2 курс / Нормальная физиология / Физиология_с_основами_анатомии_человека_Кузнецов_В_И_,_Семенович

людей в результате иммунизации резус-положительными эритроцитами. Повторное попадание резус-положительной крови в организм резус-отрицательного человека может вызвать резус-конфликт из-за агглютинации и гемолиза эритроцитов донора и развитие гемотрансфузионного шока. Поэтому резус-отрицательным реципиентам следует переливать только резус-отрицательные эритроциты.

Особый случай резус конфликта может иметь место во время беременности, если у женщины с резус-отрицательной кровью развивается резус-положительный плод. После 8-й недели беременности эритроциты плода могут проникать через плацентарный барьер в кровь матери и вызывать у нее выработку резус-антител, относящихся к иммуноглобулинам G (IgG). IgG матери могут проникать через плацентарный барьер в кровь плода и вызывать склеивание (агглютинацию) и последующий гемолиз его эритроцитов. В результате этого процесса количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови плода значительно понижаются, развивается гемолитическая болезнь (анемия) новорожденных. Вероятность иммунизации матери эритроцитами плода значительно возрастает в период родовой деятельности (если не было иммунопрофилактики). При повторной беременности резус-положительным плодом гемолитическая болезнь развивается гораздо быстрее и протекает значительно тяжелее. С целью иммунопрофилактики женщинам сразу после родов вводят анти- D антитела, которые связывают антиген D и нейтрализуют кровь плода, попавшую в материнский кровоток. В результате иммунизация не происходит и при повторной беременности детская смертность от гемолитической болезни снижается с 10 % до О%.

В практике переливания компонентов крови и пересадки органов следует учитывать и другие антигенные системы как эритроцитов (Келл-Челлано, Кидд, Даффи), так и лейкоцитов и тромбоцитов.

Антигены лейкоцитов и тромбоцитов

Лейкоцитарные антигены многочисленны. Часть из них – это общие с эритроцитами антигены систем АВО, Кидд и других (за исключением системы резус). Кроме того, лейкоциты содержат антигены главного локуса HLA (hymen leukocyte antigen), которым принадлежит ведущая роль в проявлении защитных механизмов человека и в трансплантационном иммунитете. Они получили название антигенов гистосовместимости.

Антигены тромбоцитов – также очень сложная система. На поверхности тромбоцитов имеются антигены, общие с эритроцитарными антигенами: А, В, О, Н, D, Е; общие с лейкоцитарными антигенами системы HLA; свои собственные антигены. Они имеют определенное значение в процессе сенсибилизации организма при переливании крови, пересадках органов и тканей.

10.7 Переливание препаратов крови и кровезаменителей

Наука и практика переливания крови (трансфузиология) прошли длинный и сложный путь. На нем в зависимости от развития смежных областей знаний многое менялось и совершенствовалось. С позиций современных знаний переливание препаратов донорской крови трактуется как операция трансплантации, при которой в той или иной степени проявляются закономерности трансплантационного иммунитета.

261

Принципы переливания препаратов крови

При инфузии любых препаратов крови всегда имеется риск развития осложнений или инфицирования реципиента. Ни одно переливание препаратов крови не бывает безопасным. В связи с этим одним из самых важных принципов современной

трансфузиологии является полный отказ от переливания цельной крови,

поскольку она может быть заменена компонентами (препаратами крови), которые более эффективны и менее опасны в плане инфицирования. Компоненты донорской

крови вводят больному только по жизненным показаниям (первый важнейший принцип), одним из которых является дефицит носителей кислорода (эритроцитов и гемоглобина), имеющий место при острой или хронической анемии. Для этого используют одногруппные эритроциты. Третий важный принцип – трансфузия клеток только одногруппной донорской крови в виде препаратов: эритроцитарная масса, отмытые эритроциты, концентрат эритроцитов, эритроциты размороженные и отмытые.

Инфузию тромбоцитарной массы проводят пациентам с выраженной тромбоцитопенией или в некоторых случаях при подготовке больного к оперативному вмешательству. Переливание лейкоцитарной массы проводят при агранулоцитозе или резком угнетении лейкопоэза. Для коррекции гемостаза используется свежезамороженная плазма, изготовленная в течение 4 часов с момента взятия крови у донора.

