2.4 Эритроциты – важнейшие форменные элементы крови
Эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и их источник – кроветворная ткань – эмбриогенетически имеют мезенхимальное происхождение и являются разновидностью соединительной ткани. Около половины объёма крови приходится на красные кровяные тельца. В общем пуле эритроцитов на долю молодых приходится 5%, зрелых – 85%, стареющих – 10%. Их функции заключаются в следующем: за счёт карбоангидразы осуществляется взаимодействие диоксида углерода с водой и транспорт углекислоты. Велика роль ионного обмена между эритроцитами и плазмой (обмена протонов на катионы натрия) в регуляции КОС и электролитного баланса организма. Огромна ёмкость гемоглобина как буферной системы. Красные кровяные тельца служат адсорбентами для иммунных комплексов, физиологически предохраняют сосудистую стенку от развития иммунных васкулитов.
2.4.1. Строение мембран эритроцитов
Зрелые красные кровяные тельца обладают двояковогнутой формой и большой способностью к деформации, благодаря чему эффективно обеспечивают процессы диффузии газов и могут проходить по просвету капилляров, диаметр которых в 3-4 раза меньше самих эритроцитов. Подобное свойство обусловлено особенностями в структуре мембран этих форменных элементов. Принципы строения цитолеммы эритроцитов классические: основу составляет билипидный слой, в который включены различные протеины. Наружная часть липидов представлена фосфатидилхолином, сфингомиелином, внутренняя поверхность обогащена фосфатидилсерином, фосфатидилэтаноламином, более четверти объёма приходится на ХС, снижающий деформируемость красных кровяных телец. В тоже время их мембраны обеднены фосфолипазами, в связи с чем при альтерации в отличие от других клеток практически не включаются механизмы продукции медиаторов арахидонового каскада. К цитозолю обращена плотная анастомозирующая белковая сеть, состоящая из спектринов, анкиринов, актинов, тропомиозинов, белков 3, 4-й полос, аддуцинов (Рис. 2.1), которые связываясь с интегральными гликопротеидами (гликофоринами), создают жёсткость мембраны и определяют форму эритроцита.
Полоса 3
Рис. 2.1. Белки мембран эритроцитов
От степени фосфорилирования спектринов зависит эластичность сети, способность к упругой деформации. Гликофорины, пронизывая липидный слой, с помощью гидрофобных взаимодействий с ФЛ прочно фиксируются; сиаловые кислоты, располагаясь на поверхности цитолеммы форменного элемента, служат групповыми веществами крови: для О(Н) антигена детерминанта фукоза, для А–антигена – N-ацетилгалактозамин, для В – галактоза. Углеводные остатки гликофоринов являются также носителями антигенов групп крови МN-типа и ряда других иммунологических детерминант, служат рецепторами для вирусов гриппа. Присутствие сиаловых кислот придаёт эритроцитам отрицательный заряд, что не позволяет им сближаться и склеиваться. В противном случае усиливается их агрегация, образуются «монетные столбики», провоцируется гемостаз.
2.4.2. Особенности метаболизма эритроцитов
Несмотря на отсутствие ядра и других органоидов, красные кровяные тельца – метаболически активные образования, обладающие спонтанной энергопродукцией на уровне 80 пДж на клетку. Энергетика эритроцита основана на анаэробном гликолизе (Рис.2.2). Около 10% всей глюкозы, содержащейся в крови, потребляется этими структурами и её поступление не зависит от присутствия инсулина, осуществляясь путем облегченной диффузии.
В процессе Эмбдена-Мейергофа глюкоза распадается до лактата с образованием АТФ путём субстратного фосфорилирования. Кроме того, метаболиты гликолиза работают в следующих направлениях. Его восстановительные потенциалы НАДН при необходимости используются метгемоглобинредуктазой для восстановления железа в метгемоглобине. В отличие от других тканей в эритроцитах в гликолизе возникает много 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГК), который служит важным модулятором сродства Нb к О2.
Некоторые морфобиохимические особенности красных кровяных телец предопределяют необходимость в высокой антиоксидантной активности:
необычные концентрации О2 увеличивают вероятность образования его активных форм;
большое содержание ионов переходного металла – железа, может способствовать его использованию в качестве донора электронов (Рис. 2.2);
для обеспечения упругой деформации билипидный слой мембран обогащён ПНЖК – субстратами ПОЛ.
Рис. 2.2. Схема гликолиза и антирадикальной защиты в эритроците
Для контроля интенсивности СРО в цитоплазме эритроцитов активно работает антирадикальная защита. Если нарушаются условия диссоциации оксигемоглобина, то происходит отрыв электрона от двухвалентного железа гема с образованием метгемоглобина и супероксидного анион-радикала. Первое соединение восстанавливается с помощью метгемоглобинредуктазы, а радикал кислорода преобразуется под влиянием супероксиддисмутазы (СОД) в пероксид водорода, токсичный для клеток.
Поэтому он восстанавливается первоначально с помощью каталазы, позднее – глутатионпероксидазы (ГПО) (её активный центр включает Sе-цистеин, что немаловажно для жителей селенодефицитных местностей) и восстановленного глутатиона (G-SH). Глутатионредуктаза (ГР), восстанавливающая окисленную форму пептида с помощью НАДФН, поддерживает его пул. Необходимую концентрацию кофермента получают путём окисления глюкозо-6-фосфата соответствующей дегидрогеназой (Г-6-Ф-ДГ). При снижении резервного пула восстановленных АО укорачивается жизнь красных кровяных телец, подверженных аутоокислению.