Кровь

Кровь

КРОВЬ, жидкость, циркулирующая в кровеносной системе и переносящая газы и

другие растворенные вещества, необходимые для метаболизма либо образующиеся

в результате обменных процессов. Кровь состоит из плазмы (прозрачной

жидкости бледно-желтого цвета) и взвешенных в ней клеточных элементов.

Имеется три основных типа клеточных элементов крови: красные кровяные

клетки (эритроциты), белые кровяные клетки (лейкоциты) и кровяные пластинки

(тромбоциты).

Красный цвет крови определяется наличием в эритроцитах красного пигмента

гемоглобина. В артериях, по которым кровь, поступившая в сердце из легких,

переносится к тканям организма, гемоглобин насыщен кислородом и окрашен в

ярко-красный цвет; в венах, по которым кровь притекает от тканей к сердцу,

гемоглобин практически лишен кислорода и темнее по цвету.

Кровь – довольно вязкая жидкость, причем вязкость ее определяется

содержанием эритроцитов и растворенных белков. От вязкости крови зависят в

значительной мере скорость, с которой кровь протекает через артерии

(полуупругие структуры), и кровяное давление. Текучесть крови определяется

также ее плотностью и характером движения различных типов клеток.

Лейкоциты, например, движутся поодиночке, в непосредственной близости к

стенкам кровеносных сосудов; эритроциты могут перемещаться как по

отдельности, так и группами наподобие уложенных в стопку монет, создавая

аксиальный, т.е. концентрирующийся в центре сосуда, поток.

Объем крови взрослого мужчины составляет примерно 75 мл на килограмм веса

тела; у взрослой женщины этот показатель равен примерно 66 мл.

Соответственно общий объем крови у взрослого мужчины – в среднем ок. 5 л;

более половины объема составляет плазма, а остальная часть приходится в

основном на эритроциты.

Функции крови. Примитивные многоклеточные организмы (губки, актинии,

медузы) живут в море, и «кровью» для них является морская вода. Вода

омывает их со всех сторон и свободно проникает в ткани, доставляя

питательные вещества и унося продукты метаболизма. Высшие организмы не

могут обеспечить свою жизнедеятельность таким простым способом. Их тело

состоит из миллиардов клеток, многие из которых объединены в ткани,

составляющие сложные органы и органные системы. У рыб, например, хотя они и

живут в воде, не все клетки находятся настолько близко к поверхности тела,

чтобы вода обеспечивала эффективную доставку питательных веществ и удаление

конечных продуктов метаболизма. Еще сложнее дело обстоит с наземными

животными, вовсе не омываемыми водой. Ясно, что у них должна была

возникнуть собственная жидкая ткань внутренней среды – кровь, а также

распределительная система (сердце, артерии, вены и сеть капилляров),

обеспечивающая кровоснабжение каждой клетки. Функции крови значительно

сложнее, чем просто транспорт питательных веществ и отходов метаболизма. С

кровью переносятся также гормоны, контролирующие множество жизненно важных

процессов; кровь регулирует температуру тела и защищает организм от

повреждений и инфекций в любой его части.

Транспортная функция.

С кровью и кровоснабжением тесно связаны практически все процессы, имеющие

отношение к пищеварению и дыханию – двум функциям организма, без которых

жизнь невозможна. Связь с дыханием выражается в том, что кровь обеспечивает

газообмен в легких и транспорт соответствующих газов: кислорода – от легких

в ткани, диоксида углерода (углекислого газа) – от тканей к легким.

Транспорт питательных веществ начинается от капилляров тонкого кишечника;

здесь кровь захватывает их из пищева-

рительного тракта и переносит во все органы и ткани, начиная с печени, где

происходит модификация питательных веществ (глюкозы, аминокислот, жирных

кислот), причем клетки печени регулируют их уровень в крови в зависимости

от потребностей организма (тканевого метаболизма). Переход транспортируемых

веществ из крови в ткани осуществляется в тканевых капиллярах; одновременно

в кровь из тканей поступают конечные продукты, которые далее выводятся

через почки с мочой (например, мочевина и мочевая кислота.

