Гемолиз - что это такое? Виды гемолиза.
Гемолиз (гр. haima-кровь + lisis-растворение) - процесс разрушения оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в плазму крови. Гемоглобин эритроцитов, выходя в плазму крови, окрашивает ее в красный цвет и кровь становится прозрачной - "лаковая кровь". По механизму происхождения различают несколько видов гемолиза.
Осмотический гемолиз может возникнуть в гипотонической среде (содержание солей в нем меньше 0,85 %). Если эритроцит и другие клетки поместить в гипотоничекий раствор плазмы, то согласно закону осмоса, часть жидкости плазмы. Концентрация раствора NaCl, при которой начинается гемолиз, носит название минимальной осмотической резистентности эритроцитов. В норме она колеблется между 0,48-0,46 %. Концентрация раствора NaCl, при которой наступает полный гемолиз, называется максимальной резистентностью эритроцитов. Она равна 0,34-0,32 %. Осмотический гемолиз возможен только in vitro, т.к. в целостном организме кровь ни при каких условиях не может достигнуть столь выраженной гипотоничности. Определение осмотической резистентности один из лабораторных методов определение зрелости и функциональной полноценности эритроцитов. Незрелые, молодые эритроциты имеют повышенную резистентность, а старые эритроциты - пониженную. При этом газотранспортная активность и тех, и других снижена, поэтому чрезмерное изменение осмотической резистентности эритроцитов свидетельствует о нарушении их функции. Осмотическая резистентность – это один из показателей общего анализа крови, характеризуется двумя цифрами, например, результат 0,33-0,47 % NaCl является нормальным. Меньшая цифра указывает максимальную, а большая – минимальную стойкость эритроцитов к гемолитическому воздействию.
Ультрафиолетовая и др. виды радиации, большие дозы звука (особенно ультразвука), электрический ток (удар молнии, сетевой электроток) вызывают физический гемолиз. Под влиянием проникающей лучистой энергии в оболочке эритроцита поры оболочки расширяются. В норме оболочка состоит из слоев липида, белков и содержит большое количество пор (каналов) диаметров около 200 А.
Химический гемолиз может быть вызван хлороформом, эфиром, растворами кислот и щелочей, некоторыми лекарственными веществами (например, сульфаниламидами), разрушающими белково-липидную оболочку эритроцитов.
Температурный (или термический гемолиз ) возникает при замораживании/размораживании крови в результате разрушения оболочки эритроцитов кристалликами льда. А при несчастных случаях замерзание крови в дистальных отделах конечностей.
Механический гемолиз происходит при сильных механических воздействиях на кровь, например, при встряхивании ампулы с кровью, при длительной циркуляции крови в системе аппаратов искусственного кровообращения. У здорового человека незначительный механический гемолиз может наблюдаться при длительном беге по твердому покрытию, при работах, связанных с продолжительным сильным сотрясением тела.
Физиологический гемолиз – это процесс, постоянно протекающий в организме, в результате которого в селезенке происходит захват из кровотока и разрушение «старых» эритроцитов макрофагами. Поэтому гемоглобин в плазме циркулирующей крови отсутствует (или обнаруживаются его минимальные количества – следы). При укусах пчел, ядовитых змей, переливании несовместимой в групповом отношении крови, малярии, очень больших физических нагрузках может происходить гемолиз эритроцитов в разных участках сосудистого русла. Это сопровождается появлением гемоглобина в плазме циркулирующей крови (гемоглобинемия) и выделением его с мочой (гемоглобинурия).
В медицинской терминологии встречается такое понятие - гемолиз эритроцитов, которое можно описать, как физиологический разрыв оболочек клетки с дальнейшим выходом ее содержимого наружу.
Гемолиз происходит вследствие естественного процесса старения эритроцита, при котором завершается его четырехмесячный жизненный цикл. Благодаря этой непрерывной процедуре, клеточный состав крови постоянно обновляется и в здоровом организме данное событие остается незамеченным.
Однако, вследствие определенных факторов, происходит преждевременное разрушение красных кровяных клеток с выбросом гемоглобина в плазму. Такое состояние способно привести к развитию гемолитической анемии с ускоренным патологическим распадом эритроцитов. Критические факторы, воздействуя на эритроциты, увеличивают их до размеров, при которых клеточная мембрана оболочки разрывается, так как не имеет природных способностей к растяжению.
Эритроциты в организме человека доставляют кислород из легких к тканям и органам, а также передвигают углекислый газ в обратном направлении. В ситуации правильного функционирования всех систем организма, процессы образования эритроцитов и их разрушения находятся в постоянном балансе. При нарушении равновесия происходит увеличение деструкции красных кровяных клеток, что может привести к острым патологическим состояниям.
