Máu luôn có một sự huyền bí đặc biệt. Từ xa xưa, người ta đã thấy máu chảy ra khỏi cơ thể và cùng với nó là sự sống của cá nhân đó. Không có gì ngạc nhiên khi máu được cho là mang một “sinh lực” bí ẩn. Người La Mã cổ đại đã uống máu của các đấu sĩ giác đấu tử trận với niềm tin rằng họ có thể tiếp nhận sinh lực của một đấu sĩ hoặc nó có thể chữa khỏi bệnh động kinh. Ngay cả ngày nay, chúng ta trở nên đặc biệt lo sợ khi thấy mình chảy máu, và tác động cảm xúc của máu khiến nhiều người ngất xỉu khi nhìn thấy nó. Từ Ai Cập cổ đại đến nước Mỹ thế kỷ 19, các thầy thuốc đã rút “máu xấu” khỏi bệnh nhân của mình để điều trị mọi thứ, từ bệnh gút đến đau đầu, từ chuột kinh nguyệt đến bệnh tâm thần. Từ lâu, người ta đã nghĩ rằng các đặc điểm di truyền được truyền qua dòng máu, và mọi người vẫn sử dụng những cách diễn đạt vô căn cứ hoặc ẩn dụ như “Tôi có một phần tư dòng máu Cherokee”. Hầu như không có điều gì có ý nghĩa thực sự được biết về máu cho đến khi các tế bào của nó được nhìn thấy dưới kính hiển vi đầu tiên. Mặc dù máu là một mô dễ tiếp cận đặc biệt, nhưng hầu hết những gì chúng ta biết về nó chỉ có từ giữa thế kỷ 20. Những phát triển gần đây trong lĩnh vực này đã cho phép chúng ta cứu sống và cải thiện cuộc sống của vô số người mà nếu không đã phải chịu đau đớn hoặc chết.
18.1 Giới thiệu
Kết quả học tập mong đợi
Khi bạn hoàn thành phần này, bạn có thể:
a. mô tả các chức năng và thành phần chính của hệ tuần hoàn;
b. mô tả các thành phần và tính chất vật lý của máu;
c. mô tả thành phần của huyết tương;
d. giải thích ý nghĩa của độ nhớt máu và độ thẩm thấu máu; và
e. mô tả một cách tổng quát máu được tạo ra như thế nào
18.1a Chức năng của Hệ tuần hoàn
Hệ tuần hoàn bao gồm tim, mạch máu và máu. Thuật ngữ hệ tim mạch1 chỉ đề cập đến tim và mạch máu, là chủ đề của hai chương tiếp theo. Nghiên cứu về máu, được đề cập trong chương này, được gọi là huyết học2. Mục đích cơ bản của hệ tuần hoàn là vận chuyển các chất từ nơi này sang nơi khác trong cơ thể. Máu là môi trường lỏng để các vật chất này di chuyển, mạch máu đảm bảo định tuyến chính xác của máu đến các điểm đến, và tim là máy bơm giữ cho máu lưu thông. Cụ thể hơn, các chức năng của hệ tuần hoàn như sau:
Vận chuyển
• Máu mang oxy từ phổi đến tất cả các mô của cơ thể, đồng thời lấy carbon dioxide từ các mô đó và mang đến phổi để thải ra khỏi cơ thể.
• Nó tiếp nhận chất dinh dưỡng từ đường tiêu hóa và phân phối chúng đến tất cả các mô của cơ thể.
• Nó mang chất thải chuyển hóa đến thận để thải trừ.
• Nó mang hormone từ các tế bào nội tiết đến các cơ quan đích.
• Nó vận chuyển nhiều loại tế bào gốc từ tủy xương và các nguồn khác đến các mô nơi chúng cư trú và trưởng thành.
Bảo vệ
• Máu đóng vai trò trong viêm, một cơ chế giới hạn sự lây lan của nhiễm trùng.
• Các bạch cầu phá hủy vi sinh vật và tế bào ung thư và loại bỏ mảnh vụn khỏi các mô.
• Kháng thể và các protein máu khác trung hòa độc tố và giúp tiêu diệt mầm bệnh.
• Tiểu cầu tiết ra các yếu tố khởi đầu quá trình đông máu và các quá trình khác để giảm thiểu mất máu, đồng thời góp phần vào sự phát triển mô và duy trì mạch máu.
Điều hòa
• Bằng cách hấp thụ hoặc cung cấp dịch trong các điều kiện khác nhau, các mao mạch máu ổn định sự phân bố dịch trong cơ thể.
• Bằng cách đệm axit và bazơ, protein máu ổn định pH của dịch ngoại bào.
• Lưu lượng máu ở da cực kỳ quan trọng trong việc phân tán nhiệt chuyển hóa ra khỏi cơ thể. Sự thay đổi lưu lượng máu điều hòa nhiệt độ cơ thể bằng cách dẫn máu đến da để mất nhiệt hoặc giữ nó sâu hơn trong cơ thể để giữ nhiệt.
Xem xét tầm quan trọng của việc vận chuyển hiệu quả chất dinh dưỡng, chất thải, hormone và đặc biệt là oxy từ nơi này sang nơi khác, thật dễ hiểu tại sao mất máu quá nhiều lại nhanh chóng gây tử vong, và tại sao hệ tuần hoàn cần các cơ chế để giảm thiểu những mất mát như vậy.
18.1b Các thành phần và Tính chất chung của Máu
Người trưởng thành thường có khoảng 4 đến 6 lít máu. Đây là một mô liên kết dạng lỏng, giống như các mô liên kết khác, được cấu tạo từ các tế bào và chất nền ngoại bào. Chất nền của nó là huyết tương, một chất lỏng trong suốt, màu vàng nhạt chiếm hơn một nửa thể tích máu. Lơ lửng trong huyết tương là các thành phần hữu hình — các tế bào và mảnh vỡ tế bào bao gồm hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu (hình 18.1). Thuật ngữ thành phần hữu hình ám chỉ thực tế rằng đây là những thể có màng bọc với cấu trúc xác định có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi. Nói một cách chính xác, không phải tất cả chúng đều có thể được gọi là tế bào vì tiểu cầu, như sẽ được giải thích sau, chỉ đơn thuần là những mảnh vỡ từ một số tế bào tủy xương.
Các thành phần hữu hình được phân loại như sau:
• Hồng cầu3 (RBCs)
• Tiểu cầu
• Bạch cầu4 (WBCs)
o Bạch cầu hạt
▪ Bạch cầu trung tính
▪ Bạch cầu ưa acid
▪ Bạch cầu ưa base
o Bạch cầu không hạt
▪ Lympho bào
▪ Thực bào đơn nhân
Do đó, có bảy loại thành phần hữu hình: hồng cầu, tiểu cầu và năm loại bạch cầu. Năm loại bạch cầu được chia thành hai loại, bạch cầu hạt và bạch cầu không hạt, dựa trên các lý do được giải thích sau.
Phân tách máu (Blood fractionation), việc tách máu thành các thành phần cơ bản của nó, dựa trên ly tâm và đông máu (hình 18.2). Đầu tiên, một mẫu máu trong ống được quay trong máy ly tâm trong vài phút. Hồng cầu, là thành phần đặc nhất, lắng xuống đáy ống và thường chiếm 37% đến 52% tổng thể tích — giá trị này được gọi là dung tích hồng cầu (hematocrit) hoặc thể tích khối hồng cầu (packed cell volume). Bạch cầu và tiểu cầu lắng vào một vùng hẹp màu kem hoặc xám nhạt được gọi là màng bạch cầu (buffy coat) ngay phía trên hồng cầu; chúng chiếm 1% hoặc ít hơn thể tích máu. Ở phía trên cùng của ống là huyết tương (plasma), chiếm khoảng 47% đến 63% thể tích máu. Nếu huyết tương được tách ra, để đông lại (clot) và ly tâm lại, các protein đông máu (chủ yếu là fibrin) lắng xuống đáy ống và chất lỏng phía trên sau đó được gọi là huyết thanh (serum). Huyết thanh có giá trị lâm sàng như một chất nền cho vắc-xin, kháng nọc độc và các liệu pháp khác; cho một số xét nghiệm máu như viêm gan và ung thư tuyến tiền liệt; và cho nhiều mục đích sử dụng trong phòng thí nghiệm lâm sàng và nghiên cứu.
Bảng 18.1 liệt kê một số tính chất của máu. Một số thuật ngữ trong bảng đó được định nghĩa sau trong chương.
▶▶▶ VẬN DỤNG NHỮNG GÌ BẠN BIẾT
Dựa trên trọng lượng cơ thể của bạn, hãy ước tính thể tích (tính bằng lít) và trọng lượng (tính bằng kilogram) máu của chính bạn, sử dụng dữ liệu trong bảng 18.1.
18.1c Huyết tương
Mặc dù huyết tương không có cấu trúc giải phẫu nào mà chúng ta có thể nghiên cứu trực quan, chúng ta không thể bỏ qua tầm quan trọng của nó như là chất nền của mô liên kết dạng lỏng này. Huyết tương là một hỗn hợp phức tạp của nước, protein, chất dinh dưỡng, chất điện giải, chất thải nitơ, hormone và khí (bảng 18.2). Protein là chất tan dồi dào nhất trong huyết tương theo trọng lượng, tổng cộng từ 6 đến 9 g/dL. Protein huyết tương đóng nhiều vai trò khác nhau bao gồm đông máu, bảo vệ chống lại mầm bệnh và vận chuyển các chất tan khác như sắt, đồng, lipid và hormone kỵ nước. Có ba loại protein huyết tương chính: albumin, globulin và fibrinogen (bảng 18.3). Nhiều protein huyết tương khác rất cần thiết cho sự sống còn, nhưng chiếm ít hơn 1% tổng số.
Albumin là protein nhỏ nhất và dồi dào nhất trong huyết tương. Nó có chức năng vận chuyển các chất tan khác nhau và đệm pH của huyết tương. Nó cũng đóng góp chính vào hai tính chất vật lý của máu: độ nhớt và độ thẩm thấu của nó, sẽ được thảo luận ngay sau. Thông qua tác động của nó lên hai biến số này, sự thay đổi nồng độ albumin có thể ảnh hưởng đáng kể đến thể tích máu, huyết áp và lưu lượng máu.
Globulin được chia thành ba phân lớp; từ trọng lượng phân tử nhỏ nhất đến lớn nhất, chúng là globulin alpha (α), beta (β) và gamma (γ). Globulin đóng nhiều vai trò khác nhau trong vận chuyển chất tan, đông máu và miễn dịch.
Fibrinogen là tiền chất hòa tan của fibrin, một protein dính tạo thành khung của cục máu đông.
Một số protein huyết tương khác là các enzyme tham gia vào quá trình đông máu. Gan sản xuất tới 4 g protein huyết tương mỗi giờ, đóng góp tất cả các protein chính ngoại trừ globulin gamma. Globulin gamma đến từ các tương bào — các tế bào mô liên kết có nguồn gốc từ các bạch cầu gọi là tế bào lympho B.
▶▶▶ VẬN DỤNG NHỮNG GÌ BẠN BIẾT
Làm thế nào một bệnh như ung thư gan hoặc viêm gan có thể dẫn đến suy giảm đông máu?
Ngoài protein, huyết tương còn chứa các hợp chất chứa nitơ như axit amin tự do và chất thải nitơ. Chất thải nitơ là các sản phẩm cuối độc hại của quá trình dị hóa. Chất phổ biến nhất là urê, một sản phẩm của quá trình dị hóa axit amin. Các chất thải này thường được thận bài tiết với tốc độ cân bằng với quá trình sản xuất của chúng.
Huyết tương cũng vận chuyển các chất dinh dưỡng được hấp thụ bởi đường tiêu hóa, bao gồm glucose, axit amin, chất béo, cholesterol, phospholipid, vitamin và khoáng chất. Nó vận chuyển oxy hòa tan, carbon dioxide và nitơ (xem bảng 18.2). Nitơ hòa tan thường không có vai trò sinh lý nào trong cơ thể (nhưng xem Góc nhìn sâu sắc 22.5).
Chất điện giải là một thành phần quan trọng khác của huyết tương. Các ion natri chiếm khoảng 90% các cation trong huyết tương. Natri quan trọng hơn bất kỳ chất tan nào khác đối với độ thẩm thấu của máu. Như vậy, nó có ảnh hưởng lớn đến thể tích và áp suất máu; những người bị huyết áp cao thường được khuyên nên hạn chế lượng natri đưa vào. Nồng độ chất điện giải được cơ thể điều hòa cẩn thận và có nồng độ khá ổn định trong huyết tương.
18.1d Độ nhớt máu và Độ thẩm thấu máu
Hai tính chất quan trọng của máu — độ nhớt (viscosity) và độ thẩm thấu (osmolarity) — phát sinh từ các thành phần hữu hình và thành phần huyết tương.
Độ nhớt là sức cản của chất lỏng đối với dòng chảy, do sự kết dính của các hạt của nó. Nói một cách dễ hiểu, đó là độ đặc hay độ dính của chất lỏng. Ở một nhiệt độ nhất định, dầu khoáng nhớt hơn nước chẳng hạn, và mật ong nhớt hơn dầu khoáng. Toàn bộ máu có độ nhớt gấp 4,5 đến 5,5 lần nước, chủ yếu là do hồng cầu; riêng huyết tương có độ nhớt gấp 2,0 lần nước, chủ yếu là do protein của nó. Độ nhớt quan trọng trong chức năng tuần hoàn vì nó điều chỉnh một phần lưu lượng máu qua các mạch. Thiếu hồng cầu hoặc protein làm giảm độ nhớt và khiến máu chảy quá dễ dàng, trong khi dư thừa khiến máu chảy quá ì ạch. Một trong hai tình trạng này đều gây căng thẳng cho tim và có thể dẫn đến các vấn đề tim mạch nghiêm trọng nếu không được điều chỉnh.
Độ thẩm thấu của máu, một yếu tố quan trọng khác trong chức năng tim mạch, là tổng nồng độ mol của các hạt hòa tan không thể đi qua thành mạch máu. Để nuôi dưỡng các tế bào xung quanh và loại bỏ chất thải của chúng, các chất phải đi qua giữa dòng máu và dịch mô qua thành mao mạch. Sự chuyển đổi dịch này phụ thuộc vào sự cân bằng giữa lọc dịch từ mao mạch và tái hấp thu nó bằng thẩm thấu (xem phần 20.3c). Tốc độ tái hấp thu được điều chỉnh bởi độ thẩm thấu tương đối của máu so với dịch mô. Nếu độ thẩm thấu máu quá cao, dòng máu hấp thụ quá nhiều nước. Điều này làm tăng thể tích máu, dẫn đến huyết áp cao và gây căng thẳng tiềm tàng nguy hiểm cho tim và động mạch. Nếu độ thẩm thấu của nó giảm quá thấp, quá nhiều nước sẽ đọng lại trong các mô. Các mô trở nên phù nề (edematous, sưng lên) và huyết áp có thể giảm xuống mức nguy hiểm do mất nước khỏi dòng máu. Do đó, điều quan trọng là máu phải duy trì độ thẩm thấu tối ưu. Độ thẩm thấu của máu là sản phẩm chủ yếu của các ion natri, protein và hồng cầu. Sự đóng góp của protein đối với áp suất thẩm thấu của máu — được gọi là áp suất thẩm thấu keo (colloid osmotic pressure - COP) — đặc biệt quan trọng, như chúng ta thấy từ tác động của chế độ ăn cực kỳ ít protein (xem Góc nhìn sâu sắc 18.1)
GÓC NHÌN SÂU SẮC 18.1 ỨNG DỤNG LÂM SÀNG
Đói ăn và Thiếu hụt Protein Huyết tương
Một số tình trạng có thể dẫn đến giảm protein huyết (hypoproteinemia), tức là thiếu hụt protein huyết tương: đói cực độ hoặc thiếu protein do chế độ ăn, các bệnh gan cản trở quá trình tổng hợp protein, và mất protein qua nước tiểu hoặc bề mặt cơ thể lần lượt trong các trường hợp bệnh thận và bỏng nặng. Khi hàm lượng protein trong huyết tương giảm, độ thẩm thấu của nó cũng giảm theo. Dòng máu mất nhiều dịch hơn vào các mô so với lượng nó tái hấp thu bằng thẩm thấu. Do đó, các mô trở nên phù nề và một khoang dịch có thể tích tụ trong khoang bụng – một tình trạng gọi là cổ trướng (ascites) (xem Góc nhìn sâu sắc 20.4). Trẻ em bị thiếu hụt protein nghiêm trọng trong chế độ ăn thường biểu hiện một tình trạng gọi là kwashiorkor (hình 18.3). Tay và chân bị teo tóp do thiếu cơ, da bóng và căng do phù nề, và bụng căng to do cổ trướng. Kwashiorkor là một từ Ghana để chỉ một đứa trẻ bị "phế truất" hoặc "dời chỗ" không còn được bú mẹ nữa. Các triệu chứng xuất hiện khi trẻ được cai sữa và chuyển sang chế độ ăn chủ yếu gồm gạo hoặc các loại ngũ cốc khác. Trẻ em mắc kwashiorkor thường chết vì tiêu chảy và mất nước.
