3 курс / Патологическая физиология / Патология_крови_патофизиологические_и_клинические_аспекты_Часть

саратовский государственный медицинский университет

Патология крови:

патофизиологические и клинические аспекты

Учебное пособие

САРАТОВ

2000

Патология крови:

патофизиологические и клинические аспекты

Часть 1. Белая кровь

Учебное пособие

Издательство Саратовского медицинского университета

2000

УДК 612.112+616.155.3 (075.8)

Учебное пособие включает в себя материалы, отражающие современные представления о морфологических и функциональных особенностях клеток белой крови, а также патогенез изменений в белой крови при различных формах патологии.

В материалах лекций систематизированы взгляды на происхождение лейкоцитозов, лейкопений, лейкемоидных реакций и лейкозов, а также дана их гематологическая характеристика.

Для слушателей ФПК ППС

Составители: докт. мед. наук Н.П.Чеснокова; канд. мед. наук А.В.Михайлов; канд. мед. наук Т.А.Невважай; канд. мед. наук Е.В.Понукалина; канд. мед. наук Г.А.Афанасьева

Под общей редакцией проф. Н.П.Чесноковой

Рецензенты: докт. мед. наук Л.К.Токаева; докт. мед. наук Л.Г.Белов

Рекомендовано к изданию Центральным координационным методическим советом Саратовского медицинского университета.

Саратовский медицинский университет, 2000 г.

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ БЕЛОЙ КРОВИ

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕТОК БЕЛОЙ КРОВИ Нейтрофильные лейкоциты

Зрелые сегментоядерные нейтрофилы представляют собой клетки округлой формы, диаметром 9-12 мкм. Ядро клеток состоит из 3-4 сегментов, соединенных тонкими нитями хроматина. В сосудистом русле имеются два пула нейтрофилов – циркулирующие лейкоциты и пристеночные. В нормальных условиях между ними постоянно происходит обмен, поэтому число клеток входящих в циркулирующий или пристеночный пул, не является постоянной величиной. Общее количество сегментированных нейтрофилов, по данным разных авторов, колеблется от 45 до 70% от общего количества лейкоцитов в периферической крови.

В цитоплазме нейтрофилов содержится большое количество мелких гранул двух типов. Первичные гранулы содержат набор ферментов, главным образом гидролитических, и являются типичными лизосомами. Лизосомы характеризуются высоким содержанием миелопероксидазы, катионных белков, мукополисахаридов. В лизосомах локализовано примерно 1/3 лизоцима, обеспечивающего деполимеризацию мукополисахаридов бактериальных клеток, способствующего последующему гидролитическому расщеплению бактерий при участии лизосомальных ферментов. В процессе фагоцитоза нейтрофилы активно выделяют содержимое лизосом в окружающую среду, где проявляются эффекты лизосомальных гидролаз.

Вторичные гранулы образуют типичную специфическую зернистость нейтрофилов и содержат гликоген, липиды, ряд ферментов, а также лизоцим.

В ряде случаев, при острых инфекционных заболеваниях или интоксикациях зернистость цитоплазмы изменяется, становится более крупной и базофильной, т.е. появляется так называемая токсогенная зернистость, представляющая собой либо фрагменты эндоплазматического ретикулума, либо незрелые, аномально окрашенные гранулы.

У зрелых нейтрофилов, недавно мигрировавших из костного мозга, определяется отрицательный электрический потенциал на внешней стороне мембраны. Этот потенциал снижается у долго циркулирующих нейтрофилов, а также у нейтрофилов пожилых людей, что влечет за собой повышенную агглютинабельность гранулоцитов и сокращение сроков их жизни.

Нейтрофильные лейкоциты, наряду с другими лейкоцитами, являются центральным звеном неспецифической резистентности организма. От их деятельности зависит интенсивность фагоцитоза и продукция гуморальных неспецифических факторов защиты – комплемента, лизоцима, интерферона, обеспечивающих бактерицидную активность сыворотки крови, а также миелопероксидазы, лактоферрина, катионных белков с сильными антимикробными свойствами.

Фагоцитарная активность является основной функцией нейтрофилов. Способность к фагоцитозу обусловлена рядом особенностей, в частности, высокой двигательной активностью, которая обеспечивается актин- и миозинконтрактильными белками мембраны. Нейтрофилы первыми прибывают в место повреждения тканей. Установлено, с одной стороны, беспорядочное (спонтанное) перемещение нейтрофилов, а с другой, – целеноправленное движение клеток к объекту фагоцитоза (хемотаксис).

