Особливості функціонування системи крові у різні вікові періоди та її функції

    Досі йшлося про так званий обмінний вуглекислий газ, тобто ту фракцію вуглекислого газу, яка надходить у кров із тканин і віддається кров'ю в легенях. На неї припадає приблизно десята частка кількості вуглекислого газу, що міститься в крові. Більша його частина (об'ємна частка 50 %) є її необхідною складовою, яка утворює гідрогенкарбонатру буферну систему і забезпечує сталість рН крові, тобто є одним із потужних механізмів гомеостазу.

     Кількісну характеристику показників газового складу артеріальної та венозної крові наведено у додатку 3.

3.1.3.  Групи крові

     Ще з давніх часів були відомі факт зцілення людини завдяки переливанню крові, але велика кількість смертельних наслідків цієї процедури перешкоджала її впровадженню в лікарську практику. І лише після того, як на початку XX ст. австрійський гематолог К. Ландштейнер і незалежно від нього чеський дослідник Я. Янський описали чотири групи крові, було розроблено методи визначення груп крові та їх сумісності і почалося широке використання переливання крові в медицині.

     Групи крові людини. В еритроцитах людини містяться аглютиногени, або ізоаитигени, А і В, а в плазмі крові — аглютиніни, або ізоантитіла, α і β. За їх комбінацією виділяють чотири групи крові: 0 (І) — немає аглютиногенів А і В, але є певний аглютиноген 0 і аглютиніни α і β; А (II) — містить аглютиноген А та аглютинін β; В (III) — аглютиноген В та аглютинін α; АВ (IV) — аглютиногени А і В, аглютинінів немає. (див. додаток 4)

     При переливанні крові між групами, в яких містяться аглютиногени й аглютиніни, наприклад А (II група) та В (III група), в організмі реципієнта виникає реакція аглютинації — склеювання еритроцитів донорської крові, що може призвести до загибелі хворого. У табл. 4 наведено результати змішування різних груп крові, наявність аглютинації позначено знаком (+).

     Хоча табл. 4 свідчить про можливість переливання крові різнойменних груп, наприклад крові групи 0 (І) усім особам з кров'ю інших груп системи АВ0, нині гематологи користуються правилом переливання тільки однойменних груп крові. Це пов'язано з тим, що в крові 0 (І)- і А (Ш-груп виділено антигени (0, Н, А2, АЗ ), які не виявляються звичайними методами визначення груп крові, і це може призвести до помилки під час установлення групи крові.

     Аглютиногени (ізоантигени) — це складні поліцукридно-амінокислотні антигенні комплекси, вмонтовані у мембрани еритроцитів, а також інших клітин організму людини. Вони виявляються вже на 7-8-му тижні розвитку плода.

     Аглютиніни (ізоантитіла) мають білкову природу. Важливо, що в нормі у крові антитіл до власних антигенів — ізоантигенів немає. Це пояснюється тим, що імунна система організму запрограмована на заборону продукування антитіл до «своїх» антигенів. З іншого боку, ця ж система виробляє, починаючи з 6-8 місячного віку, ізоаититіла (аглютиніни α і β) до антигенів, яких немає в організмі. Пояспешія цьому явищу ще немає, але припускають, що такими антигенами в даному разі можуть бути речовини кишкової мікрофлори чи їжі, яку спожи ває молодий організм.

    Описана система груп крові за своїми ізоантигенами дістала назву системи АВ0. Крім того, на мембрані еритроцитів кожної людини міститься також велика кількість інших ізоантигенів, які утворюють інші системи груп крові: МN, Р, Лютеран, Кідд, Даффі та ін. На сьогодні відомо понад 400 ізоантигенів, з яких можна скласти понад комбінацій, що набагато перевищує населення земної кулі. Наведені числа вказують на те, що за винятком монозиготних близнюків на Землі не існує двох людей з імунологічно абсолютно ідентичною групою крові. Антигенні властивості переважної більшості ізоаитигенів настільки слабкі, що вони не виявляються при переливанні крові. їх потрібно враховувати при трансплантації органів, коли вони діють на імунну систему реципієнта протягом тривалого часу і можуть провокувати вироблення антитіл та відторгнення трансплантата. Саме тому підбір адекватного донора є однією зі складних проблем трансплантології.

