ЕРИТРОЦИТИ – градба, физиолошки функции и функционално значење

1. Вовед и општи карактеристики на еритроцитите

Еритроцитите (erythrocyti), познати и како црвени крвни клетки или црвени крвни зрнца, се најбројните формени елементи на крвта. Нивната основна функција е транспорт на кислородот од белите дробови до ткивата и учество во транспортот на јаглеродниот диоксид од ткивата до белите дробови. Освен тоа, еритроцитите имаат значајна улога во одржувањето на киселинско-базната рамнотежа, во пуферските механизми на крвта и во регулацијата на микроциркулацијата.

Еритроцитите претставуваат високо специјализирани клетки чија структура е приспособена на нивната физиолошка функција. За разлика од повеќето клетки во човечкиот организам, зрелите еритроцити кај човекот немаат јадро, митохондрии, рибозоми и други органели. Отсуството на јадро и митохондрии овозможува поголем внатрешен простор за хемоглобинот и спречува еритроцитите да го трошат кислородот што го пренесуваат преку митохондријално клеточно дишење.

Еритроцитите се создаваат во црвената коскена срцевина, циркулираат во крвта во просек околу 120 дена, а потоа се отстрануваат главно од макрофагите во слезината, црниот дроб и коскената срцевина.

Од функционално-анатомски аспект, еритроцитот е пример за тесна поврзаност меѓу структурата и функцијата: неговата биконкавна форма, еластичната мембрана, цитоскелетот и високата концентрација на хемоглобин овозможуваат ефикасна размена на гасови дури и во најтесните капилари.

2. Морфолошки карактеристики на еритроцитите

2.1. Форма и димензии

Зрелиот човечки еритроцит има форма на биконкавен диск, односно диск вдлабнат од двете страни. Оваа форма не е случајна, туку претставува функционална адаптација што ги подобрува размената на гасови и механичката приспособливост. Основните морфолошки карактеристики се:

• Дијаметар: приближно 7–8 µm.
• Дебелина на периферијата: околу 2–2,5 µm.
• Дебелина во централниот дел: приближно 0,8–1 µm.
• Просечен волумен: околу 80–100 fL кај возрасни, зависно од лабораторискиот референтен интервал.
• Боја: црвена поради присуството на хемоглобин.
• Јадро: отсутно кај зрелиот човечки еритроцит.

Биконкавната форма создава релативно голема површина во однос на волуменот, што ја олеснува дифузијата на кислородот и јаглеродниот диоксид низ клеточната мембрана.

2.2. Значење на биконкавната форма

Биконкавната форма има неколку важни функционални предности.

Прво, зголемена површина за размена на гасови. Поголемата површина во однос на волуменот овозможува кислородот и јаглеродниот диоксид брзо да дифундираат низ мембраната.

Второ, кратко растојание за дифузија. Централниот дел на еритроцитот е потенок, па гасовите имаат релативно кратко растојание што треба да го поминат за да стигнат до хемоглобинот.

Трето, деформабилност. Еритроцитот може привремено да ја менува формата при минување низ капилари чиј дијаметар е помал од неговиот. По минувањето низ тесниот крвен сад, клетката вообичаено ја обновува својата форма.

Четврто, механичка стабилност. Мембраната и подмембранскиот цитоскелет ја одржуваат целокупната структура при постојани механички оптоварувања за време на циркулацијата.

2.3. Број на еритроцити во крвта

Бројот на еритроцитите се изразува како број на клетки во еден литар крв. Кај возрасните вредностите зависат од полот, возраста, надморската височина, хидратацијата, физиолошката состојба и лабораторискиот метод. Приближни референтни вредности што често се користат се:

Возрасни мажи = 4,5–5,9 × 10¹²/L

Возрасни жени = 4,1–5,1 × 10¹²/L

Овие вредности се ориентациски и не претставуваат универзални граници за сите лаборатории.

Намалениот број на еритроцити, особено кога е придружен со намален хемоглобин, може да укажува на анемија. Зголемениот број може да се јави при хронична хипоксија, престој на голема надморска височина, одредени белодробни и срцеви заболувања или полицитемија.

Важно е да се нагласи дека анемијата не се дефинира само со бројот на еритроцитите, туку првенствено се проценува според концентрацијата на хемоглобинот, соодветно на возраста, полот и физиолошката состојба.

3. Ултраструктура на еритроцитот

3.1. Клеточна мембрана

Мембраната на еритроцитот претставува фосфолипиден двослој во кој се вградени различни мембрански протеини. Таа не е само пасивна граница, туку динамична структура што ја регулира размената на јони и молекули, ја одржува клеточната форма и учествува во препознавањето на еритроцитот од страна на имунолошкиот систем. Мембраната има три главни функционални компоненти:

• Липиден двослој – создава селективна бариера меѓу внатрешноста на клетката и плазмата.
• Интегрални мембрански протеини – овозможуваат транспорт на супстанции и служат како рецептори и антигенски структури.
• Подмембрански цитоскелет – обезбедува еластичност, стабилност и способност за деформација.

Мембранските протеини бенд 3 (Band 3, AE1) и гликофорините имаат значајни функции. Band 3 е анјонски разменувач што овозможува размена на бикарбонатни и хлоридни јони, додека гликофорините придонесуваат за мембранската организација и носат одредени антигени.

3.2. Цитоскелет на еритроцитот

Под мембраната се наоѓа мрежа од протеини што ја одржуваат формата и механичките својства на еритроцитот. Најзначајни се:

Спектрин: формира еластична мрежа што овозможува привремена деформација.

Актин: учествува во поврзувањето на елементите на цитоскелетот.

Анкирин: ги поврзува одредени цитоскелетни протеини со мембранските протеини.

Протеини 4.1 и 4.2: придонесуваат за стабилноста на мембраната и врските меѓу нејзините структурни компоненти.

Нарушувањата во овие протеини можат да доведат до наследни мембранопатии, како што се наследната сфероцитоза и наследната елиптоцитоза. При нив, еритроцитите ја губат нормалната биконкавна форма или нивната деформабилност е намалена, што може да доведе до забрзано разградување и хемолитична анемија.

3.3. Отсуство на клеточни органели

Зрелиот еритроцит нема јадро, митохондрии, рибозоми и Голџиев апарат. Оваа состојба е резултат на созревањето во коскената срцевина. Отсуството на јадро значи дека зрелата клетка не може да врши нормална транскрипција и синтеза на нови протеини. Отсуството на рибозоми дополнително ја ограничува способноста за обновување на клеточните протеини. Затоа, со стареењето постепено се акумулираат оксидативни и структурни оштетувања. Бидејќи нема митохондрии, еритроцитот не врши оксидативна фосфорилација и не го троши кислородот за сопствено митохондријално производство на АТП. Енергијата главно ја добива преку анаеробна гликолиза.

4. Хемоглобин – главниот функционален протеин на еритроцитите

Хемоглобинот е сложен протеин што го исполнува најголемиот дел од внатрешноста на еритроцитот. Неговата основна функција е реверзибилно врзување на кислородот, што овозможува негов транспорт од белите дробови до ткивата. Кај возрасниот човек доминира хемоглобинот A (HbA), кој е составен од четири полипептидни синџири: два алфа и два бета синџира, односно α₂β₂.

4.1. Структура на хемоглобинот

Молекулата на хемоглобинот има две основни компоненти:

• Глобин: протеинскиот дел, составен од четири полипептидни синџири.
• Хем: простетична група што содржи порфирински прстен со централен атом на железо во двовалентна состојба (Fe²⁺).

Секој од четирите синџири содржи една хем-група, па една молекула хемоглобин може да врзе најмногу четири молекули кислород. Кислородот се врзува реверзибилно за железото во хем-групата. За време на нормалното оксигенирање, железото останува во двовалентна состојба. Ако се оксидира во тривалентна состојба (Fe³⁺), се создава метхемоглобин, кој не може нормално да врзува кислород на засегнатото хем-место.

4.2. Видови хемоглобин

Најважните физиолошки видови се:

• HbA (α₂β₂): главниот хемоглобин кај возрасните, обично над 95% од вкупниот хемоглобин.
• HbA₂ (α₂δ₂): минорна фракција кај возрасните, обично околу 2–3,5%.
• HbF (α₂γ₂): фетален хемоглобин, кој има поголем афинитет кон кислородот од HbA и овозможува ефикасно преземање кислород од мајчината крв преку плацентата.

Референтните вредности на фракциите зависат од возраста и лабораторискиот метод. Кај новороденчињата HbF е доминантен, а по раѓањето постепено се намалува и се заменува со хемоглобините карактеристични за возрасните.

4.3. Функции на хемоглобинот

Хемоглобинот има четири главни физиолошки функции:

1. Транспорт на кислород од белите дробови до ткивата.
2. Учество во транспортот на јаглеродниот диоксид од ткивата до белите дробови.
3. Учество во пуферирањето на водородните јони и одржувањето на pH-вредноста на крвта.
4. Учество во транспортот и биолошкото дејство на азотниот оксид и во регулацијата на васкуларниот тонус, преку сложени механизми.

Важно е да се разликува кислородот што е врзан за хемоглобинот од кислородот што е физички растворен во плазмата. Најголемиот дел од кислородот во крвта се пренесува врзан за хемоглобинот, додека само мал дел е растворен во плазмата.

