Кроветворение (гемоцитопоэз) - это сложный, многостадийный процесс образования, развития и созревания клеток крови. Во время внутриутробного развития универсальную кроветворную функцию выполняет желточный мешок, печень, костный мозг, селезенка. В постнатальный (после рождения) период кроветворная функция печени и селезенки утрачивается и основным кроветворным органом остается красный костный мозг. Считается, что родоначальником всех клеток крови является стволовая клетка костного мозга, дающая начало другим клеткам крови.
Гуморальным регулятором эритропоэза является эритропоэтины, вырабатываемые в почках, печени, селезенке. Синтез и секреция эритропоэтинов зависит от уровня оксигенации почек. При всех случаях дефицита кислорода в тканях (гипоксия) и в крови (гипоксемия) увеличивается образование эритропоэтинов. Адренокортикотропный, соматотропный гормоны гипофиза, тироксин, мужские половые гормоны (андрогены) активируют эритропоэз, а женские половые гормоны - тормозят.
Для образования эритроцитов необходимо поступление в организм витамина В 12 , фолиевой кислоты, витаминов В 6 , С, Е, элементов железа, меди, кобальта, марганца, которые составляют внешний фактор эритропоэза. Наряду с этим важную роль играет и так называемый внутренний фактор Кэсла, образующийся в слизистой оболочке желудка, который необходим для всасывания витамина В 12 .
В регуляции лейкоцитопоэза, обеспечивающего поддержание на необходимом уровне общего количества лейкоцитов и отдельных его форм, участвуют вещества гормональной природы - лейкопоэтины. Предполагают, что для каждого ряда лейкоцитов возможно наличие своих специфических лейкопоэтинов, образующихся в различных органах (легких, печени, селезенке и др.). Лейкоцитопоэз стимулируют нуклеиновые кислоты, продукты распада тканей и самих лейкоцитов.
Адренотропный и соматотропный гормоны гипофиза повышают количество нейтрофилов, но уменьшают число эозинофилов. Наличие в кроветворных органах интерорецепторов служит несомненным доказательством влияния нервной системы на процессы кроветворения. Имеются данные по влиянию блуждающего и симпатических нервов на перераспределение лейкоцитов в разных участках сосудистого русла животных. Все это свидетельствует, что кроветворение находится под контролем нервно-гуморального механизма регуляции.
Контрольные вопросы: 1.Понятие о системе крови. 2. Основные функции крови. 3.Плазма и сыворотка крови. 4.Физико-химические свойства крови (вязкость, плотность, реакция, осмотическое и онкотическое давление). 5.Эритроциты, их строение и функции. 6. СОЭ, Гемоглобин. Соединение гемоглобина с разными газами. 7.Лейкоциты, их виды, функции. 8.Лейкограмма свертывающая и противосвертывающая система крови.
Глава 2. Иммунитет и иммунная система
Иммунология ¾ наука, изучающая реакции организма на нарушения постоянства его внутренней среды. Центральным понятием иммунологии является иммунитет.
Иммунитет ¾ это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих генетически чужеродную информацию (вирусов, бактерий, их токсинов, чужеродных в генетическом отношении клеток и тканей и т.д.). Эта защита направлена на сохранение постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма и результатом их могут быть различные феномены иммунитета. Одни из них являются полезными, другие обуславливают патологию. К первым относятся:
· ¾ невосприимчивость организма к инфекционным агентам ¾возбудителям заболеваний (микробам, вирусам);
·Толерантность ¾ терпимость, неотвечаемость на собственные биологически активные вещества, одним из вариантов которых является анергия, т.е. отсутствие реакции. Система иммунитета в норме не отвечает на «свое» и отторгает «чужое».
Другие феномены иммунитета приводят к развитию заболевания:
· Аутоиммунитет включает реакции системы иммунитета на собственные (не чужеродные) вещества, т.е. на аутоантигены. При аутоиммунных реакциях «свои» молекулы узнаются как «чужие» и на них развиваются реакции;
· Гиперчувствительность ¾ повышенная чувствительность (аллергия) на антигены-аллергены, которая приводит к развитию аллергических заболеваний.
Основой проявления феноменов иммунитета является иммунологическая память. Суть этого явления заключается в том, что клетки системы иммунитета «помнят» о тех чужеродных веществах, с которыми они встречались и на которые реагировали. Иммунологическая память лежит в основе феноменов невосприимчивости, толерантности и гиперчувствительности.
Виды иммунитета
По механизму развития различают следующие виды иммунитета:
· Видовой иммунитет (конституционный, наследственный) ¾ это особый вариант неспецифической резистентности организма, генетически обусловленный особенностями обмена веществ данного вида. Он в основном связан с отсутствием необходимых условий для размножения возбудителя. Например, животные не болеют некоторыми болезнями человека (сифилис, гонорея, дизентерия), и, наоборот, люди не восприимчивы к возбудителю чумы собак. Строго говоря, данный вариант резистентности не является истинным иммунитетом, так как не осуществляется системой иммунитета. Однако есть варианты видового иммунитета, обусловленные естественными, предсуществующими антителами. Такие антитела имеются в небольшом количестве против многих бактерий и вирусов.
· Приобретенный иммунитет возникает в течение жизни. Он бывает естественным и искусственным, каждый из которых может быть активным и пассивным.
· Естественный активный иммунитет появляется в результате контакта с возбудителем (после перенесенного заболевания или после скрытого контакта без проявления симптомов болезни).
· Естественный пассивный иммунитет возникает в результате передачи от матери к плоду через плаценту (трансплантационный) или с молоком (колостральный) готовых защитных факторов ¾ лимфоцитов, антител, цитокинов и т.д.
· Искусственный активный иммунитет индуцируется после введения в организм вакцин, содержащих микроорганизмы или их субстанции ¾ антигены.
· Искусственный пассивный иммунитет создается после введения в организм готовых антител или иммунных клеток. Такие антитела содержатся в сыворотке крови иммунизированных доноров или животных.
По реагирующим системам различают местный и общий иммунитет. В местном иммунитете участвуют неспецифические факторы защиты, а также секреторные иммуноглобулины, которые находятся на слизистых оболочках кишечника, бронхов, носа и т. д.
В зависимости от того, с каким фактором борется организм, различают противоинфекционный и неинфекционный иммунитет.
Противоинфекционный иммунитет ¾ совокупность реакций системы иммунитета, направленных на удаление инфекционного агента, (возбудителя заболевания).
В зависимости от вида инфекционного агента различают следующие виды противоинфекционного иммунитета:
антибактериальный ¾ против бактерий;
антитоксический ¾ против продуктов жизнедеятельности микробов-токсинов;
противовирусный ¾ против вирусов или их антигенов;
противогрибковый ¾ против патогенных грибов;
Иммунитет всегда конкретен, направлен против определенного возбудителя заболевания, вируса, бактерии. Поэтому к одному возбудителю, (например вирусу кори) иммунитет есть, а к другому (вирусу гриппа) его нет. Эта конкретность и специфичность определяется антителами и рецепторами иммунных Т- клеток против соответствующих антигенов.
Неинфекционный иммунитет ¾ совокупность реакций системы иммунитета, направленных на неинфекционные биологически активные агенты-антигены. В зависимости от природы этих антигенов он подразделяется на следующие виды:
аутоиммунитет ¾ аутоиммунные реакции системы иммунитета на собственные антигены (белки, липопротеины, гликопротеиды);
трансплантационный иммунитет возникает при пересадке органов и тканей от донора к реципиенту, в случаях переливания крови и иммунизации лейкоцитами. Эти реакции связаны с наличием индивидуальных наборов молекул на поверхности лейкоцитов;
противоопухолевой иммунитет ¾ это реакция системы иммунитета на антигены опухолевых клеток;
репродуктивный иммунитет в системе «мать ¾ плод». Это реакция матери на антигены плода, так как он отличается по ним за счет генов, полученных от отца.
В зависимости от механизмов защиты организма различают клеточный и гуморальный иммунитет.
Клеточный иммунитет обуславливается образованием специфически реагирующих с возбудителем (антигеном) Т- лимфоцитов.
Гуморальный иммунитет происходит за счет выработки специфических антител.
Если после перенесенной болезни организм освобождается от возбудителя, сохраняя при этом состояние невосприимчивости, то такой иммунитет называется стерильным . Однако при многих инфекционных заболеваниях иммунитет сохраняется только до тех пор, пока в организме находится возбудитель и этот иммунитет называют нестерильным.
В выработке перечисленных видов иммунитета принимает участие иммунная система, которая характеризуется тремя особенностями: она генерализована, то есть распределена по всему организму, ее клетки постоянно рециркулируют через кровоток и она вырабатывает строго специфические антитела.
Иммунная система организма
Иммунная система представляет собой совокупность всех лимфоидных органов и клеток тела.
Все органы иммунной системы подразделяются: на центральные (первичные) и периферические (вторичные). К центральным органам относят тимус и костный мозг (у птиц ¾ фабрициева сумка), а к периферическим - лимфатические узлы, селезенка, лимфоидная ткань желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, мочевыделения, кожи, а также кровь и лимфа.
Главной клеточной формой иммунной системы являются лимфоциты. В зависимости от места происхождения эти клетки делят на две большие группы: Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Обе группы клеток происходят от одного и того же предшественника ¾ родоначальной кроветворной стволовой клетки.