Правила переливания эритроцитарных и других препаратов крови

Переливание осуществляется при помощи стерильных систем для переливания. За процессом переливания обязательно наблюдает врач. Перед инфузией клеток обязательно определяется сначала группа крови больного по системам АВО и резус, затем препаратов донорской крови, ставится проба на индивидуальную совместимость. Кроме того, в процессе переливания эритроцитов проводят пробу на биологическую совместимость. Во время переливания препаратов крови врач следит за состоянием больного и при ухудшении состояния реципиента (озноб, слабость, падение артериального давления крови) переливание немедленно прекращается.

Кровезамещающие жидкости (кровезаменители) – препараты, которые могут при их внутривенном введении в организм больного в определенной мере заместить одну или несколько функций крови. В соответствии с функциональным назначением кровезаменители подразделяют на 6 групп:

1-я группа – гемодинамические (противошоковые) кровезаменители для лечения шока различного происхождения и восстановления гемодинамики (поддержания артериального давления крови на нормальном уровне), в том числе микроциркуляции (препараты – неорондекс, реополиглюкин /призводимые в Беларуссии/ и другие стойко поддерживающие коллоидно-осмотическое /онкотическое/ давление крови и длительно циркулирующие по сосудам от 1-5 до 30-60 суток);

2-я группа – дезинтоксикационные кровезаменители для лечения интоксикаций различного происхождения (в том числе гемолитической болезни новорожденных, ожогов). Препараты этой группы – гемодез, гемодез-Н, глюконеодез, являются низкомолекулярными веществами. Их важными свойствами являются кратковременность циркуляции в кровеносном русле, активное взаимодействие с

262

токсинами и быстрое выведение последних в виде обезвреженного комплекса с мочой или калом;

3-я группа – азотистые (полиамин, гидролизин и другие), жировые, углеводные (5 – 40% растворы глюкозы) препараты для парентерального питания, которые включаются в обменные процессы и обеспечивают энергетические ресурсы организма при тяжелых патологических состояниях;

4-я группа – регуляторы водно-солевого и кислотно-основного состояния (0,9 % раствор натрия хлорида – самый простой кровезаменитель);

5-я группа – кровезаменители, переносчики газов, моделирующие дыхательную функцию крови (растворы гемоглобина и эмульсии фторуглеродов, производимые в РФ, США, Японии);

6-я группа – это комплексные полифункциональные кровезаменители, обладающие расширенным диапазоном действия.

Требования к кровезаменителям могут быть общими для всех групп и частными, конкретными в соответствии с их функциональным назначением. Общие требования ко всем кровезамещающим жидкостям. Они должны быть: А) стерильными (выдерживать стерилизацию автоклавированием), нетоксичными и непирогенными; Б) достаточно стабильными (стойкими) при длительном сроке хранения (не менее 2-х лет); В) близки по своим физико-химическим свойствам (вязкости, осмолярности и другим) к показателям плазмы крови; Г) не анафилактогенными и не вызывать сенсибилизации организма при повторных введениях. Кровезаменители также должны полностью выводиться из организма, не повреждая тканей и не нарушая функции органов, или метаболизироваться ферментативными системами.

10.8Гемоцитопоэз и его регуляция

Гемоцитопоэз (гемопоэз (haima, гр. – кровь; poiẽsis), кроветворение) —

сложный процесс образования, развития и созревания форменных элементов крови эритроцитов (эритропоэз), лейкоцитов (лейкопоэз) и тромбоцитов (тромбоцитопоэз).

Подсчитано, что каждый день в организме человека теряется (2 – 5) 1011 клеток крови, которые замещаются на равное количество новых. Чтобы удовлетворить эту огромную постоянную потребность организма в новых клетках, гемоцитопоэз не прерывается в течение всей жизни. В среднем у человека за 70 лет жизни (при массе тела 70 кг) нарабатывается: эритроцитов – 460 кг, гранулоцитов и моноцитов – 5400 кг, тромбоцитов – 40 кг, лимфоцитов – 275 кг. Поэтому кроветворные ткани рассматриваются как одни из наиболее митотически активных.