Гемолиз может иметь внутрисосудистую локализацию - при распаде эритроцитов внутри сосуда вследствие аутоиммунных заболеваний и отравлений ядами, а также внутриклеточную – когда разрушение красных кровяных клеток происходит в различных органах.
Гемолиз крови принято также различать по механизму его развития.
Вид гемолиза | Способ образования |
естественный | происходит вследствие непрерывного физиологического процесса по завершении жизненного цикла клетки в 100-120 дней |
термический | разрушение эритроцитов случается по причине замораживания или перегрева клеток |
механический | разрушение оболочки клеток обусловлено обширным повреждением тканей, а также как следствие неосторожного обращения с пробой крови после сдачи анализа |
осмотический | распад клеток совершается в гипотонической среде |
химический | случается при контакте с агрессивными веществами, разрушающими липидно-белковую оболочку клетки эритроцита |
биологический | развивается вследствие проникновения ядов растительного и животного происхождения, а также при гемотрансфузии несовместимой по группе крови |
электрический | образуется при поражении эритроцита электрическим током |
Причины развития гемолиза крови
Гемолиз в сыворотке крови нередко возникает в результате нарушения технологий при заборе крови, что делает пробу непригодной для дальнейшего исследования. К причинам развития гемолиза при сдаче анализа можно отнести:
- Интенсивный забор крови. При создании чрезмерно сильного вакуума в шприце произойдет моментальное разрушение оболочек эритроцитов.
- Нарушение асептики и стерильности. Гемолиз может развиться вследствие нахождения посторонних микроорганизмов в медицинской пробирке.
- Потребление чрезмерно жирной еды перед исследованием. Дисперсия жиров, в данном случае, будет стимулировать гемолиз.
- Отсутствие или недостаточное количество консерванта. Без активного вещества, которое позволяет крови храниться, разрушение эритроцитов произойдет очень быстро.
- Неправильное хранение пробы. Гемолиз начнется при воздействии воздуха, если происходит переливание пробы из одной тары в другую, а также оболочки эритроцитов разрушаться в результате тряски и вибрации пробирки с кровью.
- Нарушение температурного режима. Кровь придется пересдавать, если ее подвергнут случайному воздействию температурных перепадов. Эритроциты в пробе сохранятся только при определенной температуре, положенной для хранения крови.
- Неправильная транспортировка. В случае перевозки крови для исследования в сторонних лабораториях, пробирки должны быть правильно упакованы, иначе тряска разрушит эритроциты, и проба будет непригодна.
К причинам патологического гемолиза немеханического происхождения можно отнести:
Тяжелейшее последствие гемолиза случается вследствие острой гемолитической трансфузионной реакции, когда при инвазивном лечении реципиенту переливают несовместимый донорский биоматериал. Гемолитический шок случается в результате лабораторных ошибок при неправильной маркировке или спутывании биоматериала непосредственно перед трансфузией.
Новорожденных детей поражает гемолитическая болезнь при резус-конфликте с материнским организмом. В кровеносную систему плода при этом попадают иммунные резус-антитела, вступающие в реакцию с собственными резус-положительными эритроцитами.
Процессы гемолиза развиваются у людей с аутоиммунными заболеваниями, при которых разрушаются ткани и клетки организма под действием собственной иммунной системы.
Чтобы знать наверняка, что эритроциты полностью проходят свои жизненные циклы и не погибают раньше времени вследствие заболеваний, необходимо разобраться с симптомами гемолиза крови.
Признаки гемолиза эритроцитов
В организме здорового человека, разрушение красных кровяных клеток проходит незаметно – так запрограммированы все физиологические процессы. В случае слабого гемолиза, симптомы либо не выявляются, либо выражены повышенной усталостью, слабостью, ознобом и приступами рвоты.
Иначе проявляет себя острый, прогрессирующий гемолиз эритроцитов, в начальной стадии которого идет скрытый период, а затем состояние человека ухудшается по нарастающей.Признаками быстрого разрушения эритроцитов являются:
Лабораторные исследования крови при развитии острого гемолиза покажут:
- увеличение в крови ретикулоцитов;
- нарастание анемии;
- уменьшение индекса тромбоцитов;
- увеличение билирубина;
- дисфункцию свертываемости крови.
При лечении тяжелого гемолиза пациент постоянно проходит исследования крови с отслеживанием динамики лечения. Купирование признаков гемолитического кризиса проводится строго в условиях стационара с применением заместительной терапии.
