Патологическая физиология эритроцитов
Общие сведения и классификация нарушений
Патологическая физиология эритроцитов изучает механизмы качественных и количественных изменений красных кровяных телец. Эритроциты представляют собой высокоспециализированные безъядерные клетки, основной функцией которых является транспорт кислорода и углекислого газа. Патологические изменения эритроцитов классифицируются на количественные (эритроцитозы и анемии), связанные с изменением их числа в единице объема крови, и качественные, затрагивающие морфологию, структуру мембран, ферментные системы и состав гемоглобина. Качественные нарушения могут проявляться в виде появления в периферической крови клеток регенераторного (недозрелого) или дегенеративного (патологически измененного) профиля, а также клеток патологической регенерации, таких как мегалобласты.
Качественные изменения эритроцитов
Качественные изменения формы, размеров и окраски эритроцитов являются важными диагностическими маркерами различных патологических состояний. Дегенеративные изменения размеров обозначаются термином «анизоцитоз». К ним относятся микроциты (клетки аномально малого диаметра), макроциты (увеличенные клетки) и мегалоциты (клетки, превосходящие нормальные эритроциты по объему более чем на 30 процентов). Нарушение нормальной дисковидной формы эритроцитов называется пойкилоцитозом. В кровеносном русле могут циркулировать грушевидные, удлиненные, серповидные, овальные, сферические и фрагментированные (шизоциты) формы.
Нарушения окраски эритроцитов (анизохромия) отражают степень насыщения клеток гемоглобином. Выделяют гиперхромию (избыточно интенсивная окраска), гипохромию (бледная окраска, характерная для дефицита железа) и полихроматофилию (аномальное восприятие красителей, свойственное незрелым формам).
Специфическим признаком нарушения эритропоэза является наличие патологических внутриклеточных включений, представляющих собой остатки ядерного аппарата или органелл, которые в норме элиминируются в процессе созревания. К таким включениям относятся тельца Жолли (остатки хроматина), кольца Кэбота (остатки ядерной оболочки), базовая зернистость (агрегаты рибосом), тельца Паппенгеймера (гранулы железа в сидеробластах) и тельца Гейнца-Эрлиха (преципитаты денатурированного гемоглобина, образующиеся при токсическом повреждении).
Эритроцитозы
Эритроцитоз характеризуется увеличением количества эритроцитов (свыше 6 на 10 в 12-й степени на литр), уровня гемоглобина и гематокрита. Эритроцитозы подразделяются на абсолютные (истинные), обусловленные усилением эритропоэза в костном мозге, и относительные (ложные). Относительный эритроцитоз возникает при уменьшении объема циркулирующей плазмы (гемоконцентрации) вследствие обезвоживания (профузные поносы, рвота, ожоги) или при массивном выходе эритроцитов из кровяных депо без активации кроветворения.
Абсолютные эритроцитозы классифицируются на первичные и вторичные. Первичный абсолютный эритроцитоз часто имеет генетическую природу. Примером служит наследственный дефицит фермента 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах, который регулирует отдачу кислорода тканям. При его нехватке сродство гемоглобина к кислороду повышается, кислород не отдается тканям, что вызывает цитотоксическую гипоксию. Рефлекторно почки усиливают выработку эритропоэтина, стимулируя избыточную продукцию функционально неполноценных эритроцитов. Также к первичным формам относится эритремия (истинная полицитемия) — миелопролиферативное опухолевое заболевание, при котором клетки эритроидного ряда бесконтрольно пролиферируют независимо от уровня эритропоэтина.
Вторичные абсолютные эритроцитозы носят компенсаторный характер и развиваются в ответ на генерализованную или локальную гипоксию. Снижение парциального давления кислорода (при горной болезни, хронических неспецифических заболеваниях легких, пороках сердца) или локальная ишемия почек стимулируют биосинтез эритропоэтина. Хронический стресс, сопровождающийся гиперфункцией надпочечников и щитовидной железы, также повышает потребность тканей в кислороде, провоцируя эритроцитоз. Особую группу составляют паранеопластические эритроцитозы, возникающие при эктопической выработке эритропоэтина опухолями некроветворной ткани (гепатокарцинома, фибромиома матки).
