Кроветворение (гемопоэз) – сложный процесс образования, развития и созревания форменных элементов крови. Гемопоэз осуществляется в специальных органах кроветворения.

Различают два периода кроветворения:

· Эмбриональный – кроветворение происходит в период внутриутробного развития

· Постнатальный – кроветворение происходит после рождения ребенка.

По современным представлениям единой материнской клеткой кроветворения является клетка – предшественник (стволовая клетка), из которой через ряд промежуточных стадий образуются эритроциты, лейкоциты, лимфоциты, тромбоциты.

Эритроциты образуются интраваскулярно (внутри сосуда) в синусах красного костного мозга.

Процесс образования эритроцитов называется эритропоэзом.

Об интенсивности эритропоэза судят по числу ретикулоцитов – предшественников эритроцитов. В норме их количество составляет 1 – 2 %.

Созревшие эритроциты циркулируют в крови в течение 100 – 120 дней.

Разрушение эритроцитов происходит в печени, селезенке, красном костном мозге посредством клеток мононуклеарной фагоцитарной системы.

Лейкоциты образуются в красном костном мозге экстраваскулярно (вне сосуда) из единой стволовой клетки. При этом гранулоциты и моноциты созревают в красном костном мозге, а лимфоциты в вилочковой железе, лимфатических узлах, миндалинах, аденоидах, лимфатических образованиях желудочно-кишечного тракта, селезенке. Созревшие лейкоциты попадают в системный кровоток за счет активности их ферментов и амебовидной подвижности.

Процесс образования лейкоцитов называется лейкопоэзом.

Продолжительность жизни лейкоцитов до 15 – 20 дней (одни живут часы, дни, недели, другие – на протяжении всей жизни человека).

Лейкоциты разрушаются в слизистой оболочке пищеварительного тракта, а также в ретикулярной ткани.

Тромбоциты образуются в красном костном мозге из гигантских клеток мегакариоцитов. Развиваются вне сосуда. Проникновение кровяных пластинок в сосудистое русло обеспечивается амебовидной подвижностью и активностью их протеолитических ферментов.

Процесс образования тромбоцитов называется тромбоцитопоэзом.

Продолжительность жизни тромбоцитов от 5 до 11 дней.

Разрушаются кровяные пластинки в селезенке и легких.

Образование форменных элементов крови происходит под контролем гуморальных и нервных механизмов регуляции.

Гуморальные компоненты регуляции гемопоэза в свою очередь можно разделить на две группы: экзогенные и эндогенные факторы.

К экзогенным факторам относятся биологически активные вещества – витамины группы В, витамин С, фолиевая кислота, а также микроэлементы: железо, кобальт, медь, марганец. Указанные вещества, влияя на ферментативные процессы в кроветворных органах, способствуют созреванию и дифференцировке форменных элементов, синтезу их структурных (составных) частей.

К эндогенным факторам регуляции гемопоэза относятся: фактор Касла, гемопоэтины, эритропоэтины, тромбоцитопоэтины, лейкопоэтины, некоторые гормоны желез внутренней секреции. Фактор Касла сложное соединение, в котором различают так называемые внешний и внутренний факторы. Внешний фактор – витамин В 12 ; внутренний – вещество белковой природы (гастромукопротеин), которое вырабатывается клетками дна желудка. Внутренний фактор предохраняет витамин В 12 от разрушения желудочным соком и способствует всасыванию его из кишечника. Фактор Касла стимулирует эритропоэз. Эритропоэтины – продукты распада форменных элементов (лейкоцитов, тромбоцитов, эритроцитов) оказывают выраженное стимулирующее влияние на образование форменных элементов крови.

Факторы, стимулирующие образование эритроцитов ">

Факторы, стимулирующие эритропоэз.

