Эритроциты, дифференцировка эритроцитов
Первой морфологически различимой клеткой в ряду эритропоэза является эритробласт. В современной схеме кроветворения морфологически распознаваемые эритроциты, следующие за эритробластом и не имеющие характерных морфологических особенностей властных клеток, получили номенклатурные названия: пронормоцит, нормоцит базофильный, полихроматофильный, оксифильный (ортохромный). К сожалению, эти более точные названия эритроцитов не нашли широкого распространения.
Эритробласт - на мазках костного мозга имеет диаметр 20- 25 мкм; округлое ядро имеет нежную структуру, занимает 0,8 клетки, содержит 1-3 ядрышка. Ободок цитоплазмы (шириною примерно 2 мкм) при окраске азурэозином по Романовскому имеет характерный насыщенно синий цвет. Тонкий участок цитоплазмы вокруг ядра и небольшая область, соответствующая клеточному центру, остаются светлыми.
При исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа в цитоплазме эритробласта обнаруживаются митохондрии (размером 0,2-0,5 мкм), их число от 20 до 50. Митохондрии обычно расположены вокруг небольшой светлой зоны (область клеточного центра). Эритробласты не способны к амебоидному движению.
Электронно-микроскопическое изучение показывает, что плазма ядра не имеет характерной структуры. Ядрышки большие, занимают почти четверть ядра. Многочисленные рибосомы (единичные и в виде полисом) рассеяны по всей цитоплазме. Иногда в клетке выявляются каналы эндоплазматической сети. При больших увеличениях (от 100 000 и выше) можно обнаружить рассеянные по цитоплазме молекулы ферритина. В эритробластах ферритин не образует крупных скоплений.
Пронормоцит (пронормобласт) - мало отличается от эритробласта по размеру, имеет более грубую структуру ядра, ядрышки в светооптическом микроскопе не выявляются. Цитоплазма базофильна.
Нормоцит (нормобласт) базофильный - на мазках костного мозга имеет диаметр 16-18 мкм. Ядро приобретает характерную радиальную структуру («колесовидное ядро»). Цитоплазма узкая, базофильная, с узкой перинуклеарной зоной.
При исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа выявляется характерная структура ядра нормоцитов, цитоплазма имеет темно-серый цвет. В ней можно различить небольшую центросому и митохондрии, которые обычно группируются в определенной части цитоплазмы.
По данным электронно-микроскопического исследования в клетке содержится примерно 20-30 митохондрий, их число убывает по мере созревания клетки. Обнаруживаются центриоли и пластинчатый комплекс. Цитоплазма заполнена многочисленными полисомами. В ней имеются также небольшие отложения ферритина.
Нормоцит поляхроматофильный имеет округлое ядро с выраженной колесовидной структурой. Цитоплазма по мере накопления гемоглобина теряет базофилию и приобретает смешанную окраску, так называемую полихромазию. Эта окраска постепенно уступает место чисто розовому оксифильному тону, характерному для оксифильных нор-моцитов, ретикулоцитов и эритроцитов. Размеры полихроматофильных нормоцитов и их ядер могут значительно колебаться.
Нормоцит оксифильный (ортохромный) имеет небольшое округлое темное ядро с плотным хроматином. Цвет цитоплазмы розовый. Ядерно-цитоплазматическое отношение низкое.
При исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа цитоплазма полихроматофильных и оксифильных нормоцитов выглядит очень темной; если осторожно нажать на покровное стекло, можно увидеть митохондрии как светлые органеллы на фоне темно-серой цитоплазмы эритроцитов.
Большая часть эритроцитов теряет ядро на стадии позднего полихроматофильного нормоцита, стадию оксифильного нормоцита проходят около 20% клеток.
Исследования, проведенные с помощью фазово-контрастного и электронного микроскопа, показали, что нормоцит освобождается от ядра путем выталкивания его. В экспериментальных условиях этот процесс занимает 10 мин. Во время денуклеации нормоцит совершает активные движения, выбрасывает многочисленные отростки. Один из таких отростков содержит ядро. Феномен денуклеации напоминает отделение двух дочерних клеток после митоза. При электронно-микроскопическом исследовании видно, что выброшенное ядро окружено тонкой полоской цитоплазмы.
По данным Finch в среднем в костном мозге здорового человека содержится примерно 5,36-109 ядерных клеток эритроидного ростка (от 3,4-109 до 8,6-109) и 5,73-109 ретикулоцитов на 1 кг массы. Лейко-эритробластическое соотношение (количество ядерных клеток миелоидного ряда, отнесенное к количеству ядерных эритроцитов) равно у здоровых людей 4:1. Тем не менее, число митозов эритроцитов составляет примерно 69,% от общего их числа, наблюдаемого в костном мозге.
