Клеточные основы гемического дыхания

Эритропоэз

Эритрон — сложная клеточная система, выполняющая высокоспециализированную функцию транспорта 02 из альвеолярного воздуха в ткани.

Система эритрона включает в себя следующие категории клеток:

  • — ядросодержащие эритроидные клетки костного мозга;
  • — ретикулоциты костного мозга;
  • — ретикулоциты крови;
  • — зрелые эритроциты.

Важнейшая роль в обновлении клеточных структур эритрона принадлежит тканям красного костного мозга. Эритро- идный росток костного мозга поддерживает на постоянном уровне популяцию в 25-1012 циркулирующих эритроцитов, которые содержат 750 г гемоглобина. Тем не менее в костном мозге находится лишь 6% клеток эритрона, а 94% — в циркулирующей крови.

Первые примитивные клетки эритропоэза обнаруживаются в желточном мешке уже в конце второй недели развития эмбриона. Кроветворение начинается в желточном мешке из клеток мезенхимы одновременно с развитием сосудов (ангиобласти- ческий период). Мезенхимные клетки преобразуются в первичные клетки крови.

Первичные гемогистиобласты являются крупными округлыми клетками с базофильной цитоплазмой и хорошо заметными глыбками хроматина в ядре. Эти клетки усиленно пролиферируют и превращаются в мегалобласты (первичные эритробласты). Незначительная часть гемогистиобластов остается в недифференцированном состоянии и дает в дальнейшем начало стволовым клеткам-предшественникам (гемоцитобла- стам) — родоначальным элементам всех последующих клеток крови (рис. 1.1). Из этих клеток еще в сосудах желточного мешка развиваются вторичные эритробласты.

На 4—5-й неделе происходит атрофия желточного мешка и местом образования кровяных клеток становятся печень, костный мозг и лимфатические узлы. Печень у эмбриона закладывается на 3—4-й неделе путем врастания железистого эпителия двенадцатиперстной кишки в мезенхимную ткань. Примерно к 5-й неделе развития в печени начинается образование клеток крови. Эмбриональная печень, по-видимому, является местом «чистого» эритропоэза и в период от 3 до 4 мес. внутриутробного развития эритроидные предшественники составляют приблизительно 50% всех ядросодержащих клеток этого органа. Печень — главный орган эритропоэза от 3 до 6 мес. внутриутробного развития, продолжает вырабатывать эритроциты в первую неделю после рождения. Источником кроветворения в печени являются ретикулоциты мезенхимы, из которых дифференцируются гемогистиобласты, образующие мегалобласты.

Миелоидный гемопоэз начинается к 12-й неделе внутриутробного развития, когда происходит закладка красного костного мозга и селезенки, активно участвующих в кроветворении. Во время последнего триместра внутриутробного развития костный мозг является главным местом образования клеток крови. Количество костномозговых клеток становится максимальным примерно к 30 неделям внутриутробного развития, хотя объем костномозговой ткани продолжает увеличиваться до разрешения беременности.

Схема клеточной дифференцировки раннего эритропоэза

Рис. 1.1. Схема клеточной дифференцировки раннего эритропоэза

К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается и красный костный мозг остается единственным органом, где происходит эритро- и миелопоэз на протяжении всей последующей жизни (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Стадии эритропоэза

Этап эритропоэза

Эритропоэтические

ткани

Период онтогенеза

Ангиобластический

Желточный мешок

До 4—5-й недели внутриутробного развития

Печень, красный костный мозг, лимфатические узлы

С А—5 до 12-и недели внутриутробного развития

Миелоидный

Печень, селезенка, лимфатические узлы

С 12-й недели внутриутробного развития до родов

Красный костный мозг

С 12-й недели внутриутробного развития до смерти

Если на ранних стадиях эмбрионального развития (до 12 недель) преобладают первичные эритробласты, то к 20—25-й неделе содержание нормобластов значительно возрастает. Нормобластический эритропоэз начинается приблизительно с 6-й недели гестации и к 10-й неделе он составляет уже более 90% всех эри- троидных клеток.