Hình 18.3: Trẻ em bị Kwashiorkor. Lưu ý các chi gầy và bụng phình nước.
18.1e Máu được tạo ra như thế nào
Chúng ta mất máu liên tục, không chỉ do chảy máu mà còn do các tế bào máu già đi và chết cũng như các thành phần huyết tương được tiêu thụ hoặc bài tiết khỏi cơ thể. Do đó, chúng ta phải liên tục thay thế nó. Mỗi ngày, một người trưởng thành thường tạo ra 400 tỷ tiểu cầu, 200 tỷ hồng cầu và 10 tỷ bạch cầu. Quá trình sản xuất máu, đặc biệt là các thành phần hữu hình của nó, được gọi là tạo máu (hematopoiesis). Kiến thức về quá trình này cung cấp nền tảng không thể thiếu để hiểu về bệnh bạch cầu, thiếu máu và các rối loạn máu khác.
Các mô tạo ra tế bào máu được gọi là mô tạo máu. Mô tạo máu đầu tiên của phôi người hình thành trong túi noãn hoàng, một màng liên kết với tất cả các phôi động vật có xương sống. Ở hầu hết các động vật có xương sống (cá, lưỡng cư, bò sát và chim), túi này bao bọc lòng đỏ trứng, vận chuyển chất dinh dưỡng đến phôi đang phát triển và tạo ra các tiền thân của các tế bào máu đầu tiên. Tuy nhiên, ngay cả những động vật không đẻ trứng cũng có túi noãn hoàng vẫn giữ chức năng tạo máu của nó. (Nó cũng là nguồn tế bào sau này tạo ra trứng và tinh trùng). Các cụm tế bào gọi là đảo máu (blood islands) hình thành tại đây vào tuần thứ ba của quá trình phát triển phôi người. Chúng tạo ra các tế bào gốc nguyên thủy di chuyển vào bên trong phôi và cư trú trong tủy xương, gan, lách và tuyến ức. Tại đây, các tế bào gốc nhân lên và tạo ra các tế bào máu trong suốt quá trình phát triển của bào thai. Gan ngừng sản xuất tế bào máu vào khoảng thời gian sinh. Lách ngừng sản xuất hồng cầu ngay sau đó, nhưng nó tiếp tục sản xuất tế bào lympho suốt đời. Từ giai đoạn trẻ sơ sinh trở đi, tủy xương đỏ sản xuất tất cả bảy loại thành phần hữu hình, trong khi tế bào lympho cũng được sản xuất trong các mô và cơ quan bạch huyết – đặc biệt là tuyến ức, amidan, hạch bạch huyết, lách và màng nhầy. Quá trình tạo máu trong tủy xương và các cơ quan bạch huyết lần lượt được gọi là tạo máu tủy (myeloid) và tạo máu bạch huyết (lymphoid).
Tất cả các thành phần hữu hình đều bắt nguồn từ một loại tế bào gốc tạo máu (hematopoietic stem cell - HSC) chung trong tủy xương. Theo thuật ngữ tế bào gốc của phần 5.6c, HSC được xếp là tế bào gốc đa năng (multipotent stem cells), có tiềm năng phát triển thành nhiều loại tế bào trưởng thành khác nhau. Tuy nhiên, các nhà huyết học thường gọi chúng là tế bào gốc vạn năng (pluripotent stem cells - PPSCs). (Sinh học tế bào gốc là một ngành khoa học non trẻ và các chuyên gia trong các lĩnh vực khác nhau đôi khi sử dụng thuật ngữ khác nhau). HSC nhân lên để duy trì một quần thể nhỏ nhưng bền bỉ trong tủy xương, nhưng một số trong chúng tiếp tục trở thành nhiều loại tế bào chuyên biệt hơn được gọi là đơn vị tạo khuẩn lạc (colony-forming units - CFU). Mỗi CFU có tiềm năng tạo ra một hoặc một loại khác của các thành phần hữu hình. Các quá trình cụ thể dẫn từ HSC đến hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu sẽ được mô tả ở những điểm sau trong chương này.
Huyết tương cũng cần được thay thế liên tục. Nó được cấu tạo chủ yếu từ nước, mà nó thu nhận chủ yếu qua hấp thu từ đường tiêu hóa. Các chất điện giải và chất dinh dưỡng hữu cơ của nó cũng được thu nhận ở đó, và globulin gamma của nó đến từ các tương bào mô liên kết còn các protein khác của nó chủ yếu đến từ gan.
TRƯỚC KHI BẠN TIẾP TỤC
Trả lời các câu hỏi sau để kiểm tra sự hiểu biết của bạn về phần trước:
Xác định ít nhất hai chức năng vận chuyển, hai chức năng bảo vệ và hai chức năng điều hòa của hệ tuần hoàn.
Hai thành phần chính của máu là gì?
Liệt kê ba loại protein huyết tương chính. Loại protein nào không có trong huyết thanh?
Định nghĩa độ nhớt và độ thẩm thấu của máu. Giải thích tại sao mỗi yếu tố này lại quan trọng đối với sự sống còn của con người.
Tạo máu (Hematopoiesis) có nghĩa là gì? Sau khi sinh, một loại tế bào nào là điểm khởi đầu cho mọi quá trình tạo máu?
18.2 Hồng cầu
Kết quả học tập mong đợi
Khi bạn hoàn thành phần này, bạn có thể:
a. thảo luận về cấu trúc và chức năng của hồng cầu (RBCs);
b. mô tả cấu trúc và chức năng của hemoglobin;
c. nêu và định nghĩa một số đo lường lâm sàng về số lượng hồng cầu và hemoglobin;
d. mô tả vòng đời của hồng cầu; và
e. nêu tên và mô tả các loại, nguyên nhân và ảnh hưởng của tình trạng dư thừa và thiếu hụt hồng cầu.
Hồng cầu (erythrocytes) có hai chức năng chính: (1) lấy oxy từ phổi và phân phối đến các mô khác, và (2) lấy carbon dioxide từ các mô và thải nó ở phổi. Hồng cầu là thành phần hữu hình dồi dào nhất của máu và do đó là thứ rõ ràng nhất khi soi dưới kính hiển vi. Chúng cũng là thành phần quan trọng nhất đối với sự sống còn; thiếu hụt bạch cầu hoặc tiểu cầu nghiêm trọng có thể gây tử vong trong vòng vài ngày, nhưng thiếu hụt hồng cầu nghiêm trọng có thể gây tử vong chỉ trong vài phút. Chính sự thiếu hụt oxy mang lại sự sống do hồng cầu vận chuyển dẫn đến tử vong nhanh chóng trong các trường hợp chấn thương nặng hoặc xuất huyết.
18.2a Hình thái và Chức năng của Hồng cầu
Hồng cầu là một tế bào dạng đĩa với hình dạng hai mặt lõm (biconcave) – bờ dày và trung tâm lõm mỏng. Nó có đường kính khoảng 7,5 µm và dày 2,0 µm ở bờ (hình 18.4). Mặc dù hầu hết các tế bào, bao gồm cả bạch cầu, có nhiều bào quan, nhưng hồng cầu mất nhân và các bào quan khác trong quá trình trưởng thành và do đó đáng chú ý là không có cấu trúc bên trong. Khi được nhìn bằng kính hiển vi điện tử truyền qua, bên trong hồng cầu có màu xám đều. Do thiếu ty thể, hồng cầu chỉ dựa hoàn toàn vào lên men kỵ khí để tạo ra ATP. Việc thiếu hô hấp hiếu khí ngăn chúng tiêu thụ oxy mà chúng phải vận chuyển đến các mô khác. Nếu chúng hiếu khí và tiêu thụ oxy, chúng sẽ giống như một nhân viên giao bánh pizza đã ăn một miếng bánh pizza của bạn trên đường đến nhà bạn. Hồng cầu được tạo ra để phân phối oxy, chứ không phải để tiêu thụ nó. Chúng là tế bào người duy nhất thực hiện quá trình lên men kỵ khí vô thời hạn.
Bào tương của hồng cầu chủ yếu bao gồm dung dịch hemoglobin 33% (khoảng 280 triệu phân tử mỗi tế bào). Đây là sắc tố đỏ tạo cho hồng cầu màu sắc và tên gọi của nó. Nó được biết đến đặc biệt với vai trò vận chuyển oxy, nhưng nó cũng hỗ trợ vận chuyển carbon dioxide và đệm pH của máu.
Bào tương cũng chứa một enzyme, carbonic anhydrase (CAH), xúc tác phản ứng CO2 + H2O ⇌ H2CO3. Vai trò của CAH trong vận chuyển khí và cân bằng pH sẽ được thảo luận trong các chương sau.
Màng sinh chất của hồng cầu trưởng thành có glycolipid trên bề mặt ngoài, yếu tố quyết định nhóm máu của một người. Ở bề mặt bên trong của nó có hai protein khung tế bào (cytoskeletal), spectrin và actin, giúp màng có tính đàn hồi và bền. Điều này đặc biệt quan trọng khi hồng cầu đi qua các mao mạch máu nhỏ và các xoang. Nhiều đường đi này hẹp hơn đường kính của hồng cầu, buộc hồng cầu phải căng ra, uốn cong và gấp lại khi chúng chui qua. Khi đi vào các mạch lớn hơn, hồng cầu bật trở lại hình dạng đĩa hai mặt lõm như một chiếc ruột non bơm hơi.
Đã có nhiều tranh luận đáng kể, chưa có hồi kết về việc liệu hình dạng hai mặt lõm của hồng cầu có bất kỳ lợi thế chức năng nào không. Một số người cho rằng nó tối đa hóa tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích và do đó thúc đẩy sự khuếch tán nhanh chóng của oxy đến tất cả hemoglobin trong tế bào. Điều này khó phù hợp với thực tế là nơi duy nhất hồng cầu nạp oxy là các mao mạch, và trong khi chui qua các mao mạch nhỏ, nhìn chung chúng không có hình dạng hai mặt lõm mà bị nén thành hình bầu dục hoặc hình giọt nước. Chúng trở lại hình dạng hai mặt lõm khi vào lại các mạch máu lớn hơn, nhưng không có sự tiếp nhận oxy nào ở đây. Một giả thuyết khác cho rằng hình dạng hai mặt lõm giảm thiểu sự xoáy và nhiễu loạn của hồng cầu (giống như một vận động viên trượt băng nghệ thuật đang xoay với cánh tay dang rộng), cho phép hỗn hợp sền sệt của hồng cầu chảy qua các mạch máu lớn hơn với dòng chảy tầng trơn tru. Cũng có ý kiến cho rằng đó đơn giản là hình dạng dễ dàng, ổn định nhất để tế bào và khung tế bào của nó thả lỏng khi nhân bị loại bỏ, và nó có thể không có bất kỳ chức năng sinh lý nào.
HÌNH 18.4 Cấu trúc của Hồng cầu.
(a) Kích thước và hình dạng của một hồng cầu.
(b) Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy hình dạng hai mặt lõm của hồng cầu.
(c) Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của một tế bào lympho (bên trái) và hai hồng cầu (bên phải) trong các mao mạch máu của phổi. Lưu ý hồng cầu mỏng như thế nào ở trung tâm, và chúng thiếu các bào quan hoặc cấu trúc bên trong khác.
18.2b Hemoglobin
Hemoglobin bao gồm bốn chuỗi protein gọi là globin (hình 18.5). Hai trong số này, các chuỗi alpha (α) , dài 141 axit amin, và hai chuỗi kia, các chuỗi beta (β) , dài 146 axit amin. Mỗi chuỗi được liên hợp với một phần không phải protein gọi là nhóm heme, liên kết oxy với một nguyên tử sắt (Fe) ở trung tâm của nó. Mỗi heme có thể mang một phân tử O2; do đó, toàn bộ phân tử hemoglobin có thể vận chuyển tới 4 O2. Khoảng 5% CO2 trong máu cũng được vận chuyển bởi hemoglobin nhưng liên kết với globin chứ không phải với heme.
Hemoglobin tồn tại ở một số dạng có sự khác biệt nhỏ trong chuỗi globin. Dạng vừa mô tả được gọi là hemoglobin người trưởng thành (HbA). Tuy nhiên, khoảng 2,5% hemoglobin của người trưởng thành là dạng được gọi là HbA2, có hai chuỗi delta (δ) thay thế cho chuỗi beta. Thai nhi tạo ra dạng gọi là hemoglobin bào thai (HbF), có hai chuỗi gamma (γ) thay thế cho chuỗi beta. Các chuỗi delta và gamma có cùng độ dài với chuỗi beta nhưng khác nhau về trình tự axit amin. HbF liên kết oxy chặt chẽ hơn HbA; điều này cho phép thai nhi lấy oxy từ máu của mẹ.
HÌNH 18.5 Cấu trúc của Hemoglobin.
(a) Phân tử hemoglobin bao gồm hai protein alpha và hai protein beta, mỗi protein liên hợp với một nhóm heme không phải protein.
(b) Cấu trúc của nhóm heme. Oxy liên kết với sắt (Fe) ở trung tâm của heme.
18.2c Số lượng Hồng cầu và Hemoglobin
Số lượng hồng cầu và nồng độ hemoglobin là dữ liệu lâm sàng quan trọng vì chúng xác định lượng oxy mà máu có thể mang. Ba phép đo phổ biến nhất là dung tích hồng cầu, nồng độ hemoglobin và số lượng hồng cầu.
Dung tích hồng cầu (hematocrit) là phần trăm thể tích toàn bộ máu được tạo thành từ hồng cầu (xem hình 18.2). Ở nam giới, nó thường dao động từ 42% đến 52%; ở nữ giới, từ 37% đến 48%.
Nồng độ hemoglobin của toàn bộ máu thường là 13 đến 18 g/dL ở nam và 12 đến 16 g/dL ở nữ.
Số lượng hồng cầu thường là 4,6 đến 6,2 triệu RBCs/µL ở nam và 4,2 đến 5,4 triệu/µL ở nữ. Điều này thường được biểu thị là tế bào trên mỗi milimét khối (mm3); 1 µL = 1 mm3.
Lưu ý rằng các giá trị này có xu hướng thấp hơn ở phụ nữ so với nam giới. Có ba lý do sinh lý cho điều này: (1) Androgen kích thích sản xuất hồng cầu, và nam giới có nồng độ androgen cao hơn nữ giới; (2) phụ nữ trong độ tuổi sinh sản có mất máu kinh nguyệt định kỳ; và (3) dung tích hồng cầu tỷ lệ nghịch với tỷ lệ phần trăm mỡ cơ thể, trung bình cao hơn ở phụ nữ so với nam giới.
Ở nam giới, máu cũng đông nhanh hơn và da có ít mạch máu hơn so với nữ giới. Những khác biệt như vậy không chỉ giới hạn ở người. Từ quan điểm tiến hóa, giá trị thích nghi của chúng có thể nằm ở thực tế là động vật đực chiến đấu nhiều hơn con cái và chịu nhiều thương tích hơn. Những đặc điểm này có thể phục vụ để giảm thiểu hoặc bù đắp lượng máu mất của chúng.
▶▶▶ VẬN DỤNG NHỮNG GÌ BẠN BIẾT
Giải thích tại sao nồng độ hemoglobin có thể xuất hiện một cách sai lệch là cao ở bệnh nhân bị mất nước, trong khi thực tế bệnh nhân không bị dư thừa hồng cầu hoặc hemoglobin.
18.2d Vòng đời của Hồng cầu
Một hồng cầu sống trung bình 120 ngày kể từ khi được tạo ra trong tủy xương đỏ cho đến khi nó chết và vỡ ra. Ở trạng thái cân bằng và số lượng hồng cầu ổn định, sự sinh ra và chết đi của hồng cầu lên tới gần 100 tỷ tế bào mỗi ngày (1 triệu mỗi giây), tương ứng với thể tích khối hồng cầu là 20 mL/ngày.
Sản xuất Hồng cầu
Sản xuất hồng cầu được gọi là sinh hồng cầu (erythropoiesis). Quá trình này thường mất 3 đến 5 ngày và liên quan đến bốn sự phát triển chính: giảm kích thước tế bào, tăng số lượng tế bào, tổng hợp hemoglobin và mất nhân cùng các bào quan khác.
Sinh hồng cầu bắt đầu khi một tế bào gốc tạo máu (HSC) trở thành đơn vị tạo khuẩn lạc dòng hồng cầu (ECFU) (hình 18.6), có thụ thể cho erythropoietin (EPO), một hormone do thận tiết ra. EPO kích thích ECFU biến đổi thành nguyên hồng cầu (erythroblast). Nguyên hồng cầu nhân lên, xây dựng một quần thể tế bào lớn và tổng hợp hemoglobin. Khi nhiệm vụ này hoàn thành, nhân teo lại và bị tống ra khỏi tế bào. Tế bào lúc này được gọi là hồng cầu lưới (reticulocyte), được đặt tên theo mạng lưới (reticulum) tạm thời của các cụm ribosome phiên mã mRNA còn lại của tế bào (polyribosome; xem ảnh trên trang mở đầu chương 4). Hồng cầu lưới rời khỏi tủy xương và đi vào máu lưu thông. Trong một hoặc hai ngày, các polyribosome cuối cùng tan rã và biến mất, và tế bào là một hồng cầu trưởng thành.
