Базофилы (рис. 6-6) составляют 0-1\% общего числа лейкоцитов циркулирующей крови. В крови базофилы находятся 1-2 суток. Как и другие гранулоциты, при стимуляции и активации базофилы могут покидать кровоток, но их способность к амебоидному движению ог-
Рис. 6-6. Базофил. Слабодольчатое ядро изогнуто в форме буквы S. В цитоплазме присутствуют все виды органелл, свободные рибосомы, гликоген. Специфические гранулы разнообразны по размерам и по форме. Содержимое гранул чаще неоднородно по плотности. [17]
раничена. Размер — 10-12 мкм. Продолжительность жизни и судьба в тканях неизвестна. Уплотнённое ядро состоит из нечётко выраженных трёх долек, изогнуто в виде буквы S. В цитоплазме имеются все виды органелл, свободные рибосомы и гликоген.
Специфические гранулы довольно крупные (0,5-1,2 мкм), окрашиваются метахроматически (от красновато-фиолетовых до интенсивнофиолетовых). Имеют разнообразную, чаще овальную или округлую форму с плотным содержимым. В гранулах содержатся различные ферменты и медиаторы. К наиболее значимым из них можно отнести гепаринсульфат (гепарин), гистамин, серотонин, нейтральные протеазы триптазу и химазу, медиаторы воспаления.
Рецепторы. Базофилы имеют высокоаффинные поверхностные рецепторы к Fc-фрагментам IgE.
Функции. Активированные базофилы, покидая кровоток, мигрируют в очаги воспаления и участвуют в аллергических реакциях. Активация и дегрануляция базофилов происходит при попадании в организм аллергена и опосредована IgE. Молекулы IgE присоединяются к базофилу (формируется комплекс «IgE-базофил»). При повторном попадании антигена (аллергена) он связывается двумя и более молекулами IgE на поверхности базофила, что приводит к дегрануляции последнего — быстрому экзоцитозу содержимого гранул. Параллельно образуются метаболиты арахидоновой кислоты.
МОНОЦИТЫ
Моноциты (рис. 6-7) — самые крупные лейкоциты (диаметр в мазке крови приблизительно 15 мкм), количество их составляет 2-9\% от всех лейкоцитов циркулирующей крови. Крупное, эксцентрично расположенное подковообразное ядро имеет пятнистый вид из-за неравномерно конденсированного хроматина. Бледная голубовато-серая (на окрашенном мазке) цитоплазма включает многочисленные лизосомы, содержащие кислые гидролазы, арилсульфатазу, катепсин C, кислую фосфатазу, пероксидазу, разные вакуоли, большое количество рибосом и полирибосом, комплекс Гольджи, мелкие удлинённые митохондрии. Моноциты крови — фактически незрелые клетки, находящиеся на пути из костного мозга в ткани. Образуются в костном мозге, выходят в кровоток и циркулируют в крови около 2-4 суток. Рецепторы. В мембрану моноцита встроены рецепторы Fc-фрагмента Ig, белков комплемента, цитокинов, медиаторов воспаления, бактериальных продуктов, холинорецепторы, адренорецепторы. Активация моноцитов. Различные вещества, образующиеся в очагах воспаления и разрушения ткани, — агенты хемотаксиса и активации моноцитов. В результате активации увеличивается размер клетки,
Рис. 6-7. Моноцит. Крупное бобовидное или подковообразное ядро расположено эксцентрично. Хроматин слабо конденсирован. В цитоплазме присутствуют типичные органеллы, много рибосом и полирибосом, пиноцитозные пузырьки, фагоцитарные вакуоли, многочисленные лизосомы. [17]
усиливается метаболизм, моноциты выделяют биологически активные вещества (ИЛ1, ИЛ6, фактор некроза опухоли α — TNFα, колониестимулирующие факторы M-CSF, GM-CSF, простагландины, интерфероны, факторы хемотаксиса нейтрофилов).
Функция. Главная функция моноцитов и образующихся из них макрофагов — фагоцитоз. Моноциты фагоцитируют опсонизированные частицы. В их переваривании участвуют лизосомные ферменты моно-
цитов, а также формируемые внутриклеточно H2O2, OH , O2 . Активированные моноциты/макрофаги продуцируют эндогенные пирогены.