На 5-м месяце внутриутробного развития в связи с накоплением в печени плода гемопоэтических веществ, поступающих из материнского организма, мегалобластическое кроветворение окончательно сменяется нормобластическим. Этот тип эритропоэза является единственным физиологическим типом кроветворения в постнатальном периоде.

Основными клетками, участвующими в нормобластических эритропоэтических процессах, являются пронормобласты, нор- мобласты и нормоциты. Предшественником этого типа кроветворения являются проэритробласты.

Проэритробласт, составляющий краеугольный камень в эритропоэзе, запрограммирован как для пролиферации, так и для синтеза, упаковки и защиты молекул гемоглобина. Из одного проэритробласта, имеющего объем около 900 мкм3, путем последовательной трансформации образуются 8—16 эритроцитов, содержащих до 400-109 молекул гемоглобина в каждой клетке объемом примерно 90 мкм3. Это большая клетка диаметром 20—25 мкм с круглым ядром, занимающим 3/4 клетки и базофильной цитоплазмой. Проэритробласты в течение

3—5 суток подвергаются дальнейшей дифференциации (созреванию) и последовательным 3—4 митотическим делениям, проходя через морфологически типичные стадии (базофильные и полихроматофильные клетки), превращаются в пронормо- циты и затем в нормоциты.

Проэритробласт после деления теряет свои ядрышки и дает два базофильных пронормобласта (эритробласта) (диаметром 12—18 мкм) с интенсивно базофильной цитоплазмой и более конденсированным ядром (рис. 1.2).

Из базофильных пронормобластов в результате деления образуются полихроматофильные пронормобласты, в которых отчетливо накапливается гемоглобин. Полихроматофильные пронормобласты подвергаются последнему делению и превращаются в неделящиеся полихроматофильные нормобласты, созревающие в оксифильные (ортохромные) нормоциты.

Нормоцит — последняя стадия развития ядерной красной клетки, размеры 8—12 мкм. Нормоциты делят на базофильные, полихроматофтильные и оксифильные. На определенной стадии развития ядро нормоцитов, имеющее вначале радиальную структуру, становится плотным, пикнотическим и выталкивается путем внутриклеточной демаркации и внеклеточного давления.

Схема клеточной дифференцировки позднего эритропоэза

Рис. 7.2 Схема клеточной дифференцировки позднего эритропоэза

Таким образом, нормобласт превращается в нормоцит, т.е. типичный зрелый эритроцит.

Только что поступившие в общий кровоток нормоциты называют ретикулоцитами. Их название (reticulum — сеть) объясняется базофильной сеточкой, выявляющейся в эндоплазме при окраске бриллиантовокрезиловой синей. Период созревания от проэритробласта до ретикулоцита составляет примерно 120 ч, в среднем 24 ч на каждую стадию развития. Созревание ретикулоцитов начинается в костном мозге и заканчивается в циркулирующей крови и в селезенке, которая нормально секвестрирует некоторое количество незрелых ретикулоцитов.

Поскольку гемоглобин в эритроците не обновляется, а находится в клетке вплоть до ее гибели, следует отметить, что он становится преобладающей частью клеточных белков (95% сухой массы эритроцита).

В ретикулоцитах продолжается синтез гемоглобина еще в течение 3—4 суток (см. подпараграф 1.2.2.). В процессе созревания ретикулоцитов происходит дезагрегация полирибосом на отдельные рибосомы. Постепенно клетка освобождается от рибосом, утрачивает митохондрии, места связывания с трансферрином, и синтез гемоглобина прекращается.

Кроме способности синтезировать гем и глобин, ретику- лоциты сохраняют биохимические свойства полноценных клеток, а именно: функционирующий цикл Кребса, процессы аэробного и анаэробного окисления, тканевое дыхание.

По мере старения эритроцит становится более плотным, но сохраняет свою гибкость и двояковогнутую форму при сохранении метаболических путей, ответственных за поддержание структуры и функций клетки на достаточно эффективном уровне. Снижение этого уровня, обусловленное постепенной утратой ферментов, которые вновь не синтезируются, приводит к ригидности эритроцитов, захвату их фагоцитирующими макрофагами и деструкции.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >