МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ПО ТЕМЕ «ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ»
(ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ II КУРСА
ЗООИНЖЕНЕРНОГО И ВЕТЕРИНАРНОГО ФАКУЛЬТЕТОВ)
Пермь 2004
ВВЕДЕНИЕ
Физиология системы крови - один из важнейших разделов нормальной физиологии сельскохозяйственных животных. Она имеет существенное значение в подготовке высококвалифицированных ветеринарных врачей и зооинженеров. Задача специалиста в современных условиях сводится к регулированию физиологических процессов с целью сохранения здоровья животного и повышения егопродуктивности. Осуществлять такую задачу могут только специалисты, владеющие глубокими теоретическими знаниями и навыками практической и научно-исследовательской работы.
Фундаментальные знания механизмов осуществления функций системы крови в организме сельскохозяйственных животных, необходимы ветеринарному врачу и зооинженеру для научного обоснования мероприятий, связанных с созданием оптимальных условий содержания, кормления и эксплуатации животных, предупреждением заболеваний, оценкой здоровья, характера и степени нарушений деятельности организма, определением путей и способов коррекции деятельности органов.
Основными задачами изучения физиологии системы крови являются:
- познание частных и общих закономерностей деятельности системы крови в целостном организме, механизмов гуморальной регуляции физиологических процессов у сельскохозяйственных животных;
- приобретение навыков исследования физиологических констант системы крови и умение использования знаний физиологии крови в практике животноводства и ветеринарии.
При изучении физиологии системы крови предусматривается не только использование обязательных занятий в аудиториях, но и постоянная работа во внеучебное время на кафедре, в клинике, библиотеке, участие в конференциях и другие способы повышения и закрепления знаний.
В процессе усвоения раздела студенты ветеринарного и зооинженерного факультетов обязаны приобрести твердые знания существа физиологических процессов и функций крови животных, а также освоить следующий минимум практических умений и навыков:
· получать кровь от животных, стабилизировать и фракционировать ее;
· вести подсчет форменных элементов крови (эритроцитов и лейкоцитов) в камере Горяева и определить численность их по формуле;
· определить количество гемоглобина;
· определить соотношение отдельных форм лейкоцитов при подсчете в мазке крови.
Лабораторные занятия проводятся после самостоятельного изучения студентами темы и освоения необходимых методик. В соответствии с расписанием консультаций, студент может проконсультироваться у преподавателя по всем вопросам темы.
При выполнении лабораторных работ необходимо твердо знать и неукоснительно соблюдать правила охраны труда и техники безопасности.
В каждой лабораторной работе ставится цель и задание, дается описание последовательности подготовки материала, приборов, реактивов, инструментов, а также методики постановки опытов. В процессе их выполнения каждому студенту необходимо быть предельно аккуратным и сосредоточенным. Преподаватель проверяет результаты самоподготовки, степень усвоения материала, качество выполнения задания каждым студентом и дает оценку его работы.
ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ
Система крови - совокупность таких составляющих, как кровь (жидкая ткань, движущаяся в кровеносных сосудах) и ее производные (тканевая жидкость и лимфа), а также органы, в которых образуются и разрушаются форменные элементы крови. Физиология системы крови изучает состав и физико-химические свойства крови, функции плазмы и форменных элементов крови, а также нейрогуморальные механизмы поддержания гомеостаза.
Ветеринарный врач и зоотехник должны уметь выполнять исследование крови и использовать получаемые при этом результаты для оценки состояния здоровья животных, а также для диагностики, отслеживания течения болезни и прогнозирования её исхода.
ЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИИ КРОВИ
Основное назначение крови - создание внутренней среды организма и обеспечение ее постоянства.
Функции крови можно объединить в три группы: транспортные, защитные и регуляторные.
Транспортные:
· кровь, перемещаясь по системе сосудов, переносит из одного участка тела в другой все содержащиеся в ней компоненты (питательные и минеральные вещества, кислород и углекислый газ, продукты обмена веществ);
· кровь переносит и БАВ (гормоны, ферменты и др.), благодаря чему осуществляется гуморальная регуляция функций всех структур организма.
Защитные - обусловлены ее участием в иммунитете.
Терморегуляторна я - заключается в поддержании постоянства температуры тела благодаря переносу теплой крови от более нагретых органов к менее нагретым.
КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ КРОВИ В ОРГАНИЗМЕ
Общий объем крови в организме является видовым признаком и обычно выражается в процентах от массы тела (см. приложение).
У самцов, объем крови, как правило, больше, чем у самок. С возрастом объем крови уменьшается.
Кровь состоит из клеток (форменных элементов) и плазмы. К форменным элементам относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Плазма крови представляет собой относительно постоянную по составу жидкость, содержащую 90-92% воды и 8-10% сухого остатка.
Форменные элементы составляют 40-45% объёма всей крови. Объем форменных элементов в крови называется гематокритом. Гематокрит выражается в процентах (40-45%) или в литрах клеток, находящихся в 1 л крови (0,40-0,45 л/л).
Химический состав крови. Сухой остаток плазмы крови составляют белки, липиды, углеводы, промежуточные и конечные продукты их обмена, минеральные вещества, гормоны, витамины, ферменты и БАВ. В состав крови также входят кислород и углекислый газ.
Белки определяют вязкость плазмы крови и создают в ней коллоидное (онкотическое) давление, что обеспечивает удержание воды в сосудах.
Белки плазмы крови состоят из нескольких фракций:
Альбумины образуются в печени, имеют сравнительно с другими белками небольшую молекулярную массу. В организме выполняют трофическую (питательную или пластическую), транспортную (перенос и связывание жирных кислот, пигментов желчи, катионов) и буферную (поддержание рН) функции.