Хемотаксическая активность нейтрофилов у детей различного возраста отличается от таковой у взрослых. Она слабо выражена у доношенных новорожденных детей, с возрастом увеличивается и достигает уровня взрослых к 2-5- летнему возрасту. Следует отметить, что у детей в первые месяцы жизни имеет место физиологическая недостаточность фагоцитарной реакции, обусловленная меньшей

активностью бактерицидных ферментных систем.

Процесс фагоцитоза протекает со значительными биохимическими изменениями в нейтрофилах: активацией цитоплазматической НАДФ Н-оксидазы, увеличением потребления кислорода (иногда в 50 раз), образованием высокоактивных кислородзависимых бактерицидных систем: перекиси водорода, супероксид-анион-радикала, гидроксильных радикалов. Активность указанной системы киллинга сопряжена с ферментом миелопероксидазой и радикалом хлора, так как под их влиянием перекись водорода преобразуется в хлорноватистую кислоту, обладающую высокореагентными свойствами по отношению к аэробным возбудителям и грибам.

Освобождаемые нейтрофилами в очаге воспаления или при синдроме системного воспалительного ответа активные формы кислорода являются высокотоксичными факторами для бактерий, грибов, микоплазм, вирусов, хламидий и др. возбудителей, они нарушают структуру и функции мембран микробных клеток, ограничивают их жизнедеятельность или вызывают гибель микроорганизмов. Однако усиление свободнорадикальных процессов может вызвать повреждение интактных паренхиматозных клеток, эндотелиальных клеток сосудов и элементов соединительной ткани в очаге воспаления, что способствует дальнейшей альтерации ткани.

Кроме кислородзависимых бактерицидных систем, в нейтрофилах широко представлены кислороднезависимые антимикробные системы. К компонентам этой системы относятся катионные белки, действующие на грамотрицательные микробы; лизоцим, активность которого наиболее выражена в отношении к грамположительным бактериям; лактоферрин и закисление среды внутри фагосомы.

Наряду с фагоцитозом защитная функция нейтрофилов обеспечивается выделением в окружающую среду лизосомальных энзимов, кислой и щелочной фосфатаз, молочной кислоты, интерферона.

Следует отметить, что активированные нейтрофильные лейкоциты могут оказывать положительное и отрицательное действие на различные функциональные системы как за счет имеющихся компонентов первичных и вторичных гранул, так и за счет продукции вновь синтезируемых биологически активных соединений – лейкотриенов, лейкокининов, дефензинов, простагландинов, тромбоксанов, пирогенов, биоантиоксидантов и др. соединений. Продукты стимулированных нейтрофилов влияют на бласттрансформацию лимфоцитов, вызывают дегрануляцию тучных клеток, действуют на тромбоциты, активируют систему комплемента, хемотаксис макрофагов, калликреин-кининовую систему, систему свертывания и фибринолиза. Нейтрофилы также продуцируют факторы, регулирующие репаративные процессы в поврежденных тканях.

Эозинофильные лейкоциты

У здоровых людей количество циркулирующих в периферической крови эозинофилов составляет 0 – 5%. Кровь для них, как и других видов лейкоцитов, является лишь транспортной системой. Основные функциональные свойства эозинофилов реализуются вне кровотока в периферических тканях. После выхода из костного мозга в течение часа около 50% зрелых эозинофилов из крови мигрируют в ткани, чаще в слизистую оболочку дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы, кожу.

Эозинофилы имеют округлую форму, диаметр в пределах 12 мкм, двулопастное ядро, цитоплазма заполнена специфическими ярко окрашенными гранулами. Гранулы эозинофилов содержат полисахариды, фосфолипиды, аминокислоты, катионные белки, катепсин, нейротоксин, микроэлементы. В гранулах обнаружена высокая активность ряда ферментов: гистаминазы,

-глицератфосфатазы, -глюкуронидазы, пероксидазы, рибонуклеазы, арилсульфатазы и др. В отличие от нейтрофилов в эозинофилах наблюдается высокий окислительный метаболизм, и они образуют больше перекиси водорода, обладающей сильными бактерицидными свойствами.

В организме эозинофилы выполняют две основные функции: они являются модуляторами реакций гиперчувствительности и обеспечивают механизмы защиты против личиночных стадий паразитарных инфекций. Эозинофилы, как и нейтрофилы, способны к амебоидному движению, хемотаксису. Хемотаксическая активность эозинофилов возрастает под влиянием различных веществ. К их числу относятся эозинофильные хемотаксические факторы, выделяемые нейтрофилами, базофилами, тучными клетками, а также ПГD2, ПГЕ2, лейкотриены В4, лимфокины, монокины, иммунные комплексы (особенно с Ig E).