В тимусе под влиянием его гормонов происходит антигеннозависимая дифференцировка Т-клеток в иммунокомпетентные клетки, которые приобретают способность к распознованию антигена.
Существует несколько различных субпопуляций Т-лимфоцитов с различными биологическими свойствами. Это Т-хелперы, Т-киллеры, Т-эффекторы, Т-амплифайеры, Т-супрессоры, Т-клетки иммунной памяти.
· Т -хелперы относятся к категории регуляторных вспомогательных клеток, стимулирующие Т- и В-лимфоциты к пролиферации и дифференцировке. Установлено, что ответ В-лимфоцитов на большинство белковых антигенов полностью зависит от помощи Т-хелперов.
· Т -эффекторы под влиянием чужеродных антигенов, попавших в организм, формируют часть сенсибилизированных лимфоцитов ¾Т-киллеров (убийц). Эти клетки проявляют специфическую цитотоксичность по отношению к клеткам-мишеням в результате прямого контакта.
· Т -амплифаейры (усилители) по своей функции напоминают Т-хелперы, с той, однако, разницей, что Т-усилители, активизируют иммунный ответ в рамках Т-подсистемы иммунитета, а Т-хелперы обеспечивают возможность его развития в В-звене иммунитета.
· Т -супрессоры обеспечивают внутреннюю саморегуляцию системы иммунитета. Они выполняют двойную функцию. С одной стороны, клетки-супрессоры ограничивают иммунный ответ на антигены, с другой стороны, предотвращают развитие аутоиммунных реакций.
· Т -лимфоциты иммунной памяти обеспечивают иммунный ответ по вторичному типу в случае повторного контакта организма с данным антигеном.
· В -лимфоциты у птиц созревают в фабрициевой сумке. Отсюда эти клетки получили название “В-лимфоциты”. У млекопитающих это превращение происходит в костном мозге. В-лимфоциты более крупные клетки, чем Т-лимфоциты. В-лимфоциты под влиянием антигенов, мигрируя в лимфоидные ткани, превращаются в плазматические клетки, которые синтезируют иммуноглобулины соответствующих классов.
Антитела (иммуноглобулины)
Основной функцией В-лимфоцитов, как отмечалось, является образование антител. При электрофорезе большинство иммуноглобулинов (обозначается символом Iq) локализуется во фракции гамма-глобулинов. Антитела - это иммуноглобулины, способные специфически соединяться с антигенами.
Иммуноглобулины - основа защитных функций организма. Их уровень отражает функциональную способность иммунокомпетентных В-клеток к специфическому ответу на внедрение антигена, а также степень активности процессов иммуногенеза. Согласно международной классификации, разработанной экспертами ВОЗ в 1964 году, иммуноглобулины подразделяются на пять классов: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE. Наиболее изучены первые три класса.
Каждый класс иммуноглобулинов характеризуется специфическими физико-химическими и биологическими свойствами.
Наиболее изучены IgG. На их долю приходится 75 % всех иммуноглобулинов сыворотки крови. Выявлено четыре подкласса IgG 1 , IgG 2 , IgG 3 , и IgG 4 , различающиеся по структуре тяжелых цепей и биологическим свойством. Обычно IgG преобладает при вторичном иммунном ответе. С этим иммуноглобулином связывают защиту против вирусов, токсинов, грамположительных бактерий.
IgA составляют 15-20 % всех сывороточных иммуноглобулинов. Быстрый катаболизм и медленная скорость синтеза ¾ причина низкого содержания иммуноглобулина в сыворотке крови. IgA-антитела не связывают комплемент, термотабильны. Обнаружено два подкласса IgA ¾ сывороточные и секреторные.
Секреторные IgA, содержащиеся в различных секретах (слезах, кишечном соке, желчи, молозиве, бронхиальных выделениях, секрете носа, слюне), относятся к особой форме IgA отсуствующей в сыворотке крови. Значительные количества секреторного IgA, превышающее в 8-12 раз содержание его в крови, обнаружены в лимфе.
Секреторный IgA влияет на вирусные, бактериальные и грибковые, пищевые антигены. Секреторные IgA-антитела защищают организм от проникновения вирусов в кровь в месте их внедрения.
IgМ составляют 10 % всех иммуноглобулинов сыворотки крови. Система макроглобулиновых антител более ранняя в онто- и филогенетическом отношении, чем другие иммуноглобулины. Образуются они обычно при первичном иммунном ответе в ранние сроки после введения антигена, а также у плода и новорожденного. Молекулярная масса IgM около 900 тыс. Ввиду большой молекулярной массы IgM хорошо агглютинируют корпускулярные антигены, а также лизируют эритроциты и бактериальные клетки. Существует два типа IgM, различающихся по способности связывать комплимент.
IgM не проходят через плаценту, и увеличение количества IgG вызывает угнетение образования IgM, и, наоборот, при угнетении синтеза IgG часто встречается компенсаторное повышение синтеза IgM.
IgD cоставляют около 1 % от общего количества иммуноглобулинов. Молекулярная масса около 180 тыс. Установлено, что его уровень повышается при бактериальных инфекциях, хронических воспалительных заболеваниях; а также говорят о возможной роли IgM в развитии аутоиммунных заболеваний и процессах дифференцировки лимфоцитов.
IgE - (реагины) играют большую роль в формировании аллергических реакций и составляют 0,6–0,7 % от общего количества иммуноглобулинов. Молекулярная масса IgE 200 тыс. Эти иммуноглобулины играют ведущую роль в патогенезе ряда аллергических заболеваний.
Синтезируются реагины в плазматических клетках региональных лимфоузлов, миндалин, слизистых бронхов и желудочно-кишечного тракта. Это свидетельствует не только о месте их образования, но и важной роли в местных аллергических реакциях, а также в защите слизистых оболочек от респираторных инфекций.
Общее для всех классов иммуноглобулинов то, что количество их в организме зависит от возраста, пола, вида, условий кормления, содержания и ухода, состояние нервной и эндокринной систем. Выявлено также влияние на их содержание генетических факторов и климато-географической cреды.
Антитела по взаимодействию с антигеном подразделяются на:
· нейтрализины - нейтрализующие антиген;
· агллютинины - склеивающие антиген.;
· лизины - лизирующие антиген с участием комплемента;
· преципитины - осаждающие антиген;
· опсонины - усиливающие фагоцитоз.
Антигены
Антигены (от лат. anti - против, genos - род, происхождение) ¾ все те вещества, которые несут признаки генетической чужеродности и при попадании в организм вызывают формирование иммунологических реакций и специфически взаимодействуют с их продуктами.
Иногда антиген, попав в организм, вызывает не иммунный ответ, а состояние толерантности. Такая ситуация может возникнуть при внедрении антигена в эмбриональный период развития плода, когда иммунная система незрела и только формируется, либо когда она резко угнетена или при действии иммунодепресантов.
Антигены представляют собой высокомолекулярные соединения, которым характерны такие свойства как: чужеродность, антигенность, иммунногенность, специфичность (примером могут быть вирусы, бактерии, микроскопические грибы, простейшие, экзо- и эндотоксины микроорганизмов, клетки животного и растительного происхождения, яды животных и растений и др.).
Антигенность - это способность антигена вызывать иммунный ответ. Выраженность его у различных антигенов будет неодинакова, так как на каждый антиген вырабатывается неодинаковое количество антител.
Под иммунногенностью понимают способность антигена создавать иммунитет. Это понятие главным образом относится к микроорганизмам, которые обеспечивают создание иммунитета к инфекционным болезням.
Специфичность - это способность строения веществ, по которой антигены отличаются друг от друга.
Специфичность антигенов животного происхождения подразделяют на:
· видовую специфичность . У животных разных видов имеют антигены, свойственные только данному виду, что используется при определении фальсификации мяса, групп крови путем применения антивидовых сывороток;
· групповую специфичность , характеризующую антигенные различия животных по полисахаридам эритроцитов, белкам сыворотки крови, поверхностным антигенам ядерных соматических клеток. Антигены, обуславливающие внутривидовые различия индивидуумов или групп особей между собой, называют изоантигенами, например групповые эритроцитарные антигены человека;
· органную (тканевую) специфичность, характеризующую неодинаковой антигенностью разных органов животного, например, печень, почки, селезенка отличаются между собой антигенами;
· стадиоспецифические антигены возникают в процессе эмбриогенеза и характеризуют определенный этап внутриутробного развития животного, его отдельных паренхиматозных органов.
Антигены подразделяются на полноценные и неполноценные.
Полноценные антигены вызывают в организме синтез антител или сенсибилизацию лимфоцитов и вступают с ними в реакцию как in vivo, так и in vitro. Для полноценных антигенов характерна строгая специфичность, т.е. они вызывают в организме выработку только специфических антител, вступающих в реакцию только с данным антигеном.
Полноценными антигенами являются природные или синтетические биополимеры, чаще всего белки и их комплексные соединения (гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды), а также полисахариды.
Неполноценные антигены, или гаптены , в обычных условиях не вызывают иммунную реакцию. Однако при связывании с высокомолекулярными молекулами - «носителями» они приобретают иммуногенность. К гаптенам относятся лекарственные препараты и большинство химических веществ. Они способны запускать иммунный ответ после связывания с белками организма, например с альбумином, а также с белками на поверхности клеток (эритроцитов, лейкоцитов). В результате образуются антитела, способные взаимодействовать с гаптеном. При повторном попадании в организм гаптена возникает вторичный иммунный ответ, нередко в виде повышенной аллергической реакции.
Антигены или гаптены, которые при повторном попадании в организм вызывают аллергическую реакцию, называются аллергенами . Поэтому все антигены и гаптены могут быть аллергенами.
Согласно этиологической классификации, антигены подразделяются на два основных вида: экзогенные и эндогенные (аутоантигены). Экзогенные антигены попадают в организм из внешней среды. Среди них различают инфекционные и неинфекционные антигены.
Инфекционные антигены - это антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших, которые попадают в организм через слизистые оболочки носа, рта, желудочно-кишечного тракта, мочеполовых путей, а также через поврежденную, а иногда и неповрежденную кожу.
К неинфекционным антигенам относятся антигены растений, лекарственных препаратов, химические, природные и синтетические вещества, антигены животного и человека.
Под эндогенными антигенами понимают собственные аутологические молекулы (аутоантигены) или их сложные комплексы, вызывающие в силу разных причин активацию системы иммунитета. Чаще всего это связано с нарушением аутотолерантности.
Динамика иммунного ответа
В развитии противобактериального иммунного ответа различают две фазы: индуктивную и продуктивную.
· I фаза . При попадании в организм антигена первыми в борьбу вступают микрофаги и макрофаги. Первые из них переваривают антиген, лишая его антигенных свойств. Макрофаги на бактериальный антиген действуют двояко: во-первых они сами его не переваривают, во-вторых они передают информацию об антигене Т- и В-лимфоцитам.
· II фаза . Под влиянием информации, полученной от макрофагов, происходит трансформация В-лимфоцитов в плазматические клетки и Т-лимфоцитов ¾ в иммунные Т-лимфоциты. Одновременно часть Т- и В-лимфоцитов трансформируется в лимфоциты иммунной памяти. При первичном иммунном ответе первыми синтезируются IgM, а затем IgG. Одновременно увеличивается уровень иммунных Т-лимфоцитов, образуются комплексы антиген¾антитело. В зависимости от вида антигена преобладают или иммунные Т-лимфоциты, или антитела.
При вторичном иммунном ответе за счет клеток памяти стимуляция синтеза антител и иммунных Т-клеток наступает быстро (через 1-3 дня), количество антител резко увеличивается. При этом сразу синтезируется IgG, титры которых во много раз больше, чем при первичном ответе. Против вирусов и некоторых внутриклеточных бактерий (хламидин, риккетсин) иммунитет развивается несколько иначе.
Чем больше происходит контактов с антигенами, тем выше уровень антител. Это явление используют при иммунизации (многократном введении антигена животным) с целью получения антисывороток, которые применяют для диагностики и лечения.
Иммунопатология включает заболевания, в основе которых лежат нарушения в системе иммунитета.
Различают три основных вида иммунопатологии :
· заболевания, связанные с угнетением реакций иммунитета (иммунодефициты);
· заболевания, связанные с усилением реакции иммунитета (аллергия и аутоиммунные заболевания);
· болезни с нарушением пролиферации клеток системы иммунитета и синтеза иммуноглобулинов (лейкозы, парапротеинемии).
Иммунодефициты или иммунная недостаточность проявляется тем, что организм не в состоянии реагировать полноценным иммунным ответом на антиген.
По происхождению иммунодефициты делят на :
· первичные - врожденные, часто генетически обусловленные. Они могут быть связаны с отсутствием или снижением активности генов, контролирующих созревание иммунокомплементарных клеток или с патологией в процессе внутриутробного развития;
· вторичные - приобретенные, возникают под влиянием неблагоприятных эндо- и экзогенных факторов после рождения;
· возрастные или физиологические, возникают у молодняка в молозиный и молочный период.
У молодняка сельскохозяйственных животных обычно встречаются возрастные и приобретенные иммунные дефициты. Причиной возрастных иммунных дефицитов у молодняка в молозивный и молочный периоды является недостаточность в молозиве иммуноглобулинов и лейкоцитов, несвоевременное получение его, а также незрелость иммунной системы.
У молодняка молозивного и молочного периодов отмечаются два возрастных иммунных дефицита - в период новорожденности и на 2–3-й неделе жизни. Основным фактором в развитии возрастных иммунных дефицитов при этом является недостаточность гуморального иммунитета.
Физиологический дефицит иммуноглобулинов и лейкоцитов у новорожденных компенсируется поступлением их с молозивом матери. Однако при иммунологической неполноценности молозива, несвоевременного его поступления новорожденным животным, нарушении усвоения в кишечнике возрастная иммунная недостаточность усугубляется. У таких животных содержание иммуноглобулинов и лейкоцитов в крови остается на низком уровне, у большинства возникают острые желудочно-кишечные расстройства.
Второй возрастной иммунный дефицит у молодняка обычно возникает на 2–3-ей неделе жизни. К этому времени большинство колостральных защитных факторов расходуется, а образование собственных идет еще на низком уровне. Следует отметить, что при хороших условиях кормления и содержания молодняка этот дефицит выражен слабо и сдвинут на более позднее время.
Ветеринарному врачу следует следить за иммунологическим качеством молозива. Хорошие результаты получены путем коррекции иммунных дефицитов путем применения различных иммунномодуляторов (тималин, тимопоэтин, Т-активин, тимазин и др.).
Достижения иммунологии широко используются в установлении потомства животных, в диагностике, лечении и профилактике заболеваний и т.д.
Контрольные вопросы: 1. Что такое иммунитет? 2. Что такое антитела, антигены? 3. Виды иммунитета? 4. Что такое иммунная система организма? 5. Функция Т- и В-лимфоцитов в иммунном ответе? 6. Что такое иммуннодефициты и их виды?
Глава 3. Работа сердца и движение крови по сосудам
Кровь может выполнять свои важные и многообразные функции только при условии своего непрерывного движения, обеспечиваемого деятельностью сердечно–сосудистой системы.
В работе сердца наблюдается непрерывное, ритмически повторяющееся чередование его сокращений (систола) и расслаблений (диастола). Систола предсердий и желудочков, их диастола составляют сердечный цикл.
Первую фазу сердечного цикла составляет систола предсердий и диастола желудочков. Систола правого предсердия начинается несколько раньше левого. К началу систолы предсердий миокард расслаблен и полости сердца заполнены кровью, створчатые клапаны открыты. Кровь через открытые створчатые клапаны поступает в желудочки, которые большей частью уже были заполнены кровью во время общей диастолы. Обратному току крови из предсердий в вены препятствуют кольцеобразные мышцы, расположенные в устье вен, с сокращением которых и начинается систола предсердий.
Во вторую фазу сердечного цикла наблюдается диастола предсердий и систола желудочков. Диастола предсердий длится значительно больше времени, чем систола. Она захватывает время всей систолы желудочков и большую часть их диастолы. Предсердия в это время заполняются кровью.
В систоле желудочков различают два периода: период напряжения (когда возбуждением и сокращением будут охвачены все волокна) и период изгнания (когда в желудочках начинает повышаться давление, и створчатые клапаны закрываются, заслонки полулунных клапанов раздвигаются, и кровь изгоняется из желудочков).
В третью фазу отмечается общая диастола (диастола предсердий и желудочков). В это время давление в сосудах уже выше, чем в желудочках, и полулунные клапаны закрываются, препятствуя обратному поступлению крови в желудочки, а сердце наполняется кровью из венозных сосудов.
Обеспечивают наполнение сердца кровью следующие факторы: остаток движущей силы от предыдущего сокращения сердца, присасывающая способность грудной клетки, особенно во время вдоха, и насасывание крови в предсердия при систоле желудочков, когда предсердия расширяются вследствие оттягивания атриовентрикулярной перегородки книзу.
Частота сердечных сокращений (в 1 мин): у лошадей 30 - 40, у коров, овец, свиней - 60 - 80, у собак - 70 - 80, у кроликов 120 - 140. При более частом ритме (тахикардия) сердечный цикл укорачивается за счет уменьшения времени на диастолу, а при очень частом - и за счет укорочения систолы.
При урежении частоты сердечных сокращений (брадикардия) происходит удлинение фаз наполнения и изгнания из желудочков крови.
Сердечная мышца, как и всякая другая мышца, обладает рядом физиологических свойств: возбудимостью, проводимостью, сократимостью, рефрактерностью и автоматией.
· Возбудимость - это способность сердечной мышцы возбуждается при действии на нее механических, химических, электрических и других раздражителей. Особенностью возбудимости сердечной мышцы является то, что она подчиняется закону “все - или ничего”. Это значит, что на слабый, допороговой силы раздражитель сердечная мышца не отвечает, (т.е. не возбуждается и не сокращается), а на раздражитель пороговой, достаточной для возбуждения силы сердечная мышца реагирует своим максимальным сокращением и при дальнейшем увеличении силы раздражения ответная реакция со стороны сердца не изменяется.
· Проводимость - это способность сердца проводить возбуждение. Скорость проведения возбуждения в рабочем миокарде разных отделов сердца неодинакова. По миокарду предсердий возбуждение распространяется со скоростью 0,8 - 1 м/с, по миокарду желудочков - 0,8 - 0,9 м/с. В атриовентрикулярном узле проведение возбуждения замедляется до 0,02- 0,05 м/с, что почти в 20 -50 раз медленнее, чем в предсердиях. В результате этой задержки возбуждение желудочков начинается на 0,12-0,18 с позже начала возбуждения предсердий. Эта задержка имеет большой биологический смысл - она обеспечивает согласованную работу предсердий и желудочков.
· Рефрактерность - состояние невозбудимости сердечной мышцы. Состояние полной невозбудимости сердечной мышцы называется абсолютной рефрактерностью и занимает практически все время систолы. По окончании абсолютной рефрактерности к началу диастолы возбудимость постепенно возвращается к норме - относительная рефрактерность. В это время сердечная мышца способна отвечать на более сильное раздражение внеочередным сокращением - экстрасистолой. За желудочковой экстрасистолой наступает удлиненная (компенсаторная) пауза. Она возникает в результате того, что очередной импульс, который идет от синусного узла, поступает к желудочкам во время их абсолютной рефрактерности, вызванной экстрасистолой и этот импульс не воспринимается, а очередное сокращение сердца выпадает. После компенсаторной паузы восстанавливается нормальный ритм сокращений сердца. Если дополнительный импульс возникает в синоатриальном узле, то происходит внеочередной сердечный цикл, но без компенсаторной паузы. Пауза в этих случаях будет даже короче обычной. Благодаря наличию рефрактерного периода сердечная мышца не способна к длительному титаническому сокращению, которое равносильно остановке сердца.
· Сократимость сердечной мышцы имеет свои особенности. Сила сердечных сокращений зависит от первоначальной длины мышечных волокон («закон сердца», который сформулировал Старлинг). Чем больше притекает к сердцу крови, тем более будут растянуты его волокна и тем большая будет сила сердечных сокращений. Это имеет большое приспособительное значение, обеспечивающее более полное опорожнение полостей сердца от крови, что поддерживает равновесие количества притекающей к сердцу, и оттекающей от него крови.
В сердечной мышце, имеется так называемая атипическая ткань, образующая проводящую систему сердца. Первый узел располагается под эпикардом в стенке правого предсердия, вблизи впадения полых вен- синоатриальный узел. Второй узел располагается под эпикардом стенки правого предсердия в области атриовентрикулярной перегородки, разделяющей правое предсердие от желудочка, и называется предсердно-желудочковым (атриовентрикулярным) узлом. От него отходит пучок Гиса, разделяющийся на правую и левую ножки, которые по отдельности идут в соответствующие желудочки, где они распадаются на волокна Пуркинье. Проводящая система сердца имеет непосредственное отношение к автоматии сердца (рис.10).
Рис. 1. Проводящая система сердца:
а- синоатриальный узел; б- предсердно-желудочковый узел;
в- пучок Гиса; г- волокна Пуркинье.
Автоматия сердца - это способность ритмически сокращаться под влиянием импульсов, зарождающихся в самом сердце без каких-либо раздражений.
По удалению от синоатриального узла, способность проводящей системы сердца к автоматии уменьшается (закон градиента убывающей автоматии, открытый Гаскеллом). Исходя из этого закона, атриовентрикулярный узел обладает меньшей способностью к автоматии (центр автоматии второго порядка), а остальная часть проводящей системы является центром автоматии третьего порядка. Таким образом, импульсы, вызывающие сокращения сердца, первоначально зарождаются в синоатриальном узле.
Сердечная деятельность проявляется рядом механических, звуковых, электрических и других явлений, исследования которых в клинической практике позволяют получить очень важную информацию о функциональном состоянии миокарда.
Сердечный толчок – это колебание грудной стенки в результате систолы желудочков. Он бывает верхушечный, когда сердце во время систолы ударяется верхушкой левого желудочка (у мелких животных), и боковой, когда сердце ударяется боковой стенкой. У сельскохозяйственных животных сердечный толчок исследуют слева в области 4–5–го межреберья и при этом обращают внимание на его частоту, ритмичность, силу и место расположения.
Тоны сердца – это звуковые явления, образующиеся при работе сердца. Считается, что можно различать пять тонов сердца, но в клинической практике имеет значение прослушивание двух тонов.
Первый тон совпадает с систолой сердца и называется систолическим. Он образуется из нескольких компонентов. Основной из них- клапанный, возникающий от колебания створок и сухожильных нитей атриовентрикулярных клапанов при их закрытии, колебания стенок полостей миокарда при систоле, колебания начальных отрезков аорты и легочного ствола при растяжении кровью в фазе ее изгнания. По звуковому характеру этот тон продолжительный и низкий.
Второй тон совпадает с диастолой и называется диастолическим. Его возникновение складывается из шума, образующегося при закрытии полулунных клапанов, открытия в это время створчатых клапанов, колебания стенок аорты и легочной артерии. Этот тон короткий, высокий, у некоторых животных с хлопающим оттенком.
Артериальный пульс - это ритмические колебания стенок кровеносных сосудов, обусловленные сокращением сердца, выбросом крови в артериальную систему, и изменением в ней давления в течение систолы и диастолы.
Одним из методов, нашедших широкое применение в клинической практике при исследовании сердечной деятельности является электрокардиография. При работе сердца в разных его отделах возникают возбужденные (-) и не возбужденные (+) заряженные участки. В результате этой разницы потенциалов возникают биотоки, которые распространяются по организму и улавливаются с помощью электрокардиографов. В ЭКГ различают систолический период – от начала одного зубца Р до конца зубца Т, от конца зубца Т до начала зубца Р (диастолический период). Зубцы Р, R, Т определяют как положительные, а Q и S – как отрицательные. На ЭКГ кроме того, регистрируются интервалы Р-Q, S-Т, Т-Р, R-R, комплексы Q -А-S, и Q- R-S- Т (рис. 2).
Рис.2. Схема электрокардиограммы.
Каждый из этих элементов отражает время и последовательность возбуждения различных участков миокарда. Сердечный цикл начинается с возбуждения предсердий, что на ЭКГ отражается появлением зубца Р. У животных он обычно раздвоен в силу неодновременного возбуждения правого и левого предсердия. Интервал Р-Q показывает время от начала возбуждения предсердий до начала возбуждения желудочков, т.е. время прохождения возбуждения по предсердиям и его задержку в атриовентрикулярном узле. При возбуждении желудочков записывается комплекс Q-R-S. Продолжительность интервала от начала Q до конца зубца Т отражает время внутрижелудочковой проводимости. Зубец Q возникает при возбуждении межжелудочковой перегородки. Зубец R образуется при возбуждении желудочков. Зубец S свидетельствует, что желудочки полностью охвачены возбуждением. Зубец Т соответствует фазе восстановления (реполяризации) потенциала миокарда желудочков. Интервал Q -Т (комплекс Q-R-S-T) показывает время возбуждения и восстановления потенциала миокарда желудочков. По интервалу R-R определяют время одного сердечного цикла, длительность которого также характеризуется частотой сердечного ритма. Расшифровку ЭКГ начинают с анализа второго отведения, два других имеют вспомогательный характер.
Центральная нервная система вместе с рядом гуморальных факторов обеспечивает регулирующее влияние на работу сердца. Импульсы, поступающие к сердцу по волокнам блуждающих нервов, вызывают замедление частоты сердечных сокращений (отрицательный хронотропный эффект), уменьшают и силу сердечных сокращений (отрицательный инотропный эффект), снижают возбудимость миокарда (отрицательный батмотропный эффект) и скорость проведения по сердцу возбуждения (отрицательный дромотропный эффект).
Было установлено, что в противоположность блуждающим симпатические нервы вызывают все четыре положительных эффекта.
Среди рефлекторных влияний на сердце важное значение имеют импульсы, возникающие в рецепторах, расположенных в дуге аорты и каротидном синусе. В этих зонах располагаются баро– и хеморецепторы. Участки этих сосудистых зон называются рефлексогенными зонами.
Работа сердца находится и под влиянием условнорефлекторных импульсов, идущих от центров гипоталамуса и других структур головного мозга, в том числе его коры.
Гуморальная регуляция работы сердца осуществляется с участием химических биологически активных веществ. Ацетилхолин оказывает кратковременное угнетающее влияние на работу сердца, а адреналин – более продолжительное стимулирующее. Кортикостероиды, гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин) усиливают работу сердца. Сердце чувствительно к ионному составу крови. Ионы кальция повышают возбудимость клеток миокарда, но высокая их насыщенность может вызывать остановку сердца, ионы калия угнетают функциональную деятельность сердца.
Кровь в своем движении проходит сложный путь, двигаясь по большому и малому кругам кровообращения.
Непрерывность движения крови обеспечивается не только нагнетающей работой сердца, но эластической и сократительной способностью стенок артериальных сосудов.
Движение крови по сосудам (гемодинамика), как и движение любой жидкости, подчиняется закону гидродинамики, в соответствии с которым жидкость течет от области большего давления к меньшему. Диаметр сосудов от аорты постепенно уменьшается, поэтому возрастает сопротивляемость сосудов току крови. Этому еще больше способствует вязкость и увеличивающееся трение частиц крови между собой. Поэтому движение крови в разных участках сосудистой системы неодинаково
Артериальное кровяное давление (АКД) -это давление движущейся крови на стенку кровеносного сосуда. На величину АКД оказывают влияние работа сердца, величина просвета сосудов, количество и вязкость крови.