Глобулины делят на a-, b- и g- глобулины. a- и b-глобулины выполняют транспортную (перенос холестерина, фосфолипидов, гормонов, катионов) и регуляторную функции (БАВ, ферменты). g-глобулины являются антителами.
Отношение количества альбуминов к глобулинам называется белковым коэффициентом. У лошадей и КРС глобулинов больше, чем альбуминов, а у свиней, овец, коз, собак и кроликов преобладают альбумины.
Физиологические колебания количества общего белка крови связаны с возрастом, полом, продуктивностью животных, а также с условиями их кормления и содержания.
Липиды крови делят на нейтральные (состоят из глицерина и жирных кислот), и сложные (холестерин, фосфолипиды и др.). В крови присутствуют также свободные жирные кислоты, а у жвачных много ЛЖК.
Углеводы крови представлены преимущественно глюкозой. Концентрация глюкозы в крови у млекопитающих удерживается в узких границах: у животных с однокамерным желудком 0,8-1,2 г/л, а с многокамерным желудком 0,04-0,06 г/л. У птиц содержание глюкозы в крови значительно выше.
Минеральный состав крови. Неорганические вещества в крови находятся в свободном и связанном состояниях. Преимущественно в плазме находятся натрий, кальций, хлор, бикарбонаты, а в эритроцитах более высокая концентрация калия, магния и железа.
От содержания минеральных веществ зависят рН и осмотическое давление крови.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ
Кровь обладает плотностью, вязкостью, поверхностным натяжением, кислотно-щелочным равновесием (рН), коллоидно-осмотическим давлением и свертыванием.
Плотность крови равна 1,045-1,055, плазмы 1,025-1,034, а эритроцитов - 1,090. Плотность крови зависит от количества в ней эритроцитов, белков, солей и липидов.
Вязкость крови в 4-5 раз выше вязкости дистиллированной воды. Чем больше эритроцитов и глобулярных белков (особенно фибриногена) в крови, тем больше вязкость крови.
Поверхностное натяжение крови ниже, чем у воды, за счет присутствия в ней поверхностно-активных веществ (низкомолекулярные жирные кислоты, желчные кислоты, ароматические вещества).
Низкое поверхностное натяжение крови важно для нормального транспорта веществ между кровью и тканями и для движения крови по сосудам.
Кислотно-щелочное равновесие (КЩР) крови. Концентрация водородных ионов (рН) является одной из самых жестких констант организма (в среднем равна 7,35). Незначительный сдвиг рН крови в любую сторону несовместим с жизнью.
К химическим механизмам регуляции КЩР крови относятся буферные системы крови и щелочной резерв.
В крови имеются четыре буферные системы (в плазме - бикарбонатная, фосфатная и белковая, в эритроцитах - гемоглобиновая).
Щелочной резерв крови - это сумма щелочных веществ крови (в основном) бикарбонатов. Величину щелочного резерва крови определяют по количеству углекислого газа, которое может выделиться из крови при взаимодействии её с кислотой (в среднем резерв крови составляет 55-60 см3).
Осмотическое давление - это сила, которая вызывает перемещение воды через полупроницаемые мембраны. В организме все мембраны (стенки сосуда, оболочки клеток и др.) хорошо пропускают воду, но избирательно - растворенные вещества. Так, клеточные мембраны плохо проницаемы даже для таких низкомолекулярных веществ как ионы, а сосудистая стенка является барьером лишь для крупных молекул (например, белки). Увеличение числа растворенных частиц повышает осмотическое давление данной жидкости. Осмотическое давление крови в норме составляет 7,6 атм (или 5776 мм. рт. ст.).
Постоянство осмотического давления крови является необходимым условием для жизни. В цитоплазме всех клеток такое же (т.е. изотоничное) осмотическое давление как и в плазме крови. В растворе с повышенным осмотическим давлением (гипертонический раствор) клетки обезвоживаются, а при низкой концентрации солей (гипотонический раствор) - набухают и разрушаются.
Поскольку плазма крови содержит коллоиды (белки), а часть биологических мембран (сосудистые стенки) плохо проницаема для белков, то кровь обладает и коллоидным (онкотическим) давлением. Оно составляет 15-35 мм рт. ст. (или 0,019-0,046 атм.). Онкотическое давление удерживает воду в сосудах и способствует переходу ее из тканевой жидкости в кровь.
ГЕМОСТАЗ И СВЕРТЫВАНИЕ КРОВИ
Гемостаз - это сложная система приспособительных механизмов, обеспечивающая текучесть крови в сосудах и свертывание её при нарушении их целостности.
Динамическое единство свертывающей и противосвертывающей систем крови составляет сущность гемостаза.
Остановку кровотечения делят на три этапа: образование микроциркуляционного (тромбоцитарного) тромба; свертывание крови (гемокоагуляция); ретракция (уплотнение) кровяного сгустка и фибринолиз (растворение сгустка).
Образование микроциркуляционного тромба происходит в мелких сосудах с низким кровяным давлением и медленным течением крови. Дефекты внутренней поверхности таких сосудов (травмы, шероховатости, потеря электрического заряда) вызывают их рефлекторный спазм. В результате приток крови к поврежденному участку уменьшается. Затем на внутренней поверхности сосуда тромбоциты слипаются и образуют тромбоцитарную массу (тромб). Тромб уплотняется и закрывает дефект сосуда. В адгезии и агрегации участвуют БАВ (адреналин, серотонин и др.), выделяющиеся из тромбоцитов, стенок кровеносных сосудов и поступающие с кровью.