5. Еритропоеза – создавање и созревање на еритроцитите

Еритропоезата е процес на создавање еритроцити од хематопоетски матични клетки. Кај возрасните, таа се одвива главно во црвената коскена срцевина на пршлените, ребрата, градната коска, карлицата и во одредени делови од черепот и проксималните делови на долгите коски.

5.1. Фази на еритропоезата

Развојот на еритроцитот вклучува последователни клеточни фази:

• Хематопоетска матична клетка.
• Прогениторна клетка од еритроидната лоза.
• Проеритробласт.
• Базофилен еритробласт.
• Полихроматофилен еритробласт.
• Ортохроматофилен еритробласт.
• Ретикулоцит.
• Зрел еритроцит.

Во текот на созревањето, клетката постепено ја намалува големината, концентрацијата на хемоглобинот се зголемува, јадрото се кондензира и на крајот се исфрла. Ретикулоцитот е незрел еритроцит што веќе нема јадро, но сè уште содржи остатоци од рибонуклеински киселини и други клеточни компоненти. Ретикулоцитите преминуваат од коскената срцевина во циркулацијата и во текот на приближно еден до два дена дополнително созреваат во еритроцити.

5.2. Регулација преку еритропоетин

Еритропоетинот (EPO) е главниот хормонски регулатор на еритропоезата. Кај возрасните, тој се создава претежно во специјализирани интерстицијални клетки во бубрезите, а помал дел се создава во црниот дроб. Главниот стимул за зголемување на неговото создавање е намалената достапност на кислород во ткивата, односно ткивната хипоксија. Механизмот може да се прикаже вака:

Намалена достапност на кислород → активирање на HIF-системот → зголемено создавање еритропоетин → стимулација на еритроидните прогениторни клетки → зголемено создавање еритроцити → подобрен транспорт на кислород.

HIF (hypoxia-inducible factor) е систем на транскрипциски регулатори што го поврзува снабдувањето со кислород со експресијата на гени вклучени во адаптацијата кон хипоксија.

Овој механизам е пример за негативна повратна врска. Кога снабдувањето со кислород ќе се подобри, стимулот за зголемено создавање еритропоетин се намалува.

5.3. Фактори потребни за нормална еритропоеза

За нормално создавање еритроцити неопходни се:

• Железо: неопходно за синтеза на хемот.
• Витамин B₁₂: неопходен за нормална синтеза на ДНК и клеточна делба.
• Фолна киселина: неопходна за синтеза на нуклеотиди и ДНК.
• Аминокиселини и протеини: потребни за синтеза на глобинските синџири.
• Витамин B₆: учествува во биосинтезата на хемот.
• Еритропоетин: ја стимулира пролиферацијата и диференцијацијата на еритроидните прекурсори.

Здрава коскена срцевина: неопходна за правилно одвивање на процесот. Недостигот на железо најчесто доведува до микроцитна хипохромна анемија. Недостигот на витамин B₁₂ или фолна киселина може да предизвика мегалобластна анемија, со нарушено созревање на клеточното јадро во прекурсорите.

6. Метаболизам на еритроцитите

Бидејќи зрелите еритроцити немаат митохондрии, нивниот енергетски метаболизам е специфичен. Тие зависат од гликозата како главен извор на енергија и најголемиот дел од АТП го создаваат преку анаеробна гликолиза.

6.1. Анаеробна гликолиза

Гликозата влегува во еритроцитот преку мембранскиот транспортер GLUT1. Преку серија ензимски реакции, таа се разградува до пируват, кој потоа се претвора во лактат. Во овој процес се создава АТП, потребен за:

• работа на мембранските јонски пумпи;
• одржување на концентрацијата на натриум и калиум;
• зачувување на клеточниот волумен;
• одржување на мембранската структура и деформабилност;
• одржување на функционалноста на мембранските и цитоплазматските протеини.

Без доволно АТП, еритроцитот постепено ја губи својата нормална форма и механичка стабилност, со што се зголемува ризикот од хемолиза или отстранување од циркулацијата.

6.2. Пентозофосфатен пат

Дел од гликозата се метаболизира преку пентозофосфатниот пат. Неговата главна функција во еритроцитот е создавање NADPH, кој е неопходен за одржување на глутатионот во редуцирана форма. Редуцираниот глутатион ги штити хемоглобинот и мембранските протеини од оксидативно оштетување. Ензимот глукоза-6-фосфат дехидрогеназа (G6PD) е клучен за овој пат. Недостигот на G6PD може да ја намали способноста на еритроцитот да се заштити од оксидативен стрес. Во одредени околности, како инфекции или изложување на специфични оксидативни лекови и супстанции, тоа може да предизвика акутна хемолитична анемија.

6.3. Шантот на Рапопорт–Либеринг

Во еритроцитите постои метаболички пат преку кој се создава 2,3-бисфосфоглицерат (2,3-BPG), познат и како 2,3-DPG. Ова соединение се врзува за деоксигенираниот хемоглобин и ја намалува неговата афинитетност кон кислородот. Како резултат на тоа, кислородот полесно се ослободува во периферните ткива. Концентрацијата на 2,3-BPG може да се зголеми при хронична хипоксија, анемија и престој на голема надморска височина. Ова претставува важен механизам за адаптација кон намалената достапност на кислород.

7. Транспорт на кислородот преку еритроцитите

7.1. Преземање на кислород во белите дробови

Во белодробните алвеоли, парцијалниот притисок на кислородот е повисок отколку во венската крв што пристигнува од ткивата. Поради разликата во парцијалните притисоци, кислородот дифундира од алвеоларниот воздух преку алвеолокапиларната мембрана во крвта. Откако ќе навлезе во плазмата, кислородот брзо дифундира во еритроцитите и се врзува за хемоглобинот. Врзувањето на кислородот со хемоглобинот се нарекува оксигенација. Хемоглобинот што носи кислород се нарекува оксихемоглобин, додека хемоглобинот што не носи кислород се нарекува деоксихемоглобин.

7.2. Ослободување на кислород во ткивата

Во метаболички активните ткива се создаваат услови што го олеснуваат ослободувањето на кислородот од хемоглобинот:

• понизок парцијален притисок на кислородот;
• зголемен парцијален притисок на јаглеродниот диоксид;
• намалена pH-вредност;
• зголемена температура;
• зголемена концентрација на 2,3-BPG.

Овие промени ја намалуваат афинитетноста на хемоглобинот кон кислородот и го олеснуваат неговото ослободување таму каде што е најпотребен.

7.3. Дисоцијациска крива на оксихемоглобинот

Односот меѓу парцијалниот притисок на кислородот (PO₂) и сатурацијата на хемоглобинот со кислород има карактеристична сигмоидна форма. Оваа форма е резултат на кооперативното врзување на кислородот. Врзувањето на една молекула кислород ја зголемува афинитетноста на преостанатите хем-места кон кислородот. Дисоцијациската крива има големо физиолошко значење:

Пострмниот дел овозможува големо ослободување кислород во ткивата при релативно мали промени на PO₂.

Горниот, плато-дел помага да се одржи висока сатурација на хемоглобинот во белите дробови и при умерени промени на алвеоларниот PO₂.

Важен показател е P50 – парцијалниот притисок на кислородот при кој хемоглобинот е заситен 50%. Кај возрасен со нормален HbA, при физиолошки услови, P50 е приближно 26–27 mmHg.

Зголемен P50 означува намален афинитет на хемоглобинот кон кислородот, додека намален P50 означува зголемен афинитет.

7.4. Поместување на кривата надесно и налево

Поместување надесно значи дека хемоглобинот полесно ослободува кислород во ткивата. Се јавува при:

• зголемување на CO₂;
• намалување на pH;
• зголемување на температурата;
• зголемување на 2,3-BPG.

Поместување налево означува поголем афинитет кон кислородот и потешко ослободување во ткивата. Се јавува при спротивни промени на наведените фактори, како и при присуство на фетален хемоглобин.

7.5. Боров ефект

Боровиот ефект ја опишува промената на афинитетноста на хемоглобинот кон кислородот под влијание на CO₂ и pH. Во периферните ткива, зголемувањето на CO₂ и создавањето водородни јони ја намалуваат афинитетноста на хемоглобинот кон кислородот, што го олеснува неговото ослободување. Во белите дробови, CO₂ се отстранува со издишувањето, pH се зголемува и афинитетот на хемоглобинот кон кислородот се зголемува, со што се олеснува оксигенацијата. Овој механизам овозможува транспортниот систем да одговори на метаболичките потреби на ткивата.

8. Транспорт на јаглеродниот диоксид

Еритроцитите не се важни само за транспортот на кислородот, туку и за отстранување на CO₂ создаден при клеточниот метаболизам. Јаглеродниот диоксид се транспортира во крвта во три главни форми:

• Како бикарбонатни јони (HCO₃⁻), приближно 70%.
• Врзан за протеините, особено за глобинскиот дел на хемоглобинот, како карбамино соединенија, приближно 20–23%.
• Физички растворен во плазмата, приближно 5–10%.

Процентите се ориентациски и зависат од физиолошките услови и начинот на прикажување.

