вместе с клетками крови на этом этапе из печени по организму эмбриона разносятся и стволовые кроветворные клетки(СКК) – на этот раз 2-й генерации. Этот этап кроветворения «расцветает» к 5-му месяцу внутриутробной жизни, а «завядает» к рождению.
Медуллярный этап:
СКК 2-й генерации, покинувшие печень, находят пристанище в зачатках тимуса, лимфоузлов, селезёнки и, конечно, красного костного мозга. Кроветворение там всё так же протекает экстраваскулярно, эритроциты, помимо фетального гемоглобина, начинают содержать в себе ещё и HbA(«гемоглобин взрослых»), хоть и в пока ещё незначительных количествах. Кроветворение в тимусе довольно быстро сводится к единственной, но очень важной функции – антигенНЕзависимой дифференцировке Т-лимфоцитов.(Вообще – термин не очень удачный, антигены в этом процессе всё же принимают участие, однако – это аутоантигены, а не ксеноантигены(чужеродные белковые молекулы). Так вот – тем Т-лимфоцитам, которые среагировали на собственные антигены организма, как на угрозу – не повезло, в ответ на такие «шалости» они доводятся до «клеточного самоубийства» - апоптоза.) В лимфоузлах до 15 недели развития «творятся» все виды форменных элементов крови, но после этого срока лимфоузлы переходят на куда более узкую специализацию – антигензависимую дифференцировку В- и Т-лимфоцитов. Селезёнка тоже «узко специализируется» - но после рождения. Красный костный мозг у взрослого человека «штампует» все виды клеток крови, кроме Т-лимфоцитов(хотя предшественников их он производит, но дальнейшее их созревание протекает в тимусе) и В1-лимоцитов. На протяжении всего последующего отногенеза организма человека тут остаются СКК 3-й генерации. Впрочем, есть одна гипотеза(Воробьёв А.И., Бриллиант М.Д.,1985) – согласно которой имеет место быть не смена генераций СКК при перемещении их в разные локации гемопоэза, а пролиферация на новом месте иной группы стволовых клеток. Кроме того, не исключено, что СКК разных генераций остаются в организме на всю жизнь, что объясняет такие вещи, как морфофункциональные отличия эритроцитов плода и взрослого и разнообразие форм лейкозов.
Но всё хорошее когда-нибудь заканчивается, человеку приходится рождаться, и тут уже в дело вступает постэмбриональный гемопоэз. Перед его краткой характеристикой нелишним будет прояснить один момент: в гемопоэзе выделяют лимфопоэз и миелопоэз. Миелопоэз – это процесс образования эритроцитов, гранулоцитов, тромбоцитов и моноцитов – словом, всего, кроме лимфоцитов. Все клетки крови происходят из единого источника – СКК.
Всего на сей день выделяют 6 направлений миелопоэза(по числу видов форменных элементов крови) и не менее 2-х – лимфопоэза. В каждом из этих путей, в свою очередь, выделяют по 6 классов клеток:
1)СКК – делятся редко, их доля в кроветворных органах очень мала, при делениях до половины дочерних клеток идентичны СКК, а другая часть подвергается дифференцировке(самоподдержание). Они полипотентны – могут давать начало всем форменным элементам крови.
2)Полустволовые клетки крови – частично детерминированы(коммитированны) – т.е. возможности их дифференцировки ограничены(появляется олигопотентность вместо полипотентности), ограничена и способность к самоподдержанию – т.е. при делениях образуется меньше 50% идентичных материнским клеток, из чего следует невозможность полной компенсации убыли исходных клеток данного класса.
3)Унипотентные клетки – способны дать начало только одному виду клеток.
4)Бластные клетки – первые клетки, морфология которых отличается от таковой у предыдущих классов: они крупнее, ядро и цитоплазма у них светлее, но между собой бластные клетки неразличимы.
5)Созревающие клетки – кроме моноцитопоэза этот класс клеток представлен несколькими видами последовательно переходящими друг в друга. Появляются четкие морфологические отличия – как внутри класса, так и с другими классами клеток.
6)Дефинитивные или зрелые клетки.
Клетки 1-3 классов располагаются в основном в красном костном мозге, хотя могут его кратковременно покидать, попадать в кровь и после вновь возвращаться в кроветворные органы(репопуляция). Впрочем, количество таких непоседливых клеток – крайне мало. Клетки 1-3 классов морфологически ничем не отличаются, напоминая малые лимфоциты, и различить их можно только по поверхностным антигенам. Для многих клеток классов 2 и 3 применяют название колониеобразующие единицы(КоЕ). Это название закрепилось, видимо, исторически, из-за одного из методов исследования процессов гемопоэза у мышей. Заключался он в следующем – брали 2-х подопытных животных, одного из них облучали такой дозой, что их собственные гемопоэтические клетки скоропостижно приказывали долго жить, затем в кровь этих бедолаг вводили клетки костного мозга необлученных мышей. Эти клетки заселяли костный мозг хвостатого мученика науки, но некоторые из них попадали в селезёнку, образовывая там колонии, видимые и невооруженным глазом. Из-за этого, кстати, в ряде учебных пособий по гистологии можно встретить ещё и аббревиатуру КоЕ(С) – где буква С обозначает «селезёночная».