Свертывание крови (гемокоагуляция) возникает при повреждении сосудов с более высоким кровяным давлением и представляет собой комплекс ферментативных реакций, в котором участвуют вещества (факторы свертывания крови), находящиеся в плазме, форменных элементах крови и в эндотелиоцитах. Факторы, находящиеся в плазме крови и выделяющиеся из сосудистых стенок, обозначают римскими цифрами от I до XIII, а тромбоцитарные факторы - арабскими цифрами тоже от 1 до 13.
В биосинтезе многих факторов свертывания крови участвует витамин К. Поэтому авитаминоз К сопровождается кровоизлияниями.
Свертывание крови протекает в три фазы.
Первая фаза начинается при выходе тканевого тромбопластина из разрушенного эпителия кровеносных сосудов. Образовавшийся при этом комплекс называется тканевой протромбиназой.
Вторая фаза сопровождается переходом протромбина в тромбин под влиянием протромбиназы (в присутствии ряда плазменных факторов).
Третья фаза заключается в превращении фибриногена в фибрин. Это происходит в результате взаимодействия тромбин с фибриногеном (всегда находится в плазме крови). Вначале образуются нежные тонкие нити, в которых застревают клетки крови. Затем нити фибрина уплотняются и формируется фибриновый тромб.
Завершающий (третий) этап гемостаза состоит из ретракции кровяного сгустка и фибринолиза.
Ретракция фибринового тромба сопровождается выделением из тромба сыворотки крови. Сгусток уплотняется, стягивает края поврежденного сосуда, становится более прочным и непроницаемым для крови.
Фибринолиз (ферментативное растворение фибрина). Фермент, растворяющий фибрин, называется плазмином (образуется из плазминогена). Плазминоген вместе со своими активаторами и ингибиторами составляет фибринолитическую систему крови. При фибринолизе мелкие тромбы рассасываются, а в крупных тромбах - образуются каналы, по которым может проходить кровь.
В норме кровь не свертывается по следующим причинам:
1. Вещества, участвующие в свертывании крови неактивны.
2. Внутренняя поверхность кровеносных сосудов гладкая, имеет отрицательный электрический заряд (как и поверхности форменных элементов крови). Поэтому (благодаря электростатическому отталкиванию) тромбоциты не прилипают к стенкам сосудов и не разрушаются.
3. Эндотелий здоровых кровеносных сосудов продуцирует простагландины, препятствующие агрегации тромбоцитов.
4. В крови присутствуют естественные антикоагулянты (вещества, препятствующие свертыванию крови). Одни из них (антитромбопластины) задерживают образование протромбиназы, другие (антитромбины) блокируют образование тромбина.
Противосвертывающая система. Не менее важную роль в организме, чем свертывающая система, играет система противодействия свертыванию крови - противосвертывающая. Она является важным фактором в предупреждении внутрисосудистой коагуляции крови и растворении образовавшихся сгустков. Две системы - свертывающая и антисвертывающая - находятся в организме в постоянном взаимодействии.
В состав противосвертывающей системы входит ряд веществ: антипротромбопластин - плазменный ингибитор фактора Хагемана; антитромбопластины, действие которых направлено против образования тканевой и кровяной протромбиназы (антикефалин, липоидный ингибитор и др.).
К ингибиторам фазы превращения протромбина в тромбин относят:
Гепарин - антикоагулянт тормозящий действие уже образовавшейся протромбиназы, препятствующий ее образованию и угнетающий формирование фибрина. Гепарин постоянно образуется в тучных клетках тканей и базофилах крови, особенно богаты им печень, легкие, мышцы;
Антиконвертцн - игибитор фактора VII;
Ингибитор фактора V.
Антитромбины - вещества, инактивирующие и разрушающие тромбин. Исчезновение тромбина после свертывания крови обусловлено наличием в крови следующих антитромбинов: антитромбина I ( фибрин, адсорбирующий на своей поверхности образовавшийся тромбин); антитромбина II (в присутствии его комплекса с гепарином увеличивается оседание тромбина на фибрине и блокируется действие тромбина на фибриноген); антитромбина III (ускоряет распад тромбина) и антитромбина IV (блокирует активность тромбина).
Фибринолитическая система. В составе белков плазмы крови найдены вещества, растворяющие фибрин. К ним относится фибринолизин, (плазмин), находящийся в плазме в неактивном состоянии в форме профибринолизина (плазминогена). Под действием содержащихся во многих тканях фибринокиназ, профибринолизин, переходит в активную форму - фибринолизин. Активаторы профибринолизина появляются в плазме после усиленной физической работы, при эмоциях, болевом раздражении и т. д.
ФОРМЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРОВИ
Кроветворение
Число форменных элементов крови у здоровых животных относительно постоянно благодаря регуляции кроветворения (гемопоэза), кроверазрушения и перераспределения крови между кровяными депо и циркулирующей кровью. Большинство форменных элементов крови образуются в костном мозге.
Все клетки крови происходят из одной клетки костного мозга - стволовой клетки кроветворения (СКК). СКК закладываются в эмбриогенезе и расходуются последовательно, образуя коротко живущие, сменяющие друг друга клеточные клоны. Когда количество зрелых клеток в костном мозге уменьшается, СКК начинают дифференцироваться по всем возможным направлениям, компенсируя возникшую потребность в зрелых клетках. По мере расходования СКК количество их в костном мозге быстро восстанавливается по механизму обратной связи. В последнее время выдвигается представление о клетках-предшественниках, способных дифференцироваться, поступая во все ткани.
