ГЛАВА 6. ЭРИТРОЦИТЫ

Кроветворение плода происходит сперва в желточном меш­ке, стебле хориона, затем главным образом в печени и нако­нец по большей части в костном мозге. Впервые эритроциты обнаруживаются у 19-дневного человеческого эмбриона в кро­вяных островках желточного мешка. Поскольку перифериче­ские клетки желточного мешка образуют сосуды, а централь­ные — примитивные клетки крови, создается впечатление, что последние возникают внутрисосудисто, и о первом этапе кро­вообразования говорят как о внутрисосудистом. К 22-му дню эмбрионального периода первые кровяные клетки проникают в мезодермальную ткань эмбриона, в сердце, аорту, артерии, но большая их часть находится в желточном мешке. На 6-й не­деле снижается активность кроветворения в желточном мешке. Первый период кроветворения (преимущественно образова­ния эритроцитов) полностью заканчивается к началу 4-го ме­сяца внутриутробного периода.

Примитивные кроветворные клетки желточного мешка ра­но подвергаются дифференцировке, накапливая гемоглобин и превращаясь в примитивные эритробласты. П. Эрлих назвал примитивные эритробласты мегалобластами, которые пред­ставляют собой большие по диаметру клетки (от 9 до 30 мкм), овальной формы с ядром и цитоплазмой разной степени зре­лости. Внешне мегалобласты эмбриона напоминают мегало-бласты при пернициозной анемии, хотя дефицита витамина В₁₂ у плода не отмечается.

В тот момент, когда эмбрион достигает в длину 7,5—8 мм, до 15% его мегалобластов теряют ядро и вымываются в кровь в виде мегалоцитов, также в циркуляции встречаются ретику-лоциты. К 3-му месяцу внутриутробной жизни число ретику-лоцитов в кровотоке уменьшается, преобладают зрелые эри­троциты первой генерации. Считается, что эритроциты первой

54

генерации к началу месяца полностью исчезают из кровотока, не переходя в следующую клеточную генерацию. Число рети-кулоцитов вновь возрастает к этому времени.

После 5 недель внутриутробного развития начинается вто­рой период кроветворения, который носит название печеноч­ного. Кроветворение в печени достигает максимума к 5-му месяцу. Кроветворение второго периода преимущественно эритроидное, хотя с 12-й недели в печени циркулирует много клеток — предшественниц не только красного ряда, но и гра-нулоцитарно-макрофагальных. In vitro (в пробирке) они обра­зуют макрофагальные и нейтрофильные колонии.

После 20 недель интенсивность эритропоэза в печени сни­жается. Эритропоэз в печени также происходит внесосудисто. Кроветворные клетки располагаются между клетками пече­ночной паренхимы, а также в околосинусных пространствах эмбриональной печени.

На 3-м месяце эмбрионального периода в эритропоэз вклю­чается селезенка, но у человека ее роль в пренатальном крове­творении весьма ограничена. Печеночный период эритропозэа определяется как нормобластический. Эритроциты этой гене­рации большей частью круглые.

На 4—5-м месяце внутриутробной жизни начинается мие-лоидный период кроветворения, который постепенно вытес­няет гепатолиенальный. К моменту рождения у доношенного плода экстрамедуллярные очаги эритропоэза почти полностью ликвидируются (единичные остаются в печени), а костный мозг развит полностью.

Медуллярный эритропоэз также совершается экстраваску-лярно (вне кровеносных сосудов), в строме костного мозга. Миелоидный эритропоэз плода мало отличается от эритро-поэза взрослого. Общими закономерностями эмбрионально­го эритропоэза являются постепенное уменьшение диаметра и объема эритроцитов и увеличение их числа. Однако даже эритроциты и ретикулоциты новорожденного больше по раз­мерам, чем у взрослого. Эритроциты плода живут меньше, чем эритроциты взрослого человека, — 45—70 дней (в среднем 20—30 дней) вместо 120.

Кроветворение плода имеет разную органную локализацию: кроветворение в желточном мешке сменяется печеночным, за­тем кроветворением в селезенке (параллельно печеночному) и наконец костномозговым. В какой-то момент кроветворение

55

происходит в нескольких органах одновременно, и в циркуля­ции в одно и то же время может оказаться зрелое потомство из разных кроветворных органов.