Особенности некоторых «ростков кроветворения»:
1)Моноцитопоэз: клетка 4 класса называется монобластом, в 5 классе у мноцитов представлена лишь 1 клеточная разновидность – промоноцит – отличается крупным круглым ядром и отсутствием гранул в цитоплазме. Зрелый моноцит можно опознать по бобовидному ядру и небольшому количеству мелких зерен в цитоплазме(лизосом).
2)Тромбоцитопоэз: клетка 4 класса этого направления почти неотличима от прочих бластов этого класса, в отличии от 5 класса, в котором 2 вида клеток – промегакариоцит и мегакариоцит. Промегакариоцит: объём ядра клетки значительно увеличен за счёт полиплоидии, впрочем, и объём клетки в целом не отстаёт; в ядре можно наблюдать вырезки. Мегакариоцит: сильно выраженная сегментация ядра, вплоть до того, что этот вид клеток может показаться многоядерным; именно от мегакариоцитов «отшнуровываются» тромбоциты.
3)Эритропоэз: в 3-м классе содержит не 1, а 2 вида унипотентных клеток – бурстобразующие единицы эритропоэза и колониеобразующие единицы его же(БоЕ-Э и КоЕ-Э соответственно). БоЕ-Э при стимуляции ИЛ-3 способны к интенсивному, «взрывному» делению(burst- взрыв, англ.) и превращаются они в итоге в КОЕ-Э. Клетки 4 класса называются проэритробластами – содержат ядро, в котором интенсивно синтезируются различные рРНК, глобиновые мРНК, цитоплазма содержит много рибосом и потому слегка базофильна. Клетки 5 класса предаствалены последовательно сменяющими друг-друга базофильмыми эритробластами(очень большое содержание рибосом в цитоплазме и выраженная её базофилия как следствие); полихроматофильными эритробластами(тут в цитоплазме появляются и оксифильные компоненты – в основном новосинтезированный Hb и она становится серо-розового цвета); оксифильный эритробласт(рибосом уже мало, а вот гемоглобина – много, из-за чего такая окраска цитоплазмы) – на этой стадии предшественники эритроцитов уже не делятся. Клетки 6 класса – это ретикулоциты и эритроциты. Строго говоря – это постклеточные структуры, т.к. ядра они уже не имеют. Ретикулоциты отличаются от эритроцитов тем, что содержат в цитоплазме зернисто – сетчатую субстанцию – стареющие митохондрии, «обрывки» эндоплазматической сети и остаточные рибосомы. Впрочем, при рутинной окраске мазка крови(по Романовскому – Гимзе) этого не видно, надо пользоваться иными методами окраски – например, крезиловой синькой.
4)Гранулоцитопоэз. Клетки 4 класса – миелобласты. 5-го – промиелоциты, миелоциты, метамиелоциты, палочкоядерные гранулоциты. У промиелоцитов уже есть зернистость цитоплазмы, но это – азурофильные гранулы(лизосомы), а специфических гранул пока нет, они ещё способны к делениям, цитоплазма имеет голубую окраску. Миелоциты – тоже ещё могут делиться, в их цитоплазме появляются специфические гранулы – специфические для каждого из 3-х типов зрелых гранулоцитов. А именно: нейтрофильные, эозинофильные и базофильные гранулы. Метамиелоциты утрачивают способность к делению, приобретая бобовидную форму ядра. Палочкоядерные гранулоциты отличаются от зрелых, сегментоядерных гранулоцитов(клеток 6 класса) тем, что их ядра не сегментированы. Метамиелоциты и палочкоядерные гранулоциты обнаруживаются в периферической крови – причём обнаруживаемые в ней метамиелоциты называют юными гранулоцитами.
Морфология крови взрослого человека. Гемограмма и лейкоцитарная формула.
Итак – что же можно разглядеть в мазке крови человека под микроскопом? Прежде всего – эритроциты, напоминающие чем-то двояковогнутые диски. Они округлые, безъядерные, из-за чего имеют характерное просветление в центре, при окраске по Романовскому-Гимзе гематоксилин их красит в розоватый цвет, размер их – 7,5-8мкм. Такая форма эритроцитов нормальная и называют такие эритроциты дискоцитами. Посложнее разыскать в мазке лейкоциты – выше уже говорилось, что 99% форменных элементов крови представлено эритроцитами, потому лейкоциты обычно приходится искать. И найти мы можем как гранулоциты, так и агранулоциты. По результатам поисков составляется лейкоцитарная формула – процентное соотношение различных форм лейкоцитов в сыворотке крови и подсчет их числа в единице объема. Не следует путать её с гемограммой. Гемограмма (греч. haima кровь + gramma запись) — клинический анализ крови. Включает данные о количестве всех форменных элементов крови, их морфологических особенностях, СОЭ, содержании гемоглобина, цветном показателе, гематокритном числе, соотношении различных видов лейкоцитов и др.