Стволовые клетки окружены ретикулярными клетками, фибробластами, ретикулиновыми волокнами, макрофагами и кровеносными сосудами (это «микроокружение» стволовых клеток). Микроокружение регулирует интенсивность и направление дифференцировки стволовой клетки.
В регуляции кроветворения участвуют генные, нервные и гуморальные механизмы. Гуморальная регуляция осуществляется гормонами (выделяются железами внутренней секреции), стромальными ростовыми факторами (интерлейкины, колониестимулирующий фактор, фактор стволовых клеток и др.) и специфическими факторами (эритропоэтин, тромбопоэтин, интерлейкин, макрофагальный стимулирующий фактор и др.). Большое значение в регуляции гемопоэза отводится гипоталамусу.
Влияние ЦНС на кроветворение осуществляется через вегетативную нервную систему. Как правило, симпатическая нервная система стимулирует кроветворение, а парасимпатическая - угнетает.
Помимо прямого контроля за деятельностью костного мозга ЦНС влияет на кроветворение и через гуморальные факторы. ЦНС вызывает образование гемопоэтинов (эритропоэтинов, лейкопоэтинов, тромбоцитопоэтинов), влияющих на дифференцировку стволовой клетки. Кроме гемопоэтинов в регуляции гемопоэза участвуют и другие БАВ (как образующиеся в организме, так и поступающие из внешней среды).
Эритроциты образуются в красном костном мозге, а разрушаются в селезенке и печени (небольшая часть фагоцитируется в сосудистом русле). В крови одновременно находятся молодые, зрелые и старые эритроциты. Самые молодые эритроциты в цитоплазме имеют включения и называются ретикулоцитами. В норме ретикулоциты составляют не более 1% от всех эритроцитов.
Эритропоэз начинается с бурстообразующей единицы эритропоэза (БОЕ-Э), которая дифференцируется в колониеобразующие единицы эритропоэза (КОЕ-Э), способные дифференцироваться в эритробласты, пронормоциты, нормоциты, а затем - в ретикулоциты и эритроциты.
Наиболее важным из известных регуляторов эритропоэза является эритропоэтин. Его предшественник продуцируется в неактивной форме (преимущественно в почках). В крови он взаимодействует с образующимся в печени специфическим глобулином и превращается в активный эритропоэтин. Небольшая часть эритропоэтина синтезируется гепатоцитами в печени и макрофагами (моноцитами). Эритропоэтин активирует пролиферацию и созревание эритробластов, а также синтез гемоглобина. Он тормозит гибель эритроидных клеток в костном мозге и способствует созреванию неделящихся клеток (нормоцитов, ретикулоцитов).
Синтез эритропоэтина регулируются различными факторами, главным из которых является соответствие доставки кислорода потребности в нем в местах образования гормона. Поэтому гипоксия (состояние при котором доставка кислорода ниже потребностей в нем) стимулирует синтез эритропоэтина и следовательно эритропоэз.
Стимуляторами эритропоэза являются также продукты распада эритроцитов, кобальт, мужские половые гормоны. В организме имеются также ингибиторы эритропоэтина (появляются в крови при избытке кислорода в тканях).
Определенное влияние на эритропоэз оказывают гормоны (гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, эндокринной части поджелудочной железы, половых желез и др.). Так, соматостатин и пролактин в присутствии эритропоэтина потенцируют образование эритроидных колоний, гормоны щитовидной железы (особенно гормон Т4) активируют синтез эритропоэтина и стимулируют пролиферацию эритропоэтинчувствительных клеток. Недостаток гормонов коркового слоя надпочечников вызывает анемию, гиперфункция коры надпочечников - эритроцитоз. Андрогены стимулируют эритропоэз (у самцов выше содержание Нb и эритроцитов), что объясняется их анаболическим эффектом на синтез эритропоэтина. Эстрогены угнетают синтез эритропоэтина и ингибируют действие его на клетки-мишени. Инсулин активирует эритропоэз, а глюкагон и паратгормон угнетают его. Адреналин и симпатическая нервная система повышают активность эритропоэза. Кроме того, стволовые гемопоэтические клетки взаимодействуют с Т-лимфоцитами, активирующими, либо угнетающими эритропоэз.
Таким образом, регуляция эритропоэза осуществляется нервной, иммунной и эндокринной системами.
В эритропоэзе значительна роль кормовых факторов. Для полноценного эритропоэза необходимо достаточное содержание в кормах белков, аминокислот, витаминов, железа, меди, магния, кобальта.
Именно их нехватка нередко является причиной алиментарных (связанных с пищеварением) анемий. По степени насыщения эритроцитов гемоглобином различают гипохромные (например, железодефицитные), гиперхромные (например, В12 - и фолиеводефицитные) и нормохромные (например, гемолитические) анемии.
Наиболее частой причиной гипохромной (снижены показатели ЦП и СГЭ) анемии является дефицит железа. Для образования гема в организме расходуется железо, всосавшееся в кишечнике, и поступившее из разрушенных эритроцитов. Различают гемовое (содержащее протопорфирин) и негемовое железо. Обе формы железа усваиваются эпителиоцитами ДПК и проксимальных отделов тощей кишки. В желудке абсорбируется только негемовое железо. В эпителиоцитах гемовое железо распадается на ионизированное железо, окись углерода и билирубин. Негемовое железо корма первоначально образует легко усвояемые соединения с компонентами корма и желудочного сока. Усвоение железа ускоряется в присутствии янтарной, аскорбиновой, пировиноградной, лимонной кислот, а также фруктозы, сорбита, метионина и цистеина. Фосфаты, фитаты и также сок поджелудочной железы - ухудшают его абсорбцию.
