Как найти размер эритроцита

Эритроцитарные индексы определяют размер эритроцита и содержание в нем гемоглобина и включают в себя средний объем эритроцита (MCV), среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH), среднюю концентрацию гемоглобина в эритроците (MCHC), а также распределение эритроцитов по величине (RDW).

Определение вышеуказанных показателей является неотъемлемой частью общего анализа крови и отдельно не производится.

Синонимы русские

Средний объем эритроцита, среднее содержание гемоглобина в эритроците, средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах, распределение эритроцитов по величине, индекс морфологии эритроцитов.

Синонимы английские

Red Cell Indicies, Red Blood Indicies, Red Blood Cell Indices, Blood indicies МСV, MCH, MCHC, Mean cell hemoglobin, Mean Cell Volume, Mean cell hemoglobin concentration, Mean corpuscular volume, Mean corpuscular hemoglobin concentration, Mean corpuscular hemoglobin, RDW, RDW-CS, RDW-SD, Red cell distribution of width.

Общая информация об исследовании

Эритроциты – это красные кровяные клетки, являющиеся основными форменными элементами крови. В их составе есть гемоглобин – белок, который переносит кислород от легких к тканям и органам. Он состоит из белка глобина и гемма-комплекса, содержащего железо, способное связываться с кислородом. У некоторых людей процесс “сборки” гемоглобина может нарушаться, что отражается на внешнем виде и размере эритроцитов.

Изменение количества эритроцитов обычно сопряжено с изменениями уровня гемоглобина. Когда количество эритроцитов и уровень гемоглобина снижены – у пациента анемия, когда они повышены – полицитемия.

Эритроцитарные индексы позволяют оценить размер эритроцитов и содержание в них гемоглобина. Они характеризуют сами клетки, а не их количество, вследствие чего являются относительно стабильными параметрами.

Средний объем эритроцита (MCV)

MCV – средний объем одного эритроцита. Он может измеряться анализатором непосредственно путем оценки многих тысяч эритроцитов или вычисляться по формуле как отношение гематокрита к количеству эритроцитов.

Этот показатель измеряется в фемтолитрах (10-15/л). Один фемтолитр равен одному кубическому микрометру (одна миллионная часть метра).

При большом количестве аномальных эритроцитов (например, при серповидно-клеточной анемии) подсчет MCV является недостоверным.

Среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH)

MCH отражает, сколько гемоглобина в среднем содержится в одном эритроците. Измеряется в пикограммах (одна триллионная часть грамма, 10-12) на эритроцит и рассчитывается как отношение гемоглобина к количеству эритроцитов. Он соответствует цветному показателю, который использовался ранее для отражения содержания гемоглобина в эритроцитах. Обычно MCH в эритроците является основой для дифференциальной диагностики анемий.

Средняя концентрация гемоглобина в эритроците (MCHC)

MCHC – показатель насыщения эритроцита гемоглобином, в отличие от MCH характеризует не количество гемоглобина в клетке, а “плотность” заполнения клетки гемоглобином. Рассчитывается как отношение общего гемоглобина к гематокриту – объему, который занимают эритроциты в кровяном русле. Он измеряется в граммах на литр и является наиболее чувствительным показателем при нарушениях образования гемоглобина. Кроме того, это один из самых стабильных гематологических показателей, так что MCHC используется как индикатор ошибок анализатора.

Распределение эритроцитов по объему (RDW)

RDW – степень разброса эритроцитов по объему. Существуют разные варианты подсчета этого показателя. RDW-CV измеряется в процентах и показывает, насколько объем эритроцитов отклоняется от среднего. RDW-SD измеряется в фемтолитрах, так же как средний объем эритроцитов (MCV), и показывает разницу между самым маленьким эритроцитом и самым большим.

В целом RDW соответствует анизоцитозу, который определяется на основании микроскопии мазка крови, однако является значительно более точным параметром.

Для чего используется исследование?

Оценка эритроцитарных индексов позволяет получить представление о характеристиках эритроцитов, что очень важно в определении вида анемии. Эритроцитарные индексы зачастую быстро реагируют на лечение анемий и могут использоваться для оценки эффективности терапии.

Когда назначается исследование?

Как правило, эритроцитарные индексы входят в рутинный общий анализ крови, который назначается как планово, так и при различных заболеваниях, перед хирургическими вмешательствами. Повторно этот анализ назначают пациентам, проходящих лечение от анемии.

Что означают результаты?

Средний объем эритроцита (MCV)

Пол

Возраст

Референсные значения

Меньше 1 года

71 – 112 фл

1-5 лет

73 – 85 фл

5-10 лет

75 – 87 фл

10-12 лет

76 – 94 фл

Женский

12-15 лет

73 – 95 фл

15-18 лет

78 – 98 фл

18-45 лет

81 – 100 фл

45-65 лет

81 – 101 фл

Больше 65 лет

81 – 102 фл

Мужской

12-15 лет

77 – 94 фл

15-18 лет

79 – 95 фл

18-45 лет

80 – 99 фл

45-65 лет

81 – 101 фл

Больше 65 лет

81 – 102 фл

На основании MCV, размера эритроцитов, анемии подразделяются на следующие виды:

  • Микроцитарные – при MCV меньше нормы в крови преобладают эритроциты маленького размера. Чаще всего причиной микроцитарной анемии является дефицит железа. Он может возникать из-за длительных кровопотерь, нарушения усвоения железа, недостаточного употребления мясных продуктов, а также из-за некоторых нарушений “сборки” гемоглобина, например при талассемии или при различных хронических заболеваниях (длительных инфекциях, онкологиях).
  • Нормоцитарные – когда эритроциты нормального размера. Это бывает при угнетении работы костного мозга – при апластической анемии, недавнем кровотечении, хронических заболеваниях печени и почек.
  • Макроцитарные, когда в крови преобладают эритроциты крупного размера. Чаще всего это происходит при дефиците витамина B12 или фолиевой кислоты. MCV может повышаться и при нормальном уровне гемоглобина – из-за злоупотребления алкоголем, многолетнего курения, снижения функции щитовидной железы

Средний объём эритроцита в норме в течение жизни меняется: максимален он у новорождённых, а затем постепенно снижается.

Что может влиять на результат?

Большое количество ретикулоцитов, выраженный лейкоцитоз, а также значительное увеличение уровня глюкозы завышают показатель среднего объёма эритроцитов.

При одновременном увеличении в крови количества крупных (макроцитарных) и маленьких (микроцитарных) эритроцитов MCV будет в норме. Выявить нарушения в этом случае позволяет микроскопическое исследование мазка крови.

Среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH)

Возраст

Пол

Референсные значения

< 14 дней

30 – 37 пг

14 дней – 1 мес.

29 – 36 пг

1 – 2 мес.

27 – 34 пг

2 – 4 мес.

25 – 32 пг

4 – 6 мес.

24 – 30 пг

6 – 9 мес.

25 – 30 пг

9 – 12 мес.

24 – 30 пг

1 – 3 года

22 – 30 пг

3 – 6 лет

25 – 31 пг

6 – 9 лет

25 – 31 пг

9-15 лет

26 – 32 пг

15-18 лет

26 – 34 пг

18-45 лет

27 – 34 пг

45-65 лет

27 – 34 пг

> 65 лет

женский

27 – 35 пг

> 65 лет

мужской

27 – 34 пг

По MCH анемии делят на нормохромные (когда среднее содержание гемоглобина в эритроците в пределах референсных назначений), гипохромные (когда MCH снижено) и гиперхромные (если среднее содержание гемоглобина в эритроците повышено).

Нормохромия присуща здоровым людям, но также встречается при гемолитических, апластических анемиях, а также после недавнего кровотечения.

Гипохромия, как правило, связана с уменьшением объёма эритроцитов (микроцитозом), однако может возникать и в эритроцитах нормального объёма.

Таким образом, снижение MCH обычно происходит при микро- и нормоцитарных анемиях. Повышение же отмечается при макроцитарных анемиях и у новорождённых.

Что может влиять на результат?

Повышение уровня липидов крови и значительный лейкоцитоз, миеломная болезнь и введение гепарина завышают результаты MCH.

Средняя концентрация гемоглобина в эритроците (MCHC)

Возраст

Референсные значения

Меньше 1 года

290 – 370 г/л

1-3 года

280 – 380 г/л

3-12 лет

280 – 360 г/л

12-19 лет

330 – 340 г/л

Больше 19 лет

300 – 380 г/л

Повышение MCHC отмечается при унаследованном заболевании, когда эритроциты имеют округлую форму – наследственном сфероцитозе, а также у новорождённых.

Снижение MCHC обычно происходит при микроцитарных анемиях.

Что может влиять на результат?

Повышение уровня липидов крови, миеломная болезнь и насыщение крови гепарином ведут к ложноповышенным результатам по MCHC.

RDW-SD (распределение эритроцитов по объёму, стандартное отклонение): 37 – 54.

RDW-CV (распределение эритроцитов по объёму, коэффициент вариации):

Возраст

RDW-CV, %

< 6 мес.

14,9 – 18,7

> 6 мес.

11,6 – 14,8

Повышение RDW отмечается при значительном разбросе в размерах эритроцитов, что может быть при железодефицитных анемиях, когда увеличивается количество маленьких эритроцитов (микроцитов), или при дефиците витамина В12 или фолиевой кислоты, когда повышается число увеличенных в размере эритроцитов – мегалобластов.

Повышение RDW является одним из наиболее ранних признаков железодефицитной анемии. Уменьшение среднего объёма эритроцитов при нормальном RDW позволяет заподозрить талассемию.

Если большинство эритроцитов уменьшены или увеличены, результат RDW может оставаться в норме.

Патологические причины сниженного RDW неизвестны.

Что может влиять на результат?

Значительное повышение количества ретикулоцитов или лейкоцитов завышает результат RDW.

Важные замечания

  • Полное представление о внешнем виде и размерах эритроцитов можно получить, если подсчёт эритроцитарных индексов проводится совместно с оценкой эритроцитов при микроскопии мазка крови.

Также рекомендуется

  • Клинический анализ крови: общий анализ, лейкоцитарная формула, СОЭ (с микроскопией мазка крови при выявлении патологических изменений)
  • Гематокрит
  • Ретикулоциты
  • Эритропоэтин
  • Эритроциты
  • Гемоглобин

Кто назначает исследование?

Врач общей практики, терапевт, гематолог, нефролог, хирург.

Эритроциты или красные кровяные тельца – основной компонент крови, переносящий кислород. Наиболее часто выполняемый лабораторный тест, оценивающий состояние эритроцитов — анализ морфологии крови. Благодаря ему можно узнать, есть ли отклонения от нормы.

Что такое эритроциты

Эритроциты — это элементы крови — красные кровяные тельца (греч. Erythros – красный, kytos – клетка). Впервые эритроциты были описаны в 17 веке отцом микробиологии, голландским натуралистом Антони ван Левенгуком.

Благодаря содержанию гемоглобина, эритроциты выполняют в организме человека несколько важных функций, например, они переносят кислород. От их состояния зависит самочувствие и здоровье, поэтому нужно регулярно делать анализ эритроцитов, особенно после 50 лет.

Структура эритроцитов

Эритроцит выглядит как небольшая (7,5 на 2) круглая ячейка, имеющая форму двояковогнутого диска.

Такая конструкция обеспечивает некоторые преимущества:

  • увеличивает соотношение поверхности к объему, облегчая присоединение и выделение кислорода;
  • расстояние центрально расположенного гемоглобина от поверхности клетки короче, за счет чего его использование эффективнее;
  • клетка легче преодолевает сужения и изгибы в кровеносных сосудах.

Эритроциты включают минимум органелл. При созревании теряется ядро, зарождаются и исчезают митохондрии, центриоли и аппарат Гольджи, благодаря чему минимизируется метаболизм и не потребляется переносимый кислород. Эритроциту не нужно большое количество энергии, она поступает за счет гликолиза — анаэробного процесса в цитоплазме. 

Эритроциты аполнены гемоглобином – красным красителем, который содержит ион железа (Fe2 +) и обратимо связывает кислород. За форму клетки крови отвечает клеточный каркас, состоящий из спектрина и анкирина, а также ферментов, например, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.

Кроме того, эта клетка крови содержит множество других ферментов, а на ее поверхности находится множество мембранных белков, в том числе антигены группы крови (системы AB0 и Rh), являющиеся гликопротеинами. Именно наличие этих соединений и их системы определяет группу крови человека.

Функции эритроцитов

Эритроциты ответственны за перенос кислорода из легких в периферические ткани благодаря присутствию гемоглобина. Именно гемоглобин обладает способностью нестабильно связывать кислород там, где его много, то есть в легких, и отдавать его там, где его мало, — в других тканях.

Функции эритроцитов

Функции эритроцитов

Добавление кислорода связано с изменением степени окисления железа, содержащегося в гемоглобине, с Fe2 + на Fe3 +. Окисленный гемоглобин называется оксигемоглобином. Отказ от кислорода вызывает противоположную реакцию и возвращает железо на вторую стадию (Fe2 +) и, таким образом, возникает готовность повторно присоединить кислород. Весь процесс происходит много раз.

Иногда бывает, что к эритроциту присоединяется иное вещество, кроме кислорода. Если это окись углерода, которая имеет гораздо большее сродство к гемоглобину, из него вытесняется кислород, и связь становится необратимой. В результате эритроцит теряет способность выполнять свою функцию, и в результате образуется карбоксигемоглобин.

Если, с другой стороны, гемоглобин подвергается воздействию окислителя, например, поступающего с лекарством, также невозможно добавить кислород, потому что железо из Fe2 + постоянно превращается в Fe3 +, который не может быть более окислен. Эта форма гемоглобина называется метгемоглобином.

Обе аномальные формы гемоглобина можно лечить высокими дозами чистого кислорода, но шанс на выздоровление есть только в том случае, если его количество в кровотоке мало.

Еще одна важная задача эритроцитов – регулирование pH крови – эритроциты являются одним из основных буферов крови. 

Менее важная функция красных кровяных телец – переносить углекислый газ. Гемоглобин лишь незначительно переносит углекислый газ из тканей в легкие, эта форма называется карбаминогемоглобином и, как и оксигемоглобин, представляет собой нестабильную ассоциацию. Большая часть углекислого газа растворяется в плазме.

Производство и разложение эритроцитов

Процесс образования эритроцитов называется эритропоэзом, а клетки, из которых они возникают – эритробластами. Эритроциты вырабатываются и созревают в красном костном мозге, то есть в эпифизах длинных и плоских костей. Внутриутробно эритроциты также образуются в селезенке, в печени и в желточном мешке.

В кровь попадают только зрелые формы и небольшой процент незрелых ретикулоцитов, если их слишком много или в крови есть более ранние стадии развития, имеет место производственное нарушение или слишком быстрая потеря клеток крови из кровообращения, такая ситуация требует диагностики.

Каждую минуту образуется около 2,6 миллиона эритроцитов. Для правильного производства клеток крови необходим ряд ингредиентов:

  • в основном железо – эритроциты содержат до 80% железа, присутствующего в организме, то есть около 3,5 граммов;
  • витамин B12;
  • фолиевая кислота;
  • витамин C;
  • витамин B6;
  • витамин Е.

Этот процесс стимулируется эритропоэтином, секретируемым почками. В меньшей степени на него влияют:

  • глюкокортикостероиды;
  • щитовидная железа;
  • адреналин.

Эритроциты живут около 120 дней, после чего они захватываются печенью и селезенкой, последняя действует как фильтр, удаляя старые и аномальные клетки крови. Компоненты, из которых состоят эритроциты, «перерабатываются» – они перерабатываются и используются для производства новых клеток крови.

Гемоглобин метаболизируется в печени с образованием билирубина, придающим желчи цвет. Затем из билирубина образуются уробилиноген, стеркобилин и уробилин, являющиеся красителем стула и мочи. Большая часть железа в гемоглобине используется повторно, лишь небольшое количество выводится из организма.

Эритроциты: норма

Морфология крови – это базовый тест, его часто проводят не только при различных заболеваниях, но и для элементарной оценки общего состояния организма у людей без признаков болезни. Результат этого исследования содержит несколько данных, правильная интерпретация которых многое говорит об эритроцитах – их структуре, процессе производства и производительности.

Важный параметр — количество эритроцитов, в норме значения колеблются:

  • от 4,2 млн до 5,4 млн клеток крови / мкл у мужчин;
  • от 3,5 млн клеток / мкл до 5,2 млн клеток / мкл у женщин.

Но самое главное – это количество гемоглобина (HGB или HB), его нормы различаются:

  • от 14 до 18 г / дл у мужчин;
  • от 12 до 16 г / дл у женщин.

Этот параметр оценивает количество гемоглобина в заданном объеме крови и учитывается, например, при принятии решения о переливании крови.

Следующая величина – это гематокрит (HT или HCT), это отношение объема эритроцитов к объему всей пробы крови, его нормальные значения:

  • от 40% до 54% ​​у мужчин;
  • от 37% до 47% у женщин.

Эритроциты выше нормы

Увеличение количества эритроцитов называется эритроцитозом (т.е.эритроциты выше нормы). Чаще всего это вызвано обезвоживанием, увеличение просто связано с конденсацией крови.

Эритроциты выше нормы

Эритроциты выше нормы

Причиной эритроцитоза также может быть длительная легкая гипоксия организма, имеющая место в различных ситуациях:

  • нахождение в горах, где в воздухе намного меньше кислорода;
  • курение, приводящее к появлению небольшого количества окиси углерода, из-за чего некоторые эритроциты не выполняют свои функции, и организм уравновешивает это состояние, производя дополнительные клетки крови;
  • синдром обструктивного апноэ во сне, заключающееся в перебоях в дыхании и отсутствии поступления кислорода в легкие;
  • заболевания легких (например, ХОБЛ), снижающие эффективность переноса кислорода из легких в кровь.

К случайным причинам относятся:

  • врожденные пороки сердца, при которых дезоксигенированная кровь смешивается с оксигенированной кровью;
  • прием лекарств, например, глюкокортикостероидов;
  • истинная полицитемия, то есть неконтролируемое увеличение количества эритроцитов превышающее верхнюю границу нормы в несколько раз.

Увеличение количества эритроцитарных клеток (мегалоцитоз) может быть связан с рядом заболеваний:

  • алкоголизм;
  • апластическая анемия;
  • химиотерапия;
  • гемолитическая анемия;
  • повышение уровня глюкозы (гиперосмолярная кома);
  • гемолитическая болезнь новорожденных;
  • гипотиреоз;
  • лейкемия;
  • лимфома;
  • метапластическая карцинома;
  • миелофиброз;
  • миелома
  • рефракторная анемия;
  • дефицит B12, связаный с аномальным синтезом клеточной ДНК и нарушением деления.

Эритроциты ниже нормы

Пониженные результаты показателей эритроцитов называются эритроцитопенией (т.е. эритроциты ниже нормы) и указывают на анемию.

У этого состояния есть много причин, наиболее распространенные из которых:

  • дефицит железа;
  • недостаток витамина B12;
  • дефицит фолиевой кислоты. 

Это состояние также возникает при хронических заболеваниях и после кровотечения. Самыми редкие — гемолитические анемии, связанные с разрушением клеток крови. Анемия также может указывать на гипергидратацию и иногда возникает во время беременности.

Уменьшение количества эритроцитарных клеток (микроцитоз) может указывать на:

  • гемоглобинопатию (болезнь HbC);
  • гемолитическую анемию;
  • унаследованный сфероцитоз;
  • воспаление;
  • ферродефицитную анемию;
  • талассемию.

Следует помнить, что небольшие отклонения в морфологии могут встречаться и у полностью здоровых людей. Однако каждый результат этого теста стоит обсудить с врачом.

Эритроциты и другие параметры морфологии

Если анемия обнаруживается на основании количества эритроцитов, гемоглобина и гематокрита, другие морфологические данные могут значительно помочь в диагностике причины состояния. Вот эти значения:

  • Среднее содержание гемоглобина в клетке крови (МСН), т.е. масса этого соединения, которое содержится в одном эритроците. Здесь норма находится в пределах 27-31 пг.
  • Средняя концентрация гемоглобина в клетке крови (MCHC), т.е. масса гемоглобина в данном объеме эритроцитов. Норма 32-36 г / дл.

Если эти значения снижаются, главным подозревается железодефицитная анемия. Но она также может быть вызвана хроническими заболеваниями или талассемией.

Увеличение MCH и MCHC наблюдается при сфероцитозе — заболевании, при котором эритроциты имеют аномальную форму. 

Средний объем кровяных клеток (MCV) или просто их размер должен находиться в диапазоне 82-92 мкл. Снижение MCV подтверждает диагноз железодефицитной анемии, но оно также встречается, хотя и гораздо реже, при талассемии и хронических заболеваниях.

Увеличение этого параметра наблюдается при анемии, вызванной дефицитом витамина B12 и фолиевой кислоты. Недостаток этих микроэлементов может быть вызван недостатком в питании, заболеваниями желудка и кишечника, а также циррозом печени и алкоголизмом. MCV также увеличивается при гипотиреозе и в результате химиотерапии, а иногда и во время беременности.

Два параметра менее важны для общей оценки: содержание ретикулоцитов и коэффициент вариабельности объемного распределения эритроцитов

Содержание ретикулоцитов (Ret.). Их норма составляет 0,5-1,5% от количества эритроцитов, а в абсолютных количествах 20-100 тыс./мкл. Это ювенильные незрелые формы красных кровяных телец, только что вышедших из костного мозга. Их присутствие связано с восполнением недостающего пула эритроцитов, которые физиологически разрушаются. 

  • Повышение указывает на компенсацию избытка кровяных телец. Оно возникает в случае: гемолитической анемии, кровотечения, а также после правильного лечения анемии. 
  • Уменьшение наблюдается при нарушении процесса выработки эритроцитов, то есть при апластической анемии и витаминно-дефицитной анемии. Это очень точный индикатор правильности процесса производства клеток крови.

Коэффициент вариабельности объемного распределения эритроцитов (RDW-CV). Норма составляет 11,5-14,5%. Этот показатель определяет, насколько разные эритроциты отличаются друг от друга по размеру. Результат выше 14,5% может быть результатом дефицита железа, витамина B12 или фолиевой кислоты, а также после переливания крови.

Если лабораторные исследования не определяют причину нарушений количества или структуры эритроцитов, проводится биопсия костного мозга и оценивается процесс образования этих клеток крови.

Эритрограмма — оптическая оценка клеток крови

В настоящее время все анализы крови проводятся с помощью автоматических анализаторов, но термины, описывающие появление эритроцитов, все еще существуют, их используют, например, для точного описания характера анемии.

Эритрограмма — оптическая оценка клеток крови

Эритрограмма — оптическая оценка клеток крови

Размер эритроцитов

По размерам есть:

  • микроциты – маленькие эритроциты;
  • макроциты – большие красные кровяные тельца;
  • мегалоциты – гигантские эритроциты.

Если, однако, соотнести эти понятия с параметрами, описанными выше, можно сделать вывод, что они соответствуют MCV, то есть объему эритроцитов.

Анизоцитоз – это наличие в кровотоке эритроцитов разного размера. По неправильной форме можно выделить:

  • сфероциты – круглые эритроциты;
  • лептоциты – тонкие эритроциты;
  • овалоциты – эритроциты овальной формы;
  • акантоциты и эхиноциты – эритроциты с выступами;
  • шизоциты – фрагменты эритроцитов;
  • эритроциты щитовидной железы.

Форма эритроцитов

Явление возникновения различных форм эритроцитов называется пойкилоцитозом. Каждое из вышеупомянутых проявлений клеток крови характерно для заболевания, при котором возникают такие эритроциты, например, шизоцитов при микроангиопатической анемии и лептоцитов при талассемии.

Изменения формы эритроцитов наблюдаются при наличии этих состояний: 

  1. Наследственное заболевание крови:
  • элиптоцитоз;
  • стаффиновая анемия;
  • сфероцитоз;
  • талемия;
  • гемоглобинопатия.

2. Механического повреждения эритроцитов:

  • в случае физической травмы;
  • при контакте с химическими веществами; 
  • из-за медикаментозного лечения.

Сфероцитоз проявляется при наличии:

  • гемолитической анемии и о-клеток Хайнца;
  • микроангиопатической гемолитической анемии;
  • вторичной изоимунической анемии; 
  • переливании некачественной крови.

Акантоциты могут быть обнаружены при диагнозах:

  • алкогольный цирроз печени;
  • Абеталипопротеинемия;
  • гемолитическая анемия;
  • нарушения липидного обмена при неонатальном гепатите;
  • малабсорбционная болезнь;
  • метастатическое поражение печени;
  • после операции по удалению селезенки;
  • при наличии дефицита пируваткиназы.

Эхиноциты обнаруживаются, если присутствуют:

  • почечная недостаточность;
  • дефекты сердечного клапана;
  • синдром ДВС;
  • накопление фибрина в венах;
  • метастатическое заболевание;
  • уремия.

Кодоциты могут быть обнаружены, если диагностируется:.

  • гемоглобинопатия;
  • ферродефицитиновая анемия;
  • обструкционные заболевания печени;
  • осложнение после операции по удалению селезенки;
  • таласемия;
  • гемоглобинопатия.

Дакриоциты (каплевидные эритроциты) могут быть обнаружены при наличии.

  • метастаз в костном мозге;
  • миелоидной метаплазии;
  • анемии;
  • аплазии, гипоплазии, истощении костного мозга;
  • талассемии;
  • туберкулеза.

При наличии эхиноцитов можно обнаружить:

  • уремию; 
  • дефицит пируваткиназы;
  • язвы желудка и поражения слизистой оболочки;
  • последствия переливания старой крови; 
  • гипокалиемию.

Шистоциты (шлемовидные эритроциты) могут быть обнаружены при наличии:

  • ожогов;
  • заболевания сердечного клапана;
  • ДВС;
  • гломерулонефрита;
  • гемолитической анемии;
  • микроангиопатической гемолитической анемии;
  • отторжения трансплантата почки;
  • тромбоцитопенической пурпуры;
  • васкулита;
  • маршевой гемоглобинурии.

Стоматоциты (эритроциты полости рта) присутствуют при:

  • заболеваниях печени;
  • рожденном стоматоцитозе.

Аннулоциты (кольцевидные эритроциты) могут быть обнаружены при наличии:

  • железодефицитной анемии;
  • при других гипохромных микроцитарных анемиях.

Дрепаноциты (серповидные эритроциты) могут быть обнаружены при наличии:

  • гемоглобинопатии;
  • SS, C, SC гемоглобина.

Цвет эритроцитов

Цвет эритроцитов также имеет соответствующие термины для его описания:

  • гипохромия – более слабое окрашивание с увеличением центральной светимости;
  • гиперхромия – сильная окраска и отсутствие яркости внутри;
  • полихроматофилия – неоднородная окраска одной клетки крови;
  • анизохромия – это одновременное появление правильно и неправильно окрашенных кровяных телец.

Цвет эритроцита связан с содержанием гемоглобина, то есть MCH и MCHC, и эти значения косвенно определяют их внешний вид.

Гипохромия может наблюдаться при:

  • железодефицитной анемии;
  • талассемии;
  • сидеробластной анемии;
  • микроцитарной анемии.

Гиперхромия связана с:

  • микрихромией часто увеличивающейй MCV и MCH вместе;
  • мегалобластной анемией;
  • гемолитической анемией.

Включения в эритроцитах

Также стоит знать о некоторых других аномалиях, которые могут возникать в эритроцитах:

  • Эритробласты. Незрелые эритроциты, содержащие клеточное ядро. Они появляются в кровообращении в случае повышенной продукции эритроцитов или при раке крови.
  • Кольца Кебота. Появляются при: мегалобластной анемии, отравлении свинцом, когда эритроциты расщепляются до того, как они высвободятся из костного мозга.
  • Рулонизация клеток крови. Происходит, когда они переполняются антителами.
  • Пункция базофильных эритроцитов. Возникает при нарушениях синтеза гемоглобина, талассемии, мегалобластной анемии, хроническом алкоголизме, сидеробластной или любой другой тяжелой формы анемии, при отравлении свинцом, мышьяком или другими тяжелыми металлами. Часто наблюдается при полихроматофилии.
  • Паразиты в эритроцитах. Паразиты обнаруживаются в эритроцитарных клетках при малярии (Plasmodium falciparuim) и бабезиозе.
  • Тельца Хауэлла-Джолли. Остатки клеточного ядра и иногда могут быть замечены при серповидной, гемолитической, мегалобластной анемии, гемолизе, после спленэктомии или при отсутствии селезенки после рождения.
  • Тела Хайнца. Поврежденный гемоглобин, присутствующий при талассемии и метгемоглобинемии.
  • Клетки Папенгеймера. Обнаруживаются, если есть: сидеробластная анемия, талассемия, рефрактерная анемия, дисеритропоэтическая анемия, гемосидероз, гемохроматоз.

Тельца Хауэл-Джолли и Хайнца вместе называются внутриэритроцитарными включениями.

Особенности оценки морфологии эритроцитов

Морфология крови – это простой, широко доступный тест, оценивающий не только эритроциты, но также лейкоциты и тромбоциты. Интерпретацию результатов следует оставить на усмотрение врача, поскольку для правильной оценки требуются знания и опыт.

Единичные небольшие отклонения обычно не вызывают беспокойства. Но любые отклонения в анализе крови необходимо проверять, повторяя анализ.

Чрезвычайно важна методика подготовки к обследованию. Нельзя заниматься спортом или долго стоять перед обследованием. Также требуется голодать в течение 8 часов перед тестом.

Эритроциты

Erythrocyte.png
Ткань соединительная
История дифференцировки клетки

Зигота → Бластомер → Эмбриобласт → Эпибласт → Клетка первичной мезодермы → Прегемангиобласт → Гемангиобласт → Гемоцитобласт →

Миелобласт → Проэритробласт → Базофильный нормобласт → Полихроматофильный нормобласт → Ортохроматофильный нормобласт → Ретикулоцит → Эритроцит

Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Эритроци́ты (от греч. ἐρυθρός — красный и κύτος — вместилище, клетка), также известные под названием кра́сные кровяны́е тельца́ — клетки крови позвоночных животных, человека и гемолимфы некоторых беспозвоночных (сипункулид, у которых эритроциты плавают в полости целома[1], и некоторых двустворчатых моллюсков[2]). Они насыщаются кислородом в лёгких или в жабрах и затем разносят его (кислород) по телу животного.

Цитоплазма эритроцитов богата гемоглобином — пигментом красного цвета, содержащим двухвалентный атом железа, который способен связывать кислород и придаёт эритроцитам красный цвет.

Человеческие эритроциты — очень маленькие эластичные клетки дисковидной двояковогнутой формы диаметром от 7 до 10 мкм. Размер и эластичность помогают им при движении по капиллярам, их форма обеспечивает большую площадь поверхности при данном объёме, что облегчает газообмен. В них отсутствует клеточное ядро и большинство органелл, что повышает содержание гемоглобина. Около 2,4 миллиона новых эритроцитов образуется в костном мозге каждую секунду[3]. Они циркулируют в крови около 100—120 дней и затем поглощаются макрофагами. Приблизительно четверть всех клеток в теле человека — эритроциты[4].