Thông thường, khoảng 0,5% đến 1,5% hồng cầu lưu hành là hồng cầu lưới, nhưng tỷ lệ phần trăm này tăng lên trong một số trường hợp nhất định. Ví dụ, mất máu kích thích sinh hồng cầu tăng tốc và dẫn đến số lượng hồng cầu lưới trong tuần hoàn tăng lên – như thể tủy xương đang vội vàng bổ sung lượng hồng cầu đã mất đến mức nó đưa nhiều hồng cầu đang phát triển vào tuần hoàn sớm một chút.
Chuyển hóa Sắt
Sắt là một phần quan trọng của phân tử hemoglobin và do đó là một trong những nhu cầu dinh dưỡng chính cho quá trình sinh hồng cầu. Nam giới mất khoảng 0,9 mg sắt mỗi ngày qua nước tiểu, phân và chảy máu, và phụ nữ trong độ tuổi sinh sản mất trung bình 1,7 mg/ngày qua các đường này và thêm yếu tố kinh nguyệt. Vì chúng ta chỉ hấp thụ một phần nhỏ sắt trong thực phẩm, chúng ta phải tiêu thụ 5 đến 20 mg/ngày để bù đắp lượng mất. Phụ nữ mang thai cần 20 đến 48 mg/ngày, đặc biệt là trong 3 tháng cuối, để đáp ứng không chỉ nhu cầu của bản thân mà còn của thai nhi.
Sắt trong chế độ ăn tồn tại ở hai dạng: ion ferric (Fe3+) và ion ferrous (Fe2+) . Axit dạ dày chuyển đổi hầu hết Fe3+ thành Fe2+, dạng duy nhất mà ruột non có thể hấp thụ (hình 18.7). Một protein gọi là gastroferritin, được sản xuất bởi dạ dày, sau đó liên kết Fe2+ và vận chuyển nó đến ruột non. Tại đây, nó được hấp thụ vào máu, liên kết với một protein huyết tương gọi là transferrin, và di chuyển đến tủy xương, gan và các mô khác. Tủy xương sử dụng sắt để tổng hợp hemoglobin; cơ sử dụng nó để tạo ra protein liên kết oxy myoglobin; và gần như tất cả các tế bào sử dụng sắt để tạo ra các phân tử vận chuyển điện tử gọi là cytochrom trong ty thể của chúng. Gan liên kết sắt dư thừa với một protein gọi là apoferritin, tạo thành một phức hợp dự trữ sắt gọi là ferritin. Nó giải phóng Fe2+ vào tuần hoàn khi cần.
Một số nhu cầu dinh dưỡng khác cho quá trình sinh hồng cầu là vitamin B12 và axit folic, cần thiết cho sự phân chia tế bào nhanh chóng và tổng hợp DNA xảy ra trong quá trình sinh hồng cầu, cùng với vitamin C và đồng, là các đồng yếu tố cho một số enzyme tổng hợp hemoglobin.
Cân bằng nội môi Hồng cầu
Số lượng hồng cầu được duy trì theo cách phản hồi âm tính cổ điển (hình 18.8). Nếu số lượng giảm (ví dụ, do xuất huyết), nó có thể dẫn đến tình trạng giảm oxy máu (hypoxemia - thiếu oxy trong máu). Thận phát hiện điều này và tăng sản lượng EPO. Ba hoặc bốn ngày sau, số lượng hồng cầu bắt đầu tăng và đảo ngược tình trạng giảm oxy máu đã bắt đầu quá trình.
Giảm oxy máu có nhiều nguyên nhân khác ngoài mất máu. Một nguyên nhân khác là nồng độ oxy trong khí quyển thấp. Ví dụ, nếu bạn di chuyển từ Miami đến Denver, nồng độ O2 thấp hơn ở độ cao lớn của Denver sẽ tạo ra tình trạng giảm oxy máu tạm thời và kích thích tiết EPO cũng như sinh hồng cầu. Máu của một người trưởng thành trung bình có khoảng 5 triệu RBCs/µL, nhưng những người sống ở độ cao lớn có thể có số lượng từ 7 đến 8 triệu RBCs/µL.
Một nguyên nhân khác gây giảm oxy máu là sự gia tăng đột ngột mức tiêu thụ oxy của cơ thể. Ví dụ, nếu một người trước đây uể oải chơi quần vợt hoặc thể dục nhịp điệu, các cơ sẽ tiêu thụ oxy nhanh hơn và tạo ra trạng thái giảm oxy máu kích thích sinh hồng cầu. Các vận động viên được huấn luyện sức bền thường có số lượng hồng cầu lên tới 6,5 triệu RBCs/µL. “Doping” bằng erythropoietin để tăng số lượng hồng cầu và sức bền đã khiến nhiều vận động viên mất đi sự nghiệp và danh hiệu.
Không phải tất cả tình trạng giảm oxy máu đều có thể được điều chỉnh bằng cách tăng sinh hồng cầu. Ví dụ, trong bệnh khí phế thũng, ít mô phổi hơn có sẵn để oxy hóa máu. Việc tăng số lượng hồng cầu không thể khắc phục điều này, nhưng thận và tủy xương không có cách nào biết được điều đó. Số lượng hồng cầu tiếp tục tăng trong một nỗ lực vô ích để khôi phục cân bằng nội môi, dẫn đến tình trạng dư thừa nguy hiểm gọi là đa hồng cầu (polycythemia), sẽ được thảo luận ngay sau.
Sự chết và Loại bỏ Hồng cầu
Vòng đời của hồng cầu được tóm tắt trong hình 18.9. Khi hồng cầu già đi và các protein màng của nó (đặc biệt là spectrin) bị suy thoái, màng trở nên dễ vỡ hơn. Không có nhân hoặc ribosome, hồng cầu không thể tổng hợp spectrin mới. Nhiều hồng cầu chết trong lá lách, nơi được gọi là “nghĩa địa hồng cầu”. Lách có các kênh hẹp tới 3 µm, thử thách nghiêm trọng khả năng của các hồng cầu già, dễ vỡ để chui qua cơ quan này. Các tế bào già bị mắc kẹt, vỡ ra và bị phá hủy. Lách to và đau đôi khi chỉ ra các bệnh trong đó hồng cầu bị phá vỡ nhanh chóng.
Sự tan máu (hemolysis), sự vỡ của hồng cầu, giải phóng hemoglobin và để lại màng sinh chất rỗng. Các mảnh màng dễ dàng bị tiêu hóa bởi các đại thực bào trong gan và lách, nhưng việc xử lý hemoglobin phức tạp hơn một chút. Tuy nhiên, nó phải được xử lý hiệu quả, nếu không nó có thể gây tắc nghẽn ống thận và dẫn đến suy thận.
Đại thực bào bắt đầu quá trình xử lý bằng cách tách heme khỏi globin. Chúng thủy phân globin thành các axit amin tự do, có thể được sử dụng cho quá trình dị hóa giải phóng năng lượng hoặc tái chế để tổng hợp protein.
Xử lý heme lại là một vấn đề khác. Đầu tiên, đại thực bào loại bỏ sắt và giải phóng nó vào máu, nơi nó kết hợp với transferrin và được sử dụng hoặc dự trữ giống như sắt từ chế độ ăn.
Đại thực bào chuyển đổi phần còn lại của heme thành một sắc tố màu xanh lục gọi là biliverdin, sau đó chuyển đổi phần lớn chất này thành một sắc tố màu vàng lục gọi là bilirubin. Bilirubin được đại thực bào giải phóng và liên kết với albumin trong huyết tương. Gan loại bỏ nó khỏi albumin và bài tiết nó vào mật, trong đó nó tạo cho mật có màu xanh đậm khi mật được cô đặc trong túi mật. Biliverdin và bilirubin được gọi chung là sắc tố mật. Túi mật đổ mật vào ruột non, nơi vi khuẩn chuyển đổi bilirubin thành urobilinogen, chất tạo ra màu nâu của phân. Một sắc tố phân hủy hemoglobin khác, urochrome, tạo ra màu vàng của nước tiểu.
Nồng độ bilirubin cao trong máu gây ra vàng da, một màu vàng ở da và lòng trắng mắt. Vàng da có thể là dấu hiệu của tan máu nhanh, bệnh gan hoặc tắc nghẽn ống mật cản trở quá trình xử lý bilirubin.
18.2e Rối loạn Hồng cầu
Bất kỳ sự mất cân bằng nào giữa tốc độ sinh hồng cầu và phá hủy hồng cầu đều có thể tạo ra sự dư thừa hoặc thiếu hụt hồng cầu. Dư thừa hồng cầu được gọi là đa hồng cầu (polycythemia), và thiếu hụt hồng cầu hoặc hemoglobin được gọi là thiếu máu (anemia).
Đa hồng cầu (Polycythemia)
Đa hồng cầu nguyên phát (polycythemia vera) là do ung thư của dòng sinh hồng cầu trong tủy xương đỏ. Nó có thể dẫn đến số lượng hồng cầu lên tới 11 triệu RBCs/µL và dung tích hồng cầu lên tới 80%. Đa hồng cầu thứ phát (secondary polycythemia) từ tất cả các nguyên nhân khác, được đặc trưng bởi số lượng hồng cầu lên tới 6 đến 8 triệu RBCs/µL. Nó có thể do mất nước vì nước bị mất khỏi dòng máu trong khi hồng cầu vẫn còn và trở nên cô đặc bất thường. Thông thường hơn, nó được gây ra bởi hút thuốc, ô nhiễm không khí, khí phế thũng, độ cao lớn, tập thể dục nhịp điệu quá mức hoặc các yếu tố khác tạo ra trạng thái giảm oxy máu và kích thích tiết erythropoietin.
Các nguy cơ chính của đa hồng cầu là tăng thể tích máu, áp suất và độ nhớt. Thể tích máu có thể tăng gấp đôi trong đa hồng cầu nguyên phát và gây ra sự căng tắc hệ tuần hoàn. Độ nhớt máu có thể tăng lên gấp ba lần bình thường. Tuần hoàn kém, các mao mạch bị tắc nghẽn bởi máu đặc, và tim bị căng thẳng nguy hiểm. Đa hồng cầu mãn tính (kéo dài) có thể dẫn đến thuyên tắc mạch, đột quỵ hoặc suy tim. Các hậu quả tử vong của bệnh khí phế thũng và một số bệnh phổi khác một phần là do đa hồng cầu.
Thiếu máu (Anemia)
Nguyên nhân của thiếu máu được chia thành ba loại: (1) sinh hồng cầu hoặc tổng hợp hemoglobin không đầy đủ, (2) thiếu máu do xuất huyết và (3) thiếu máu tan máu do phá hủy hồng cầu. Bảng 18.4 đưa ra các ví dụ cụ thể và nguyên nhân cho mỗi loại.
Thiếu máu thường do suy thận, vì sản xuất hồng cầu phụ thuộc vào erythropoietin, được sản xuất chủ yếu bởi thận. Quá trình sinh hồng cầu cũng suy giảm theo tuổi, đơn giản vì thận teo và sản xuất ngày càng ít EPO khi chúng ta già đi. Làm trầm trọng thêm vấn đề này, người cao tuổi có xu hướng tập thể dục ít hơn và ăn uống kém hơn, và cả hai yếu tố này đều làm giảm sinh hồng cầu.
Thiếu máu dinh dưỡng là do thiếu hụt trong chế độ ăn bất kỳ yếu tố cần thiết nào cho sinh hồng cầu đã thảo luận ở trên. Dạng phổ biến nhất của nó là thiếu máu thiếu sắt, đặc trưng bởi hồng cầu nhỏ, nhạt màu. Thiếu máu thiếu sắt thường do mất máu mà không được cung cấp đủ sắt từ chế độ ăn để bù đắp.
Thiếu vitamin B12 cũng gây thiếu máu, nhưng B12 có nhiều trong thịt đến mức sự thiếu hụt rất hiếm gặp ngoại trừ ở người ăn chay nghiêm ngặt. Thông thường hơn, thiếu B12 xảy ra khi các tuyến của dạ dày không sản xuất được một chất gọi là yếu tố nội tại (intrinsic factor) mà ruột non cần để hấp thụ vitamin này. Người cao tuổi đôi khi mắc thiếu máu ác tính (pernicious anemia), một bệnh tự miễn trong đó kháng thể phá hủy mô dạ dày. Thiếu máu ác tính cũng có thể di truyền. Nếu không được quản lý hậu phẫu đúng cách, bệnh nhân phẫu thuật cầu nối dạ dày hoặc cắt dạ dày có thể phát triển bệnh thiếu máu tương tự do cắt bỏ mô dạ dày hoặc sắp xếp lại dạ dày bằng phẫu thuật, ngắt kết nối nó khỏi ruột non, nơi cần yếu tố nội tại. Các bệnh thiếu máu như vậy có thể điều trị bằng tiêm vitamin B12 hoặc B12 đường uống cùng với yếu tố nội tại.
Thiếu máu giảm sản (hypoplastic anemia) là do suy giảm sinh hồng cầu, trong khi sự suy giảm hoặc phá hủy hoàn toàn mô tủy tạo ra thiếu máu bất sản (aplastic anemia), một sự ngừng hoàn toàn quá trình sinh hồng cầu. Thiếu máu bất sản dẫn đến hoại tử mô dữ dội và da đen sạm. Nếu không điều trị thành công, hầu hết nạn nhân chết trong vòng một năm. Khoảng một nửa số trường hợp thiếu máu giảm sản không rõ nguyên nhân hoặc do di truyền, đặc biệt ở thanh thiếu niên và thanh niên.
Thiếu máu có ba hậu quả tiềm tàng:
Các mô bị thiếu oxy (hypoxia - thiếu oxy mô). Cá nhân trở nên uể oải và khó thở khi gắng sức. Da xanh xao do thiếu hemoglobin. Thiếu oxy do thiếu máu nghiêm trọng có thể gây hoại tử đe dọa tính mạng của các mô não, tim và thận.
Độ thẩm thấu máu giảm. Do đó, nhiều dịch hơn sẽ chuyển từ dòng máu sang các kẽ gian bào, dẫn đến phù nề.
Độ nhớt máu giảm. Vì máu ít kháng trở lại dòng chảy, tim đập nhanh hơn bình thường và suy tim có thể xảy ra. Huyết áp cũng giảm do thể tích và độ nhớt giảm.
Bảng 18.4. Các nguyên nhân thiếu máu.
Bệnh hồng cầu hình liềm và Thalassemia
Bệnh hồng cầu hình liềm (Sickle-cell disease) và thalassemia (xem bảng 18.8) là các khiếm khuyết hemoglobin di truyền xảy ra chủ yếu ở người gốc Phi và Địa Trung Hải, tương ứng. Bệnh hồng cầu hình liềm ảnh hưởng đến khoảng 1,3% người gốc Phi-Mỹ. Nó được gây ra bởi một allele lặn làm biến đổi hemoglobin. Hemoglobin hình liềm (HbS) khác với HbA bình thường chỉ ở axit amin thứ sáu của chuỗi beta, nơi HbA có axit glutamic và HbS có valine.
Những người đồng hợp tử về HbS biểu hiện bệnh hồng cầu hình liềm. Những người dị hợp tử về nó – khoảng 7,7% người Phi-Mỹ – có đặc điểm hồng cầu hình liềm (sickle-cell trait) nhưng hiếm khi có triệu chứng nghiêm trọng. Tuy nhiên, nếu hai người mang gen sinh sản, mỗi đứa con của họ có 25% cơ hội đồng hợp tử và mắc bệnh.
HbS không liên kết oxy tốt. Ở nồng độ oxy thấp, nó bị mất oxy, polyme hóa và tạo thành một dạng gel làm cho hồng cầu trở nên dài ra và có đầu nhọn (hình 18.10), do đó có tên của bệnh. Hồng cầu hình liềm rất dính; chúng ngưng kết và làm tắc nghẽn các mạch máu nhỏ, gây đau dữ dội ở các mô thiếu oxy. Tắc nghẽn tuần hoàn cũng có thể dẫn đến suy thận hoặc suy tim, đột quỵ, đau khớp dữ dội hoặc liệt. Sự tan máu của các tế bào dễ vỡ gây ra thiếu máu, dẫn đến giảm oxy máu gây ra thêm hiện tượng hình liềm trong một vòng lặp phản hồi dương tính chết người. Giảm oxy máu mãn tính cũng gây mệt mỏi, yếu, chậm phát triển tinh thần, và suy thoái tim và các cơ quan khác. Trong một nỗ lực vô ích để chống lại tình trạng giảm oxy máu, các mô tạo máu trở nên hoạt động mạnh đến mức xương sọ và những nơi khác trở nên to ra và biến dạng. Lách trở lại vai trò tạo máu, đồng thời cũng loại bỏ các hồng cầu chết, và trở nên to và xơ hóa.
Bệnh hồng cầu hình liềm là một ví dụ điển hình về tính đa hiệu (pleiotropy) – sự xuất hiện của nhiều ảnh hưởng kiểu hình phát sinh từ sự thay đổi của một gen đơn lẻ.