Митотическая активность эритроцитов снижается по мере их созревания. Так, по данным Astaldi, митотический индекс для базофильных нормоцитов равен примерно 32 (на 1000 клеток), а для полихроматофильных - 20. Митозы оксифильных нормоцитов не наблюдаются. Статмокинетический индекс (митотический индекс клеток, подсчитанный после обработки клеток колхицином, который останавливает митозы в метафазе) в культуре костного мозга здорового человека для базофильных нормоцитов равен 200, для полихроматофильных - 65-70, для оксифильных - 0. Индекс включения 3Н-тимидина также уменьшается по мере гемоглобинизации цитоплазмы, оксифильные нормоциты не включают тимидин.
Синтез РНК в эритроидных клетках тем интенсивнее, чем моложе эритроцит. На стадии полихроматофильного нормоцита синтез РНК заканчивается, однако синтез глобина происходит до стадии ретикулоцита включительно.
В настоящее время для обозначения совокупности всех клеток эритроцитов широко используется термин «эритрон». Впервые этот термин ввел Boycott в 1913 г. Позднее Castle и Minot использовали термин «эритрон» для обозначения всей совокупности эритроидных клеток, которые находятся в сосудах и костном мозге.
Lajtha и Oliver провели ряд исследований кинетики эритропоэза, результаты которых нашли отражение в предложенной ими модели эритрона. В этой модели отражены три возможных пути, по которым происходит развитие клеток эритроидного ряда, получившие название нормального, терминального и неэффективного эритропоэза.
В норме эритропоэз происходит в основном по I типу (нормальный эритропоэз). При этом клетка, которая начинает синтез гемоглобина (по номенклатуре авторов - пронормобласт), проходит два митотических цикла, каждый из которых занимает по 20 ч. В это время синтез гемоглобина происходит с высокой скоростью. После второго деления образуются базофильные нормоциты, содержащие по 10,8 пг гемоглобина.
Митотический цикл базофильных нормоцитов также занимает примерно 20 ч, в результате деления их образуются ранние полихроматофильные нормоциты, содержащие уже около 13 пг гемоглобина. В ранних полихроматофильных нормоцитах синтетические процессы замедляются и время клеточного цикла увеличивается до 30 ч. После деления раннего полихроматофильного нормоцита образуются средние полихроматофильные нормоциты, которые не включают 3Н-тимидин и не способны делиться. Сначала средний полихроматофильный нормоцит содержит около 13,5 пг гемоглобина, но синтез гемоглобина продолжается, хотя и с очень низкой скоростью.
Из стадии среднего полихроматофильного нормоцита клетка (без деления) переходит в стадию позднего полихроматофильного нормоцита.
Кроме «нормально» развивающейся популяции в костном мозге содержится также быстро созревающая популяция эритроцитов (терминальный эритропоэз). Существование этой быстро созревающей популяции - объясняется тем, что часть ранних полихроматофильных нормоцитов может иметь повышенную скорость образования гемоглобина. В результате этого клетка накапливает критическое количество гемоглобина, при котором она теряет способность к делению, до наступления митоза. Такие тетраплоидные нормоциты без деления проходят фазы среднего и позднего полихроматофильных нормоцитов, фазу оксифильного нормоцита и после денуклеации превращаются в крупные ретикулоциты, в результате созревания которых образуются макроэритроциты. Содержание гемоглобина может достигать критического уровня также и в некоторых базофильных нормоцитах.
Вероятной причиной потери эритроидной клеткой способности пролиферировать Lajtha и Oliver считают накопление в клетке гемоглобина. Критическая концентрация гемоглобина, при которой синтез ДНК и деление эритроцита невозможны, по данным Stohlman и соавторов примерно равна 20% (13,5 пг для диплоидной клетки и 27 пг для тетраплоидной). Tooze и Davies предположили, что гемоглобин, имеющий положительный заряд при внутриклеточных значениях рН, вызывает конденсацию ядерной ДНК.
Помимо указанных двух типов развития эритроцитов возможен и третий путь, который Lajtha и Oliver назвали «неэффективным эритропоэзом». В этом случае эритроидная клетка либо погибает на ранних этапах развития, либо из нее образуются нежизнеспособные безъядерные клетки, которые погибают в костном мозге, не поступая в кровь.