Функции[править | править код]

Эритроциты — высокоспециализированные клетки, функцией которых является перенос кислорода из лёгких к тканям тела и транспорт диоксида углерода (CO2) в обратном направлении. У позвоночных, кроме млекопитающих, эритроциты имеют ядро, у эритроцитов млекопитающих ядро отсутствует.

Наиболее специализированы эритроциты млекопитающих, лишённые в зрелом состоянии ядра и органелл и имеющие форму двояковогнутого диска, обусловливающую высокое отношение площади к объёму, что облегчает газообмен. Особенности цитоскелета и клеточной мембраны позволяют эритроцитам претерпевать значительные деформации и восстанавливать форму (эритроциты человека диаметром 8 мкм проходят через капилляры диаметром 23 мкм).

Транспорт кислорода обеспечивается гемоглобином (Hb), на долю которого приходится ≈98 % массы белков цитоплазмы эритроцитов (в отсутствии других структурных компонентов). Гемоглобин является тетрамером, в котором каждая белковая цепь несёт гем — комплекс протопорфирина IX с ионом 2-валентного железа, кислород обратимо координируется с ионом Fe2+ гемоглобина, образуя оксигемоглобин HbO2:

Hb + O2 rightleftharpoons HbO2

Особенностью связывания кислорода гемоглобином является его аллостерическое регулирование — стабильность оксигемоглобина падает в присутствии 2,3-бисфосфоглицериновой кислоты — промежуточного продукта гликолиза и, в меньшей степени, углекислого газа, что способствует высвобождению кислорода в тканях, в нём нуждающихся.

Транспорт углекислого газа эритроцитами происходит с участием карбоангидразы 1[en], содержащейся в их цитоплазме. Этот фермент катализирует обратимое образование бикарбоната из воды и углекислого газа, диффундирующего в эритроциты:

H2O + CO2 rightleftharpoons H+ + HCO3

В результате в цитоплазме накапливаются ионы водорода, однако снижение pH при этом незначительно из-за высокой буферной ёмкости гемоглобина. Вследствие накопления в цитоплазме ионов бикарбоната возникает градиент концентрации, однако ионы бикарбоната могут покидать клетку только при условии сохранения равновесного распределения зарядов между внутренней и внешней средой, разделённых цитоплазматической мембраной, то есть выход из эритроцита иона бикарбоната должен сопровождаться либо выходом катиона, либо входом аниона. Мембрана эритроцита практически непроницаема для катионов, но содержит хлоридные ионные каналы, в результате выход бикарбоната из эритроцита сопровождается входом в него хлорид-аниона (хлоридный сдвиг).

Формирование эритроцитов[править | править код]

Формирование эритроцитов (эритропоэз) происходит в красном костном мозге тазовых костей, черепа, рёбер и позвоночника, а у детей — ещё и в костном мозге в окончаниях длинных костей рук и ног. Срок созревания эритроцитов человека составляет от 7 до 8 дней[5]. Продолжительность жизни эритроцита — 3—4 месяца, разрушение (гемолиз) происходит в печени и селезёнке. Прежде чем выйти в кровь, эритроциты последовательно проходят несколько стадий пролиферации и дифференцировки в составе эритрона — красного ростка кроветворения.

Полипотентная стволовая клетка крови (СКК) даёт клетку-предшественницу миелопоэза (КОЕ-ГЭММ), которая в случае эритропоэза даёт клетку-родоначальницу миелопоэза (БОЕ-Э), которая уже даёт унипотентную клетку, чувствительную к эритропоэтину (КОЕ-Э).

Колониеобразующая единица эритроцитов (КОЕ-Э) даёт начало эритробласту, который через образование пронормобластов уже дают морфологически различимые клетки-потомки нормобласты (последовательно переходящие стадии):

  • Эритробласт. Отличительные признаки его таковы: диаметр 20—25 мкм, крупное (более 2/3 всей клетки) ядро с 1—4 чётко оформленными ядрышками, ярко-базофильная цитоплазма с фиолетовым оттенком. Вокруг ядра имеется просветление цитоплазмы (т. н. «перинуклеарное просветление»), а на периферии могут формироваться выпячивания цитоплазмы (т. н. «ушки»). Последние 2 признака хотя и являются характерными для эритробластов, но не наблюдаются у них всех.
  • Пронормоцит. Отличительные признаки: диаметр 10—20 мкм, ядро лишается ядрышек, хроматин грубеет. Цитоплазма начинает светлеть, перинуклеарное просветление увеличивается в размере.
  • Базофильный нормоцит. Отличительные признаки: диаметр 10—18 мкм, лишённое нуклеол ядро. Хроматин начинает сегментироваться, что приводит к неравномерному восприятию красителей, формированию зон окси- и базохроматина (т. н. «колесовидное ядро»).
  • Полихроматофильный нормоцит. Отличительные признаки: диаметр 9—12 мкм, в ядре начинаются пикнотические (деструктивные) изменения, однако колесовидность сохраняется. Цитоплазма приобретает оксифильность вследствие высокой концентрации гемоглобина.
  • Оксифильный нормоцит. Отличительные признаки: диаметр 7—10 мкм, ядро подвержено пикнозу и смещено на периферию клетки. Цитоплазма явно розовая, вблизи ядра в ней обнаруживаются осколки хроматина (тельца Жоли).
  • Ретикулоцит. Отличительные признаки: диаметр 9—11 мкм, при суправитальной окраске имеет жёлто-зелёную цитоплазму и сине-фиолетовый ретикулум. При покраске по Романовскому-Гимзе никаких отличительных признаков по сравнению со зрелым эритроцитом не выявляется. При исследовании полноценности, скорости и адекватности эритропоэза проводится специальный анализ количества ретикулоцитов.
  • Нормоцит. Зрелый эритроцит, с диаметром 7—8 мкм, не имеющий ядра и ДНК (в центре — просветление), цитоплазма — розово-красная.

Гемоглобин начинает накапливаться уже на этапе КОЕ-Э, однако его концентрация становится достаточно высокой для изменения цвета клетки лишь на уровне полихроматофильного нормоцита. Так же происходит и угасание (а впоследствии и разрушение) ядра — с КОЕ, но вытесняется оно лишь на поздних стадиях. Не последнюю роль в этом процессе у человека играет гемоглобин (основной его тип — Hb-A), который в высокой концентрации токсичен для самой клетки.

У птиц, пресмыкающихся, земноводных и рыб ядро просто теряет активность, но сохраняет способность к реактивации. Одновременно с исчезновением ядра по мере взросления эритроцита из его цитоплазмы исчезают рибосомы и другие компоненты, участвующие в синтезе белка. Ретикулоциты попадают в кровеносную систему и через несколько часов становятся полноценными эритроцитами.

Гемопоэз (в данном случае эритропоэз) исследуется по методу селезёночных колоний, разработанному Э. Маккаллохом[en] и Дж. Тиллом[en].

Структура и состав[править | править код]

Размеры и форма эритроцитов широко варьируют среди позвоночных. Лишённые ядра эритроциты млекопитающих имеют наименьшие размеры. Почти столь же малы имеющие ядро эритроциты птиц. У остальных групп позвоночных они заметно крупнее.

Зрелые эритроциты птиц имеют ядро, однако в крови взрослых самок папуанского пингвина с очень низкой частотой встречаются и безъядерные красные кровяные тельца (B).

У большинства групп позвоночных эритроциты имеют ядро и другие органеллы.

У млекопитающих зрелые эритроциты лишены ядер, внутренних мембран и большинства органелл. Ядра выбрасываются из клеток-предшественников в ходе эритропоэза. Обычно эритроциты млекопитающих имеют форму двояковогнутого диска и содержат в основном дыхательный пигмент гемоглобин. У некоторых животных (например, верблюдов) эритроциты имеют овальную форму.

Содержимое эритроцита представлено главным образом дыхательным пигментом гемоглобином, обусловливающим красный цвет крови. Однако на ранних стадиях количество гемоглобина в них мало, и на стадии эритробластов цвет клетки синий; позже клетка становится серой и, лишь полностью созрев, приобретает красную окраску.

Эритроциты (красные кровяные тельца) человека

Важную роль в эритроците выполняет клеточная (плазматическая) мембрана, пропускающая газы (кислород, углекислый газ), ионы (Na, K) и воду. Мембрану пронизывают трансмембранные белки — гликофорины, которые благодаря большому количеству остатков N-ацетилнейраминовой (сиаловой) кислоты ответственны примерно за 60 % отрицательного заряда на поверхности эритроцитов.

На поверхности липопротеидной мембраны находятся специфические антигены гликопротеиновой природы — агглютиногены — факторы систем групп крови (на данный момент изучено более 15 систем групп крови: AB0, резус-фактор, антиген Даффи  (англ.) (рус., антиген Келл, антиген Кидд  (англ.) (рус.), обусловливающие агглютинацию эритроцитов при действии специфических агглютининов.

Эффективность функционирования гемоглобина зависит от величины поверхности соприкосновения эритроцита со средой. Суммарная поверхность всех эритроцитов крови в организме тем больше, чем меньше их размеры. У низших позвоночных эритроциты крупные (например, у хвостатого земноводного амфиумы — 70 мкм в диаметре), эритроциты высших позвоночных мельче (например, у козы — 4 мкм в диаметре). У человека диаметр эритроцита составляет 6,2 — 8,2 мкм[6], толщина — 2 мкм, объём — 76—110 мкм³[7].

Содержание эритроцитов в крови[источник не указан 2522 дня]:

  • у мужчин — 3,9 — 5,5⋅1012 на литр (3,9—5,5 млн в 1 мм³),
  • у женщин — 3,9 — 4,7⋅1012 на литр (3,9—4,7 млн в 1 мм³),
  • у новорождённых — до 6,0⋅1012 на литр (до 6 млн в 1 мм³),
  • у пожилых людей — 4,0⋅1012 на литр (менее 4 млн в 1 мм³).

Переливание крови[править | править код]

При переливании крови от донора к реципиенту возможна агглютинация (склеивание) эритроцитов, а также гемолиз (их разрушение). Чтобы этого не происходило, необходимо учитывать группы крови, открытые Карлом Ландштейнером в 1900 году. Агглютинацию вызывают белки, находящиеся на поверхности эритроцита, — антигены (агглютиногены) и находящиеся в плазме антитела (агглютинины). В системе AB0, сформулированной Яном Янским в 1907 году, выделяются 4 группы крови, для каждой из которых характерны различные антигены и антитела. Переливание обычно проводится лишь между обладателями одной группы крови.

