Осмотическая резистентность эритроцитов

Анализ на осмотическую резистентность эритроцитов практически никогда не назначается врачом — терапевтом, кардиологом, гастроэнтерологом. А вот врач-гематолог, который занимается диагностикой и лечением заболеваний крови, выписывает Пациенту направление на этот анализ довольно часто. Что это за исследование? Для чего оно проводится, и какие значения определяются у здорового человека?

Чтобы выяснить это, следует вспомнить, что такое эритроциты, что такое резистентность, и какое отношение она имеет к осмосу. Прежде всего, следует заменить красивое слово «резистентность» его синонимом: устойчивость. Поэтому речь пойдет о феномене осмотической устойчивости эритроцитов.

Об эритроцитах – красных кровяных тельцах

Известно, что эритроциты, или красные кровяные тельца — это главные клетки нашей крови, которые выполняют функцию обеспечения тканевого дыхания. Эритроциты переносят из лёгких кислород в органы и ткани, и забирают из них отработанный углекислый газ, который вновь несут в лёгкие для второй фазы газообмена. Эритроциты никогда не отдыхают. Они ежесекундно производятся в огромных количествах в красном костном мозге, и сразу же включаются в работу. Они постоянно находятся в кровотоке, из крупных сосудов они постепенно перемещаются во всё более мелкие, затем попадают в капилляры. Капилляры настолько узкие, что эритроциты с трудом через них протискиваются.

Для того, чтобы выполнить свою функцию наилучшим образом, эритроциты лишены всех внутренних структур, которые могут помешать размещению в них молекул гемоглобина. Для этого из эритроцитов удаляются ядра, и такие молодые красные кровяные тельца, в которых ещё остались следы ядерных структур, называются ретикулоцитами. Обычно ретикулоциты не попадают в кровоток, или имеются в нём в незначительном количестве. Для того чтобы увеличить площадь эритроцита, и, следовательно, площадь газообмена, эти клетки напоминают по форме двояковогнутые диски. Это очень мудрый ход природы. Если бы они были выпуклыми, они бы при той же площади занимали больший объём, и не могли бы проходить через узкое пространство капилляров.

Каждая эритроцит живет примерно 120 дней, или четыре месяца, и затем разрушается в селезенке. Это значит, что в течение 4 месяцев полностью обновляется весь объем крови, который для взрослого человека составляет более 5 л. Говоря иными словами, ежедневно обновляется около 40 миллилитров крови, в расчёте на красные кровяные тельца. Каждый час красный костный мозг производит около 2 мл крови. А это значит, что каждую секунду красный костный мозг выпускает более 2 миллионов красных кровяных телец, и столько же их разрушается в органе РЭС, или ретикулоэндотелиальной системы. Главным органом РЭС является селезенка.

Как видно из вышеприведенных фактов, на эритроциты постоянно приходится большая нагрузка. И главным структурным компонентом этих клеток, который позволяет выдерживать все нагрузки, является мембрана эритроцитов. Но мембрана испытывает не только физические воздействия в кровотоке, трение о стенки кровеносных сосудов и так далее. Мембрана очень четко реагирует на изменение концентрации поваренной соли, или хлорида натрия в плазме крови.

Изотоническая концентрация

Известно, что среди всех растворов, которые вводятся внутривенно во всех больницах мира, первое место по объемам занимает стерильный раствор хлорида натрия, который называется изотоническим. Его концентрация — 0,9%, или, точнее — 0,85%. Понятие «изотонический» означает, что раствор этой крепости имеет точно такую же солёность, как и плазма крови, внутренняя среда нашего организма. Для сравнения, обычная морская вода значительно солонее крови: в ней содержится вчетверо больше соли (3,47%).

Именно для такой концентрации поваренной соли и «рассчитана» устойчивость мембран всех клеточных структур, в том числе — и эритроцитов. Но что будет, если с целью эксперимента красные кровяные тельца лишить этой комфортной, физиологической солености и начать ее изменять? Что будет, если помещать красные кровяные тельца в раствор с уменьшающейся концентрацией соли, или, наоборот, с увеличивающейся? Это и будет проверкой на осмотическую стойкость, или резистентность эритроцитов.

Что такое осмос?

Представим, что у нас есть сосуд, разделённый пополам особой плёнкой, который является проницаемой. Если в обеих половинах сосуда находится раствор соли одной и той же концентрации, то ничего происходить не будет, точно так же, как и при одинаковом уровне воды в сообщающихся сосудах: это состояние устойчивого осмотического равновесия. Равенство концентраций вызывает состояние осмотического покоя.

А теперь представим себе, что в одну половину сосуда налита дистиллированная вода без всяких примесей: абсолютно пресная и несоленая. А во второй половине сосуда — концентрированный раствор поваренной соли. Теперь в действие сам собой приходит осмотический насос. Поскольку мембрана является проницаемой, то природа стремится выровнять эти концентрации. А это значит, что молекулы воды устремятся через мембрану из пресной части в соленую. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока концентрации не станут одинаковыми по обе стороны мембраны.