Патогенез клинических проявлений при абсолютном эритроцитозе связан с развитием плеторы (гиперволемии). Резко возрастает вязкость крови, замедляется микроциркуляция, повышается артериальное давление, возникает выраженная гиперемия кожных покровов и слизистых оболочек, а также многократно увеличивается риск массивного тромбообразования.
Общая патология и классификация анемий
Анемия — это патологическое состояние, характеризующееся снижением концентрации гемоглобина и, в большинстве случаев, количества эритроцитов в единице объема крови. Анемии классифицируются на наследственные и приобретенные; по цветовому показателю (нормохромные, гипохромные, гиперхромные); по типу кроветворения (нормобластические, мегалобластические); по регенераторной способности костного мозга. Основной функциональный исход любой анемии — развитие гемической гипоксии, запускающей каскад компенсаторно-приспособительных реакций: тахикардию, гипервентиляцию, централизацию кровообращения и стимуляцию эритропоэза.
Постгеморрагические анемии
Постгеморрагическая анемия развивается вследствие острой или хронической потери крови. Острая форма возникает при массивном артериальном или венозном кровотечении. В первые часы (рефлекторная сосудистая фаза) показатели эритроцитов и гемоглобина в единице объема остаются нормальными из-за спазма сосудов и выброса крови из депо, однако наблюдается острая нормоцитемическая гиповолемия (падение общего объема крови). Через 2-3 часа (гидремическая фаза) тканевая жидкость устремляется в сосудистое русло для восстановления объема, что приводит к разбавлению крови и клинической манифестации анемии. Полное восстановление клеточного состава при адекватном ответе костного мозга занимает несколько недель. При этом в крови временно появляются регенераторные формы эритроцитов (полихроматофилы, ретикулоциты).
Хроническая постгеморрагическая анемия развивается при длительных, необильных кровопотерях (язвенная болезнь, геморрой, дисфункциональные маточные кровотечения). Главным патогенетическим звеном здесь является прогрессирующая потеря железа, запасы которого в организме истощаются, что трансформирует патологию в классическую железодефицитную анемию.
Гемолитические анемии
Гемолитические анемии обусловлены патологическим преобладанием процессов разрушения эритроцитов (эритродиереза) над их образованием. Гемолиз может происходить внутрисосудисто или внутриклеточно (в макрофагах селезенки и печени).
Приобретенные гемолитические анемии возникают под воздействием экзогенных факторов. Токсический гемолиз вызывается гемолитическими ядами (мышьяк, свинец, змеиный и пчелиный яды, токсины гемолитического стрептококка и малярийного плазмодия), разрушающими липидный бислой мембран эритроцитов. Иммунные формы обусловлены воздействием антител (при переливании несовместимой крови, резус-конфликте, системной красной волчанке, приеме некоторых медикаментов). Антитела активируют систему комплемента, перфорирующую мембрану. Механический гемолиз возникает при травмировании эритроцитов искусственными клапанами сердца, при длительном беге (маршевая гемоглобинурия) или в суженных капиллярах при спленомегалии.
Наследственные гемолитические анемии связаны с генетическими дефектами. Мембранопатии (болезнь Минковского-Шоффара) вызваны дефицитом белков цитоскелета (спектрина и анкирина). Эритроциты утрачивают дисковидную форму, превращаясь в микросфероциты, которые теряют эластичность и разрушаются при прохождении через синусы селезенки. Ферментопатии (дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы) лишают эритроцит антиоксидантной защиты, что ведет к острому гемолизу при употреблении продуктов или лекарств с окислительными свойствами (например, бобов или противотуберкулезных препаратов). Гемоглобинопатии связаны с аномальным синтезом цепей глобина (талассемия) или заменой аминокислот (при серповидно-клеточной анемии глутаминовая кислота заменяется валином, патологический гемоглобин S кристаллизуется при гипоксии, разрывая клетку).
