Регуляция эритропоэза
Регуляция эритропоэза сводится к поддержанию относительного постоянства количества эритроцитов в крови. Значит, должно существовать динамическое равновесие между процессами эритропоэза и эритродиэреза. Следовательно, сколько эритроцитов разрушается, сколько их должно образовываться в костном мозге.
Известно, что за 1 секунду в организме человека разрушается около 3 миллионов эритроцитов. Следовательно, такое же количество эритроцитов и выбрасывается из костного мозга за 1 секунду. Как объяснить это постоянство количества эритроцитов в крови?
Оно обеспечивается функциональной системой, которая включает в себя как нервные, так и гуморальные механизмы регуляции. Полезный результат данной функциональной системы – это поддержание количества этих клеток на определенном уровне.
Воспринимающая часть этой функциональной системы представлена хеморецепторами, расположенными в сосудистых рефлексогенных зонах (дуга аорты, синокаротидные зоны), а также в костном мозге, селезенке, возможно и в других органах. Специфические хеморецепторы воспринимают кислородную емкость крови, которая зависит от количества эритроцитов. Этот факт доказывается экспериментально на животных путем денервации сосудистых рефлексогенных зон. Например, если у собаки механическим путем убрать этот вид рецепторов в сосудах, то у животного развивается умеренно выраженное малокровие, то есть количество эритроцитов падает на 15-20%. Однако, через 6-8 месяцев количество эритроцитов возвращается к норме, что свидетельствует о наличии гуморальных механизмов.
Вторая часть функциональной системы, поддерживающей постоянство количества эритроцитов, - это механизмы исполнения: гуморальные и нервные. Центр кроветворения, как считает большинство исследователей, находится в области гипоталамуса. Именно к самому центру поступает информация от хеморецепторов, воспринимающих кислородную емкость крови. Центр кроветворения, в свою очередь, связан с органами кроветворения и может менять их функцию.
Большинство ученых основную роль отдают именно гуморальным факторам. Гуморальный регулятор эритропоэза связан со специфическими рецепторами на стволовых клетках. К ним относятся: гормон-регулятор эритропоэза - эритропоэтин. Он вырабатывается эндокринными клетками юкстагломерулярного аппарата почек. Если у собаки убрать почки, то из крови исчезает эритропоэтин и развивается малокровие.
Эритропоэтин - гликопротеид, молекулярная масса 46000, содержащий около 30% углеводов. По-видимому, стимулирует процесс клеточной дифференцировки на ранних этапах эритропоэза и ускоряет созревание эритроцитов образовавшихся из стволовых клеток. Эритропоэтин действует через клеточные системы регуляции, включающие циклические нуклеотиды: цАМФ, цГМФ. Если количество эритроцитов уменьшается, то синтез эритропоэтина возрастает, стимулируется эритропоэз и в кровь выбрасывается больше эритроцитов. Если же в крови красных клеток много - угнетается синтез этого гормона, и интенсивность эритропоэза уменьшается.
Многие исследователи считают, что кроме эритропоэтина существует другое аналогичное вещество - эритрогенин. Действие его подобно эритропоэтину. Предполагают, что он является предшественником эритропоэтина. К мощным стимуляторам эритропоэза относятся также ионы Со++, т. к .Со++ вызывает состояние гипоксии в организме.
Специфическими стимуляторами эритропоэза являются продукты распада эритроцитов. Это прежде всего гемоглобин, остатки мембран разрушенных эритроцитов и другие их части. Сама по себе гипоксия, т. е. уменьшение количества кислорода в клетках, вызванное любым путем тоже является стимулятором эритропоэза.
На эритропоэз оказывают влияние гормоны общего действия: АКГТ, глюкокортикоиды, СТГ, ТТГ, половые гормоны. Они стимулируют эритропоэз, причем женские половые гормоны в меньшей степени, чем мужские.
