Характеристика гемоглобина и эритроцитов

Эритроциты (Э) – это высокоспециализированные безъядерные клетки крови. Ядро у них утрачивается в процессе созревания. Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска. В среднем их диаметр около 7,5 мкм, а толщина на периферии 2,5 мкм. Благодаря такой форме увеличивается поверхность эритроцитов для диффузии газов. Кроме того, это возрастает их пластичность. За счет высокой пластичности, они деформируются и легко проходят по капиллярам. У старых и патологических эритроцитов пластичность низкая. Поэтому они задерживаются в капиллярах ретикулярной ткани селезенки и разрушаются там. Мембрана эритроцитов и отсутствие ядра обеспечивают их главную функцию – перенос кислорода и участие в переносе углекислого газа. Мембрана эритроцитов непроницаема для катионов, кроме калия, а ее проницаемость для анионов хлора, гидрокарбонат анионов и гидроксил анионов в миллион раз больше. Кроме того она хорошо пропускает молекулы кислорода и углекислого газа. В мембране содержится до 52% белка. В частности, гликопротеины определяют групповую принадлежность крови и обеспечивают ее отрицательный заряд. В нее встроена Nа/К-АТФаза, удаляющая из цитоплазмы натрий и закачивающая ионы калия. Основную массу эритроцитов составляет хемопротеин гемоглобин. Кроме того в цитоплазме содержатся ферменты карбоангидраза, фосфатазы, холинэстераза и другие ферменты.

Функции эритроцитов:

1. Перенос кислорода от легких к тканям.

2. Участие в транспорте СО2 от тканей к легким.

3. Транспорт воды от тканей к легким, где она выделяется в виде пара.

4. Участвуют в свертывании крови, выделяя эритроцитарные факторы свертывания.

5. Переносят аминокислоты на своей поверхности.

6. Участвуют в регуляции вязкости крови, вследствие пластичности. В результате их способности к деформации, вязкость крови в мелких сосудах меньше, чем крупных.

В одном микролитре крови мужчин содержится 4,5-5,0 млн. эритроцитов (4,5-5,0 * 1012 л). Женщин – 3,7-4,7 млн. (3,7-4,7 * 1012 л). Подсчет количества эритроцитов производится в камере Горяева. Для этого кровь в специальном капилляре меланжере (смесителе) для эритроцитов смешивают с 3% раствором хлорида натрия в соотношении 1:100 или 1:200. Затем капелька этой смеси помещается в счетную камеру. Она создается средним выступом камеры и покровным стеклом. Высота камеры 0,1 мм. На среднем выступе нанесена сетка, образующая большие квадраты. Часть этих квадратов разделена на 16 маленьких (табл.). Каждая сторона малого квадрата имеет величину 0,05 мм. Следовательно, объем смеси над малым квадратом будет составлять 1/10 мм * 1/20 мм * 1/20 мм = 1/4000 мм3.

После заполнения камеры, под микроскопом считают количество эритроцитов в 5-ти тех больших квадратах, которые разделены на маленькие, Т.е. в 80 маленьких. Затем рассчитывают количество эритроцитов в одном микролитре крови по формуле:

Где а – общее количество эритроцитов, полученное при подсчете

б – число малых квадратов в которых производился подсчет (80)

в – разведение крови (1:100, 1:200).

4000 – величина обратная объему жидкости на малым квадрате.

Для быстрого подсчета, при большом количестве анализов, используют

фотоэлектрические эритрогемометры. Принцип их действия основан на определении прозрачности взвеси эритроцитов с помощью пучка света проходящего от источника к светочувствительному датчику. Фотоэлектрокалориметры.

Увеличение содержания эритроцитов в крови называется эритроцитозом или эритремией, уменьшаться эритропенией или анемией. Эти изменения могут быть относительными и абсолютными. Например, относительное уменьшение их количества возникает при задержке воды в организме, а увеличение при обезвоживании. Абсолютное уменьшение содержания эритроцитов, т.е. анемия наблюдается при кровопотере, нарушениях кроветворения, разрушении эритроцитов гемолитическими ядами или при переливании несовместимой крови.

