Функции эритроцитов – транспортировка кислорода и еще 5 важных предназначений красных кровяных телец

Опубликовано: 30.03.2021 17:00:00 Обновлено: 30.03.2021

Эритроциты – красные кровяные тельца, самые многочисленные клетки крови. Формально они не являются клетками, так как в процессе созревания теряют многие необходимые для клеток структуры. Например, в них отсутствуют ядра, и они не синтезируют никакие белковые молекулы, в отличие от остальных клеток организма. Так что название «клетка» в данном случае используется для удобства. Эритроциты образуются в костном мозге и постоянно циркулируют в организме, выполняя важнейшую функцию поддержания жизни – они переносят кислород из легких к тканям и органам и удаляют углекислый газ.

Кроме эритроцитов, кровь содержит плазму, тромбоциты, лейкоциты. Однако количество эритроцитов так велико, что всего пара капель крови содержит около одного миллиарда этих клеток. Они составляют около 40% всего объема крови. Собственно, именно эритроциты и придают нашей крови характерный красный цвет за счет содержания гемоглобина.

Эритроциты не вечны, со временем они изнашиваются и в конечном итоге умирают. Средний жизненный цикл эритроцита составляет примерно 120 дней – всего четыре месяца. Однако не стоит переживать, костный мозг постоянно производит новые клетки и поддерживает нужный уровень красных кровяных телец. Различные неблагоприятные обстоятельства могут сокращать или, наоборот, увеличивать их скорость воспроизводства и влиять на продолжительность их жизни – таким образом, нарушается баланс состава крови. Повышение или понижение красных кровяных телец связано с разными патологическими состояниями. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Что такое эритроциты?

Даже те, кто далек от медицины, иногда задаются вопросами: что такое эритроциты в крови? Для чего они нужны? Наравне с тромбоцитами и лейкоцитами эти кровяные клетки образуются в красном костном мозге позвоночных животных и в том числе человека. Они являются самыми многочисленными и участвуют в жизнедеятельности всех систем, способствуя перемещению кислорода по тканям и органам. Из-за своей формы и уникальной пластичности эритроциты могут легко двигаться по капиллярам, облегчая газообмен.

Строение эритроцитов

Строение и функции эритроцитов делают их пластичными, легко деформирующимися. Жидкое содержимое клеток – цитоплазма – богата гемоглобином, который содержит двухвалентный атом железа, связывающий кислород. Этот же пигмент придает тельцам красный цвет. Эритроцитарные клетки имеют дисковидную форму и не имеют ядра, которое в процессе созревания утрачивается. Состав красных телец следующий:

• сетчатая строма;
• заполненная гемоглобином ячейка;
• плотная оболочка.

Строение эритроцитов человека упрощенное: внутри находится мембрана, напоминающая сетку, тогда как плазматические оболочки лейкоцитов и тромбоцитов более сложные. Мембрана красных телец особенная – она непроницаема для катионов (за исключением калия), но хорошо пропускает анионы хлора, молекулы кислорода и углекислого газа.

Как образуются эритроциты в крови

Как образуются эритроциты? Происходит разрастание ткани путем размножения одной клетки, называемое пролиферацией. После этого стволовые клетки, как родоначальницы кроветворения, образуют крупное тельце с ядром, которое по мере роста эритроцита утрачивается. Попадая в кровяное русло, тельце трансформируется в готовый эритроцит. Процесс занимает до 3 часов, и красные клетки формируются в организме без перерыва.

Каждую секунду образуется более 2 млн эритроцитов в костном мозге позвоночника, черепа и ребер, кроме этого – в окончаниях рук и ног (у детей). Циркулируя в крови 3-4 месяца (около 110 дней), эритроциты поглощаются макрофагами и разрушаются в селезенке и печени. Небольшая часть их подвергается фагоцитозу – захватыванию твердыми частицами клеток – в сосудистом русле. Перенос кислорода по организму и участие в переносе углекислого газа – центральные функции эритроцитов. Производство клеток начинается на пятом месяце внутриутробного развития.

Состав крови, клетки крови. Эритроциты

Внутренняя среда организма (ВСО) – состоит из крови, лимфы и тканевой жидкости.

Кровь – это разновидность соединительной ткани, состоящей из жидкого межклеточного вещества сложного состава – плазмы – и взвешенных в ней клеток – форменных элементов крови: эритроцитов (красных кровяных клеток), лейкоцитов (белых кровяных клеток) и тромбоцитов (кровяных пластинок).

Тканевая жидкость – это часть плазмы, вышедшая из кровеносных капилляров наружу. Тканевая жидкость непосредственно контактирует с клетками тела, обменивается с ними веществами. Чтобы возвращать эту жидкость обратно в кровь, имеется лимфатическая система.