Кроветворение - процесс образования и развития форменных элементов крови. Различают образование эритроцитов (эритропоэз), образование лейкоцитов (лейкопоэз) и образование тромбоцитов (кровяных пластинок). (тромбоцитопоэз). Главным органом кроветворения, в котором развиваются зритроциты, гранулоциты и тромбоциты, является костный мозг. Лимфоциты образуются в лимфатических узлах и селезенке .

Образование эритроцитов

В сутки у человека образуется примерно 200-250 млрд эритроцитов. Родоначальниками безъядерных эритроцитов являются обладающие ядром эритробласты красного костного мозга. В их протоплазме, точнее в гранулах, состоящих из рибосом, синтезируется гемоглобин. При синтезе гема, видимо, используется железо, входящее в состав двух белков - ферритина и сидерофилина. Поступающие в кровь из костного мозга эритроциты содержат базофильное вещество и называются ретикулоцитами. По величине они больше зрелых эритроцитов, их содержание в крови здорового человека не превышает 1%. Созревание ретикулоцитов, т. е. превращение их в зрелые эритроциты - нормоциты, совершается в течение нескольких часов; при этом базофильное вещество в них исчезает. Количество ретикулоцитов в крови служит показателем интенсивности образования эритроцитов в костном мозге. Срок жизни эритроцитов в среднем равен 120 дням.

Для образования эритроцитов необходимо поступление в организм стимулирующих этот процесс витаминов - В 12 и фолиевой кислоты. Первое из этих веществ примерно в 1000 раз активнее второго. Витамин В 12 представляет собой внешний фактор кроветворения, поступающий в организм вместе с пищей из внешней среды. Он всасывается в пищеварительном тракте лишь в том случае, если железы желудка выделяют мукопротеид (внутренний фактор кроветворения), который по некоторым данным катализирует ферментативный процесс, непосредственно связанный с усвоением витамина В 12 . При отсутствии внутреннего фактора нарушается поступление витамина В 12 , что приводит к нарушению образования эритроцитов в костном мозге. Разрушение отживших эритроцитов происходит непрерывно путем их гемолиза в клетках ретикуло-эндотелиальмой системы, в первую очередь в печени и селезенке .

Образование лейкоцитов и трмбоцитов

Образование и разрушение лейкоцитов и тромбоцитов так же, как и эритроцитов, происходит непрерывно, причем срок жизни различных видов лейкоцитов, циркулирующих в крови, составляет от нескольких часов до 2-3 суток.

Факторы, стимулирующие лейкопоэз: Т - тимусзависимые лимфоциты (клетки-киллеры, клетки-хелперы и супрессоры); В - бурзависимые лимфоциты (производящие антитела).

Регуляция гемопоэза - гемопоэз или кроветворение происходит под влиянием различных факторов роста, которые обеспечивают деление и дифференцировку клеток крови в красном костном мозге. Выделяют две формы регуляции: гуморальную и нервную. Нервная регуляция осуществляется при возбуждении адренэргических нейронов, при этом происходит активация гемопоэза, а при возбуждении холинэргических нейронов - торможение гемопоэза.

Гуморальная регуляция происходит под действием факторов экзо- и эндогенного происхождения. К эндогенным факторам относятся: гемопоэтины (продукты разрушения форменных элементов), эритропоэтины (образуются в почках при снижении концентрации кислорода в крови), лейкопоэтины (образуются в печени), тромбоцитопоэтины: К (в плазме), С (в селезенке). К экзогенным витамины: В3 - образование стромы эритроцитов, В12 - образование глобина; микроэлементы (Fe, Cu...); внешний фактор Касла. А также такие факторы роста как: интерлейкины, колониестимулирующие факторы КСФ, факторы транскрипции - специальные белки, регулирующие эксп-рессию генов гемопоэтических клеток. Кроме этого большую роль играет строма костного мозга, которая создает гемопоэтическое микроокружение, необходимое для развития, дифференциации и созревания клеток.

