Фундаментальные и прикладные аспекты адсорбционо-транспортной функции эритроцитов

© РА. Гареев, 2011 г.

УДК 612.111+612.015.3

РА. Гареев

фундаментальные и прикладные аспекты АДСОРБЦИОННОТРАНСПОРТНОЙ функции эритроцитов

Институт физиологии человека и животных Министерства образования и науки Республики Казахстан, г. Алматы

Эритроциты адсорбируют на своей поверхности различные субстанции. Адсорбция регулируется нейро-гуморальными веществами и зависит от качественно-количественных показателей внутриэритроцитарного гемоглобина и морфо-функционального состояния мембраны эритроцитов. Транспортируемые на эритроцитах в обменный слой кровеносных капилляров вещества в первую очередь вовлекаются в транскапиллярный и тканевой обмен. Адсорбционно-транспортная функция эритроцитов способствует селективному транспорту веществ в ткани, удалению метаболитов и других веществ с повышенной химической активностью из плазмы крови, возвращению белков из интерстиция.

Ключевые слова: кровь, эритроциты, функции, транспорт веществ, транскапиллярный обмен

Некоторые теоретические аспекты адсорбционно-транспортной функции эритроцитов

В прошлом веке существовало «основное правило лимфологии», согласно которому считалось, что попавшие из крови в интерстиций белки возвращаются в кровоток с лимфой. Правило обосновывалось тем, что артерио-венозная разница плазменного белка указывала на его выход из крови в интерстиций, а блокада отводящих лимфатических сосудов приводила к стойкому отеку в соответствующих тканях. При изучении этого вопроса выявилось, что расчеты транскапиллярного баланса белка не учитывают увеличенную его адсорбцию на венозных эритроцитах. При таком учете баланс белка стал близок к показателю транспорта белка с лимфой. Возникла гипотеза, что адсорбированные на поверхности эритроцитов вещества поступают непосредственно в обменный слой кровеносных капилляров, далее вовлекаются в транскапиллярный обмен, участвуют в тканевом обмене и частично поступают в лимфу [1]. Было сделано также заключение, что лимфостатические отеки обусловлены образованием и накоплением в интерстиции белковых и липидных конгломератов, которые из-за своих размеров не могут переходить через стенку кровеносных капилляров. Сам факт адсорбции белка на клетках крови известен давно [2]. Зарубежные исследователи сделали выводы, что адсорбция белка на эритроцитах влияет на деформируемость и реологию крови, а адсорбированный пул белка является своеобразным запасом для экстренного восполнения белка в плазме.

В последующих исследованиях на животных и анализах крови людей было выявлено, что перенос органических веществ на эритроцитах более изменчивый и демонстративный процесс, чем сдвиги в соответствующих плазменных показателях. Была доказана регулируемость транспорта веществ на эритроцитах. Появились факты, что адсорбция поддерживается также за счет активности физико-

химических связей внутриэритроцитарного гемоглобина. Все полученные и имевшиеся данные стали основой для заключения существования второй важной функции эритроцитов, которую мы по аналогии с газотранспортной назвали адсорбционнотранспортной [3].

К настоящему времени выявлено, что адсорбционно-транспортная функция эритроцитов играет важную роль в следующих процессах

[4]. Во-первых, эритроциты обеспечивают быстрое и селективное поступление веществ в обменный слой кровеносных капилляров. Благодаря деформации и вращению эритроциты относительно легко проходят по более узкой, чем они, артериальной части капилляров. При этом происходит механическая замена веществ пристеночного обменного слоя на молекулы, адсорбированные на эритроцитах. «Перенесенные» с поверхности эритроцитов вещества в первую очередь вовлекаются в транскапиллярный и тканевой обмены, входят в состав интерстициальной (тканевой) жидкости и лимфы. С превышением просвета капилляра над диаметром эритроцита процесс десорбции-адсорбции завершается - вновь адсорбированные вещества близки по составу к пристеночному слою венозной части капилляров. Селективность поступления в ткани многих веществ, включая вводимые извне, в значительной степени обусловлена различной способностью этих веществ адсорбироваться на поверхности эритроцитов. Условно по этой способности вещества разделены нами на слабо-, средне- и прочноадсорбируемые. Процентная доля прочно-адсорбированных веществ увеличивается по мере приближения к мембране эритроцитов.

