Патофизиология системы крови

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКИХ ИНСТИТУТОВ

 

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и

фармацевтическому образованию ВУЗов Российской Федерации в качестве

учебного пособия для студентов медицинских ВУЗов.

Проректор ММА им. И.М. Сеченова, зам. председателя УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию ВУЗов Российской Федерации

профессор И.Н. Денисов

 

САМАРА 2008

 

Схема 1

 

 

УДК 612.02Л.И. Уксусова. Патофизиология системы крови. Учебное пособие для студентов медицинских институтов. Самара, 2008, 119 с., Библ. 12, Схем и Таблиц 12.

В «Учебном пособии» подробно представлены теоретический блок информации, где изложен систематический курс лекций по патофизиологии системы «Кровь» и основанные на нем ситуационные задачи, тестовые задания с эталонными ответами на них, наборы типовых гемограмм и ситуационных задач. Материалы предназначены для студентов медицинских институтов и университетов медико-биологического профиля, могут быть использованы ординаторами, аспирантами, субординаторами и врачами-гематологами, в том числе для самоконтроля.

 

Рецензенты: доктор медицинских наук профессор В.А. Кондурцев, доктор медицинских наук профессор Р.А. Дробышева.

 

@ Самарский государственный медицинский институт.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Физиология эритроцитов…………………………………………………………………

Патофизиология эритрона………………………………………………………………...

Группы нарушений и реактивных изменений в системе эритроцитов………………...

Анемии……………………………………………………………………………………..

Постгеморрагические анемии…………………………………………………….

Гемолитические анемии…………………………………………………………..

Дизэритропоэтические анемии…………………………………………………...

Дизэритропоэтические анемии, развивающиеся в результате………….

преимущественного нарушения пролиферации стволовых клеток.

Дизэритропоэтические анемии, развивающиеся вследствие

Преимущественного повреждения клеток-предшественниц

миелопоэза и/или эритропоэтинчувствительных клеток……………….

Дизэритропоэтические анемии вследствие

нарушения синтеза нуклеиновых кислот………………………………...

Тестовые задания и эталоны ответов на тестовые задания……………………………..

по теме «Патофизиология эритроцитов»………………………………………………...

Патофизиология лейкоцитов………………………………...............................................

Тестовые задания и эталоны ответов на тестовые……………………………………....

задания по теме «Патофизиология лейкоцитов»………………………………………..

Гемобластозы …..……………..………………………………………..………………….

Тестовые задания и эталоны ответов на тестовые ……………………………………...

задания по теме «Гемобластозы»………………………………………………………...

Патофизиология тромбоцитов и свертывания крови…………………………………...

Нарушение тромбоцитарного звена гемостаза………………………………….

Нарушения коагуляционного гемостаза.……………….………………………..

Тестовые задания и эталоны ответов на тестовые задания……………………………..

по теме «Патофизиология тромбоцитов и свертывания крови»……………………….

Набор ситуационных задач по теме «Патология крови»……………………………….

Набор типовых гемограмм при заболеваниях крови и

других систем организма…………………………………………………………………

Примеры решения задач по разделу «Патофизиология системы крови»……………..

Глоссарий………………………………………………………………………………….

Принятые в тексте сокращения…………………………………………………………..

Литература……………………………………………………..…………………………..

 

ФИЗИОЛОГИЯ ЭРИТРОНА

Кровь является внутренней средой организма и выполняет множество функций. Она состоит из форменных элементов (42-45 л/л) и плазмы (55-58 л/л); это соотношение называется гематокритом. Из множества функций крови выделим такие, как гомеостатическую, защитную (защитные белки плазмы, плазменные и клеточные факторы свертывающей системы, лейкоциты, включая иммуноциты) и транспортную (снабжение тканей пластическими и энергетическими субстратами, биологически активными веществами, гормонами, кислородом, выведение метаболитов и токсинов). В настоящей главе рассматривается дыхательная функция, которая обеспечивается системой красной крови – эритроном. Он включает в себя три субсистемы:

1) систему эритропоэза – костный мозг;

2) систему разрушения, или эритродиереза (селезенка, костный мозг, печень, фагоцитирующие мононуклеары; фагоцитоз и разрушение эритроцитов осуществляется в течение 10 мин);

3) систему циркуляции эритроцитов – кровеносное русло.