Nếu không điều trị, một đứa trẻ mắc bệnh hồng cầu hình liềm có rất ít cơ hội sống đến 2 tuổi. Tuy nhiên, những tiến bộ trong điều trị đã liên tục nâng tuổi thọ lên một chút trên 50.
Tại sao bệnh hồng cầu hình liềm vẫn tồn tại? Ở Châu Phi, nơi nó phát sinh, một số lượng lớn người chết vì bệnh sốt rét (malaria). Bệnh sốt rét do một ký sinh trùng xâm nhập vào hồng cầu và ăn hemoglobin. Hemoglobin hình liềm gây bất lợi cho ký sinh trùng, và những người dị hợp tử về bệnh hồng cầu hình liềm có khả năng kháng sốt rét. Số lượng mạng sống được cứu bởi gen này vượt xa số ca tử vong của các cá thể đồng hợp tử, vì vậy gen vẫn tồn tại trong quần thể. Gen hồng cầu hình liềm ít phổ biến hơn ở Hoa Kỳ và các khu vực khác về cơ bản không có sốt rét so với ở Châu Phi.
Trả lời các câu hỏi sau để kiểm tra sự hiểu biết của bạn về phần trước:
Mô tả kích thước, hình dạng và thành phần của một hồng cầu, và giải thích cách nó có được hình dạng bất thường của mình.
Chức năng của hemoglobin là gì? Phần protein và phần không phải protein của nó được gọi là gì?
Định nghĩa dung tích hồng cầu, nồng độ hemoglobin và số lượng hồng cầu, đồng thời đưa ra đơn vị đo lường mà mỗi đại lượng được biểu thị.
Liệt kê các giai đoạn trong quá trình sản xuất một hồng cầu và mô tả cách mỗi giai đoạn khác với giai đoạn trước đó như thế nào.
Vai trò của erythropoietin trong việc điều hòa số lượng hồng cầu là gì? Vai trò của gastroferritin là gì?
Điều gì xảy ra với mỗi thành phần của hồng cầu và hemoglobin của nó khi nó chết và tan rã?
Ba nguyên nhân hoặc loại nguyên nhân chính gây thiếu máu là gì? Ba hậu quả chính của nó là gì?
18.3 Nhóm máu
Kết quả học tập mong đợi
Khi bạn hoàn thành phần này, bạn có thể:
a. giải thích điều gì quyết định nhóm máu ABO và Rh của một người và điều này liên quan như thế nào đến tính tương thích truyền máu;
b. liệt kê một số nhóm máu khác ngoài ABO và Rh và giải thích cách chúng có thể hữu ích; và
c. mô tả ảnh hưởng của sự không tương thích nhóm máu giữa mẹ và thai nhi.
Các nhóm máu và tính tương thích truyền máu là vấn đề tương tác giữa huyết tương và hồng cầu. Các thầy thuốc Hy Lạp cổ đại đã cố gắng truyền máu từ người này sang người khác bằng cách bóp nó từ bàng quang lợn qua một cái lông nhím vào tĩnh mạch của người nhận. Mặc dù một số bệnh nhân được hưởng lợi từ thủ thuật này, nhưng nó lại gây tử vong cho những người khác. Lý do tại sao một số người có máu tương thích và một số thì không vẫn còn mù mờ cho đến năm 1900, khi Karl Landsteiner phát hiện ra các nhóm máu A, B và O – một phát hiện đã mang về cho ông giải Nobel năm 1930; nhóm AB được phát hiện sau đó. Chiến tranh Thế giới thứ hai đã kích thích những cải tiến lớn trong truyền máu, ngân hàng máu và các chất thay thế máu (xem Góc nhìn sâu sắc 18.2).
Các nhóm máu dựa trên các phân tử lớn gọi là kháng nguyên và kháng thể. Sẽ được giải thích đầy đủ hơn trong chương 21, những khái niệm này chỉ được giới thiệu ngắn gọn ở đây. Kháng nguyên là các phân tử phức tạp như protein, glycoprotein và glycolipid, là duy nhất về mặt di truyền đối với mỗi cá thể (ngoại trừ các cặp song sinh cùng trứng). Chúng xuất hiện trên bề mặt của tất cả các tế bào và cho phép cơ thể phân biệt tế bào của chính mình với các chất lạ. Khi cơ thể phát hiện một kháng nguyên có nguồn gốc lạ, nó sẽ kích hoạt một đáp ứng miễn dịch. Đáp ứng này bao gồm một phần là các tương bào, đã được đề cập trước đó, tiết ra các protein gọi là kháng thể.
GÓC NHÌN SÂU SẮC 18.2 LỊCH SỬ Y HỌC
Charles Drew – Người tiên phong về Ngân hàng Máu
Charles Drew (hình 18.11) là một nhà khoa học được nhớ đến vì những đóng góp quan trọng của ông trong huyết học và quyền công dân, và vì một kết thúc mỉa mai đáng buồn cho cuộc đời mình. Sau khi nhận bằng M.D. từ Đại học McGill Montreal năm 1933, Drew trở thành người da đen đầu tiên theo đuổi bằng cấp cao Tiến sĩ Khoa học Y khoa, mà ông đã nghiên cứu về truyền máu và ngân hàng máu tại Đại học Columbia. Ông trở thành giám đốc của một ngân hàng máu mới tại Bệnh viện Columbia Presbyterian năm 1939 và tổ chức nhiều ngân hàng máu trong Thế chiến thứ hai. Drew đã cứu sống vô số người bằng cách thuyết phục các bác sĩ sử dụng huyết tương thay vì máu toàn phần cho các ca truyền máu cấp cứu trên chiến trường và các trường hợp cấp cứu khác. Máu toàn phần chỉ có thể bảo quản được một tuần và chỉ được truyền cho người nhận có nhóm máu tương thích. Huyết tương có thể bảo quản lâu hơn và ít có khả năng gây phản ứng truyền máu hơn.
Khi Bộ Chiến tranh Hoa Kỳ ban hành chỉ thị cấm lưu trữ "máu của người da trắng và người da đen" trong cùng một ngân hàng máu quân đội, Drew đã lên án mệnh lệnh này và từ chức. Ông trở thành giáo sư phẫu thuật tại Đại học Howard ở Washington, D.C., và sau đó là trưởng khoa tại Bệnh viện Freedmen. Ông là người cố vấn cho nhiều bác sĩ trẻ da đen và vận động để họ được chấp nhận vào cộng đồng y tế. Tuy nhiên, Hiệp hội Y khoa Hoa Kỳ đã từ chối kết nạp thành viên da đen cho đến những năm 1960, thậm chí còn loại trừ cả chính Drew.
Vào một đêm nọ năm 1950, Drew và ba đồng nghiệp lên đường tình nguyện cung cấp dịch vụ y tế cho một phòng khám miễn phí hàng năm ở Tuskegee, Alabama. Drew ngủ quên khi lái xe và bị thương nặng trong vụ tai nạn xảy ra sau đó. Trái ngược với một huyền thoại rằng Drew đã bị từ chối điều trị cấp cứu vì chủng tộc của mình, các bác sĩ tại bệnh viện gần nhất đã truyền máu và cố gắng hồi sức cho ông. Tuy nhiên, với tất cả những mạng sống mà ông đã cứu được nhờ công trình tiên phong trong lĩnh vực truyền máu, bản thân Drew đã chảy máu đến chết ở tuổi 45.
Kháng thể liên kết với kháng nguyên và đánh dấu chúng, hoặc các tế bào mang chúng, để bị phá hủy. Một phương thức hoạt động của kháng thể là ngưng kết, trong đó mỗi phân tử kháng thể liên kết với hai hoặc nhiều tế bào lạ và dính chúng lại với nhau. Sự lặp lại của quá trình này tạo ra các cụm tế bào lớn có thể gây ra các biến chứng của phản ứng truyền máu sẽ được thảo luận ngay sau. Các kháng nguyên bề mặt hồng cầu kích hoạt sự ngưng kết được gọi là chất ngưng kết nguyên (agglutinogens) và các kháng thể huyết tương liên kết với chúng được gọi là chất ngưng kết tố (agglutinins).
18.3a Hệ nhóm ABO
Các nhóm máu A, B, AB và O tạo thành hệ nhóm máu ABO (bảng 18.5). Nhóm máu ABO của một người được xác định bởi sự hiện diện hay vắng mặt do di truyền của kháng nguyên A và B trên hồng cầu. Sự xác định di truyền của các nhóm máu được giải thích trong phần 4.4c. Các kháng nguyên là glycolipid – các phospholipid màng với các chuỗi carbohydrate ngắn liên kết với chúng. Hình 18.12 cho thấy các phần carbohydrate của kháng nguyên bề mặt hồng cầu xác định nhóm máu ABO như thế nào.
HÌNH 18.12. Cơ sở hóa học của các nhóm máu ABO.
Các carbohydrate tận cùng (terminal carbohydrates) của các glycolipid mang tính kháng nguyên được minh họa. Tất cả đều kết thúc bằng galactose và fucose (không nhầm lẫn với fructose). Ở nhóm máu A, phân tử galactose còn được gắn thêm N-acetylgalactosamine; ở nhóm máu B, nó được gắn thêm một phân tử galactose khác; và ở nhóm máu AB, hiện diện đồng thời cả hai kiểu chuỗi này.
Các kháng thể của hệ ABO bắt đầu xuất hiện trong huyết tương từ 2 đến 8 tháng sau khi sinh. Chúng đạt nồng độ tối đa trong độ tuổi từ 8 đến 10 và sau đó giảm dần trong suốt phần đời còn lại. Chúng được sản xuất chủ yếu để đáp ứng với vi khuẩn cư trú trong ruột, nhưng chúng phản ứng chéo với các kháng nguyên hồng cầu và do đó được biết đến nhiều nhất vì ý nghĩa của chúng trong truyền máu.
Các kháng thể của hệ ABO phản ứng với bất kỳ kháng nguyên A hoặc B nào ngoại trừ kháng nguyên của chính cơ thể. Kháng thể phản ứng với kháng nguyên A được gọi là chất ngưng kết tố alpha, hay kháng A (anti-A); nó có trong huyết tương của người có nhóm máu O hoặc B – nghĩa là bất kỳ ai không có kháng nguyên A. Kháng thể phản ứng với kháng nguyên B được gọi là chất ngưng kết tố beta, hay kháng B (anti-B), và có trong các cá thể nhóm O và A – những người không có kháng nguyên B. Mỗi phân tử kháng thể có 10 vị trí liên kết để nó có thể gắn vào kháng nguyên A hoặc B. Do đó, một kháng thể có thể gắn vào nhiều hồng cầu cùng một lúc và ngưng kết chúng (hình 18.13).
HÌNH 18.13 Sự ngưng kết hồng cầu bởi một kháng thể. Kháng A và kháng B có 10 vị trí liên kết, nằm ở 2 đầu mút của mỗi chữ Y trong số 5 chữ Y, và do đó có thể liên kết nhiều hồng cầu với nhau.
Nhóm máu ABO của một người có thể được xác định bằng cách nhỏ một giọt máu vào một giọt huyết thanh kháng A và một giọt khác vào một giọt huyết thanh kháng B. Nhóm máu AB có sự ngưng kết rõ rệt trong cả hai huyết thanh kháng thể; nhóm A hoặc B chỉ ngưng kết trong huyết thanh kháng thể tương ứng; và nhóm O không ngưng kết trong cả hai (hình 18.14).
HÌNH 18.14 Xác định nhóm máu ABO. Mỗi hàng cho thấy hình ảnh của một giọt máu được trộn với huyết thanh kháng A và kháng B. Các tế bào máu bị vón cục nếu chúng có kháng nguyên cho huyết thanh kháng thể đó (hàng trên cùng bên trái, hàng thứ hai bên phải, hàng thứ ba cả hai bên) nhưng nếu không thì vẫn được trộn đều. Do đó, nhóm A chỉ ngưng kết trong kháng A; nhóm B chỉ ngưng kết trong kháng B; nhóm AB ngưng kết trong cả hai; và nhóm O không ngưng kết trong cả hai. Các huyết thanh kháng thể trong lọ ở phía trên được nhuộm màu nhân tạo để giúp phân biệt chúng dễ dàng hơn.
Nhóm máu O phổ biến nhất và AB là hiếm nhất ở Hoa Kỳ. Tỷ lệ phần trăm khác nhau giữa các vùng trên thế giới và giữa các nhóm dân tộc. Mọi người có xu hướng kết hôn trong địa phương và nhóm dân tộc của họ, do đó duy trì các biến thể thống kê đặc thù cho nhóm đó (bảng 18.5).
BẢNG 18.5 – Hệ nhóm máu ABO
Trong truyền máu, điều bắt buộc là hồng cầu của người cho không bị ngưng kết khi chúng đi vào máu của người nhận. Ví dụ, nếu máu nhóm B được truyền vào người nhận nhóm A, kháng B của người nhận sẽ ngay lập tức ngưng kết hồng cầu của người cho (hình 18.15). Sự không phù hợp gây ra phản ứng truyền máu – các hồng cầu bị ngưng kết làm tắc nghẽn các mạch máu nhỏ, tan máu và giải phóng hemoglobin của chúng trong vài giờ đến vài ngày tiếp theo. Hemoglobin tự do có thể làm tắc nghẽn ống thận và gây tử vong do suy thận cấp trong vòng một tuần hoặc lâu hơn. Vì lý do này, người có nhóm máu A (kháng B) tuyệt đối không bao giờ được truyền máu nhóm B hoặc AB. Người có nhóm máu B (kháng A) không bao giờ được nhận máu nhóm A hoặc AB. Cá thể nhóm O (kháng A và kháng B) không thể an toàn khi nhận máu nhóm A, B hoặc AB.
Nhóm AB đôi khi được gọi là người nhận toàn năng (universal recipient) vì nhóm máu này thiếu cả kháng thể kháng A và kháng B; do đó, nó sẽ không ngưng kết hồng cầu của người cho thuộc bất kỳ nhóm ABO nào. Tuy nhiên, điều này bỏ qua thực tế là huyết tương của người cho có thể ngưng kết hồng cầu của người nhận nếu nó chứa kháng A, kháng B hoặc cả hai. Vì những lý do tương tự, nhóm O đôi khi được gọi là người cho toàn năng (universal donor). Tuy nhiên, huyết tương của người cho nhóm O có thể ngưng kết hồng cầu của người nhận nhóm A, B hoặc AB. Có các quy trình để giảm nguy cơ phản ứng truyền máu trong một số trường hợp không phù hợp nhất định, chẳng hạn như truyền hồng cầu khối (packed RBCs) với lượng huyết tương tối thiểu.
Trái với niềm tin của một số người, nhóm máu không bị thay đổi bởi truyền máu. Nó được xác định từ khi thụ thai và giữ nguyên suốt đời.
▶▶▶ VẬN DỤNG NHỮNG GÌ BẠN BIẾT
Các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp cắt bỏ N-acetylgalactosamine khỏi glycolipid của tế bào máu nhóm A bằng enzyme (xem hình 18.12). Lợi ích lâm sàng nào mà bạn nghĩ họ thấy để biện minh cho nỗ lực nghiên cứu của mình?
18.3b Hệ nhóm Rh
Hệ nhóm máu Rh được đặt tên theo loài khỉ rhesus, trong đó các kháng nguyên Rh được phát hiện vào năm 1940. Hệ nhóm này bao gồm nhiều kháng nguyên hồng cầu, trong đó các loại chính là kháng nguyên C, D và E. Kháng nguyên D cho đến nay là loại phản ứng mạnh nhất trong số này, do đó một người được coi là Rh dương tính (Rh+) nếu người đó có kháng nguyên D (kiểu gen DD hoặc Dd) và Rh âm tính (Rh–) nếu thiếu nó (kiểu gen dd). Nhóm máu Rh được xét nghiệm bằng cách sử dụng thuốc thử kháng D.
Nhóm Rh thường được kết hợp với nhóm ABO trong một biểu thức duy nhất, ví dụ như O+ cho nhóm O, Rh dương tính; hoặc AB– cho nhóm AB, Rh âm tính. Tần suất Rh khác nhau giữa các nhóm dân tộc giống như tần suất ABO. Khoảng 85% người Mỹ da trắng là Rh+ và 15% là Rh–, trong khi khoảng 99% người Châu Á là Rh+. Nhóm máu ABO không ảnh hưởng đến nhóm Rh, hoặc ngược lại. Nếu tần suất người da trắng nhóm O ở Hoa Kỳ là 45%, và 85% trong số này cũng là Rh+, thì tần suất cá thể O+ là tích của các tần suất riêng biệt này: 0,45 × 0,85 = 0,38, tức 38%.
Ngược lại với hệ ABO, kháng thể kháng D không bình thường hiện diện trong máu. Chúng chỉ hình thành ở những người Rh– tiếp xúc với máu Rh+. Nếu một người Rh– nhận truyền máu Rh+, người nhận sẽ sản xuất kháng D. Vì kháng D không xuất hiện ngay lập tức, điều này gây ra ít nguy hiểm trong lần truyền không phù hợp đầu tiên. Nhưng nếu người đó sau đó lại nhận một lần truyền máu Rh+ khác, kháng D của họ có thể ngưng kết hồng cầu của người cho.