Во-вторых, эритроциты участвуют в удалении из крови метаболитов, денатурированных белков, ате-рогенных липидов и других веществ с повышенной химической активностью. К тому же, по мере старения и денатурации у белков усиливается соб-

ственная адсорбционная способность. Существенно выше адсорбируемость атерогенных липидов по сравнению с неатерогенными. Белки и липиды с повышенной адсорбируемостью частично вытесняют глюкозу с поверхности эритроцитов. Но сама глюкоза может вытеснять из эритроцитоадсорбированного пула нативные белки и неатерогенные липиды. Благодаря этим особенностям многие «предназначенные на удаление» вещества относительно быстро попадают в печень.

В-третьих, вторая функция эритроцитов создает дополнительный противоотечный фактор. Часть адсорбированной глюкозы всегда уходит в ткани. На «освобождающиеся эритроцитарные места» адсорбируются в основном белки. Соответственно уменьшается концентрация белка в венозной плазме и пристеночном слое венозной части капилляров. Этим сдвигается транскапиллярный градиент концентраций и соответственно усиливается возврат белка из интерстиция в кровь через наиболее проницаемую стенку микроциркуляторного русла. Этот механизм усилен известным увеличением объема и площади адсорбции эритроцитов при их насыщении углекислым газом. В легких этого усиления нет - риск острого отека выше. Данный механизм не противоречит известным данным о более частом возникновении отеков при сахарном диабете, гипопротеинемии, анемиях и некоторых других патологиях.

Наконец, адсорбционно-транспортная функция эритроцитов «сглаживает» концентрации веществ в плазме за счет «адсорбции-десорбции» этих субстанций. Плазменный и адсорбированный на эритроцитах пул веществ тесно связаны друг с другом. Не только в контрольных группах, но у людей при заболеваниях, при различных воздействиях в экспериментах на животных обычно выявляется положительная достоверная корреляция между содержанием тех или иных веществ в плазме и среди молекул, адсорбированных на эритроцитах. При разведении или сгущении крови соотношение содержания веществ в этих двух пулах меняется мало.

Прикладные аспекты адсорбционно-транспортной функции эритроцитов

Изучение адсорбционно-транспортной функции эритроцитов в клинике фактически только начато, но уже сейчас ясно, что преобладание адсорбции одного вещества может нарушать обмен других, создавая предпосылки для патологий, на начальной стадии не выявляемых по анализу плазмы крови. Это так называемые скрытые патологии

[5]. Ввиду важности своевременного выявления начальных нарушений обмена веществ, практическое значение адсорбционно-транспортной функции эритроцитов рассмотрим в аспектах сахарного диабета и атеросклероза.

По полученным данным, после приема пищи в норме содержание глюкозы увеличивается в основном среди веществ, адсорбированных на эритроцитах. Часть эритроцитоадсорбированной глюкозы всегда поступает в ткани, включая регуляторные структуры. Это запускает инсулиновый механизм трансформации глюкозы в гликоген. Под действием инсулина количество глюкозы уменьшается в первую очередь среди веществ, адсорбированных на эритроцитах, затем в плазме, медленнее всего снижается ее содержание в лимфе. Адреналин одновременно увеличивает содержание как адсорбированной, так и плазменной глюкозы [6]. Благодаря этому резко возрастает поступление глюкозы в ткани. Хронические стрессы, частые приемы пищи, некоторые нарушения обмена веществ сопровождаются постоянно увеличенным транспортом глюкозы на поверхности эритроцитов. Это ведет к повышенному поступлению ее внутрь эритроцитов. Постепенно происходят морфо-функциональные изменения в самих эритроцитах. При этом вначале общая адсорбционная способность эритроцитов увеличивается. Но длительное содержание выше нормы внутри эритроцитов глюкозы ведет к соединению ее с гемоглобином. Гликозилированный гемоглобин не только хуже выполняет газотранспортную функцию, но и уменьшает способность эритроцитов адсорбировать белки, липиды, углеводы и другие вещества. Относительное уменьшение транспорта глюкозы на форменных элементах крови нарушает адекватную регуляцию углеводного обмена. Это, вероятно, является еще одним звеном в развитии «толерантности» к инсулину. Постепенно все большая часть глюкозы переносится в плазме - появляются симптомы сахарного диабета 2 типа. Вышеуказанным обосновывается наличие начальной (скрытой) формы сахарного диабета, которая характеризуется постоянным переносом увеличенного количества глюкозы на поверхности эритроцитов.

Атеросклероз, считается, обусловлен поступлением в стенку сосудов атерогенных липидов. На поверхности эритроцитов в норме преимущественно переносятся атерогенные липиды. Физиологическое увеличение транспорта липидов в крови происходит, прежде всего, за счет молекул, адсорбированных на эритроцитах. Эти липиды поступают в обменный слой кровеносных капилляров, которые не подвержены атеросклеротическим изменениям. Далее, в интерстициальном пространстве, в печени и лимфе атерогенные липиды разрушаются, удаляются или трансформируются в менее патогенные образования. При недостаточности вышеуказанных звеньев обмена веществ увеличивается содержание атеро-генных липидов в плазме, что повышает риск возникновения атеросклероза. Исходя из особенностей адсорбционно-транспортной функции эритроцитов

закономерно то, что атеросклероз, сахарный диабет, заболевания печени, почек, гипотиреоз, ожирение, артериальная гипертония, отравлениях взаимно отягощают друг друга.

Следует отметить, что показатели транспорта на поверхности эритроцитов маркеров различных заболеваний дают возможность диагностики соответствующих патологий на начальных стадиях.

Известно снижение описываемой функции эритроцитов в связи с образованием гликозилиро-ванного гемоглобина. Не исключено, что более плотный слой прочноадсорбированных веществ задерживает гемолиз и удаление из крови постаревших эритроцитов. Отметим, что по мере старения эритроцитов их «внутреннее» потребление глюкозы снижается в 2-3 раза. Это, вероятно, способствует образованию гликозилированного гемоглобина. Недостаточность адсорбционной способности эритроцитов встречается и при отсутствии сахарного диабета. Вероятнее всего, в этом случае нековалентные связи гемоглобина связываются не глюкозой, а молекулами других веществ.

Пути оптимизации адсорбционно-транспортной функции эритроцитов до конца не ясны. Можно предполагать, что среди эффективных терапевтических средств, рекламируемых как очистители от «шлаков», имеются препараты, действующие в первую очередь на эту функцию. С позиций имеющихся данных при терапии ряда заболеваний необходимо «омоложение» эритроцитов, усиление эритропоэза,

терапия гипохромных анемий, в отдельных случаях - временное усиление энергетического обмена, исключение частого приема пищи и напитков с существенным содержанием источников глюкозы. По мере накопления новых данных прикладное значение адсорбционно-транспортной функции эритроцитов, несомненно, будет увеличиваться, а в некоторых аспектах уточняться.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гареев Р.А. Транскапиллярный обмен и лимфообразование. Алма-Ата: Наука,1989. 142 с.

2. Збарский Б.И., Демин Н.Н. Роль эритроцитов в обмене белков. М.: Медицина, 1949. 168 с.

3. Гареев Р. Вторая важнейшая функция эритроцитов // Физиологические основы здорового образа жизни: Материалы 4 съезда физиологов Казахстана. Астана, 1999. С.Ш-115.

4. Гареев РА. Концепция адсорбционно-транспортной функции эритроцитов // Материалы 5 съезда физиологов Казахстана. Караганда, 2003. С. 75-79.

5. Гареев Р.А. Перспективное для клиники направление исследований // Сборник статей к 100-летию А.П. Полосухина. Алматы: Галым (Наука), 2001. С. 135-140.

6. Гареев Р.А. Медико-биологические исследования, связанные с полетами казахских космонавтов // Космические исследования в Казахстане / Под ред. У.М. Султангазин. Алматы: Галым (Наука), 2003. С. 446-460.

R.A. Gareyev

BASIC AND PRACTICAL ASPECTS ADSORPTION -TRANSPORT FUNCTION OF ERYTHROCYTES

institute of human and animal physiology, Ministry of Education and Science of Republic of Kazakhstan, Almaty

Erythrocytes adsorb different substances on its surface. Adsorption depends on qualitative and quantitative indexes of erythrocytes hemoglobin and morpho-functional condition of erythrocytes membrane, regulated by neurohumoral affects. Substances «transported» from erythrocytes surface to mural layer of blood capillaries gain a possibility to participate in transcapillary and tissue exchange. Absorption-transport function of erythrocytes is connected to selective transfer of substances into tissues; participation in removal of metabolites and other substances with heightened chemical activity from blood plasma; return of protein from intersticium.

Key words: blood, erythrocytes, function, transport of substances, transcapillary exchange

Контактная информация: Гареев Рауф Ахметович, доктор биологических наук, профессор, научный руководитель лаборатории лимфообращения Института физиологии человека и животных Министерства образования и науки Республики Казахстан.

E-mail: tatrauf@mail.ru