Смене кроветворных органов у плода отвечает смена типов продуцируемого красными клетками гемоглобина. Примитив­ные эритрокариоциты, поступающие из желточного мешка, продуцируют преимущественно эмбриональные гемоглоби-ны. До 37-го дня преобладает продукция гемоглобинов данного типа.

В печени потомство эритроидных клеток-предшественниц содержит в основном фетальный гемоглобин. До 30 недель внутриутробного периода у человеческого плода в циркуляции преобладает фетальный гемоглобин, хотя с 10 недель начинают появляться эритроциты с гемоглобином взрослого — HbА. HbA до 30 недель составляет лишь 10%. Остальное составляют пре­имущественно клетки с HbF; еще есть и следы эмбриональных гемоглобинов. После 30 недель содержание клеток с HbA на­чинает нарастать, что совпадает с развитием костномозгового кроветворения. К моменту рождения фетальный гемоглобин составляет только 49%, остальное приходится на HbА. Таким образом, красные клетки плода одновременно продуцируют несколько типов гемоглобина.

Кроветворение новорожденных. В течение нескольких дней после рождения у новорожденного наблюдается увеличение количества эритроцитов: число эритроцитов от 4,5 ґ 10¹²/л (в среднем к моменту рождения), через 12 ч после рождения по­вышается до 5,5 ґ 10¹²/л, гемоглобин — от 156 г/л до 200 г/л.

Спустя несколько дней у новорожденного снижается про­дукция эритропоэтина, что совпадает со снижением уровня эритроцитов и гемоглобина в крови. Такая картина наблюдает­ся в течение первых l—2 месяцев жизни. Между 60-м и 90-м днем жизни вновь повышается содержание эритропоэтина, на­растает ретикулоцитоз, нормализуется эритропоэз. В течение первого года жизни изменяется антигенная структура эритро­цитов: антиген i, преобладающий на эритроцитах новорожден­ного, сменяется антигеном I. Смена антигенов эритроцита совпадает с исчезновением так называемых фетальных эритро­цитов — клеток, содержащих фетальный гемоглобин. К перво­му году жизни фетальный гемоглобин уже не превышает 1%.

Форма и размеры эритроцита. Эритроцит человека в норме имеет двояковогнутую, дискоидную форму. Считается, что пло-56

ский диск лучше всего адаптирован к транспорту веществ из клетки и внутрь ее и к диффузии газов к центру клетки. В на­стоящий момент доказано, что двояковогнутая форма обладает незначительными диффузионными преимуществами. Однако объем, соответствующий диску, имеет в 1,7 раза большую по­верхность, чем такой же объем, соответствующий сфере, и мо­жет умеренно изменяться без растяжения мембраны клетки. Двояковогнутая форма эритроцита, эластичность, деформируе­мость и сохранение структуры клетки при удалении из нее гемо­глобина, когда остается так называемая тень эритроцита, замет­но зависят от особенностей его строения, прежде всего скелета клетки.

Структура плазменной мембраны у эритроцита такая же, как у ядерных клеток, но его цитоскелет отличается от цито-скелета этих клеток. Этот цитоскелет называют еще скелетом мембраны, и по его расположению и по тому, что он придает прочность по большей части мембране, обеспечивается един­ство ее липидного слоя, в то же время придавая мембране внут­реннюю подвижность и гибкость.

С помощью электрофореза в мембране и цитоскелете эрит­роцита выделено 8 типов белка. Основным опорным стаби­лизирующим белком цитоскелета эритроцита является спект-рин — специфический белок эритроцита, хотя одна из его важных функций по соединению с актином (водораствори­мый глобулярный белок) и актина с мембраной клетки прису­ща и некоторым белкам других клеток. С изменениями цито-скелета эритроцита связаны некоторые формы гемолитических анемий — наследственные эллиптоцитоз, пиропойкилоцитоз, отдельные варианты наследственного микросфероцитоза. Ци-тоскелет эритроцита играет важную роль в его способности к деформации. Дисковидный эритроцит может легко пройти фильтр с отверстием 3 мкм.