8.1. Улога на карбоанхидразата

Во еритроцитите се наоѓа ензимот карбоанхидраза, кој ја катализира реверзибилната реакција меѓу јаглеродниот диоксид и водата:

 CO2 + H2O =  H2CO3

Јаглеродната киселина потоа се дисоцира:

H2CO3 = H+ + HCO3- 

Создадениот бикарбонат преминува од еритроцитот во плазмата, а за одржување на електричната неутралност хлоридните јони влегуваат во еритроцитот. Оваа размена се нарекува хлориден поместувачки механизам или хлориден shift (Hamburger phenomenon).

Во белите дробови реакциите се одвиваат во спротивна насока: бикарбонатот се враќа во еритроцитот, се претвора во CO₂, а CO₂ потоа дифундира во алвеолите и се издишува.

8.2. Халдејнов ефект

Халдејновиот ефект ја опишува улогата на оксигенацијата на хемоглобинот во транспортот на CO₂ и водородните јони. Деоксигенираниот хемоглобин полесно врзува дел од CO₂ и водородните јони во периферните ткива. Во белите дробови, врзувањето на кислородот ја намалува способноста на хемоглобинот да задржува водородни јони и CO₂, што го олеснува нивното ослободување и издишување. Така, Боровиот и Халдејновиот ефект се комплементарни механизми што ја поврзуваат размената на кислородот со транспортот на CO₂.

9. Улога на еритроцитите во киселинско-базната рамнотежа

Еритроцитите имаат важна улога во одржувањето на pH-вредноста на крвта. Хемоглобинот е еден од најзначајните небикарбонатни пуфери во крвта. Пуфер е систем што ги ублажува промените на pH при додавање киселина или база. Кога CO₂ навлегува во еритроцитот и се претвора во бикарбонат и водородни јони, дел од водородните јони се врзуваат за хемоглобинот. На овој начин се ограничува наглото намалување на pH.

Во периферните ткива деоксихемоглобинот има особено значајна пуферска улога, додека во белите дробови оксигенацијата на хемоглобинот придонесува за ослободување на водородните јони и создавање CO₂ што ќе се издише. Овие механизми се тесно поврзани со бикарбонатниот пуферски систем на плазмата и со регулацијата на CO₂ преку белите дробови.

10. Животен век и разградување на еритроцитите

Просечниот животен век на нормален зрел еритроцит е околу 120 дена. За време на циркулацијата, еритроцитот постојано е изложен на механички стрес, оксидативни влијанија и промени во осмоларноста. Бидејќи нема јадро и рибозоми, тој не може целосно да ги обновува оштетените протеини. Постепено се намалуваат неговата деформабилност и способноста да ја одржува мембранската хомеостаза.

10.1. Екстраваскуларна хемолиза

Најголем дел од старите еритроцити се отстрануваат од циркулацијата преку макрофагите во слезината, црниот дроб и коскената срцевина. Овој процес се нарекува екстраваскуларна хемолиза. Слезината функционира како механички и биолошки филтер. Еритроцитите што се помалку деформабилни потешко минуваат низ тесните простори на слезинската микросредина и полесно се задржуваат и отстрануваат.

10.2. Рециклирање на железото

По разградувањето на еритроцитот, хемоглобинот се распаѓа на глобин и хем. Глобинот се разградува до аминокиселини што повторно можат да се употребат. Железото се ослободува од хемот, се транспортира врзано за трансферинот и се складира во форма на феритин или хемосидерин, или се враќа во коскената срцевина за синтеза на нов хемоглобин. Порфиринскиот дел од хемот се претвора во биливердин, а потоа во билирубин. Неконјугираниот билирубин се транспортира до црниот дроб врзан за албумин. Во хепатоцитите се конјугира, се излачува преку жолчката и во цревата се метаболизира понатаму. Крајните продукти придонесуваат за карактеристичната боја на столицата и урината.

10.3. Интраваскуларна хемолиза

Интраваскуларната хемолиза се случува кога еритроцитите се распаѓаат директно во крвните садови. Тогаш хемоглобинот се ослободува во плазмата, каде што може да се врзе за хаптоглобинот. При изразена хемолиза, капацитетот на хаптоглобинот може да се надмине. Слободниот хемоглобин може да се филтрира преку бубрезите и во одредени случаи да доведе до хемоглобинурија.

11. Еритроцитни индекси и лабораториска процена

Комплетната крвна слика овозможува процена на бројот, големината и содржината на хемоглобин во еритроцитите. Еритроцитните индекси се особено важни за класификација и диференцијална дијагноза на анемиите.

Овие интервали се ориентациски. При толкувањето секогаш се користат референтните граници на конкретната лабораторија.

11.1. Хематокрит

Хематокритот претставува дел од волуменот на крвта што го заземаат еритроцитите. На пример, хематокрит од 0,45 L/L значи дека приближно 45% од волуменот на крвта го сочинуваат еритроцитите. Хематокритот може да се намали при анемија или зголемен волумен на плазмата, а да се зголеми при дехидратација или при вистинско зголемување на еритроцитната маса.

11.2. MCV – просечен волумен на еритроцитите

MCV се користи за морфолошка класификација на анемиите:

• Микроцитна анемија: MCV помал од 80 fL.
• Нормоцитна анемија: MCV од 80 до 100 fL.
• Макроцитна анемија: MCV поголем од 100 fL.

Микроцитозата често се јавува при недостиг на железо и таласемии. Макроцитозата може да се јави при недостиг на витамин B₁₂ или фолна киселина, заболувања на црниот дроб, алкохолна употреба и некои други состојби.

11.3. MCH и MCHC

MCH ја означува просечната маса на хемоглобин во еден еритроцит, додека MCHC ја означува неговата просечна концентрација во еритроцитната маса. При недостиг на железо, еритроцитите често содржат помалку хемоглобин и имаат посветла централна зона при микроскопски преглед. Ова се нарекува хипохромија.

11.4. RDW и ретикулоцити

RDW ја покажува варијацијата во големината на еритроцитите. Зголемен RDW укажува на поголема нееднаквост во големината, што може да се сретне при недостиг на железо, комбинирани нутритивни дефицити и некои други хематолошки состојби. Ретикулоцитите се показател за активноста на еритропоезата. Зголемувањето на ретикулоцитите може да се јави при крвавење или хемолиза, ако коскената срцевина има соодветен капацитет да одговори. Ниски или несоодветно нормални ретикулоцити при анемија може да укажуваат на намалено создавање еритроцити.

12. Крвни групи и антигени на еритроцитите

На мембраната на еритроцитите се наоѓаат различни антигени што се важни за трансфузиската медицина.

12.1. ABO-систем

ABO-крвните групи се определуваат според присуството или отсуството на антигените A и B на еритроцитната мембрана.

Несоодветна трансфузија може да предизвика сериозна имунолошка реакција и интраваскуларна хемолиза. Затоа, пред трансфузија се вршат крвногрупно типизирање, скрининг на антитела и тестирање на компатибилност според клиничкиот протокол.

12.2. Rh-систем

Најзначаен антиген во Rh-системот е антигенот D. Лицата кај кои е присутен антигенот D се RhD-позитивни, а оние кај кои отсуствува се RhD-негативни.

RhD-негативно лице може да создаде анти-D антитела по изложување на RhD-позитивни еритроцити. Ова е особено значајно во бременоста, бидејќи мајчините IgG анти-D антитела можат да ја преминат плацентата и да предизвикаат хемолиза на еритроцитите на фетусот.

Профилакса со анти-D имуноглобулин, кога е индицирана и правилно применета, го намалува ризикот од сензибилизација кај RhD-негативните бремени жени.

13. Патофизиолошки состојби поврзани со еритроцитите

13.1. Анемија

Анемијата е состојба во која концентрацијата на хемоглобинот е пониска од очекуваната за возраста, полот и физиолошката состојба. Со тоа се намалува способноста на крвта да пренесува кислород. Чести механизми се:

• намалено создавање еритроцити;
• загуба на крв;
• зголемено разградување на еритроцитите;
• комбинирани механизми.

Клиничките манифестации може да вклучуваат замор, слабост, бледило, тахикардија, отежнато дишење при напор, вртоглавица и намалена толеранција на физичка активност. Тежината на симптомите зависи од степенот на анемијата, брзината на нејзиниот развој и кардиореспираторната резерва.

13.2. Хемолитична анемија

Хемолитичната анемија настанува кога разградувањето на еритроцитите е забрзано и коскената срцевина не успева целосно да ја надомести загубата. Причините можат да бидат наследни или стекнати. Наследните причини вклучуваат дефекти на мембраната, ензимски дефицити и хемоглобинопатии. Стекнатите причини вклучуваат автоимуни процеси, механичко оштетување, одредени инфекции и реакции на лекови. Лабораториски може да се забележат зголемен индиректен билирубин, намален хаптоглобин, зголемена лактат-дехидрогеназа и зголемен број ретикулоцити, зависно од механизмот и интензитетот на хемолизата.

13.3. Српеста анемија

Српестата анемија е наследна хемоглобинопатија предизвикана од структурна промена во бета-глобинскиот синџир, со создавање хемоглобин S (HbS). При деоксигенација, HbS може да полимеризира, што ја менува формата на еритроцитот и го прави помалку деформабилен. Српестите еритроцити можат да предизвикаат хемолиза и оклузија на малите крвни садови, со последователна болка, исхемија и оштетување на органите.