Современные представления о гемоцитопоэзе базируются на теории стволовой клетки, основы которой были заложены русским гематологом А.А.Максимовым (1900-1927 г.). Согласно данной теории все форменные элементы крови происходят из единой (первичной) полипотентной стволовой гемопоэтической (кроветворной) клетки (ПСГК). Эти клетки в результате дифференциации могут дать начало любому ростку форменных элементов крови и, одновременно, способны к длительному самообновлению.

263

Различают два периода гемоцитопоэза: эмбриональный (у эмбриона и плода) и постнатальный (с момента рождения). Эмбриональное кроветворение начинается в желточном мешке, затем вне его в прекардиальной мезенхиме, с 6-ти недельного возраста оно перемещается в печень, а с 12-ти – 18-ти недельного возраста – в селезенку и красный костный мозг. С 10-ти недельного возраста начинается образование Т-лимфоцитов в тимусе.

С момента рождения главным местом гемоцитопоэза постепенно становится красный костный мозг. Очаги кроветворения имеются у взрослого человека в 206 костях скелета (грудине, ребрах, позвонках, эпифизах трубчатых костей и других). В красном костном мозге происходит самообновление ПСГК и образование из них через ряд промежуточных стадий ретикулоцитов (предшественников эритроцитов), мегакариоцитов (от которых «отшнуровываются» тромбоциты), гранулоцитов (нейтрофилов, эозинофилов, базофилов), моноцитов и В-лимфоцитов. В тимусе, селезенке, лимфотических узлах и лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником (миндалины, аденоиды, пейеровы бляшки) происходит образование и дифференцирование Т-лимфоцитов и плазматических клеток из В-лимфоцитов. В селезенке также идут процессы захвата и разрушения клеток крови (прежде всего эритроцитов и тромбоцитов) и продуктов их распада.

В организме человека гемоцитопоэз может происходить только в условиях гемоцитопоэзиндуцирующего микроокружения (ГИМ). В формировании ГИМ принимают участие различные клеточные элементы и продукты их жизнедеятельности, входящие в состав как стромы, так и паренхимы кроветворных органов. К компонентам ГИМ относятся отдельные субпопуляции Т-лимфоцитов и макрофагов, фибробласты с продуцируемыми ими компонентами экстрацеллюлярного матрикса, адипоциты, эндотелиоциты микроциркуляторного русла, нервные волокна. Элементы ГИМ осуществляют контроль за процессами кроветворения как с помощью продуцируемых ими цитокинов, так и благодаря непосредственным контактам с гемопоэтическими клетками. Межмембранное связывание служит при этом для фиксации клеток-предшественников в специфических участках кроветворной ткани, сообщения им регуляторной информации, передачи необходимых веществ, в том числе, ростовых факторов в биологически доступной форме. Контроль за гемоцитопоэзом может быть как положительным (представление ростовых факторов), так и отрицательным (угнетение пролиферации и дифференцирования клеток) вплоть до апоптоза (запрограммированной гибели) коммитированных клеток-предшественников и даже отдельных ПСГК.

Регуляция гемопоэза

Для полноценного гемоцитопоэза необходимо:

1)поступление сигнальной информации (цитокинов, гормонов,

нейромедиаторов) о состоянии клеточного состава крови и ее функций;

2)обеспечение этого процесса достаточным количеством энергетических и пластических веществ, витаминов, минеральных макро- и микроэлементов, воды.

Для нормального функционирования кроветворная ткань нуждается в поступлении ряда витаминов и микроэлементов.