В механизме регуляции величины кровяного давления принимают участие те же факторы, что и в регуляции работы сердца и просвета кровеносных сосудов. Блуждающие нервы и ацетилхолин снижают уровень кровяного давления, а симпатические и адреналин – повышают. Важная роль принадлежит и рефлексогенным сосудистым зонам.
Распределение крови по организму обеспечивается тремя механизмами регуляции: местным, гуморальным и нервным.
Местная регуляция кровообращения осуществляется в интересах функции какого-то конкретного органа или ткани, а гуморальная и нервная регуляция обеспечивают потребности преимущественно больших зон или всего организма. Это наблюдается при интенсивной мышечной работе.
Гуморальная регуляция кровообращения. Угольная, молочная, фосфорная кислоты, АТФ, ионы калия, гистамин и другие вызывают вазодилятаторный эффект. Такое же влияние оказывают и гормоны - глюкогон, секретин, медиатор - ацетилхолин, брадикинин. Катехоламины (адреналин, норадреналин), гормоны гипофиза (окситоцин, вазопрессин), ренин, вырабатываемый в почках вызывают сосудосуживающий эффект.
Нервная регуляция кровообращения. Кровеносные сосуды имеют двойную иннервацию. Симпатические нервы суживают просвет кровеносных сосудов (вазоконстрикторы), парасимпатические – расширяют (вазодилятаторы).
Контрольные вопросы: 1. Фазы сердечного цикла. 2. Свойства сердечной мышцы. 3. Проявления работы сердца. 4. Регуляция работы сердца. 5. Факторы, обуславливающие и препятствующие движению крови по сосудам. 6. Артериальное давление и его регуляция. 7. Механизм распределения крови по организму.
Глава 4. Дыхание
Дыхание - это совокупность процессов, в результате которых происходит доставка и потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода во внешнюю среду. Процесс дыхания состоит из следующих этапов: 1) обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легких; 2) обмен газов альвеолярного воздуха и крови через легочные капилляры; 3) транспорт газов кровью; 4) обмен газов крови и тканей в тканевых капиллярах; 5) потребление кислорода клетками и выделение ими углекислоты. Прекращение дыхания даже на самый короткий промежуток времени нарушает функции различных органов и может привести к смерти.
Легкие у сельскохозяйственных животных расположены в герметически закрытой грудной полости. Они лишены мускулатуры и пассивно следуют за движением грудной клетки: при расширении последней – расширяются и засасывают воздух (вдох), при спадении – спадаются (выдох). Дыхательная мускулатура грудной клетки и диафрагма сокращаются за счет импульсов, поступающих из дыхательного центра, обеспечивающего нормальное дыхание. В изменении объема грудной полости принимают участие грудная клетка и диафрагма.
Участие диафрагмы в процессе дыхания можно проследить на модели грудной полости Ф. Дондерса (рис. 3).
Рис. 3. Модель Дондерса.
Модель представляет собой литровую бутыль без дна, затянутой внизу резиновой мембраной. Имеется пробка, через которую проходят две стеклянные трубочки, на одну из которых надевают резиновую трубку с зажимом, а другую вставляют в трахею легких кролика и плотно привязывают нитками.
Легкие осторожно вводят внутрь колпака. Плотно закрывают пробку. Стенки сосуда имитируют грудную клетку, а мембрана – диафрагму.
Если оттянуть вниз мембрану, объем сосуда увеличивается, давление в нем уменьшается, и в легкие будет засасываться воздух, т.е. произойдет акт «вдоха». Если отпустить мембрану, она возвратится в исходное положение, объем сосуда уменьшится, давление внутри его увеличится, и воздух из легких выйдет наружу. Произойдет акт «выдоха».
Акт вдоха и акт выдоха принимается за одно дыхательное движение. Определить количество дыхательных движений за минуту можно по движению грудной клетки, по струе выдыхаемого воздуха по движению крыльев носа, аускультацией.
Частота дыхательных движений зависит от уровня обмена веществ в организме, от температуры окружающей среды, возраста животных, атмосферного давления и некоторых других факторов.
У высокопродуктивных коров обмен веществ выше, поэтому частота дыхания составляет 30 в 1 минуту, в то время как у коров со средней продуктивностью она равна 15-20. У телят в возрасте одного года при температуре воздуха 15 0 С частота дыхания составляет 20-24, при температуре 30-35 0 С 50-60 и при температуре 38-40 0 С – 70-75.
У молодых животных дыхание чаще, чем у взрослых. У телят при рождении частота дыхания достигает 60-65, а к году снижается до 20-22.
Физическая работа, эмоциональное возбуждение, пищеварение, смена сна на бодрствование учащают дыхание. На частоту дыхания влияет тренировка. У тренированных лошадей дыхание более редкое, но глубокое.
Различают три типа дыхания: 1)грудной, или реберный – в нем принимает участие в основном мышцы грудной клетки (преимущественно у женщин); 2) брюшной, или диафрагмальный тип дыхания – в нем дыхательные движения совершаются главным образом мышцами живота и диафрагмой (у мужчин) и 3) грудобрюшной, или смешанный тип дыхания – дыхательные движения осуществляются грудными и брюшными мышцами (у всех сельскохозяйственных животных).
Тип дыхания может изменяться при заболевании органов грудной или брюшной полости. Животное оберегает больные органы.
Аускультация может быть непосредственной или же с помощью фонендоскопа. В период вдоха и в начале выдоха прослушивается мягкий дующий шум, напоминающий звук произношения буквы «ф». Этот шум называется везикулярным (альвеолярным) дыханием. Во время выдоха альвеолы освобождается от воздуха и спадаются. Возникающий в связи с этим звуковые колебания образуют дыхательный шум, который прослушивается в период вдоха и в начальную фазу выдоха.
При аускультации грудной клетки могут быть обнаружены физиологические дыхательные шумы.
Лекция: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕМОПОЭЗА
Термин внутренняя среда организма предложен французским физиологом Клодом Бернаром . В это понятие включена совокупность жидкостей:
которые омывают клетки и околоклеточные структуры тканей, принимая тем самым непосредственное участие в осуществлении обменных реакций организма.
Основой внутренней среды организма является кровь , роль непосредственной питательной среды выполняет тканевая жидкость . Ее состав и свойства специфичны для отдельных органов, соответствуют их структурным и функциональным особенностям. Поступление из крови составных частей тканевой жидкости и их обратный отток в лимфу и снова в кровь избирательно регулируется тканевыми барьерами. Определяя состав крови, лимфы, тканевой жидкости, можно судить об обменных процессах, происходящих в отдельных органах, тканях или в организме в целом.
К. Бернар пришел к заключению, что «постоянство внутренней среды есть условие независимого существования», т.е. для того, чтобы организм функционировал эффективно, составляющие его клетки должны находиться в строго регулируемой среде. Действительно, внутренняя среда организма регулируется множеством специальных механизмов.
Для описания этого состояния в 1929 г. Уолтер Кэннон ввел термин гомеостаз (от греческого homoios подобный, stasis состояние). Под гомеостазом понимают сами согласованные физиологические процессы, поддерживающие большинство устойчивых состояний организма, а также регулирующие механизмы, обеспечивающие это состояние.
Живой организм представляет собой открытую систему , непрерывно обменивающуюся материей и энергией с окружающей средой. В этом обмене и поддержании постоянства внутренней среды участвует огромное число органов, систем, процессов и механизмов. Вся их совокупность представлена внешними и внутренними барьерами организма. К внешним барьерам относятся : кожа, почки, органы дыхания, пищеварительный тракт, печень. К внутренним барьерам : гистогематические, гематоэнцефалический, гематокохлеарный их структурной основой является эндотелий капилляров.
ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ КРОВИ
Под функциональной системой понимают совокупность различных органов, тканей, объединенных общей функцией, и нейрогуморальных механизмов регуляции их деятельности, направленную на достижение определенного конечного результата.
Отталкиваясь от этого определения, становится понятным выдвинутое в 1989 г. Г.Ф. Лангом предложение объединить:
ввиду тесной их связи под общим названием функциональная система крови . Компоненты этой системы осуществляют непосредственный контакт с кровным руслом. Такое взаимоотношение обеспечивает не только транспорт клеток, но и поступление различных гуморальных факторов из крови в кроветворные органы.
Главным местом образования клеток крови у человека является костный мозг . Здесь находится основная масса кроветворных элементов. В нем же осуществляются и разрушение эритроцитов, реутилизация железа, синтез гемоглобина, накопление резервных липидов. С костным мозгом связано происхождение популяции В-лимфоцитов , осуществляющих гуморальные реакции иммунитета, т.е. выработку антител.
Центральным органом иммуногенеза является вилочковая железа . В ней происходит образование Т-лимфоцитов , которые участвуют в клеточных реакциях иммунитета, направленных на отторжение тканей. Кроме вилочковой железы (тимуса) ответственными за выработку иммунитета являются селезенка и лимфатические узлы . Селезенка участвует в лимфоцитопоэзе, синтезе иммуноглобулинов, разрушении эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, в депонировании крови. Лимфатические узлы продуцируют и депонируют лимфоциты.