Патогенез массивного гемолиза включает выход свободного гемоглобина в плазму крови (гемоглобинемия). Свободный гемоглобин превышает связывающую емкость гаптоглобина и фильтруется почками (гемоглобинурия). Гепатоциты перерабатывают избыток гемоглобина в билирубин, что вызывает надпеченочную желтуху и образование пигментных камней в желчном пузыре. Активация фагоцитов приводит к лихорадке и спленомегалии. В тканях печени, почек и миокарда откладывается гемосидерин (гемосидероз). Продукты распада эритроцитов запускают внутрисосудистое свертывание крови, вызывая тромбозы и ишемию органов.
Анемии вследствие нарушения эритропоэза
Эта группа анемий (дизэритропоэтические) связана с нарушением процессов деления и созревания эритрокариоцитов. Причинами могут выступать дефицит пластических веществ (железа, витаминов, белков), нарушение регуляции (поражение почек с дефицитом эритропоэтина, гипотиреоз) или первичное поражение костного мозга.
Железодефицитная анемия составляет до 80 процентов всех клинических случаев анемий. Железо критически необходимо для синтеза гема. При его нехватке (из-за кровопотерь, нарушения всасывания при гастроэнтеритах, повышенной потребности при беременности или алиментарного дефицита) блокируется образование гемоглобина. Костный мозг компенсаторно гиперплазируется, эритроциты пытаются усилить гликолиз и продукцию 2,3-дифосфоглицерата, однако этих механизмов недостаточно. В крови появляются гипохромные микроциты с укороченным сроком жизни. Снижение тканевого железа нарушает работу клеточных цитохромов, что приводит к трофическим расстройствам: атрофическому гастриту, глосситу, койлонихии (ложкообразным ногтям), кариесу и извращению вкуса.
Мегалобластические анемии возникают при дефиците витамина В12 (цианокобаламина) или фолиевой кислоты. Эти витамины участвуют в биосинтезе нуклеиновых кислот. При их нехватке нарушается синтез ДНК в быстро делящихся клетках, и нормобластический тип кроветворения сменяется патологическим мегалобластическим. В костном мозге образуются гигантские клетки (мегалобласты), большинство из которых погибает, не выходя в кровоток (неэффективный эритропоэз). Специфическим проявлением В12-дефицитной анемии (в отличие от фолиеводефицитной) является тяжелое поражение нервной системы (фуникулярный миелоз). Оно обусловлено нарушением обмена жирных кислот: накопление метилмалоновой и пропионовой кислот вызывает деструкцию миелиновых оболочек нервных волокон.
Сидеробластические анемии обусловлены наследственным или приобретенным угнетением ферментов порфиринового обмена (например, при интоксикации свинцом). Железо не утилизируется для синтеза гема, накапливается в митохондриях эритрокариоцитов (образуя кольцевые сидеробласты) и откладывается во внутренних органах, вызывая вторичный гемохроматоз.
Апластические анемии характеризуются глубоким угнетением кроветворной функции костного мозга с развитием панцитопении (снижением уровня эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). Патология может быть вызвана ионизирующим излучением, цитостатиками, сульфаниламидами, инсектицидами, вирусными инфекциями (гепатит, ВИЧ). В патогенезе иммунных форм ключевую роль играют цитотоксические CD8+ Т-лимфоциты, запускающие массовый апоптоз стволовых кроветворных клеток. Деятельный костный мозг атрофируется и замещается жировой тканью. Метапластические анемии развиваются при физическом вытеснении эритроидного ростка костного мозга клетками злокачественных опухолей (лейкозов) или метастазами рака, что приводит к терминальному истощению кроветворения.
См. также
Кроветворение Гематология Гипоксия Клиническая медицина Патологическая анатомия