Кровь переносит также продукты секреции эндокринных желез – гормоны – и тем

самым обеспечивает связь между различными органами и координацию их

деятельности.

Регуляция температуры тела.

Кровь играет ключевую роль в поддержании постоянной температуры тела у

гомойотермных, или теплокровных, организмов. Температура человеческого тела

в нормальном состоянии колеблется в очень узком интервале ок. 37° С.

Выделение и поглощение тепла различными участками тела должны быть

сбалансированы, что достигается переносом тепла с помощью крови. Центр

температурной регуляции располагается в гипоталамусе – отделе

промежуточного мозга. Этот центр, обладая высокой чувствительностью к

небольшим изменениям температуры проходящей через него крови, регулирует те

физиологические процессы, при которых выделяется или поглощается тепло.

Один из механизмов состоит в регуляции тепловых потерь через кожу

посредством изменения диаметра кожных кровеносных сосудов кожи и

соответственно объема крови, протекающей вблизи поверхности тела, где тепло

легче теряется. В случае инфекции определенные продукты жизнедеятельности

микроорганизмов либо продукты вызванного ими распада тканей взаимодействуют

с лейкоцитами, вызывая образование химических веществ, стимулирующих центр

температурной регуляции в головном мозге. В результате наблюдается подъем

температуры тела, ощущаемый как жар.

Защита организма от повреждений и инфекции.

В осуществлении этой функции крови особую роль играют лейкоциты двух

типов: полиморфноядерные нейтрофилы и моноциты. Они устремляются к месту

повреждения и накапливаются вблизи него, причем большая часть этих клеток

мигрирует из кровотока через стенки близлежащих кровеносных сосудов. К

месту повреждения их привлекают химические вещества, высвобождаемые

поврежденными тканями. Эти клетки способны поглощать бактерии и разрушать

их своими ферментами. Таким образом, они препятствуют распространению

инфекции в организме. Лейкоциты принимают также участие в удалении мертвых

или поврежденных тканей. Процесс поглощения клеткой бактерии или фрагмента

мертвой ткани называется фагоцитозом, а осуществляющие его нейтрофилы и

моноциты – фагоцитами. Активно фагоцитирующий моноцит называют макрофагом,

а нейтрофил – микрофагом.

В борьбе с инфекцией важная роль принадлежит белкам плазмы, а именно

иммуноглобулинам, к которым относится множество специфических антител.

Антитела образуются другими типами лейкоцитов – лимфоцитами и

плазматическими клетками, которые активируются при попадании в организм

специфических антигенов бактериального или вирусного происхождения (либо

присутствующих на клетках, чужеродных для данного организма). Выработка

лимфоцитами антител против антигена, с которым организм встречается в

первый раз, может занять несколько недель, но полученный иммунитет

сохраняется надолго. Хотя уровень антител в крови через несколько месяцев

начинает медленно падать, при повторном контакте с антигеном он вновь

быстро растет. Это явление называется иммунологической памятью. При

взаимодействии с антителом микроорганизмы либо слипаются, либо становятся

более уязвимыми для поглощения фагоцитами. Кроме того, антитела мешают

вирусу проникнуть в клетки организма хозяина.

рН крови.

pH – это показатель концентрации водородных (H) ионов, численно равный

отрицательному логарифму (обозначаемому латинской буквой «p») этой

величины. Кислотность и щелочность растворов выражают в единицах шкалы рН,

имеющей диапазон от 1 (сильная кислота) до 14 (сильная щелочь). В норме рН

артериальной крови составляет 7,4, т.е. близок к нейтральному. Венозная

кровь из-за растворенного в ней диоксида углерода несколько закислена:

диоксид углерода (СО2), образующийся в ходе метаболических процессов, при

растворении в крови реагирует с водой (Н2О), образуя угольную кислоту

(Н2СО3).

