Лекции для студентов

Физиология человека (часть 2)

ФИЗИОЛОГИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Эритроциты (красные клетки крови) составляют основную массу клеток крови и выполняют ряд важнейших функций.

1) Транспортная. Перенос газов: О2 от легких к тканям, СО2 - в обратном направлении. Адсорбируя на своей поверхности некоторые вещества, содер-жащиеся в плазме крови, эритроциты транспортируют их к местам назначения. Такими веществами являются: ферменты, гормоны, нуклеотиды, пептиды, аминокислоты, липиды, яды, лекарства и другие вещества.

2) Гемостатическая. Эритроцитарные тромбопластические факторы участвуют в свертывании крови.

3) Гомеостатическая функция проявляется в том, что Нв, содержащийся в эритроцитах, выступает в роли основного буфера, участвуя тем самым в сохранении активной реакции крови на постоянном уровне.

Эритроцит человека представляет собой безъядерный двояковогнутый диск диаметром 7-8 мкм и толщиной 1,5-2,5 мкм, объем эритроцита 90 мкм3 (размеры важны для диагностики). Если их диаметр больше нормы, то говорят о макроцитозе (макроцитарное малокровие), если диаметр меньше нормы — о микроцитозе (микроцитарное малокровие).

Кроме эритроцитов нормальной формы — дискоцитов, встречается и другие формы эритроцитов — куполообразные, сферообразные. Форма дискоцита не случайна, она связана с транспортом О2 и СО2. Преимущество формы дискоцита по сравнению с шарообразной связано. Во-первых, с тем, что при такой форме эритроцита все молекулы Нb, участвующие в транспорте газов, максимально приближены к поверхности клетки и практически все обеспечивают газообмен. Во-вторых, возрастает относительная поверхность клетки на 20-30%, а чем больше поверхность, тем лучше газообмен. В третьих, при такой форме эритроцит приобретает своеобразную пластичность, он может легко менять форму и проходить по капиллярам, имеющим меньший диаметр, чем у самого эритроцита (их движение по капиллярам напоминает движение гусеницы трактора).

Исчезновение ядра в эритроцитах человека и животных является не случайным, и связано с транспортной функцией О2. Известно, что окислительные процессы в клетках протекают преимущественно в ядре и в митохондриях, при этом потребляется много кислорода. Так как ядро и митохондрии в эритроцитах отсутствуют, то весь О2, связанный эритроцитом отдается тканям.

Эритроцит состоит из мембраны, обладающей избирательной проницаемостью для ионов. Поэтому солевой состав их значительно отличается от солевого состава плазмы. Например, в эритроцитах человека и многих животных наблюдается значительные различия между содержанием таких электролитов, как К+ и Na+. Обычно К+ они содержат в 5-10 раз больше, чем Na+. Неравномерное распределение этих ионов между эритроцитами и омывающей их плазмой поддерживается непрерывным движением катионов против концентрационных градиентов, требующим постоянного притока энергии в форме АТФ. Реализация энергии для активного транспорта осуществляется транспортной К+- или Na+ -АТФ-фазой.

Эритроцит на 70% состоит из воды и на 30% сухого остатка. Из сухого остатка 95% составляет Нв, 5% — глюкоза, соли, аминокислоты и другие вещества. Количество эритроцитов у взрослого человека колеблется в пределах (4-5)*1012 эритроцитов/л, у женщин количество эритроцитов несколько меньше — (3,5-4,5)*1012, у мужчин (4,5-5)*1012. Предполагается, что это различие связано с половыми гормонами, которые неодинаково влияют на кроветворение.

У высших млекопитающих — таких животных, как обезьяна, кролик и т. д. количество эритроцитов приближается к значениям, характерным для человека.

В среднем в организме человека одновременно циркулирует 25*1012 эритроцитов. Днем количество эритроцитов увеличивается по сравнению с ночью. Содержание эритроцитов меняется также в зависимости от региона проживания, климатических условий.

