ЭРИТРОЦИТЫ

ЭРИТРОЦИТЫ (erythrocytus, единственное число; греческий erythros красный + kytos вместилище, здесь — клетка) — безъядерные форменные элементы крови, содержащие гемоглобин.

О существовании эритроцитов стало известно более 300 лет назад, когда в 1658 году Сваммердам (J. Swammerdam) обнаружил «красные шарики» в крови лягушки. Затем А. Левенгук в 1673 году нашел их в крови человека. Основное функциональное значение эритроцитов было выяснено во второй половине 19 веке. Не малая заслуга в этом принадлежит И. М. Сеченову.

Рис. 1. Различные формы эритроцитов крови, выявляемые при сканирующей электронной микроскопии: а — ретикулоциты (указаны стрелками); х 4000; б — стоматоцит (вверху) и планоцит (внизу); х 5000; в — сфероцит с белковыми наложениями; X 5000; г — микросферула; X 5000.

Количество циркулирующих эритроцитов в организме здорового взрослого человека в обычных условиях составляет 25*10¹²—30» 10¹². Нормальными усредненными показателями содержания эритроцитов в 1 мкл крови принято считать для мужчин 4,0—5,0 млн., для женщин — 3,9—4,7 млн. Образование эритроцитов является конечной стадией эритроцитопоэза (см. Кроветворение, Костный мозг). Костный мозг продуцирует в течение 1 часа примерно 1010 эритроцитов, а в сутки (из расчета на 1 кг веса) у мужчин 3,5 *10⁹, у женщин 2,63* 10⁹ эритроцитов. С потерей ядра эритроидная клетка превращается в ретику лоцит; он содержит базофильную субстанцию (ретикулум), которая хорошо выявляется при суправи-тальной окраске бриллианткрезиловым синим и представляет собой остатки рибосомальных комплексов, митохондрий и других органелл. При окраске крови или костного мозга по Романовскому — Гимзе (см. Романовского — Гимзы метод) ретикулоциты определяются как полихроматофилы (см. Полихромазия). По величине они несколько крупнее зрелых эритроцитов. При сканирующей электронной микроскопии (см.) на поверхности ретикулоцитов видны мелкие углубления (рис. 1,а). В крови взрослого здорового человека содержится обычно 0,2—1% ретикулоцитов (см. Гемограмма, Кровь). Их количество отражает функциональное состояние костного мозга. Ретикулоцитопения (снижение содержания ретикулоцитов в крови) свидетельствует об угнетении эритроцитопоэза, что отмечается, например, при врожденных и приобретенных гипопластических и апластических анемиях (см. Гипопластическая анемия). Ретикулоцитоз (повышенное содержание ретикулоцитов) указывает на активную деятельность ростка красного костного мозга, связанную, например, с острой кровопотерей или гемолитическим кризом (см. Кризы). При патологических состояниях в кровь могут поступать незрелые по-лихроматофильные эритроциты или эритроциты с базофильной пунктацией. Последние отличаются от ретикулоцитов характером расположения включений и их способностью окрашиваться гематоксилином и другими базофильными красителями.

Строение, форма, размеры и функция эритроцитов

При исследовании эритроцитов с помощью трансмиссионного электронного микроскопа отмечается высокая однородная электронно-оптическая плотность цитоплазмы за счет содержащегося в ней гемоглобина (см.); органеллы отсутствуют. Плазмолемма (клеточная мембрана) эритроцитов имеет сложное строение и состоит из четырех слоев. Наружный слой образован гликопротеидами и содержит разветвленные комплексы олигосахаридов, которые представляют собой концевые отделы групповых антигенов крови (см. Группы крови). В этот же слой частично входят адсорбированные протеины плазмы. Средние два слоя образуют классическую двойную липидную мембрану (см. Мембраны биологические), включающую глобулярные белки. Основная часть липидов состоит из фосфолипидов, холестерина и глицеридов. Внутренний, обращенный к цитоплазме слой состоит из белков — спектрина и актина. Спектрин обладает сократительной способностью и К+, Na+-зависимой АТФ-азной активностью, с ним связаны молекулы гликолитических ферментов и гемоглобина. Реологические свойства эритроцитов, пластичность их плазмолеммы во многом определяются структурно-функциональным состоянием этого белка. Из других структурных белков эритроцитов были выделены и идентифицированы гликофорин и сиалогликопротеин.