264

Витамины. А) Витамин В12 и фолиевая кислота нужны для синтеза нуклеопротеинов, созревания и деления клеток. Для защиты от разрушения в желудке и всасывания в тонком кишечнике витамину В12 нужен гликопротеин (внутренний фактор Кастла), который вырабатывается париетальными клетками желудка. При дефиците этих витаминов в пище или отсутствии внутреннего фактора Кастла (например, после хирургического удаления желудка) у человека развивается гиперхромная макроцитарная анемия, гиперсегментация нейтрофилов и снижение их продукции, а также тромбоцитопения. Б) Витамин В6 нужен для синтеза гема. В) Витамин С способствует метаболизму фолиевой кислоты и участвует в обмене железа. Г) Витамины Е и РР защищают мембрану эритроцита и гем от окисления. Д) Витамин В2 нужен для стимуляции окислительно-восстановительных процессов в клетках костного мозга.

Микроэлементы. А) Железо, медь, кобальт нужны для синтеза гема и гемоглобина, созревания эритробластов и их дифференцирования, стимуляции синтеза эритропоэтина в почках и печени, выполнения газотранспортной функции эритроцитов. В условиях их дефицита в организме развивается гипохромная, микроцитарная анемия. Б) Селен усиливает действие витаминов Е и РР, а цинк нужен для работы фермента карбоангидразы

Эритропоэз – процесс образования эритроцитов из ПСГК, который связан с эритроном. Эритрон – система красной крови, включающая периферическую кровь, органы эритропоэза и эритроциторазрушения. У взрослого здорового человека эритропоэз происходит в синусах красного костного мозга и завершается в кровеносных сосудах. В костном мозге под влиянием соответствующих сигнальных молекул ПСГК дифференцируются в коммитированные олигопотентные (миелоидные), а затем в унипотентные стволовые гемопоэтические ядросодержащие клетки эритроидного ряда (эритрокариоциты), которые превращаются в безъядерные клетки – ретикулоциты. Последние выходят в циркулирующую (периферическую) кровь и в течение 1-2 дней преобразуются в эритроциты. Содержание ретикулоцитов в крови составляет 0,8-1,5 % от количества эритроцитов. Эритроциты и ретикулоциты периферической крови, ретикулоциты и эритрокариоциты костного мозга являются основными клетками эритрона.

Продолжительность циркуляции эритроцитов составляет 3-4 месяца (в среднем 100 дней), после чего они выводятся из кровотока. За сутки в крови замещается около (20-25)х1010 эритроцитов ретикулоцитами. Эффективность эритропоэза при этом составляет 92-97%. 3-8% эритрокариоцитов не завершают цикл дифференцирования и разрушаются в костном мозге макрофагами – неэффективный эритропоэз. В особых условиях (например, стимуляции эритропоэза при анемиях) неэффективный эритропоэз может достигать 50%.

Регуляция эритропоэза осуществляется гуморальными и нервными механизмами. Гуморальная регуляция заключается в действии экзогенных и эндогенных факторов. К первым относят витамины, микроэлементы и другие вещества, поступающие с пищей. Среди эндогенных факторов важное место отводят цитокинам, эритропоэтину (ЭП) и другим гормонам. ЭП – гликопротеиновый гормон, - главный гуморальный регулятор эритропоэза. ЭП стимулирует пролиферацию и дифференцирование эритрокариоцитов в костном мозге, увеличивает скорость синтеза в них гемоглобина и угнетает их апоптоз.

265

Установлено, что у взрослого человека главным источником ЭП (90%) являются перитубулярные клетки почек, синтез и секреция гормона ими увеличивается при недостатке кислорода в их цитоплазме. Многие гормоны (гормон роста, глюкокортикоиды, тестостерон, инсулин) и медиаторы (норадреналин через β1- адренорецепторы) усиливают синтез в почках ЭП. В небольших количествах ЭП синтезируется в клетках печени (до 9 %) и макрофагах костного мозга (1 %). На ранних этапах эритропоэза важная роль в регуляции принадлежит цитокинам – интерлейкинам (ИЛ) 3, 6, 10, фактору Стилла и др., которые обеспечивают поддержание жизнеспособности и самообновления ПСГК и их дифференцирование в сторону эритрокариоцитов. Угнетают эритропоэз - женские половые гормоны эстрогены. Нервная регуляция эритропоэза осуществляется автономной нервной системой. Симпатические влияния усиливают эритропоэз, а парасимпатические — ослабляют.