     Біологічне значення поліморфізму груп крові у людини і тварин ще не з'ясовано. Можливо, це є проявом постійно діючої еволюції виду. Принаймні можна стверджувати, що практично кожний індивід імунологічно неповторний і, що надзвичайно важливо, імунна система людини здатна відрізняти "свої" клітини і білки від "чужих".

     Резус-фактор. Крім системи АВ0 виражену антигенну несумісність виявляє , система резус (Hh). Резус-фактор в еритроцитах людини був виявлений К. Лапдштейнером та І. Вінером. Вони встановили, що плазма кролика, імунізованого еритроцитами мавпи макаки-резус, аглютинує еритроцити людини, причому у 14 % людей резус-фактор у крові не визначається. Резус-фактор — це ізоаитиген (аглютиноген), точніше група ізоантигенів (С, D, Е та ін.), серед яких найактивнішим є ізоаптигеи D). Цілком природно, що відповідного ізоантитіла анти-D-аглютиніну у резус-позитивиих людей у крові немає. Однак немає його і у резус-негативних людей. Тому останні ніяк не реагують на перше переливання їм крові з Rh-позитивним D-антигеиом. Проблеми виникають при повторних переливаннях, коли Rh- позитивні еритроцити донора стимулюють вироблення Rh-позитивішх антитіл у я крові Rh-негативного реципієнта. Цей процес відбувається досить повільно, протягом кількох місяців, і наступне переливанн Rh-позитивиої крові Rh-негативній людині спричинює аглютинацію з відповідними наслідками.                                          

     Резус-конфлікт. Резус-фактор створює певні проблеми в акушерстві. Якщо в утробі Rh-негативної матері розвивається плід, який успадковує батьківський    ) Rh-позитивний фактор, то в результаті може розвинутись резус-конфлікт. Rh-позитивиі еритроцити плода, проникаючи крізь плаценту в кров матері, сенсибілізують її    і організм до вироблення Rh -антитіл. Остайні, як молекули малих розмірів, легко проникають крізь плацентарний бар'єр у кров плода, що може призвести до розвитку гемолітичної хвороби і навіть загибелі плода. Як правило, перша вагітність проходить без ускладнень, але наступні, якщо не вжити спеціальних заходів, можуть становити загрозу життю плода. Подібний імунологічний конфлікт може мати місце і в системі АВО у випадках гетероспецифічиої вагітності — коли в крові плода наявний антиген, якого немає в крові матері.

3.2.Лейкоцити

     Лейкоцити — це безбарвні клітини крові, що мають ядро і здатні до амебоїдпого руху. Якщо до лейкоцитів віднести блукаючі клітини губок та кишковопорожницних, то можна говорити про появу лейкоцитів уже на ранніх етапах еволюції тваринного світу.

     У людини кількість лейкоцитів станс вить 4-10 тис. в 1 мкл крові, що майже 1000 разів менше від кількості еритроцитів. При цьому кількість лейкоцитів мс же змінюватись у досить широких межах зменшуватись до 1,5—2 тис. в 1 мкл (леїкопенія) або зростати до 15-20 тис. в 1 мкл (лейкоцитоз). На відміну від еритроцитів з їхніми стабільними розмірами різні форми лейкоцитів мають діаметр від 5 до 30мкм. Лейкоцити утворюються у кістковому мозку, а дозрівають у загруднинній залозі (тимусі), селезінці та лімфатичних вузлах деяких органів. Тривалість їхнього життя також коливається в широких межах — від 6-10 год до кількох років і навіть усього життя людини. Завдяки амебоїдним рухам лейкоцити здатні проникати крізь стінку кровоносного капіляра (діапедез) у тканини. У лейкоцитів добре виражений позитивний хемотаксис — рух у напрямку до бактерій, їхніх токсинів чи фрагментів клітин власного тіла, особливо до комплексів антиген — антитіло. Майже половина всіх лейкоцитів перебуває в тканинах, у міжклітинних проміжках, третина — в кістковому мозку і лише невелика частина — у кровоносному руслі. Тому існує думка, що в крові лейкоцити перебувають тимчасово, поки кров не перенесе їх від кісткового мозку до тканин.

3.2.1.  Функції і класифікація лейкоцитів

     Усі лейкоцити здатні до фагоцитозу (від грец. phagos — той, що поїдає), який був відкритий і описаний І. І. Мечниковим. Явище фагоцитозу полягає в тому, що рухливі клітини тіла макроорганізму, в даному разі лейкоцити, захоплюють у свою цитоплазму і перетравлюють різні сторонні часточки, бактерії, фрагменти клітин, харчові часточки тощо. На фагоцитарній активності грунтуються основні функції лейкоцитів.