При сканирующей электронной микроскопии выявляются эритроциты различной формы (см. рис. 1 и 2 к ст. Кровь). Среди циркулирующих эритроцитов основную массу составляют дискоциты; встречаются также сферические формы — стоматоциты, эхиноциты, сфероциты. Дискоцит представляет собой двояковогнутый диск с ровной поверхностью. Площадь его поверхности примерно в 1,7 раза превышает площадь поверхности сферического эритроцита при равном объеме клеток. Считают, что эритроциты в виде диска наиболее адаптированы к диффузии газов и транспорту различных веществ через плазмолемму; подавляющее большинство эритроцитов легко проходит по капиллярам, имеющим вдвое меньший диаметр, чем сама клетка. Эти свойства эритроцитов обусловлены их высокой способностью изменять свою конфигурацию за счет дископодобной формы клетки, относительно низкой вязкости нормального гемоглобина и эластичности клеточной мембраны. Сферические формы эритроцитов имеют пониженную эластичность, в связи с этим они задерживаются в фильтрационном ложе селезенки и уничтожаются макрофагами.

Рис. 2. Трансформация дискоцита (Д) в сфероцит (Сф): через стадию эхиноцитов 1—4 порядков (Эх1, Эх2, Эх3, Эх4) и через стадию стоматоцитов 1—4 порядков (Ст1, Ст2, Ст3, Ст4).

Эхиноцит образуется из дискоцита; при этом сначала по окружности дискоцита, а затем по всей поверхности клетки появляются грубые выросты (на этом этапе дискоцит имеет вид ежа или тутовой ягоды), после чего он приобретает сферическую форму (рис. 2). Трансформация дискоцита в эхиноцит обратима до тех пор, пока не происходит потери части выростов плазмолеммы. Конечным этапом такой трансформации является образование сфероцита. Образование эхиноцитов вызывает ряд факторов, как внутриклеточных (снижение концентрации АТФ, накопление ионов кальция и лизолецитина в эритроцитах), так и внеклеточных (изменение электролитного состава плазмы крови, pH, температуры, концентрации жирных и желчных кислот, а также воздействие нек-рых лекарственных средств, в частности салицилатов и барбитуратов). В норме количество эхиноцитов не превышает 1%. При длительном хранении консервированной донорской крови количество эхиноцитов возрастает до 70—80% в результате потери эритроцитами АТФ.

Стоматоцит развивается из дискоцита в результате метаболических нарушений в клетке. Трансформация начинается со сглаживания контура дискоцита с одной стороны; эритроцит становится куполообразным, затем вогнутая часть клетки уменьшается, и эритроцит принимает сферическую форму (рис. 2). Этот процесс обратим до стадии потери участков плазмолеммы. В нормальных условиях стоматоциты составляют 2—5% эритроцитов.

Сфероцитоз — увеличение количества сферических форм эритроцитов в крови — свидетельствует о патологических отклонениях в организме, детерминированных наследственными или приобретенными повреждающими факторами. Для выявления повышенной сферуляции эритроцитов определяют сфероцитарный индекс, или показатель сферичности (см. Эритро-цитометрия). При необратимой трансформации дискоцита в сфероцит выросты плазмолеммы превращаются в миелиноподобные фигуры или произвольные микросферулы (рис. 1, г).

Рис. 3. Мишеневидные эритроциты при талассемии в светооптическом микроскопе; X 1500.

В зависимости от формы эритроцитов выделяют также планоциты (рис. 1,6) — тонкие дискоциты с широким, но относительно мелким углублением, характерные для железодефицитной анемии (см.); дрепаноциты — серповидные эритроциты, выявляемые при серповидно-клеточной анемии (см.); мишеневидные эритроциты (рис. 3) — дискоциты с центрально расположенным возвышением, наиболее часто встречающиеся при талассемии (см.); овалоциты (эллиптоциты) — дискоциты овальной или эллипсоидной формы, характерные для овалоцитарной гемолитической анемии (см.). При анемиях эритроциты могут приобретать различные причудливые формы, это явление получило название «пойкилоцитоз».