Лимфа – компонент внутренней среды организма человека, разновидность соединительной ткани, представляющая собой прозрачную жидкость.

Лимфа течет по лимфатическим сосудам, очищается в лимфатических узлах и возвращается в вены большого круга кровообращения.

Для внутренней среды организма характерен гомеостаз, т. е. относительное постоянство состава и других параметров. Это обеспечивает существование клеток организма в постоянных условиях, независимых от окружающей среды. Сохранением гомеостаза управляет гипоталамус (входящий в гипоталамо-гипофизарную систему).

Кровь

В организме человека количество крови составляет в среднем 4,5–5 л.

Плазма крови по объему составляет 55–60%, а форменные элементы – 40–45%.

В 1 мм3 крови содержится 4,5–5 млн эритроцитов, 5–8 тыс. лейкоцитов, 200–400 тыс. тромбоцитов.

Плазма крови – желтоватая полупрозрачная жидкость. В ее состав входит вода (90–92%), минеральные и органические вещества (8–10%), 7% белков, 0,7% жиров, 0,1% – глюкозы, остальная часть плотного остатка плазмы – гормоны, витамины, аминокислоты, продукты обмена веществ.

Форменные элементы крови

Эритроциты – безъядерные красные кровяные клетки, имеющие форму двояковогнутых дисков. Такая форма увеличивает поверхность клетки в 1,5 раза. Эритроциты составляют почти половину объема крови, что объясняет ее очень высокую способность связывать кислород, кислородная емкость крови равна 20%. В 1 мм3 крови содержится от 4 до 5 млн эритроцитов.

Цитоплазма эритроцитов содержит белок гемоглобин – сложное органическое соединение, состоящее из белка «глобина» и пигмента крови «гема», в состав которого входит железо в виде ионов Fe3+.

В клетках зрелых эритроцитов отсутствует ядро, т. е. эритроциты – безъядерные клетки. В эритроцитах нет также митохондрий. Это не только высвобождает дополнительное место для гемоглобина, но и заставляет их дышать анаэробно, т. е. не потребляя кислород, который они переносят.

Гемоглобин обратимо связывает кислород (превращаясь в оксигемоглобин) в местах с высокой его концентрацией и отдает его в местах с низкой концентрацией. Эритроциты содержат также фермент карбоангидразу, участвующий в транспорте диоксида углерода CO2.

Основная функция эритроцитов – транспортировка кислорода и углекислого газа.

Цикл жизни эритроцитов

Продолжительность жизни эритроцитов составляет 120–130 дней.

Эритроциты развиваются из ядерных клеток в красном костном мозге губчатого вещества кости. В процессе созревания они теряют ядро и поступают в кровь. В печени и селезенке они разрушаются. Из гемоглобина образуется пигмент желчи. Белковая часть эритроцита при этом расщепляется до аминокислот, а железо высвобождается из небелковой (пигментной) части гемоглобина, называемой гемом, и запасается в печени в составе железосодержащего белка ферритина. Затем железо может использоваться повторно при образовании новых эритроцитов или для синтеза цитохромов.

Остальная часть молекулы гема расщепляется с образованием двух желчных пигментов – красного билирубина и зеленого биливердина. Они выводятся в кишечник в составе желчи.

Какую функцию выполняют эритроциты крови?

Кровяные тельца играют важную роль в организме человека.

Помимо переноса кислорода к тканям из легких, функции эритроцитов в крови включают:

1. Обратную транспортировку углекислого газа к легким из тканей.
2. Перенос на своей поверхности полезных аминокислот.
3. Доставку воды от тканей к легким. Она выделяется в виде пара.
4. Выделение эритроцитарных факторов свертывания крови.
5. Регуляция вязкости крови, которая благодаря участию красных телец меньше в мелких сосудах по сравнению с крупными.

• Анализ крови после химиотерапии: норма, расшифровка, общий анализ крови

Дыхательная функция эритроцитов

Кислотно-основное состояние, то есть соотношение гидроксильных и водородных ионов в биологической среде, регулируется красными кровяными тельцами. Они же переправляют О2и СО2 от тканей к легким. Газообмен – основная функция эритроцитов.

Как это работает:

1. Вдыхаемый кислород попадает в легкие. Туда через узкие сосуды и крохотные капилляры протискиваются кровяные тельца.
2. Железо гемоглобина захватывает кислород, при этом пигмент меняет свой цвет от синего к красному. И эритроциты разносят собранный кислород по всему телу.
3. Водород окисляется клетками тела, и вместе с этим образуется углекислый газ. Большая часть возвращается назад через легкие, но некоторые молекулы остаются на эритроцитах.

