ЛЕКЦИЯ : КРОВЬ – ЖИДКАЯ ТКАНЬ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА. 1. Общая характеристика структуры и функций крови. 2. Характеристика эритроцитов. 3. Характеристика зернистых лейкоцитов: 3. 1. Нейтрофильные гранулоциты, 3. 2. Эозинофильные лейкоциты, 3. 3. Базофильные лейкоциты. 4. Характеристика незернистых лейкоцитов: 4. 1. Моноциты, 4. 2. Лимфоциты. 5. Кровяные пластинки.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИЙ КРОВИ Кровь - ткань внутренней среды, состоящая из жидкого межклеточного вещества (плазмы), постклеточных структур (эритроцитов и тромбоцитов) и клеток как периферической крови и лимфы, так и клеток на всех стадиях своего развития в кроветворных органах. Механизмы кроветворения и физиологической регенерации крови будут рассмотрены в следующей лекции, данная лекция посвящена характеристике крови и лимфы - жидких тканей организма. Клеточные и постклеточные структуры периферической крови называются форменными элементами. Объем крови в организме человека равен 5 -5, 5 л (или около 7% массы тела), при этом форменные элементы составляют 40 -45%, а плазма 55 -60%.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КРОВИ 1. трофическая, осуществляемая путем переноса питательных веществ ко всем клеткам и тканям; 2. дыхательная - газообменная, выполняемая путем транспорта кислорода к тканям и удалением из организма углекислоты; 3. защитная, реализуемая через реакции фагоцитоза, выработки антител; 4. регуляторная, осуществляемая путем транспорта гормонов и других гуморальных факторов регуляции; 5. гомеостатическая (поддержание физико-химического постоянства состава внутренней среды организма), являющаяся суммарным эффектом реализации всех перечисленных выше функций.
ПЛАЗМА КРОВИ Плазма крови - это жидкое межклеточное вещество (р. Н 7, 347, 36), в котором во взвешенном состоянии находятся форменные элементы крови. 93% плазмы составляет вода, остальное белки (альбумины, глобулины, фибриноген и десятки других), липиды, углеводы, минеральные вещества. При свертывании крови фибриноген переходит в нерастворимый белок - фибрин. Оставшаяся жидкая часть плазмы после свертывания фибриногена называется сывороткой. В сыворотке содержатся антитела (иммуноглобулины).
ФОРМЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРОВИ эритроциты лейкоциты тромбоциты Форменные элементы крови представляют собой гетероморфную систему, состоящую из различно дифференцированных в структурно-функциональном отношении элементов. Объединяют их общность гистогенеза и совместное пребывание в периферической крови.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭРИТРОЦИТОВ. А Б В Эритроциты человека(А) имеют форму двояковогнутых дисков, что на 20 -30% увеличивает площадь их поверхности. У позвоночных (Б, рыбы, амфибии, птицы и др. ) это ядросодержащие клетки, у человека безъядерные. Отсутствие ядра в зрелом эритроците человека представляет собой результат важного эволюционного события, которое происходит в связи с усложнением строения организмов. Снабжение кислородом «больших площадей» сложно устроенного организма становится возможным только при повышении содержания в эритроцитах дыхательного пигмента – гемоглобина, и это достигается «выселением» (В) из клетки клеточного ядра. Отсутствие ядра в эритроцитах показатель высокой специализации этих клеток на обеспечении процессов газообмена в тканях организма.
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЭРИТРОЦИТОВ В мазках крови эритроциты имеют округлую форму. Диаметр эритроцитов человека - 7 -8 мкм (в среднем 7, 5 мкм). Наряду с эритроцитами - нормоцитами, которые составляют около 75 %, бывают макроциты (диаметр 8 -9 мкм), гигантоциты (мегалоциты, 12 мкм), микроциты (5 -6 мкм). .
ИЗМЕНЕНИЯ МОРФОЛОГИИ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ АНЕМИЯХ А В Б Г При некоторых заболеваниях крови наблюдаются явления пойкилоцитоза - изменение формы эритроцитов, а также анизоцитоза изменение размеров. А – норма, Б - при железодефицитной анемии: микроцитоз, анизоцитоз, пойкилоцитоз и гипохромия эритроцитов; В - овалоциты при эллипсовидно клеточной анемии, Г при В 12 фолиеводефицитной анемии.
ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА ЭРИТРОЦИТА гликокаликс О 2, Со спектрин гем Модель гемоглобина Плазмолемма имеет толщину 20 нм. В ней хорошо развиты транспортные процессы за счет ионных насосов, каналов и белковых переносчиков. Она обладает избирательной проницаемостью, обеспечивает перенос кислорода, двуокиси углерода, ионов натрия и калия, работая при этом сопряженно с гемоглобином. Гликокаликс плазмолеммы, образованный гликолипидами и гликопротеинами, содержит агглютиногены А и В, определяющие групповую принадлежность крови. Под плазматической мембраной находятся белки (спектрин) цитоскелета, поддерживающие форму эритроцита.
МОРФОГЕНЕЗ ЭРИТРОЦИТОВ Базофильный эритробласт полихроматофильный эритробласт Оксифильный эритробласт ретикулоцит эритроциты Появлению эритроцитов в крови предшествует длинный путь эритропоэза. Дифференцировка клетки происходит параллельно с накоплением гемоглобина. В кровь поступают наряду со зрелыми эритроцитами и молодые, бедные гемоглобином формы ретикулоциты, составляющие 1 -2%. В них сохраняются некоторые органеллы, которые при окраске мазков метиленовым синим выявляются в виде базофильных сетчатых структур. Возрастание числа ретикулоцитов наблюдается при гипоксии, кровопотере и др. состояниях.
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ЭРИТРОЦИТОВ Красная пульпа Выделены лимфоидные фолликулы – элементы белой пульпы. Эритроциты живут в крови от 70 до 120 суток. Ежесуточно распадается около 200 млрд. эритроцитов. Разрушение их происходит, в основном, в селезенке и красном костном мозге. В селезенке есть участки красной и белой пульпы. Красный цвет пульпы предопределен скоплением разрушающихся эритроцитов. Специальные клетки - макрофаги захватывают эритроциты и обеспечивают реутилизацию (повторное использование) железа при развитии новых генераций эритроцитов.
ЛЕЙКОЦИТЫ КЛАССИФИКАЦИЯ Зернистые лейкоциты гранулоциты нейтрофильные Незернистые лейкоциты эозинофильные моноциты лимфоциты базофильные Характерно наличие в цитоплазме специфической зернистости и сегментация ядра. Характерно отсутствие в цитоплазме специфической зернистости и сегментации ядра. Основная функция лейкоцитов - участие в защитных реакциях организма. Схематично жизненный путь лейкоцитов можно представить в виде трех этапов: развитие в костном мозге, кратковременная циркуляция в кровеносном русле, пребывание в тканях.
НЕЙТРОФИЛЬНЫЕ ГРАНУЛОЦИТЫ Б А Е Д В Г Составляют 65 -70% от общего числа лейкоцитов. В большей части нейтрофилов имеется сегментированное ядро, состоящее из 3 -5 сегментов, соединенных узкими перемычками. 3 -5 % клеток содержат палочковидное ядро. В очень небольшом количестве (до 0, 5%) в кровь попадают и юные нейтрофилы с бобовидным ядром. А – мазок крови при малом увеличении микроскопа, Б- сегментоядерный лейкоцит, В – палочкоядерный лейкоцит, Г – юный лейкоцит. Д – схема строения ядра сегментоядерного лейкоцита, Е – характер зернистости.
ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕЙТРОФИЛОВ . Сканирующая электронная микроскопия поверхности нейтрофила Это округлые подвижные клетки диаметром 8 -10 мкм. Цитоплазма клетки слабооксифильна. Непосредственно под плазмолеммой цитоплазма бедна органеллами, что способствует образованию псевдоподий. В остальной части цитоплазмы содержатся органеллы, включения гликогена и многочисленные гранулы числом до 200, которые воспринимают и кислые, и основные красители. Гранулы нейтрофилов, как правило, шаровидной формы
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНИСТОСТИ НЕЙТРОФИЛОВ Б А А Гранулы подразделяются на два типа: азурофильные (неспецифические) и специфические. Азурофильные гранулы с электронно-плотной сердцевиной (А) соответствуют лизосомам. Это система внутриклеточного переваривания инородных тел. Специфические гранулы (с электроннопрозрачным содержимым, Б ) содержат щелочную фосфатазу, коллагеназу, лизоцим, обладающих антибактериальными свойствами. Эти вещества участвуют как во внутри-, так и во внеклеточных реакциях.
АМЕБОИДНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НЕЙТРОФИЛА В ОЧАГ ВОСПАЛЕНИЯ И ФАГОЦИТОЗ МИКРООРГАНИЗМОВ Рецепторно-трансдукторная система нейтрофила воспринимает цитокины и передает сигналы опорнодвигательной системе, что обусловливает направленное амебоидное перемещение клетки в очаг воспаления. Поэтому форма клетки может быть изменчивой. А – явления фагоцита в световом микроскопе, Б, В – сканирующая электронная микроскопия, Г – схема перемещений нейтрофилов, осуществляющих фагоцитоз
Эозинофильные гранулоциты (эозинофилы) округлые клетки диаметром 10 -12 мкм. Они встречаются в периферической крови реже, чем нейтрофилы, составляя 1 -5% от общего числа лейкоцитов. Ядро эозинофилов имеет, как правило, двухсегментную конфигурацию. Характерным признаком эозинофильных лейкоцитов является крупная эозинофильная зернистость, равномерно расположенная в цитоплазме. Гранулы имеют округлую или овальную форму, окрашиваются эозином в яркокрасный цвет.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ФОТОГРАФИИ ЭОЗИНОФИЛОВ Я Я Л КГ М Я Сп. З Л Сп. З Обозначения: Я – ядро, КГ – комплекс Гольджи, М – митохондоия, Л – лизосомы, азурофильные, неспецифическые зерна, Cп. З – специфические зерна, содержащие кристаллоид.
Базофильные гранулоциты (базофилы). А Б Эти клетки(А) имеют 8 -10 мкм в диаметре. Количество их в крови невелико - от 0 до 0, 5 -1%. Ядро базофилов слабодольчатое или Sобразное, плохо различимо из-за базофильной зернистости цитоплазмы, которая окрашивается метахроматически, т. е. не в тот цвет, каким обладает краситель. Метахромазия характерна для структур, содержащих сульфатированные гликозаминогликаны. Мигрируя в ткани, они дают начало тучным клеткам(Б).
УЛЬТРАСТРУКТУРА БАЗОФИЛОВ. Я Я Я Л А Спг Б При действии стресс-факторов происходит дегрануляция (Б) базофилов. Этот процесс возникает при взаимодействии рецепторов базофила с иммуноглобулином (Ig. Е). Обозначения: Я – ядро, Cпг – специфические, Л – лизосомы, азурофильные, неспецифические гранулы Специфические гранулы базофилов содержат гепарин, гистамин, серотонин, пероксидазу и др. Размер гранул около 0, 8 -1 мкм. Некоторые гранулы являются более светлыми, как бы пустыми. Другой вид гранул - азурофильные, немногочисленны - это лизосомы.
ЗАВЕРШАЮЩИЕ СТАДИИ ГРАНУЛОЦИТОПОЭЗА Протекают сходно у всех гранулоцитов. Начиная с миелобласта, в ряду дальнейшей клеточной дифференцировки различают стадии: промиелоцита, метамиелоцита. Начиная со стадии промиелоцита, клетки подразделяются на 3 разновидности: нейтрофильные, эозинофильные, базофильные. Более отчетливо это подразделение можно провести на стадии миелоцитов, когда в клетках накапливается достаточное количествоспецифическойзернистости. В этих клетках ядро приобретает вначале палочковидную, а затем сегментированную форму.
МОНОЦИТЫ – макрофагальная система организма Это самые крупные клетки крови (агранулоциты), имеющие слабобазофильную цитоплазму и бобовидное ядро. Диаметр 16 -20 мкм. В крови человека они составляют 6 -8 % от общего числа лейкоцитов. В цитоплазме моноцитов находятся мелкие азурофильные зерна (лизосомы), много вакуолей и пузырьков, митохондрии и другие органеллы. Моноциты мигрируют из кровяного русла в ткани и превращаются в свободные макрофаги, где и выполняют свои многочисленные функции. макрофаги 1 4 2 5 3 6 Ряд макрофагов: 1 – гистиоцит, 2 – остеокласт, 3 – макрофаг костного мозга, 4 – микроглия, 5 – альвеолярный макрофаг, 6 – макрофаг лимфоузлов
ЛИМФОЦИТЫ Количество их составляет 20 -30% от общего числа лейкоцитов. Большая часть лимфоцитов (98%) находится в тканях. Различают малые (диаметр около 6 мкм), средние (6 -8 мкм) и большие лимфоциты (8 -12 мкм). В сосудистой крови преобладают малые лимфоциты. Большие лимфоциты встречаются в лимфе грудного лимфатического протока. Лимфоциты имеют базофильную цитоплазму, окружающую в виде узкого ободка плотное округлое ядро.