Размеры эритроцитов человека довольно изменчивы. В высушенных мазках крови здорового человека абсолютное большинство эритроцитов представлено нормоцитами. Их средний диаметр равен 7,2—7,5 мкм, средняя толщина 1,9—2,1 мкм, средний объем 76—96 мкм³, площадь поверхности 140—145 мкм². По данным И. А. Кассирского и Г. А. Алексеева (1970), микроцит имеет диаметр меньше 6,7 мкм, диаметр макроцита больше 7,7 мкм, диаметр мегалоцита превышает 9,5 мкм. Иногда встречаются эритроциты диаметром 2—3 мкм (шизо-циты). У здоровых взрослых людей количество нормоцитов составляет в среднем 70%, что определяет степень физиологического анизоцитоза, то есть различие эритроцитов по величине. Уменьшение числа нормоцитов при увеличении числа микроцитов (микроцитоз) и (или) макроцитов (макроцитоз) является одним из ранних признаков нарушения эритроцитопоэза. При анемиях это становится наиболее выраженным. Микроцитоз характерен для железодефицитных состояний и микросфероцитарной гемолитической анемии (см. Гемолитическая анемия). Сдвиг в сторону макроцитоза чаще всего связан с недостатком в организме антианемических факторов, усиленным эритроцитопоэзом или нарушением функций печени. Наиболее точное представление о распределении эритроцитов по величине дает эритроцитометрическая кривая, или так называемая кривая Прайс-Джонса (см. Эритроцитометрия).

Основной функцией эритроцитов является транспорт кислорода и углекислоты. Эритроциты участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме, а также ионного равновесия плазмы, водно-солевом обмене организма. Они играют важную роль в регуляции активности свертывающей системы крови (см. Свертывающая система крови). Целые эритроциты, так же как и тромбоциты (см.), влияют на образование тромбопластина. Появление в циркулирующей крови разрушенных эритроцитов может способствовать гиперкоагуляции и тромбообразованию. Эритроциты активно обмениваются липидами с плазмой крови, адсорбируют и транспортируют к тканям различные аминокислоты, биологически активные вещества и др.

Биохимия, иммунология, старение и разрушение эритроцитов

Сухой остаток зрелого эритроцита содержит около 95% гемоглобина, остальное приходится на долю других веществ (липидов, негемоглобиновых белков, углеводов, солей, ферментов и др.). В состав эритроцитов входят негемовое железо, фосфор, сера, цинк, медь, свинец, олово, марганец, алюминий, серебро, калий, натрий, магний, хлор и анионы HCO₃^–, HPO₄^2- и др. В эритроцитах, несмотря на отсутствие цикла трикарбоновых кислот (см. Трикарбоновых кислот цикл) и системы цитохромов (см.), происходит генерирование АТФ, образование и разрушение гексозофосфатов и пентозофосфатов, образование, окисление и восстановление различных нуклеотидов. Наряду с этим в эритроцитах синтезируется ряд веществ, важных для жизнедеятельности клеток, например глутатион (см.). Эритроциты человека содержат более 140 ферментов. Метаболизм эритроцитов представлен в основном анаэробным гликолизом (см.). Отличительной особенностью гликолиза в эритроцитах по сравнению с другими клетками является выработка значительного количества 2,3-дифосфоглицериновой кислоты, регулирующей кислородно-связывающую функцию гемоглобина. Кроме гликолиза в эритроцитах происходит прямое окисление глюкозы — пентозофосфатный цикл (см. Углеводный обмен), на долю которого приходится 10—11% всего энергетического метаболизма клетки.