Третья часть функциональной системы, поддерживающей постоянное количество красных клеток крови - это звено исполнения - красный костный мозг.
Работа данной функциональной системы заключается в следующем: если количество эритроцитов начинает уменьшатся, кислородная емкость крови падает, то информация сразу поступает в центр кроветворения, центр кроветворения адресует свою информацию к органам кроветворения, стимулируя эритропоэз. Он может стимулировать прямо через нервные пути, а может и через эритропоэтин. К сожалению, нервный механизм не доказан, тем более, что количество эритропоэтина может регулироваться на клеточном уровне. В почках тоже есть рецепторы, воспринимающие гипоксию. И сами почки без информации из центра могут выбросить большое количество эритропоэтина.
Кроме специфических регуляторов эритропоэза есть еще и неспецифические регуляторы, иногда их называют просто веществами, необходимыми для эритропоэза. К таким веществам относятся витамины и прежде всего витамины группы В: витамин В2 - катализатор многих окислительных процессов, активатор витамина В12 принимает участие в процессах всасывания железа. Витамин В6 - это простетическая группа многих ферментов, участвующих в эритропоэзе, катализирует всасывание витамина В12 в кишечнике, принимает участие в синтезе пуриновых, пирамидиновых оснований, нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и аминокислот.
Особое внимание заслуживает витамин В12. Врачам давно было известно, что недостаток именно витамина В12 приводит к развитию злокачественного малокровия (болезнь Аддисона-Бирмера), которое приводило к 100%-й смертности. Витамин В12 - основное для эритропоэза вещество (внешний антианемический фактор Кастла), при недостатке которого кроветворение переходит на мегалобластический тип.
Каков обмен витамина В12? Витамин В12 поступает в организм в месте с пищей, главным образом мясной, очень много витамина В12 в печени. Суточная потребность в нем незначительна - всего 6 мг. Витамин В12 в желудке соединяется с внутренними антианемическим фактором Кастла (гастромукопротеид) и в виде такого комплекса поступает в кишечник, подвергаясь всасыванию и попадая, таким образом, в кровь (рис. 1.3.). После всасывания внутренний фактор отщепляется и витамин В12 поступает в костный мозг, печень (депо) и используется для образования эритроцитов. Внутренний антианемический фактор предохраняет его от разрушения, использование микро-организмами и способствует всасыванию. Если в желудке не будет образовываться внутренний антианемический фактор, то витамин В12 практически не всасывается (всасывается не более 1%).
В этом случае и развивается злокачественная анемия, связанная с недостатком витамина В12. Отсюда, при лечении В12-дефицитной анемии витамин В12 должен вводится, минуя желудочно-кишечный тракт (внутривенно, подкожно, внутримышечно). При удалении желудка, например, по поводу рака у больных обязательно развивается анемия, так как нет внутренних антианемических форм, необходимых для усвоения витамина В12.
Витамин В12 действует на эритропоэз опосредовано - через фолиевую кислоту. Как показали исследования, витамин В12 переводит фолиевую кислоту в активное состояние. Какова роль самой фолиевой кислоты в процессе кроветворения? Оказалось, что фолиевая кислота принимает участие в синтезе пуриновых, пиримидиновых оснований, которые входят в структуру ДНК, РНК. При дефиците фолиевой кислоты страдает синтез нуклеиновых кислот, а значит и белка, необходимого для эритропоэза.
Витамин С тоже оказывает влияние на эритропоэз, так как он способствует усвоению витаминов группы В (В2, В6) и Fе++.
Если нарушается обмен железа, то развивается железодефицитные анемии. В этом случае больным дают препараты Fe++, но эффективность этих препаратов очень мала, потому что для всасывания железа и поступления его в организм в том виде, в котором он используется для синтеза гемоглобина, необходимы определенные факторы, природа которых до сих пор не известна.
Для нормального эритропоэза необходимы незаменимые аминокислоты, источником которых являются животные белки.