Питательная функция эритроцитов

Отвечая на вопрос, какую функцию выполняют эритроциты, упоминают транспортную. Но «перевозят» они не только кислород с углекислым газом, но и полезные вещества. Незаменимые аминокислоты и липиды концентрируются на поверхности красных телец, попадая туда из плазмы, и транспортируются к клеткам тканей. В этом – питательные функции эритроцитов.

Защитная функция эритроцитов

Важной функцией эритроцитов является защита организма от вредных веществ. На поверхности красных кровяных телец находятся антитела белковой природы. Благодаря им эритроциты способны связывать некоторые токсины и обезвреживать их, выполняя роль защитника от ядов. Кроме того, красные тельца принимают участие в свертывании крови, гемостазе (сосудисто-тромбоцитарном) и фибринолизе – процессе растворения тромбов.

Ферментативная функция эритроцитов

Красные кровяные тельца – носители разнообразных ферментов. В этом заключается еще одна транспортная функция эритроцитов в крови человека. Все ферменты в кровяных клетках можно разделить на три вида:

• Эритроциты в крови: функции, содержание в норме и причины отклонения от референтных величин

• регулирующие оксигенацию и диоксигенацию;
• способствующие выполнению транспортных функций;
• обеспечивающие биологические процессы энергией.

Норма эритроцитов в крови (х 1012 в 1 л.)

Чтобы определить уровень содержания лимфоцитов, выполняют забор капиллярной или венозной крови. Нормы:

• У женщины: от 3,7 — 4,7
• У беременной женщины: 3–3,5.
• У мужчины: 4 — 5,1.

Если в анализе крови повышены эритроциты (эритроцитоз), то это указывает на нарушения, которые могут представлять серьезную опасность для здоровья.

Эритроцитоз бывает двух видов: первичный — встречается редко и является наследственной болезнью; вторичный — является следствием приобретенных заболеваний.

Заболевания, которые провоцируют патологический рост уровня эритроцитов в крови:

• болезнь Вакеза
• пороки сердца
• заболевания легких
• злокачественные опухоли
• болезнь Аэрза
• синдром Пиквика

Другие причины повышения эритроцитов, не связанные с болезнями:

• недостаточное количество необходимых для пищеварения ферментов
• обезвоживание
• употребление некачественной воды (например, хлорированной или слишком газированной)
• нехватка витаминов
• курение

Из-за перенасыщения красными кровяными тельцами кровь приобретает более густую консистенцию, что приводит к ухудшению процессов дыхания и снабжения клеток кровью.

Сбои в кровоснабжении ведут за собой нарушения в работе коры головного мозга. Так же у пациента выявляется увеличение объема печени, селезенки и почек. Все осложнения, возникающие при эритроцитозе, могут в конечном итоге привести человека к гибели.

Как выглядят эритроциты?

Строение эритроцитов связано с выполняемой ими функцией, и внешне они отличаются от других кровяных клеток, циркулирующих в организме. Они имеют другую – особенную – форму и размеры. По природе кровяные тельца наделены своеобразными чертами – крохотный размер, форма приплюснутого диска, отсутствие ядра. Это необходимо для того, чтобы быстрее справляться с транспортировкой газа в крови.

Форма эритроцитов

Красные кровяные тельца представляют собой сплюснутый двояковыгнутый диск (дискоцит). Внутриклеточное пространство увеличено за счет неимения мембранных перегородок и ядра, которого лишены зрелые эритроциты всех млекопитающих. Форма эритроцитов человека увеличивает и суммарную площадь их поверхности. Внутри телец присутствует повышенный объем белкового пигмента гемоглобина, связывающего молекулы кислорода и углекислого газа.

Специфическая форма повышает эффективность основной функции всех эритроцитов. Однако вся масса кровяных телец неоднородна. Вместе с клетками правильной формы двояковыгнутого диска встречаются и другие, процент их из общего числа невелик (менее 10%). Это:

• плоскоциты с плоской поверхностью;
• стареющие виды данных клеток – эхиноциты;
• шаровидные сфероциты;
• куполообразные стоматоциты.

Эритроциты – размеры

Диаметр кровяных телец варьируется от 6 до 8,2 микрометров (мкм). Максимальная толщина – всего 2 мкм. Крохотный размер позволяет легко перемещаться по микроскопическим капиллярным сосудам. Явления, когда нормальные размеры эритроцитов увеличиваются в ту или иную сторону современная медицина называет макроцитоз и микроцитоз. Диаметр здоровых телец – 7-9 микрон, они именуются нормоциты. Все, что ниже – это микроциты, а выше – макроциты.

Пониженные эритроциты

Главные симптомы низкого уровня эритроцитов:

• Слабость или утомляемость.
• Недостаток энергии.
• Бледность кожных покровов.