Гемолиз это разрушение мембраны эритроцитов и выход гемоглобина в плазму. В результате кровь становится прозрачной.

Различают следующие виды гемолиза.

По месту возникновения:

1. Эндогенный, т.е. в организме.

2. Экзогенный, вне его. Например во флаконе с кровью, аппарате искусственного кровообращения.

По характеру:

1. Физиологический. Он обеспечивает разрушение старых и патологических форм эритроцитов. Имеется два механизма. Внутриклеточный гемолиз происходит в макрофагах селезенки, костного мозга, клетках печени. Внутрисосудистый, в мелких сосудах, из которых гемоглобин с помощью белка плазмы гаптоглобина переносится к клеткам печени. Там гем гемоглобина превращается в билирубин. В сутки разрушается около 6-7 г гемоглобина.

2. Патологический.

По механизму возникновения :

1. 1.Химический. Возникает при воздействии на эритроциты веществ, растворяющих липиды мембраны. Это спирты, эфир, хлороформ, щелочи кислоты и т.д. В частности, при отравлении большой дозой уксусной кислоты возникает выраженный гемолиз.

2. Температурный. При низких температурах в эритроцитах образуются кристаллики льда, разрывающие их оболочку.

3. Механический. Наблюдается при механических разрывах мембраны. Например, при встряхивании флакона с кровью или ее перекачивания аппаратом искусственного кровообращения.

4. Биологический. Происходит при действии биологических факторов. Это гемолитические яды бактерий, насекомых, змей. В результате переливания несовместимой крови.

5. Осмотический. Возникает в том случае, если эритроциты попали в среду с осмотическим давлением ниже, чем у крови. Вода входит в эритроциты, они набухают и лопаются. Концентрация хлорида натрия, при которой происходит гемолиз 50% всех эритроцитов, является мерой их осмотической стойкости. Ее определяют в клинике для диагностики заболеваний печени, анемий. Осмотическая стойкость должна быть не ниже 0,46% НаС1. При помещении эритроцитов в среду, с большим чем у крови осмотическим давлением, происходит плазмолиз. Это сморщивание эритроцитов. Его используют для подсчета эритроцитов.

Гемоглобин. Его разновидности и функции.

Гемоглобин (Нb) – это хемопротеин, содержащийся в эритроцитах. Его молекулярная масса 66000 дальтон. Молекулу гемоглобина образуют четыре субъединицы, каждая из которых включает гем, соединенный с атомом железом, и белковую часть глобин. Гем синтезируется в митохондриях эритробластов, а глобин в их рибосомах. У взрослого человека гемоглобин содержит две - и две -полипептидных цепи. Он называется А-гемоглобином (adult-взрослый). В зрелом возрасте он составляет основную часть гемоглобина. В первые три месяца внутриутробного развития в эритроцитах находится гемоглобин типа GI и G2 (Gover). В последующие периоды внутриутробного развития и в первые месяцы после рождения основную часть составляет фетальный гемоглобин (F-гемоглобин). В его структуре две - и две -полипептидные цепи. При рождении до 50-80% гемоглобина составляет F-гемоглобин, а 20-40 % А-гемоглобин. Ранние гемоглобины имеют большую кислородную емкость.

Гем содержит атом 2-х валентного железа, который легко соединяется с кислородом и легко отдает его. При этом валентность железа не изменяется. Один грамм гемоглобина способен связывать 1,34 мл кислорода. Соединение гемоглобина с кислородом, образующееся в капиллярах легких называется оксигемоглобином (HbO2). Он имеет ярко алый цвет. Гемоглобин, отдавший кислород в капиллярах тканей, называется дезоксигемоглобином или восстановленным (Hb). У него темно-вишневая окраску. От 10 до 30% углекислого газа, поступающего из тканей в кровь, соединяются с амидной группировкой гемоглобина. Образуется легко диссоциирующее соединение карбгемоглобин (HbCO2). В этом виде часть углекислого газа транспортируется к легким.