13.4. Таласемии

Таласемиите се наследни нарушувања на синтезата на глобинските синџири. Во зависност од тоа кој синџир е засегнат, се разликуваат алфа- и бета-таласемии. Намалената синтеза на еден глобински синџир доведува до нерамнотежа во составувањето на хемоглобинот, неефикасна еритропоеза и, во различен степен, хемолиза. Многу форми се карактеризираат со микроцитоза, а клиничката тежина варира од асимптоматски носител до тешка хронична анемија.

13.5. Полицитемија и еритроцитоза

Еритроцитозата означува зголемување на еритроцитната маса или на измерените еритроцитни параметри. Треба да се разликува од релативната еритроцитоза, која се јавува при намалување на волуменот на плазмата, на пример при дехидратација. Примарната полицитемија може да биде поврзана со миелопролиферативно заболување на коскената срцевина, додека секундарната еритроцитоза често е последица на зголемено создавање еритропоетин при хипоксија или од други причини. Зголемената еритроцитна маса може да ја зголеми вискозноста на крвта и да го зголеми ризикот од тромбоза, зависно од основната причина и придружните фактори.

14. Функционално-анатомска поврзаност: еритроцити, срце, бели дробови и ткива

 

Еритроцитите функционираат како дел од интегриран кардиореспираторен систем. Во белите дробови, кислородот дифундира во крвта и се врзува за хемоглобинот. Срцето потоа ја испумпува оксигенираната крв низ системската циркулација. Во ткивата, кислородот се ослободува и дифундира до клетките, каде што се користи во митохондријалното производство на енергија. 

Јаглеродниот диоксид, како продукт на клеточниот метаболизам, се движи во спротивна насока. Тој од ткивата преминува во крвта, се транспортира делумно преку еритроцитите и претежно во форма на бикарбонат, а потоа се отстранува преку белите дробови. Испораката на кислород до ткивата зависи од повеќе фактори:

• концентрацијата на хемоглобинот;
• сатурацијата на хемоглобинот со кислород;
• срцевиот минутен волумен;
• локалниот проток на крв;
• дифузиските својства на ткивата;
• метаболичките потреби на органите.

Затоа, нормална сатурација на кислород не гарантира секогаш нормална испорака на кислород. На пример, кај тешка анемија сатурацијата може да биде нормална, но вкупната содржина на кислород во крвта да биде намалена поради ниската концентрација на хемоглобин.

Испораката на кислород може приближно да се пресмета со формулата:

DO2 = CO х CaO2 х 10 

каде што:

(DO2) е испорака на кислородот во mL/min;

(CO) е срцевиот минутен волумен во L/min;

(CaO2) е артериската содржина на кислород во mL/dL;

факторот 10 служи за претворање на литри во децилитри.

Артериската содржина на кислород може да се процени со равенката:

[CaO2 = 1.34 х Hb х SaO2 + 0.003 х PaO2]

Во оваа формула, Hb е концентрацијата на хемоглобин во g/dL, SaO₂ е артериската сатурација изразена како децимален број, а PaO₂ е парцијалниот притисок на кислородот во mmHg. Првиот член на равенката го претставува кислородот врзан за хемоглобинот, а вториот – физички растворениот кислород во плазмата. Во нормални услови, кислородот врзан за хемоглобинот го сочинува убедливо најголемиот дел од вкупната содржина на кислород во артериската крв.

Овој принцип е важен во клиничката физиологија, бидејќи ја објаснува разликата меѓу оксигенацијата на крвта и нејзиниот вкупен капацитет за транспорт на кислород.

15. Резиме на најважните физиолошки принципи

Еритроцитите се специјализирани клетки за транспорт на кислород и учество во транспортот на CO₂. Нивната биконкавна форма овозможува голема површина за размена на гасови и висока деформабилност. Хемоглобинот е главниот протеин што го врзува кислородот.

Еритропоезата се одвива во црвената коскена срцевина и е регулирана главно преку еритропоетин. Железото, витаминот B₁₂ и фолната киселина се клучни за нормално создавање еритроцити. Зрелите еритроцити создаваат АТП преку анаеробна гликолиза и зависат од пентозофосфатниот пат за заштита од оксидативно оштетување. Боровиот ефект го олеснува ослободувањето кислород во метаболички активните ткива. Карбоанхидразата и хлоридниот поместувачки механизам овозможуваат ефикасен транспорт на CO₂.

Хемоглобинот е важен пуфер во одржувањето на киселинско-базната рамнотежа.

Просечниот животен век на еритроцитот е околу 120 дена.

Еритроцитните индекси, ретикулоцитите и периферниот крвен размаска се важни за процена на хематолошката функција.

Ефикасната испорака на кислород зависи не само од сатурацијата, туку и од концентрацијата на хемоглобинот и срцевиот минутен волумен.

16. Прашања за повторување и проверка на знаењето

1. Која е функционалната предност на биконкавната форма на еритроцитот?
2. Зошто зрелите еритроцити немаат митохондрии и како ја добиваат потребната енергија?
3. Каква е структурата на хемоглобинот A и колку молекули кислород може да врзе?
4. Кои се фазите на еритропоезата?
5. Како хипоксијата го стимулира создавањето еритропоетин?
6. Каква е улогата на железото, витаминот B₁₂ и фолната киселина во еритропоезата?
7. Што претставува Боровиот ефект и какво е неговото значење за ткивното дишење?
8. Како се транспортира CO₂ од периферните ткива до белите дробови?
9. Што е хлориден поместувачки механизам?
10. Која е разликата меѓу MCV, MCH и MCHC?
11. Кои се главните механизми за разградување на старите еритроцити?
12. Зошто нормалната сатурација на кислород не ја исклучува можноста за недоволна испорака на кислород кај пациент со тешка анемија?

Физиологија на крвта

1. Вовед во физиологијата на крвта

Крвта е специјализирано течно сврзно ткиво што претставува една од најважните компоненти на внатрешната средина на човечкиот организам. Таа овозможува транспорт на кислород, јаглероден диоксид, хранливи материи, хормони, метаболички продукти и други биолошки активни супстанции меѓу различните органи и ткива. Истовремено, крвта учествува во одбраната на организмот од патогени микроорганизми, одржувањето на киселинско-базната рамнотежа, регулирањето на телесната температура и спречувањето на прекумерното губење крв при повреда.

Физиологијата на крвта е гранка на физиологијата што ги проучува составот, физичките и хемиските својства на крвта, функциите на нејзините клеточни елементи, механизмите на хематопоезата, транспортот на гасовите, имунолошката одбрана и процесите на хемостазата.

Крвта е неопходна за одржување на хомеостазата, односно релативно стабилната внатрешна средина на организмот. Без нејзината непрекината циркулација, клетките не би можеле да добиваат доволно кислород и хранливи материи, ниту би можеле ефикасно да ги отстрануваат продуктите од метаболизмот.

За студентите по специјална едукација и рехабилитација, познавањето на физиологијата на крвта е особено значајно бидејќи крвта има суштинска улога во снабдувањето на нервниот систем и скелетните мускули со кислород, одржувањето на когнитивните и моторните функции, регулирањето на физичката издржливост и закрепнувањето по физички напор.

2. Основни функции на крвта

Функциите на крвта може да се поделат во три големи групи: транспортни, регулаторни и заштитни.

2.1. Транспортна функција

Крвта ги пренесува супстанциите потребни за нормално функционирање на клетките. 

Транспорт на кислород. Кислородот од алвеолите на белите дробови преминува во крвта и најголем дел се врзува за хемоглобинот во еритроцитите. Потоа, со системската циркулација се пренесува до периферните ткива, каде што се ослободува и се користи во клеточното дишење.

Транспорт на јаглероден диоксид. Јаглеродниот диоксид се создава во клетките при метаболичките процеси. Крвта го пренесува до белите дробови, каде што се отстранува преку издишувањето. Тој се транспортира главно во форма на бикарбонатни јони, а делумно врзан за хемоглобинот или растворен во плазмата.

Транспорт на хранливи материи. Гликозата, аминокиселините, липидите, витамините и минералите се пренесуваат до клетките преку крвта. Тие се неопходни за синтеза на клеточните структури, создавање енергија, раст и регенерација на ткивата.

Транспорт на хормони. Хормоните што ги создаваат ендокрините жлезди се ослободуваат во крвотокот и стигнуваат до целните клетки. На тој начин, крвта овозможува координација на метаболизмот, растот, репродукцијата, одговорот на стрес и други физиолошки процеси. Отстранување на метаболички продукти. Крвта ги пренесува отпадните материи до органите што ги преработуваат или излачуваат. Јаглеродниот диоксид се отстранува преку белите дробови, а уреата, креатининот и други материи главно преку бубрезите.

2.2. Регулаторна функција

Крвта учествува во одржувањето на стабилноста на внатрешната средина преку:

• Регулација на телесната температура со распределување на топлината.
• Одржување на киселинско-базната рамнотежа преку бикарбонатниот, хемоглобинскиот и другите пуферски системи.
• Одржување на водно-електролитната рамнотежа во соработка со бубрезите и другите регулаторни механизми.
• Одржување на соодветен колоидно-осмотски притисок, кој влијае врз распределбата на течноста меѓу крвните садови и интерстицијалниот простор.

2.3. Заштитна функција

Крвта учествува во заштитата на организмот преку два главни механизма. Првиот е имунолошката одбрана, во која учествуваат леукоцитите, антителата, системот на комплемент и други компоненти на имунолошкиот систем. Вториот е хемостазата, односно процесот со кој се запира крвавењето при оштетување на крвниот сад. Во него учествуваат крвните плочки, коагулациските фактори и ендотелот на крвните садови.