В регуляции деятельности системы крови важную роль играют гуморальные факторы эритропоэтины, лейкопоэтины, тромбопоэтины . Кроме них действуют и другие гуморальные агенты андрогены, медиаторы (ацетилхолин, адреналин) влияют на систему крови не только вызывая перераспределение форменных элементов, но и путем прямого влияния на холино- и адренорецепторы клеток. Определенное влияние оказывает нервная система.
Регуляция системы крови представляет собой регуляцию гемопоэза , т.е. кроветворения, в котором различают эмбриональный гемопоэз развитие крови как ткани и постэмбриональный (физиологический) гемопоэз система физиологической регенерации (восстановления) крови.
ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ГЕМОПОЭЗ (развитие крови как ткани)
Эмбриональный гемопоэз (развитие крови как ткани) происходит у эмбрионов сначала в стенке желточного мешка, затем в селезенке, печени, костном мозге и лимфоидных органах (тимус, лимфатические узлы).
ПОСТЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ГЕМОПОЭЗ
Гемопоэзом называют развитие крови. Различают эмбриональный гемопоэз , который происходит в эмбриональный период и приводит к развитию крови как ткани, и постэмбриональный гемопоэз , который представляет собой процесс физиологической регенерации крови. Развитие эритроцитов называют эритропоэзом, развитие тромбоцитов тромбоцитопоэзом, развитие лейкоцитов лейкоцитопоэзом, а именно: гранулоцитов гранулоцитопоэзом, моноцитов моноцитопоэзом, лимфоцитов и иммуноцитов лимфоцитопоэзом и иммуноцитопоэзом. Постэмбриональный гемопоэз совершается в специализированных гемопоэтических тканях миелоидной , где происходит образование эритроцитов, гранулоцитов, тромбоцитов, агранулоцитов, и лимфоидной , где происходит дифференцировка и размножение Т- и В-лимфоцитов и плазмоцитов. Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови (клеточное обновление), который компенсирует физиологическое разрушение (снашивание) дифференцированных клеток.
Миелоидная ткань расположена в эпифизах и полостях многих костей и является местом развития всех форменных элементов крови эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов, лимфоцитов, а также стволовых клеток крови и соединительной ткани, которая постепенно мигрирует и заселяет такие органы, как тимус, селезенка, лимфатические узлы и др.
Лимфоидная ткань имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфатических узлах. Она выполняет основные 3 функции (см. схему выше) образование лимфоцитов, образование плазмоцитов и удаление продуктов их распада.
Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями тканей внутренней среды. Они представлены основными двумя клеточными линиями: клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические. Клетки ретикулярной ткани выполняют функции опорные и фагоцитирующие, а гемопоэтические клетки развиваются путем дифференцировки из полипотентных стволовых клеток крови (ПСК). Дифференцировка ПСК определяется рядом специфических факторов: эритропоэтинов для образования эритроцитов, гранулопоэтинов для миелобластов (гранулоцитов), лимфопоэтинов для лимфоцитов, тромбопоэтинов для образования из мегакариобластов тромбоцитов. Указанные вещества занимают ведущее место в регуляции гемопоэза по всем форменным элементам крови.
МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ГЕМОПОЭЗА
В зависимости от вида клеток крови в гемопоэзе различают:
Регуляция эритропоэза
Эритропоэз представляет собой процесс регенерации эритроцитов крови. Механизмов, регулирующих скорость эритропоэза, традиционно два:
Возмущающими (запускающими) факторами эритропоэза являются:
Гуморальная регуляция
Механизм: при увеличении количества О 2 в крови наиболее чувствительными органами к этому снижению являются почки, которые омываются кровью по почечным артериям. В этих условиях почки вырабатывают гормоноподобные вещества эритропоэтины они выделяются в кровь и приносятся к органам кроветворения (красный костный мозг), где под их влиянием усиливается эритропоэз. В результате количество эритроцитов в крови увеличивается, они присоединяют О 2 , в результате чего его дефицит в крови исчезает. Эритропоэтины действуют на эритропоэз несколькими путями:
Механизм : по мере старения эритроцитов (продолжительность жизни до 120 суток) нарушается возможность поддержания структуры эритроцитов. Наступает их гемолиз (макрофаги в селезенке и печени удаляют продукты распада эритроцитов). Поступление этих продуктов распада с омываемой кровью к красному костному мозгу усиливает его деятельность скорость эритропоэза возрастает, что приводит к восстановлению должного количества эритроцитов в крови.
Нервная регуляция эритропоэза
Возмущающим фактором также является гипоксемия:
Описанный механизм является экспресс-механизмом, обеспечивающим увеличение количества эритроцитов крови.
Т.о. ГИПОКСЕМИЯ один из ведущих факторов регуляции эритропоэза. Отсюда, все факторы окружающей среды, вызывающие гипоксемию, влияют и на эритропоэз мышечная работа, эмоциональные нагрузки, стрессовые ситуации, уменьшение напряжения О 2 в воздухе или снижение атмосферного давления и т.д.
Дополнительный блок информации
Эритропоэз : предшественники эритроцитов это стволовые клетки красного костного мозга. В них осуществляется синтез гемоглобина. Для образование гема используется железо двух белков: ферритина и сидерофиллина . Суточная потребность организма в железе 20-25 мг . Большая его часть поступает из отживших и разрушившихся эритроцитов, остальное количество доставляется с пищей.
Для образования эритроцитов необходимы фолиевая кислота и витамин В 12 . Всасывание вит.В 12 пищи сопровождается его взаимодействием с внутренним фактором Касла (внешним фактором Касла называется сам вит. В 12 , поэтому говорят о взаимодействии внешнего и внутреннего факторов Касла для эритропоэза). Внутренний фактор Касла представляет собой гастромукопротеин (выделяется обкладочными или париетальными гландулоцитами и добавочными гландулоцитами или мукоцитами). Образуется комплекс: В 12 (внешний фактор Касла) + внутренний фактор Касла . Этот комплекс с кровью попадает в костный мозг, где под его влиянием обеспечивается синтез глобиновой (белковой) части молекулы гемоглобина. Синтез железосодержащей части молекулы гемоглобина находится под контролем другого витамина вит. С и вит. В 6 . Вит. В 12 также участвует в образовании липидной части стромы эритроцита.
В своем развитии эритроциты проходят несколько стадий. Ретикулоциты это последние предшественники зрелых форм эритроцитов. Количество ретикулоцитов в процентном отношении является показателем скорости эритропоэза. В норме количество ретикулоцитов в крови составляет 0,5-1% от общего числа эритроцитов, что служит показателем нормальной скорости эритропоэза. Скорость эритропоэза может возрастать в несколько раз при обильных и быстрых кровопотерях, патологическом разрушении зрелых форм, в условиях гипоксии и гипоксемии. В плазме крови в этих условиях появляются в значительных концентрациях особые ускоряющие эритропоэз вещества эритропоэтины (Карно и Дефляндер, 1906 г.). Они представляют собой гормон гликопротеиновой природы, синтезируемый почками и печенью, а также подчелюстными слюнными железами. Эритропоэтин в небольших концентрациях постоянно присутствует в плазме крови человека. Основной клеткой-мишенью для эритропоэтинов являются ядерные эритроидные предшественники в костном мозгу. Эритропоэтин увеличивает скорость образования гемоглобина. Помимо эритропоэтина на кроветворение оказывают влияние андрогены и ряд медиаторов (адреналин и норадреналин).
Продолжительность жизни эритроцитов до 120 дней. При этом непрерывно образуются новые клетки и отмирают старые. Разрушение отживших эритроцитов происходит разными путями:
При разрушении эритроцитов гемоглобин распадается на гем и глобин. От гема отделяется железо. Оно сразу же используется для создания новых молекул гемоглобина. Возникающий избыток железа (если он возникает) запасается впрок в печени, селезенке, слизистой оболочке тонкой кишки: здесь эти молекулы железа вступают в соединение со специфическими белками, конечным итогом этой реакции является появление ферритина и гемосидерина .
ЛЕЙКОПОЭЗ
Лейкопоэз находится в прямой зависимости от распада лейкоцитов: чем больше их распадается, тем больше образуется. Стимулирующее влияние на лейкопоэз оказывают:
Все перечисленные факторы являются возмущающими для системы лейкопоэза. Пути же реализации этих воздействий, опять-таки, традиционны: нервный и гуморальный. На первом месте необходимо отмечать все-таки гуморальный путь регуляции.
Разрушение и появление новых лейкоцитов происходит непрерывно. Они живут часы, дни, недели, часть лейкоцитов не исчезает на протяжении всей жизни человека. Место лейкодиареза : слизистая оболочка пищеварительного тракта, а также ретикулярная ткань.
ТРОМБОЦИТОПОЭЗ
Физиологическим регулятором процесса тромбоцитопоэза являются тромбопоэтины. Химически они связаны с высокомолекулярной белковой фракцией, относящейся к гамма-глобулинам. В зависимости от места образования и механизма действия различают тромбоцитопоэтины короткого и длительного действия. Первые образуются в селезенке и стимулируют выход тромбоцитов в кровь. Вторые содержатся в плазме крови и стимулируют образование эритроцитов в костном мозге. Особенно интенсивно тромбоциты вырабатываются после кровопотерь. Спустя несколько часов их число может удвоиться.