Основными факторами, стимулирующими процесс дегрануляции эозинофилов, являются иммуноглобулины, иммунные комплексы, комплемент. Продукты секреции эозинофилов ингибируют выделение лаброцитами гистамина и участвуют в его инактивации за счет гистаминазы; эозинофильный катионный протеин связывает и нейтрализует гепарин; высокие концентрации арилсульфатазы инактивируют хемотаксические белки и медленно-реагирующую субстанцию анафилаксии, фосфолипазы В и D инактивируют тромбоцит-активирующий фактор.

Фагоцитарная активность эозинофилов менее выражена, чем у нейтрофилов. Возможно, это связано с отсутствием лизоцима и фагоцитина в эозинофилах, а также с низкой активностью пероксидазы.

Под влиянием эндотоксинов и в процессе фагоцитоза эозинофилы продуцируют и выделяют эндогенный пироген, обеспечивающий развитие лихорадочной реакции, сопровождающей воспалительный процесс.

Медиаторы эозинофилов, также как и нейтрофилов, могут участвовать в развитии вторичной альтерации и реакциях адаптации на повреждение.

Базофильные лейкоциты

Базофилы представляют собой наименьшую популяцию гранулоцитов периферической крови и костного мозга; их содержание в крови у взрослых составляет 0 – 1%. Зрелый базофил – клетка с диаметром 8-10 мкм; ядро двухлопастное, вся цитоплазма заполнена гранулами пурпурного цвета. В гранулах базофилов постоянно присутствуют такие биологически активные вещества, как гистамин (примерно 50% гистамина в нормальной крови связано с выделением его из базофилов), гепарин, эозинофильный хемотаксический фактор анафилаксии, гиалуроновая кислота. Базофилы содержат также разнообразные ферменты – пероксидазу, арилсульфатазу, сукцинатдегидрогеназу, глюкозо-6- фосфатдегидрогеназу, лактатдегидрогеназу, кислые фосфатазы, нейтральные протеазы и др.

Главная функция базофилов - участие в аллергических реакциях. Основным медиатором реакций гиперчувствительности является гистамин. Дегрануляция и освобождение гистамина из базофилов осуществляется под действием гуморальных факторов, в частности, иммуноглобулинов Е, реже - G. На мембране базофила имеется от 30000 до 100000 рецепторов для Ig E. Отмечено, что степень сенсибилизации базофилов пропорциональна числу фиксированных на них Ig E. В процессе сенсибилизации в базофилах начинают активно синтезироваться и выделяться в окружающие ткани простагландины, фактор, активирующий тромбоциты, медленно реагирующее вещество анафилаксии. Базофилы могут вовлекаться в иммуноопосредованные процессы и через систему комплемента, фракциями С3а иС5а, под влиянием которых освобождается гистамин и образуются лейкотриены С4 и D4 – активные факторы медленно реагирующего вещества анафилаксии.

В последнее время отмечено участие базофилов в реакциях гиперчувствительности замедленного типа (РГЗТ). Клеточные инфильтраты при РГЗТ могут состоять на 30-60% из базофильных лейкоцитов. Такие реакции наблюдаются при контакте с паразитами, белковыми и тканевыми аллергенами, при вирусных инфекциях, опухолях и обозначаются как «кожная базофильная гиперчувствительность».

Базофилы могут оказывать также влияние на систему свертывания крови и фибринолиза. В них содержится ряд прокоагулянтных факторов, калликреин, вазоактивные амины. Следовательно, активация свертывания крови и изменение сосудистой проницаемости в местах развития

иммунологических реакций и скопления базофилов обеспечивают массивные отложения фибрина в периваскулярном пространстве. В то же время гепарин является антикоагулянтом, обеспечивающим вместе с антитромбином III около 85% всей антикоагулянтной активности крови.

Следующая не менее важная функция базофилов – их участие в регуляции жирового обмена, так как выделяющийся при дегрануляции гепарин способен активировать липопротеиновую липазу, регулирующую расщепление В-липопротеидов.

Базофильные лейкоциты обладают также способностью к фагоцитозу различных частиц, сенсибилизированных эритроцитов, лейкоцитов и др., однако фагоцитоз в своей основе остается незавершенным.

Моноциты

На долю моноцитов в периферической крови приходится от 2 до 10%. Моноциты являются предшественниками тканевых макрофагов, которые составляют центральное звено мононуклеарной фагоцитарной системы.