   1.  Поживна функція полягає в тому, що лейкоцити здатні захоплювати й перетравлювати поживні часточки, переносити і віддавати продукти перетравлення іншим клітинам тіла.

   2. Видільна функція. Мікроскопічні часточки пилу, різних речовин через численні мікроушкодження шкіри, легень, травного каналу потрапляють у кров і тканини нашого тіла, де їх захоплюють лейкоцити. Якщо лейкоцити не можуть їх перетравити, вони разом з цими часточками надходять з кровоносної системи в кишки і виділяються за межі організму.

   3. Захисна функція здійснюється лейкоцитами як шляхом фагоцитозу патогенних мікроорганізмів та їхніх токсинів, так і за допомогою вироблених ними спеціальних речовин — антитіл. Це основна, найголовніша функція лейкоцитів, тому вона потребує окремого і детальнішого розгляду .

     Класифікація. За морфологічними ознаками лейкоцити поділяють на 2 групи: зернисті, або гранулоцити, та незериисті — агранулоцити. Гранулоцити, які становлять близько 70 % усіх лейкоцитів, за здатністю забарвлюватись різними барвниками поділяють на нейтрофільні, еозинофільні (ацидофільні) та базофільні (оксифільні), серед агранулоцитів розрізняють лімфоцити і моноцити. Кількісну характеристику різних форм лейкоцитів наведено у додатку 5. Нейтрофільні гранулоцити становлять майже 95 % гранулоцитів. Причому в, крові їх міститься не більш як 10 %, а решта перебуває в тканинах і депонується в кістковому мозку. У кровоносному руслі нейтрофільні гранулоцити перебувають усього 6-8 год, мігруючи переважно до слизових оболонок, скупчуються у місцях розвитку запального процесу, де захоплюють і завдяки своїм лізосомним ферментам фагоцитують різні бактерії й продукти розпаду тканин. Отже, иейтрофільиі гранулоцити здійснюють неспецифічний імунітет і завдяки своїй величезній кількості в організмі відіграють винятково важливу роль у цьому процесі.

Крім того, нейтрофільні гранулоцити, як і інші лейкоцити, адсорбують і  переносять на своїй поверхні антитіла та деякі інші і білки. Це відносно великі клітини (10- і 12 мкм) з ядром, форма якого змінюється ; з їх віком — зрілі клітини мають посегментоване ядро (сегментоядерні нейтрофільні гранулоцити).

     Еозинофільні (ацидофільні) гранулоцити забарвлюються кислотними барвниками і набувають рожевого кольору, їх значно менше, ніж нейтрофільних, — всього 2-4 % усіх лейкоцитів периферичної крові. Діаметр до 16 мкм, ядро переважно розділене надвоє. У цитоплазмі багато великих гранул, заповнених пептидами. Кількість еозинофільних гранулоцитів зазнає значних добових змін, зумовлених коливаннями рівня глюкокортикоїдів у крові. Значно підвищується їх кількість у випадках зараження організму гельмінтами (глистами), при алергічних і аутоімунних реакціях. Завдяки наявності ферменту гістамінази, яка розщеплює гістамін, еозинофільні гранулоцити гальмують розвиток алергічних реакцій, діють протизапально.

    Базофільні гранулоцити становлять менш як 1 % всіх лейкоцитів, після оброблення лужними барвниками набувають синього кольору. Діаметр базофільних гранулоцитів 7-10 мкм, вони мають більш-менш суцільне ядро. У цитоплазмі є великі гранули, в яких містяться гепарин і гістамін. На мембрані розміщені білкові молекули — рецептори, які, з'єднуючись із антитілами, активуються і спричинюють звільнення з гранул їхнього вмісту. Гепарин протидіє згортанню крові, а також активує розщеплення жирів у плазмі крові, а гістамін спричинює розвиток алергічної реакції.