Часть железа депонируется в слизистой оболочке тонкой кишки, а другая часть - всасывается в кровь, где соединяется с трансферрином (b-глобулин). Трансферрин поставляет железо эритрокариоцитам (костный мозг). В них железо депонируется и по мере необходимости используется. Неиспользованное железо депонируется в виде комплекса с апоферритином. Хранение и запас железа в клетке регулируют: эритропоэтины, уровень запасов тканевого железа, окись азота, гипоксия и др. Железорегуляторные белки влияют на метаболизм железа, а эритропоэтин повышает захват железа клетками.
Потери железа в норме составляют до 3% от потребностей железа на синтез гемоглобина. При течке, в период беременности и лактации потеря железа резко возрастает.
Общий пул железа в организме можно условно разделить на клеточный и внеклеточный. Клеточное железо входит в состав металлопротеидов (в макрофагах), порфиринов (эритроциты и миоциты), ферментов (сукцинатдегидрогеназа, ксантиноксидаза, аконитаза, рибонуклеотидредуктаза). Внеклеточное железо содержится в плазме крови в связанном с белками (трансферрин, лактоферрин, гемопексин, ферритин) состоянии и в виде свободных ионов. Клеточное железо в гепатоцитах и макрофагах (селезенки, легких, мышц и костного мозга) хранится в форме ферритина (водорастворимый комплекс апоферритина и гидроокиси трехвалентного железа) и гемосидерина (частично денатурированный и депротеинизированный ферритин).
Основные причины дефицита железа в организме: кровопотери, повышенная потребность в железе, нарушение усвоения железа, врожденный дефицит и нарушение транспорта железа.
Растительные продукты содержат железо, но оно усваивается хуже, чем из продуктов животного происхождения (1-7% и 22% соответственно).
Поступление железа из кишечника в плазму крови регулируется степенью насыщения трансферрина железом и уровнем эритропоэтина. Снижение насыщения трансферрина железом и повышение уровня эритропоэтина усиливают всасывание железа.
Эритропоэз совершается при обязательном участии витаминов: рибофлавина (В2), цианокобаламина (В12), пиридоксина (В6), фолиевой (ФК) и аскорбиновой кислот. Эти вещества являются коферментами или превращаются в них в организме. Они поступают в организм с пищей и синтезируются микрофлорой в ЖКТ.Рибофлавин катализирует окисление, участвует в усвоении железа, стимулирует превращение цианкобаламина в активную форму. Пиридоксин в клетках животного превращается в пиридоксальфосфат, который входит в состав ферментов (аминотрансфераз, декарбоксилаз), участвует в синтезе аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований и т.п. Дефицит пиридоксина и рибофлавина вызывает гипохромную анемию, обусловленную нарушением образования гема, а также снижением образования активной формы ФК и абсорбции цианкобаламина в кишечнике.
Витамин В12 влияет на кроветворение через синтез ДНК, ускоряет митоз и увеличивает количество делящихся клеток. При синтезе ДНК витамин В12 не расходуется, т.к. выполняет роль катализатора.
Дефицит витамина В12 замедляет гемопоэз, что морфологически выражается крупными клетками крови и сохранением элементов ядра в зрелых эритроцитах. Возникает нормохромная анемия. Одновременно страдает созревание и других быстро обновляющихся клеток (например: лейкоцитов, тромбоцитов, эпителия желудочно-кишечного тракта).
Витамин В12 содержится только в пище животного происхождения (мясо, печень, почки, яйца, сыр, молоко). У моногастричных животных он синтезируется микрофлорой толстого кишечника, а у жвачных и в рубце. Витамин В12 связывается с внутренним фактором, который вырабатывается клетками желудка. Комплекс витамина В12 и внутреннего фактора взаимодействует в подвздошной кишке с энтероцитами, а затем витамин В12 (в свободном состоянии) проникает в кровь, где соединяется с транскобаламином, доставляющим витамин В12 в гепатоциты и гемопоэтические клетки. В лизосомах комплекс витамина В12 с транкобаламином разрушается и витамин становится свободным.
Печень выделяет витамин В12 с желчью (около 3/4 его вновь реабсорбируются кишечником).
Между обменом цианокобаламина и фолиевой кислоты существует связь: при дефиците витамина В12 замедляется метаболизм фолатов, что усугубляет нарушения пуринового и пиримидинового обменов.
Фолиевая кислота поступает в организм с пищей животного и растительного происхождения. В значительном количестве ФК содержится в говяжьей и куриной печени, мясе, салате, томатах, спарже, дрожжах, коровьем молоке, зеленых листовых овощах и фруктах. Метаболиты ФК, после всасывания в кровь, связываются специфическим белком-переносчиком, а также альбумином и трансферрином. ФК участвует в синтезе предшественников ДНК и белков, поэтому при ее дефиците нарушается кроветворение во всех ростках.
Дефицит ФК возникает при недостаточном поступлении её с пищей и нарушении всасывания.
Недостаток ФК замедляет гемопоэз. При сочетанном дефиците витамина В12 и фолиевой кислоты развивается мегалобластная анемия (МА).
При МА замедляется созревание гранулоцитов и появляются гигантские нейтрофилы и мегакариоциты; их общее количество остается в норме или умеренно снижено, отшнуровка тромбоцитов замедлена.