Мононуклеарная система фагоцитов включает в себя промоноциты костного мозга и их предшественники, моноциты крови и тканевые макрофаги.

Дифференцировка моноцитов из монобластов происходит в костном мозге в течение 5 дней, после чего они сразу выходят в кровоток, не формируя в отличие от гранулоцитов костномозговой резерв. Небольшая часть моноцитов трансформируется в макрофаги костного мозга.

Вкрови человека имеются маргинальный пул моноцитов, примыкающий к сосудистой стенке, и циркулирующий пул. Не принимающий участие в циркуляции маргинальный пул в 3,5 раза больше, чем пул циркулирующих моноцитов.

Впериферической крови моноциты составляют от 1 до 10% всех лейкоцитов, что соответствует абсолютному количеству, равному 80-600 клеткам в 1 мм3 у взрослых. Моноциты циркулируют в крови от 1,5 до 4,5 суток, а затем покидают ее и эмигрируют в ткани. Тканевой пул моноцитов в 25 раз превышает внутрисосудистый пул.

Втканях происходит трансформация моноцитов в тканевые макрофаги. Сроки жизни тканевых макрофагов составляют 60 дней и более. Наибольшее количество макрофагов содержится в печени (56,4%), в легких (14,9%), селезенке (15%), перитонеальной полости (7,6%). Тканевым макрофагам отводится ведущая роль в переработке антигена, образовании высокоиммуногенных фракций антигена, индукции иммунного ответа.

Различают 2 основных класса макрофагов.

1.Антигенперерабатывающие клетки, или профессиональные фагоциты.

2.Антигенпредставляющие дендритные клетки (синонимы-клетки помощники в реализации иммунного ответа, иммунные аксессоры).

Антигенперерабатывающие клетки, или профессиональные фагоциты, включают в себя фиксированные макрофаги печени, костного мозга, селезенки, лимфатических узлов, центральной нервной системы, а также остеокласты, альвеолярные и перитонеальные макрофаги, макрофаги плевральной и перикардиальной областей, эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки очагов воспаления.

Несмотря на определенные морфофункциональные различия, указанные клетки помимо общего предшественника имеют ряд сходных цитохимических и иммунофенотипических признаков.

хелперам в комплексе с Iа-антигеном. Последний является продуктом Ir генов II класса МНС. Подобная презентация необходима для запуска иммунного ответа на многие Т-зависимые антигены.

Продуцируемый клетками мононуклеарной фагоцитирующей системы цитокин-интерлейкин-I в комплексе с антигеном, ассоциированным с I-а белками, стимулирует продукцию Т-хелперами интерлейкина-II.

Связь между Т-хелперами и макрофагами обеспечивается при участии адгезивных молекул, синтез которых, в свою очередь, зависит от интенсивности продукции макрофагами ИЛ-I, ИЛ-6,ФНО.

Впоследние годы несколько изменились представления о различных субпопуляциях Т- и В- систем лимфоцитов и их значимости в развитии иммунного ответа.

Всвязи с этим представляется целесообразным остановиться на современных представлениях о центральных и периферических органах иммунной системы и особенностях функционирования различных субпопуляций лимфоцитов на фоне антигенной стимуляции.

В-система лимфоцитов

У человека к центральным лимфоидным органам относят вилочковую железу (тимус), у птиц - "бурсу" (сумку Фабрициуса). У человека аналогом бурсы считают костный мозг, групповые лимфатические фолликулы кишечника (пейеровы бляшки).

В костном мозге поддерживается пул кроветворных стволовых клеток, являющихся источником образования всех клеток крови, в том числе и лимфоцитов.

Подавляющее большинство костномозговых лимфоцитов относится к бурсазависимым или В- лимфоцитам, обеспечивающим развитие иммунных или аллергических реакций гуморального типа.

На территории костного мозга под влиянием микроокружения стромальных костно-мозговых клеток осуществляется дифференцировка большей части В-лимфоцитов, относящихся к В2субпопуляции клеток.

В1-субпопуляция лимфоцитов еще в эмбриональном периоде покидает костный мозг. Физиологическая регенерация В1-лимфоцитов в течение жизни человека поддерживается преимущественно в брюшной и плевральных полостях.

В1- и В2-субпопуляции лимфоцитов отличаются по своей функциональной значимости и экспонируемым на поверхности мембраны маркерам.