Гемолиз крови – это процесс, в ходе которого происходит нарушение мембраны эритроцитов, они распадаются, и происходит выброс гемоглобина в окружающую среду (в плазму или сыворотку). Гемолиз делится в соответствии с его расположением, которое может происходить в двух направлениях:
- in vivo – в теле пациента при тяжелых внутрисосудистых заболеваниях;
- in vitro – во время отбора проб, транспортировки и обработки образца крови при сдаче анализов.
Общепринятая классификация
Существуют следующие виды гемолиза:
- Осмотический гемолиз эритроцитов. Может происходить как в гипертоническом, так и в гипотоническом растворе. В гипертоническом растворе клетки выпускают воду в окружающую среду и сжимаются, что может привести к дефектам в клеточной мембране. Это отличает его от гипотонического раствора, в котором клетки заполняются водой, приобретая сферическую форму, они могут разрываться (цитолиз).
- Физический гемолиз. Обычно, в основе лежит механическое повреждение мембраны. Его может вызвать, например, встряхивание, а также резкие изменения температуры или ультразвук. Это – самый распространенный гемолиз крови при сдаче анализов.
- Химический гемолиз основан на химической реакции липидов в мембране с определенным веществом. Повреждение может быть вызвано сильными кислотами, поверхностно-активными веществами, жирами или растворителями.
- Токсичный гемолиз. Происходит при воздействии определенных бактериальных токсинов. Это может быть реакция на присутствие животных (в частности, змеиного) или растительных токсинов.
- Иммунологический гемолиз. Является типичным при несовместимом переливании.
Многие бактерии вызывают посредством гемолизинов (гемолизином называется вещество, которое вызывает гемолиз) разложение компонентов крови в агаровой среде. В зависимости от типа различаются:
- α-гемолитическая активность – частичное разложение гемоглобина, зеленый цвет;
- β-гемолитическая активность – полное разрушение красных кровяных клеток вокруг колонии;
- γ-гемолитическая активность – нет гемолиза.
Внесосудистое/экстраваскулярное разрушение эритроцитов (in vitro)
Вне сосудов эритроциты разрушаются быстро. Из них выпускается гемоглобин (или целые эритроциты), фагоцитированный тканевыми макрофагами, а образующийся билирубин проникает в окружающую среду, определяя цвет близлежащих тканей (локальное пожелтение – типичное при подкожной гематоме, ушибе).
Желтушная окраска впоследствии обесцвечивается и остается цвет «ржавчины» (гемосидерин – например, локальные кровоподтеки в головном мозге).
Следующим пигментом, возникающим в этом процессе, является цероид – липопигмент, формирующийся в результате полимеризации продуктов окисления липидов (липиды, освобожденные из разрушенных эритроцитов). Смесь цероидов с гемосидерином называется гемофусцином.
Впоследствии происходит создание гематомы неспецифической грануляционной тканью – в периферии присутствуют сидерофаги и фибрин, вдоль которого в гематому врастает грануляционная ткань, а после гематомы остается только небольшой шрам.
Ускоренный внесосудистый гемолиз сопровождает, например, гиперспленизм, некоторые нарушения метаболизма эритроцитов, малярию и т. д. Уровень неконъюгированного билирубина может быть повышен (выше 12 мг/дл). Присутствуют симптомы гемолитической анемии:
- повышенное количество ретикулоцитов;
- гемоглобинурия;
- анемия (гемоглобин менее 120 г/л);
- сниженное число эритроцитов в картине крови;
- повышение активности лактатдегидрогеназы.
Разделение внесосудистого процесса разрушения клеток крови в соответствии с причиной
Тип in vitro делится на 4 группы, основанные на причине возникновения:
- механический – слишком сильное встряхивание, всасывание при отборе, центрифугирование при высокой скорости, транспортировка цельной крови на большие расстояния;
- осмотический – мокрые трубки, отбор меньше заданного количества крови в пробирку, содержащую антикоагуляционный агент;
- термический – кровь подвергается воздействию слишком низких или высоких температур;
- химический – недостаточное высыхание дезинфекции, которая разрушает мембрану эритроцитов.
Внутрисосудистое разрушение эритроцитов (in vivo)
Распад клеток крови в кровеносных сосудах может быть вызван следующими причинами:
- самими эритроцитами (корпускулярный);
- внешними агентами (экстракорпускулярный).