В общем объеме крови (3,5-5 л, 6-8 % от массы тела) одномоментно находится около 25 триллионов красных кровяных телец (за норму принята величина 4,5-5´10¹²/л для мужчин и 4-4,5´10¹²/л для женщин). Изменения общего объема крови выражается такими понятиями как гиперволемия и гиповолемия. Если количество циркулирующих форменных элементов изменяется в ту или другую сторону от «простой» нормоволемии, к ним добавляют термины «полицитемическая» и «олигоцитемическая», хотя в патологии вышеуказанные формы нормоволемий могут встречаться также.

Ежедневно воспроизводится до 360 млрд. эритроцитов, что составляет примерно 7 кг биомассы в год. Нормальный эритроцит называется нормоцитом. Современные автоматические счетчики крови позволяют определять следующие параметры эритроцитов: диаметр 7,2-7,5 мкм, толщина 2,2 мкм, MCV – средний объем в фемтолитрах (75-100 фл), MCH – средний уровень гемоглобина в эритроците в пикограммах (26-33 пг), MCHC – средняя концентрация гемоглобина в каждом эритроците (32-36 г/%), RDW – показатель распределения эритроцитов по объему, или показатель степени анизоцитоза (ПСА, 13,5±1,5%). Продолжительность жизни нормоцита /составляет 100-140 дней. Эритроцит на 90 % заполнен гемоглобином, который обеспечивает транспорт кислорода и углекислого газа. Соединение гемоглобина с кислородом называется оксигемоглобином, с углекислым газом – карбогемоглобином; деоксигенированный гемоглобин называется восстановленным. Нормальное содержание гемоглобина в единице объема крови колеблется у мужчин в пределах 140-165, у женщин – 120-140 г/л (8-10 и 7,4-8,7 ммоль/л, соответственно). Отношение количества гемоглобина к числу эритроцитов в единице объема крови получило наименование цветового показателя, который отражает степень насыщения эритроцита гемоглобином. В норме его величина колеблется в пределах 0,85-1,1. На практике цифровое значение цветового показателя определяется отношением утроенной величины гемоглобина (в г/л) к количеству эритроцитов (в млн./мкл).

Кроветворение (гемопоэз и, в частности эритропоэз) начинается во внутриутробном периоде с 20 дня жизни плода и условно представляется в виде трех этапов.

I. Первый этап связывают с образованием эритроцитов внутрисосудисто в желточном мешке – так называемый мезодермальный этап кроветворения. Он заканчивается к 4 месяцу внутриутробной жизни. Примитивные клетки красной крови получили наименование эритробластов, или мегалобластов (мегалос – огромный), которые превращаются в мегалоциты и содержат фетальный гемоглобин (Hb-F).

II. Второй этап получил наименование печеночного кроветворения. Он начинается с пятой недели и продолжается до пятого месяца жизни плода. Кроме печени, в эритропоэзе принимает участие селезенка. Этот тип кроветворения относится к нормобластическому, т.е. нормальному типу эритропоэза. Эритроциты, как и в первом случае, также синтезируют фетальный гемоглобин.

III. Третий этап миелоидный, т.е. костномозговой, получил наименование нормобластического типа кроветворения. Он вытесняет гепатолиенальный тип эритропоэза, начиная с пятого месяца внутриутробного развития. И вновь эритроциты содержат Hb-F, но к моменту рождения на долю зрелого («взрослого») гемоглобина (Hb-А) приходится 50% всего содержащегося в нормоците гемоглобина.

Масса костного мозга взрослого человека находится в ограниченных пределах, достигая в среднем 2,5-3,2 кг (4,6 % от массы тела). Соотношение миелоидного и эритроидного ростков костного мозга в норме равно 3:1. Таким образом, только треть его массы приходится на эритроидный росток. Суммарный объем клеток костного мозга достигает 1320-4192 мл, а их количество – 5,6´10¹¹, из них стволовых кроветворных полипотентных клеток – 0,01 % (см. ниже).

Родоначальной клеткой кроветворения (Схемы 1 и 2) является стволовая полипотентная кроветворная клетка, которая формируется из стволовой эмбриональной клетки. Прежде чем превратиться в стволовую полипотентную кроветворную клетку, эмбриональная стволовая клетка подвергается многочисленным (до 10) митозам, и только после этого она вступает в цикл кроветворения. Эта клетка путем асимметричного митоза дает потомство полипотентных клеток-предшественниц (I класс клеток), получивших наименование колониеобразующих единиц (КОЕ) бластов – КОЕ-гранулоцитарно-эритроцитарно-макрофагально-мегакариоцитарной клетки (КОЕ-ГЭММ). КОЕ-ГЭММ путем нескольких асимметричных митозов через КОЕ-ЭГ (II класс клеток) превращается в клетку предшественницу отдельных классов гемопоэза (эритроцитарного, миелоидного, моноцитарного, мегакариоцитарного ростков) – унипотентные клетки-предшественницы, которые морфологически не распознаются (III класс клеток). Потомки клеток III класса через 10-15 митозов превращаются в элементы гемопоэтического ряда – бластные клетки.