ЛИМФОЦИТЫ
Лимфоциты (рис. 6-8) составляют 20-45\% общего числа лейкоцитов, циркулирующих в крови. Они играют центральную роль во всех
Рис. 6-8. Лимфоцит. Ядро округлое с небольшими выемками или бобовидное. Хроматин сильно конденсирован. Клетка имеет небольшой объём цитоплазмы, образующей узкий ободок вокруг ядра. В цитоплазме присутствует минимальное количество обычных органелл. Лимфоцит образует короткие цитоплазматические отростки. [17]
иммунологических реакциях. Кровь — среда, в которой лимфоциты циркулируют между органами лимфоидной системы и другими тканями. Лимфоциты выходят из сосудов в соединительную ткань в ответ на соответствующие сигналы. Лимфоциты могут мигрировать через базальную мембрану и внедряться в эпителий (например, в слизистой оболочке кишечника). Продолжительность жизни лимфоцитов достаточно велика: от нескольких месяцев до нескольких лет.
Классификация лимфоцитов
Применяют два критерия подразделения лимфоцитов: морфологический и функциональный.
• Функциональная классификация выделяет B-лимфоциты, T-лимфоци- ты и NK-клетки.
• Морфологическая классификация. Принято выделять малые (4,5- 6 мкм), средние (7-10 мкм) и большие лимфоциты (10-18 мкм).
B-лимфоциты составляют менее 15\% лимфоцитов крови. Эти клетки (точнее, дифференцирующиеся из активированных В-лимфоцитов плазматические клетки) вырабатывают против конкретных антигенов соответствующие АТ.
T-лимфоциты составляют большинство лимфоцитов крови (80\% и более). Они, как и B-лимфоциты, реагируют на конкретные антигены. Главная функция T-лимфоцитов — участие в клеточном и гуморальном иммунитете. T-лимфоциты уничтожают аномальные клетки своего организма, участвуют в аллергических реакциях, отторжении чужеродного трансплантата.
NK-клетки — лимфоциты, лишённые характерных для Т- и В-клеток поверхностных детерминант. Эти клетки составляют около 5-10\% всех циркулирующих лимфоцитов, содержат цитолитические гранулы с перфорином, уничтожают трансформированные, инфицированные вирусами и чужеродные клетки.
Более подробно В-лимфоциты, T-лимфоциты и NK-клетки рассмотрены в главе 11.
Тромбоциты
Тромбоциты (кровяные пластинки, рис. 6-9) — фрагменты цитоплазмы находящихся в красном костном мозге мегакариоцитов. Количество тромбоцитов в циркулирующей крови — 190-405х109/л. Размер — 3-5 мкм. Две трети кровяных пластинок циркулирует в крови, остальные депонируются в селезёнке. Продолжительность жизни — 8 дней. Старые и дефектные тромбоциты фагоцитируются в селезён- ке, печени и костном мозге.
Рис. 6-9. Тромбоцит имеет форму овального или округлого диска. В цитоплазме присутствуют митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы, гликоген. В центральной части тромбоцита сосредоточены различные гранулы. Периферическая часть содержит циркулярные пучки микротрубочек, сократительные белки. Здесь же имеются связанные между собой мембранные каналы, открывающиеся во внеклеточную среду. В цитоплазме рассеяны мембранные трубочки плотной тубулярной системы. [17]
Морфология
Гликокаликс. Тромбоцит окружён толстым слоем гликокаликса, богатым кислыми гликозаминогликанами. Гликокаликс образует фибриллярные мостики между мембранами соседних тромбоцитов при их агрегации.
Плазматическая мембрана содержит гликопротеины, выполняющие роль рецепторов адгезии и агрегации.
Цитоплазма на окрашенном мазке — пурпурная и зернистая. Тромбоциты содержат в большом количестве митохондрии, элементы комп-
лекса Гольджи и рибосомы, а также гранулы гликогена и ферменты для аэробного и анаэробного дыхания. Периферическая часть цитоплазмы содержит актин, миозин, гельзолин и другие контрактильные белки, участвующие в округлении тромбоцита и ретракции тромба. Имеются также пучки микротрубочек, циркулярно расположенные под плазмолеммой. Эти микротрубочки необходимы для сохранения овальной формы тромбоцита. По периферии тромбоцита расположены анастомозирующие краевые мембранные канальцы, открывающиеся во внеклеточную среду; их мембраны связаны с элементами цитоскелета. Система этих канальцев участвует в секреции содержимого α-гранул. Кроме α-гранул, тромбоциты содержат ещё 3 типа гранул — δ-, λ-гранулы и микропероксисомы.