Лейкопоэз — процесс образования, созревания и появления в периферической крови зрелых лейкоцитов. В нем выделяют миелопоэз и лимфопоэз. Миелопоэз — процесс образования в красном костном мозге гранулоцитов (нейтрофилов, базофилов и эозинофилов) и моноцитов из ПСГК. Лимфопоэз — процесс образования в лимфоидных органах лимфоцитов из ПСГК. Он начинается и происходит в красном костном мозге (для В-лимфоцитов) и тимусе (для Т- лимфоцитов) – основных (первичных) лимфоидных органах. Завершается же дифференциация и развитие лимфоцитов после воздействия на них антигенов во вторичных лимфоидных органах – селезенке, лимфатических узлах и лимфоидной ткани желудочно-кишечного и дыхательного трактов. Моноциты и лимфоциты способны к дальнейшему дифференцированию и рециркуляции (кровь → тканевая жидкость → лимфа → кровь). Моноциты могут превращаться в тканевые макрофаги, остеокласты и другие формы, лимфоциты - в клетки памяти, хелперы, плазматические и другие.

Продукция лейкоцитов регулируется балансом стимулирующих и угнетающих факторов. Главными регуляторами лейкопоэза являются цитокины (ИЛ, интерфероны, факторы роста /ФР/ гемопоэтических и негемопоэтических клеток) и гормоны. Они вырабатываются самими лейкоцитами, клетками ГИМ органов кроветворения, эндокринными и неэндокринными клетками. ИЛ-3 является мультилинейным ростовым фактором для поли-, олиго- и унипотентных стволовых гемопоэтических клеток лейкопоэза. ИЛ-2,4,6,7 стимулируют в большой степени образование лимфоцитов; ИЛ-3 и 5 – эозинофилов; колониестимулирующие ФР (моноцитарный, гранулоцитарно-моноцитарный, гранулоцитарный) – моноцитов и нейтрофилов; ИЛ-3,4,5 и трансформирующий ФР-β – базофилов. Стимулируют лейкопоэз продукты распада лейкоцитов; чужеродные белки; продукты распада тканей; микробы и паразиты и их токсины. Катехоламины [как гормоны мозгового вещества надпочечников, так и нейромедиаторы симпатического отдела АНС] стимулируют миелопоэз и вызывают лейкоцитоз за счет мобилизации маргинального пула нейтрофилов. Простагландины группы Е, кейлоны [тканеспецифические ингибиторы, вырабатываемые нейтрофилами], интерфероны угнетают образование гранулоцитов и моноцитов. Гормон роста вызывает лейкопению (за счет угнетения образования нейтрофилов). Глюкокортикоиды

266

вызывают инволюцию тимуса и лимфоидной ткани, а также лимфопению и эозинопению.

Тромбоцитопоэз — процесс образования и появления в периферической крови тромбоцитов. Тромбоциты, наименьшие из форменных элементов крови, образуются путем «отшнуровывания» от самых крупных (гигантских, размером от 40 до 100 мкм), уникальных костномозговых клеток – мегакариоцитов. Их уникальность состоит в том, что содержание ДНК у большинства этих клетках в 8 и более раз превышает таковое в диплоидных клетках, например в лимфоцитах. Длительность преобразования ПСГК в мегакариоциты составляет 8-9 дней. Зрелые клетки располагаются как в красном костном мозге, так и в легких (после миграции туда). Каждый мегакариоцит в зависимости от его величины образует от 2000 до 8000 тромбоцитов.

Продукция тромбоцитов и дифференцирование коммитированных унипотентных стволовых клеток-предшественников мегакариоцитов контролируется главным образом тромбопоэтином (ТПО). Этот цитокин (ТПО) синтезируется в основном клетками печени и секретируется из них с постоянной скоростью. Начальные этапы дифференцирования ПСГК по мегакариоцитарному пути поддерживают ИЛ-3 и 5, а «отшнуровывание» тромбоцитов от мегакариоцитов ускоряют ИЛ-6 и ИЛ-11. Апоптоз мегакариоцитов начинается отделением тромбоцитов и завершается их захватом и разрушением макрофагами легких и/или красного костного мозга.