I — 0 II — A III — B IV — AB
α β αβ

Место в организме[править | править код]

Форма двояковогнутого диска обеспечивает прохождение эритроцитов через узкие просветы капилляров. В капиллярах они движутся со скоростью 2 см/мин, что даёт им время передать кислород от гемоглобина к миоглобину. Миоглобин действует как посредник, принимая кислород у гемоглобина в крови и передавая его цитохромам в мышечных клетках.

Количество эритроцитов в крови в норме поддерживается на постоянном уровне. У человека в 1 мм³ крови содержится 3,9—5,5 млн эритроцитов, у некоторых копытных — значительно больше (у лам — 15,4 млн, у коз — 13 млн), у пресмыкающихся — от 500 тыс. до 1,65 млн, у хрящевых рыб — 90—130 тыс. Общее число эритроцитов снижается при анемиях, повышается при истинной полицитемии.

Продолжительность жизни эритроцита человека около — 120 суток (ежесекундно образуется около 2,5 млн эритроцитов и такое же их количество разрушается), у собак — 107 дней, у домашних кроликов и кошек — 68.

Патология[править | править код]

Эритроциты человека:

  1. нормальные — двояковогнутые;
  2. нормальные, вид с ребра;
  3. в гипотоническом растворе, разбухшие (сфероциты);
  4. в гипертоническом растворе, съёжившиеся (эхиноциты)

При различных заболеваниях крови возможно изменение цвета эритроцитов, их размеров, количества, а также формы; они могут принимать, например, серповидную, овальную, сферическую или мишеневидную форму.

Изменение формы эритроцитов называется пойкилоцитозом[en]. Сфероцитоз (сферическая форма эритроцитов) наблюдается при некоторых формах наследственной анемии. Эллиптоциты (эритроциты овальной формы) встречаются при мегалобластной и железодефицитной анемии, талассемиях и других заболеваниях. Акантоциты и эхиноциты (эритроциты шиповатой формы) встречаются при поражениях печени, наследственных дефектах пируваткиназы и др. Мишеневидные эритроциты (кодоциты) — это клетки с бледной тонкой периферией и центральным утолщением, содержащем скопление гемоглобина. Встречаются при талассемиях и других гемоглобинопатиях, интоксикации свинцом и др. Серповидные эритроциты — признак серповидноклеточной анемии. Встречаются и другие формы эритроцитов[8].

При изменении кислотно-щелочного баланса крови в сторону закисления (от 7,43 до 7,33) происходит склеивание эритроцитов в виде монетных столбиков, либо их агрегация.

Среднее содержание гемоглобина для мужчин — 13,3—18 г% (или 4,0—5,0⋅1012 единиц), для женщин — 11,7—15,8 г% (или 3,9—4,7⋅1012 единиц). Единица измерения уровня гемоглобина представляет собой процент содержания гемоглобина в 1 грамме эритроцитарной массы.

Эритроциты животных[править | править код]

Эритроциты птиц и пресмыкающихся, в отличие от эритроцитов млекопитающих (за исключением верблюдовых) — овальной формы[9]. У всех позвоночных, кроме млекопитающих, зрелые эритроциты имеют ядра. У большинства групп (кроме птиц) они крупнее эритроцитов млекопитающих.

Примечания[править | править код]

  1. Вестхайде В., Ригер Р. (ред.) Зоология беспозвоночных (в двух томах). Том 1: от простейших до моллюсков и артропод. М., КМК, 2008
  2. Ansell, A. D.; N. Balakrishnan Nair. Occurrence of Haemocoelic Erythrocytes containing Haemoglobin in a Wood Boring Mollusc (англ.) // Nature : journal. — 1968. — Vol. 217, no. 5126. — P. 357—357. — doi:10.1038/217357a0.
  3. Erich Sackmann. Biological Membranes Architecture and Function: Handbook of Biological Physics / ed. R. Lipowsky and E. Sackmann. — Elsevier, 1995. — Т. 1.
  4. Pierigè F., Serafini S., Rossi L., Magnani M. Cell-based drug delivery (англ.) // Advanced Drug Delivery Reviews  (англ.) (рус. : journal. — 2008. — January (vol. 60, no. 2). — P. 286—295. — doi:10.1016/j.addr.2007.08.029. — PMID 17997501.
  5. Бутомо Н. В., Легеза В. И., Гребенюк А. Н. Основные механизмы гемо- и иммунопоэза // Основы медицинской радиобиологии. — СПб.: ООО «Издательство Фолиант», 2004. — С. 77.
  6. Mary Louise Turgeon. Clinical Hematology: Theory and Procedures (англ.). — Lippincott Williams & Wilkins  (англ.) (рус., 2004. — P. 100.
  7. McLaren C. E., Brittenham G. M., Hasselblad V. Statistical and graphical evaluation of erythrocyte volume distributions (англ.) // American Physiological Society  (англ.) (рус. : journal. — 1987. — April (vol. 252, no. 4 Pt 2). — P. H857—66. — PMID 3565597.
  8. Пойкилоцитоз
  9. Верблюдовые / Щипанов Н. А. // Большая российская энциклопедия [Электронный ресурс]. — 2016. (Верблюдовые / Щипанов Н. А. // Великий князь — Восходящий узел орбиты. — М. : Большая российская энциклопедия, 2006. — С. 150-151. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 5). — ISBN 5-85270-334-6.)

Литература[править | править код]

  • Афансьев Ю. И. Гистология, цитология и эмбриология / Е. А. Шубикова. — 5-е издание. — М.: «Медицина», 2002. — 744 с. — ISBN 5-225-04523-5.
  • Глушен С. В. Цитология и гистология. Курс лекций. — Мн., 2003.

Ссылки[править | править код]

  • Физиология человека: Функции клеток крови. Эритроциты.
  • Кроветворение
  • Гемопоэз
  • Красные кровяные тельца // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Анализ крови расшифровка у взрослых норма в таблице

15 марта 2019104943 тыс.

Содержание:

  • Для чего назначают общий анализ крови?
  • Расшифровка и нормы общего клинического анализа крови у взрослых
  • Как изменяются показатели общего анализа крови при беременности?
  • Когда необходим общий анализ крови: показания
  • Как проводят общий анализ крови: подготовка

Главной функцией крови в организме человека является транспорт кислорода и питательных веществ к органам, тканям и клеткам. Доставляя очередную порцию необходимых для нормального функционирования веществ и кислорода, кровь принимает на себя продукты обмена и углекислый газ. В состав крови входит плазма, лейкоциты, эритроциты, тромбоциты и другие, соотношение и количество которых может многое сообщить о функционировании организма в целом. Именно поэтому анализ крови является неотъемлемой частью любого обследования и ни один врач не поставит пациенту диагноз, не попросив его до этого сдать анализы. В данной статье мы рассмотрим расшифровку общего анализа крови у взрослых и показатели нормы в таблице.

Для чего назначают общий анализ крови?

Общий анализ крови проводят пациентам с целью выявления инфекций, воспалительных процессов, данное исследование также помогает определить, есть ли в организме злокачественные новообразования или вирусная инфекция. С помощью общего клинического анализа крови врач оценивает эффективность назначенного лечения.

Данное исследование в обязательном порядке назначают беременным женщинам с целью определения уровня гемоглобина, эритроцитов, тромбоцитов и цветного показателя.

Расшифровка и нормы общего клинического анализа крови у взрослых

При изучении анализа крови из пальца обращают внимание на уровень и количество следующих форменных элементов:

  • эритроциты;
  • гемоглобин;
  • гематокрит;
  • ретикулоциты;
  • среднее количество и % концентрации гемоглобина в эритроцитах;
  • лейкоциты;
  • тромбоциты.

Кроме того вычисляют СОЭ (скорость оседания эритроцитов), протромбиновое время и цветной показатель.

При выдаче результатов анализа врачу лаборант подробно расписывает лейкоцитарную формулу, в состав которой входят значения по шести типам лейкоцитов: эозинофилы, лимфоциты, моноциты, палочкоядерные, сегментоядерные нейтрофилы.

В таблице №1 представлены нормы показателей общего анализа крови у женщин и мужчин.

Таблица №1

Показатели анализа

Как обозначается в лаборатории

Норма у женщин

Норма у мужчин

Эритроциты (× 10х12/л)

RBC

3,6-4,6

4,1-5,2

Средний объем эритроцитов (фл или мкм3)

MCV

82-98

81-95

Гемоглобин (г/л)

HGB

122-138

128-150

Средний уровень HGB в эритроците (пг)

MCH

26-32

Цветной показатель

ЦП

0,8-1,2

Гематокрит (в % соотношении)

HCT

35-44

40-50

Тромбоциты (× 10х9/л)

PLT

178-318

Средняя концентрация эритроцитов в гемоглобине (%)

MCHC

31-38

Ретикулоциты (%)

RET

0,4-1,3

Лейкоциты (× 10х9/л)

WBC

4-10

Средний объем тромбоцитов (фл или мкм3)

MPV

8-12

СОЭ (мм/ч)

ESR

2-8

2-16

Анизоцитоз эритроцитов (%)

RFV

11,3-14,6

В таблице №2 представлены нормы лейкоцитарной формулы

Таблица №2

Показатель

× 10х9/л

% соотношение

Нейтрофилы

сегментоядерные

2,1-5,4

43-71

палочкоядерные

0,4-0,3

1-5

Базофилы

до 0,063

до 1

Эозинофилы

0,02-0,3

0,5-5

Лимфоциты

1,1-3,1

17-38

Моноциты

0,08-0,5

3-12

Что влияет на повышение или снижение того или иного форменного элемента или показателя в общем клиническом анализе крови? Рассмотрим подробнее.

Эритроциты

Повышение уровня эритроцитов в общем анализе крови чаще всего возникает при таких состояниях:

  • кислородное голодание организма;
  • перенесенное обезвоживание и нарушение водно-солевого баланса;
  • приобретенные пороки сердца, например, после перенесенного тяжелого инфекционного заболевания;
  • нарушение функции коры надпочечников;
  • передозировка препаратами из группы глюкокортикостероидов;
  • эритремия.

Снижение показателей уровня эритроцитов от описанной нормы наблюдается при таких состояниях:

  • железодефицитная анемия;
  • беременность в 2 и 3 триместрах;
  • перенесенные кровопотери и снижение ОЦК (объема циркулирующей крови);
  • заболевания красного костного мозга;
  • хронические воспалительные заболевания в организме.