3. Состав на крвта

Кај возрасен човек, крвта вообичаено претставува приближно 7–8% од телесната маса. Нејзиниот вкупен волумен најчесто изнесува околу 4,5–6 литри, но зависи од телесната маса, полот, возраста, хидратацијата и физиолошката состојба.

Крвта се состои од две основни компоненти:

• Крвна плазма – течниот дел на крвта.
• Формени елементи – еритроцити, леукоцити и тромбоцити.

Слика 1. Раздвојување на крвта по центрифугирање: плазма, тенок слој со леукоцити и тромбоцити и еритроцити.

По центрифугирање на крв земена со антикоагуланс, се забележуваат три слоја:

• Горен жолтеникав слој – плазма, приближно 55% од волуменот.
• Среден тенок слој – леукоцити и тромбоцити, обично помалку од 1%.
• Долен црвен слој – еритроцити, приближно 45%.

Волуменскиот процент што го заземаат еритроцитите во крвта се нарекува хематокрит.

Важно е да се разликува плазмата од серумот. Плазмата се добива од крв што е спречена да коагулира и содржи фибриноген и други коагулациски фактори. Серумот е течноста што останува по коагулацијата на крвта, па во него недостига поголемиот дел од потрошениот фибриноген и одредени други фактори.

4. Крвна плазма

Крвната плазма е жолтеникава течност составена претежно од вода, во која се растворени протеини, електролити, хранливи материи, хормони, гасови и метаболички продукти.

4.1. Состав на плазмата

Приближниот состав на плазмата е:

4.2. Плазматски протеини

Плазматските протеини имаат повеќе значајни функции. Главните групи се албумини, глобулини и фибриноген.

Албумини. Албумините се најзастапените плазматски протеини и се синтетизираат во црниот дроб. Тие придонесуваат за одржување на колоидно-осмотскиот, односно онкотскиот притисок на плазмата. Исто така, врзуваат и пренесуваат различни супстанции, како слободни масни киселини, билирубин, одредени хормони, калциум и некои лекови. Намалувањето на концентрацијата на албумините може да придонесе за појава на едеми, особено кога е изразено или придружено со други нарушувања на капиларната пропустливост, хидростатскиот притисок или лимфната дренажа.

Глобулини. Оваа група содржи различни протеини со транспортни, ензимски и имунолошки функции. Гама-глобулините вклучуваат имуноглобулини, односно антитела, кои препознаваат специфични антигени и учествуваат во имунолошката одбрана. 

Фибриноген. Фибриногенот се синтетизира во црниот дроб и има важна улога во коагулацијата. Под дејство на тромбинот се претвора во фибрин, чии нишки создаваат мрежа што го стабилизира крвниот коагулум. Други плазматски протеини вклучуваат транспортни протеини, компоненти на комплементот и коагулациски фактори.

4.3. Електролити во плазмата

Најзначајните електролити во плазмата се натриум, калиум, калциум, магнезиум, хлорид, бикарбонат и фосфат.

Натриумот (Na⁺) е главниот катјон на екстрацелуларната течност. Учествува во регулирањето на осмоларноста, волуменот на екстрацелуларната течност и нервната спроводливост.

Калиумот (K⁺) е главниот катјон на интрацелуларната течност. Има суштинско значење за мембранскиот потенцијал, нервните импулси и нормалната работа на срцевите и скелетните мускули.

Калциумот (Ca²⁺) учествува во мускулната контракција, клеточната сигнализација и коагулацијата.

Магнезиумот (Mg²⁺) е кофактор на многу ензими и учествува во метаболизмот на АТП.

Хлоридот (Cl⁻) учествува во осмотската и електричната рамнотежа.

Бикарбонатот (HCO₃⁻) е важна компонента на пуферскиот систем што ја регулира киселинско-базната рамнотежа.

Концентрацијата на овие електролити се одржува со координираното дејство на бубрезите, белите дробови, хормоните и механизмите за транспорт преку клеточните мембрани.

5. Физички и хемиски својства на крвта

Крвта има неколку карактеристични физички својства што влијаат врз нејзиното движење низ циркулаторниот систем.

Боја. Артериската крв е светлоцрвена поради високата заситеност на хемоглобинот со кислород, додека венската крв е потемноцрвена. Венската крв не е сина; синкавиот изглед на површните вени е оптички ефект.

Температура. Температурата на крвта е блиска до внатрешната телесна температура и се менува зависно од физиолошките услови и местото на мерење.

pH-вредност. Нормалната pH-вредност на артериската крв е приближно 7,35–7,45. Таа укажува на благо алкална реакција. Одржувањето на pH во тесни граници е неопходно за нормална активност на ензимите, функцијата на клеточните мембрани и нервно-мускулната активност.

Вискозност. Крвта е повискозна од водата поради присуството на крвните клетки и плазматските протеини. Вискозноста зависи особено од хематокритот, деформабилноста на еритроцитите, агрегацијата на еритроцитите и условите на проток.

Зголемениот хематокрит може да ја зголеми вискозноста и отпорот на проток, додека значително намалениот хематокрит ја намалува способноста на крвта да пренесува кислород.

Осмотски притисок. Осмотскиот притисок е поврзан со концентрацијата на растворените честички. Во плазмата, натриумовите соли се особено значајни за одржување на осмоларноста. Онкотскиот притисок, пак, е делот од осмотскиот притисок што го создаваат плазматските протеини, особено албумините.

6. Хематопоеза – создавање на крвните клетки

Хематопоезата е процес на создавање, диференцијација и созревање на крвните клетки. Кај возрасниот човек, таа се одвива главно во црвената коскена срцевина, која се наоѓа во карличните коски, градната коска, ребрата, пршлените и делови од черепот, како и во проксималните делови на некои долги коски.

6.1. Матични клетки на хематопоезата

Сите главни крвни клеточни линии потекнуваат од хематопоетските матични клетки. Овие клетки имаат две клучни својства:

• Самообновување – способност да создаваат нови матични клетки.
• Диференцијација – способност да создаваат потомни клетки што се развиваат во специјализирани крвни клетки.

Во поедноставен модел, хематопоезата се дели на две големи линии:

Миелоидна линија, од која се создаваат еритроцитите, мегакариоцитите и тромбоцитите, гранулоцитите и моноцитите.

Лимфоидна линија, од која се создаваат Т-лимфоцитите, Б-лимфоцитите и природните клетки убијци (NK-клетки).

Созревањето на крвните клетки е регулирано од цитокини, фактори на раст и хормонски сигнали. Меѓу нив се еритропоетинот, тромбопоетинот и факторите што го стимулираат создавањето на гранулоцити и моноцити.

6.2. Регулација на хематопоезата

Хематопоезата постојано се приспособува кон потребите на организмот. При инфекција може да се зголеми продукцијата на одредени леукоцити, додека при крвавење или недостиг на кислород се активираат механизми што го зголемуваат создавањето еритроцити.

Во нормални услови, создавањето и отстранувањето на крвните клетки се во рамнотежа. Ако продукцијата е недоволна, се појавуваат цитопении, како анемија, леукопенија или тромбоцитопенија. Ако е прекумерна или нерегулирана, може да се појават различни хематолошки нарушувања.

7. Еритроцити – црвени крвни клетки

Еритроцитите се најбројните формени елементи на крвта. Нивната основна функција е транспортот на кислород од белите дробови до ткивата и учеството во транспортот на јаглеродниот диоксид од ткивата до белите дробови.

7.1. Структура и морфологија

Зрелиот човечки еритроцит има форма на биконкавен диск. Оваа форма овозможува голема површина во однос на волуменот, што го олеснува разменувањето на гасовите. Еритроцитите се деформабилни, па можат да минуваат низ капилари со мал дијаметар. Зрелите еритроцити кај човекот немаат јадро и митохондрии. Отсуството на јадро создава повеќе простор за хемоглобин, а отсуството на митохондрии значи дека тие главно добиваат енергија преку анаеробна гликолиза, без да го трошат кислородот што го пренесуваат. Приближниот дијаметар на еритроцитот е 7–8 микрометри. Неговата мембрана содржи липиди, мембрански протеини и структурни елементи што ја обезбедуваат еластичноста и стабилноста на клетката.

7.2. Број на еритроцити

Бројот на еритроцитите се разликува во зависност од возраста, полот, надморската височина, хидратацијата и други фактори. Кај возрасните, приближните референтни вредности често се:

• Мажи: околу 4,5–5,9 милиони клетки/µL.
• Жени: околу 4,1–5,1 милиони клетки/µL.

Овие вредности се ориентациски; конкретните референтни интервали зависат од лабораторијата и методот на мерење.

Намален број еритроцити може да се сретне при анемии, крвавење, хемолиза или нарушено создавање во коскената срцевина. Зголемен број може да се појави при дехидратација, хронична хипоксија или одредени заболувања на коскената срцевина.

7.3. Еритропоеза

Еритропоезата е процесот на создавање еритроцити. Таа започнува со хематопоетска матична клетка и продолжува преку серија развојни стадиуми до ретикулоцитот, кој потоа созрева во еритроцит. Главниот регулатор на еритропоезата е еритропоетинот (EPO), хормон што се создава претежно во бубрезите кај возрасните. Кога снабдувањето на бубрежното ткиво со кислород се намалува, се активираат молекуларни механизми што ја зголемуваат продукцијата на еритропоетин. Тој ја стимулира пролиферацијата, диференцијацијата и преживувањето на еритроидните прекурсори во коскената срцевина.