Т – и В – ЛИМФОЦИТЫ 1 2 Разделение лимфоцитов по их размерам в периферической крови не отражает их функциональных характеристик. Исходя из их роли в иммунных реакциях выделены два основных вида лимфоцитов: Т- лимфоциты, участвующие в реакциях клеточного иммунитета, и Влимфоциты, предопределяющие реакции гуморального иммунитета. Т- и В- лимфоциты распознают иммуноцитохимическими методами, опираясь на их различия в представительстве антигенов на плазматической мембране. Другим методом их распознавания является сканирующая электронная микроскопия, которая показывает, что В-лимфоциты(1) имеют ворсинчатый рельеф поверхности, а у Тлимфоцитов она гладкая (2).
Т-лимфоциты образуются в костном мозге и затем, переселяясь, дифференцируются в вилочковой железе (тимус), что и предопределило их название. Далее они расселяются по Т- зависимым зонам периферических лимфатических органов (лимфоузлов, селезенки, лимфопоэтических органов пищеварительной трубки и т. д. ), где протекают завершающие этапы их дифференцировки. Для Т-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме особых рецепторов, способных специфически распознавать и связывать антигены (CD 4+, CD 8+ и др. ). Кроме участия в клеточном иммунитете , Т-лимфоциты участвуют в регуляции гуморального иммунитета, осуществляют продукцию цитокинов при действии антигенов.
В – ЛИМФОЦИТЫ (название от слова bursa – фабрициевая сумка у птиц) В-лимфоциты являются основными клетками, участвующими в гуморальном иммунитете. У человека они образуются из стволовой клетки красного костного мозга, затем поступают в кровь и далее заселяют В-зоны периферических лимфоидных органов — селезенки, лимфатических узлов, лимфоидные фолликулы многих внутренних органов. В крови их содержится 10 — 30% от всей популяции лимфоцитов. Для В-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме поверхностных иммуноглобулиновых рецепторов. Т -лимфоциты составляют пул долгоживущих, рециркулирующих лимфоцитов, а В-лимфоциты — короткоживущих клеток.
Обобщающая схема функций Т – и В - лимфоцитов В -лимфоцит плазмоцит иммуноглобулины Стволовая клетка КМ Т -лимфоцит лимфокины
ПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ – ПРОДУЦИЕНТЫ АНТИТЕЛ 1 2 1 – плазматические клетки в составе красного костного мозга; 2 – в периферической крови. Плазматическая клетка (3) имеет базофильную цитоплазму с зоной просветления около ядра, которое называется halo. Ядро округлое как у лимфоцита, но с характерным расположением гетерохроматина, напоминующим положение спиц в колесе. 3
ТРОМБОЦИТЫ – КРОВЯНЫЕ ПЛАСТИНКИ Кровяные пластинки, или тромбоциты, представляют собой свободно циркулирующие в крови безъядерные фрагменты цитоплазмы гигантских клеток красного костного мозга мегакариоцитов. Размер пластинок - 2 -3 мкм. Количество их в 1 л составляет 200 -300 x 109.
МЕГАКАРИОЦИТ – ПРОДУЦИЕНТ ТРОМБОЦИТОВ Сканирующая электронная фотография Располагается в красномкостном мозге, в два раза превышает по размеру моноцит (40 мкм), имеет одно гигантское ядро причудливой формы. Фрагменты цитоплазмы, отделяясь от клетки, поступают в кровоток, формируя тромбоциты
ТРОМБОЦИТЫ В ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ эритроцит гранулоцит тромбоцит Г М В Активированные тромбоциты с «усиками» Обозначения: М – митохондрия, Г – гранулы, В – вакуоли. Каждая кровяная пластинка состоит из двух частей: центральной зернистой грануломера (хромомера) и периферической гиаломера. В грануломере имеются электронно-плотные гранулы (диаметр 0, 2 -0, 5 мкм) нескольких видов, светлые вакуоли, а также единичные митохондрии и глыбки гликогена. Самые крупные гранулы содержат различные факторы системы свертывания крови. Мелкие гранулы включают в себя гистамин, серотонин, ионы кальция и магния, АТФ и др. Существуют также немногочисленные лизосомы. Гиаломер, в основном, формируется элементами опорно-двигательной системы.
УЧАСТИЕ ТРОМБОЦИТОВ В ФОРМИРОВАНИИ http: //people. eku. edu/ritchisong/301 notes 4. htm СГУСТКА КРОВИ При травме происходит повреждение ткани, часто сопровождающееся нарушением целостности сосудов. Если сосуд небольшого калибра (например, артериола или венула) к месту повреждения мигрируют тромбоциты (совместно с другими клетками крови), запускают процесс свертывания крови, что приводит к формированию сгустка крови. Его формирование останавливает кровотечение, и, в последующем, способствует заживлению раны за счет репаративной регенерации.