За 100—120 дней циркуляции в организме способность эрит­роцита к деформации снижается. С возрастом снижается стой­кость эритроцитов к осмотическому разрушению эритроцитов, к саморазрушению, в меньшей степени — к механической трав­ме. Стареющие сферические эритроциты, как и сфероциты при патологии, имеющие пониженную способность к деформации, не могут проходить через миллипоровые фильтры 3 мкм, задер­живаются они и селезенкой. Возможно, снижение деформируе­мости с возрастом эритроцита и сферуляция клетки связаны

57

с изменением цитоскелета. У старого эритроцита обнаружи­вается агрегация спектрина и гемоглобина. В деформируемости эритроцита играет роль не только цитоскелет, но и липиды мембраны, в частности соотношение фосфолипидов и холе­стерина в мембране, которое определяет текучесть мембраны у всех клеток вообще. Это свойство также может иметь отно­шение к стойкости мембраны эритроцита. Текучесть клеточных мембран меняется при их отмывании.

Размеры нормального эритроцита человека изменчивы, но можно установить пределы средних колебаний. Их цифровое значение зависит от методов определения (например, изме­ряется ли диаметр эритроцита в мазке или в плазме). Существуют некоторые колебания, связанные с полом. Эритроциты у ново­рожденных больше по размеру и объему, чем у взрослых.

Диаметр нормального эритроцита человека — 7,5—8,3 мкм. Он несколько уменьшается с возрастом клетки. Толщина эрит­роцита — 2,1 мкм, средний объем — 86,1 мкм³, а площадь по­верхности — 145 мкм².

После потери нормоцитом ядра он превращается в ретику-лоцит. Ретикулоцит пребывает в костном мозге 30—40 ч. Ко­стномозговые ретикулоциты, каково бы ни было их абсолют­ное количество, образуют небольшой резерв красной крови. Постоянство процента ретикулоцитов крови в норме позво­ляет судить об интенсивности кроветворения.

Выход эритроцитов из костного мозга регулируется гумо-рально, в частности селезенкой и эритропоэтином (гормон, стимулирующий образование эритроцитов в костном мозге). В норме время созревания ретикулоцита в периферической крови составляет 35—45 ч. В случае выхода в кровь резервных ретикулоцитов это время иногда удлиняется, так как посту­пают ретикулоциты первых стадий созревания. Содержание ре-тикулоцитов в крови в норме, по данным разных авторов, со­ставляет от 0,8—1,3 до 0,2—2%.

При исследовании методом электронной микроскопии ре-тикулоцит имеет вид клетки неправильной формы с остатками органелл. Маленькие митохондрии и центриоли сконцентри­рованы в той области клетки, где на стадии нормоцита отделя­лось ядро. Рибосомы рассеяны по цитоплазме. При созревании митохондрии уменьшаются в числе и размерах, полирибосомы превращаются в монорибосомы. По мере того как ретикулоцит самопереваривает органеллы, в нем появляются вакуоли.

58

ОБМЕН ЖЕЛЕЗА

Железо является одним из основных по значению микроэле­ментов организма. Почти все железо входит в состав различ­ных белков. Из них наиболее важен гемоглобин, функция ко­торого — перенос кислорода от легких к тканям. Гемоглобин состоит из небелковой части — гема, и белковой части — гло­бина. В молекуле гема железо связано с протопорфирином. Гем не только входит в состав гемоглобина, он содержится в миоглобине, цитохромах, входит в состав каталазы, лактопе-роксидазы. Основной белок, содержащий железо и не имеющий гемовой группы, — ферритин. Он содержит железо запасов. Же­лезо входит и в состав производного ферритина — гемосидери-на. Не содержит группы гема белок трансферрин, переносящий железо. Железо в негемовой форме есть в ряде ферментов (ако-нитазе, ксантиноксидазе). Основное количество железа в орга­низме (57,6%) входит в состав гемоглобина и содержится в эрит­роцитах.

Значительное количество железа есть в мышцах (27,6%). Большая часть этого железа входит в состав ферритина (68,1% железа мышц), остальная часть включена в миоглобин (21,9%). В печени откладывается 7,8% железа организма. Железо пе­чени в основном входит в состав ферритина и гемосиде-рина.