Аскорбиновая кислота влияет на утилизацию, большинства других витаминов и железа. Так аскорбиновая кислота участвует в переносе железа с трансферрина на ферритин. Благодаря этому в тканях костного мозга и селезенки депонируется железо.
Эритродиерез и гемолиз. Зрелый эритроцит способен выполнять функции только при сохранности клеточной мембраны и достаточном содержании в них полноценного гемоглобина. Естественная гибель эритроцита (эритродиерез), спустя 90-120 дней после его рождения, происходит главным образом в синусоидах селезенки. Устойчивость эритроцита к воздействиям внутренней среды обусловлена структурными белками клеточной мембраны (спектрин, анкирин, и др.), ее ферментным составом; гемоглобином, физиологическими свойствами крови и других сред, в которых циркулирует эритроцит. При изменеии свойств эритроцита или среды его пребывания, он преждевременно разрушается в кровеносном русле или в ретикулогистиоцитарной системе органов (прежде всего в селезенке).
При прохождении через узкие межсинусовые пространства паренхимы селезенки, эритроциты деформируются и тесно контактируют с макрофагами. Наибольшей способностью к деформации обладают мембраны молодых эритроцитов, в то время как старые эритроциты застревают в паренхиме селезенки и фагоцитируются макрофагами. Застреванию способствует и гипотоническая среда в межсинусовых пространствах селезенки (в ней понижено содержание глюкозы и холестерина). Проницаемость старых эритроцитарных мембран для воды повышена, что приводит к набуханию этих эритроцитов и еще больше затрудняет движение их в синусах.
У здоровых животных в плазме разрушается небольшое количество старых эритроцитов (физиологический гемолиз). Но наблюдаются и другие виды гемолиза.
Осмотический гемолиз наступает при снижении осмотического давления плазмы крови. Устойчивость эритроцитов к гипотоническим растворам называется осмотической резистентностью. Обычно гемолиз начинается при концентрации хлорида натрия 0,5-0,7%; все эритроциты разрушаются при концентрации 0,3-0,4%. Границы концентраций, при которых начинается и заканчивается гемолиз, называют шириной резистентности эритроцитов.
Повышение осмотической устойчивости эритроцитов (выдерживают более низкую концентрацию соли), указывает на «старение» крови и задержку эритропоэза, а понижение резистентности - на «омоложение» крови и усиление кроветворения.
Механический гемолиз возможен при взятии крови: при насасывании крови через узкие иглы, при грубом встряхивании и перемешивании. При заборе крови из вены струя из иглы должна стекать по стенке пробирки.
Термический гемолиз происходит при резком изменении температуры крови (например, при взятии крови в холодную пробирку).
Химический гемолиз наблюдается при контакте крови с кислотами, щелочами, растворителями (спирт, эфир, бензол, ацетон и др.).
Биологический, или токсический, гемолиз происходит при контакте крови с гемолитическими ядами (например, при змеиных укусах, отравлениях некоторыми грибами). Биологический гемолиз возникает при переливании несовместимой группы крови (действие антиэритроцитарных антител - агглютиногенов).
Гемоглобин и его формы. Гемоглобин составляет до 95% сухого остатка эритроцитов. Он состоит из четырех молекул гема (небелковая группа, у всех животных гем одинаков) с глобином (видоспецифичный белок).
В состав гема входят протопорфирины, а структурными единицами их являются глициновая и янтарная кислоты, которые вступают в реакции при участии пиридоксальфосфата. После ряда реакций (пиридоксальфосфат ® порфобилиноген ® уропорфириноген ® протопорфириноген ® протопорфирин) в эритрокариоцитах синтезируется гем. Из порфиринов, в печени, образуются ферменты, а в мышцах миоглобин.
Интоксикация свинцом и дефицит витамина В6 нарушают синтез порфиринов и приводят к развитию гипохромных анемий.
Различают несколько форм гемоглобина (Нb).
Примитивный (НbP) и фетальный (НbF) гемоглобин насыщаются при меньшем содержании кислорода в крови, чем НbА.
Количество Hb и эритроцитов в крови - важные показатели дыхательной функции крови. У новорожденных животных эти параметры в крови больше, чем у взрослых.
Функции эритроцитов:
1. Перенос кислорода и углекислого газа.
2. Поддержание рН крови (одна из буферных систем крови).
3. Участие в водном и солевом обмене.
4. Адсорбция токсинов (уменьшает их концентрацию в плазме крови и препятствует переходу в ткани).
5. Участие в ферментативных процессах, транспорте питательных веществ (глюкозы, аминокислот и др.).
Эритропения у животных обычно наблюдается при заболеваниях. Эритроцитоз возможен как при заболеваниях (патологический), так и у здоровых (физиологический) животных.
Скорость оседания эритроцитов (СОЭ). Если взять кровь у животного, добавить в нее антикоагулянт и дать отстояться, то наблюдается оседание эритроцитов.
СОЭ учитывают по отстоявшемуся столбику плазмы в миллиметрах за час или 24 ч. По методу Панченкова СОЭ определяют в капиллярах, закрепленных вертикально. У животных СОЭ видоспецифична: быстрее всех оседают эритроциты лошади, медленнее - у жвачных.
Основной причиной оседания эритроцитов является их агглютинация.
На СОЭ влияют: количество эритроцитов в крови и их заряд, вязкость, рН и белковый состав плазмы.
Лейкоциты делят на зернистые, или гранулоциты (базофилы, эозинофилы и нейтрофилы) и незернистые, или агранулоциты (лимфоциты и моноциты). Все гранулоциты образуются в красном костном мозге.