18.3c Các nhóm máu khác
ABO và Rh không phải là các nhóm máu duy nhất được biết đến. Có tất cả 33 nhóm, với hơn 300 kháng nguyên hồng cầu ngoài A, B và D. Các nhóm khác bao gồm các nhóm Duffy, Kell, Kidd, Lewis và MNS. Những nhóm này hiếm khi gây ra phản ứng truyền máu, nhưng chúng hữu ích cho các mục đích pháp lý như các vụ án xác định quan hệ cha con và hình sự, cũng như cho nghiên cứu về nhân chủng học và di truyền học quần thể. Tuy nhiên, hiện nay khi giải trình tự DNA đã tiết kiệm chi phí hơn, nó đã thay thế việc xác định nhóm máu trong nhiều ứng dụng như vậy.
18.3d Sự không phù hợp Mẹ - Thai nhi
Một tình trạng gọi là bệnh tan máu ở trẻ sơ sinh (hemolytic disease of the newborn - HDN), hay nguyên hồng cầu bào thai (erythroblastosis fetalis), có thể xảy ra khi một phụ nữ sinh con có nhóm máu không phù hợp – nổi tiếng nhất, nhưng không phải trong mọi trường hợp, là khi cô ấy Rh– và mang thai nhi Rh+. Lần mang thai đầu tiên thường không có biến cố vì nhau thai bình thường ngăn không cho máu mẹ và máu thai nhi trộn lẫn. Tuy nhiên, nếu có sự rò rỉ nhau thai trong khi mang thai, hoặc vào thời điểm sinh, hoặc nếu xảy ra sảy thai, người mẹ sẽ tiếp xúc với máu thai nhi Rh+. Sau đó, cô ấy bắt đầu sản xuất kháng thể kháng D (hình 18.16). Nếu cô ấy lại mang thai lần nữa với thai nhi Rh+, các kháng thể kháng D của mẹ có thể đi qua nhau thai và ngưng kết các hồng cầu của thai nhi. Các hồng cầu bị ngưng kết sẽ tan máu, và em bé được sinh ra với bệnh thiếu máu tan máu, HDN.
Nếu một phụ nữ Rh– đã có một hoặc nhiều lần mang thai Rh+ trước đó, những đứa con Rh+ tiếp theo của cô ấy có khoảng 17% xác suất sinh ra mắc HDN. Những trẻ sơ sinh này thường bị thiếu máu nặng. Khi các mô tạo máu của thai nhi đáp ứng với nhu cầu cần thêm hồng cầu, các nguyên hồng cầu (hồng cầu chưa trưởng thành) đi vào tuần hoàn sớm – do đó có tên là nguyên hồng cầu bào thai (erythroblastosis fetalis). Hồng cầu bị tan giải phóng hemoglobin, được chuyển đổi thành bilirubin. Nồng độ bilirubin cao có thể gây ra kernicterus (vàng da nhân não), một hội chứng tổn thương não độc hại có thể gây tử vong hoặc để lại cho đứa trẻ các khiếm khuyết về vận động, cảm giác và trí tuệ.
HDN có thể được điều trị bằng quang trị liệu – chiếu xạ tử ngoại cho trẻ sơ sinh, giúp phân hủy bilirubin khi máu đi qua các mao mạch của da. Trong các trường hợp nghiêm trọng hơn, có thể thực hiện truyền máu thay thế (exchange transfusion) để thay thế hoàn toàn máu Rh+ của trẻ sơ sinh bằng máu Rh–. Theo thời gian, các mô tạo máu của trẻ sơ sinh sẽ thay thế hồng cầu của người hiến bằng tế bào Rh+ của chính nó, và lúc đó kháng thể của mẹ sẽ biến mất khỏi máu của trẻ.
HDN liên quan đến Rh, cũng giống như nhiều rối loạn khác, dễ phòng ngừa hơn là điều trị. Nếu một phụ nữ Rh– sinh ra (hoặc sảy thai) một đứa trẻ Rh+, cô ấy có thể được tiêm globulin miễn dịch Rh (được bán dưới các tên thương mại như RhoGAM và Gamulin Rh). Globulin miễn dịch liên kết các kháng nguyên hồng cầu của thai nhi để chúng không thể kích thích hệ thống miễn dịch của cô ấy sản xuất kháng D. Ngày nay, việc tiêm globulin miễn dịch ở tuần thứ 28 đến 32 của thai kỳ và khi sinh ở bất kỳ thai kỳ nào mà người mẹ có Rh– đã trở nên phổ biến.
Mặc dù sự không phù hợp Rh tạo ra HDN nghiêm trọng nhất, nhưng nó không phải là nguyên nhân phổ biến nhất. Hai phần ba số trường hợp là do sự không phù hợp ABO. Trong khoảng 15% các trường hợp mang thai ở Hoa Kỳ, người mẹ có nhóm máu O và thai nhi của cô ấy là nhóm A, B hoặc AB. Khoảng 3% trong số các trường hợp mang thai này cũng dẫn đến HDN, nhưng thường có ảnh hưởng nhẹ. Sự không phù hợp trong hệ nhóm Kell là nguyên nhân phổ biến thứ ba gây HDN, tiếp theo là sự không phù hợp Kidd và Duffy.
HÌNH 18.16 Bệnh tan máu ở trẻ sơ sinh (HDN).
(a) Khi phụ nữ Rh– mang thai thai nhi Rh+, cô ấy sẽ tiếp xúc với kháng nguyên D (Rh), đặc biệt là trong khi sinh.
(b) Sau lần mang thai đó, hệ thống miễn dịch của cô ấy sản xuất kháng thể kháng D.
(c) Nếu sau đó cô ấy mang thai với một thai nhi Rh+ khác, các kháng thể kháng D của cô ấy có thể đi qua nhau thai và ngưng kết máu của thai nhi đó, khiến đứa trẻ đó sinh ra mắc HDN.
GÓC NHÌN SÂU SẮC 18.3 ỨNG DỤNG LÂM SÀNG
Ghép tủy xương và Máu dây rốn
Ghép tủy xương là một lựa chọn điều trị cho bệnh bạch cầu, bệnh hồng cầu hình liềm và một số rối loạn khác. Nguyên tắc là tiêu diệt tủy xương ban đầu của bệnh nhân bằng xạ trị hoặc hóa trị, bao gồm cả các tế bào T miễn dịch có thể tấn công tủy được ghép, sau đó thay thế bằng tế bào gốc của người hiến với hy vọng chúng sẽ xây dựng lại một quần thể tủy xương và tế bào máu bình thường. Tủy được lấy từ xương ức hoặc xương hông của người hiến và tiêm vào hệ tuần hoàn của người nhận. Các tế bào gốc của người hiến cư trú trong các khoang tủy của bệnh nhân và lý tưởng nhất là xây dựng tủy khỏe mạnh.
Tuy nhiên, có những nhược điểm của thủ thuật này. Rất khó tìm được người hiến tương thích; các tế bào T sống sót trong bệnh nhân có thể tấn công tủy của người hiến; và các tế bào T của người hiến có thể tấn công các mô của bệnh nhân (đáp ứng mảnh ghép chống vật chủ). Để ức chế sự đào thải mảnh ghép, bệnh nhân phải dùng thuốc ức chế miễn dịch suốt đời. Điều này khiến một người dễ bị nhiễm trùng và có các tác dụng phụ bất lợi khác. Nhiễm trùng đôi khi lây từ chính tủy được hiến tặng. Nói ngắn gọn, ghép tủy là một thủ thuật nguy cơ cao; có tới một phần ba số bệnh nhân chết vì các biến chứng của điều trị (xem trường hợp David Vetter trong hình 21.29).
Một lựa chọn thay thế là sử dụng máu từ nhau thai, thường bị bỏ đi sau mỗi ca sinh nở. Máu nhau thai chứa nhiều tế bào gốc hơn tủy xương người trưởng thành và ít có khả năng mang vi sinh vật gây bệnh hơn. Với sự đồng ý của cha mẹ, máu có thể được thu thập từ dây rốn bằng bơm tiêm và được lưu trữ gần như vô thời hạn tại các ngân hàng máu dây rốn. Các tế bào miễn dịch chưa trưởng thành trong máu dây rốn có xu hướng tấn công mô của người nhận ít hơn; do đó, ghép máu dây rốn có tỷ lệ đào thải thấp hơn và không đòi hỏi sự phù hợp chặt chẽ giữa người cho và người nhận, nghĩa là có nhiều người hiến hơn cho bệnh nhân đang cần. Được tiên phong từ những năm 1980, ghép máu dây rốn đã điều trị thành công bệnh bạch cầu và nhiều bệnh máu khác. Tuy nhiên, việc sử dụng máu dây rốn có thể sớm bị lu mờ bởi việc thu hoạch tế bào gốc từ máu ngoại vi (lấy từ các mạch máu). Máu ngoại vi dễ tiếp cận hơn tủy xương và với những cải tiến về kỹ thuật, nó tạo ra sự thay thế tế bào gốc tạo máu ở người nhận nhanh hơn.
▶ VẬN DỤNG NHỮNG GÌ BẠN BIẾT
Một em bé mắc bệnh tan máu ở trẻ sơ sinh (HDN) thường bị vàng da và lách to. Hãy giải thích những ảnh hưởng này.
TRƯỚC KHI BẠN TIẾP TỤC
Trả lời các câu hỏi sau để kiểm tra sự hiểu biết của bạn về phần trước:
13. Kháng thể và kháng nguyên là gì? Chúng tương tác với nhau như thế nào để gây ra phản ứng truyền máu?
14. Những kháng thể và kháng nguyên nào hiện diện ở những người có từng nhóm máu ABO trong bốn nhóm?
15. Mô tả nguyên nhân, cách phòng ngừa và điều trị bệnh tan máu ở trẻ sơ sinh (HDN).
16. Tại sao ai đó có thể quan tâm đến việc xác định nhóm máu của một người ngoài nhóm ABO/Rh?
18.4 Bạch cầu
Kết quả học tập mong đợi
Khi bạn hoàn thành phần này, bạn có thể:
a. giải thích chức năng chung của bạch cầu và vai trò riêng của từng loại bạch cầu;
b. mô tả hình thái và sự phong phú tương đối của từng loại bạch cầu;
c. mô tả sự hình thành và vòng đời của bạch cầu; và
d. thảo luận các loại, nguyên nhân và ảnh hưởng của tình trạng dư thừa và thiếu hụt bạch cầu.
18.4a Hình thái và Chức năng của Bạch cầu
Bạch cầu (leukocytes) là các thành phần hữu hình ít phong phú nhất, tổng cộng chỉ 5.000 đến 10.000 bạch cầu/µL. Tuy nhiên, chúng ta không thể sống lâu nếu không có chúng, vì chúng cung cấp sự bảo vệ chống lại nhiễm trùng và các bệnh khác. Bạch cầu dễ dàng được nhận ra trong các phết máu nhuộm màu vì chúng có nhân rõ ràng bắt màu từ tím nhạt đến tím sẫm với hầu hết các thuốc nhuộm máu thông thường. Chúng phong phú hơn nhiều trong cơ thể so với số lượng thấp trong phết máu gợi ý, bởi vì chúng chỉ dành vài giờ trong dòng máu, sau đó di chuyển vào các mô liên kết và dành phần đời còn lại ở đó. Cứ như thể dòng máu chỉ là tàu điện ngầm mà bạch cầu đi làm; trong phết máu, chúng ta chỉ thấy những bạch cầu đang trên đường đi làm, chứ không phải những bạch cầu đã làm việc trong các mô.
Bạch cầu khác với hồng cầu ở chỗ chúng giữ lại các bào quan của mình suốt đời; do đó, khi được nhìn bằng kính hiển vi điện tử truyền qua, chúng cho thấy một cấu trúc bên trong phức tạp (hình 18.17). Trong số các bào quan của chúng có những công cụ tổng hợp protein thông thường – nhân, lưới nội chất hạt, ribosome và bộ máy Golgi – vì bạch cầu phải tổng hợp protein để thực hiện các chức năng của mình. Một số protein này được đóng gói vào lysosome và các bào quan khác, xuất hiện dưới dạng các hạt (granules) trong bào tương nổi bật giúp phân biệt loại bạch cầu này với loại khác.
HÌNH 18.17 Cấu trúc của bạch cầu (TEM). Ví dụ này là một bạch cầu ái toan. Các lysosome được thấy ở đây màu cam là các hạt hồng thô được thấy trong bạch cầu ái toan trong bảng 18.6.
18.4b Các loại Bạch cầu
Như đã trình bày ở đầu chương này, có năm loại bạch cầu. Chúng được phân biệt với nhau bởi kích thước tương đối và số lượng, kích thước và hình dạng nhân, sự hiện diện hay vắng mặt của một số hạt trong bào tương, độ thô và tính chất bắt màu của các hạt đó, và quan trọng nhất là chức năng của chúng. Số lượng từng loại bạch cầu tăng hoặc giảm trong các tình trạng bệnh lý và trạng thái sinh lý khác nhau.
Tất cả bạch cầu đều có lysosome được gọi là hạt không đặc hiệu (nonspecific granules) trong bào tương, còn được gọi là hạt ưa azure (azurophilic granules) vì chúng hấp thụ thuốc nhuộm xanh hoặc tím của phết máu. Ba trong số năm loại – bạch cầu trung tính, bạch cầu ưa acid và bạch cầu ưa base – được gọi là bạch cầu hạt (granulocytes) vì chúng cũng có nhiều loại hạt đặc hiệu (specific granules) khác nhau bắt màu rõ rệt và phân biệt từng loại tế bào với các loại khác.
Bạch cầu ưa base được đặt tên dựa trên thực tế là các hạt đặc hiệu của chúng bắt màu với xanh methylene, một thuốc nhuộm base trong hỗn hợp nhuộm máu thông thường gọi là thuốc nhuộm Wright. Bạch cầu ưa acid được đặt tên như vậy vì chúng bắt màu với eosin, một thuốc nhuộm acid trong thuốc nhuộm Wright. Các hạt đặc hiệu của bạch cầu trung tính không bắt màu đậm với cả thuốc nhuộm base lẫn thuốc nhuộm acid. Màu sắc trong các mô tả và bảng dưới đây là những màu thường thấy với thuốc nhuộm Wright, nhưng có thể khác trên các tiêu bản bạn xem do việc sử dụng các thuốc nhuộm khác. Hạt đặc hiệu chứa các enzyme và các hóa chất khác được sử dụng trong bảo vệ chống lại mầm bệnh.
Hai loại bạch cầu còn lại – bạch cầu đơn nhân và bạch cầu lympho – được gọi là bạch cầu không hạt (agranulocytes) vì chúng thiếu các hạt đặc hiệu. Các hạt không đặc hiệu không rõ ràng dưới kính hiển vi quang học, và do đó các tế bào này có bào tương tương đối trong. Bảng 18.6 cho thấy hình thái và tóm tắt các đặc điểm và chức năng của từng loại bạch cầu sau đây.
Bạch cầu hạt (Granulocytes)
• Bạch cầu trung tính (Neutrophils) là bạch cầu phong phú nhất – thường khoảng 4.150 tế bào/µL và chiếm 60% đến 70% tổng số bạch cầu lưu hành. Nhân có thể nhìn thấy rõ và ở bạch cầu trung tính trưởng thành, thường bao gồm ba đến năm thùy được nối với nhau bằng các sợi nhân mảnh. Các sợi này đôi khi rất mảnh đến mức khó thấy, và bạch cầu trung tính có thể trông như có nhiều nhân. Bạch cầu trung tính non có nhân hình dải không phân chia và được gọi là tế bào dải (band cells). Bạch cầu trung tính cũng được gọi là bạch cầu đa nhân (polymorphonuclear leukocytes - PMNs) vì hình dạng nhân đa dạng của chúng. Bào tương chứa các hạt đặc hiệu màu đỏ nhạt đến tím, chứa lysozyme và các chất kháng khuẩn khác. Từng hạt riêng lẻ khó thấy dưới kính hiển vi quang học, nhưng hiệu ứng kết hợp của chúng tạo cho bào tương màu hoa cà nhạt. Bạch cầu trung tính là tế bào kháng khuẩn mạnh mẽ. Số lượng của chúng tăng lên – một tình trạng gọi là tăng bạch cầu trung tính – để đáp ứng với nhiễm khuẩn. Chúng tiêu diệt vi khuẩn theo những cách được trình bày chi tiết trong phần 21.2b.
• Bạch cầu ưa acid (Eosinophils) khó tìm thấy hơn trong phết máu vì chúng chỉ chiếm 2% đến 4% tổng số bạch cầu, trung bình khoảng 170 tế bào/µL. Mặc dù tương đối khan hiếm trong máu, bạch cầu ưa acid lại phong phú trong màng nhầy của đường hô hấp, tiêu hóa và đường tiết niệu dưới. Nhân bạch cầu ưa acid thường có hai thùy lớn được nối bằng một sợi mảnh, và bào tương có nhiều hạt đặc hiệu màu hồng đến cam. Bạch cầu ưa acid tiết ra các chất hóa học làm yếu hoặc tiêu diệt các ký sinh trùng tương đối lớn như gióc móc và sán dây, quá lớn để bất kỳ bạch cầu nào có thể thực bào. Chúng cũng thực bào và loại bỏ các chất hóa học gây viêm, phức hợp kháng nguyên-kháng thể và các chất gây dị ứng (allergen - kháng nguyên lạ kích hoạt dị ứng). Dị ứng, nhiễm ký sinh trùng, bệnh collagen và các bệnh về lách và hệ thần kinh trung ương có thể gây ra tình trạng tăng số lượng bạch cầu ưa acid gọi là tăng bạch cầu ưa acid. Số lượng bạch cầu ưa acid cũng dao động rất nhiều giữa ngày và đêm, theo mùa và theo giai đoạn của chu kỳ kinh nguyệt.