Трансферрин — белок плазмы крови, относящийся к гло­булинам. Он имеет 2 активных участка, каждый из которых может связать по одному атому железа в трехвалентной форме. Основной синтез трансферрина у людей происходит в печени. За сутки производится 12—24 мг трансферрина на 1 кг массы, т. е. 5—9% всего количества этого белка.

Содержание железа в организме зависит в основном от его всасывания. Выделение железа из организма — процесс, недо­статочно регулируемый. Существует сложный механизм, пре­пятствующий всасыванию избыточного количества железа. Хотя теоретически весь кишечник, включая толстую кишку, способен всасывать железо, основное количество железа вса­сывается в двенадцатиперстной кишке, а также в начальной части тощей кишки. Чем больше дефицит железа, тем дальше в тощую кишку распространяется зона его всасывания. Про­цесс всасывания железа у человека включает в себя проникно-59

вение железа в слизистую оболочку из просвета кишки, про­никновение железа из слизистой оболочки в плазму, заполне­ние запасов железа в слизистой оболочке и влияние этих запа­сов на всасывание. Железо проникает в слизистую оболочку из просвета кишки всегда быстрее, чем поступает из сли­зистой оболочки в плазму. Хотя обе величины зависят от по­требностей организма в железе, проникновение железа в слизи­стую оболочку кишки меньше зависит от содержания железа в организме, чем проникновение железа из слизистой оболоч­ки в плазму. При повышенной потребности организма в желе­зе скорость его поступления в плазму из слизистой оболочки приближается к скорости проникновения в слизистую обо­лочку кишки. Железо при этом в кишке практически не от­кладывается. Прохождение железа через слизистую оболочку занимает несколько часов. В этот период кишка невосприим­чива к дальнейшему всасыванию железа. Через некоторое вре­мя железо вновь всасывается с такой же интенсивностью. При уменьшении потребности организма в железе замедляет­ся его проникновение в кишку, еще больше уменьшается по­ступление железа из слизистой оболочки в плазму. Большая часть железа, которое не всасывается, откладывается в кишке в виде ферритина.

Всасывание железа, входящего в состав гема, происходит значительно более интенсивно, чем всасывание неорганиче­ского пищевого железа. В слизистой оболочке кишки имеется фермент гемоксигеназа, необходимый для распада молекулы гема на билирубин, окись углерода и ионизированное железо. При нормальном содержании железа в организме значитель­ная его часть проходит через слизистую оболочку кишки в ток крови, а определенная часть задерживается в стенке кишки. При сидеропении в слизистой оболочке задерживается значи­тельно меньшая часть, основная часть железа оказывается в плазме. При избытке железа в организме основная часть же­леза, проникшего в слизистую оболочку, в ней и задерживается. Впоследствии эпителиальная клетка, наполненная железом, движется от основания к концу ворсинки, затем слущивается и выводится с калом вместе с невсосавшимся железом.

Этот физиологический механизм всасывания действует при обычных содержащихся в нормальной пище концентрациях же­леза. Если концентрация железа превышает в десятки и сотни раз физиологическую, то всасывание ионного двухвалентного

60

железа во много раз возрастает. Это следует учитывать при ле­чении больных солями двухвалентного железа. Трехвалентное железо практически не всасывается ни в физиологических кон­центрациях, ни в избыточных. Всасывание пищевого железа строго лимитировано: за сутки всасывается не более 2—2,5 мг.

Железо содержится во многих продуктах как растительно­го, так и животного происхождения. Высока концентрация железа в мясе, печени, почках, много железа содержат бобы сои, петрушка, горох, шпинат, сушеные абрикосы, чернослив, изюм. Значительное количество железа содержится в рисе, хлебе, яблоках. Однако имеет значение не количество железа в продукте, а его всасывание из данного продукта. Из продук­тов растительного происхождения железо всасывается очень ограниченно, в значительно большей степени — из большин­ства животных продуктов. Железо, входящее в состав белков, содержащих гем, всасывается значительно лучше, чем из фер-ритина и гемосидерина, а железо из печени всасывается значи­тельно меньше, чем из мяса. Поэтому хуже всасывается железо из рыбы, так как в ней железо присутствует в основном в виде гемосидерина и ферритина, а в телятине до 90% железа содер­жится в виде гема.