Энергия осмоса может использоваться, и уже используется в практических целях. Существует единственная в мире осмотическая электростанция в Норвегии, которая черпает энергию за счёт разной концентрации соли в морской и пресной воде. В результате развивается избыточное давление, который вращает турбину и вырабатывает электроэнергию. Пока мощность этой осмотической электростанции незначительна, и вырабатывает она не более 4 кВт-часов, но зато это непрерывный, возобновляемый источник практически неисчерпаемой энергии, и при этом электростанция не загрязняет окружающую среду.

Примерно такой же процесс происходит во время хранения банки с солёными помидорами. Все знают, что в банку хозяйка складывает помидоры гладкие, с ровной и тугой кожицей. А вот через несколько месяцев, после того как помидоры подают к новогоднему столу, их кожица будет сморщенной, зато рассол приобретает приятный вкус и аромат. Почему это произошло? Просто потому, что кожица помидора — это и есть та самая проницаемая мембрана. Помидоры потому и сморщились, что из них более пресный помидорный сок вышел в рассол и насытил его. А теперь представим, что вместо помидоров — эритроциты.

К осмотической стойкости эритроцитов

Вернемся к эритроцитам. Что будет, если взять кровь в пробирке и долить в нее дистиллированной воды? Тогда произойдет обратный процесс. Внутри эритроцитов такая же среда, как в организме, 0,85% хлорида натрия. Снаружи, в дистиллированной воде — 0%. Поэтому дистиллированная вода очень быстро поступает внутрь эритроцитов, чтобы выровнять концентрацию внутри и снаружи.

Клетки постепенно раздуваются, поглощая воду, становятся шарообразными, и, наконец, лопаются. Происходит так называемый гемолиз, и кровь становится прозрачной. Эритроцитов там уже нет. Все их мембраны разрушены, и пигмент гемоглобин растворен в воде. Такая кровь называется «лаковой», так как очень напоминает красноватый лак.

Если поместить эритроциты в гипертонический раствор, то он, напротив, будет высасывать из них всю воду, и они, в конце концов, сморщатся, как те самые помидоры. Все мы знаем, что гипертонические повязки с раствором крепкой поваренной соли, будучи положены на гнойные раны, способствуют их очищению, поскольку забирают всё раневое отделяемое, а полоскания воспаленных и рыхлых миндалин при ангинах соленой водой уменьшают отек и боль. Вот на таких простых принципах и построен этот анализ.

Осмотическая резистентность эритроцитов — это та предельно низкая концентрация в крови поваренной соли, при которой клетки крови ещё не разрушаются. Если чуть-чуть уменьшить эту концентрацию, то все клетки лопаются, и происходит гемолиз. Если осмотическая резистентность эритроцитов высокая, то тогда гемолиз произойдет, когда концентрация соли в диагностическом растворе будет достаточно низкой: мембраны клеток здоровы и упорно сопротивляются разведению.

Если же резистентность эритроцитов плохая, то уже незначительное уменьшение концентрации поваренной соли в растворе вызовет их разрушение. Отсюда можно сделать простой, но важный вывод. Если клеточная мембрана эритроцитов является дефектной, синтезированной «с браком», то тогда резистентность будет ниже, чем у здоровых клеток крови. А это значит, что этот простой анализ позволяет если не определить, то заподозрить наследственные заболевания крови, например, различные виды гемолитических анемий, талассемии, и других болезни.

Нормы резистентности

Каковы же нормальные значения? Какова норма осмотической резистентности эритроцитов?

Итак, в пробирку с кровью добавляют гепарин, чтобы кровь не свернулась раньше времени, и начинают эксперимент. Взятый образец крови делят на части, и добавляют его в пробирки с заранее известной концентрации хлорида натрия.

Какова максимальная и минимальная резистентость эритроцитов в норме? В норме эритроциты полностью устойчивы в диапазоне от нормы, то есть от 0,85% NaCl, и до 0,5%, или до концентрации 5 г поваренной соли на литр. Уже при достижении 0,5% начинается гемолиз эритроцитов, и он продолжается до разведения 0,3%. После того, как соленость крови разведена до 0,3%, вся кровь полностью становится лаковой. Все клетки разрушены.

Если же у пациента с подозрением на гемолитическую анемию гемолиз начинается при более высоких концентрациях, например, на уровне 0,7%, то это — верный признак некачественных мембран эритроцитов. Этот феномен может быть при болезни Минковского-Шоффара, наследственных гемолитических анемиях, некоторых аутоиммунных заболеваниях.

Таким образом, определение осмотической резистентности эритроцитов — это простой, дешевый и одновременно очень информативный анализ. Если резистентность низкая, то врач — гематолог начинает прицельный поиск наследственных гемоглобинопатий, талассемий, наследственных гемолитических анемий, и других заболеваний.