Сниженные эритроциты – относительно распространенная патология. Малое число красных кровяных телец и/или гемоглобин называется анемией. Если эритроцитов мало, в кровеносном русле, соответственно, становится меньше гемоглобина, который переносит кислород. Таким образом, организм испытывает кислородное голодание, а мы чувствуем слабость, сонливость, упадок жизненных сил, головокружение. На фоне анемии выпадают волосы, кожа становится бледной, сухой.
Есть много форм анемии, каждая из которых имеет свою причину. Анемия может быть временной или приобретенной; в зависимости от выраженности – от легкой до тяжелой степени. Согласно публикации журнала The Lancet от 2015 года, около одной трети населения мира страдает анемией.

Наиболее распространенные причины пониженных красных кровяных телец:

• Несбалансированное питание с дефицитом железа, витамина B12 или фолиевой кислоты.
• Повреждение костного мозга (токсины, лучевая или химиотерапия, инфекция, прием некоторых лекарств).
• Любые заболевания костного мозга.
• Хронические воспалительные процессы.
• Кровотечение в пищеварительном тракте (например, при язвах, полипах, раке толстой кишки).
• Обильные менструальные кровотечения.
• Травма с масштабной кровопотерей.
• Состояния, вызывающие разрушение эритроцитов (например, гемолитическая анемия, вызванная аутоиммунными процессами или дефектами самих эритроцитов).
• Почечная недостаточность – серьезные патологии почек приводят к сокращению эритропоэтина (или гемопоэтина) – гормона почек, который способствует выработке эритроцитов.

Риск анемии выше в следующих группах:

• дети возрастом от 6 месяцев до 2 лет;
• беременные или недавно родившие женщины;
• соблюдающие диету с низким содержанием витаминов, минералов и железа, красного мяса;
• пациенты, регулярно принимающие лекарства, вызывающие воспаление слизистой оболочки желудка (например, ибупрофен);
• имеющие в семейном анамнезе наследственную анемию, такую как серповидноклеточная анемия или талассемия;
• пациенты с кишечным расстройством, которое влияет на всасывание питательных веществ (например, болезнь Крона);
• пережившие недавно большую кровопотерю из-за операции или травмы;
• люди с хроническими заболеваниями (ВИЧ, диабет, заболевание почек, рак, ревматоидный артрит, сердечная недостаточность, заболевание печени).

Строение эритроцитов лягушки

Ученые давно установили, что красные кровяные клетки человека обладают чертами строения, которые обеспечивают наиболее эффективный газообмен. Это касается и формы, и количества, и внутреннего содержимого. Это особенно очевидно, когда сравнивают строение эритроцитов крови человека и лягушки. У последних красные кровяные клетки имеют овальную форму и содержат ядро. Это значительно уменьшает содержание дыхательных пигментов. Эритроциты лягушки значительно крупнее человеческих, поэтому и концентрация их не так высока. Для сравнения: если у человека в кубическом мм их более 5 млн., то у земноводных эта цифра достигает 0,38.

Белые кровяные клетки — лейкоциты

Лейкоциты исполняют защитные функции, как только в организм проникает инфекция в дело вступают белые кровяные клетки — лейкоциты. Лейкоциты постоянно находятся на страже. Некоторые лейкоциты (лимфоциты) производят защитные антитела – белки, нейтрализующие или уничтожающие вирусы и болезнетворные бактерии.

Жизненный цикл лейкоцитов сравнительно короток — от нескольких дней, до нескольких недель. В одном кубике крови здорового человека содержится от 4 до 8 тысяч лейкоцитов. Если организм борется с инфекцией, это число может увеличиться. Постоянное слишком большое или слишком малое количество лейкоцитов в крови может свидетельствовать о наличии серьёзных заболеваний.

Общие закономерности существования эритроцита

Эритроцит – клетка, произошедшая из красного ростка кроветворения. В сутки таких клеток вырабатывается порядка 2,4 миллиона, они попадают в кровоток и начинают выполнять свои функции. В ходе экспериментов определено, что у взрослого человека эритроциты, строение которых существенно упрощено по сравнению с другими клетками тела, живут 100-120 суток.

У всех позвоночных (за редким исключением) от органов дыхания к тканям кислород переносится посредством гемоглобина эритроцитов. Есть и исключения: все представители семейства “белокровных” рыб существуют без гемоглобина, хотя они могут его синтезировать. Поскольку при температуре их обитания кислород хорошо растворяется в воде и плазме крови, то более массивные его переносчики, которыми являются эритроциты, этим рыбам не требуются.

• Эритроциты в крови — что это? Почему важен уровень эритроцитов?