Гемоглобин

Повышенное содержание гемоглобина в анализе крови указывает на:

  • повышенное содержание тромбоцитов в крови;
  • нарушение водно-солевого баланса в организме в результате длительной диареи или рвоты;
  • сгущение крови вследствие нарушений функции свертывания;
  • передозировка противоанемическими лекарственными препаратами;
  • эритремия.

Понижение уровня гемоглобина в анализе крови свидетельствует о таких состояниях:

  • железодефицитная анемия;
  • внутренние кровотечения;
  • онкологические новообразования;
  • поражение костного мозга;
  • заболевания почек, характеризующиеся нарушением их функции.

Гематокрит

Гематокрит – это количество эритроцитов в плазме крови, именно по данному показателю устанавливают степень тяжести железодефицитной анемии. Повышение уровня гематокрита свидетельствует о таких состояниях:

  • обезвоживание организма;
  • перитонит;
  • тяжелые обширные ожоги;
  • полицитемия.

Снижение гематокрита свидетельствует о таких состояниях:

  • анемия, связанная с дефицитом железа в организме;
  • патологии сердца;
  • заболевания сосудов и патологии почек;
  • хроническая гиперазотемия (повышение уровня азота в крови)

Цветной показатель

Соотношение количества гемоглобина в одном эритроците согласно нормальным параметрам и представляет собой цветной показатель. Повышение ЦП свидетельствует:

  • недостаток в организме цианокобаламина;
  • дефицит витамина В9;
  • полипы в желудке;
  • опухолевые злокачественные заболевания.

Снижение цветного показателя встречается при таких состояниях:

  • анемия у беременных;
  • увеличение ОЦК (во время беременности, когда добавляется третий плацентарный круг кровообращения);
  • отравление свинцом.

Тромбоциты

Тромбоциты ответственны за нормальное свертывание крови. Снижение уровня тромбоцитов наблюдается при:

  • лейкоз;
  • СПИД;
  • отравления алкоголем, лекарственными препаратами, химическими веществами;
  • длительная терапия антибиотиками, эстрогенами, гормональными средствами, Нитроглицерином, антигистаминными препаратами;
  • апластическая анемия;
  • заболевания костного мозга.

Повышение уровня тромбоцитов в анализе крови указывает на возможные следующие состояния:

  • колит;
  • туберкулез;
  • остеомиелит;
  • заболевания суставов;
  • злокачественные новообразования;
  • цирроз печени;
  • миелофиброз;
  • период реабилитации после перенесенных хирургических вмешательств.

СОЭ

Снижение скорости оседания эритроцитов наблюдается при таких состояниях:

  • анафилактический шок;
  • заболевания сердца;
  • патологии сосудов.

Повышение СОЭ характерно для:

  • беременность;
  • обострение хронических заболеваний;
  • отравления;
  • анемия;
  • заболевания соединительной ткани;
  • инфекционно-воспалительные заболевания;
  • болезни печени и почек.

Среднее количество тромбоцитов

В крови присутствует молодые и зрелые тромбоциты, причем первые крупнее, а вторые несколько уменьшены в размерах. Продолжительность жизни тромбоцитов в среднем составляет примерно 10 дней, после чего им на смену приходят новые молодые клетки. Чем ниже показатель MPV, тем меньше в крови зрелых тромбоцитов и также наоборот.

Повышение уровня MPV характерно при таких состояниях:

  • сахарный диабет;
  • системная красная волчанка;
  • период реабилитации после хирургического удаления селезенки;
  • алкоголизм;
  • закупорка просветов кровеносных сосудов атеросклеротическими бляшками;
  • талассемия (генетическая патология, характеризующаяся нарушением строения гемоглобина);
  • тромбоцитодистрофия.

Снижение уровня MPV встречается при таких состояниях:

  • цирроз печени;
  • анемия (мегалобластная и пластическая);
  • период реабилитации после лучевой терапии;
  • синдром Вискота-Олдрича.

Лейкоциты

Повышение уровня лейкоцитов в крови называют лейкоцитозом, а снижении белых кровяных телец – лейкопенией. Лейкоциты выполняют непростую роль – при попадании в организм вирусов или возбудителей инфекции, эти клетки поглощают чужеродный объект и дают сигнал иммунной системы, чтобы начали вырабатываться антитела, которые в будущем сразу распознают постороннего объекта и уничтожат его. Лейкоцитоз может быть физиологическим и патологическим.

Физиологический лейкоцитоз характерен для:

  • беременность;
  • роды;
  • период накануне менструации;
  • усиленные физические нагрузки;
  • перегрев или переохлаждение;
  • повышенное психоэмоциональное перенапряжение.

Патологический лейкоцитоз наблюдается при:

  • гнойные воспалительные заболевания;
  • полученные тяжелые ожоги;
  • применение гормона инсулина;
  • злокачественные опухоли в организме;
  • эпилепсия;
  • сильное отравление;
  • аллергические реакции.

Лейкопения характерна для:

  • цирроз печени;
  • системная красная волчанка;
  • лимфогрануломатоз;
  • лейкоз;
  • гипоплазия костного мозга;
  • прием некоторых лекарственных препаратов;
  • лучевая болезнь;
  • гепатит;
  • малярия;
  • акромегалия;
  • корь.

Как изменяются показатели общего анализа крови при беременности?

У женщин во время беременности происходят серьезные изменения во всем организме, не остается в стороне и система крови. Добавляется третий круг кровообращения – плацентарный, в результате чего меняется количество и уровень форменных элементов. В таблице ниже представлены нормальные показатели крови беременной женщины.

Таблица №3

Форменные элементы крови

Триместры беременности

1

2

3

Гемоглобин (г/л)

110-150

105-140

100-135

Лейкоциты (×10х9/л)

5,8-10,1

7,0-10,3

6,7-10,5

Эритроциты (×10х12/л)

3,4-5,4

3,2-4,9

3,5-5,0

Тромбоциты (×10х9/л)

180-320

200-340

СОЭ (мм/ч)

22

40

51

Цветной показатель (ЦП)

0,83-1,15

Когда необходим общий анализ крови: показания

Сдача общего анализа крови является обязательным при поступлении в стационар, во время беременности (не менее 4 раз при нормальном течении беременности), для контроля проведенного лечения.

Не обойтись без данного исследования крови при подозрении на такие патологии:

  • железодефицитная анемия;
  • злокачественные новообразования;
  • воспалительно-инфекционные заболевания;
  • заболевания крови;
  • патологии красного костного мозга.

Общий анализ крови необходимо периодически сдавать пациентам, страдающим хроническими заболеваниями и состоящим на диспансерном учете.

Как проводят общий анализ крови: подготовка

Плановый общеклинический анализ крови лучше всего сдавать с утра натощак. Накануне вечером не рекомендуется злоупотреблять углеводами и жирной пищи, стараться избегать стрессов и повышенных физических нагрузок, за несколько дней до исследования не употреблять спитрное. Рекомендуется не принимать лекарственные препараты, которые могут искажать результаты исследования, например, НПВС, Ацетилсалициловую кислоту, антикоагулянты непрямого действия. Если прием этих лекарств необходим по жизненным показаниям, то обязательно стоит предупредить об этом врача.

В экстренных ситуациях, например, при остром хирургическом состоянии общий анализ крови проводят независимо от времени суток и давности приема пищи.

Для забора крови специалист осуществляет прокол безымянного пальца, который предварительно обрабатывают спиртовым раствором. Первую каплю крови удаляют ватным тампоном, смоченным спиртом, последующие забирают для анализа.

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература


Нагорнов Ю.С.

1

Гноевых В.В.

2

Смирнова А.Ю.

2

Портнова Ю.А.

2


1 ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет»

2 ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет»

В работе предложена математическая модель для расчета упругих свойств и морфологии эритроцитов. Модель представляет эритроцит в виде однородного упругого тела с упругостью, зависящей от расстояния до центра симметрии эритроцита. Данные для моделирования взяты из экспериментального исследования, в котором были применены метод атомно-силовой микроскопии (в частности, измерение упругости мембраны эритроцитов и оценка их геометрии) и метод Культера. В разработанной модели упругость мембраны изменялась в зависимости от расстояния до центра в пределах 1-1,6 кПа. Расчет упругих свойств выполнен методом конечных элементов, получена зависимость морфологии эритроцита от давления на мембрану. Внешнее давление менялось в диапазоне 0,5-3 кПа, что позволило косвенно оценить факторы (в т.ч. осмотическое давление) для каждой из форм эритроцитов. Расчетные данные приведены в сравнении и согласуются с данными атомно-силовой микроскопии мазка крови больной бронхиальной астмой.

моделирование упругих свойств

геометрические характеристики эритроцита

атомно-силовая микроскопия

эритроцит

1. Арсланова Д.Р., Абакумова Т.В. и др. Влияние фемтосекундного лазерного излучения на эритроциты IN VITRO // Лазерная медицина. – 2011. – Т. 15. – № 2. – С. 215-215.

2. Гноевых В.В., Смирнова А.Ю., Нагорнов Ю.С. и др. Бронхиальная астма и табакокурение // Medline.ru. – 2011. – Т. 12. Пульмонология. – С. 261-289.

3. Гущина Ю.Ю., Плескова С.Н., Звонкова М.Б. Исследование различий морфологических параметров клеток крови человека методом сканирующей зондовой микроскопии // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2005. – № 1. – С. 48–53.

4. Данияров С.Б., Зарифьян А.Г., Эсенбекова З.Э., Рябова О.В. Физиология крови. Методическое пособие к практическим занятиям по нормальной физиологии / Кыргызско-Российский Славянский университет. – Бишкек, 2000. – 54 с.

5. Дрозд Е.С., Чижик С.А., Константинова E.Э. Атомно-силовая микроскопия структурно-механических свойств мембран эритроцитов // Российский журнал биомеханики. – 2009. – Т. 13. – № 4 (46). С. 22–30.

6. Осмотическое давление // Медицинская энциклопедия. [Электронный ресурс]. – URL: http://www.medical-enc.ru/14/osmotic_pressure.shtml (дата обращения 27.12.2012).

7. Потапенко А.Я., Кягова А.А.. Тихомиров А.М. Осмотическая устойчивость эритроцитов // ГОУ ВПО РГМУ, 2006. – 16 с.

8. Физиология человека : учебник / под ред. В.М. Покровского, Е.Ф. Коротько. – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина, 2007. – 656 с.