Поддержание рН крови на постоянном уровне, т.е., другими словами, кислотно-

щелочного равновесия, исключительно важно. Так, если рН заметно падает, в

тканях снижается активность ферментов, что опасно для организма. Изменение

рН крови, выходящее за рамки интервала 6,8–7,7, несовместимо с жизнью.

Поддержанию этого показателя на постоянном уровне способствуют, в

частности, почки, поскольку они по мере надобности выводят из организма

кислоты или мочевину (которая дает щелочную реакцию). С другой стороны, рН

поддерживается благодаря присутствию в плазме определенных белков и

электролитов, обладающих буферным действием (т.е. способностью

нейтрализовать некоторый избыток кислоты или щелочи).

КОМПОНЕНТЫ КРОВИ

Рассмотрим более подробно состав плазмы и клеточных элементов крови.

Плазма. После отделения взвешенных в крови клеточных элементов остается

водный раствор сложного состава, называемый плазмой. Как правило, плазма

представляет собой прозрачную или слегка опалесцирующую жидкость,

желтоватый цвет которой определяется присутствием в ней небольшого

количества желчного пигмента и других окрашенных органических веществ.

Однако после потребления жирной пищи в кровь попадает множество капелек

жира (хиломикронов), в результате чего плазма становится мутной и

маслянистой.

Плазма участвует во многих процессах жизнедеятельности организма. Она

переносит клетки крови, питательные вещества и продукты метаболизма и

служит связующим звеном между всеми экстраваскулярными (т.е. находящимися

вне кровеносных сосудов) жидкостями; последние включают, в частности,

межклеточную жидкость, и через нее осуществляется связь с клетками и их

содержимым. Таким образом плазма контактирует с почками, печенью и другими

органами и тем самым поддерживает постоянство внутренней среды организма,

т.е. гомеостаз.

Основные компоненты плазмы и их концентрации приведены в табл. 1. Среди

растворенных в плазме веществ – низкомолекулярные органические соединения

(мочевина, мочевая кислота, аминокислоты и т.д.); большие и очень сложные

по структуре молекулы белков; частично ионизированные неорганические соли.

К числу наиболее важных катионов (положительно заряженных ионов) относятся

катионы натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+) и магния (Mg2+); к числу

важнейших анионов (отрицательно заряженных ионов) – хлорид-анионы (Cl–),

бикарбонат (HCO3–) и фосфат (HPO42– или H2PO4–). Основные белковые

компоненты плазмы – альбумин, глобулины и фибриноген.

|Таблица 1. КОМПОНЕНТЫ ПЛАЗМЫ |

|(в миллиграммах на 100 миллилитров) |

|Натрий |310–340 |

|Калий |14–20 |

|Кальций |9–11 |

|Фосфор |3–4,5 |

|Хлорид-ионы |350–375 |

|Глюкоза |60–100 |

|Мочевина |10–20 |

|Мочевая кислота |3–6 |

|Холестерин |150–280 |

|Белки плазмы |6000–8000 |

|Альбумин |3500–4500 |

|Глобулин |1500–3000 |

|Фибриноген |200–600 |

|Диоксид углерода (объем в миллилитрах, с|55–65 |

|поправкой на температуру и давление, в | |

|расчете на 100 миллилитров плазмы) | |

Белки плазмы

. Из всех белков в наибольшей концентрации в плазме присутствует альбумин,

синтезируемый в печени. Он необходим для поддержания осмотического

равновесия, обеспечивающего нормальное распределение жидкости между

кровеносными сосудами и экстраваскулярным пространством.При голодании или

недостаточном поступлении белков с пищей содержание альбумина в плазме

падает, что может привести к повышенному накоплению воды в тканях (отек).

Это состояние, связанное с белковой недостаточностью, называется голодным

отеком.