Зрелые лейкоциты из костного мозга попадают в кровоток. Гранулоциты, через несколько дней, навсегда мигрируют из сосудистого русла в ткани, где осуществляют свои функции и впоследствии разрушаются.
Функции лейкоцитов.
Базофилы активно участвуют в развитии воспалительных реакций. Они синтезируют и выделяют гистамин, гепарин (антикоагулянт), хемотаксические факторы (привлекают эозинофилы и нейтрофилы), простагландины, некоторые факторы свертывания крови. Гистамин стимулирует фагоцитоз, увеличивает проницаемость кровеносных сосудов, расширяет артериолы, капилляры и венулы.
Базофилы, выделяют содержимое гранул при действии на них агрессивных факторов (в том числе: иммунных комплексов, компонентов системы комплемента, бактерий, плесневых грибов, аллергенов и др.). По отношению ко всем лейкоцитам содержание базофилов в крови незначительно (до 1%). Увеличение содержания базофилов в крови (базофильный лейкоцитоз) наблюдается, например, при гипотиреозе и беременности.
Эозинофилы обладают антитоксическими свойствами (адсорбируют токсины, нейтрализуют их или транспортируют к органам выделения). Эозинофилы выделяют БАВ, большинство из которых противоположны веществам, секретируемым базофилами. Эозинофилы содержат гистаминазу (фермент, разрушающий гистамин) и тормозят выделение гистамина базофилами, способствуют свертыванию крови. Они фагоцитируют гранулы, выделяемые базофилами, что позволяет организму снизить интенсивность аллергических реакций.
Миграцию эозинофилов в ткани стимулируют базофилы и тучные клетки, а также лимфокины, простагландины, фактор активации тромбоцитов и иммуноглобулин Е.
Уменьшение числа эозинофилов в крови (эозинопения) часто наблюдается при стрессах. Увеличение числа эозинофилов (эозинофилия) отмечается при интоксикации и аллергических реакциях немедленного типа (в сочетании с базофилией).
Нейтрофилы характеризуются высокой способностью к фагоцитозу и хемотаксису. Нейтрофилы первыми устремляются навстречу чужеродным телам (а также иммунным комплексам, образовавшимся при взаимодействии антигена с антителом, собственными отмершими и мутантными клетками), прилипают к ним, втягивают их внутрь и переваривают.
Нейтрофилы участвуют в выработке БАВ (повышают проницаемость капилляров, миграцию других клеток крови в ткани, кроветворение, рост и регенерацию тканей; обладают бактерицидными, антитоксическими и пирогенными свойствами, регулируют свертывание крови и фибринолиз).
Лимфоциты образуются в красном костном мозге, на ранней стадии развития часть их покидает костный мозг и попадает в тимус, а часть - в фабрициеву сумку (у птиц) или ее аналоги (предположительно - лимфатические узлы, миндалины), где происходит их дальнейшее созревание.
Различают три основные популяции лимфоцитов: Т-лимфоциты, В-лимфоциты и 0-лимфоциты (нулевые - могут превращаться и в Т-, и В-лимфоциты).
Т-лимфоциты после созревания расселяются в лимфоузлах, селезенке или циркулируют в крови и обеспечивают клеточные реакции иммунитета.
Среди Т-лимфоцитов имеются субпопуляции: Т-хелперы превращают В-лимфоциты в плазматические клетки, вырабатывающие антитела; а Т-клетки, обладающие супрессорным эффектом, снижают активность В-лимфоцитов; Т-киллеры разрушают чужеродные клетки.
К клеткам иммунной памяти относится те Т- и В-лимфоциты, которые после первого контакта с антигеном сами не участвуют в иммунных ответах, а хранят в памяти встреченные антигены. Эти клетки долгоживушие (могут сохраняться в течение всей жизни). При повторной встрече с тем же антигеном клетки памяти быстро пролиферируют и из них образуются клетки, непосредственно участвующие в иммунной реакции и новые клетки памяти.
Основная функция В-лимфоцитов - выработка антител (иммуноглобулинов).
Моноциты - очищают кровяное русло, разрушают микроорганизмы, уничтожают обломки тканей и отмершие клетки организма. Это наиболее активный фагоцит в периферической крови. Часть моноцитов мигрирует из крови в ткани и превращается в тканевые макрофаги.
Роль моноцитов в иммунных реакциях заключается в фагоцитозе, и в презентации (представлении) антигена Т-лимфоцитам. Моноциты участвуют в регенерации тканей и регуляции гемопоэза (стимулируют образование эритропоэтинов и простагландинов). Моноциты секретируют до 100 БАВ (например, интерлейкины, пирогены, активаторы фибробластов).
В норме, по преобладающим видам лейкоцитов лейкограмма может быть нейтрофильная (характерна для лошадей, собак и ряда других животных с однокамерным желудком - нейтрофилов 50-70%) и лимфоцитарная (у жвачных животных - лимфоцитов 50-70%). У свиней примерно равное количество нейтрофилов и лимфоцитов (переходная лейкограмма).
Лейкоцитозы (увеличение содержания лейкоцитов в крови) подразделяют на физиологические, патологические, медикаментозные.
Виды физиологического лейкоцитоза:
1. Лейкоцитоз беременных.
2. Лейкоцитоз новорожденных.
3. Алиментарный лейкоцитоз, то есть связанный с приемом корма (обычно у животных с однокамерным желудком через 2-4 ч после кормления).
4. Миогенный лейкоцитоз (после напряженной физической нагрузки0.
5. Эмоциональный лейкоцитоз (при сильных эмоциональных перегрузках и болевых раздражениях).