• Bạch cầu ưa base (Basophils) là hiếm nhất trong tất cả các thành phần hữu hình. Chúng trung bình khoảng 40 tế bào/µL và thường chiếm ít hơn 0,5% tổng số bạch cầu. Chúng có thể được nhận ra chủ yếu nhờ sự phong phú của các hạt đặc hiệu rất thô, màu tím sẫm. Nhân phần lớn bị che khuất bởi các hạt này, nhưng lớn, nhạt màu và thường có hình chữ S hoặc U. Bạch cầu ưa base tiết ra hai chất hóa học hỗ trợ quá trình bảo vệ của cơ thể: (1) histamine, một chất giãn mạch làm rộng các mạch máu, tăng tốc dòng máu đến mô bị tổn thương, và làm cho các mạch máu thấm hơn để các thành phần máu như bạch cầu trung tính và protein đông máu có thể vào mô liên kết nhanh hơn; và (2) heparin, một chất chống đông ức chế sự đông máu và do đó thúc đẩy khả năng di chuyển của các bạch cầu khác trong khu vực. Chúng cũng giải phóng các tín hiệu hóa học thu hút bạch cầu ưa acid và bạch cầu trung tính đến vị trí nhiễm trùng.
Bạch cầu không hạt (Agranulocytes)
• Bạch cầu lympho (Lymphocytes) đứng thứ hai về số lượng sau bạch cầu trung tính và do đó dễ dàng được phát hiện khi bạn xem phết máu. Chúng trung bình khoảng 2.200 tế bào/µL và chiếm 25% đến 33% tổng số bạch cầu. Chúng bao gồm các bạch cầu nhỏ nhất; với đường kính 5 đến 17 µm, chúng dao động từ nhỏ hơn hồng cầu đến lớn gấp hai lần rưỡi. Đôi khi chúng được phân loại thành ba kích thước (bảng 18.6), nhưng có các dạng chuyển tiếp giữa chúng. Lympho kích thước vừa và lớn thường thấy trong mô liên kết sợi và chỉ thỉnh thoảng trong máu lưu thông (xem hình 18.1). Các lympho thấy trong phết máu hầu hết thuộc loại kích thước nhỏ. Đôi khi khó phân biệt chúng với bạch cầu ưa base, nhưng hầu hết bạch cầu ưa base có nhiều hạt rõ rệt, trong khi nhân lympho đồng nhất hoặc chỉ lốm đốm. Bạch cầu ưa base cũng thiếu viền bào tương trong thấy ở hầu hết các lympho. Lympho kích thước lớn đôi khi khó phân biệt với bạch cầu đơn nhân. Nhân lympho tròn, bầu dục hoặc hơi lõm một bên, và thường bắt màu tím sẫm. Ở lympho nhỏ, nó lấp đầy gần như toàn bộ tế bào và chỉ chừa lại một vành hẹp bào tương màu xanh lam nhạt, thường khó phát hiện, xung quanh chu vi tế bào. Bào tương phong phú hơn ở lympho kích thước vừa và lớn. Có một số phân lớp lympho với các chức năng miễn dịch khác nhau (xem phần 21.1b), nhưng chúng không thể được phân biệt bằng xét nghiệm hiển vi phết máu. Nói chung, chúng phá hủy các tế bào đã bị nhiễm virus hoặc chuyển thành ác tính, và các tế bào lạ (bao gồm cả ký sinh trùng) đã xâm nhập vào cơ thể; chúng tiết ra các chất hóa học giao tiếp với các bạch cầu khác và phối hợp hành động của chúng; chúng trình diện kháng nguyên để kích hoạt đáp ứng miễn dịch; chúng tạo ra các tế bào tiết kháng thể; và chúng cung cấp khả năng miễn dịch lâu dài chống lại mầm bệnh.
• Bạch cầu đơn nhân (Monocytes) thường là bạch cầu lớn nhất nhìn thấy trên tiêu bản máu, thường lớn gấp hai hoặc ba lần đường kính hồng cầu. Chúng trung bình khoảng 460 tế bào/µL và khoảng 3% đến 8% tổng số bạch cầu. Nhân lớn và có thể nhìn thấy rõ, thường có màu tím tương đối nhạt, và thường có hình bầu dục, hình hạt đậu hoặc hình móng ngựa. Bào tương phong phú và chứa các hạt mịn, thưa thớt. Trong các phết máu đã được nhuộm, bạch cầu đơn nhân thường có hình dạng góc cạnh sắc nét đến hình gai (xem hình 18.1). Số lượng bạch cầu đơn nhân tăng trong viêm và nhiễm virus. Bạch cầu đơn nhân chỉ bắt đầu làm việc sau khi rời khỏi dòng máu và biến đổi thành các tế bào mô lớn được gọi là đại thực bào (macrophages). Đại thực bào là các tế bào thực bào cao, tiêu thụ các tế bào chủ và tế bào lạ đang chết hoặc sắp chết, các hóa chất gây bệnh và vi sinh vật, cùng các vật chất lạ khác tương đương với 25% thể tích của chính chúng mỗi giờ. Chúng cũng cắt nhỏ hoặc xử lý các kháng nguyên lạ và hiển thị các mảnh của chúng trên bề mặt tế bào để cảnh báo hệ thống miễn dịch về sự hiện diện của mầm bệnh. Do đó, chúng và một vài tế bào khác được gọi là tế bào trình diện kháng nguyên (antigen-presenting cells - APCs). Các chức năng của đại thực bào được trình bày chi tiết hơn trong chương 21.
18.4c Vòng đời của Bạch cầu
Sinh bạch cầu (Leukopoiesis), quá trình sản xuất bạch cầu, bắt đầu với cùng một loại tế bào gốc tạo máu (HSCs) như sinh hồng cầu. Một số HSC biệt hóa thành các loại đơn vị tạo khuẩn lạc (CFUs) riêng biệt và sau đó tiếp tục tạo ra các dòng tế bào sau đây (vùng màu vàng trong hình 18.18), mỗi dòng hiện đã bị ràng buộc không thể đảo ngược với một kết quả nhất định.
Nguyên bào tủy (Myeloblasts), cuối cùng biệt hóa thành ba loại bạch cầu hạt (bạch cầu trung tính, bạch cầu ưa acid và bạch cầu ưa base)
Nguyên bào đơn nhân (Monoblasts), trông giống hệt nguyên bào tủy nhưng cuối cùng dẫn đến bạch cầu đơn nhân
Nguyên bào lympho (Lymphoblasts), tạo ra tất cả các loại bạch cầu lympho
Các CFU có thụ thể cho các yếu tố kích thích khuẩn lạc (colony-stimulating factors - CSFs). Các bạch cầu lympho trưởng thành và đại thực bào tiết ra một số loại CSF để đáp ứng với nhiễm trùng và các thách thức miễn dịch khác. Mỗi CSF kích thích một loại bạch cầu khác nhau phát triển để đáp ứng với các nhu cầu cụ thể. Do đó, nhiễm khuẩn có thể kích hoạt sản xuất bạch cầu trung tính, trong khi dị ứng kích thích sản xuất bạch cầu ưa acid, mỗi quá trình hoạt động thông qua CSF riêng của nó.
Tủy xương đỏ dự trữ bạch cầu hạt và bạch cầu đơn nhân cho đến khi cần và chứa số lượng các tế bào này nhiều gấp 10 đến 20 lần so với máu lưu thông. Các bạch cầu lympho bắt đầu phát triển trong tủy xương nhưng không ở lại đó. Một số loại trưởng thành ở đó và những loại khác di chuyển đến tuyến ức để hoàn thành quá trình phát triển của chúng. Các bạch cầu lympho trưởng thành từ cả hai vị trí sau đó cư trú trong lá lách, các hạch bạch huyết và các cơ quan và mô bạch huyết khác.
Các bạch cầu lưu hành không ở lại trong máu lâu. Bạch cầu hạt lưu thông trong 4 đến 8 giờ và sau đó di chuyển vào các mô, nơi chúng sống thêm 4 hoặc 5 ngày. Bạch cầu đơn nhân di chuyển trong máu từ 10 đến 20 giờ, sau đó di chuyển vào các mô và biến đổi thành nhiều loại đại thực bào, có thể sống tới vài năm. Bạch cầu lympho, chịu trách nhiệm về miễn dịch lâu dài, sống từ vài tuần đến nhiều thập kỷ; chúng rời dòng máu đến các mô và cuối cùng đi vào hệ bạch huyết, đổ chúng trở lại dòng máu. Do đó, chúng liên tục được tái chế từ máu đến dịch mô, vào bạch huyết và trở lại máu.
Khi bạch cầu chết, chúng thường bị các đại thực bào thực bào và tiêu hóa. Tuy nhiên, các bạch cầu trung tính chết chịu trách nhiệm cho màu kem của mủ, và đôi khi được loại bỏ do vỡ mụn nước trên bề mặt da.
HÌNH 18.18 Sinh bạch cầu. Các giai đoạn trong quá trình phát triển của bạch cầu. Tế bào gốc tạo máu ở bên trái cũng là nguồn gốc cuối cùng của hồng cầu (xem hình 18.6) và các tế bào sản xuất tiểu cầu.
▶▶▶ VẬN DỤNG NHỮNG GÌ BẠN BIẾT
Đôi khi người ta viết rằng hồng cầu không sống lâu bằng bạch cầu vì hồng cầu không có nhân và do đó không thể tự sửa chữa và duy trì. Hãy giải thích sai sót trong lập luận này.
18.4d Rối loạn Bạch cầu
Tổng số bạch cầu bình thường là 5.000 đến 10.000 bạch cầu/µL. Số lượng dưới ngưỡng này, được gọi là giảm bạch cầu (leukopenia), thấy trong ngộ độc chì, asen và thủy ngân; bệnh do bức xạ; và các bệnh truyền nhiễm như sởi, quai bị, thủy đậu, bại liệt, cúm, sốt thương hàn và AIDS. Nó cũng có thể được tạo ra bởi các glucocorticoid, thuốc chống ung thư và thuốc ức chế miễn dịch dùng cho bệnh nhân ghép tạng. Vì bạch cầu là tế bào bảo vệ, giảm bạch cầu làm tăng nguy cơ nhiễm trùng và ung thư.
Số lượng trên 10.000 bạch cầu/µL, được gọi là tăng bạch cầu (leukocytosis), thường chỉ ra nhiễm trùng, dị ứng hoặc các bệnh khác nhưng cũng có thể xảy ra để đáp ứng với mất nước hoặc rối loạn cảm xúc. Hữu ích hơn tổng số lượng bạch cầu là công thức bạch cầu (differential WBC count), xác định phần trăm của mỗi loại bạch cầu trong tổng số bạch cầu (xem Góc nhìn sâu sắc 18.4).
Bệnh bạch cầu (Leukemia) là một ung thư của các mô tạo máu thường tạo ra một số lượng cực kỳ cao các bạch cầu lưu hành và tiền thân của chúng (hình 18.19). Bệnh bạch cầu được phân loại là dòng tủy (myeloid) hoặc dòng lympho (lymphoid), cấp tính (acute) hoặc mạn tính (chronic). Bệnh bạch cầu dòng tủy được đặc trưng bởi sản xuất bạch cầu hạt không kiểm soát, trong khi bệnh bạch cầu dòng lympho liên quan đến sản xuất bạch cầu lympho hoặc bạch cầu đơn nhân không kiểm soát. Bệnh bạch cầu cấp tính xuất hiện đột ngột, tiến triển nhanh và gây tử vong trong vòng vài tháng nếu không được điều trị. Bệnh bạch cầu mạn tính phát triển chậm hơn và có thể không được phát hiện trong nhiều tháng; nếu không được điều trị, thời gian sống sót điển hình là khoảng 3 năm. Cả bệnh bạch cầu dòng tủy và dòng lympho đều xảy ra ở dạng cấp tính và mạn tính. Thành công lớn nhất trong điều trị và chữa khỏi là đối với bệnh bạch cầu cấp dòng lympho, loại ung thư phổ biến nhất ở trẻ em. Điều trị sử dụng hóa trị và ghép tủy cùng với kiểm soát các tác dụng phụ như thiếu máu, xuất huyết và nhiễm trùng.
Khi các tế bào bạch cầu nhân lên, chúng thay thế tủy xương bình thường và một người bị thiếu hụt bạch cầu hạt, hồng cầu và tiểu cầu bình thường. Mặc dù số lượng lớn bạch cầu được tạo ra và tràn vào dòng máu, chúng không cung cấp các chức năng bảo vệ thông thường của bạch cầu. Chúng giống như một đội quân trẻ con, hiện diện với số lượng lớn nhưng quá non nớt để thực hiện vai trò phòng thủ hữu ích. Sự thiếu hụt các bạch cầu có năng lực khiến bệnh nhân dễ bị nhiễm trùng cơ hội (opportunistic infection) – sự xâm nhập của các sinh vật gây bệnh thường không thể bám được ở những người có hệ miễn dịch khỏe mạnh. Thiếu hụt hồng cầu làm cho bệnh nhân bị thiếu máu và mệt mỏi, và thiếu hụt tiểu cầu dẫn đến xuất huyết và suy giảm đông máu. Nguyên nhân tử vong ngay lập tức thường là xuất huyết hoặc nhiễm trùng.
Mô tạo máu ung thư thường di căn (metastasize) từ tủy xương hoặc các hạch bạch huyết đến các cơ quan khác của cơ thể, nơi các tế bào thay thế hoặc cạnh tranh với các tế bào bình thường. Di căn đến chính mô xương là phổ biến và dẫn đến đau xương và khớp.
HÌNH 18.19 Máu bình thường và máu bạch cầu.
(a) Một phết máu bình thường.
(b) Máu từ bệnh nhân mắc bệnh bạch cầu đơn nhân cấp tính.
Lưu ý số lượng bạch cầu cao bất thường, đặc biệt là bạch cầu đơn nhân, trong phần (b).
GÓC NHÌN SÂU SẮC 18.4 ỨNG DỤNG LÂM SÀNG
Công thức máu toàn phần (Complete Blood Count)
Một trong những xét nghiệm phòng thí nghiệm phổ biến nhất trong cả khám sức khỏe định kỳ và chẩn đoán bệnh là công thức máu toàn phần (CBC). CBC cung cấp một hồ sơ thông tin có giá trị cao về nhiều giá trị máu: số lượng hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu trên mỗi microlit máu; số lượng tương đối (phần trăm) của từng loại bạch cầu, được gọi là công thức bạch cầu; dung tích hồng cầu; nồng độ hemoglobin; và các chỉ số hồng cầu khác nhau như kích thước hồng cầu (thể tích trung bình hồng cầu - MCV) và nồng độ hemoglobin trên mỗi hồng cầu (hemoglobin trung bình hồng cầu - MCH). Số lượng hồng cầu và bạch cầu trước đây đòi hỏi phải xem xét bằng kính hiển vi các phết máu pha loãng trên một lam kính được chia vạch, và công thức bạch cầu đòi hỏi phải xem xét các phết máu nhuộm màu. Ngày nay, hầu hết các phòng thí nghiệm sử dụng máy đếm tế bào điện tử. Các thiết bị này hút một mẫu máu qua một ống rất hẹp với các cảm biến xác định loại tế bào và đo kích thước tế bào cũng như hàm lượng hemoglobin. Các máy đếm này cho kết quả nhanh hơn và chính xác hơn dựa trên số lượng tế bào lớn hơn nhiều so với các phương pháp thị giác cũ. Tuy nhiên, máy đếm tế bào vẫn xác định sai một số tế bào, và một kỹ thuật viên y tế phải xem xét kết quả để tìm các bất thường nghi ngờ và xác định các tế bào mà thiết bị không thể xác định được.
Lượng thông tin thu được từ CBC quá lớn để có thể đưa ra nhiều hơn một vài ví dụ ở đây. Các dạng thiếu máu khác nhau được chỉ ra bởi số lượng hồng cầu thấp hoặc bất thường về kích thước, hình dạng và hàm lượng hemoglobin của hồng cầu. Thiếu hụt tiểu cầu có thể chỉ ra một phản ứng có hại của thuốc. Số lượng bạch cầu trung tính cao gợi ý nhiễm khuẩn, và số lượng bạch cầu ưa acid cao gợi ý dị ứng hoặc nhiễm ký sinh trùng. Số lượng cao bất thường của các loại bạch cầu cụ thể hoặc tế bào gốc bạch cầu có thể chỉ ra các dạng bệnh bạch cầu khác nhau. Nếu CBC không cung cấp đủ thông tin hoặc nếu nó gợi ý các rối loạn khác, các xét nghiệm bổ sung có thể được thực hiện, chẳng hạn như thời gian đông máu (coagulation time) và sinh thiết tủy xương (bone marrow biopsy).
