Эритроциты
Кроветворение плода совершается сначала в желточном мешке, стебле хориона, затем преимущественно в печени и, наконец, преимущественно в костном мозге (см. рис. 16) [Максимов А. А., 1916; Knoll, 1950; Pliedner, 1978]. Кроветворение
Примитивные кроветворные клетки желточного мешка рано дифференцируются, накапливая гемоглобин и превращаясь в примитивные эритробласты. П. Эрлих назвал примитивные эритробласты мегалобластами. Это большие клетки диаметра в среднем 9—30 мкм, овальной формы с тонкоструктурным ядром и цитоплазмой разной зрелости. Внешне мегалобласты эмбриона напоминают мегалобласты при пернициозной анемии. Однако дефицит витамина В[2 У плода не подтвердился [Thomas, Yoffey, 1962]. На ранних этапах эмбрионального периода в ток крови поступают преимущественн ядросодержащие красные клетки сначала с полихроматофильной, затем с ортохромной цитоплазмой. Однако, когда эмбрион достигает 7,5—8 мм в длину, до 15% его мегалобластов теряют ядро и вымываются в кровь в виде мегалоцитов [Knoll, 19501. В циркуляции встречаются ретикулоциты. К III месяцу эмбрионального периода число ретикулоцитов в кровотоке уменьшается, преобладают зреыые эритроциты первой генерации. Считается | Knoll, 1950; Kiinzer, 1962), что эритроциты первой генерации к началу месяца полностью исчезают из кровотока, не переходя в следующую клеточную генерацию. Число ретикулоцитов вновь возрастает к этому времени.
После 5 нед начинается второй — печеночный — период кроветворения; кроветворение в печени достигает максимума к V месяцу. Кроветворение второго периода преимущественно эритроидное, хотя с 12й недели в печени циркулирует много клеток-предшественниц не только красного ряда, но и гранулоцитарномакрофагальных. Они образуют in vitro макрофагальные, нейтрофильные колонии [Linch et al., 1982].
Зрелых элементов гранулопоэза в печени плода почти нет, а макрофагальных элементов много. В печени определяется много эритропоэтина, по-видимому, его образование в этот период (пик на 15—18й неделе) связано с купферовскими клетками, как показано в эксперименте [Naughton et al., 1979]. Эритроидные клетки-предшественницы в период печеночного эритропоэза представлены и КОЕЭ, и БОЕЭ. Но бурсторразующие эритроидные единицы у плода высокочувствительны к эритропоэтину (не меньше, чем КОЕЭ клетки взрослого), они раньше образуют бурсты в культуре — максимум на 10й день вместо 14го в постнатальном периоде и у взрослого человека (Stamatoyannopolos et al., 1979]. После 20 нед эритропоэз в печени снижается. Большинство исследователей [Sorensen, 1961; Merker, Carsten, 1963; и др.] подтверждают предположение А. А. Максимова (1927) о внесосудистом эритропоэзе в печени. Кроветворные клетки лежат между клетками печеночной паренхимы и в околосинусных пространствах эмбриональной печени.
На III месяце эмбрионального периода в эритропоэз включается селезенка, но у человека ее роль в пренатальном кроветворении ограничена. Печеночный период эритропозэа определяется как нормоблаттический. Самые большие ядерные клетки этой генерации меньше самых маленьких зрелых мегалобластов [Knoll, 1950], но больше миелоидных эритрокариоцитов; нередко их называют мккронормобластами. Созеевая, эти клетки в большинстве случаев теряют ядро и в ток крови поступают как безъядерные эритроциты — макроциты. Эритроциты этой генерации большей частью круглые.
На IV—V месяце начинается миелоидный прриод 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 экстраваскулярно, вне синусов, в строме костного мозга [Dacie, White, 1949; Pease, 1956]. Зрелые клетки поступают в ток крови путем диапедеза через стенки синусов костного мозга. Миелоидный эритропоэз плода мало отличается от эрттропоэза взрослого. Общей закономерностью эмбрионального эритропоэза являются постепенное уменьшение диаметра и объема эритроцитов и увеличение их числа [Kunzer, 1962]. Однако даже эритроциты и ретикулоциты новорожденного больше по размерам, чем у взрослого [Uve, 1970].