В некоторых случаях гемоглобин образует патологические соединения. При отравлении угарным газом образуется карбоксигемоглобин (HbCO). Сродство гемоглобина с окисью углерода значительно выше, чем с кислородом, а скорость диссоциации карбоксигемоглобина в 200 раз меньше, чем оксигемоглобина. Поэтому присутствие в воздухе даже 1% угарного газа приводит к прогрессирующему увеличению количества карбоксигемоглобина и опасному угарному отравлению. Кровь теряет способность переносить кислород. Развивается гипоксия мозга и других тканей. Угарное отравление сопровождается сильной головной болью, тошнотой, рвотой, судорогами, потерей сознания и смертью.

При отравлении сильными окислителями, например нитритами, марганцевокислым калием, красной кровяной солью, образуется метгемоглобин (MetHb). В этом соединении гемоглобина железо становится трехвалентным. Поэтому метгемоглобин очень слабо диссоциирующее соединение. Он не отдает кислород тканям.

Все соединения гемоглобина имеют характерный спектр. Восстановленный гемоглобин дает одну широкую полосу поглощения в желто-зеленой части спектра между линиями D и E. Оксигемоглобин дает 2 узких полосы поглощения в желто-зеленой части спектра между линиями D и E. У карбоксигемоглобина такая же спектральная картина, как и оксигемоглобина. Поэтому для диагностики отравления угарным газом, в исследуемую кровь добавляют восстановитель, например реактив Стокса. Под их влиянием оксигемоглобин превращается в дезоксигемоглобин и появляется спектр восстановленного гемоглобина. Карбоксигемоглобин не восстанавливается. Метгемоглобин, в зависимости от рН крови, дает 3-5 полос поглощения. Одна из них находится в красной части, другие в желто-зеленой области спектра.

Гемоглобин образует с соляной кислотой соединение коричневого цвета – солянокислый гематин. Форма его кристаллов зависит от видовой принадлежности крови. В частности, кристаллы солянокислого гематина человека имеют форму прямоугольных пластинок.

Содержание гемоглобина определяют методом Сали. Гемометр Сали состоит из 3 пробирок, находящихся в специальном штативе. Две из них, расположенные сбоку от центральной, заполнены стандартным раствором солянокислого гематина коричневого цвета. Средняя пробирка имеет градуировку в единицах гемоглобина. В нее наливают 0,2 мл соляной кислоты. Затем мерной пипеткой набирают 20 мкл крови и выпускают ее в соляную кислоту. Перемешивают содержимое пробирки и выдерживают 5 мин. Полученный раствор солянокислого гематина разводят водой до тех пор, пока его цвет не станет таким же, как в боковых пробирках. По уровню жидкости в средней пробирке определяется содержание гемоглобина. В норме в крови мужчин содержится 132-164 г/л (13,2-16,4 г %) гемоглобина. У женщин – 115-145 г/л (11,5-14,5 г %). Количество гемоглобина снижается при кровопотерях, интоксикациях, нарушениях эритропоэза, недостатке железа, витамина В12 и т.д.

Кроме этого определяют цветовой показатель. Он отражает степень насыщения эритроцитов гемоглобином. Это отношение содержания гемоглобина в крови к количеству эритроцитов. В норме его величина составляет 0,85-1,05.

В этой части речь идет о размере, количестве и форме эритроцитов, о гемоглобине: его строении и свойствах, о резистентности эритроцитов, о реакции оседания эритроцитов – РОЭ.

Эритроциты.

Размер, количество и форма эритроцитов.