В процессе дифференцировки В2-лимфоцитов на их мембране экспонируются рецепторы иммуноглобулиновой природы. Причем, незрелые В2-лимфоциты экспрессируют IgМ и небольшое количество молекул главного комплекса гистосовместимости класса II , часть из которых представляют собой так называемые Iа белки или Ia-антигены. По мере созревания В2 лимфоцитов на их поверхности экспрессируются молекулы иммуноглобулинов всех 5 классов, а также увеличивается плотность Iaантигенов. В то же время появляются рецепторы для различных компонентов комплемента и другие маркерные молекулы, в частности СD19, СD21, СD23, СD35. Антигенчувствительными рецепторами В- лимфоцитов являются мембраносвязанный мономер IgМ, а возможно, и IgD.

Степень зрелости В-лимфоцитов определяется наличием на их мембране следующих рецепторов: антигенспецифических иммуноглобулиновой природы, к Fc фрагменту Ig, к комплементу, к поликлональным В-активаторам, липополисахаридам и монопротеазам. В2 -лимфоциты являются предшественниками клеток - плазмоцитов, обеспечивающих синтез иммуноглобулинов в ответ на антигенную стимуляцию. Необходимым условием их трансформации в клетки-продуценты антител является их взаимодействие с Т-лимфоцитами-хелперами.

Всвязи с этим очевидно, что В2-лимфоциты ответственны за развитие гуморального ответа на тимусзависимые антигены.

Внастоящее время определена структура рецепторов В2 -лимфоцитов, включающих помимо иммуноглобулина еще 4 полипептидные цепи, расположенные попарно с каждой стороны молекулы

иммуноглобулина, обозначаемые как Ig- и Ig- . Назначение указанных пептидных компонентов заключается в проведении сигнала о связывании антигена иммуноглобулиновой частью рецептора вглубь клетки.

Как указывалось выше, дифференцировка и поддержание жизненного пула В1-лимфоцитов осуществляются за пределами костного мозга в основном в плевральной и брюшной полостях. В1лимфоциты обеспечивают синтез антител только класса IgМ без взаимодействия с Т-хелперами. Особенностью иммуноглобулинов, продуцируемых В1-лимфоцитами, является их широкая перекрестная реактивность в ответ на воздействие бактериальных антигенов полисахаридной структуры.

Не доказана возможность реакции В1-лимфоцитов на антигены белковой природы. Характерно наличие на поверхности В1-лимфоцитов маркерной молекулы CD5, поэтому указанную субпопуляцию В- лимфоцитов нередко именуют CD5-лимфоциты.

В2 лимфоциты после созревания в костном мозге поступают в системный кровоток, а затем заселяют периферические лимфоидные органы (селезенку, лимфатические узлы, лимфоидную ткань кишечника, миндалин и других органов).

Как известно, в периферической крови в условиях нормы содержатся от 20 до 40% лимфоцитов. Причем, среди лимфоцитов периферической крови на долю В-лимфоцитов приходится лишь 20-30%; 50-65% составляют Т-лимфоциты и около 10% лимфоцитов не имеют рецепторов, свойственных Т- и В- лимфоцитам. Их называют «нуль-лимфоциты».

Незначительная часть лимфоцитов периферической крови имеет на своей поверхности маркеры Т- и В- лимфоцитов (D клетки).

В лимфатических узлах В-лимфоциты располагаются в тимуснезависимых зонах фолликулов, составляя лишь 35% всех лимфоцитов. В-лимфоциты находятся в кортикальной зоне в покоящемся состоянии и образуют так называемые первичные фолликулы. На фоне антигенной стимуляции они формируют вторичные фолликулы.

Важным компонентом системы иммунопоэза является селезенка, в которой содержание В-лимфоцитов достигает 65%, что обеспечивает быстрое накопление антителпродуцирующих плазматических клеток на фоне антигенной стимуляции.

При внутривенном введении антигена антитела образуются преимущественно в селезенке.

Лимфоидные образования червеобразного отростка, а также групповые лимфатические фолликулы - пейеровы бляшки участвуют в синтезе антител класса IgA, тем самым обеспечивая иммунитет слизистых.

В миндалинах глоточного кольца имеются Т- и В-лимфоциты, обеспечивающие клеточный и гуморальный механизмы защиты, в частности, синтез антител класса IgA и IgG. В связи с этим тонзиллэктомия, проведенная в раннем возрасте, снижает противоинфекционную защиту глоточного кольца.

Т-система лимфоцитов

Тимус, как и костный мозг, является центральным, или первичным органом лимфоидной ткани. В составе тимуса имеются несколько долек, каждая из которых представлена эпителиальными клетками,