Нервная регуляция
Фактов, свидетельствующих о существовании специализированной системы, регулирующей кроветворение, не существует. Однако обильная иннервация кроветворных тканей, наличие в них большого числа интерорецепторов указывают на то, что эти органы включены в систему рефлекторных взаимодействий. Впервые идея нервной регуляции кроветворения и перераспределения форменных элементов крови была высказана С.П. Боткиным. Позднее это положение получило дальнейшее развитие в разнообразных методических условиях и было экспериментально подтверждено В.Н. Черниговским и А.Я. Ярошевским. Эти авторы показали наличие двусторонних связей кроветворных органов с центральными структурами нервной системы, следовательно, возможно существование безусловно-рефлекторных регулирующих механизмов работы этих органов. В настоящее время доказано наличие и условно-рефлекторного механизма регуляции гемопоэза. Т.о., гемопоэз может регулироваться как безусловнорефлекторно, так и условнорефлекторно.
Стенка желточного мешка (на 2-3й неделе внутриутробного развития)
Стволовая клетка крови мигрирует
1. Селезенка (с 1й недели эмбрионального развития) универсальный орган кроветворения
2. Печень (с 3-4-5й недели эмбрионального развития) бласты, грануло- и мегакариоциты
3. Тимус (с 7-8й недели эмбрионального развития) - лимфоциты
4. Лимфатические узлы (с 9-10й недели эмбрионального развития) эритроциты, Т- и В-лимфоциты, гранулоциты
5. Красный костный мозг (с 12й недели эмбрионального развития и в постнатальной жизни) является центральным органом кроветворения, обеспечивает универсальный гемопоэз
ритроциты
Тромбоциты
Лейкоциты
Агранулоциты:
Моноциты
Лимфоциты
Гранулоциты:
Нейтрофилы
Базофилы
Эозинофилы
Красный костный мозг (миелоидная ткань)
Тимус
Лимфоидная ткань миндалин и кишечника
Лимфатические узлы
Селезенка
Форменные элементы крови
Органы гемопоэза
(Лимфоид-ная ткань)
Регуляция эритропоэза
Гипоксия
1)усиливает пролиферацию клеток-предшественников эритроидного ряда и всех готовых к делению эритробластов;
2)ускоряет синтез Hb во всех эритроидных клетках и ретикулоцитах;
3)ускоряет образование ферментов, участвующих в формировании гема и глобина;
4)усиливает кровоток в сосудах красного костного мозга, увеличивает выход в кровь ретикулоцитов
Почки (уровень оксигенации почек)
Сам эритропоэз
Эритропения
приводит к анемиям
Эритроцитоз
Возникает истинный (абсолютный) и относительный
Обеспечивается:
Необходимы для образова-ния нуклео-протеинов, деления и созревания ядер клеток
Гипоксемия
Возбуждение от хеморецепторов сосудов передается через центростремительные нервы к стволовой части мозга
Активация центров симпатической нервной системы
Активация симпато-адреналовой системы
Повышенный выброс адреналина (медиатора симпатической нервной системы)
Под действием симпатических влияний рефлекторно происходит повышенный выброс эритроцитов из селезенки (емкостные сосуды)
Регуляция гемопоэза (эритропоэза)
Гипоксемия
Хеморецепторы
ЦНС
Гипоталамус
ЦНС
Гипофиз
Тропные гормоны (АКТГ, СТГ)
Железы внутренней секреции (щитовидная железа, надпочечники)
Гормоны
Ствол мозга
Депо эритроцитов (селезенка)
Выброс эритроцитов
Увеличение напряжения О 2 крови
Усиление эритропоэза
Красный костный мозг
Продукты распада эритроцитов
Почки, печень
Эритропоэтины
Гуморальный путь регуляции
Нервный путь регуляции
Регуляция лейкопоэза
Возмущающие факторы ( a , b , c , d , e , f )
Рецепторы сосудистой системы, болевые рецепторы
ЦНС
Гипоталамус
Гипофиз выделяет гормоны
Симпатическая нервная система
АКТГ
СТГ
Надпочечники
Глюкокортикоиды
Красный костный мозг и другие органы лейкопоэза
Количество лейкоцитов
Лейкопоэтины
Почки, печень
В этой части речь идет о разрушении эритроцитов, об образовании эритроцитов, о разрушении и образовании лейкоцитов, о нервной регуляции кроветворения, о гуморальной регуляции кроветворения. На схеме созревание форменных элементов крови.
Клетки крови постоянно разрушаются в организме. Особенно быстрой смене подвергаются эритроциты. Вычислено, что в сутки разрушается около 200 млрд. эритроцитов. Их разрушение происходит во многих органах, но в особо большом количестве - в печени и селезенке. Эритроциты разрушаются путем разделения на все более мелкие и мелкие участки - фрагментации, гемолиза и путем эритрофагоцитоза, суть которого заключается в захватывании и переваривании эритроцитов особыми клетками - эритрофагоцитами. При разрушении эритроцитов образуется желчный пигмент билирубин, который после некоторых превращений удаляется из организма с мочой и калом. Железо, освобождающееся при распаде эритроцитов (около 22 мг в сутки), используется для построения новых молекул гемоглобина.
У взрослого человека формирование эритроцитов - эритропоэз - происходит в красном костном мозге (см. схему, щелкните мышью по изображению для увеличения). Недифференцированная клетка его - гемоцитобласт - превращается в родоначальную клетку красной крови - эритробласт, из которой образуется нормобласт, дающий начало ретикулоциту - предшественнику зрелого эритроцита. Уже в ретикулоците отсутствует ядро. Превращение ретикулоцита в эритроцит заканчивается в крови.
Все лейкоциты после некоторого периода циркуляции их в крови покидают ее и переходят в ткани, откуда обратно в кровь не возвращаются. Находясь в тканях и выполняя свою фагоцитарную функцию, они гибнут.
Зернистые лейкоциты (гранулоциты) образуются в косном мозге из миелобласта, который дифференцируется из гемоцитобласта. Миелобласт до превращения его в зрелый лейкоцит проходит через стадии промиелоцита, миелоцита, метамиелоцита и палочкоядерного нейтрофила (см. схему, щелкните мышью по изображению для увеличения).
Незернистые лейкоциты (агранулоциты) также дифференцируются из гемоцитобласта.
Лимфоциты образуются в зобной железе и лимфатических узлах. Родоначальной клеткой их является лимфобласт, превращающийся в пролимфоцит, дающий уже зрелый лимфоцит.
Моноциты образуются не только из гемоцитобласта, но и из ретикулярных клеток печени, селезенки, лимфатических узлов. Первичная его клетка - монобласт - превращается в промоноцит, а последний - в моноцит.
Исходной клеткой, из которой формируются тромбоциты, является мегакариобласт костного мозга. Непосредственным предшественником тромбоцита является мегакариоцит - крупная клетка, имеющая ядро. От ее цитоплазмы отшнуровываются тромбоциты.
Еще в позапрошлом столетии С.П.Боткин - русский клиницист - поднял вопрос о ведущей роли нервной системы в регуляции кроветворения. Боткиным описаны случаи внезапного развития анемии после психического потрясения. В дальнейшем последовало бесчисленное множество работа, свидетельствующих, что при всяком воздействии на центральную нервную систему меняется картина крови. Так, например, введение различных веществ в подоболочные пространства мозга, закрытые и открытые травмы черепа, введение воздуха в желудочки мозга, опухоли мозга и целый ряд других нарушений функций нервной системы неизбежно сопровождаются изменениями состава крови. Зависимость периферического состава крови от деятельности нервной системы стала совершенно очевидной после установления В.Н.Черниговским существования во всех кроветворных и кроверазрушающих органах рецепторов. Они передают информацию в центральную нервную систему о функциональном состоянии этих органов. В соответствии с характером поступающей информации центральная нервная система посылает импульсы к кроветворным и кроверазрушающим органам, изменяя их деятельность в соответствии с требованиями конкретной ситуации в организме.
Предположение Боткина и Захарьина о влиянии функционального состояния коры головного мозга на деятельность кроветворных и кроверазрушающих органов является теперь экспериментально установленным фактом. Образование условных рефлексов, выработка различных видов торможения, любое нарушение динамики корковых процессов неизбежно сопровождаются изменениями состава крови.
Гуморальная регуляция образования всех клеток крови осуществляется гемопэтинами. Их делят на эритропоэтины, лейкопоэтины и тромбопоэтины.
Эритропоэтины - вещества белково-углеводной природы, которые стимулируют образование эритроцитов. Эритропоэтины воздействуют непосредственно в костный мозг, стимулируя дифференциацию гемоцитобласта в эритробласт. Установлено, что под их влиянием усиливается включение железа в эритробласты, увеличивается число их митозов. Предполагают, что эритропоэтины образуются в почках. Недостаток кислорода в среде является стимулятором образования эритропоэтинов.
Лейкопоэтины стимулируют образование лейкоцитов путем направленной дифференциации гемоцитобласта, усиления митотической активности лимфобластов, ускорения их созревания и выхода в кровь.
Тромбоцитопоэтины наименее изучены. Известно лишь, что они стимулируют образование тромбоцитов.