Эритропоэз у здоровых людей в физиологических условиях протекает, главным образом, по типу нормального. Однако примерно 5% нормоцитов развивается по терминальному типу и 5-10% ядерных клеток эритроидного ряда развиваются по пути неэффективного эритропоэза. Исследования кинетики эритрона имеют большое значение для понимания природы ряда анемий.
Эритробласт - на мазках костного мозга имеет диаметр 20- 25 мкм; округлое ядро имеет нежную структуру, занимает 0,8 клетки, содержит 1-3 ядрышка. Ободок цитоплазмы (шириною примерно 2 мкм) при окраске азурэозином по Романовскому имеет характерный насыщенно синий цвет. Тонкий участок цитоплазмы вокруг ядра и небольшая область, соответствующая клеточному центру, остаются светлыми.
При исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа в цитоплазме эритробласта обнаруживаются митохондрии (размером 0,2-0,5 мкм), их число от 20 до 50. Митохондрии обычно расположены вокруг небольшой светлой зоны (область клеточного центра). Эритробласты не способны к амебоидному движению.
Электронно-микроскопическое изучение показывает, что плазма ядра не имеет характерной структуры. Ядрышки большие, занимают почти четверть ядра. Многочисленные рибосомы (единичные и в виде полисом) рассеяны по всей цитоплазме. Иногда в клетке выявляются каналы эндоплазматической сети. При больших увеличениях (от 100 000 и выше) можно обнаружить рассеянные по цитоплазме молекулы ферритина. В эритробластах ферритин не образует крупных скоплений.
Пронормоцит (пронормобласт) - мало отличается от эритробласта по размеру, имеет более грубую структуру ядра, ядрышки в светооптическом микроскопе не выявляются. Цитоплазма базофильна.
Нормоцит (нормобласт) базофильный - на мазках костного мозга имеет диаметр 16-18 мкм. Ядро приобретает характерную радиальную структуру («колесовидное ядро»). Цитоплазма узкая, базофильная, с узкой перинуклеарной зоной.
При исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа выявляется характерная структура ядра нормоцитов, цитоплазма имеет темно-серый цвет. В ней можно различить небольшую центросому и митохондрии, которые обычно группируются в определенной части цитоплазмы.
По данным электронно-микроскопического исследования в клетке содержится примерно 20-30 митохондрий, их число убывает по мере созревания клетки. Обнаруживаются центриоли и пластинчатый комплекс. Цитоплазма заполнена многочисленными полисомами. В ней имеются также небольшие отложения ферритина.
Нормоцит поляхроматофильный имеет округлое ядро с выраженной колесовидной структурой. Цитоплазма по мере накопления гемоглобина теряет базофилию и приобретает смешанную окраску, так называемую полихромазию. Эта окраска постепенно уступает место чисто розовому оксифильному тону, характерному для оксифильных нор-моцитов, ретикулоцитов и эритроцитов. Размеры полихроматофильных нормоцитов и их ядер могут значительно колебаться.
Нормоцит оксифильный (ортохромный) имеет небольшое округлое темное ядро с плотным хроматином. Цвет цитоплазмы розовый. Ядерно-цитоплазматическое отношение низкое.
При исследовании с помощью фазово-контрастного микроскопа цитоплазма полихроматофильных и оксифильных нормоцитов выглядит очень темной; если осторожно нажать на покровное стекло, можно увидеть митохондрии как светлые органеллы на фоне темно-серой цитоплазмы эритроцитов.
Большая часть эритроцитов теряет ядро на стадии позднего полихроматофильного нормоцита, стадию оксифильного нормоцита проходят около 20% клеток.
Исследования, проведенные с помощью фазово-контрастного и электронного микроскопа, показали, что нормоцит освобождается от ядра путем выталкивания его. В экспериментальных условиях этот процесс занимает 10 мин. Во время денуклеации нормоцит совершает активные движения, выбрасывает многочисленные отростки. Один из таких отростков содержит ядро. Феномен денуклеации напоминает отделение двух дочерних клеток после митоза. При электронно-микроскопическом исследовании видно, что выброшенное ядро окружено тонкой полоской цитоплазмы.
По данным Finch в среднем в костном мозге здорового человека содержится примерно 5,36-109 ядерных клеток эритроидного ростка (от 3,4-109 до 8,6-109) и 5,73-109 ретикулоцитов на 1 кг массы. Лейко-эритробластическое соотношение (количество ядерных клеток миелоидного ряда, отнесенное к количеству ядерных эритроцитов) равно у здоровых людей 4:1. Тем не менее, число митозов эритроцитов составляет примерно 69,% от общего их числа, наблюдаемого в костном мозге.