Гемоглобин, высвобождаемый из разрушающихся эритроцитов, связывается с гаптоглобином, что приводит к возникновению комплекса, который не проходит клубочковый фильтр (функция гаптоглобина, формируемого в печени, заключается в предотвращении повреждения почек, а также потери железа). Комплекс поглощается макрофагами – гемоглобин распадается, возникает билирубин и ферритин или гемосидерин.
Повышенный индекс гемолиза характеризуется гемосидерозом. Если количество выпущенного гемоглобина выше, чем может связывать гаптоглобин (в особенности, при остром гемолизе снижается концентрация гаптоглобина в сыворотке (норма – 0,3-2 у. е.)), то возникает гемоглобинемия.
Избыточный гемоглобин проходит через клубочковый фильтр в канальцы почек – возникает гемосидеринурия (часть молекул гемоглобина захватывается клетками проксимальных канальцев и преобразуется в гемосидерин, который затем высвобождается в мочу). Вследствие осаждения гемоглобина развивается повреждение почек.
Причины внутрисосудистого разрушения эритроцитов
Гемолиз эритроцитов in vivo происходит в сосудистой системе человека – имеет место внутрисосудистый гемолиз. Освобожденный гемоглобин создает комплексы с белком плазмы – гаптоглобином. Он, в свою очередь, поглощается клетками ретикулярной системы, где распадается с формированием билирубина, который накапливается в печени и затем выводится из организма.
Внутрисосудистый гемолиз характеризуется неопределяемой концентрацией гаптоглобина, который сбалансирован комплексами с гемоглобином и повышенной концентрацией непрямого билирубина, который печень не успевает секретировать в достаточном количестве. Уровень калия не увеличивается, функционирующие почки успевают выделять его с мочой.
Причины гемолиза в кровеносных сосудах (внутрисосудистый гемолиз) могут быть следующими:
- гематологические заболевания: гемолитическая анемия, синдром диссеминированной внутрисосудистой коагулопатии;
- нарушение обмена веществ (заболевания печени);
- химические эффекты (гемолиз из-за приема лекарств);
- физические эффекты (искусственная замена клапана);
- ожоги;
- реакция после переливания крови;
- тяжелая инфекция.
Диагностика возможных причин
В диагностических целях применяется несколько методов.
Тест Кумбса
Тест Кумбса – это обнаружение антител к поверхностным антигенам эритроцитов. Антиглобулиновая сыворотка добавляется к отмытым эритроцитам пациента. Выпадение осадка указывает на наличие иммуноглобулинов или компонентов комплемента на эритроцитах.
Тест делится на 2 типа:
- прямой тест Кумбса (также называемый прямым антиглобулиновым тестом) – позволяет обнаруживать красные кровяные клетки, покрытые иммуноглобулинами и компонентами комплемента in vivo;
- непрямой тест Кумбса – позволяет обнаруживать антиэритроцитарные антитела, присутствующие в сыворотке крови или плазме пациента – имеет значение для лиц, которым неоднократно приходилось сдавать/принимать кровь.
С помощью этих тестов исследуется устойчивость клеток против низкого осмотического давления окружающей среды (т. е. минимальное осмотическое сопротивление – максимальное осмотическое сопротивление).
- Нормальные значения в среднем: 0,4% NaCl при минимальном и 0,3% NaCl при максимальном осмотическом сопротивлении.
Ферментный анализ эритроцитов
При отсутствии глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы происходит снижение восстановления глутатиона. Эритроциты (их мембрана) подвержены повреждениям от активных форм кислорода.
Тест Гама
Тест Гама – это диагностический тест (скрининг) для . Эритроциты инкубируются в сыворотке, подкисленной до рН 6,2, кислая среда активирует комплемент и патологические эритроциты поддаются гемолизу.
Проточная цитометрия
В этом методе определяются белки, связанные с клеточной мембраной и участвующие в следующих процессах:
- защита от литических эффектов комплемента;
- 2 белка (MIRL и DAF) обозначаются в соответствии с теми антителами, с которыми специфически взаимодействуют, CD-55 и CD-59.
Влияние на результат анализа
Гемолиз может повлиять на определение анализа крови высвобождением веществ из эритроцитов в плазму или созданием аналитических помех.
Повышение концентрации в крови
С распадом эритроцитов в плазму проникают вещества, которые во внеклеточной жидкости имеют иное представление, чем во внутриклеточном содержании красных кровяных клеток. Эти вещества могут при определении анализируемого вещества в крови в значительной степени повлиять на результаты, т. к. их концентрация в эритроцитах в несколько раз выше, чем в плазме (сыворотке крови).
Разбавление плазмы