В регуляции кроветворения существенное значение имеют витамины. Специфическое действие на формирование эритроцитов оказывают витамин В 12 и фолиевая кислота. Витамин В 12 в желудке образует комплекс с внутренним фактором Кастла, который секретируется главными железами желудка. Внутренний фактор необходим для транспорта витамина В 12 через мембрану клеток слизистой оболочки тонкой кишки. После перехода этого комплекса через слизистую он распадается и витамин В 12 , попадая в кровь, связывается с ее белками и переносится ими в печень, почки и сердце - органы, являющиеся депо этого витамина. Всасывание витамина В 12 происходит на всем протяжении тонкого кишечника, но больше всего - в подвздошной кишке. Фолиевая кислота всасывается также в током кишечнике. В печени она под влиянием витамина В 12 и аскорбиновой кислоты превращается соединение, активирующее эритропоэз. Витамин В 12 и фолиевая кислота стимулируют синтез глобина.
Витамин С необходим для всасывания в кишечнике железа. Этот процесс усиливается под его влиянием В 8-10 раз. Витамин В 6 способствует синтезу гема, витамин В 2 - построению мембраны эритроцита, витамин В 15 необходим для формирования лейкоцитов.
Особое значение для кроветворения имеют железо и кобальт. Железо необходимо для построения гемоглобина. Кобальт стимулирует образование эритропоэтинов, так как он входит в состав витамина В 12. Образование клеток крови стимулируется также нуклеиновыми кислотами, образующимися при распаде эритроцитов и лейкоцитов. Для нормальной функции кроветворения важно полноценное белковое питание. Голодание сопровождается уменьшением митотической активности клеток костного мозга.
Уменьшение количества эритроцитов носит название анемии, количества лейкоцитов - лейкопении и тромбоцитов - тромбоцитопении. Изучение механизма формирования клеток крови, механизма регуляции кроветворения и кроверазрушения позволило создать множество различных лекарственных препаратов, которые восстанавливают нарушенную функцию кроветворных органов.
Гемопоэз – это сложный комплекс механизмов, обеспечивающих образование и разрушение форменных элементов крови .
Кроветворение осуществляется в специальных органах: печени , красном костном мозге , селезенке, тимусе, лимфатических узлах . Различают два периода кроветворения: эмбриональное и постнатальное.
По современным представлением единой материнской клеткой кроветворения является стволовая клетка , из которой через ряд промежуточных стадий, образуются эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
Эритроциты образуются интраваскулярно (внутри сосуда) в синусах красного костного мозга.
Лейкоциты образуются экстраваскулярно (вне сосуда). При этом гранулоциты и моноциты созревают в красном костном мозге, а лимфоциты в тимусе, лимфатических узлах, селезенке.
Тромбоциты образуются из гигантских клеток мегакариоцитов в красном костном мозге и легких. Они также развиваются вне сосуда.
Образование форменных элементов крови происходит под контролем гуморальных и нервных механизмов регуляции.
Гуморальные компоненты регуляции делят на две группы: экзогенные и эндогенные факторы.
К экзогенным факторам относятся биологически активные вещества, витамины группы В, витамин С, фолиевая кислота, а также микроэлементы. Эти вещества, влияя на ферментативные процессы в кроветворных органах, способствуют дифференцировке форменных элементов, синтезу их составных частей.
К эндогенным факторам относятся:
Фактор Касла – сложное соединение, в котором выделяют так называемые внешний и внутренний факторы. Внешний фактор – это витамин В 12 , внутренний – вещество белковой природы, которое образуется добавочными клетками желез дна желудка. Внутренний фактор предохраняет витамин В 12 от разрушения соляной кислотой желудочного сока и способствует его всасыванию в кишечнике. Фактор Касла стимулирует эритропоэз.
Гемопоэтины – продукты распада форменных элементов крови, которые оказывают стимулирующее влияние на кроветворение.
Эритропоэтины , лейкопоэтины и тромбоцитопоэтины – повышают функциональную активность кроветворных органов, обеспечивают более быстрое созревание соответствующих клеток крови.
Определенное место в регуляции гемопоэза принадлежит железам внутренней секреции и их гормонам. При повышенной активности гипофиза наблюдается стимуляция гемопоэза, при гипофункции – выраженная анемия. Гормоны щитовидной железы необходимы для созревания эритроцитов, при ее гиперфункции наблюдается эритроцитоз.
Вегетативная нервная система и ее высший подкорковый центр – гипоталамус – оказывают выраженное влияние на гемопоэз. Возбуждение симпатического отдела сопровождается его стимуляцией, парасимпатического – торможением.
Возбуждение нейронов коры больших полушарий сопровождается стимуляцией кроветворения, а торможение – его угнетением.
Таким образом, функциональная активность органов кроветворения и кроверазрушения обеспечивается сложными взаимоотношениями нервных и гуморальных механизмов регуляции, от которых зависит в конечном итоге сохранение постоянства состава и свойств универсальной внутренней среды организма.
ПРОЦЕСС ДВИЖЕНИЯ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОСТЕОЛОГИИ И СИНДЕСМОЛОГИИ
ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
Одним из важнейших приспособлений организма человека к окружающей среде является движение. Оно осуществляется при помощи опорно-двигательного аппарата (ОДА), объединяющего кости, их соединения и скелетные мышцы. Опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную часть и активную части.
К пассивной части относят кости и их соединения, от которых зависит характер движений частей тела, но сами они выполнять движение не могут.
Активную часть составляют мышцы скелета, которые обладают способностью к сокращению и приводят в движение кости скелета (рычаги).
ОДА выполняет в организме важнейшие функции:
1. опорную : скелет является опорой тела человека, а мягкие ткани и органы прикрепляются к разным частям скелета. Наиболее выражена функция опоры у позвоночника и нижних конечностей;
Кровь, состоящая из плазмы и форменных элементов, образуется в результате взаимодействия многих органов и систем организма. В данном разделе рассмотрены механизмы создания форменных элементов крови (поддержание определенного уровня компонентов плазмы зависит от функции печени , почек и других органов и рассматривается в соответствующих разделах).
У взрослого человека форменные элементы крови образуются (кроветворения) в костном мозге. Кроветворения - многостадийный процесс клеточных дифференцировок, в результате которого в кровь выходят зрелые форменные элементы - лейкоциты, эритроциты, тромбоциты. Большинство клеток крови являются конечными, неспособными к самообновлению элементами. Постоянный процесс обновления заключается в гибели части клеток и замене их новообразованными. Схема кроветворения основывается на гипотезе А. А. Максимова, которая была предложена еще в начале нашего века, о унитарное (Из общей клетки) происхождения всех клеток крови.
На данном этапе процесс развития клеток в костном мозге, его регулирования изучены сравнительно неплохо. Хотя остаются еще белые пятна, которые касаются как морфологии, так и тонкостей некоторых механизмов. Механизмы, обеспечивающие дифференцировку (регуляторы кроветворения), должны поддерживать процесс создания форменных элементов на таком уровне, чтобы в периферической крови не возник дефицит клеток. Поскольку развитие клеток в костном мозге продолжается в течение многих суток, то заметный прирост клеток, связан с увеличением количества форменных элементов крови, будет ощущаться на периферии лишь через несколько суток.
В реальной жизни возникают состояния, требующие изменения активности кроветворения. Чаще возникает потребность в активизации создания какого-то одного типа клеток. В связи с отсутствием настоящего депо эритроцитов при возникновении потребности в повышенном снабжении организма кислородом (при кровопотере и т.д.) возникает необходимость в усиленном эритропоэза. В отличие от этого, всегда довольно много тромбоцитов, особенно лейкоцитов содержится в депо. В случае необходимости они, исходя из депо, быстро пополняют пул циркулирующих клеток и доходят до места инфекции или участка повреждения сосудов. Поэтому, например, интенсификация процесса лейкоцитов наблюдается лишь при длительном существовании в организме очага инфекции. Указанные различия накладывают отпечаток и на скорость изменения активности систем регулирования для красного и других побегов кроветворения.
Кроветворные клетки происходят от одной клетки-предшественницы. Это так называемая стволовая клетка. Одной из характерных свойств ее является самоподдержания. Оно заключается в том, что при делении одна из дочерних клеток остается стволовой, а вторая может стать на путь дальнейшего дифференцирования и пролиферации. После нескольких делений эта клетка образует класс полипотентных клеток, то есть способных дифференцироваться во все клетки крови.
При выращивании культуры клеток in vitro заметили, что каждая клетка-предшественница образует колонии, состоящие из дочерних клеток, которые прошли ту или иную стадию дифференцировки и пролиферации. Поэтому такие клетки называются колониеобразующих единиц.
Дальнейшее развитие клеток связан с формированием унипотентних клеток, которые превращаются во время своего развития только в соответствующий тип форменных элементов крови. Первой «видшнуровуеться» клетка, которая дает колонию лимфоцитов. Клетки, оставшиеся еще содержат плюропотентний потенциал - они могут дать начало всем клеткам, за исключением лимфоцитов. После нескольких разделов и эти клетки превращаются в предшественницы строго специализированного побега крови. Появляются предшественницы колоний эритроидного, нейтрофильного, эозинофильные, базофильные, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов.
Ввважають, что в норме для формирования зрелых клеток крови клетка-предшественник должна осуществить не менее И-г-12 делений. Продолжительность каждого митотического цикла в среднем составляет около суток, поэтому, например, к выходу эритроцитов в кровь проходит 12 дней. Эти особенности кроветворения необходимо учитывать в гематологической практике. Так, при лейкозе тип патологических клеток зависит от уровня «повреждения». Процесс может включать один побег кроветворения или несколько (на менее зрелом уровне).
