План урока:

Кровь – это ткань

Кроветворение (гемопоэз)

Форменные элементы крови

Система свёртывания крови

Кровь – это ткань

Ткань состоит из клеток и межклеточного вещества. В крови межклеточное вещество жидкое – это плазма. В ней находятся форменные элементы крови (ФЭК) – эритроциты, тромбоциты и лейкоциты. Из них истинными клетками крови человека являются лишь лейкоциты. Лейкоциты – это также клетки иммунной системы. Эритроциты и тромбоциты – это постклеточные структуры.

Форменные элементы крови: эритроцит, тромбоцит, лейкоцит

Кровь под микроскопом

Плазма крови – это по сути вода, в которой растворены неорганические ионы (больше всего натрия и хлора) и органические молекулы. Среди органических молекул особое место занимают белки, их роль:

• перенос гормонов, липидов, ионов металлов;
• белки-иммуноглобулины – это антитела, которые обеспечивают иммунную защиту от микроорганизмов;
• белки системы свёртывания крови останавливают кровотечение.

В обычной ткани белки синтезируются клетками самой ткани. Белки крови синтезируются в печени.

Кроветворение (гемопоэз)

Процесс образования ФЭК называется кроветворением. Другой термин «гемопоэз» содержит два корня: «гемо» - кровь, «поэз» - создание, творение.

В большинстве тканей новые клетки созревают в пределах ткани. Клетки крови и её постклеточные структуры созревают в красном костном мозге. Красный костный мозг находится в эпифизах трубчатых костей, позвонках и в плоских костях. Из грудины и подвздошной кости костный мозг берут для исследования. В трубчатых костях есть ещё жёлтый костный мозг, он похож на жировую ткань и не производит ФЭК.

Эритроциты покидают костный мозг

Долго пытались понять, откуда берётся такое разнообразие форменных элементов крови. Сейчас преобладает унитарная теория кроветворения, предложенная Александром Александровичем Максимовым в начале XXвека.

Александр Александрович Максимов получил образование в Военно-медицинской академии, позже стал профессором академии, возглавлял кафедру гистологии и эмбриологии.Революция 1917 года лишила его возможности посещать зарубежные конгрессы. В стране было не до науки и лабораторий. В 1922 году он эмигрировал в США, где стал работать в Чикагском университете. Помимо кроветворения, он изучал много других процессов, например, развитие рака молочной железы и туберкулёза. В 1928 году в СССР запретили издавать работы эмигрировавших русских учёных.

А.А. Максимов написал учебник по гистологии, который выдержал 7 изданий в США, по нему училось несколько поколений американских врачей. Русский учёный тосковал по России, хотел вернуться, но не мог.

А.А. Максимов первым в истории российской науки использовал зарубежный термин «стволовая клетка». Он развивал метод тканевых культур. Тогда уже можно было поддерживать жизнь ткани вне организма и изучать её.

Согласно унитарной теории кроветворения («уни» означает «один»), эритроциты, лейкоциты и тромбоциты развиваются из стволовой клетки крови (СКК), иначе её называют гемопоэтической стволовой клеткой.

Схема кроветворения (гемопоэза)

(Её не нужно запоминать. Важно понять, что всё разнообразие клеток и форменных элементов крови – это результат созревания стволовой клетки крови)

СКК живёт в костном мозге, но иногда выходит в кровеносное русло. Она относительно устойчива к действию факторов окружающей среды. СКК находится в состоянии покоя и редко делится. Под действием молекул костного мозга (факторы роста) она «выбирает» дальнейший путь развития, то есть превращение в эритроцит, лейкоцит или мегакариоцит. Во время развития она делится и меняется, становится всё больше похожей на итоговую клетку. Чем больше она изменяется, тем сильнее утрачивает способность к делению. ФЭК делиться уже не могут.

Форменные элементы крови

Эритроциты

Эритроциты переносят кислород от лёгких к тканям и забирают углекислый газ из тканей. У взрослого человека в крови циркулируют 25-30×10¹² эритроцитов.

В процессе созревания предшественник эритроцита утрачивает ядро, приобретает гемоглобин, который даёт ему красный цвет. Менее 1% эритроцитов кровеносного русла ещё дозревают, это ретикулоциты. У них уже нет ядра, но ещё остались рибосомы, через 24 – 48 часов они станут эритроцитами. Их количество в крови повышается после сильного кровотечения, когда костный мозг выбрасывает недозревшие клетки, чтобы ткани получали необходимый кислород. На созревание эритроцита уходит 3 – 7 дней.

Для того, чтобы эритроциты образовывались без отклонений, нужна молекула эритропоэтина, которую вырабатывают почки и в очень малой степени печень. Также для превращения стволовой клетки в эритроцит необходимы железо, фолиевая кислота и витамин B12.

СКК превращается в эритроцит

Эритроцит переносит кислород благодаря белку гемоглобину. Он содержит атом железа и благодаря этому хорошо присоединяет молекулы кислорода.

Гемоглобин (hemoglobin) содержит гем (heme) с атомами железа

Эритроциты выглядят как двояковогнутый диск. Благодаря этому больше внутриклеточной плазмы контактирует с мембраной эритроцита. Если бы эритроцит был шарообразным, часть плазмы оставалась бы глубоко внутри него и не могла контактировать с мембраной. Эритроцит хорошо сгибается и проходит через мельчайшие кровеносные сосуды – капилляры, где обменивает кислород на углекислый газ и наоборот.

Эритроцит движется в капилляре

Эритроцит «живёт» около 120 дней, за это время он как бы изнашивается и всё хуже проходит через капилляры. Старые эритроциты застревают в селезёнке, где их захватывают макрофаги (подробнее о макрофагах будет дальше). В селезёнке железо выводится из гемоглобина и используется снова для созревания новых эритроцитов в костном мозге.