• α-Гранулы (300-500 нм) наиболее значимы для осуществления функций тромбоцита и содержат разнообразные вещества, в том числе фактор роста из тромбоцитов (PDGF), трансформирующий фактор роста β (TGFb), тромбоспондин, фактор V свёртывания крови и Р-селектин.
• δ-Гранулы (250-300 нм) имеют уплотнённую сердцевину и накапливают неорганический фосфат (Р;), АДФ, АТФ, Ca2+, серотонин и гистамин.
• λ- Гранулы (200-250 нм) содержат лизосомные ферменты.
• Микропероксисомы — немногочисленные гранулы, обладающие пероксидазной активностью.
Функции
Тромбоциты участвуют в свёртывании крови и восстановлении целостности стенки сосуда. В физиологических условиях тромбоциты не прикрепляются к эндотелию сосуда. При нарушении целостности сосудистой стенки при непосредственном участии тромбоцитов формируется тромб. В частности, тромбоциты высвобождают фибриноген (в дополнение к уже присутствующему в плазме в норме), который с помощью факторов свёртывания конвертируется в фибрин, образующий плотную фиброзную основу, к которой прикрепляется всё больше тромбоцитов и других клеток крови.
Гемопоэз
Гемопоэз — образование клеток крови (кроветворение), происходящее в кроветворных органах. В пренатальном периоде гемопоэз, начинаясь на 3-й неделе развития, последовательно происходит в различных органах. У взрослого человека гемопоэз происходит в костном мозге костей черепа, рёбер, грудины, позвонков, костей таза, эпифизов длинных костей, в лимфоидной ткани. Родоначальница всех форменных элементов крови — стволовая кроветворная клетка.
Кроветворение у эмбриона и плода
У эмбриона и плода последовательно и с частичным перекрыванием по времени возникновения и затухания различают мегалобластическую, гепатоспленотимическую стадии и костномозговое кроветворение.
Мегалобластическая стадия. Во внезародышевой мезодерме желточного мешка в течение 3-й недели формируются скопления мезенхимных клеток — кровяные островки (рис. 6-13). Клетки, расположенные по периферии островка, дифференцируются в эндотелиальные клетки первичных кровеносных сосудов. В центральной части островка образуются первые клетки крови — первичные эритробласты — крупные клетки, содержащие ядро и эмбриональные гемоглобины. Лейкоцитов и тромбоцитов на этой стадии нет. На 12-й неделе кроветворение в желточном мешке заканчивается.
Рис. 6-13. Эмбриональный гемопоэз (19-дневный эмбрион). В конце 3-й недели кровяные островки присутствуют в стенке желточного мешка, а также во внезародышевой мезодерме ворсинок хориона и ножке тела. Островки дают начало первичным клеткам крови и кровеносным сосудам. В дальнейшем (благодаря объединению сосудов эмбриона и внеэмбриональных сосудов) устанавливается связь зародыша с плацентой. [17]
Гепатоспленотимическая стадия начинается на втором месяце развития, когда стволовые кроветворные клетки заселяют печень, селезёнку и тимус.
• Печень. В печени кроветворение начинается на 5-6 неделе развития. Здесь образуются эритроциты, гранулоциты и тромбоциты. К концу 5-го месяца интенсивность гемопоэза в печени уменьшается, но в небольшой степени продолжается ещё несколько недель после рождения.
• Селезёнка. Гемопоэз в селезёнке наиболее выражен с 4 по 8 месяц внутриутробного развития. Здесь образуются эритроциты и небольшое количество гранулоцитов и тромбоцитов. Непосредственно перед рождением важнейшей функцией селезёнки становится образование лимфоцитов.
• Тимус. В вилочковой железе первые лимфоциты появляются на 7-8 неделе. Костномозговое кроветворение. В течение 5-го месяца развития гемопоэз начинается в костном мозге, а к 7-му месяцу костный мозг становится главным органом гемопоэза. После рождения и до полового созревания количество очагов кроветворения в костном мозге уменьшается, хотя костный мозг полностью сохраняет гемопоэтический потенциал. У взрослого человека кроветворение ограничивается костным мозгом и лимфоидной тканью. Когда костный мозг не в состоянии удовлетворить повышенный и длительный запрос на образование клеток крови, гемопоэтическая активность печени, селезёнки и лимфатических узлов может восстановиться (экстрамедуллярный гемопоэз).