9. Asghari-Khiavi M., Wood B.R., Mechler A., Bambery K.R., Buckingham D.W., Cooke B.M. and McNaughton D. Correlation of atomic force microscopy and Raman micro-spectroscopy to study the effects of ex vivo treatment procedures on human red blood cells // Analyst, 2010. 135. 525-530.

10. Dulińska I., Targosz M. et al. Stiffness of normal and pathological erythrocytes studied by means of atomic force microscopy // J Biochem Biophys Methods, 2006 Mar 31. 66(1-3):1-11.

11. Nowakowski R., Luckham P. Imaging the surface details of red blood cells with atomic force microscopy // Surface and Interface Analysis, 2002. V. 33, Issue 2. 118–121.

12. O’Reilly M., McDonnell L., O’Mullane J. Quantification of red blood cells using atomic force microscopy // Ultramicroscopy, 2001. Jan.-86(1-2):107-12

Введение

Эритроциты – высокоспециализированные клетки крови, выполняющие газотранспортную функцию переноса кислорода из лёгких к органам и тканям, а диоксида углерода – в обратном направлении. Зрелые эритроциты человека лишены ядра и органелл и имеют форму двояковогнутого диска с максимально высоким отношением площади к объёму, что обеспечивает наиболее оптимальный газообмен. Общая площадь поверхности эритроцитов взрослого человека составляет 3 800 м2. Особая форма эритроцитов увеличивает их диффузионную поверхность с одновременным уменьшением диффузного расстояния. Особенности цитоскелета и строения клеточной мембраны двояковогнутых эритроцитов позволяют им претерпевать значительные деформации при прохождении через узкие изогнутые капилляры с последующим восстановлением формы.

При старении и в случае изменения формы пластичность эритроцитов уменьшается. Так, пластичность существенно снижена у сфероцитов (при гемолитической желтухе), серповидных эритроцитов (при серповидноклеточной анемии), микроцитов (при железодефицитной анемии), макроцитов (при В12-фолиеводефицитной анемии), что является одной из причин задержки и разрушения таких эритроцитов в ретикулярной ткани селезенки. Транспорт кислорода обеспечивается гемоглобином, на долю которого приходится около 98% массы белков цитоплазмы эритроцитов.

Кроме того, форма красных кровяных клеток зависит от осмотического давления в эритроцитах и в плазме крови, а также от состояния цитоскелета мембраны эритроцитов, влияющего на упругие свойства оболочек красных кровяных телец. Известно, что содержание белков в эритроцитах выше, а низкомолекулярных веществ – ниже, чем в плазме. Осмотическое давление, создаваемое высокой внутриклеточной концентрацией белков в эритроцитах, в значительной степени компенсируется малой концентрацией низкомолекулярных веществ, и поэтому осмотическое давление в эритроцитах несколько выше, чем в плазме.

Онкотическое давление крови – часть осмотического давления, создаваемого белками плазмы, которое равно 0,03–0,04 атм. Онкотическое давление в основном обусловлено альбуминами. Вследствие малых размеров и высокой гидрофильности они притягивают к себе воду, и она удерживается в сосудистом русле. При снижении онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов в интерстициальное пространство с развитием отёка тканей. Ниже схематически представлено медицинское значение физико-химических свойств крови [4].

Для определения осмотического давления крови применяют криоскопический метод, регистрируя депрессию (точку замерзания), которая для крови составляет 0,56-0,58 °С. Депрессия молярного раствора (раствор, в котором растворена 1 грамм-моле­кула вещества в 1 л воды) соответствует 1,86 °С. Подставив значения в уравнение Клапейрона, получаем величину осмотического давления крови, равную ≈ 7,6-8,0 атм [8].

Осмотическое давление изолированных клеток, например эритроцитов, измеряют методом плазмолиза. Для этого исследуемые клетки помещают в растворы с разными концентрациями NaCl. Растворы с осмотическим давлением большим, чем осмотическое давление содержимого эритроцитов (гипертонические растворы), вызывают их сморщивание (плазмолиз) вследствие выхода воды из клетки, растворы
с осмотическим давлением более низким, чем осмотическое давление эритроцита (гипотонические растворы), вызывают разбухание клеток с последующим разрушением (гемолиз) из-за перехода воды из растворов в клетку. Раствор с осмотическим давлением, равным осмотическому давлению эритроцитов – изотонический, он не влияет на объём клетки. Зная концентрацию такого раствора, осмотическое давление в эритроците вычисляют по уравнению Вант-Гоффа: ОД=сRT, где ОД – осмотическое давление, с – концентрация раствора (в молях на 1 л раствора),  Т – температура по абсолютной шкале, R – постоянная (0,08205 л·атм/град·моль) [6].

Показателем прочности эритроцитов служит их осмотическая стойкость, т.е. способность противостоять понижению осмотического давления. Мерой осмотической стойкости эритроцитов является концентрация NaCl, при которой начинается гемолиз. У человека это происходит в 0,4%-ном растворе NaCl (минимальная осмотическая резистентность), а в 0,34%-ном растворе разрушаются все эритроциты и наступает полный гемолиз крови (максимальная осмотическая резистентность) [4]. Эритроциты в крови каждого индивидуума по критерию осмотической стойкости распределены по закону Гаусса. Поэтому одним из главных параметров, характеризующих осмотические свойства эритроцитов в суспензии, является среднее значение т.н. осмотической хрупкости, численно равное концентрации NaCl, при которой происходит лизис 50% клеток [7].

Настоящая статья посвящена разработке математической модели эритроцитов с целью получения оценки упругих и морфологических свойств эритроцитов, а также сравнения численных расчетов с экспериментальными данными, полученными атомно-силовой  микроскопией и методом Культера.

1. Атомно-силовая микроскопия эритроцитов и метод Культера

Атомно-силовая микроскопия (АСМ) в изучении биологических объектов приобретает всё большее значение, поскольку позволяет не только в трехмерном виде анализировать морфологию клеток, но и получать дополнительную информацию об их функциональном состоянии. Применяя различные режимы АСМ, можно измерять ригидность или упругость, вязкость, адгезию и другие свойства мембран клеток [10]. Работа АСМ-микроскопа основана на измерении сил взаимодействия кантилевера и поверхности клеток. Перемещаясь относительно поверхности и реагируя на силовое взаимодействие, АСМ регистрирует ее рельеф. На основании прибора укреплен цилиндр, в котором находится сканер из пьезоэлектрической керамики, изменяющей свои размеры при приложении электрического поля. В верхней части цилиндра крепится исследуемый образец, который сканер может перемещать в трех взаимно перпендикулярных направлениях. В горизонтальной плоскости образец сканируется по строкам: пройдя одну, он смещается на следующую строчку [2]. В зависимости от типа взаимодействия АСМ может работать в одном из нескольких режимов. Исследование биологических образцов происходит в основном в полуконтактном режиме, который отличается тем, что производит минимальное воздействие на образец и, соответственно, белковые структуры.

Кондуктометрический метод Культера основан на измерении амплитуды электрического сигнала при прохождении одиночной клеткой измерительного канала, т.е. этот метод также проводит измерение над одной клеткой, собирая информацию в памяти компьютера и определяя интегральные значения. Для определения среднего объёма эритроцитов строится гистограмма. Для этого система прибора умножает число эритроцитов в каждом измерительном канале на размер эритроцитов, проходящих данный канал, затем суммирует полученные значения для всех каналов между 36 fL и 360 fL, делит сумму на общее число эритроцитов между 36 fL и 360 fL, умножает полученное значение на калибровочную константу и выражает MCV в фемтолитрах. Кроме объёма, с помощью метода Культера можно определить и другие морфофункциональные характеристики циркулирующего пула эритроцитов: их число, уровни гемоглобина и гематокрита, среднее содержание и среднюю концентрацию гемоглобина в эритроците.

2. Результаты исследования

Для получения информации о взаимосвязи морфологии с упругими свойствами мембраны и осмотическим давлением внутри и вне эритроцитов с помощью атомно-силовой микроскопии исследован мазок крови больной бронхиальной астмой, в котором были обнаружены эритроциты с нормальной и изменённой формами. На рис. 1 представлен скан эритроцитов пациентки С., у которой была диагностирована смешанная бронхиальная астма с тяжёлым неконтролируемым течением, диффузный пневмосклероз и хроническая дыхательная недостаточность II степени. На скане видны эритроциты с нормальной формой, а также большое количество морфологически изменённых эритроцитов с отсутствием вогнутости мембраны и другими морфологическими изменениями.

Рис. 1. Скан размером 40×40 мкм2 мазка крови больной бронхиальной астмой.

Для анализа взаимосвязи морфологии и упругих свойств эритроцитов было проведено исследование разрезов эритроцитов через их центр вдоль линий симметрии. Полученные разрезы представлены на рис. 2. Определяя геометрические характеристики разрезов эритроцитов, мы обратили внимание на то, что высота и ширина нормальных по форме двояковогнутых эритроцитов составляют 0,6-0,8 мкм и 8 мкм соответственно. У морфологически изменённых эритроцитов при отсутствии впадин эти величины составили 0,8-1,1 мкм и 8-10 мкм соответственно. Таким образом, данные эритроциты изменили свою форму и увеличились в размерах.

Эти данные согласуются с результатами исследования методом Культера морфофункциональных характеристик эритроцитов у больных бронхиальной астмой. В частности, авторами выявлено, в ответ на снижение оксигенации крови из-за персистирующего воспаления дыхательных путей и возникающей бронхиальной обструкции компенсаторно увеличивается объём эритроцитов в сочетании с увеличением уровня гематокрита. Однако отдача кислорода в ткани при этом замедляется [2].

а)  б)

в)

Рис. 2. Разрез эритроцитов со скана на рис. 1: а – эритроцит в норме, б и в – эритроциты с измененной морфологией.

Средний объем эритроцитов, измеренный методом Культера, составил у обсуждаемой больной С. 97 фемтолитров или 97 мкм3. Методом атомно-силовой микроскопии были рассчитаны объёмы эритроцитов, находящихся в воздушной среде. Объём эритроцита, представленного на рис. 2а, составил 34 мкм3, а на рисунках 2б и 2в ­– 38 и 46 мкм3 соответственно. Объем морфологически изменённых эритроцитов оказался примерно на 12-35% больше объёма двояковогнутых эритроцитов нормальной формы объёма из-за наличия у них впадины. Таким образом, при высыхании объём эритроцитов уменьшился примерно в 2-3 раза, сохранив при этом исходные соотношения основных геометрических характеристик, что позволяет, по мнению ряда авторов, с успехом использовать метод атомно-силовой микроскопии для оценки морфологии красных клеток крови [12].