Эритроциты – красные кровяные тельца – несут в организме дыхательную функцию. К ее выполнению хорошо приспособлены размер, количество и форма эритроцитов. Эритроциты человека – мелкие клетки, диаметр которых равен 7,5 мкм. Количество их велико: всего в крови человека циркулирует около 25×1012 эритроцитов. Обычно определяют число эритроцитов в 1 мм3 крови. Оно составляет 5000000 у мужчин и 4500000 у женщин. Общая поверхность эритроцитов – 3200 м2, что в 1500 раз превышает поверхность человеческого тела.

Эритроцит имеет форму двояковогнутого диска. Такая форма эритроцита способствует лучшему насыщению его кислородом, так как любая точка его отстоит от поверхности не более чем на 0,85 мкм. В случае, если бы эритроцит имел форму шара, центр его был бы удален от поверхности на 2,5 мкм.

Эритроцит покрыт белково-липидной мембраной. Остов эритроцита называют стромой, которая составляет 10% его объема. Особенностью эритроцитов является отсутствие эндоплазматической сети, 71% эритроцита составляет вода. Ядро в эритроцитах человека отсутствует. Эта возникшая в процессе эволюции особенность его (у рыб, амфибий, плиц эритроциты имеют ядро) также направлена на улучшение дыхательной функции: при отсутствии ядра эритроцит может содержать большее количество гемоглобина, переносящего кислород. С отсутствием ядра связана невозможность синтеза белка и других веществ в зрелых эритроцитах. В крови (около 1%) встречаются предшественники зрелых эритроцитов – ретикулоциты. Они отличаются большим размером и наличием сетчато-нитчатой субстанции, в состав которой входят рибонуклеиновая кислота, жиры и некоторые другие соединения. В ретикулоцитах возможен синтез гемоглобина, белков и жиров.

Гемоглобин, его строение и свойства.

Гемоглобин (Hb) – дыхательный пигмент крови человека – состоит из активной группы, включающей четыре молекулы гема, и белкового носителя – глобина. В состав гема входит двухвалентное железа, чем и обусловливается способность гемоглобина переносить кислород. Один грамм гемоглобина содержит 3,2-3,3 мг железа. Глобин состоит из альфа- и бета- полипептидных цепей, включающих по 141 аминокислоте. Молекулы гемоглобина очень плотно упакованы в эритроците, благодаря чему общее количество гемоглобина в крови довольно велико: 700-800 г. В 100 мл крови у мужчин содержится около 16% гемоглобина, у женщин – около 14%. Установлено, что в крови человека не все молекулы гемоглобина идентичны. Различают гемоглобин А1, на долю которого приходится до 90% от всего гемоглобина крови, гемоглобин А2 (2-3%) и А3. Различные виды гемоглобина отличаются последовательностью расположения аминокислот в глобине.

При воздействии не гемоглобин различными реактивами глобин отцепляется и образуются различные производные гема. Под вилянием слабых минеральных кислот или щелочей гем гемоглобина превращается в гематин. При воздействии на гем концентрированной уксусной кислоты в присутствии NaCl образуется кристаллическое вещество, называемое гемином. В связи с тем, что кристаллы гемина имеют характерную форму, определение их имеет очень большое значение в практике судебной медицины для обнаружения кровяных пятен на любом предмете.

Чрезвычайно важным свойством гемоглобина, определяющим его значение в организме, является способность соединяться с кислородом. Соединение гемоглобина с кислородом получило название оксигемоглобина (HbO2). Одна молекула гемоглобина может связать 4 молекулы кислорода. Оксигемоглобин – соединение непрочное, легко диссоциирующее на гемоглобин и кислород. Благодаря свойству гемоглобина легко соединяться с кислородом и также легко его отдавать осуществляется снабжение тканей кислородом. В капиллярах легких образуется оксигемоглобин, в капиллярах тканей он диссоциирует с образованием вновь гемоглобина и кислорода, который потребляется клетками. В снабжении клеток кислородом заключается основное значение гемоглобина, а вместе с ним и эритроцитов.