В плазме присутствуют глобулины нескольких типов, или классов, важнейшие из

которых обозначаются греческими буквами ? (альфа), ? (бета) и ? (гамма), а

соответствующие белки – ?1, ?2, ?, ?1 и ?2. После разделения глобулинов

(методом электрофореза) антитела обнаруживаются лишь во фракциях ?1, ?2 и

?. Хотя антитела часто называют гамма-глобулинами, тот факт, что некоторые

из них присутствуют и в ?-фракции, обусловил введение термина

«иммуноглобулин». В ?- и ?-фракциях содержится множество различных белков,

обеспечивающих транспорт в крови железа, витамина В12, стероидов и других

гормонов. В эту же группу белков входят и факторы коагуляции, которые

наряду с фибриногеном участвуют в процессе свертывания крови.

Основная функция фибриногена состоит в образовании кровяных сгустков

(тромбов). В процессе свертывания крови, будь то in vivo (в живом

организме) или in vitro (вне организма), фибриноген превращается в фибрин,

который и составляет основу кровяного сгустка; не содержащая фибриногена

плазма, обычно имеющая вид прозрачной жидкости бледно-желтого цвета,

называется сывороткой крови.

Эритроциты.

Красные кровяные клетки, или эритроциты, представляют собой круглые диски

диаметром 7,2–7,9 мкм и средней толщиной 2 мкм (мкм = микрон = 1/106 м). В

1 мм3 крови содержится 5–6 млн. эритроцитов. Они составляют 44–48% общего

объема крови.

Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, т.е. плоские стороны диска

как бы сжаты, что делает его похожим на пончик без дырки. В зрелых

эритроцитах нет ядер. Они содержат главным образом гемоглобин, концентрация

которого во внутриклеточной водной среде ок. 34%. [В пересчете на сухой вес

содержание гемоглобина в эритроцитах – 95%; в расчете на 100 мл крови

содержание гемоглобина составляет в норме 12–16 г (12–16 г%), причем у

мужчин оно несколько выше, чем у женщин.] Кроме гемоглобина эритроциты

содержат растворенные неорганические ионы (преимущественно К+) и различные

ферменты. Две вогнутые стороны обеспечивают эритроциту оптимальную площадь

поверхности, через которую может происходить обмен газами: диоксидом

углерода и кислородом. Таким образом, форма клеток во многом определяет

эффективность протекания физиологических процессов. У человека площадь

поверхностей, через которые совершается газообмен, составляет в среднем

3820 м2, что в 2000 раз превышает поверхность тела.

В организме плода примитивные красные кровяные клетки вначале образуются в

печени, селезенке и тимусе. С пятого месяца внутриутробного развития в

костном мозге постепенно начинается эритропоэз – образование полноценных

эритроцитов. В исключительных обстоятельствах (например, при замещении

нормального костного мозга раковой тканью) взрослый организм может вновь

переключиться на образование эритроцитов в печени и селезенке. Однако в

нормальных условиях эритропоэз у взрослого человека идет лишь в плоских

костях (ребрах, грудине, костях таза, черепа и позвоночника).

Эритроциты развиваются из клеток-предшественников, источником которых

служат т.н. стволовые клетки. На ранних стадиях формирования эритроцитов (в

клетках, еще находящихся в костном мозге) четко выявляется клеточное ядро.

По мере созревания в клетке накапливается гемоглобин, образующийся в ходе

ферментативных реакций. Перед тем как попасть в кровоток, клетка утрачивает

ядро – за счет экструзии (выдавливания) или разрушения клеточными

ферментами. При значительных кровопотерях эритроциты образуются быстрее,

чем в норме, и в этом случае в кровоток могут попадать незрелые формы,

содержащие ядро; очевидно, это происходит из-за того, что клетки слишком

быстро покидают костный мозг. Срок созревания эритроцитов в костном мозге –

от момента появления самой юной клетки, узнаваемой как предшественник

эритроцита, и до ее полного созревания – составляет 4–5 дней. Срок жизни

зрелого эритроцита в периферической крови – в среднем 120 дней. Однако при

некоторых аномалиях самих этих клеток, целом ряде болезней или под

воздействием определенных лекарственных препаратов время жизни эритроцитов

может сократиться.