Увеличение содержания эритроцитов в организме называется эритроцитоз, уменьшение - эритропения. Физиологическое увеличение количества эритроцитов имеет место при подъеме на высоту, при мышечных нагрузках, эмоциональных напряжениях и приеме пищи. Это увеличение количества эритроцитов под влиянием указанных физиологических факторов носит относительный характер и связано с выходом дополнительного количества эритроцитов из кровяных депо (селезенка и др. органы), а не за счет стимуляции органов кроветворения.

Если человек продолжительное время живет на высоте, то у него усиливаются функция костного мозга и увеличивается образование красных клеток крови, носящее абсолютный характер.

Дыхательная функция крови осуществляется находящимся в эритроцитах гемоглобином (Нв) — сложным белком из класса глобулярных белков — хромопротеидов. Нв — красный кровяной пигмент, способный соединятся с О2 в капиллярах легких и освобождать его в сосудах тканей. Кроме этого, Нв играет роль в транспорте СО2 и Н+, образующихся в процессе клеточного метаболизма. Способность Нв связывать О(2) обусловлена наличием в нем групп неполипептидного компонента — гема (4% объема молекулы гемоглобина). Гем определяет также красный цвет молекулы Нв.

Бóльшая часть молекулы Нв (96%) состоит из белкового компонента, специфической группы — глобина Этот белковый компонент представлен 4-мя отдельными полипептидными цепями, в состав которых входит 374 различных аминокислотных остатков. Аминокислотная последовательность в белковом компоненте Нв разных индивидуумов различна.

В состав молекулы Нв входят 4 одинаковых группы гема. Гем состоит из органической части, которая включает атом железа. Органическая часть - протопорфирин — образование из 4-х пиррольных групп. Четыре пиррола соединяются метиленовыми мостиками, образуя тетрапиррольное кольцо. Атом железа в геме присоединен к 4-м атомам азота в центре протопорфиринового кольца. Железо даёт еще две координационные связи с белковой частью Нв.

Железо в геме может быть в ферроформе (Fe++) или в ферриформе (F+++). Соответствующие формы называются феррогемоглобином или ферригемоглобином. Только феррогемоглобин способен связывать О2. Аналогичная номенклатура применима и к миоглобину, облегчающему перенос О2 в мышцах и обеспечивающему его накопление в тканях. У миоглобина более компактная молекула, представленная одной полипептидной цепью с одним гемом. Молекулярная масса гемоглобина 65 тыс., миоглобина — 17 тыс. Красный цвет Нв обусловлен наличием Fe++, если его заменить другим металлом, например, Сu, то кровь будет голубого цвета.

В процессе взаимодействия молекулы кислорода с гемом образуется обратимую связь. Нв, присоединивший О2, называют оксигемоглобином, при этом валентность железа не меняется (реакция оксигенации).

Присоединение О2 к железу идет за счет длинной координационной связи железа с белковой частью гема. 1 грамм Нв присоединяет строго определенное количество О2 - 1,34 см3). Эта величина называется константой Хюфнера. С помощью этой константы можно определить, какое количество О2 содержится в крови, зная общее количество Нв в крови.

Если на Нв в присутствии NaCI подействовать соляной кислотой, то от Нв отщепляется гем, который легко кристаллизуется в виде вытянутых ромбовидных кристаллов коричневого цвета. Они имеют название “кристаллы Тейхмана”. Эта проба Тейхмана используется в судебной медицине для установления присутствия крови.

Количество Нв в крови здорового человека составляет в среднем 125-160 гр/л. Если количество эритроцитов у мужчин отличается от количества их у женщин, то и концентрация Нв у мужчин и женщин различны: у мужчин концентрация в крови Нв составляет 140-160 г/л, у женщин -- 125-140 г/л. Зная содержание в крови Нв и количество эритроцитов, можно определить степень насыщения эритроцитов Нв, что выражается отвлеченной величиной — цветным показателем. Цветной показатель (ЦП) рассчитывается по формуле:...........

ЦП = кол-во Нв (г/л) / первые три цифры числа эритроцитов (в 1 л крови).

В норме цветной показатель колеблется в пределах 0,8-1,0. Если ЦП >1,0, то говорят о гиперхромии. Если ЦП<0,8, то говорят о гипохромии. Отсюда и следует соответствующий вид малокровия: гиперхромное или гипохромное.