TRƯỚC KHI BẠN TIẾP TỤC
Trả lời các câu hỏi sau để kiểm tra sự hiểu biết của bạn về phần trước:
17. Chức năng tổng thể của bạch cầu là gì?
18. Liệt kê năm loại bạch cầu theo thứ tự phong phú, xác định mỗi loại là bạch cầu hạt hay bạch cầu không hạt, và mô tả chức năng của từng loại.
19. Sinh bạch cầu có điểm gì chung với sinh hồng cầu? Nó khác như thế nào?
20. Điều gì có thể gây ra số lượng bạch cầu cao hoặc thấp bất thường?
21. Giả sử các nguyên bào tủy bắt đầu nhân lên mất kiểm soát, nhưng sự phát triển tiếp theo của chúng vẫn bình thường. Những loại bạch cầu trưởng thành nào sẽ được sản xuất dư thừa? Những loại nào sẽ không?
18.5 Tiểu cầu và Kiểm soát Chảy máu
Kết quả học tập mong đợi
Khi bạn hoàn thành phần này, bạn có thể:
a. mô tả các cơ chế của cơ thể để kiểm soát chảy máu;
b. liệt kê các chức năng của tiểu cầu;
c. mô tả hai con đường phản ứng tạo ra cục máu đông;
d. giải thích điều gì xảy ra với các cục máu đông khi chúng không còn cần thiết nữa;
e. giải thích điều gì giữ cho máu không bị đông khi không có tổn thương; và
f. mô tả một số rối loạn đông máu.
Hệ tuần hoàn phát triển rất sớm trong quá trình tiến hóa của động vật, và cùng với chúng là các cơ chế ngăn chặn rò rỉ, vốn có khả năng gây tử vong. Cầm máu (Hemostasis) là sự ngừng chảy máu. Mặc dù các cơ chế cầm máu có thể không ngăn được xuất huyết từ một mạch máu lớn, nhưng chúng khá hiệu quả trong việc đóng các vết đứt ở các mạch nhỏ. Tiểu cầu đóng nhiều vai trò trong cầm máu, vì vậy chúng ta bắt đầu bằng việc xem xét hình thái và chức năng của chúng.
18.5a Hình thái và Chức năng của Tiểu cầu
Tiểu cầu (Platelets) không phải là tế bào mà là các mảnh nhỏ của tế bào tủy xương được gọi là nguyên bào khổng lồ (megakaryocytes). Chúng là thành phần hữu hình phong phú thứ hai, sau hồng cầu; số lượng tiểu cầu bình thường trong máu lấy từ đầu ngón tay dao động từ 130.000 đến 400.000 tiểu cầu/µL (trung bình khoảng 250.000). Tuy nhiên, số lượng tiểu cầu có thể thay đổi rất nhiều trong các điều kiện sinh lý khác nhau và trong các mẫu máu lấy từ các vị trí khác nhau trong cơ thể.
Mặc dù có số lượng lớn, tiểu cầu rất nhỏ (đường kính 2 đến 4 µm) đến mức chúng đóng góp vào thể tích máu thậm chí còn ít hơn bạch cầu. Tiểu cầu có cấu trúc bên trong phức tạp bao gồm lysosome, ty thể, vi ống và vi sợi; các hạt chứa đầy chất tiết của tiểu cầu; và một hệ thống các kênh gọi là hệ thống ống hở (open canalicular system), mở ra bề mặt tiểu cầu (hình 18.20a). Chúng không có nhân. Khi được kích hoạt, chúng hình thành các chân giả và có khả năng di chuyển giống amip.
Mặc dù có kích thước nhỏ, tiểu cầu có nhiều chức năng đa dạng hơn bất kỳ tế bào máu thực sự nào:
• Chúng tiết ra chất co mạch (vasoconstrictors), các chất hóa học kích thích sự co thắt từng cơn của các mạch bị vỡ và do đó giúp giảm mất máu.
• Chúng dính vào nhau để tạo thành nút tiểu cầu (platelet plugs) tạm thời làm kín các vết đứt nhỏ trong các mạch máu bị thương.
• Chúng tiết ra chất tiền đông (procoagulants), hay yếu tố đông máu (clotting factors), thúc đẩy quá trình đông máu.
• Chúng khởi đầu sự hình thành một enzyme phân giải cục máu đông để làm tan các cục máu đông đã hết tác dụng.
• Chúng tiết ra các chất hóa học thu hút bạch cầu trung tính và bạch cầu đơn nhân đến các vị trí viêm.
• Chúng thực bào và tiêu diệt vi khuẩn.
• Chúng tiết ra các yếu tố tăng trưởng (growth factors) kích thích nguyên phân ở nguyên bào sợi và cơ trơn, và do đó giúp duy trì và sửa chữa các mạch máu.
18.5b Sản xuất Tiểu cầu
Sản xuất tiểu cầu là một phần của quá trình tạo máu gọi là sinh tiểu cầu (thrombopoiesis). (Tiểu cầu đôi khi được gọi là huyết khối cầu - thrombocytes). Sinh tiểu cầu được kích thích bởi một hormone từ gan và thận gọi là thrombopoietin (THROM-bo-POY-eh-tin). Một số tế bào gốc tạo máu phát triển các thụ thể cho thrombopoietin và dưới ảnh hưởng của nó, trở thành nguyên bào khổng lồ (megakaryoblasts) – các tế bào dành riêng cho dòng sản xuất tiểu cầu.
Nguyên bào khổng lồ nhân đôi DNA của nó nhiều lần mà không trải qua sự phân chia nhân hoặc bào tương. Kết quả là một nguyên bào khổng lồ (megakaryocyte), một tế bào khổng lồ có đường kính lên tới 150 µm, có thể nhìn thấy bằng mắt thường, với một nhân nhiều thùy lớn và nhiều bộ nhiễm sắc thể (hình 18.20b). Hầu hết các nguyên bào khổng lồ sống trong tủy xương đỏ gần các khoang chứa đầy máu gọi là xoang (sinusoids), được lót bởi một biểu mô vảy đơn giản mỏng gọi là nội mô (endothelium) (xem hình 21.8). Tuy nhiên, nghiên cứu trên động vật gần đây đã phát hiện ra rằng các nguyên bào khổng lồ di chuyển tự do giữa phổi và tủy xương và tạo ra hầu hết tiểu cầu khi ở trong phổi. Liệu điều này có đúng ở người hay không vẫn cần được xác nhận.
Một nguyên bào khổng lồ mọc ra các tua dài gọi là tiền tiểu cầu (proplatelets) nhô qua nội mô vào máu của xoang. Dòng máu cắt đứt các tiền tiểu cầu, chúng vỡ thành các tiểu cầu khi di chuyển trong dòng máu. Phần lớn sự vỡ này được cho là xảy ra khi chúng đi qua các mạch nhỏ của phổi, bởi vì số lượng máu cho thấy nhiều tiền tiểu cầu đi vào phổi hơn rời đi và nhiều tiểu cầu hơn ra khỏi phổi. Khoảng 25% đến 40% tiểu cầu được dự trữ trong lá lách và được giải phóng khi cần. Phần còn lại lưu thông tự do trong máu và sống khoảng 5 đến 6 ngày. Bất cứ điều gì can thiệp vào sản xuất tiểu cầu đều có thể tạo ra sự thiếu hụt tiểu cầu nguy hiểm gọi là giảm tiểu cầu (thrombocytopenia) (xem bảng 18.8).
HÌNH 18.20 Tiểu cầu.
(a) Cấu trúc của tiểu cầu trong máu (TEM).
(b) Các tiểu cầu đang được tạo ra bởi sự cắt đứt các tiền tiểu cầu từ một nguyên bào khổng lồ. Lưu ý kích thước của nguyên bào khổng lồ và tiểu cầu so với hồng cầu và bạch cầu.
18.5c Cầm máu (Hemostasis)
Có ba cơ chế cầm máu – co mạch (vascular spasm), hình thành nút tiểu cầu (platelet plug formation) và đông máu (coagulation) (hình 18.21). Tiểu cầu đóng một vai trò quan trọng trong cả ba cơ chế.
Co mạch (Vascular Spasm)
Sự bảo vệ tức thì nhất chống lại mất máu là co mạch, sự co thắt nhanh chóng của mạch bị vỡ. Một số yếu tố kích hoạt phản ứng này. Một chấn thương kích thích các thụ thể đau, một số trong đó chi phối trực tiếp các mạch máu lân cận và khiến chúng co lại. Hiệu ứng này chỉ kéo dài vài phút, nhưng các cơ chế khác sẽ tiếp quản vào thời điểm nó giảm dần. Chấn thương cơ trơn của chính mạch máu gây ra sự co mạch kéo dài hơn, và tiểu cầu giải phóng serotonin, một chất co mạch hóa học. Do đó, sự co mạch được duy trì đủ lâu để hai cơ chế cầm máu kia phát huy tác dụng.
Hình thành Nút tiểu cầu (Platelet Plug Formation)
Tiểu cầu không bám dính vào nội mô lót các mạch máu và tim khỏe mạnh. Lớp nội mô bình thường rất trơn nhẵn và được phủ bởi prostacyclin, một chất xua đuổi tiểu cầu. Tuy nhiên, khi một mạch bị vỡ, các sợi collagen của thành mạch lộ ra ngoài máu. Khi tiếp xúc với collagen hoặc các bề mặt gồ ghề khác, tiểu cầu mọc ra các chân giả dài có gai bám vào thành mạch và vào các tiểu cầu khác; các chân giả sau đó co lại và kéo các thành mạch lại với nhau. Khối tiểu cầu hình thành, được gọi là nút tiểu cầu, có thể làm giảm hoặc ngăn chặn chảy máu nhẹ. Nút tiểu cầu lỏng lẻo và mỏng manh hơn cục máu đông sẽ hình thành sau; vì lý do này, vết thương chảy máu nên được thấm bằng giấy thấm hơn là lau.
Khi các tiểu cầu kết tụ, chúng trải qua quá trình không hạt (degranulation) – sự xuất bào của các hạt bào tương và giải phóng các yếu tố thúc đẩy cầm máu. Trong số này có serotonin, một chất co mạch; adenosine diphosphate (ADP), thu hút nhiều tiểu cầu hơn đến khu vực và kích thích quá trình không hạt của chúng; và thromboxane A2, một eicosanoid thúc đẩy sự kết tập tiểu cầu, không hạt và co mạch. Do đó, một vòng lặp phản hồi dương tính được kích hoạt có thể nhanh chóng làm kín một vết đứt nhỏ trong mạch máu.
Đông máu (Coagulation)
Đông máu (clotting) là sự bảo vệ cuối cùng nhưng hiệu quả nhất chống lại chảy máu. Điều quan trọng là máu phải đông nhanh khi một mạch bị vỡ, nhưng điều quan trọng không kém là nó không được đông khi không có tổn thương mạch. Vì sự cân bằng tinh vi này, đông máu là một trong những quá trình phức tạp nhất trong cơ thể, liên quan đến hơn 30 phản ứng hóa học. Nó được trình bày ở đây dưới một dạng rất đơn giản hóa.
Có lẽ đông máu được hiểu rõ nhất nếu trước tiên chúng ta xem xét mục tiêu của nó. Mục tiêu là chuyển đổi protein huyết tương fibrinogen thành fibrin, một protein dính bám vào thành mạch. Khi các tế bào máu và tiểu cầu đến, chúng dính vào fibrin như côn trùng trong mạng nhện (hình 18.22, ảnh phụ). Khối fibrin, tế bào máu và tiểu cầu tạo thành sẽ lý tưởng là làm kín vết đứt trong mạch máu. Sự phức tạp của đông máu nằm ở cách fibrin được hình thành.
Có hai con đường phản ứng dẫn đến đông máu. Một trong số đó, cơ chế ngoại sinh (extrinsic mechanism) (bên trái hình 18.22), được khởi đầu bởi các yếu tố đông máu được giải phóng bởi mạch máu bị tổn thương và các mô quanh mạch. Từ "ngoại sinh" đề cập đến thực tế là các yếu tố này đến từ các nguồn bên ngoài bản thân máu. Tuy nhiên, máu cũng có thể đông mà không cần các yếu tố mô này – ví dụ, khi tiểu cầu bám vào một mảng xơ vữa béo hoặc vào ống nghiệm. Con đường phản ứng trong trường hợp này được gọi là cơ chế nội sinh (intrinsic mechanism) (bên phải hình 18.22) vì nó chỉ sử dụng các yếu tố đông máu có trong bản thân máu. Trong hầu hết các trường hợp chảy máu, cả cơ chế ngoại sinh và nội sinh đều hoạt động đồng thời và tương tác với nhau để đạt được cầm máu.
Hoàn thành quá trình Đông máu
Khi yếu tố X được kích hoạt, các sự kiện còn lại giống hệt nhau trong cả cơ chế nội sinh và ngoại sinh (nửa dưới của hình 18.22). Yếu tố X kết hợp với các yếu tố III và V khi có mặt Ca2+ và yếu tố tiểu cầu 3 (PF3) để tạo ra chất hoạt hóa prothrombin (prothrombin activator). Enzyme này tác động lên một globulin gọi là prothrombin (yếu tố II) và chuyển đổi nó thành enzyme thrombin. Thrombin sau đó chuyển đổi fibrinogen thành các sợi ngắn của fibrin monomer. Các monomer này sau đó liên kết cộng hóa trị với nhau từ đầu này sang đầu kia và tạo thành các sợi dài hơn của fibrin polymer. Yếu tố XIII liên kết ngang các sợi này để tạo ra một tập hợp dày đặc hình thành nên khung cấu trúc của cục máu đông.
Khi một cục máu đông bắt đầu hình thành, nó khởi động một quá trình phản hồi dương tính tự tăng tốc để làm kín mạch bị tổn thương nhanh hơn. Thrombin làm việc với yếu tố V để tăng tốc sản xuất chất hoạt hóa prothrombin, từ đó tạo ra nhiều thrombin hơn. Các phản ứng dạng thác nước (cascade) đóng vai trò như một cơ chế khuếch đại để đảm bảo sự đông máu nhanh chóng (hình 18.23). Mỗi enzyme được kích hoạt trong con đường tạo ra một số lượng lớn hơn các phân tử enzyme ở bước tiếp theo. Ví dụ, một phân tử yếu tố XII được kích hoạt ở đầu con đường nội sinh rất nhanh chóng tạo ra hàng nghìn nếu không muốn nói là hàng triệu phân tử fibrin. Lưu ý sự tương tự của quá trình này với sự khuếch đại tín hiệu xảy ra trong tác động của hormone (xem hình 17.21).
Lưu ý rằng cơ chế ngoại sinh đòi hỏi ít bước hơn để kích hoạt yếu tố X so với cơ chế nội sinh; đó là một "đường tắt" để đông máu. Cần 3 đến 6 phút để hình thành cục máu đông theo con đường nội sinh nhưng chỉ khoảng 15 giây theo con đường ngoại sinh. Vì lý do này, khi một vết thương nhỏ chảy máu, bạn có thể cầm máu sớm hơn bằng cách xoa bóp vị trí đó. Điều này giải phóng thromboplastin từ các mô quanh mạch và kích hoạt hoặc tăng tốc con đường ngoại sinh.
Sau khi hình thành cục máu đông, các chân giả dạng gai của tiểu cầu bám vào các sợi fibrin và co lại. Điều này kéo các sợi fibrin và kéo các mép của mạch bị vỡ lại với nhau, giống như một sợi dây rút đóng một chiếc ví. Thông qua quá trình co cục máu đông (clot retraction) này, cục máu đông trở nên nhỏ gọn hơn trong vòng khoảng 30 phút.
Một số xét nghiệm phòng thí nghiệm được sử dụng để đánh giá hiệu quả của quá trình đông máu. Thông thường, chảy máu do đâm đầu ngón tay sẽ ngừng trong vòng 2 đến 3 phút, và một mẫu máu trong ống nghiệm sạch sẽ đông trong vòng 15 phút. Thời gian chảy máu (Bleeding time) được đo chính xác nhất bằng phương pháp Ivy – bơm vòng bít huyết áp trên cánh tay đến 40 mm Hg, rạch một đường sâu 1 mm ở cẳng tay và đo thời gian để nó ngừng chảy máu. Thông thường, nó sẽ ngừng trong 1 đến 9 phút. Có sẵn các kỹ thuật khác có thể đánh giá riêng biệt hiệu quả của cơ chế nội sinh và ngoại sinh.
HÌNH 18.22 Các con đường đông máu. Hầu hết các yếu tố đông máu hoạt động như các enzyme chuyển đổi yếu tố tiếp theo từ dạng không hoạt động sang dạng hoạt động. Một phân tử enzyme ở bất kỳ cấp độ nào sẽ kích hoạt nhiều phân tử enzyme ở cấp độ tiếp theo, do đó hiệu quả tổng thể được khuếch đại ở mỗi bước. Ảnh phụ: Hồng cầu bị mắc kẹt trong lưới polymer fibrin dính.