Таким образом регуляция гемопоэза представляет собой единую систему, состоящую из нескольких взаимосвязанных звеньев каскадного механизма, которая реагирует на изменяющиеся условия внешней и внутренней среды и различные патологические состояния (при сильной анемии – снижении содержания эритроцитов, снижении содержания лейкоцитов, тромбоцитов, факторов свертывания крови, острой кровопотери и т.д.). Угнетение гемопоэза происходит под действием ингибирующих факторов. К ним относятся продукты образуемые клетками на последних этапах созревания (простагландины, цитокины и др.)

113. Как и в других возбудимых клетках, возникновение мембранного потенциала кардиомиоцитов обусловлено избирательной проницаемостью их мембраны для ионов калия. Его величина у сократительных кардиомиоцитов составляет 80-90мВ, а у клеток синоатриального узла 60-65мВ. Возбуждение кардиомиоцитов проявляется генерацией потенциалов действия, которые имеют своеобразную форму. В них выделяют следующие фазы:

Фаза деполяризации.

Фаза быстрой начальной реполяризации.

Фаза замедленной реполяризации.

Фаза быстрой конечной реполяризации (рис1).

Длительность потенциала действия кардиомиоцитов составляет 200-400 мс. Это время во много раз больше, чем у нейронов или скелетных миоцитов. Амплитуда потенциала действия около 120 мВ. Фаза деполяризации связана с открыванием натриевых и кальциевых каналов мембраны, по которым эти ионы входят в цитоплазму. Фаза быстрой начальной реполяризации обусловлена инактивацией натриевых, а замедленной – кальциевых каналов. Одновременно активируются калиевые каналы. Ионы калия выходят из кардиомиоцитов, развивается фаза быстрой конечной реполяризации.

Автоматия, т.е. генерация спонтанных потенциалов действия пейсмекерными клетками, обусловлена тем, что их мембранный потенциал не остается постоянным. В период диастолы в Р-клетках синоатриального узла происходит его медленное уменьшение (мембранного потенциала). Это называется медленной диастолитической деполяризацией. Когда ее величина достигает критического уровня, генерируется потенциал действия, который по проводящей системе распространяется на все сердце. Возникает систола предсердия, а затем желудочков. Медленная диастолическая деполяризация связана с постепенным нарастанием натриевой проницаемости мембраны атипических кардиомиоцитов. Истинными пейсмекерами являются лишь небольшая группа Р-клеток синоатриального узла. Остальные Р-клетки проводящей системы являются латентными водителями ритма. Пока спонтанные потенциалы действия поступают из синоатриального узла, латентные пейсмекеры подчиняются его ритму. Это называется усвоением ритма. Но как только проведение нарушается, в них начинают генерироваться собственные спонтанные потенциалы действия. Поэтому при некоторых заболеваниях возникает патологическая импульсация в клетках проводящей системы миокарде предсердий и желудочков. Такие очаги автоматии называются эктопическими, т.е. смещенными.

Сокращение кардиомиоцитов, как и других мышечных клеток является следствием генерации потенциала действия. В них, как и скелетных миоцитах, имеется система трубочек саркоплазматического ретикулума, содержащие ионы кальция. При возникновении потенциала действия эти ионы выходят из трубочек в саркоплазму. Начинается скольжение миофибрилл. Но в сокращении кардиомиоцитов принимает участие и ионы кальция, входящие в них перед генерацией потенциала действия. Они увеличивают длительность сокращения и обеспечивают пополнение запасов кальция в трубочках.

Соотношение возбуждения, возбудимости и сокращения сердца. Нарушение ритма и функций проводящей системы сердца.