Митотическая активность эритроцитов снижается по мере их созревания. Так, по данным Astaldi, митотический индекс для базофильных нормоцитов равен примерно 32 (на 1000 клеток), а для полихроматофильных - 20. Митозы оксифильных нормоцитов не наблюдаются. Статмокинетический индекс (митотический индекс клеток, подсчитанный после обработки клеток колхицином, который останавливает митозы в метафазе) в культуре костного мозга здорового человека для базофильных нормоцитов равен 200, для полихроматофильных - 65-70, для оксифильных - 0. Индекс включения 3Н-тимидина также уменьшается по мере гемоглобинизации цитоплазмы, оксифильные нормоциты не включают тимидин.
Синтез РНК в эритроидных клетках тем интенсивнее, чем моложе эритроцит. На стадии полихроматофильного нормоцита синтез РНК заканчивается, однако синтез глобина происходит до стадии ретикулоцита включительно.
В настоящее время для обозначения совокупности всех клеток эритроцитов широко используется термин «эритрон». Впервые этот термин ввел Boycott в 1913 г. Позднее Castle и Minot использовали термин «эритрон» для обозначения всей совокупности эритроидных клеток, которые находятся в сосудах и костном мозге.
Lajtha и Oliver провели ряд исследований кинетики эритропоэза, результаты которых нашли отражение в предложенной ими модели эритрона. В этой модели отражены три возможных пути, по которым происходит развитие клеток эритроидного ряда, получившие название нормального, терминального и неэффективного эритропоэза.
В норме эритропоэз происходит в основном по I типу (нормальный эритропоэз). При этом клетка, которая начинает синтез гемоглобина (по номенклатуре авторов - пронормобласт), проходит два митотических цикла, каждый из которых занимает по 20 ч. В это время синтез гемоглобина происходит с высокой скоростью. После второго деления образуются базофильные нормоциты, содержащие по 10,8 пг гемоглобина.
Митотический цикл базофильных нормоцитов также занимает примерно 20 ч, в результате деления их образуются ранние полихроматофильные нормоциты, содержащие уже около 13 пг гемоглобина. В ранних полихроматофильных нормоцитах синтетические процессы замедляются и время клеточного цикла увеличивается до 30 ч. После деления раннего полихроматофильного нормоцита образуются средние полихроматофильные нормоциты, которые не включают 3Н-тимидин и не способны делиться. Сначала средний полихроматофильный нормоцит содержит около 13,5 пг гемоглобина, но синтез гемоглобина продолжается, хотя и с очень низкой скоростью.
Из стадии среднего полихроматофильного нормоцита клетка (без деления) переходит в стадию позднего полихроматофильного нормоцита.
Кроме «нормально» развивающейся популяции в костном мозге содержится также быстро созревающая популяция эритроцитов (терминальный эритропоэз). Существование этой быстро созревающей популяции - объясняется тем, что часть ранних полихроматофильных нормоцитов может иметь повышенную скорость образования гемоглобина. В результате этого клетка накапливает критическое количество гемоглобина, при котором она теряет способность к делению, до наступления митоза. Такие тетраплоидные нормоциты без деления проходят фазы среднего и позднего полихроматофильных нормоцитов, фазу оксифильного нормоцита и после денуклеации превращаются в крупные ретикулоциты, в результате созревания которых образуются макроэритроциты. Содержание гемоглобина может достигать критического уровня также и в некоторых базофильных нормоцитах.
Вероятной причиной потери эритроидной клеткой способности пролиферировать Lajtha и Oliver считают накопление в клетке гемоглобина. Критическая концентрация гемоглобина, при которой синтез ДНК и деление эритроцита невозможны, по данным Stohlman и соавторов примерно равна 20% (13,5 пг для диплоидной клетки и 27 пг для тетраплоидной). Tooze и Davies предположили, что гемоглобин, имеющий положительный заряд при внутриклеточных значениях рН, вызывает конденсацию ядерной ДНК.
Помимо указанных двух типов развития эритроцитов возможен и третий путь, который Lajtha и Oliver назвали «неэффективным эритропоэзом». В этом случае эритроидная клетка либо погибает на ранних этапах развития, либо из нее образуются нежизнеспособные безъядерные клетки, которые погибают в костном мозге, не поступая в кровь.
Эритропоэз у здоровых людей в физиологических условиях протекает, главным образом, по типу нормального. Однако примерно 5% нормоцитов развивается по терминальному типу и 5-10% ядерных клеток эритроидного ряда развиваются по пути неэффективного эритропоэза. Исследования кинетики эритрона имеют большое значение для понимания природы ряда анемий.