Класс унипотентных клеток эритроидного ряда представлен двумя типами единиц: бурстообразующая единица эритроцитов (зрелая и незрелая формы – БОЕ-Э) и колониеобразующая единица эритроцитов (КОЕ-Э). Оба типа клеток обладают высокой чувствительностью к эритропоэтинам, под действием которых в них образуется зрелая форма гемоглобина (Hb-A 98 %) и 1-2 % фетального гемоглобина (Hb-F). Поэтому их еще называют эритропоэтин-чувствительными клетками. Они дают начало бластным клеткам, которые являются родоначальными клетками эритроидного ряда – эритробластам (IV класс клеток) и остальным (созревающим) клеткам красного ростка костного мозга: пронормобластам (базофильному, полихроматофильному и оксифильному), оксифильному нормоциту (V класс клеток). Потерявший способность к делению оксифильный нормоцит в дальнейшем дифференцируется в ретикулоцит [в норме в периферической крови содержание ретикулоцитов составляет 1-1,5 % – так называемый ретикулярный индекс (РИ)] и зрелый эритроцит (VI класс клеток). Таким образом, нормобластический тип кроветворения обеспечивает генерацию из одного проэритробласта (КОЕ-Э) 16 или 32 зрелых эритроцитов, что характеризует эффективный эритропоэз. В этой связи отметим, что в норме около 10 % клеток эритроидного ряда костного мозга по ходу эритропоэза не дозревает, т.е. гемолизируется – так называемый неэффективный эритропоэз.

Эритропоэз осуществляется в эритробластических островках, которых в определенный момент времени может быть очень много. Так, в условиях нормоксии, когда гематокрит колеблется в пределах 40-45 л/л, на один микрограмм ткани эритроидного ростка костного мозга приходится 100-140 эритробластических островков. Если гематокрит падает до 10-20 л/л, интенсивность эритропоэза возрастает многократно, и количество таких островков может возрастать на порядок. Эритробластические островки включают в свой состав не только клетки эритроидного ряда, но и макрофаги. Процесс превращения эритробласта в ретикулоцит длится около трех суток; еще примерно около суток требуется для дифференцировки ретикулоцита в зрелый эритроцит. Таким образом, в гемопоэтической ткани находят до 20 % эритроидных предшественников (около 60 % составляют гранулоциты и их предшественники, 10 % – лимфоциты и моноциты и их предшественники и 10 % – недифференцированные и разрушающиеся клетки).

Другой – патологический тип кроветворения, который в физиологических условиях не встречается, получил наименование мегалобластического. Мегалобластический тип кроветворения дает выход только двум эритроцитам крупного размера, которые получили наименование макроциты и мегалоциты (диаметр клетки больше 8-12 и 12-15 мкм, соответственно). Как и нормальные эритроциты, они проходят в своем развитии те же стадии (мегалобласты, промегалоциты и т.д.).

Процесс образования, созревания и дифференцировки эритроцитов – эритропоэз, подвержен нейрогуморальной регуляции. Для образования гемоглобина необходимы железо (суточная потребность 20-25 мг, содержание железа в организме достигает 4-5 г), витамины В₁₂ (2-5 мкг) и фолиевая кислота (100-200 мкг, для синтеза нуклеиновых кислот), витамин С (50-100 мг, для всасывания железа), витамин В₆ (2-3 мг, для синтеза гема), витамин В₂ (2-4 мг, для образования стромы эритроцита), витамин Е (для антиоксидантной защиты фосфолипидов мембран), пантотеновая и никотиновая кислоты (10 мг, для синтеза фосфолипидов мембран), а также микроэлементы – медь, никель, кобальт, цинк, селен. Нормальный (эффективный) эритропоэз требует для своего осуществления полноценный белок, содержащий незаменимые кислоты, особенно лизин, гистидин, лейцин и триптофан.