В связи с тем, что сердечная мышца является функциональным синцитием, сердце отвечает на раздражение по закону «все или ничего». При исследовании возбудимости сердца в различные фазы сердечного цикла было установлено, что если нанести раздражение любой силы в период систолы, то его сокращения не возникает. Следовательно, во время систолы сердце находится в фазе абсолютной рефрактерности. В период диастолы на пороговые раздражения сердце не реагирует. При нанесении сверхпорогового раздражения возникает его сокращение, т.е. во время диастолы оно находится в фазе относительной рефрактерности. В начале общей паузы сердце находится в фазе экзальтации. При сопоставлении фаз потенциала действия и возбудимости установлено, что фаза абсолютной рефрактерности совпадает с фазами деполяризации, быстрой начальной и замедленной реполяризации. Фазе относительной рефрактерности соответствует фаза быстрой конечной реполяризации. Продолжительность фазы абсолютной рефрактерности 0,25-0,3 сек., а относительной 0,03 сек. Благодаря большой длительности рефракторных фаз сердце может сокращаться только в режиме одиночных сокращений.

В норме частота сердцебиений в покое зависит от возраста, пола, тренированности. У детей их частота больше, чем у взрослых. У женщин выше, чем у мужчин, а физически слабых людей больше, чем у тренированных. При определенных состояниях наблюдается изменения ритма работы сердца – аритмия. Это нарушения правильности чередования сердечных сокращений. К физиологическим относятся дыхательная аритмия – это зависимость частоты сердцебиений от фаз дыхания. На вдохе они уряжаются, а на выдохе учащаются. Обычно дыхательная аритмия наблюдается в юношеском возрасте и у спортсменов. Она связана с колебаниями активности центров вагуса при дыхании.

Если на сердце, находящееся в фазе относительной рефрактерности, нанести сверхпороговое раздражение, то возникает внеочередное сокращение – экстрасистола. Амплитуда экстрасистолы будет зависеть от того, в какой момент этой фазы нанесено раздражение. Чем оно ближе к концу относительной рефрактерности, тем больше ее величина. После экстрасистолы следует более длительный, чем обычно период покоя сердца. Он называется компенсаторной паузой. Она возникает вследствие того, что очередной потенциал действия, генерирующийся в синоатриальном узле, поступает к мышце сердца в период ее рефрактерности обусловленный экстрасистолой (рис2). У человека экстрасистолы возникают вследствие поступлений внеочередных импульсов из эктопических очагов автоматии.

Основной кроветворный орган – красный костный мозг, находящийся в плоских костях (грудная кость, ребра, кости черепа, отростки позвонков). У молодых животных кроветворный костный мозг имеется и в трубчатых костях, но здесь он постепенно, начиная с диафиза, замещается желтым – жировым костным мозгом. Во внутриутробном периоде кроветворение происходит в желточном мешке, затем в печени, селезенке и в костном мозге.

В красном костном мозге осуществляется образование и дифференцировка всех клеток крови на основе самоподдерживающейся популяции стволовой клетки, а также антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов.

Источником развития всех классов форменных элементов крови является единая полипотентная стволовая клетка. Регуляция содержания количества клеток в крови осуществляется нейро-гуморальными механизмами.

Нервная система оказывает рефлекторное влияние на кроветворный аппарат через вегетативные нервы. В костном мозге имеется очень большое количество нервных окончаний. Симпатические нервы стимулируют кроветворение и увеличение числа клеток в крови, парасимпатические нервы – тормозят эти процессы. Вегетативные нервы влияют и на перемещение зрелых клеток из синусов косного мозга в кровеносное русло.

Гуморальная регуляция кроветворения осуществляется через гемопоэтины - гормоны, образующиеся в эндокринных клетках почек и некоторых других органов – печени, селезенке, эндотелиальных клетках капилляров. Гемопоэтины (эритропоэтины, лейкоцитопоэтины, тромбоцитопоэтины) с током крови попадают в красный костный мозг и определяют пролиферацию стволовых клеток в соответствующем направлении. Лимфоциты и моноциты выделяют интерлейкины – вещества, стимулирующие образование определенных клонов лимфоцитов в первичных органах иммунной системы.