Бульшая часть эритроцитов разрушается в печени и селезенке; при этом

гемоглобин высвобождается и распадается на составляющие его гем и глобин.

Дальнейшая судьба глобина не прослеживалась; что же касается гема, то из

него высвобождаются (и возвращаются в костный мозг) ионы железа. Утрачивая

железо, гем превращается в билирубин – красно-коричневый желчный пигмент.

После незначительных модификаций, происходящих в печени, билирубин в

составе желчи выводится через желчный пузырь в пищеварительный тракт. По

содержанию в кале конечного продукта его превращений можно рассчитать

скорость разрушения эритроцитов. В среднем во взрослом организме ежедневно

разрушается и вновь образуется 200 млрд. эритроцитов, что составляет

примерно 0,8% общего их числа (25 трлн.).

Гемоглобин.

Основная функция эритроцита – транспорт кислорода из легких к тканям

организма. Ключевую роль в этом процессе играет гемоглобин – органический

пигмент красного цвета, состоящий из гема (соединения порфирина с железом)

и белка глобина. Гемоглобин отличается высоким сродством к кислороду, за

счет чего кровь способна переносить гораздо больше кислорода, чем обычный

водный раствор. Степень связывания кислорода с гемоглобином зависит прежде

всего от концентрации кислорода, растворенного в плазме. В легких, где

кислорода много, он диффундирует из легочных альвеол через стенки

кровеносных сосудов и водную среду плазмы и попадает в эритроциты; там он

связывается с гемоглобином – образуется оксигемоглобин. В тканях, где

концентрация кислорода невелика, молекулы кислорода отделяются от

гемоглобина и проникают в ткани за счет диффузии. Недостаточность

эритроцитов или гемоглобина приводит к снижению транспорта кислорода и тем

самым к нарушению биологических процессов в тканях.

У человека различают гемоглобин плода (тип F, от fetus – плод) и гемоглобин

взрослых (тип A, от adult – взрослый). Известно много генетических

вариантов гемоглобина, образование которых приводит к аномалиям эритроцитов

или их функции. Среди них наиболее известен гемоглобин S, обусловливающий

серповидноклеточную анемию.

Лейкоциты.

Белые клетки периферической крови, или лейкоциты, делят на два класса в

зависимости от наличия или отсутствия в их цитоплазме особых гранул.

Клетки, не содержащие гранул (агранулоциты), – это лимфоциты и моноциты; их

ядра имеют преимущественно правильную круглую форму. Клетки со

специфическими гранулами (гранулоциты) характеризуются, как правило,

наличием ядер неправильной формы со множеством долей и потому называются

полиморфноядерными лейкоцитами. Их разделяют на три разновидности:

нейтрофилы, базофилы и эозинофилы. Они отличаются друг от друга по картине

окрашивания гранул различными красителями.

У здорового человека в 1 мм3 крови содержится от 4000 до 10 000 лейкоцитов

(в среднем около 6000), что составляет 0,5–1% объема крови. Соотношение

отдельных видов клеток в составе лейкоцитов может значительно варьировать у

разных людей и даже у одного и того же человека в разное время. Типичные

значения приведены в табл. 2.

|Таблица 2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕЙКОЦИТОВ В КРОВИ |

|Тип клетки |Число клеток в 1 |Соотношение в|

| |мм3 крови |% |

|Полиморфноядерные | | |

|клетки | | |

|Нейтрофилы |2500–7500 |50–70 |

|Эозинофилы |50–500 |1–5 |

|Базофилы |20–100 |0–1 |

|Моноциты |100–800 |2–10 |

|Лимфоциты |1500–4000 |20–45 |

Полиморфноядерные лейкоциты (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) образуются

Страницы: 1, 2, 3