Средняя продолжительность жизни эритроцитов составляет примерно 120 дней. При патологических состояниях может происходить относительное укорочение средней продолжительности жизни эритроцитов, обусловленное не только случайным разрушением клеток, но и ускорением самого процесса старения. В связи с этим следует различать среднюю продолжительность жизни эритроцитов и среднюю потенциальную жизнеспособность клетки. На жизнеспособность и биоэнергетику эритроцитов существенно влияет структурная модификация липидов плазмолеммы эритроцитов, заключающаяся в увеличении относительного количества фосфолипидов (см. Фосфатиды), содержащих ненасыщенные жирные кислоты (см.). Установлено, что средняя продолжительность жизни эритроцитов находится в обратной зависимости от интенсивности перекисного окисления липидов в плазмолемме эритроцитов, поэтому средняя продолжительность жизни эритроцитов и суточный эритроцитопоэз у жителей различных географических регионов, а также при экстремальных нагрузках на здоровый организм имеют значительные различия. При этом физиологическое количественное содержание эритроцитов в крови достигается уравновешиванием процессов разрушения и регенерации эритроцитов.

По мере старения эритроцитов метаболизм клетки нарушается; снижается содержание белков, липидов и гликопротеидов. Утилизация глюкозы уменьшается примерно в 3 раза, концентрация АТФ, НАД-Н, НАДФ-Н,2,3-дифосфоглицериновой кислоты и глутатиона снижается, что приводит к вторичным деструктивным изменениям эритроцитов (сферуляции и потере эластичности). Снижение количества сиаловой кислоты в составе гликопротеидов влечет за собой изменение важнейших свойств поверхности эритроцитов (плотности электрического заряда, антигенности и рецепции). В этом случае повышается способность эритроцитов к агглютинации.

При созревании и старении эритроцитов изменяются антигенные свойства его поверхности. Плотность антигенных детерминант на поверхности старых эритроцитов значительно выше, чем на поверхности молодых. Предполагают, что с потерей сиаловой кислоты «демаскируются» гликопротеиновые комплексы, обладающие способностью связываться с IgG, после чего макрофаги и лимфоциты-киллеры (см. Иммунокомпетентные клетки) «узнают» «маркированные» эритроциты и уничтожают их. В крови нередко можно наблюдать сферические эритроциты, несущие на своей поверхности адсорбированные белковые комплексы (рис. 1, в). Аутоиммунный клеточный механизм физиологического разрушения эритроцитов изучен не полностью.

Белки эритроцитов, ставшие по тем или иным причинам антигенами для своего организма, вызывают образование антиэритроцитарных аутоантител типа агглютининов, гемолизинов и опсонинов. В клинической практике -же наибольшее значение имеет определение агглютининов, которые подразделяются на полные и неполные антитела (см. Антитела, Гемагглютинация). Полные антитела, соединяясь с антигенами эритроцитов, вызывают агглютинацию и разрушение эритроцитов, что происходит, например, при гемолитической анемии, обусловленной Холодовыми аутоантителами. Неполные антитела, блокируя антигены на поверхности эритроцитов, не приводят к развитию гемагглютинации в солевой среде и непосредственной деструкции клетки, но значительно сокращают продолжительность ее жизни. Наиболее частой разновидностью этих антител являются неполные тепловые агглютинины, способные вызвать аутоиммунную гемолитическую анемию. Неполные антитела могут быть фиксированы на эритроциты и находиться в плазме крови в свободном состоянии. Для обнаружения первых применяют прямую реакцию Кумбса, вторых — непрямую реакцию Кумбса (см. Кумбса реакция). В отличие от аутоагглютининов аутогемолизины (см. Гемолиз) разрушают эритроциты при участии комплемента (см.) непосредственно в кровяном русле; среди них основное значение имеют кислотные гемолизины и двухфазные гемолизины Доната — Ландштейнера (см. Гемолитическая анемия). Определение антиэритроцитарных аутоантител играет важную роль в диагностике и лечении аутоиммунных гемолитических анемий.

При повторных переливаниях крови могут образоваться антиэритроцитарные изоантитела (см. Группы крови, Резус-фактор), являющиеся по своей серологической характеристике агглютининами. Агглютинация эритроцитов наблюдается при ряде вирусных заболеваний, так как вирусы содержат специфичные гемагглютинины (см. Агглютинация, Гемагглютинация).