Способность гемоглобина переходить в оксигемоглобин и наоборот имеет большое значение в поддержании постоянства pH крови. Система гемоглобин-оксигемоглобин является буферной системой крови.

Соединение гемоглобина с окисью углерода (угарным газом) называют карбоксигемоглобином. В отличие от оксигемоглобина, легко диссоциируются на гемоглобин и кислород, карбоксигемоглобин очень слабо диссоциирует. Благодаря этому при наличии в воздухе угарного газа большая часть гемоглобина связывается с ним, теряя при этом способность к переносу кислорода. Это ведет к нарушению тканевого дыхания, что может вызвать смерть.

При воздействии на гемоглобин окислов азота и других окислителей образуется метгемоглобин, который, также как и карбоксигемоглобин, не может служить переносчиком кислорода. Гемоглобин можно отличить от его производных карбокси- и метгемоглобина по разнице в спектрах поглощения. Спектр поглощения гемоглобина характеризуется одной широкой полосой. У оксигемоглобина в спектре имеются две полосы поглощения, расположенные также в желто-зеленой части спектра.

Метгемоглобин дает 4 полосы поглощения: в красной части спектра, на границе красной и оранжевой, в желто-зеленой и сине-зеленой. Спектр карбоксигемоглобина имеет такие же полосы поглощения, как и спектр оксигемоглобина. Спектры поглощения гемоглобина и его соединений можно посмотреть в вернем правом углу (иллюстрация №2)

Резистентность эритроцитов.

Эритроциты сохраняют свою функцию только в изотонических растворах. В гипертонических растворах воза из эритроцитов выходит в плазму, что ведет к сморщиванию их и потере ими их функции. В гипотонических растворах вода из плазмы устремляется в эритроциты, которые при этом набухают, лопаются, и гемоглобин выходит в плазму. Разрушение эритроцитов в гипотонических растворах называют гемолизом, а гемолизированную кровь за ее характерный цвета называют лаковой. Интенсивность гемолиза зависит от резистентности эритроцитов. Резистентность эритроцитов определяется той концентрацией раствора NaCl, при которой начинается гемолиз, характеризует минимальную резистентность. Концентрация раствора, при которой все эритроциты оказываются разрушенными, определяет максимальную резистентность. У здоровых людей минимальная резистентность определяется концентрацией поваренной соли 0,30-0,32, максимальная – 0,42-0,50%. Резистентность эритроцитов неодинакова при различных функциональных состояниях организма.

Реакция оседания эритроцитов – РОЭ.

Кровь представляет собой устойчивую суспензию форменных элементов. Это свойство крови связано с отрицательным зарядом эритроцитов, который мешает процессу их склеивания – агрегации. Этот процесс в движущейся крови очень слабо выражен. Скопления эритроцитов в виде монетных столбиков, которые можно видеть в свежевыпущенной крови, есть следствие этого процесса.

Если кровь, смешав с раствором, предупреждающим ее свертывание, поместить в градуированный капилляр, то эритроциты, подвергаясь агрегации, оседают на дно капилляра. Верхний слой крови, лишаясь эритроцитов, становится прозрачным. Высотой этого неокрашенного столбика плазмы определяют реакцию оседания эритроцитов (РОЭ). Величина РОЭ у мужчин равна от 3 до 9 мм/ч, у женщин – от 7 до 12 мм/ч. У беременных женщин РОЭ может увеличиваться до 50 мм/ч.

Процесс агрегации резко усиливается при изменении белкового состава плазмы. Увеличение количества глобулинов в крови при воспалительных заболеваниях сопровождается вследствие адсорбции их эритроцитами, снижением электрического заряда последних и изменением свойств их поверхности. Это усиливает процесс агрегации эритроцитов, что сопровождается увеличением РОЭ.