Процесот се засилува при:

• Анемија.
• Намалена достапност на кислород.
• Престој на голема надморска височина.
• Одредени кардиопулмонални заболувања.

За нормална еритропоеза се потребни железо, витамин Б12, фолати, аминокиселини и здрава коскена срцевина.

7.4. Улога на железото, витамин Б12 и фолатите

Железото е составен дел на хемот во молекулата на хемоглобинот. Недостигот на железо ја ограничува синтезата на хемоглобин и најчесто доведува до микроцитна, хипохромна анемија.

Витаминот Б12 е неопходен за нормална синтеза на ДНК и созревање на клетките. Неговиот недостиг може да предизвика мегалобластна анемија и невролошки нарушувања.

Фолатите учествуваат во синтезата на нуклеотиди и ДНК. Нивниот недостиг ја нарушува клеточната делба и може да доведе до мегалобластна анемија.

7.5. Животен век и разградување на еритроцитите

Просечниот животен век на еритроцитите е околу 120 дена. Постарите и оштетените еритроцити се отстрануваат главно од макрофагите во слезината, црниот дроб и коскената срцевина. Хемоглобинот се разградува на глобин и хем. Глобинот се разложува до аминокиселини што може повторно да се искористат. Железото од хемот се рециклира и се користи за создавање нов хемоглобин. Преостанатиот дел од хемот се претвора во билирубин, кој се пренесува до црниот дроб и се излачува преку жолчката. Овој систем на рециклирање овозможува организмот да го зачува железото и да ја одржува ефикасната продукција на еритроцити.

8. Хемоглобин и транспорт на кислород

Хемоглобинот е сложен протеин во еритроцитите составен од четири глобински подединици, секоја со хем-група што содржи атом на железо во редуцирана форма (Fe²⁺). Секоја хем-група може реверзибилно да врзе една молекула кислород. Така, една молекула хемоглобин може да врзе најмногу четири молекули кислород. Главната функција на хемоглобинот е да овозможи транспорт на кислородот од белите дробови до периферните ткива. Дополнително, тој придонесува за транспортот на јаглеродниот диоксид и за пуферирање на водородните јони.

8.1. Видови хемоглобин

Кај здрав возрасен човек, доминира хемоглобинот HbA, составен од две алфа и две бета глобински синџири (α₂β₂). Помал дел е HbA₂ (α₂δ₂), а феталниот хемоглобин HbF (α₂γ₂) е доминантен пред раѓањето и има поголем афинитет кон кислородот од HbA.

Поголемиот афинитет на HbF овозможува пренос на кислород од мајчината кон феталната циркулација преку плацентата.

8.2. Оксихемоглобин и дезоксихемоглобин

Кога кислородот се врзува за хемоглобинот, се формира оксихемоглобин. Кога кислородот се ослободува, останува дезоксихемоглобин. Врзувањето на кислородот е кооперативен процес: врзувањето на една молекула кислород ја зголемува веројатноста за врзување на следните молекули. Ова својство создава сигмоидна крива на дисоцијација на оксихемоглобинот.

8.3. Крива на дисоцијација на оксихемоглобинот

Кривата ја прикажува зависноста меѓу парцијалниот притисок на кислородот (PO₂) и процентот на заситеност на хемоглобинот со кислород. Во белите дробови, каде што PO₂ е висок, хемоглобинот лесно го врзува кислородот. Во периферните ткива, каде што PO₂ е понизок, кислородот се ослободува. Поместување на кривата надесно значи намален афинитет на хемоглобинот кон кислородот и олеснето ослободување на кислород во ткивата. Тоа се јавува при:

Зголемена концентрација на јаглероден диоксид.

• Намалена pH-вредност.
• Зголемена температура.
• Зголемена концентрација на 2,3-бисфосфоглицерат (2,3-BPG).
• Овие промени често се јавуваат во метаболички активните ткива, каде што потребата за кислород е зголемена.

Поместување налево значи зголемен афинитет на хемоглобинот кон кислородот. Тоа може да се појави при зголемување на pH, намалување на температурата или намалување на 2,3-BPG.

8.4. Боров ефект

Боровиот ефект опишува како зголемувањето на концентрацијата на CO₂ и водородните јони ја намалува способноста на хемоглобинот да го врзува кислородот. Во активните ткива, каде што се создава повеќе CO₂ и киселински еквиваленти, хемоглобинот полесно го ослободува кислородот. Овој механизам ја поврзува локалната метаболичка активност со испораката на кислород.

8.5. Капацитет на крвта за транспорт на кислород

Најголемиот дел од кислородот во крвта е врзан за хемоглобинот, а само мал дел е физички растворен во плазмата. Капацитетот на крвта за пренесување кислород зависи главно од концентрацијата на хемоглобинот и неговата заситеност со кислород. Затоа, лице со анемија може да има нормална сатурација на кислород, но сепак да има намалена вкупна содржина на кислород во крвта. Ова е важно за разбирање на заморот, слабоста и намалената толеранција на физички напор кај лица со анемија.

9. Транспорт на јаглероден диоксид

Јаглеродниот диоксид се создава во клетките при оксидативниот метаболизам. Тој се пренесува преку крвта во три главни форми:

• Како бикарбонат (HCO₃⁻) – најголемиот дел.
• Врзан за протеините, особено за хемоглобинот – како карбамино соединенија.
• Растворен во плазмата – помал дел.

Во еритроцитите, ензимот карбоанхидраза ја катализира реакцијата меѓу CO₂ и водата, при што се создава јаглеродна киселина. Таа се дисоцира во водородни и бикарбонатни јони.

𝐶𝑂2+𝐻2𝑂⇌𝐻2𝐶𝑂3⇌𝐻++𝐻𝐶𝑂3−CO2​+H2​O⇌H2​CO3​⇌H++HCO3−​

Бикарбонатот преминува од еритроцитот во плазмата, а хлоридните јони влегуваат во еритроцитот за да се зачува електричната неутралност. Овој процес се нарекува хлориден поместувач.

Во белите дробови реакцијата се одвива во обратна насока, се создава CO₂ и тој се издишува.

Дезоксихемоглобинот има поголема способност да врзува дел од CO₂ и водородните јони. Овој феномен придонесува за поефикасен транспорт на CO₂ од ткивата до белите дробови.

10. Леукоцити – бели крвни клетки

Леукоцитите се клеточни елементи што имаат клучна улога во имунолошката одбрана. За разлика од еритроцитите, тие имаат јадро и можат активно да се движат, да излегуваат од крвните садови и да навлегуваат во ткивата. Нивниот нормален број кај возрасни често се движи приближно од 4.000 до 11.000 клетки/µL, но референтните интервали зависат од лабораторијата, возраста и клиничката состојба. Леукоцитите се делат на гранулоцити и агранулоцити.

10.1. Неутрофили

Неутрофилите се најзастапените леукоцити во периферната крв кај повеќето здрави возрасни лица. Тие се важни клетки на вродениот имунитет и се меѓу првите што пристигнуваат на местото на акутна бактериска инфекција или ткивно оштетување. Нивните функции вклучуваат:

• Хемотакса – насочено движење кон местото на воспаление.
• Фагоцитоза – внесување микроорганизми и клеточни остатоци.
• Уништување патогени со ензими и реактивни кислородни соединенија.
• Ослободување антимикробни супстанции и, во одредени услови, формирање неутрофилни екстрацелуларни мрежи.

Зголемен број неутрофили често се среќава при бактериски инфекции, акутно воспаление, физички стрес или употреба на одредени лекови.

10.2. Еозинофили

Еозинофилите учествуваат во имунолошките реакции поврзани со паразитски инфекции и алергиски заболувања. Нивните гранули содржат протеини и ензими што можат да ги оштетат паразитите, но исто така можат да придонесат за ткивно оштетување при изразено алергиско воспаление. Зголемен број еозинофили може да се сретне при одредени паразитози, астма, алергиски заболувања и некои хематолошки нарушувања.

10.3. Базофили

Базофилите се најмалку застапените гранулоцити во периферната крв. Нивните гранули содржат хистамин и други биолошки активни материи што учествуваат во воспалителните и алергиските реакции. Базофилите имаат одредени функционални сличности со мастоцитите во ткивата, но не се исти клетки.

10.4. Моноцити

Моноцитите се големи леукоцити што циркулираат во крвта и можат да преминат во ткивата. Таму, во зависност од локалните сигнали, можат да се диференцираат во макрофаги или други моноцитно-изведени клетки. Тие учествуваат во:

• Фагоцитоза на микроорганизми и клеточни остатоци.
• Регулација на воспалението.
• Презентација на антигени.
• Отстранување на оштетени клетки.
• Заздравување и ремоделирање на ткивата.

10.5. Лимфоцити

Лимфоцитите се централни компоненти на адаптивниот имунитет, а одредени групи имаат значајна улога и во вродениот имунитет.

Б-лимфоцити. По соодветна активација, тие можат да се диференцираат во плазматски клетки што создаваат антитела. Дел од нив стануваат мемориски Б-клетки, кои овозможуваат побрз одговор при повторна средба со истиот антиген.