Красный гемоглобин эритроцитов постепенно превращается в жёлтый билирубин. Билирубин выходит в кровь, связывается с белками плазмы и в таком виде поглощается клетками печени. Позже он войдёт в состав желчи.Когда синяк меняет цвет, происходит такое же превращение гемоглобина. Синяк – это гематома или скопление крови, которая вылилась под кожу из разрушенных сосудов. Сначала он имеет фиолетовый оттенок, потом зеленеет, желтеет и проходит.

Тромбоциты

Тромбоциты – образуются из кусочков цитоплазмы мегакариоцита.Мегакариоцит - это гигантская клетка костного мозга, произошедшая из СКК. Он образует до 8 000 тромбоцитов. Время между началом изменения СКК и до образования тромбоцита занимает около 10 суток. Тромбоциты циркулируют в крови 5 – 10 дней. Их основная функция – остановка кровотечения. Они похожи на пластинки, на английском языке их так и называют – platelets–пластинки.

Образование тромбоцита

Лейкоциты

Лейкоциты – это клетки иммунной защиты. Они циркулируют в крови и затем мигрируют в другие ткани. Среди лейкоцитов различают:

• моноциты;
• нейтрофилы, эозинофилы, базофилы;
• лимфоциты.

Моноциты – это самые крупные клетки крови. После выхода из костного мозга они находятся в кровотоке от 8 часов до 4 суток, затем переходят в ткани. В крови находится около 5% всех моноцитов.

В тканях они превращаются в макрофаги. Макрофаги пожирают болезнетворные микробы, чужеродные частицы, старые и погибшие клетки. Они захватывают объект своей охоты, поглощают его и переваривают. Такой механизм называется фагоцитозом, а макрофаг иногда называют фагоцитом.

Если макрофаг не может поглотить микроорганизм, он включает механизм нефагоцитарного уничтожения. То есть воздействует на него токсичными молекулами. Ещё одна функция макрофага – регуляция работы иммунитета.

Макрофаг уничтожает бактерии

Нейтрофилы, эозинофилы и базофилы созревают примерно за 2 недели. Нейтрофилы находятся в крови 6 – 10 часов, затем они проникают в ткани, где функционируют от нескольких часов до 2 суток.

СКК превращается в лейкоцит

Нейтрофилы уничтожают болезнетворные микробы (преимущественно бактерии) и чужеродные частицы. Если могут, они используют фагоцитоз. Поэтому нейтрофилы называют малыми фагоцитами. Также они уничтожают микроорганизмы внеклеточно, обрушивая на них токсичные белки и другие молекулы, разрушают и переваривают повреждённые клетки и ткани. После выполнения своей задачи нейтрофилы погибают и фагоцитируются макрофагами.

Лейкоцит уничтожает бактерии

Эозинофилы тоже уничтожают бактерии фагоцитозом. Также нефагоцитарным механизмом они атакуют паразитов (одноклеточных простейших и гельминтов, то есть червей). Они это делают совместно с базофилами, макрофагами, лимфоцитами.Базофилы регулируют работу иммунитета, а также вместе с эозинофилами участвуют в аллергических реакциях.

Лимфоциты – это клетки крови, которые обладают самыми сложными механизмами иммунной защиты. Некоторые из них после выхода из костного мозга дозревают в тимусе и других органах иммунной системы.

Разные лимфоциты регулируют работу друг друга. Одни лимфоциты вырабатывают антитела – молекулы против конкретных микробов. Другие лимфоциты уничтожают заражённые вирусом клетки, а также злокачественные клетки, не давая им образовать опухоль.

Система свёртывания крови

Остановка кровотечения иначе называется гемостаз. Кровь останавливается за счёт тромбоцитов и факторов свёртывания крови. Факторы свёртывания – это белки, которые постоянно присутствуют в плазме, они образуют систему гемостаза. В исследованиях используют плазму и сыворотку крови. Сыворотка крови – это жидкость, которая остаётся после свёртывания крови. Она похожа на плазму крови, но в ней нет фибриногена и факторов свёртывания крови.

В мелких сосудах кровь останавливается в основном за счёт тромбоцитов. Они подходят к дефекту в стенке сосуда, становятся похожими на звёзды с длинными отростками, слипаются друг с другом. Так образуется тромб, который закрывает разорвавшийся сосуд.

В крупных сосудах сильный ток крови будет сносить образующийся тромб, поэтому здесь нужен ещё один мощный механизм остановки кровотечения. Последовательно активируются факторы свёртывания крови: сначала один, потом следующий, как падающие домино. В итоге они активируют белок тромбин. Тромбин превращает белок фибриноген в нерастворимые нити белка фибрина.

Нити фибрина опутывают тромбоциты, к этому комплексу прикрепляются эритроциты и образуется крупный тромб, который закупоривает большое повреждение в сосуде.

На самом деле, при кровотечении срабатывают оба механизма гемостаза. Тромбоциты активируют факторы свёртывания крови, а тромбин усиливает прикрепление тромбоцитов друг к другу.

Пока тромб закрывает дефект, стенка сосуда восстанавливается. После этого тромб не нужен, он мешает кровотоку, из-за чего ближайшие ткани не получают достаточного питания. Если тромб оторвётся, он закупорит сосуд, а это грозит гибелью того участка ткани, который питается от этого сосуда. Поэтому в крови существует система фибринолиза. Это белки крови, которые разрушают тромб.

Тромбоциты образуют тромб

Тромбоциты образуют тромб (2)

Тромбин превращает фибриноген в фибрин

Факторы свёртывания крови активируют друг друга

Факторы свёртывания крови превращают протромбин в тромбин