Гормоны эндокринных желез – гипофиза, тимуса, надпочечников, щитовидной железы, половые гормоны также влияют на гемопоэз. Так, мужские половые гормоны стимулируют эритропоэз, женские - угнетают. АКТГ гипофиза снижает содержание эозинофилов в крови и увеличивает количество нейтрофилов. Гормоны тимуса оказывают влияние на развитие лимфоцитов.

Значение кормовых факторов: для полноценного кроветворения необходимо достаточное содержание в кормах белков, аминокислот, минеральных веществ (особенно железа, меди, цинка, кобальта), витаминов. Фактор Боткина-Кастла: витамин В 12 – внешний фактор кроветворения, гастромукопротеид, находящийся в желудочном соке – внутренний фактор, он защищает молекулы витамина В 12 от разрушения микрофлорой кишечника и способствует их всасыванию.

В норме количество образующихся эритроцитов соответствует количеству разрушающихся, и общее число их остается удивительно постоянным.

При кислородном голодании, вызванном любыми причинами, число эритроцитов в крови растет. Местное кислородное голодание костного мозга не ведет к усилению эритропоэза.

Исследования показали, что плазма крови животного, подвергнутого кислородному голоданию, будучи перелита нормальному животному, стимулирует у него эритропоэз. При кислородном голодании (вызванном анемией, вдыханием газовых смесей с низким содержанием кислорода, продолжительным пребыванием на больших высотах, заболеванием органов дыхания и т. п.) в организме возникают стимулирующие кроветворение вещества - эритропоэтины. Последние являются гликопротеидами небольшого молекулярного веса. У животных после удаления почек эритропоэтины в крови не появляются. Поэтому считают, что образование эритропоэтинов происходит в почках.

С нарушением выработки эритропоэтинов многие исследователи связывают различные заболевания системы крови, такие, как недостаточное образование эритроцитов и уменьшение их количества в крови (анемию), и их избыточную продукцию и увеличение их количества (полицитемию).

Интенсивность продукции лейкоцитов - лейкопоэз - зависит главным образом от действия некоторых нуклеиновых кислот и их производных. Веществами, стимулирующими лейкопоэз, являются продукты распада тканей, возникающие при повреждении, воспалении и т. п. Под влиянием гормонов гипофиза - адренокортикотропного гормона и гормона роста - повышается количество нейтрофилов и уменьшается количество эозинофилов в крови.

По данным ряда исследований, нервная система играет определенную роль в стимуляции эритропоэза. В лаборатории С. П. Боткина еще в 80-х годах прошлого столетия было показано, что при раздражении нервов, идущих к костному мозгу, у собак увеличивается содержание эритроцитов в крови. Раздражение симпатических нервов вызывает также увеличение числа нейтрофильных лейкоцитов в крови.

По данным Ф. Чубальского, раздражение блуждающего нерва вызывает перераспределение лейкоцитов в крови: их содержание нарастает в крови мезентериальных сосудов и убывает в крови периферических сосудов; раздражение симпатических нервов дает противоположный эффект. Болевое раздражение и эмоциональное возбуждение увеличивают количество лейкоцитов в крови.

После еды, в разгар желудочного пищеварения, увеличивается содержание лейкоцитов в крови, циркулирующей в сосудах. Это явление называется перераспределительным, или пищеварительным, лейкоцитозом.

Учениками И. П. Павлова показано, что пищеварительный лейкоцитоз может быть вызван и условнорефлекторным путем.

Органы системы крови (костный мозг, селезенка, печень, лимфатические узлы) содержат большое количество рецепторов, раздражение которых, согласно экспериментам В. Н. Черниговского, вызывает различные физиологические реакции. Таким образом, имеется двусторонняя связь этих органов с нервной системой: они получают сигналы из центральной нервной системы (которые регулируют их состояние) и являются в свою очередь источником рефлексов, изменяющих состояние их самих и организма в целом.