Гранулоциты имеют обычно сегментированное ядро и специфические гранулы – но последние специфичны для одного из 3-х видов таких клеток крови. Больше всего в периферической крови нейтрофилов(68-75%) – у них 3-4 сегментное ядро, причём у женщин можно заметить половой хроматин – т.н. тельце Барра, конденсированную Х – хромосому, отходящую от одного из сегментов ядра в виде «барабанной палочки», в их цитоплазме присутствует мелкая, «пылевидная» зернистость – образованная гранулами. Гранулы нейтрофилов подразделяются на первичные(лизосомы), вторичные и третичные, но их объединяет то, что они содержат бактерицидные вещества(миелопероксидаза, лизоцим, лактоферрин и т.д.) и ферменты, разрушающие компоненты межклеточного вещества в месте повреждения тканей(эластаза, коллагеназа, желатиназа и т.д.). Исходя из содержимого гранул, а также особенностей поверхностных рецепторов плазмолеммы этих клеток, основная их функция – это «дистанционное» уничтожение бактерий, а также их фагоцитоз, за что их ещё называют микрофагами, распознавание и уничтожение собственных поврежденных клеток. По сути – это самые активные участники большинства воспалительных реакций.
Эозинофилы.
Их ядро обычно представлено 2-мя сегментами, специфические гранулы окрашиваются по Романовскому – Гимзе в розовый цвет. При электронной микроскопии видно, что в этих продолговатых гранулах содержится плотная пластинчатая структура цилиндрической формы – кристаллоид. Он образован главным основным(щелочным) белком. Этот белок обладает антипаразитарным(антигельминтным и антипротозойным) а также и антибактериальным действием. Кроме того, в состав гранул входят такие ферменты, как гистаминаза, пероксидазы и т.д. Функции эозинофилов – противовоспалительная, антиаллергическая(например – гистамин играет большую роль в аллергических реакциях) и, как уже можно было догадаться – противопаразитарная.
Своего рода функциональный антагонист эозинофилов – базофилы. Нет, они не заняты активным завлечением гельминтов в ничего не подозревающий человеческий организм, однако в их специфических гранулах – крупных, фиолетового цвета содержатся гистамин, расширяющий сосуды и повышающий проницаемость их стенки, и гепарин – антикоагулянт. При медленном высвобождении этих веществ базофил «провоцирует» развитие обычной воспалительной реакции, но в других случаях это происходит очень мощно и быстро – и тогда речь идет о аллергии.
Лимфоциты. Как было сказано ранее – они не имеют зернистости(агранулоциты). По своим размерам делятся на малые(6-7мкм – 80-85% от лимфоцитов крови), средние(8-9мкм, 10% лимфоцитов крови) и большие(12-15 мкм, 5-10% лимфоцитов крови). Ядро – округлое и интенсивно окрашенное(гиперхромное), занимает бОльшую часть клетки. Цитоплазма представлена узким ободком и, как пишут в учебниках, не содержит гранул(впрочем, у NK – клеток они есть). Лимфоциты делятся по функциональной специализации на В и Т-лимфоциты, а также выделяются ещё и «натуральные киллеры»( NK – клетки). В и Т-лимфоциты морфологически неотличимы друг от друга, а вот «киллеры» выглядят как большие гранулированные лимфоциты. Касательно функций, если совсем грубо провести градацию между этими типами лимфоцитов, то получим следующее: В-лимфоциты ответственны в основном за гуморальный иммунитет(выработку антител), Т-лимфоциты – за клеточный иммунитет(Т-киллеры) и организацию иммунного ответа в целом(Т-хелперы), ну а NK – клетки специализируются на ликвидации опухолевых клеток.
После подсчёта различных видов лейкоцитов пишется лейкоцитарная формула. В норме она выглядит примерно так, если читать её СЛЕВА направо:
Гранулоциты:
нейтрофилы: юные – 0-0,5%; палочкоядерные – 3-5% ; сегментоядерные – 65-70%;
эозинофилы(включаются все виды без разделения на юные и т.д.) – 2-4%;
базофилы(все виды) – 0,5 – 1%;
Агранулоциты:
Моноциты: 6-8%
Лимфоциты: 20-30%.
Теперь – перечислим основные функции крови:
1)Транспортная – перенос газов(гл. обр О2 и СО2), пластических и энергетических ресурсов к тканям(аминокислот, витаминов, нуклеозидов, глюкозы, липидов и т.д.), терминальных продуктов метаболизма – к органам выделения(почки, ЖКТ, легкие, потовые железы).
2)Гомеостатическая – поддержание постоянной температуры тела, кислотно-основного состояния организма, водно – солевого баланса, тканевого гомеостаза и т.д.).
3)Защитная – обеспечение иммунных реакций.
4)Регуляторная, связанная с транспортной – обеспечение гуморальной регуляции функций различных систем органов.
5) Секреторная – образование биологически активных веществ клетками крови.
Это нужно для лучшего понимания того, что будет написано в следующей части этого околомедицинского трактата – а именно о том, что может поведать исследование крови о здоровье человека и почему этим данным можно доверять. Впрочем, полагаю, что внимательный случайный читатель уже кое-что может предположить по этому поводу.