Постнатальный гемопоэз
Красный костный мозг (рис. 6-16) содержит в большом количестве созревающие эритроциты, что придаёт костномозговым очагам гемопоэза красный цвет. Строма состоит из ретикулярных клеток с длинными отростками, ретикулиновых волокон, синусоидных капилляров и адипоцитов, составляющих почти половину объёма костного мозга. Клетки стромы костного мозга экспрессируют широкий спектр молекул адгезии, опосредующих связывание стволовых кроветворных клеток с элементами внеклеточного матрикса. Ретикулиновые волокна вместе с отростками ретикулярных клеток формируют трёхмерную сеть и образуют полости, заполненные островками гемопоэтических клеток. Зрелые клетки крови выходят в кровоток через щели в стенке синусоидных капилляров. Костный мозг содержит большое количество макрофагов, расположенных рядом с синусоидами. Помимо кроветворения, в костном мозге, как в селезёнке и печени, происходит удаление из кровотока старых и дефектных клеток крови. Костный мозг играет центральную роль в иммунной защите, т.к. в нём образуются В-лимфоциты, а также присутствует большое количество плазматических клеток, синтезирующих антитела. Жёлтый костный мозг. У взрослых большая часть костного мозга становится неактивной; в нём преобладают жировые клетки. Жёлтый костный мозг, однако,
Рис. 6-16. Красный костный мозг. Основу составляют ретикулярные клетки с длинными отростками и ретикулиновые волокна. В пространствах между ними располагаются островки гемопоэтических клеток. Костный мозг пронизан синусоидными капиллярами. К эндотелию капилляров примыкают макрофаги, образующие длинные отростки. В большом количестве присутствуют жировые клетки. [17]
может восстановить свою активность, если необходимо усилить гемопоэз (например, при хронической гипоксии или выраженных кровотечениях). Стволовая кроветворная клетка морфологически сходна с малым лимфоцитом и способна к дифференцировке во все клетки крови (рис. 6-17). Такая клетка была названа CFU-blast (CFU — Colony Forming Unit, колониеобразующая единица). Стволовая кроветворная клетка постоянно, но редко делится. Дочерние клетки выбирают симметричное или асимметричное деление, т.е. или остаются стволовыми кроветворными клетками, или дифференцируются в полипотентные потомки с их последующей дифференцировкой в клетки крови. Образующиеся
Рис. 6-17. Схема гемопоэза. CFU-blast -стволовая кроветворная клетка; CFUGEMM — полипотентная клетка-предшественница миелопоэза; CFU-Ly — полипотентная клетка-предшественница лимфоцитопоэза; CFU-GM — полипотентная клетка-предшественница гранулоцитов и моноцитов. Унипотентные предшественники: BFU-E и CFU-E — эритроцитов; CFU-Eo — эозинофилов; CFU-M — моноцитов; CFU-G — нейтрофилов, CFU-B — базофилов, CFU-Meg — тромбоцитов. [17]
при делении клетки дифференцируются в пролиферирующие полипотентные клетки-предшественницы (колониеобразующие единицы) лимфоцитопоэза (CFU-Ly) и миелопоэза (CFU-GEMM). В результате деления CFU-Ly и CFU-GEMM их потомки остаются полипотентными или дифференцируются в один из нескольких типов коммитированных унипотентных клеток (колониеобразующих единиц), также активно пролиферирующих, но дифференцирующихся только в одном направлении.
Унипотентные компилированные клетки способны к дифференцировке в один клеточный тип, пролиферируют и в присутствии факторов роста дифференцируются в клетки-предшественницы. Унипотентные клетки морфологически не отличаются от стволовых клеток. Программирование клетки на определённый путь дифференцировки (коммитирование), по-видимому, происходит случайным образом. Клетки-предшественницы — клетки одной линии, различающиеся морфологически и образующиеся последовательно в каждой линии, начинающейся с коммитированной унипотентной клетки и завершающейся формированием зрелой клетки крови.
ЭРИТРОПОЭЗ
Начало эритроидного ряда — взрывообразующая единица эритропоэза (BFU-E) (Burst Forming Unit-E), происходящая из CFU-GEMM. Из BFU-E образуется унипотентная колониеобразующая единица эритропо-
эза (CFU-E). На дальнейших стадиях эритропоэза из CFU-E дифференцируются проэритробласты, эритробласты, ретикулоциты и эритроциты (рис. 6-20). Длительность эритропоэза (от стволовой клетки до эритроцита) — 2 недели.