    Лімфоцити належать до групи незернистих лейкоцитів — агранулоцитів. Їх частка становить 25-40 % усієї кількості лейкоцитів. Це невеликі клітини діаметром 7-9 мкм з великим, майже на всю клітину, ядром. Лімфоцити, як і інші клітини крові, утворюються з лімфоїдних стовбурових клітин кісткового мозку, але на відміну від них завершують дозрівання в певних тканинах, внаслідок чого набувають спеціалізації і здатності виконувати певні функції.  Основна функція лімфоцитів  —  підтримання специфічного імунітету. Одним із шляхів здійснення цієї функції є вироблення антитіл. На мембрані В-лімфоцитів розміщені великі молекули білків — своєрідні рецептори. Однак на відміну від типових мембранних рецепторів більшості клітин тіла, які при активації їх специфічними агоністами змінюють стан клітини, рецептори В-лімфоцитів відриваються від мембрани і в крові вступають у реакцію зі своїм специфічним агоністом, як антитіло з антигеном. Таких рецепторних молекул, які є γ - (імуно)глобулінами, на поверхні одного

лімфоцита може бути до 100 тис, і на максимумі імунної відповіді  за кожні 6 годин з нього сходить і замінюється новими синтезованими молекулами 50 % рецепторів.

    Моноцити — найбільші клітини крові, їхній діаметр досягає 12-30 мкм. Вони мають найвищу серед лейкоцитів фагоцитарну активність, є основною ланкою системи мононуклеарних фагоцитів. З кісткового мозку виходять молоді незрілі моноцити, які з кров'ю надходять до тканин організму, де ростуть, дозрівають і перетворюються на тканинні макрофаги (гістіоцити). При цьому в їхній цитоплазмі збільшується кількість лізосом та мітохондрій і зростає здатність до фагоцитозу. Один макрофаг може захопити і перетравити кілька десятків бактерій або клітин.

    Кількісне відсоткове співвідношення між різними формами лейкоцитів називають лейкоцитарною формулою. (дивись таб.5) Це співвідношешія залежить від функціонального етапу організму і може різко змінюватись під час різних, особливо інфекційних, захворювань. Так, гострі бактеріальні інфекції супроводжуються зростанням кількості нейтрофільиих гранулоцитів, хронічні — лімфоцитозом. Такі зміни кількісного складу лейкоцитів відбуваються не тільки за рахунок кровотворення у кістковому мозку, а переважно внаслідок викиду депонованих у тканинах і кістковому мозку лейкоцитів у кров, а також здатності лімфоцитів і моноцитів до поділу. Утворення лейкоцитів — лейкопоез, так само, як і еритропоез, відбувається в кістковому мозку за участю спеціальних речовин — лейкопоетинів, які стимулюють поділ і диференціацію стовбурових клітин кісткового мозку.

(Склад і функції  лейкоцитів див. додаток 6).

3.2.2.  Захисні системи організму.  Імунітет

     Традиційно під поняттям імунітету розуміли несприйнятливість багатоклітинного організму (макроорганізму) до інфекційних захворювань. Ця властивість забезпечується багатьма системами живого макроорганізму. Наприклад, шкіра, епітелій дихальних шляхів, слизова оболонка травного каналу за їх механічної цілості є непроникними для мікроорганізмів. Захисну функцію виконують також хімічно активні середовища — хлоридна (соляна) кислота шлункового соку, нормальна мікрофлора кишок. Проте головну роль у захисті макроорганізму від інфекції відіграє система крові.

    Ще в минулому столітті було відкрито явище фагоцитозу і створено клітинну теорію імунітету (І. Мечников). Тоді ж було виявлено протимікробні властивості плазми крові, що дало початок гуморальній теорії імунітету (П. Ерліх). Сучасна імунологія визнає рівноправне існування обох механізмів імунітету. Кожен з них може бути як специфічним, так і неспецифічним.

   Неспецифічний імунітет властивий тваринам усіх рівнів розвитку і, в свою чергу, поділяється на спадковий і клітинний (фагоцитарний). В основі спадкового імунітету лежать загальиобіологічні явища спадковості, мінливості та природного добору. Якщо в популяції макроорганізмів, яка потерпає від певної інфекції, в результаті випадкової мутації з'являється індивід, білкові молекули якого не асимілюються патогенним мікроорганізмом-агресором або є токсичними для нього, то цей індивід чи група індивідів виживає і дає життєздатне потомство, а решта популяції гине. Щоправда, мікроорганізми також модифікуються і пристосовуються до нових умов, з часом захоплюючи й цей ареал, тобто процес боротьби за виживання між макро- і патогенними мікроорганізмами відбувається постійно. Тому є підстави вважати, що мікроорганізми та їхні молекулярні патогенні чинники є важливими і чи не єдиними біотичними агентами, що продовжують природний добір серед людей (С. М. Рум'яицев).