Т-лимфоцити. Т-хелпер клетките ги координираат имунолошките реакции преку цитокини. Цитотоксичните Т-лимфоцити уништуваат инфицирани или абнормални клетки. Регулаторните Т-клетки помагаат да се контролира прекумерната имунолошка активност.

Природни клетки убијци (NK-клетки). Овие клетки припаѓаат на вродениот имунитет и можат да уништуваат одредени вирусно инфицирани и туморски клетки без претходна специфична имунолошка сензибилизација.

10.6. Диференцијална крвна слика

Диференцијалната крвна слика го прикажува процентуалниот и, кога е потребно, апсолутниот број на различните типови леукоцити.

Ориентациските процентуални вредности кај возрасни се:

Вредностите се ориентациски и зависат од лабораторијата и популацијата. При толкување на резултатите е важно да се земат предвид апсолутните броеви, симптомите и клиничкиот контекст, а не само процентите.

11. Тромбоцити – крвни плочки

Тромбоцитите, или крвните плочки, се мали клеточни фрагменти без јадро што настануваат од цитоплазмата на мегакариоцитите во коскената срцевина. Нивниот нормален број кај возрасни најчесто се движи од околу 150.000 до 450.000/µL. 

Главната функција на тромбоцитите е учеството во хемостазата, односно запирањето на крвавењето. Тие исто така ослободуваат супстанции што влијаат врз воспалението, поправката на крвните садови и заздравувањето на ткивата. Просечниот животен век на тромбоцитите е околу 7–10 дена.

11.1. Создавање на тромбоцити

Создавањето тромбоцити се нарекува тромбопоеза. Во коскената срцевина, мегакариоцитите ја зголемуваат својата ДНК-содржина без вообичаена клеточна делба, а потоа ослободуваат тромбоцити од својата цитоплазма. Главниот хормонски регулатор е тромбопоетинот, кој се создава претежно во црниот дроб, а во помала мера и во други ткива.

11.2. Функции на тромбоцитите

Тромбоцитите:

• Препознаваат оштетен ендотел и се прилепуваат на местото на повредата.
• Се активираат и ја менуваат својата форма.
• Ослободуваат грануларни содржини што поттикнуваат регрутирање и активирање на други тромбоцити.
• Се поврзуваат меѓусебно и формираат примарен тромбоцитен чеп.
• Обезбедуваат површина за реакции на коагулациските фактори.
• Учествуваат во стабилизирањето на коагулумот и во поправката на крвниот сад.

Намалениот број тромбоцити или нарушената тромбоцитна функција може да предизвикаат лесно создавање модринки, петехии и продолжено крвавење. Прекумерната активација на тромбоцитите, пак, може да придонесе за формирање тромби.

12. Хемостаза и коагулација на крвта

Хемостазата е физиолошки процес со кој организмот го запира крвавењето од оштетен крвен сад, а истовремено ја одржува крвта течна во неоштетените крвни садови. Хемостазата се одвива преку тесно координирано дејство на крвните садови, тромбоцитите, коагулациските фактори и системите за ограничување и разградување на коагулумот.

12.1. Прва фаза: вазоконстрикција

По оштетување на крвниот сад, се јавува локална вазоконстрикција, односно стеснување на садот. Ова го намалува протокот на крв и помага да се ограничи загубата на крв. Вазоконстрикцијата се должи на локални нервни и миогени реакции и на дејството на вазоактивни супстанции, меѓу кои тромбоксан А₂ и ендотелин.

12.2. Втора фаза: примарна хемостаза

Кога ендотелот е оштетен, субендотелните структури, особено колагенот, стануваат достапни за тромбоцитите. Прилепувањето на тромбоцитите се олеснува преку von Willebrand-факторот, кој го поврзува изложениот колаген со тромбоцитниот рецептор GPIb. Потоа тромбоцитите се активираат, ја менуваат својата форма и ослободуваат супстанции како АДП, додека создавањето тромбоксан А₂ дополнително ја засилува нивната активација. На крајот, активираните тромбоцити се поврзуваат меѓусебно преку рецепторите GPIIb/IIIa и фибриногенот. Така се создава примарниот тромбоцитен чеп.

12.3. Трета фаза: секундарна хемостаза

Секундарната хемостаза претставува активирање на коагулацискиот систем, при што се создава фибрин што го стабилизира примарниот тромбоцитен чеп.

Коагулацијата традиционално се објаснува преку два патишта:

Екстринзичен пат: започнува со изложување на ткивниот фактор (фактор III) и неговата интеракција со фактор VII.

Интринзичен пат: во лабораторискиот модел вклучува фактори XII, XI, IX и VIII.

Заеднички пат: вклучува активирање на фактор X, создавање тромбин од протромбин и претворање на фибриноген во фибрин.

Во живиот организам, овие патишта не функционираат како целосно одделни системи. Моделот на клеточна коагулација подобро ја објаснува интеракцијата меѓу ткивниот фактор, тромбоцитите и коагулациските фактори.

Тромбинот е централна ензимска молекула во коагулацијата. Тој го претвора растворливиот фибриноген во фибрин. Фактор XIII потоа го вкрстува фибринот и ја зголемува механичката стабилност на коагулумот.

12.4. Четврта фаза: ретракција и фибринолиза

По формирањето, коагулумот може да се контрахира, приближувајќи ги рабовите на раната. Тромбоцитите придонесуваат за оваа ретракција преку нивниот цитоскелет. Кога крвниот сад ќе се обнови, се активира фибринолизата – процес на разградување на фибринскиот коагулум. Плазминогенот се претвора во плазмин, кој ги разградува фибринските нишки. Фибринолизата е регулирана со активатори и инхибитори, со што се спречува неконтролирано разградување на коагулумот.

12.5. Значење на калциумот и витамин К

Калциумот учествува во повеќе реакции на коагулацијата, каде што овозможува интеракција меѓу одредени коагулациски фактори и фосфолипидните површини.

Витаминот К е неопходен за нормална функционална подготовка на факторите II, VII, IX и X, како и на протеините C и S. Недостигот на витамин К или дејството на антагонисти на витамин К може да ја наруши коагулацијата.

13. Крвни групи и системот ABO

Крвните групи се определуваат според присуството или отсуството на специфични антигени на површината на еритроцитите. Најзначајни за трансфузиската медицина се системите ABO и Rh.

Во системот ABO се разликуваат четири главни крвни групи:

Антителата во системот ABO се клинички важни затоа што несоодветната трансфузија може да предизвика аглутинација и комплемент-посредувана хемолиза, што може да биде животозагрозувачко.

13.1. Rh-систем

Најважниот антиген во Rh-системот е антигенот D. Лицата што го имаат овој антиген се Rh-позитивни, а лицата што го немаат се Rh-негативни.За разлика од антителата на системот ABO, анти-D антителата обично се создаваат по имунолошка сензибилизација, на пример по трансфузија или бременост. Rh-некомпатибилноста може да има особено значење во бременоста, кога Rh-негативна мајка може да создаде антитела против Rh-позитивните еритроцити на плодот.

При трансфузија не е доволно да се знае само ABO и Rh-групата. Потребни се соодветни лабораториски проверки, вклучително и тестирање за компатибилност според клиничките протоколи.

14. Крвта и киселинско-базната рамнотежа

Нормалното функционирање на клетките зависи од одржувањето на pH на крвта во тесни граници. Дури и релативно мали промени во концентрацијата на водородните јони можат да влијаат врз активноста на ензимите, структурата на протеините, нервната спроводливост и срцевата функција.

Трите главни механизми за регулација на киселинско-базната рамнотежа се:

• Хемиските пуферски системи.
• Респираторната регулација преку белите дробови.
• Бубрежната регулација преку излачување водородни јони и реапсорпција или создавање бикарбонат.

14.1. Бикарбонатен пуферски систем

Најважниот екстрацелуларен пуферски систем е бикарбонатниот систем:

𝐶𝑂2+𝐻2𝑂⇌𝐻2𝐶𝑂3⇌𝐻++𝐻𝐶𝑂3−CO2​+H2​O⇌H2​CO3​⇌H++HCO3−​

Белите дробови ја регулираат концентрацијата на CO₂ преку вентилацијата, додека бубрезите ја регулираат концентрацијата на бикарбонат и излачувањето киселини.

Ако вентилацијата се зголеми, повеќе CO₂ се издишува и парцијалниот притисок на CO₂ во крвта се намалува. Ако вентилацијата се намали, CO₂ се задржува и може да се зголеми киселоста на крвта.

14.2. Хемоглобински пуфер

Хемоглобинот има важна пуферска улога бидејќи може да врзува водородни јони. Дезоксихемоглобинот е особено значаен во ткивата, каде што се создава CO₂ и каде што треба да се спречи прекумерно намалување на pH.

14.3. Ацидоза и алкалоза

Ацидоза е процес што има тенденција да ја намали pH-вредноста на крвта. Може да биде респираторна, кога примарно се зголемува CO₂, или метаболичка, кога примарно се намалува бикарбонатот или се зголемува киселинскиот товар.

Алкалоза е процес што има тенденција да ја зголеми pH-вредноста. Може да биде респираторна, поради прекумерно намалување на CO₂, или метаболичка, поради зголемување на бикарбонатот или губење водородни јони.

Организмот користи компензациски механизми, но компензацијата не значи секогаш дека основното нарушување е целосно отстрането.