На всасывание железа влияет ряд факторов. Частота сочета­ния железодефицитной анемии с ахилией (отсутствие соляной кислоты и фермента пепсина в желудочном соке) еще в XX в. дала основание предполагать, что железо всасывается лишь при нормальной желудочной секреции и ахилия является одним из основных факторов, приводящих к развитию железодефицит-ной анемии. Однако исследования показали, что нормальная желудочная секреция влияет на всасывание некоторых форм железа, однако это не главный фактор в регуляции его всасыва­ния. Хлористоводородная кислота влияет лишь на всасывание трехвалентного железа. Желудочная секреция не влияет на вса­сывание железа, входящего в состав гема.

В норме всасывание гемоглобинового железа у здоровых женщин в среднем составляет 16,9 ± 1,6%, у мужчин — 13,6 ± 1%. При железодефицитной анемии всасывание железа резко по­вышено и не различается у лиц с нормальной и пониженной секрецией. Нормальным оказалось всасывание железа у лиц, перенесших удаление части желудка. У лиц с атрофическим гастритом без анемии всасывание гемоглобинового железа не отличалось от всасывания железа у здоровых лиц. Доказано,

61

что оксалаты, фитаты, фосфаты входят в комплекс с железом и снижают его всасывание, а ряд веществ усиливает всасыва­ние железа. К ним относятся аскорбиновая, янтарная, пирови-ноградная кислоты, фруктоза, сорбит. Всасывание железа уси­ливается под влиянием алкоголя.

Недостаток кислорода, снижение запасов железа в орга­низме, активизация кроветворения усиливают всасывание же­леза. Влияют на всасывание железа насыщение трансферрина, концентрация железа плазмы, скорость оборота железа, уро­вень эритропоэтина.

После всасывания железо связывается с трансферрином, который переносит железо к эритрокариоцитам костного моз­га. Кроме того, трансферрин переносит железо от клеток, где хранятся его запасы, к эритрокариоцитам, а также от фагоци­тирующих макрофагов, где железо распадается, к клеткам костного мозга и к местам, где сохраняются запасы железа. Одна молекула трансферрина присоединяет 2 атома железа.

На мембране эритрокариоцита и мембране ретикулоцитов наблюдаются специфические участки для обратимого присо­единения трансферрина. Связывание железа с трансферрином и его освобождение — это активные процессы, которые подав­ляются ингибиторами ферментов. К поверхности ретикуло-цита могут присоединяться 25 000—50 000 молекул трансфер-рина, нагруженных железом. Меченый по железу трансферрин легко присоединяется к ретикулоцитам, но не присоединяется к лейкоцитам, тромбоцитам и зрелым эритроцитам.

После того как трансферрин «разгружает» железо на по­верхности эритрокариоцитов, оно проникает внутрь клетки. Трансферрин в большинстве случаев способен возвращаться в плазму, но некоторые его молекулы проникают внутрь эрит-рокариоцита и связываются с молекулой носителя. Железо проникает в митохондрии, где происходит синтез гема из про-топорфирина и железа. Образование ферритина происходит в эритрокариоците из белка апоферритина, синтезируемого в клетке, и железа, проникшего в клетку.

Наиболее вероятно, что синтез ферритина в эритрокариоци-те нужен для удаления из клетки избыточного железа, не во­шедшего в гемоглобин. Этот ферритин собирается в лизосомах, а затем удаляется из клетки как в костном мозге, так и в цирку­ляции после удаления из клетки ядра. В удалении гранул желе­за из циркулирующей клетки участвует, по-видимому, селезен-62

ка, так как в эритроцитах людей после удаления селезенки об­наруживаются гранулы железа, а в норме выявить их в зрелых эритроцитах не удается.