В работе [9] была показана корреляция между толщиной клеток крови и содержанием в них гемоглобина, что связывалось с разрушением мембраны эритроцитов при различных состояниях и методах подготовки к измерениям. При этом во многих работах [9; 11; 12] , описывающих результаты морфологических измерений на воздухе методами АСМ, изменение объема эритроцитов связывается с процессами изменения их плотности из-за высыхания и механического влияния кантилевера на эритроцит. Причем степень влияния в контактном режиме измерения существенно выше, чем в полуконтактном. Измерения, приведенные на рис. 1 и 2, были проведены нами в полуконтактном режиме для исключения указанных механических влияний на мембрану.

Полученные с помощью атомно-силовой микроскопии клеток крови экспериментальные данные позволили нам построить простую механическую модель эритроцитов, основанную на анализе состояния упругости мембраны для косвенной оценки факторов, в том числе осмотического давления в эритроцитах, влияющих на их морфологию.

3. Математическая модель эритроцита

В первом приближении в модели было учтено только влияние упругости мембраны на форму и состояние эритроцита, что в дальнейшем позволило добавить в модель дополнительные элементы и учесть другие влияния. Основополагающим в разработанной модели явилось то, что влияние упругих свойств мембраны эритроцита, зависящее от состояния её цистоскелета и осмотического давления как в самом эритроците, так и в плазме крови, рассматривалось в качестве одного из ведущих факторов изменения его формы. Переходя в цилиндрические координаты, мы ввели оси симметрии в геометрическую модель эритроцита. Горизонтальную ось обозначили буквой , а вертикальную – буквой . Для решения задачи методом конечных элементов ввели область её определения, которая обладает аксиальной симметрией относительно оси . На рис. 3а показано радиальное сечение эритроцита, при этом полная форма получается поворотом на  вокруг оси  и отражением в горизонтальной плоскости. Для задания начальных данных были взяты максимальные значения: исходный радиус эритроцита , и толщина . По данным работы [1] коэффициент упругости (коэффициент ригидности или модуль Юнга) мембраны эритроцитов в норме равен 1,7 кПа, при этом в работе [5] указывается, что ригидность в центре и на краю эритроцита отличается на 25-40%. С целью учета этого экспериментального факта в модель была введена зависимость модуля Юнга по формуле:

,

где масштабный множитель .

Модуль Юнга при удалении от оси плавно нарастал от 1000 до 1632 Па. Данное изменение модуля Юнга обеспечило плавность контура эритроцита в деформированном состоянии при линейном изменении модуля с возникновением резкого угла по отношению к оси. Коэффициент Пуассона был равен , при этом давление на стенки эритроцита варьировало от 0,1 до 2 кПа.

4. Результаты расчетов изменения морфологии с ростом давления

Было проведено моделирование морфологии эритроцитов методом конечных элементов при различных давлениях, действующих на мембрану. Начальная форма эритроцита без внешнего давления представлена на рис. 3а, сетка конечных элементов показана на рис. 3б. При этом начальный размер формы эритроцита был равен 2 и 8 мкм по осям z и  Далее модель эритроцита нагрузили внешним давлением от 500 до 2000 Па. При расчетах предполагалось, что давление  приложено однородно по всей поверхности эритроцита, так что изменение морфологии связано только с внутренними характеристиками эритроцита, которые заложены в модель.

а)deformation_0.pngб)mesh.png

в)deformation_1000.pngг)deformation_2000.png

Рис. 3. Геометрическая модель эритроцита: а) недеформированная геометрия эритроцита с размерами 1 на 4 мкм. Цифры 1 и 2 обозначают место измерения смещения эритроцита относительно начального положения; б) сетка конечных элементов; в) изменение морфологии эритроцита при приложении внешнего давления величиной 1000 Па. Эритроцит с размерами 0,8 на 3 мкм; г) морфология эритроцита при приложении внешнего давления величиной 2000 Па. Эритроцит с размерами 0,6 на 2 мкм.

На рис. 3 (в и г) показано изменение морфологии эритроцитов в зависимости от роста давления на мембрану. Видно, что при приложении небольших давлений (рис.  3в), сравнимых с величиной упругости мембраны, форма эритроцита практически не изменяется и близка к начальной форме (рис. 3а). Данная форма характерна для эритроцитов с нарушенными функциями обмена веществ и, соответственно, с низкой разницей давлений внутри и вне мембраны эритроцита (рис. 2 б и в).

При этом сравнение форм эритроцитов по данным атомно-силовой микроскопии и модели, представленных на рис. 2 и 3, необходимо проводить с учетом изменения формы при осаждении эритроцита на подложку. Действительно, эритроцит в модели и в физическом растворе является полностью симметричным объектом. При осаждении на подложку возникают два эффекта, изменяющие форму эритроцита. Во-первых, это прилипание мембраны эритроцита на подложку и связанное с этим «растекание» с видимым удлинением формы. Во-вторых, впадины эритроцита сверху и снизу по причине прилипания к поверхности подложки превращаются в одну впадину с глубиной, равной сумме двух впадин эритроцита, не осажденного на подложку.

С учетом сделанных замечаний проведено сравнение морфологии эритроцитов, полученной в расчетах и при измерении методами АСМ. На рис. 2а представлен эритроцит в норме, имеющий глубину впадины 0,3-0,4 мкм, диаметр 7-8 мкм и ширину 0,7 мкм. Данной форме соответствует модель эритроцита, представленная на рис. 3г, с глубиной впадины, равной 0,52 мкм, диаметром 4 мкм, шириной 1,06 мкм. Поскольку модель не учитывает процессы адгезии и прилипания эритроцита к поверхности, происходящие при измерении методами АСМ, данные в расчетах отличаются от данных АСМ. Если представить, что за счет прилипания эритроцит, сохраняя свой объем, вытянется, значения его толщины и глубины впадины должны соответственно уменьшиться.

Исходя из равенства объемов до и после адгезии, можно предположить, что в этом случае отношение квадратов диаметров должно равняться отношению толщин. Видно, что отношение квадратов диаметров равно примерно 3-4, а отношение толщин и глубин около 1,5. Таким образом, видно, что разработанная модель, даже с учетом процессов адгезии, не может объяснить изменение морфологии эритроцита. Однако предложенная модель позволяет проследить изменение морфологии эритроцита при высыхании и сравнивать результаты данного процесса с экспериментальными данными, полученными методами атомно-силовой микроскопии.

Необходимо сделать несколько замечаний по модели и сравнению полученных расчетных данных с экспериментальными. Модель эритроцита исходит только из предположения о зависимости упругости мембраны от расстояния до центра, на основании проведенных расчетов видно, что модель на качественном уровне описывает изменение морфологии в зависимости от состояния мембраны. При этом мембрана эритроцита выполняет функцию регулятора ионных каналов и содержания ионов калия и других веществ в эритроците, таким образом, меняя величину осмотического давления внутри. Содержание гемоглобина в эритроците также влияет на величину онкотического давления и состояния мембраны и морфологии эритроцита. Поэтому разница давлений в модели эритроцита отражает эти величины в совокупности. Однако у эритроцитов на воздухе при  измерении методами АСМ величина осмотического давления должна существенно уменьшиться, а величина онкотического давления остаться без изменений. Именно поэтому величина разницы давлений внутри и вне мембраны в модели эритроцита, равная 2 кПа, близка к онкотическому давлению (0,03–0,04 атм или 3-4 кПа) крови.

Предположение о зависимости упругости мембраны от расстояния до центра, положенное в основу модели, имеет, с одной стороны, экспериментальное подтверждение в ряде работ по атомно-силовой микроскопии [1; 5], с другой стороны, имеет важное следствие. Поскольку модель косвенно подтверждает наличие изменений упругости по поверхности мембраны, возникает естественный вопрос, чем обусловлена эта зависимость упругости. Учитывая, что цитоскелет мембраны эритроцитов состоит из филаментной сети, образованной белком спектрина, а также то, что за упругие свойства мембраны в основном отвечает связующий белок полосы 3, данные моделирования свидетельствуют в пользу следующего предположения. В центре мембраны эритроцита упругие свойства эритроцита примерно в 1,5 меньше, чем на краю, что может быть обусловлено меньшей концентрацией белка полосы 3, а также более разряженной, по сравнению с краем эритроцита, сеткой цитоскелета. Атомно-силовая микроскопия позволяет определять тонкую структуру цитоскелета мембраны [9], по данным которой структура состоит из ячеек с размерами 50-70 нм. Сложность определения рельефа такого масштаба на биологических объектах до сих пор не позволила определить степень изменения тонкой структуры по поверхности мембраны. Таким образом, в рамках модели стоит задача определения изменений тонкой структуры мембраны по поверхности эритроцита с удалением от его центра, с другой стороны, изменение концентрации белка полосы 3.

Заключение

В работе предложена математическая модель эритроцита, позволяющая рассчитать упругие свойства и оценить морфологию эритроцитов. Модель представляет эритроцит в виде однородного упругого тела с упругостью, зависящей от расстояния до центра симметрии эритроцита. Расчет упругих свойств выполнен методом конечных элементов, получена зависимость морфологии эритроцита от давления на мембрану. Внешнее давление менялось в диапазоне 0,5-2 кПа, что позволило оценить значение факторов, влияющих на форму эритроцитов. Проведено сравнение расчетных данных с данными атомно-силовой микроскопии, что позволило сделать вывод о состоятельности модели и ее развитии за счет добавления новых составляющих. Модель также позволяет сделать косвенные оценки разницы давлений внутри и вне мембраны эритроцитов, связав ее с онкотическим давлением. Кроме этого, модель позволяет предположить изменение тонкой структуры цитоскелета в зависимости от расстояния до центра эритроцита, что может быть связано с концентрацией белка полосы 3 или с размерами ячеек филаментной сети.

Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (соглашение № 14.B37.21.0228). Автор благодарит к.ф.-м.н., доцента Дышловенко П.Е. за проведение расчетов.

Рецензенты:

Потатуркина-Нестерова Наталия Иосифовна, доктор медицинских наук, профессор ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск.

Остапенко Геннадий Иванович, доктор химических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», г. Тольятти.


Библиографическая ссылка

Нагорнов Ю.С., Гноевых В.В., Смирнова А.Ю., Портнова Ю.А. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭРИТРОЦИТОВ
ДЛЯ РАСЧЕТА ИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ И МОРФОЛОГИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 2.
;

URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=8474 (дата обращения: 16.05.2023).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

Добавить комментарий