Эритроциты плода живут меньше, чем эритроциты взрослого человека — 45— 70 дней (в среднем 20—30 дней) вместо 120 дней.
Итак, 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 происходит в нескольких органах одновременно, и в циркуляции в одно и то же время может оказаться зрелое потомство из разных кроветворных органов. Неясно, имеется ли в каждом кроветворном органе своя ранняя клеткапредшественница (своя стволовая клетка?) или, например, клеткапредшественница из желточного мешка заселяет печень, а из печени поступает в костный мозг. Есть экспериментальное подтверждение самостоятельности клеток-предшественниц, создающих гемопоэз в каждом из кроветворных органов плода [Лацис Р. В. и др., 1979].
Смене кроветворных органов у плода отвечает смена типов продуцируемого красными клетками гемоглобина. Примитивные эритрокариоциты, поступающие из желточного мешка, продуцируют преимущественно эмбриональные гемоглобины: Gower I — Qstz, Cower II — из тех же цепей глобина, что и Gower I, и немного гемоглобина Портленд— s^Va (правда, оказалось, что гемопоэтические клетки желточного мешка мыши с 9го дня продуцируют in vitro не только эмбриональные геооглобины, но и гемоглобин взрослой мыши—Wang с соавт., 1982). До 37го дня преобладает продукция эмбриональных гемоглобинов.
В печени потомство эритроидыых клеток-предшественниц содержит в основном фетальный гемоглобин. До 30 нед внутриутробного периода у человеческого плода в циркуляции преобладает фетальный гемоглобин, хотя с 10 нед начинают появляться эритроциты с гемоглобином взрослого— НЬА. НЬА до 30 нед составляет лишь 10%. остальное составляют преимущественно клетки с НЬР; еще есть и следы эмбриональных гемоглобинов. После 30 нед содержание клеток с НЬА начинает нарастать, что совпадает с развитием костномозгового кроветворения. К моменту рождения фетальный гемоглобин составляет только 49%, остальное приходится на НЬА. Таким образом, красные клетки плода одновременно продуцируют несколько типов гемоглобина.
Эритропоэз новорожденных. В течение нескольких дней после рождения у новорожденного наблюдается полиглобулия: число эритроцитов от 4,5·106 в 1 мкл (в среднем к моменту рождения) через 12 ч после рождения повышается до 5,5·. 106 в 1 мкл, гемоглобин — от 156 г/л (15,6 г%) до 200 г/л (20 г%) [Kiinzer, 1962].
Спустя несколько дней у новорожденного снижается продукция эритропоэтина. Вероятно, с этим совпадает и снижение уровня эритроцитов и гемоглобина в крови. Такая картина наблюдается в течение первых I/g—2/a Mec жизни. Между 60м и 90м днем жизни вновь повышается содержание эритропоэтина, нарастает ретикулоцитоз, нормализуется эритропоэз [Леонова В. Г., 1961, 1966; Мосягина Е. Н,, 1969]. В течение первого года жизни изменяется антигенная структура эритроцитов:
антиген i, преобладающий на эритроцитах новорожденного, сменяется антигеном I [Marsh, 1961]. 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 (рис. 51, см. на цвет. вкл., 52). Предполагают, что плоский диск лучше всего адаптирован к транспорту веществ из клетки и внутрь ее и к диффузии газов к центру клетки (Чижевский А. Л., 1959; Hartridge, 1919; Ponder, 1948]. Подсчеты, произведенные Prankerd (1961), показали, что двояковогнутая форме 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.
С помощью электрофореза в мембране и цитоскелете эритроцита выделено 8 типов полипептидов. Среди них есть рецепторные белки — гликопротеины типа гликофорина, ктталитические белки, играющие роль в транспорте ионов и образующие каналы мембраны; к таким белкам относится интегральный белок мембраны, обозначаемый как band3гликопротеин. И гликофорин, и band3гликопротеин относятся к трансмембранным белкам.
Основным опорным стабилизирующим белком цитоскелета эритроцита является спектрин — специфический белок эритроцита, хотя одна из его аажных функций по соединению с актином и актина с мембраной клетки присуща и некоторым белкам других клеток. Спектрин представляет собой димер из а и рсубъединиц, резистентных к протеазам; их молекулярная масса 220 000—240 000. Димеры спектрина самоассоциируются способом конец в конец в тетрамеры длиной 200 пм, образуя гибкие вытянутые молекулы, которые и создают основу фибриллярной сети цитоскелета.