Примерно 30% образовавшихся тромбоцитов депонируется в селезенке. Попадающие в кровь тромбоциты циркулируют в ней в течение 1-2 недель (в среднем 10 дней), после чего захватывается и используется эндотелиоцитами сосудов или разрушается макрофагами.

267

Глава 11. СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА. ФИЗИОЛОГИЯ КРОВООБРАЩЕНИЯ.

11.1 Морфофункциональная организация сердца

Макростроение сердца

Рис. 11.1. Сердце (продольный разрез); вид спереди.

1 – верхняя полая вена; 2 – легочная артерия; 3 – легочная вена; 4 – аортальный клапан; 5 – левый предсердно-желудочковый (митральный) клапан; 6 – левый желудочек; 7 – межжелудочковая перегородка; 8 – правый желудочек; 9 – правый предсердно-желудочковый трехстворчатый клапан.

Сердце состоит из левой и правой половин, которые можно рассматривать, как 2 полых мышечных органа. Каждый из них имеет предсердия и желудочка. Стенки предсердий и желудочков состоят из поперечнополосатой мышечной ткани, имеющей ряд отличий от ткани скелетных мышц. Абсолютное большинство волокон сердечной мышцы принадлежит к рабочему миокарду, который обеспечивает сокращения сердца. Сокращение миокарда называют систолой, расслабление - диастолой. Имеются также атипичные миокардиальные волокна, функцией которых является генерация возбуждения и проведение его к сократительному миокарду

268

предсердий и желудочков. Эти волокна относятся к так называемой проводящей системе.

Сердце окружено перикардом - околосердечной сумкой. Висцеральный листок ее, называемый эпикардом, сращен с поверхностью сердца, а париетальный - с фиброзным слоем перикарда. Щель между этими листками заполнена серозной жидкостью, наличие которой уменьшает трение сердца с окружающими структурами. Относительно плотный наружный слой перикарда защищает сердце от перерастяжения и чрезмерного переполнения кровью. Внутренний слой сердца представлен эндотелиальной выстилкой, называемой эндокардом. Между эндокардом и перикардом располагается миокард - сократительные волокна сердца.

Правая и левая половина сердца перегоняют кровь соответственно через малый и большой круги кровообращения. Малый круг кровообращения начинается легочным артериальным стволом от правого желудочка и заканчивается легочными венами, впадающими в левое предсердие. Большой круг - начинается аортой отходящей от левого желудочка и заканчивается верхней и нижней полыми венами, приносящими кровь к правому предсердию. В месте впадения вен в предсердия располагаются сфинктеры (кольцевидные мышечные слои), которые во время систолы предсердий сокращаются и перекрывают возврат крови в вены. Это обеспечивает более полное изгнание крови из предсердий в желудочки.

Из правого предсердия кровь попадает в правый желудочек через отверстие, которое во время диастолы желудочков открыто, а в период их систолы перекрывается с помощью трехстворчатого атриовентрикулярного клапана. Аналогичным образом, кровоток между левым предсердием и левым желудочком перекрывается с помощью двустворчатого клапана. Края двустворчатого и трехстворчатого атриовентрикулярных клапанов соединены сухожильными нитями с сосочковыми мышцами желудочков. При сокращении этих мышц, сухожильные нити натягиваются и не дают возможности створкам клапанов выворачиваться (смещаться) в полость предсердий.

Полости правого и левого желудочков перекрываются соответственно от легочного артериального ствола и аорты с помощью трехстворчатых полулунных клапанов. Эти клапаны открыты во время систолы желудочков, а в закрытом состоянии находятся на протяжении почти всей диастолы желудочков.

Физиологические свойства сердечной мышцы

Сердечная мышца обладает всеми свойствами, которые характерны и для скелетной мышцы: возбудимостью, проводимостью, сократимостью и эластичностью.

Однако каждое из этих свойств имеет некоторые особенности по сравнению со скелетной мышцей. Одна из этих особенностей — автоматия, обусловленная наличием в сердце проводящей системы.

269