Методы исследования эритроцитов

Подсчет числа эритроцитов крови производят различными способами. Общее количество эритроцитов подсчитывают в 1 мкл крови в счетной камере под микроскопом (см. Камеры счетные), колориметрическим методом, с помощью автоматических счетчиков. Общий объем циркулирующих эритроцитов определяют исходя из объема циркулирующей крови и гематокритного числа (см.). Объем циркулирующей крови чаще устанавливают радиоизотопными методами путем введения в кровь радиоактивного фосфора (³²P), хрома (⁵¹Cr), альбумина, меченного ¹³¹I, и др. Показатели объема циркулирующей крови и объема циркулирующих эритроцитов имеют большое диагностическое значение при различного рода кровопотерях и нарушении кровообращения.

Оценка состояния красной крови может быть дана на основании комплекса исследований: установления количества гемоглобина, числа эритроцитов, их морфологии и интенсивности окраски. В связи с этим определяют среднее содержание гемоглобина в одном эритроците и цветной показатель (см. Гемограмма). Морфологию изучают в окрашенных мазках крови с помощью светооптических и электронных микроскопов. Наиболее распространенными являются методы окраски по Романовскому — Гимзе (см. Романовского — Гимзы метод) и по Нохту. Большое значение в клин, практике имеет определение РОЭ (см. Оседание эритроцитов) и резистентности эритроцитов к гипотоническим растворам, химическим и физическим воздействиям (см. Гемолиз). Цитохимические, биохимические и иммунологические исследования эритроцитов проводят для выявления патологии красного кроветворения и определения ее характера (см. Костный мозг, Кровь).

Изменения эритроцитов в норме и при патологии

Количество эритроцитов в 1 мкл крови новорожденных, по данным различных исследователей, колеблется от 4,5 до 7,5 млн.; наибольшее число эритроцитов наблюдается в первые часы жизни (7,5 млн.), затем количество их быстро уменьшается и к 12—14-му дню жизни обычно достигает 4,9—5,0 млн. В первые 5— 7 дней жизни у детей отмечается отчетливый анизоцитоз, часто возникают пойкилоцитоз и полихроматофилия. У детей от 1 года до 2 лет, а также от 5 до 7 лет и от 12 до 14 лет выявляются большие индивидуальные колебания числа эритроцитов. Постепенно с возрастом (обычно после 16 лет) устанавливаются стабильные величины для всех параметров эритроцитов. У лиц пожилого и старческого возраста число эритроцитов снижается в среднем до 3,8—4,0 млн. в 1 мкл крови. Осмотическая резистентность эритроцитов в гипотонических солевых растворах у новорожденных и детей грудного возраста выше, чем у детей старшего возраста и у взрослых. Гемоглобин эритроцитов у новорожденных состоит в основном из фетального гемоглобина (70—90%). К 2 годам жизни он почти полностью замещается гемоглобином «взрослых». Несмотря на высокую метаболическую активность эритроцитов, у новорожденных средняя продолжительность жизни эритроцитов снижена за счет усиленной оксидации и пероксидации клеточных структур, в первую очередь фосфолипидов плазмолеммы. Для всей популяции эритроцитов стареющего организма характерно снижение АТФ, НАД-Н,2,3-дифосфоглицериновой кислоты, осмотической и кислотной резистентности эритроцитов, однако укорочения средней продолжительности жизни эритроцитов у лиц пожилого и старческого возраста не наблюдается. Функциональная и структурная неравнозначность эритроцитов и связанная с ней вариабельность содержания эритроцитов в крови в онтогенезе, а также у различных индивидуумов определяется метаболической активностью клеток, антиокислительной защитой клеточных структур и устойчивостью эритроцитов к гемолизу. В связи с этим на количественные и качественные параметры эритроцитов практически здорового человека большое влияние оказывают генетические и экологические факторы.

Эритроциты при их патологической регенерации или повышенной деструкции могут содержать различные включения. Так, базофильная пунктация эритроцитов, открытая П. Эрлихом в 1886 году, имеет цитоплазматическое происхождение; в отличие от базофильной субстанции ретикулоцитов она располагается по периферии эритроцитов и окрашивается всеми красителями, используемыми при обработке мазков крови. Базофильная пунктация выявляется как мелкоточечная зернистость синего цвета; наиболее часто она встречается при отравлениях свинцом.