Основным белком, используемым для сохранения избытка железа в организме, является ферритин. Ферритин — это во­дорастворимый комплекс гидроокиси трехвалентного железа и белка — апоферритина. Гидроокись железа соединена с ос­татком фосфорной кислоты. Молекула ферритина напоми­нает по форме грецкий орех: скорлупа ореха — это белок апо-ферритин, а внутри находятся в различном количестве атомы железа, почти вплотную прилегающие один к другому. Ферри-тин может вместить до 4500 атомов железа, практически 1 мо­лекула содержит около 3000 атомов. Молекулярная масса фер-ритина зависит от числа атомов железа, а этот показатель может колебаться. В среднем молекулярная масса ферритина близка к 460 000. Ферритин в норме имеется в плазме и прак­тически почти во всех клетках организма, но больше всего — в печени и мышцах.

Гемосидерин — белок, содержащий железо, обнаруживае­мый в фагоцитирующих макрофагах и их производных, в мак­рофагах костного мозга и селезенки, в купферовских клетках печени. Гемосидерин — это частично денатурированный и де-протеинизированный ферритин. Иммунологически гемосиде-рин полностью идентичен ферритину. Молекула ферритина содержит 20% железа, а в гемосидерине железа больше — 25— 30%. В отличие от ферритина гемосидерин нерастворим в воде.

Как гемосидерин, так и ферритин используются в качестве белков запаса, однако скорость мобилизации гемосидерина значительно более медленная, чем ферритина. Железо запасов может быть как в паренхиматозных клетках, так и в фагоцити­рующих макрофагах. В норме основную часть железа, связан­ного с трансферрином, организм использует для кроветворе­ния. Фагоцитирующие макрофаги, получившие железо при разрушении в них эритроцитов, в основном передают это же­лезо трансферрину, который вновь использует его для крове­творения. Паренхиматозные клетки тоже содержат железо, но в основном в запасах, и лишь малая часть его передается транс-феррину и используется для эритропоэза. Паренхиматозные клетки в свою очередь получают железо из трансферрина.

В отличие от железа макрофагов железо, находящееся в па­ренхиматозных клетках, расходуется медленно. Аскорбиновая кислота увеличивает освобождение железа из макрофагов, но

63

не влияет на его освобождение из паренхиматозных клеток. Освобождение железа из паренхиматозных клеток увеличи­вается при кровотечениях и уменьшается при массивных ге-мотрансфузиях. При кровотечениях уменьшается захват эрит­роцитов макрофагами, следовательно, освобождение железа макрофагами в такой ситуации имеет меньшее значение.

Понятие «лабильный пул железа» появилось при изучении кинетики железа. Оно покидает плазму и входит в интерсти-циальное пространство тканей. Там железо может связывать­ся с клеточными мембранами. Его часть возвращается в плаз­му, и этот процесс приводит к отклонению линии клиренса железа, что выявляется в 1-й или во 2-й день после введения радиоактивного железа. Изменение в наклоне линии зависит от количества так называемого лабильного пула. Рассчитано, что в норме лабильный пул содержит 80—90 мг железа.

Тканевое железо — это 6—8 мг железа, входящего в состав цитохромов и других ферментов всех тканей организма.

Мужчины за сутки теряют около 1 мг железа. Потери желе­за у неменструирующих женщин соответствуют этим цифрам. Потери железа у менструирующих женщин намного превы­шают потери железа у мужчин. Они слагаются из потерь, свой­ственных мужчинам, и потерь, свойственных только женщи­нам: потери железа во время менструальных кровотечений, во время беременности, родов и лактации.

По данным различных исследований, потери железа у здо­ровых женщин колеблются от 2 до 79 мг за одну менструацию. В среднем они теряют за время менструации 30 мл крови, что соответствует 15 мг железа, однако у 11% здоровых женщин количество теряемой крови превышает 80 мл (40 мг железа). Такую кровопотерю гинекологи считают нормальной. У ро­жавших женщин кровопотеря несколько больше, чем у неро­жавших. Таким образом, при расчете потери железа на 1 день месяца следует учитывать, что при нормальных менструациях женщины теряют в день от 0,5 до 1,2 мг железа.

Во время беременности потеря железа составляет не менее 700—800 мг, а потребности в железе во время беременности большие, они составляют 800—1200 мг.