Условно-рефлекторный лейкоцитоз (вырабатывается, если индиферрентный раздражитель неоднократно сочетать с безусловным, вызывающим лейкоцитоз).
Регуляция лейкопоэза. Лейкопоэз индуцируют лейкопоэтины (эозинофилопоэтины, базофилопоэтины, нейтрофилопоэтины, моноцитопоэтины) - гормоны, образующиеся в печени, селезенке, почках. Каждый вид лейкопоэтинов специфично стимулирует лейкопоэз определенных клеток лейкоцитароного ряда. Например, образование и дифференцировка Т-лимфоцитов регулируется гормоном тимопоэтином.
В организме образуются как стимуляторы, так и ингибиторы лейкопоэтинов.
Продукты распада лейкоцитов стимулируют образование новых клеток того же класса.
В регуляции лейкопоэза участвуют железы внутренней секреции - гипофиз, надпочечники, половые железы, тимус, щитовидная железа. Например, АКТГ снижает содержанит эозинофилов в крови и увеличивает количество нейтрофилов.
Тромбоциты (кровяные пластинки) образуются из мегакариоцитов костного мозга. Число тромбоцитов в крови колеблется в от 200 до 600 Г/л. Увеличенное содержание тромбоцитов в крови, отмечается при мышечной нагрузке, после приема корма и при голодании.
Тромбоциты участвуют в реакциях гемостаза (остановка кровотечения). В тромбоцитах находится белок тромбостенин, способствующий их обратимой агрегации.
Тромбоциты обладают также высокой адгезивностью. Из разрушенных склеившихся тромбоцитов выделяются факторы свертывания крови, а также вещества вызывающие сокращение кровеносного сосуда.
Число тромбоцитов в крови, так же как и других форменных элементов, регулируется нейрогуморальными механизмами. Гуморальные стимуляторы (тромбоцитопоэтины) ускоряют образование тромбоцитов в костном мозге.
Обнаружены и ингибиторы образования тромбоцитов.
ГРУППЫ КРОВИ
Белковые молекулы, встроенные в мембраны эритроцитов могут обладать антигенными свойствами (агглютиногены). В плазме крови, в свою очередь, могут находиться антитела к этим агглютиногенам (агглютинины). Набор агглютиногенов и определяет группу крови данного животного. Взаимодействия агглютиногена с соответствующим агглютинином вызывает агглютинацию (необратимое склеивание) эритроцитов. Группа крови является наследственным признаком и не изменяется в течение жизни.
Группу крови необходимо учитывать в следующих случаях:
1. При переливании крови (подбор совместимых пар донор - реципиент).
2. В судебной медицине или ветеринарии (установление принадлежности крови, а также определение родственных связей в селекционной работе).
3. Анализ случаев бесплодия (учитывают групповую принадлежность крови матери и отца).
Практическое значение для медицины и ветеринарии имеет система АВО. По этой системе кровь делят на четыре группы. В эритроцитах могут находиться два агглютиногена (А и В), а в плазме крови - два агглютинина (a и b). Агглютинины могут взаимодействовать с соответствующими агглютиногенами (a с А, b с В). Если агглютиноген А войдет в контакт с агглютинином a или агглютиноген В с агглютинином b, то произойдет агглютинация. Образовавшиеся агломераты эритроцитов закупоривают капилляры и нарушается кровообращение в мелких сосудах. Склеившиеся эритроциты разрушаются. В результате в кровь выделяются эритроцитарные факторы свертывания крови и вещества отравляющие организм.
Характеристика групп крови в системе АВО представлена в таблице 1.
Таблица 1.
Распределение агглютиногенов и агглютининов в крови системы АВО
| Группы крови | Наличие | |
| агглютиногенов в эритроцитах | агглютининов в плазме | |
| I (0) | нет | a, b |
| II (А) | А | b |
| III (В) | В | a |
| IV (АВ) | А, В | нет |
В медицинской практике рекомендуется переливать только кровь одноименной группы с учетом других систем, особенно системы резус - антирезус. Это необходимо строго соблюдать при переливании больших объемов крови.
При переливании небольшого объема крови иногда допускается переливание другой, но совместимой группы. В такой ситуации надо опасаться склеивания вводимых (донорских) эритроцитов. Агглютинины донорской крови при переливании ее в небольшом объеме не несут угрозу эритроцитам реципиента (смешиваясь с кровью реципиента, они оказываются сильно разведены, и уже не в состоянии вызвать агглютинацию). Следовательно, основное правило при переливании крови заключается в том, что эритроциты донорской крови не должны содержать агглютиногены, на которые у реципиента в плазме имеются одноименные агглютинины (см. таблицу 2).
Поскольку кровь доноров 1-й группы крови не содержит агглютиногенов, её в небольших количествах допустимо переливать реципиентам с любой группой крови. Небольшое количество крови доноров 2-й группы допустимо перелить реципиентам с кровью, не содержащей a-агглютинины (реципиентам 2-й или 4-й группы), а кровь 3-й группы - реципиентам 3-й или 4-й группы. Кровь доноров 4-й группы переливается только в одноименную труппу, но реципиентам 4-й группы допустимо переливание (в небольшом объеме) крови любой группы.
Таблица 2.
Схема допустимого переливания крови разных групп системы АВ0.
| Группы крови доноров | Группы крови реципиентов | |||
| I | II | III | IV | |
| I | + | + | + | + |
| II | - | + | - | + |
| III | - | - | + | + |
| IV | - | - | - | + |
| П р и м е ч а н и е: знак «+» переливание допустимо, знак «-» переливание недопустимо. |
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