15. Крвта и одржувањето на телесната температура

Крвта е важен преносник на топлина. Таа ја распределува топлината создадена во метаболички активните органи кон другите делови на телото и кожата. При висока температура на околината или при физички напор, кожните крвни садови се шират, што ја зголемува загубата на топлина преку кожата. При студ, кожните крвни садови се стеснуваат, со што се намалува губењето топлина и се зачувува температурата на внатрешните органи. Овие промени се регулираат од автономниот нервен систем и централните механизми за терморегулација, особено во хипоталамусот. За време на физичка активност, крвотокот се прераспределува така што се зголемува снабдувањето на активните скелетни мускули, а воедно се овозможува пренос на создадената топлина кон кожата.

16. Крвта и физичката активност

Физичката активност ја зголемува потребата на мускулите за кислород и хранливи материи. За да се задоволат овие потреби, кардиоваскуларниот и респираторниот систем работат координирано.

При физички напор се случуваат следниве промени:

• Се зголемува срцевата фреквенција и минутниот волумен на срцето.
• Се зголемува протокот на крв низ активните мускули.
• Се подобрува екстракцијата на кислород од крвта во периферните ткива.
• Зголемувањето на температурата, CO₂ и концентрацијата на водородни јони во активните мускули го олеснува ослободувањето кислород од хемоглобинот.
• Се зголемува транспортот на CO₂ кон белите дробови.
• Се активираат механизми за терморегулација.

При подолготрајно изложување на висока надморска височина, намалениот парцијален притисок на кислородот стимулира зголемено создавање еритропоетин и постепено зголемување на еритроцитната маса. Ова е една од причините поради кои се менува транспортниот капацитет на крвта за кислород. Сепак, зголемувањето на еритроцитната маса не е моментално. Потребни се денови до недели за позначајни адаптивни промени, а степенот на адаптација зависи од височината, времетраењето на изложувањето и индивидуалните фактори.

17. Клиничко-физиолошко значење на крвта

Познавањето на физиологијата на крвта помага да се разберат многу клинички состојби што влијаат врз секојдневното функционирање, учењето, моторната активност и рехабилитацијата.

17.1. Анемија

Анемијата е состојба при која концентрацијата на хемоглобинот е пониска од очекуваната за соодветната возраст, пол и физиолошка состојба. Во зависност од причината, може да биде поврзана со недостиг на железо, витамин Б12 или фолати, крвавење, хемолиза, хронични заболувања или нарушено создавање на крвните клетки.

Типични симптоми и знаци се:

• Замор и намалена издржливост.
• Слабост и вртоглавица.
• Бледило на кожата и слузниците.
• Забрзана срцева фреквенција.
• Отежнато дишење при напор, особено при потешка анемија.

Кај деца, анемијата може да влијае врз вниманието, активноста, физичкиот развој и когнитивното функционирање, зависно од нејзината тежина, траење и основната причина.

17.2. Леукопенија и леукоцитоза

Леукопенија е намалување на бројот на леукоцити под референтниот интервал. Може да биде предизвикана од вирусни инфекции, лекови, автоимуни состојби или нарушувања на коскената срцевина. Клиничкото значење зависи особено од тоа кои леукоцити се намалени и колку е изразено намалувањето.

Леукоцитоза е зголемување на бројот на леукоцити. Може да се појави при инфекции, воспаление, физиолошки стрес, употреба на одредени лекови или хематолошки заболувања.

Самата промена во бројот на леукоцитите не е доволна за да се постави дијагноза. Потребни се клинички податоци и други лабораториски наоди.

17.3. Тромбоцитопенија и тромбоцитоза

Тромбоцитопенија е намалување на бројот на тромбоцити. Таа може да го зголеми ризикот од крвавење, особено кога намалувањето е значително или постои дополнително нарушување на тромбоцитната функција.

Тромбоцитоза е зголемување на бројот на тромбоцити. Може да биде реактивна, на пример при воспаление или недостиг на железо, или да се јави поради примарно нарушување на коскената срцевина. Ризикот од тромбоза или крвавење зависи од причината и клиничкиот контекст.

17.4. Хемофилија

Хемофилијата е наследно нарушување на коагулацијата. Хемофилија А е поврзана со недостиг или нарушена функција на фактор VIII, а хемофилија Б со фактор IX. Поради нарушеното создавање фибрин, крвавењето може да биде продолжено и да се јавува во зглобовите, мускулите и другите ткива. Повторуваните крвавења во зглобовите можат да доведат до хронично оштетување и ограничување на движењето, што е особено важно во физикалната медицина и рехабилитацијата.

18. Основни лабораториски показатели на крвта

Комплетната крвна слика е еден од најчесто користените лабораториски тестови. Таа обезбедува информации за еритроцитите, хемоглобинот, хематокритот, леукоцитите и тромбоцитите.

MCV помага во морфолошката класификација на анемиите. Анемиите можат да бидат микроцитни, нормоцитни или макроцитни. MCH и MCHC даваат информации за хемоглобинската содржина и концентрација, додека RDW покажува колку се разликуваат еритроцитите по големина. Други важни тестови се:

Ретикулоцити: покажуваат колку млади еритроцити се ослободуваат од коскената срцевина и помагаат да се процени одговорот на еритропоезата.

Протромбинско време (PT/INR): процена на одредени делови од коагулацискиот систем, особено екстринзичниот и заедничкиот пат.

Активирано парцијално тромбопластинско време (aPTT): процена на интринзичниот и заедничкиот пат во лабораторискиот модел на коагулација.

Фибриноген: концентрација на важен коагулациски протеин.

Феритин: показател за резервите на железо, со напомена дека може да се зголеми при воспаление.

Серумско железо и трансферинска сатурација: помагаат во процената на достапноста на железото.

Крвна размаска: овозможува микроскопска процена на морфологијата на крвните клетки.

Лабораториските резултати мора да се толкуваат во контекст на симптомите, медицинската историја, возраста, лековите и другите испитувања.

19. Интегративно разбирање: како крвта ги поврзува органските системи

Крвта не функционира изолирано. Нејзината работа е тесно поврзана со респираторниот, кардиоваскуларниот, нервниот, ендокриниот и уринарниот систем. Белите дробови овозможуваат навлегување кислород и отстранување CO₂. Срцето ја создава силата што ја придвижува крвта. Крвните садови ја распределуваат кон органите и ткивата. Бубрезите учествуваат во контролата на волуменот на течностите, електролитите, киселинско-базната рамнотежа и продукцијата на еритропоетин. Црниот дроб создава албумини, фибриноген, голем број коагулациски фактори и тромбопоетин. Коскената срцевина ги создава клеточните елементи, а слезината учествува во имунолошката функција и отстранувањето на старите еритроцити.

На пример, при физичка активност, нервниот систем го зголемува срцевиот минутен волумен, белите дробови ја зголемуваат вентилацијата, еритроцитите доставуваат кислород, а локалните промени во мускулите го олеснуваат неговото ослободување од хемоглобинот. Во исто време, крвта го пренесува CO₂ до белите дробови и ја распределува топлината кон кожата. Овој пример покажува дека физиологијата на крвта е суштински дел од интегративната физиологија на човекот.

20. Заклучок

Крвта е динамично течно сврзно ткиво што има централна улога во одржувањето на хомеостазата. Нејзините функции зависат од соработката меѓу плазмата, еритроцитите, леукоцитите и тромбоцитите. Еритроцитите и хемоглобинот овозможуваат транспорт на кислород, леукоцитите учествуваат во имунолошката одбрана, а тромбоцитите и коагулациските фактори го спречуваат прекумерното губење крв. Плазматските протеини, електролитите и пуферските системи ја одржуваат стабилноста на внатрешната средина. Хематопоезата ги обезбедува потребните клеточни елементи, додека нивното регулирано создавање, созревање и отстранување овозможува непрекинато функционирање на циркулаторниот систем.

Разбирањето на овие процеси им помага на студентите да ја поврзат клеточната физиологија со функцијата на органите, физичката издржливост, когнитивното функционирање, имунолошката одбрана и клиничките состојби што можат да влијаат врз квалитетот на животот.

21. Прашања за проверка на знаењето

Изберете по еден одговор за секое прашање, а потоа проверете го резултатот.

1. Кои се двете основни компоненти на крвта?

• Плазма и формени елементи
• Лимфа и интерстицијална течност
• Серум и лимфа

2. Кој хормон главно ја стимулира еритропоезата кај возрасните?

• Инсулин
• Еритропоетин
• Тромбопоетин

3. Кој е главниот протеин за транспорт на кислород во крвта?

• Албумин
• Фибриноген
• Хемоглобин

4. Кои крвни елементи се најдиректно вклучени во формирањето на примарниот хемостатски чеп?

• Тромбоцити
• Еритроцити
• Лимфоцити

5. Кој е главниот катјон на екстрацелуларната течност?

• Калиум
• Натриум
• Магнезиум

6. Што значи поместување на кривата на дисоцијација на оксихемоглобинот надесно?

• Зголемен афинитет за кислород
• Намален афинитет и полесно ослободување на кислород
• Целосно заситување на хемоглобинот

7. Кој протеин се претвора во фибрин при коагулацијата?

• Албумин
• Хемоглобин
• Фибриноген

8. Каде се создаваат крвните клетки кај возрасниот човек?

• Главно во црвената коскена срцевина
• Само во слезината
• Во белите дробови

а