Схема 1-1

Схема эритропоэза

Стволовая полипотентная кроветворная клетка

 

Общая клетка-предшественница миелопоэза –

колониеобразующая единица гранулоцитарно-

эритроцитарно-моноцитарно-мегакариоцитарного

ростков (КОЕ-ГЭММ)

 

Колониеобразующая единица

гранулоцитарно-эритроцитарного рядов (КОЭ-ГЭ)

 

Колониеобразующая единица эритроцитарного ряда

(незрелая БОЭ-Э и зрелая БОЕ-Э)

 

Эритробласт

Пронормоцит

Базофильный нормоцит

Полихроматофильный нормоцит

Оксифильный нормоцит

 

Ретикулоцит

 

Эритроцит

Симпатическая нервная система стимулирует, парасимпатическая – тормозит эритропоэз. Органы кроветворения содержат большое количество рецепторов, раздражение которых вызывает соответствующие физиологические реакции.

Регулирующее влияние на кроветворение оказывает гипоталамус, реализующий свое действие через аденогипофиз (адренокортикотропный, гонадотропный, соматотропный, тиреотропный гормоны – АКТГ, ГТГ, СТГ, ТТГ) и эндокринную систему в целом и соответствующие железы-мишени. Подавляющее большинство тропных гормонов гипофиза, а также гормоны надпочечников, щитовидной железы и мужских половых желез (андрогены) усиливают, а женских половых желез (эстрогены) угнетают эритропоэз.

Основное влияние на частично дифференцируемые клетки эритроидного ряда оказывают цитокины – эритропоэтин, интерлейкины и колониестимулирующие факторы (Схема 1). В норме эритропоэтин образуется в почках, в патологии – еще и в печени, макрофагах костного мозга и селезенки. В почках эритропоэтин синтезируется в специализированных структурах внутрикоркового слоя, возможно, в перитубулярных эндотелиальных клетках. Это гликопротеин с молекулярной массой 34-36 kD, который у человека состоит из 177-192 аминокислотных остатков. К эритропоэтину особенно чувствительны колониеобразующие единицы эритробластов (КОЕ-Э). Под влиянием этого цитокина за одну неделю число клеток КОЕ-Э может увеличиваться с 8 до 49, а БОЭ-Э даже до 250 клеток, правда, в присутствии остальных стимуляторов эритропоэза. Кроме того, ускоряется деление, созревание и выход ретикулоцитов и эритроцитов в кровеносное русло. Стимуляторами образования эритропоэтина являются гипоксия, андрогены, моноксид углерода, продукты гемолиза. Так, в нормальных физиологических условиях его содержание в крови колеблется в пределах 0,01-0,08 МЕ/мл, а при гипоксии и в условиях сниженного показателя гематокрита концентрация эритропоэтина возрастает в сотни раз.

Угнетение эритропоэза наблюдается главным образом в условиях гипероксии, когда синтез эритропоэтина тормозится пропорционально степени оксигенации эритропоэтин-вырабатывающих тканей. Кроме того, микроокружение костного мозга может синтезировать под действием стимуляторов лейкопоэза неспецифические ингибиторы эритропоэза (интерферон, трансформирующий фактор роста-b – b-ТФР, фактор некроза опухоли – ФНО-a, ретиноевую кислоту, ИЛ-5 и другие цитокины).

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ЭРИТРОНА

Патологические формы эритроцитов. У здорового человека в периферической крови находятся только эритроциты и ретикулоциты. При патологии возможно обнаружение нескольких вариантов клеток эритроидного ряда:

I. Появление или увеличение клеток физиологической регенерации;

II. Появление клеток патологической регенерации;

III. Появление дегенеративных форм эритроцитов.

I. Появление, увеличение или уменьшение клеток физиологической регенерации.

Ретикулоциты (в норме 10-15 промилле). Краситель бриллианткрезилблау выявляет в ретикулоцитах нежную сеть – субстанцию ретикулофиламентозу. Если в периферической крови обнаруживается более 1,5-2 % или менее 0,5 % ретикулоцитов, то это можно рассматривать как патологию.

В периферической крови могут появляться базофильный, полихроматофильный и оксифильный нормобласты и оксифильный нормоцит, а также пронормобласт и даже эритробласт.

II. Появление клеток патологической регенерации. К ним относят эритроциты мегалобластического ряда:

мегалобласты:

промегалоциты (базофильный, полихроматофильный и оксифильный);

эритроциты с кольцами Кебота и тельцами Жолли.

III. Дегенеративные эритроциты.

К ним относят следующие клетки эритроидного ряда:

пойкилоциты (измененные по форме эритроциты – пойкилоцитоз);

анизоциты (эритроциты разных размеров – анизоцитоз);

эритроциты разной степени окраски – анизохромия (гипохромия, гиперхромия).