Кроме спектрина, эту сеть образует его соединение с Рмолекулой актина, представленного в эритроците короткими — 26 пм фибриллами и образующего олигомеры. У пересечения спектрина с актином и в местах их соединения находится белок — band4.1. Спектрин соединяется с мембраной клетки через белок анкирин — band2.1 и синдеины — bandS 2.2—2.б. У места соединения анкирина с мембраной находится белок band3.
Данные о структуре цитоскелета эритроцита получены с помощью электронной микроскопии, сканирующего микроскопа, иммунохимии, радиоизотопных методов [Marchesi, 1979, 1983; Branton et al., 1981].
С изменениями цитоскелета эритроцита связаны некоторые формы гемолитических анемий — наследственные эллиптоцитоз, пиропойкилоцитоз, отдельные варианты наследственного микросфероцитоза.
Цитоскелет эритроцита играет, по-видимому, важную роль в его способности к деформации. Дисковидный эритроцит может легко пройти миллипоровый фильтр 3 мкм, может войти в микропипетку диаметром 2,5—3 мкм.
У человека и млекопитающих проверкой на деформируемость эритроцита являются селезеночное фильтрационное ложе, красная пульпа, где эритроциты из открытого кровотока должны проходить через стенку синуса селезенки, внутрь его, вновь поступая таким образом в сосудистый кровоток. Эритроциты с пониженной способностью к деформации не способны пройти в синус и фагоцитируются ближайшими фагоцитами, лежащими в красной плльпе вдоль трабекул [Weiss, Travassoli, 1970].
За 100—120 дней циркулирования в организме способность эритроцита к деформации снижается. С возрастом снижается стойкость эритроцитов к осмотическому гемолизу, к аутогемолизу, в меньшей степени к механической травме [Ponder, 1948, 1955]. Стареющие сферические эритроциты, как и сфероциты при патологии, имеющие пониженную способность к деформации, не могут проходить через миллипоровые фильтры 3 мкм, задерживаются они и селезеноой. Возможно, снижение деформируемости с возрастом эритроцита и сферуляция клетки связаны с изменением цитоскелета. У старого эритроцита обнаруживается агрегация спектрина и гемоглобина [Snyder et al., 1983], т. е., возможно, то соединение, которое советские исследователи в свое время предполагали как обязательную структуру эритроцита и назвали гемолипостроматином [Рубинштейн Д. Л., 1921 ].
Возможно, в деформируемости эритроцита играет роль не только цитоскелет, но и липиды мембраны, в частности, соотношение фосфолипидов и холестерина в мембране, которое определяет текучесть (fluidity) мембраны у всех клеток вообще. Это свойство также может иметь отношение к стойкости мембраны эритроцита. Текучесть клеточных мембран меняется при их отмывании, как показано на лимфоцитах. Вместе с тем в 50—60х годах было обнаружено изменение стойкости эритроцита к кислотному лизису при отмывании [Воробьев А. И., Бриллиант М. Д., 1961; Бриллиант М. Д., Воробьев А. И., 1962]. Тогда предполагали, что это снижение стойкости связано с изменением липидной структуры эритроцита и содержания холестерина или его положения в мембране. Работы Prankerd (1961) подтверждали изменение липидов пии отмывании эритроцитов. Этот феномен может иметь место in vivo, при циркуляции эритроцита в селезенке, в красной пульпе, где проходит деплазмирование клеток, в почках в условиях чудесной кровяной сети и реабсорбции жидкости. Влияние деплазмирования на клетки до конца не ясно. Возможно, дело не в изменении текучести мембраны, а в изменениях гликокаликса (см. Структура клетки), активности рецепторов клетки.
В эксперименте с культивированием эритроцитарных клеток-предшественниц обнаружено, что при отмывании резко повышается пролиферативная активность БОЕЭ [Axelrad et al., 1981].
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 [Чижевский А. Л., 1959; Stig, 1954; Valet et aL, 1978].
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.
Ниже приведены некоторые параметры эритроцита человека по Albritton (1951).