Рис. 6-20. Эритропоэз. Унипотентная колониеобразующая единица эритропоэза CFU-E даёт начало проэритробласту. Дальнейшая дифференцировка приводит к уменьшению размеров клеток и количества органелл, но к увеличению содержания гемоглобина и потере ядра. При этом из проэритробласта последовательно дифференцируются базофильный, полихроматофильный, оксифильный (нормобласт) эритробласт, ретикулоцит, эритроцит. Ранние нормобласты выталкивают пикнотическое ядро, фагоцитируемое макрофагом. [17]
Стадии эритропоэза
Взрывообразующая единица эритропоэза (BFU-E) и унипотентная колониеобразующая единица эритропоэза (CFU-E). Отличия взрывообразующей единицы эритропоэза (BFU-E) от унипотентной колониеобразующей единицы эритропоэза (CFU-E) состоят в том, что первая реагируют на ИЛ3, но не чувствительна к эритропоэтину, тогда как пролиферация и дифференцировка CFU-E зависит от эритропоэтина. От клеток в состоянии терминальной дифференцировки BFU-E отделена 12 клеточными поколениями, а от стадии CFU-E до зрелых клеток проходит шесть или меньше делений.
Проэритробласты (рис. 6-20) — первые морфологически опознаваемые предшественники эритроцитов — крупные клетки (диаметр 20- 25 мкм) с многочисленными органеллами, но без гемоглобина (Hb). Бледное ядро расположено центрально. Объём цитоплазмы составляет около 20\% общего объёма клетки; в ней присутствует довольно много полирибосом, чем обусловлена базофилия клетки. Проэритробласты подвергаются многократным митозам.
Эритробласты. На дальнейших стадиях дифференцировки происходят уменьшение размера клетки, конденсация хроматина и уменьшение диаметра ядра, прогрессирующая потеря органелл и РНК, постепенное увеличение содержания Hb, элиминация ядра. Последовательно различают эритробласты базофильные, полихроматофильные и оксифильные (нормобласты).
• Базофильный эритробласт несколько меньше (диаметр 16-18 мкм) проэритробласта, содержит ядро с более плотным хроматином. Цитоплазма более базофильна. Клетка сохраняет способность к митозу и активно синтезирует Hb, содержит хорошо развитый белоксинтезирующий аппарат, осуществляющий синтез глобинов для построения Hb. При этом происходит опосредуемый рецепторами эндоцитоз связанного с железом трансферрина. Железо поступает в эритробласт, а свободный трансферрин возвращается в плазму.
• Полихроматофильный эритробласт — клетка диаметром 12-15 мкм, содержит значительное количество Hb. Серый тон цитоплазмы обусловлен базофильным окрашиванием рибосом и оксифильным окрашиванием Hb. Размеры ядра уменьшаются. Клетки продолжают синтезировать Hb и могут делиться.
• Оксифильный эритробласт (нормобласт) имеет небольшие размеры (диаметр 10- 12 мкм) и ацидофильную цитоплазму со следами базофилии. Ядро небольшое, содержит конденсированный хроматин. На этой стадии эритроидные клетки утрачивают способность к делению и выталкивают пикнотическое (дегенерирующее) ядро. Белоксинтезирующий аппарат почти полностью дезинтегрируется.
Ретикулоциты (диаметр 6-8 мкм) содержат остатки рибосом и РНК, формирующие сетеподобные структуры голубого цвета, видимые при окрашивании крезиловым фиолетовым или метиленовым синим. Ретикулоциты выходят в кровоток и составляют до 1\% общего числа циркулирующих эритроцитов. После выхода в кровоток в течение первых
24-48 часов ретикулоцит завершает созревание и становится эритроцитом. При этом клетка приобретает форму двояковогнутого диска, а последние сохранившиеся органеллы разрушаются ферментами.
Эритропоэтин
Интенсивность эритропоэза контролирует эритропоэтин. Основной стимул для выработки эритропоэтина — гипоксия (снижение рО2 в тканях, в т.ч. зависящее от числа циркулирующих эритроцитов). Уменьшение рО2 в почке (ренальная гипоксия) стимулирует её интерстициальные клетки к увеличению синтеза и секреции эритропоэтина. Эритропоэтин усиливает пролиферацию колониеобразующей единицы эритропоэза (CFU-E) в костном мозге, что приводит к увеличению количества образующихся эритроцитов и, соответственно, росту рО2 в тканях.