В эритроцитах обнаруживают так называемые тельца Жолли и кольца Кебота, которые являются остатками ядер. Тельца Жолли встречаются в эритроцитах в виде отдельных зернышек величиной 1—2 мкм, они, как и кольца Кебота, окрашиваются азурофильно и базофильно. Появление их обусловлено нарушением энуклеации (выталкивания) ядра из нормобласта. Тельца Жолли встречаются наиболее часто после удаления селезенки. Кольца Кебота имеют иногда форму восьмерки или ракетки, встречаются при пернициозной анемии.

При различных видах малярии в эритроцитах выявляется шюффнеровская зернистость, имеющая вид мелкого азурофильного крапа, и более крупная неравномерная зернистость темно-фиолетового цвета — пятнистость Маурера.

Тельца Гейнца — Эрлиха определяются в эритроцитах при обычной окраске мазков крови как небольшие округлые образования (включения) ярко-красного цвета, при суправитальной окраске они имеют синий цвет. Образование этих телец обусловлено коагуляцией полипептидных цепей молекулы гемоглобина при различных патологических состояниях, связанных с интоксикацией организма, в частности при отравлении анилиновыми красителями, гемолитическими ядами, а также при энзимопатиях (см. Энзимопеническая анемия) или в случае присутствия в эритроцитах нестабильных гемоглобинов (см. Гемоглобин; Гемоглобинопатии).

Иногда в эритроцитах встречаются зерна гемосидерина, такие эритроциты называют сидероцитами, увеличение их количества наблюдается при некоторых заболеваниях, например при железорефрактерной анемии (см.).

При различных патологических состояниях количество эритроцитов может снижаться, например при анемиях, или повышаться (например, см. Полицитемия, Эритроцитозы, Эритроцитоз наследственно-семейный).

См. также Кроветворение, Кровь.

Библиогр.: Ашкинази И. Я. Эритроцит и внутреннее тромбопластинообразование, Л., 1977; Возрастная физиология, под ред. В. Н. Никитина, с. 68, Л., 1975; Истаманова Т. С., Алмазов В. А. и Канаев С. В. Функциональная гематология, Л., 1973; Кинетические аспекты гемопоэза, под ред. Г. И. Козинца и Е. Д. Гольдберга, с. 80, Томск, 1982; Клиорин А. И. и Тиунов Л. А. Функциональная неравнозначность эритроцитов, Л.,1974; Коржуев П. А. Гемоглобин, М., 1964; Крымский Л. Д., Нестайко Г. В. и Рыбалов А. Г. Растровая электронная микроскопия сосудов и крови, М., 1976; Марачев А. Г., и д р. Взаимосвязь процессов эритропоэза, эритродиереза и перекисного окисления липидов мембран эритроцитов, Вестн. АМН СССР, № 11, с. 65, 1983; Мембраны и болезнь, под ред. Л. Волиса и др., пер. с англ., М., 1980; Мосягина E. Н. Эритроцитарное равновесие в норме и патологии, М., 1962; Наследственные анемии и гемоглобинопатии, под ред. Ю. Н. Токарева и др., с. 23, М., 1983; Нормальное кроветворение и его регуляция, под ред. Н. А. Федорова, М., 1976; Пухова Я. И. Аутоиммунный клеточный механизм фйзиологического разрушения эритроцитов, Новосибирск, 1979; Рябов С. И. Основы физиологии и патологии эритропоэза, Л., 1971; Соколов В. В. и Грибова И. А. Показатели периферической крови у здоровых людей, Лаб. дело, № 5, с. 259, 1972; Физиология системы крови, Физиология эритропоэза, под ред. В. Н. Черниговского, с. 211, 274, Л., 1979; Человек, Медико-биологические данные, пер. с англ., с. 45, М., 1977; К а у М. М.,а. о. Antigenicity, storage and ageing,physiologic autoantibodies to cell membrane and serum proteins and the senescent cell antigen, Molec. cell. Biochem., v. 49, p. 65, 1982; Red cell shape, ed. by M. Bessis а. о., N. Y., 1973.

А. Г. Марачев.