BẢNG 18.7 Các Yếu tố Đông máu (Chất tiền đông)
HÌNH 18.23 Thác phản ứng trong đông máu. Mỗi yếu tố đông máu tạo ra nhiều phân tử của yếu tố tiếp theo, do đó số lượng các yếu tố đông máu hoạt động gia tăng nhanh chóng và một lượng lớn fibrin được hình thành nhanh chóng. Ví dụ được trình bày ở đây là cho cơ chế nội sinh.
18.5d Số phận của cục máu đông
Sau khi cục máu đông hình thành, quá trình sửa chữa mô tại chỗ bắt đầu. Tiểu cầu và tế bào nội mô tiết ra một chất kích thích nguyên phân gọi là yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu (PDGF). PDGF kích thích nguyên bào sợi và tế bào cơ trơn nhân lên và sửa chữa mạch máu bị tổn thương. Nguyên bào sợi cũng xâm nhập vào cục máu đông và tạo ra mô liên kết dạng sợi, giúp củng cố và bịt kín mạch máu trong khi quá trình sửa chữa diễn ra. Cuối cùng, quá trình sửa chữa mô hoàn tất và cục máu đông phải được xử lý. Tiêu sợi huyết, sự hòa tan cục máu đông, được thực hiện nhờ một chuỗi phản ứng nhỏ có thành phần phản hồi dương tính (Hình 18.24). Ngoài việc thúc đẩy đông máu, yếu tố XII còn xúc tác cho sự hình thành một enzyme huyết tương gọi là kallikrein. Đổi lại, kallikrein chuyển đổi protein không hoạt động plasminogen thành plasmin, một enzyme phân hủy fibrin, phá vỡ cục máu đông. Thrombin cũng hoạt hóa plasmin, và plasmin gián tiếp thúc đẩy sự hình thành nhiều kallikrein hơn, hoàn thiện vòng lặp phản hồi dương tính.
HÌNH 18.24 Cơ chế hòa tan cục máu đông.
Tiền kallikrein được chuyển đổi thành kallikrein. Kallikrein là một enzyme xúc tác sự hình thành plasmin. Plasmin là một enzyme hòa tan cục máu đông
18.5e Phòng ngừa đông máu không phù hợp
Cần có các kiểm soát chính xác để ngăn ngừa đông máu khi không cần thiết. Các cơ chế này bao gồm:
Đẩy lùi tiểu cầu: Như đã đề cập, tiểu cầu không bám vào lớp nội mô nhẵn được phủ prostacyclin của các mạch máu khỏe mạnh.
Pha loãng: Một lượng nhỏ thrombin hình thành tự phát trong huyết tương, nhưng ở tốc độ dòng máu bình thường, thrombin bị pha loãng nhanh đến mức cục máu đông khó có cơ hội hình thành. Tuy nhiên, nếu dòng chảy giảm, đủ thrombin có thể tích tụ để gây đông máu. Điều này có thể xảy ra trong sốc tuần hoàn chẳng hạn. Khi cung lượng tim giảm và tuần hoàn chậm lại, đông máu lan rộng khắp hệ thống tuần hoàn có thể xảy ra.
Thuốc chống đông: Sự hình thành thrombin bị ức chế bởi các chất chống đông trong huyết tương. Antithrombin, do gan tiết ra, vô hiệu hóa thrombin trước khi nó có thể tác động lên fibrinogen. Heparin, do basophil và dưỡng bào tiết ra, cản trở sự hình thành chất hoạt hóa prothrombin, ngăn chặn tác động của thrombin lên fibrinogen và thúc đẩy tác động của antithrombin. Heparin được tiêm cho bệnh nhân có xu hướng đông máu bất thường.
18.5f Rối loạn đông máu
Trong một quá trình phức tạp như đông máu, không có gì ngạc nhiên khi mọi việc có thể sai lệch. Thiếu hụt đông máu có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau như suy dinh dưỡng, bệnh bạch cầu và sỏi mật (xem Góc nhìn sâu hơn 18.5). Sự thiếu hụt bất kỳ yếu tố đông máu nào cũng có thể làm ngưng trệ chuỗi phản ứng đông máu. Điều này xảy ra trong bệnh ưa chảy máu (hemophilia), một nhóm bệnh di truyền đặc trưng bởi sự thiếu hụt yếu tố này hay yếu tố khác. Do cơ chế di truyền lặn liên kết giới tính, bệnh ưa chảy máu xảy ra chủ yếu ở nam giới. Tuy nhiên, họ chỉ có thể thừa hưởng bệnh từ mẹ, như đã xảy ra với hậu duệ của Nữ hoàng Victoria. Thiếu yếu tố VIII gây ra bệnh ưa chảy máu cổ điển (hemophilia A), chiếm khoảng 83% số ca và ảnh hưởng đến 1/5.000 nam giới trên toàn thế giới. Thiếu yếu tố IX gây ra bệnh hemophilia B, chiếm 15% số ca và xảy ra ở khoảng 1/30.000 nam giới. Do đó, yếu tố VIII và IX được gọi là yếu tố kháng ưa chảy máu A và B. Một dạng hiếm gặp hơn gọi là hemophilia C (thiếu yếu tố XI) là bệnh lý nhiễm sắc thể thường và không liên kết giới tính, do đó xảy ra như nhau ở cả hai giới.
Trước khi có yếu tố VIII tinh khiết vào những năm 1960, hơn một nửa số người mắc bệnh hemophilia chết trước 5 tuổi và chỉ 10% sống đến 21 tuổi. Gắng sức thể chất gây chảy máu vào cơ và khớp. Đau dữ dội và cuối cùng là cứng khớp có thể xảy ra do tụ máu trong cơ và khớp (các khối máu đông trong mô). Tuy nhiên, mức độ nặng của bệnh hemophilia rất khác nhau. Một nửa mức độ yếu tố đông máu bình thường là đủ để ngăn ngừa các triệu chứng, và các triệu chứng nhẹ ngay cả ở những người chỉ có 30% mức độ bình thường. Những trường hợp như vậy có thể không được phát hiện cho đến khi trưởng thành. Chảy máu có thể được kiểm soát trong vài ngày bằng truyền huyết tương hoặc các yếu tố đông máu tinh khiết.
▶▶▶ VẬN DỤNG ĐIỀU BẠN ĐÃ BIẾT
Tại sao người mắc bệnh hemophilia không nên dùng aspirin? (Gợi ý: Xem Hình 17.24, và đừng nói rằng aspirin "làm loãng máu" - một cách nói bóng bẩy không đúng theo nghĩa đen.)
Tuy nhiên, tình trạng máu không đông cướp đi ít sinh mạng hơn nhiều so với tình trạng đông máu không mong muốn. Huyết khối (thrombosis), sự đông máu bất thường trong một mạch máu không bị tổn thương, trở nên ngày càng có vấn đề ở tuổi già. Khoảng 25% người trên 50 tuổi bị tắc nghẽn tĩnh mạch do huyết khối, đặc biệt ở những người không tập thể dục thường xuyên hoặc bị giường hoặc xe lăn. Máu đông đặc biệt dễ dàng trong các tĩnh mạch, nơi dòng máu chảy chậm nhất. Một huyết khối (cục máu đông) có thể phát triển đủ lớn để cản trở một mạch nhỏ, hoặc một mảnh của nó có thể bong ra và bắt đầu di chuyển trong dòng máu như một thuyên tắc (embolus). Thuyên tắc có thể mắc kẹt trong một động mạch nhỏ và ngăn chặn dòng máu từ điểm đó trở đi. Nếu mạch đó cung cấp máu cho mô quan trọng của tim, não, phổi hoặc thận, nhồi máu (hoại tử mô) có thể xảy ra. Khoảng 650.000 người Mỹ chết hàng năm do thuyên tắc huyết khối (cục máu đông di chuyển) trong động mạch não, vành và phổi. Hầu hết các cơn đột quỵ và đau tim đều do huyết khối, và suy phổi thường do thuyên tắc huyết khối.
Huyết khối dễ xảy ra ở tĩnh mạch hơn động mạch vì máu chảy chậm hơn trong tĩnh mạch và không pha loãng thrombin và fibrin nhanh chóng. Hầu hết máu tĩnh mạch chảy trực tiếp đến tim và sau đó đến phổi. Do đó, cục máu đông phát sinh ở tứ chi thường mắc kẹt trong phổi và gây thuyên tắc phổi. Khi máu không thể lưu thông tự do qua phổi, nó không thể nhận oxy và một người có thể chết vì thiếu oxy. Bảng 18.8 mô tả một số rối loạn bổ sung của máu. Ảnh hưởng của lão hóa lên máu được mô tả trong phần 29.4a.
BẢNG 18.8 Một số rối loạn của máu
Bạn có thể tìm thấy các rối loạn huyết học khác được mô tả ở những phần sau:
Giảm protein huyết trong Góc nhìn sâu hơn 18.1; thiếu máu, tăng hồng cầu, giảm oxy máu và bệnh hồng cầu hình liềm trong phần 18.2e; phản ứng truyền máu và bệnh tan máu ở trẻ sơ sinh trong các phần 18.3b và 18.3d; bệnh bạch cầu, tăng bạch cầu và giảm bạch cầu trong phần 18.4d; và tụ máu, ưa chảy máu (hemophilia), huyết khối và thuyên tắc huyết khối trong phần 18.5f.
GÓC NHÌN SÂU HƠN 18.5 ỨNG DỤNG LÂM SÀNG
Bệnh gan và đông máu
Quá trình đông máu bình thường phụ thuộc vào chức năng gan bình thường vì hai lý do. Thứ nhất, gan tổng hợp hầu hết các yếu tố đông máu. Do đó, các bệnh như viêm gan, xơ gan và ung thư làm suy giảm chức năng gan dẫn đến thiếu hụt các yếu tố đông máu. Thứ hai, sự tổng hợp các yếu tố đông máu II, VII, IX và X cần vitamin K. Sự hấp thu vitamin K từ chế độ ăn uống cần có mật, một chất tiết của gan. Sỏi mật có thể dẫn đến thiếu hụt đông máu bằng cách cản trở ống mật và do đó cản trở sự tiết mật và hấp thu vitamin K. Đông máu hiệu quả đặc biệt quan trọng trong sinh nở, vì cả mẹ và trẻ sơ sinh đều chảy máu do chấn thương khi sinh. Do đó, phụ nữ mang thai có thể được khuyên dùng thực phẩm bổ sung vitamin K để đảm bảo đông máu nhanh, và trẻ sơ sinh có thể được tiêm vitamin K.
TRƯỚC KHI BẠN HỌC TIẾP
Trả lời các câu hỏi sau để kiểm tra sự hiểu biết của bạn về phần trước:
22. Ba cơ chế cầm máu cơ bản là gì?
23. Cơ chế đông máu ngoại sinh và nội sinh khác nhau như thế nào? Chúng có điểm gì chung?
24. Xét ở khía cạnh nào, đông máu đại diện cho một vòng phản hồi âm tính? Phần nào của nó là một vòng phản hồi dương tính?
25. Mô tả một số cơ chế ngăn ngừa đông máu trong các mạch không bị tổn thương.
26. Mô tả một nguồn gốc và ảnh hưởng phổ biến của thuyên tắc phổi.
GÓC NHÌN SÂU HƠN 18.6 ỨNG DỤNG LÂM SÀNG
Quản lý lâm sàng tình trạng đông máu
Đối với nhiều bệnh nhân tim mạch, mục tiêu điều trị là ngăn ngừa đông máu hoặc làm tan cục máu đông đã hình thành. Một số chiến lược sử dụng muối vô cơ và các sản phẩm từ vi khuẩn, thực vật và động vật có tác dụng chống đông và làm tan cục máu đông.
Ngăn ngừa cục máu đông hình thành
Vì canxi là yếu tố cần thiết cho quá trình đông máu, các mẫu máu có thể được giữ không đông bằng cách thêm một vài tinh thể natri oxalate, natri citrate hoặc EDTA – các muối liên kết với ion canxi và ngăn chúng tham gia vào các phản ứng đông máu. Dụng cụ lấy máu như ống hematocrit cũng có thể được phủ heparin, một chất chống đông tự nhiên có cơ chế tác động đã được giải thích trước đó.
Vì vitamin K cần thiết cho sự tổng hợp các yếu tố đông máu, bất cứ thứ gì đối kháng với việc sử dụng vitamin K đều làm cho máu khó đông hơn. Một chất đối kháng vitamin K là coumarin, một chiết xuất có mùi thơm từ đậu tonka, cỏ ba lá ngọt và các loại cây khác, được sử dụng trong nước hoa. Dùng đường uống cho bệnh nhân có nguy cơ huyết khối, coumarin mất đến 2 ngày để phát huy tác dụng, nhưng nó có tác dụng kéo dài hơn heparin. Một chất đối kháng vitamin K tương tự là chế phẩm dược phẩm warfarin (Coumadin), ban đầu được phát triển như một loại thuốc trừ sâu – nó làm chuột chảy máu đến chết. Rõ ràng, các thuốc chống đông như vậy phải được sử dụng ở người một cách hết sức thận trọng.
Nhiều ký sinh trùng ăn máu của động vật có xương sống và tiết ra chất chống đông để giữ cho máu lưu thông. Trong số này có giun sống dưới nước được gọi là đỉa. Đỉa tiết ra chất gây tê tại chỗ làm cho vết cắn của chúng không đau; do đó, sớm nhất là năm 1567 trước Công nguyên, các thầy thuốc đã sử dụng chúng để trích máu. Phương pháp này ít đau đớn và ít gây phản cảm cho bệnh nhân hơn so với phlebotomy (cắt tĩnh mạch), và thực sự, liệu pháp đỉa đã trở nên rất phổ biến. Ở Pháp thế kỷ XVII, nó đã trở thành một cơn sốt; vô số lượng đỉa đã được sử dụng trong những nỗ lực thiếu hiểu biết để điều trị đau đầu, mất ngủ, ho gà, béo phì, khối u, chuột rút kinh nguyệt, bệnh tâm thần, và hầu như bất cứ điều gì khác mà bác sĩ hoặc bệnh nhân của họ cho là do "máu xấu" gây ra.
Chất chống đông đầu tiên được biết đến được phát hiện trong nước bọt của đỉa thuốc, Hirudo medicinalis, vào năm 1884. Được đặt tên là hirudin, nó là một polypeptide ngăn ngừa đông máu bằng cách ức chế thrombin. Nó làm cho máu chảy tự do trong khi đỉa bú và trong khoảng một giờ sau đó. Trong khi học thuyết về máu xấu hiện đã bị bác bỏ từ lâu, đỉa gần đây đã quay trở lại sử dụng trong y tế vì những lý do khác (Hình 18.25). Một vấn đề lớn trong việc tái gắn một bộ phận cơ thể bị cắt đứt như ngón tay hoặc tai là các tĩnh mạch nhỏ dẫn lưu các cơ quan này quá nhỏ để có thể nối lại bằng phẫu thuật. Vì máu động mạch chảy vào cơ quan được tái gắn và khó thoát ra ngoài, nó ứ đọng và đông lại ở đó. Điều này ức chế sự phát triển của tĩnh mạch và dòng máu tươi qua cơ quan, và thường dẫn đến hoại tử. Một số bác sĩ phẫu thuật mạch máu hiện đặt đỉa lên phần cơ thể được tái gắn. Chất chống đông của chúng giữ cho máu lưu thông tự do và cho phép các tĩnh mạch mới phát triển. Sau 5 đến 7 ngày, dẫn lưu tĩnh mạch được phục hồi và có thể ngừng liệu pháp đỉa.
Làm tan cục máu đông đã hình thành
Khi cục máu đông đã hình thành, nó có thể được điều trị bằng thuốc làm tan cục máu đông như streptokinase, một enzyme được sản xuất bởi một số vi khuẩn (liên cầu khuẩn). Streptokinase đường tĩnh mạch được sử dụng để làm tan cục máu đông trong mạch vành chẳng hạn. Tuy nhiên, nó không đặc hiệu và tiêu hóa hầu như bất kỳ protein nào. Chất hoạt hóa plasminogen mô (TPA) hoạt động nhanh hơn, đặc hiệu hơn và hiện được sản xuất bởi vi khuẩn chuyển gen. TPA chuyển đổi plasminogen thành enzyme làm tan cục máu đông plasmin. Một số chất chống đông có nguồn gốc động vật cũng hoạt động bằng cách phân hủy fibrin. Một loại đỉa Amazon khổng lồ, Haementeria, sản xuất một chất chống đông như vậy có tên là hementin. Chất này cũng đã được sản xuất thành công bởi vi khuẩn biến đổi gen và được sử dụng ở bệnh nhân tim mạch để làm tan cục máu đông mà không đáp ứng với streptokinase hoặc các thuốc khác.
HÌNH 18.25 Ứng dụng hiện đại của liệu pháp đỉa. Hai con đỉa thuốc đang được sử dụng để loại bỏ máu đông ra khỏi khối tụ máu hậu phẫu. Mặc dù có kích thước đáng kể, đỉa tiết ra chất gây tê tự nhiên và tạo ra vết cắn không gây đau đớn.