Физиология крови

Физиология крови

ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ

Основные функции крови. Объем и физико-химические свойства крови.

Состав крови.

Система гемостаза.

Группы крови. Система резус.

Фармакологическая коррекция нарушений гемопоэза и гемостаза.

Кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая, плевральная, суставная и другие

жидкости образуют внутреннюю среду организма. Внутренняя среда отличается

относительным постоянством своего состава и физико-химических свойств, что

создает оптимальные условия для нормальной жизнедеятельности клеток

организма.

Впервые положение о постоянстве внутренней среды организма сформулировал

более 100 лет тому назад физиолог Клод Бернар. Он пришел к заключению, что

“постоянство внутренней среды организма есть условие независимого

существования”, т.е. жизни, свободной от резких колебаний внешней среды. В

1929 г. Уолтер Кэннон ввел термин гомеостаз.

В настоящее время под гомеостазом понимают как динамическое постоянство

внутренней среды организма, так и регулирующие механизмы, которые

обеспечивают это состояние. Главная роль в поддержании гомеостаза

принадлежит крови.

В 1939 г. Г.Ф. Ланг создал представление о системе крови, в которую он

включил периферическую кровь, циркулирующую по сосудам, органы

кроветворения и кроверазрушения, а также регулирующий нейрогуморальный

аппарат. Основные функции крови

Кровь, циркулирующая в сосудах, выполняет перечисленные ниже функции.

Транспортная – перенос различных веществ: кислорода, углекислого газа,

питательных веществ, гормонов, медиаторов, электролитов, ферментов и др.

Дыхательная (разновидность транспортной функции) – перенос кислорода от

легких к тканям организма, углекислого газа – от клеток к легким.

Трофическая (разновидность транспортной функции) – перенос основных

питательных веществ от органов пищеварения к тканям организма.

Экскреторная (разновидность транспортной функции) - транспорт конечных

продуктов обмена веществ (мочевины, мочевой кислоты и др.), избытка воды,

органических и минеральных веществ к органам их выделения (почки, потовые

железы, легкие, кишечник).

Терморегуляторная – перенос тепла от более нагретых органов к менее

нагретым.

Защитная – осуществление неспецифического и специфического иммунитета;

свертывание крови предохраняет от кровопотери при травмах.

Регуляторная (гуморальная) – доставка гормонов, пептидов, ионов и других

физиологически активных веществ от мест их синтеза к клеткам организма, что

позволяет осуществлять регуляцию многих физиологических функций.

Гомеостатическая – поддержание постоянства внутренней среды организма

(кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и др.).

Объем и физико-химические свойства крови

Объем крови – общее количество крови в организме взрослого человека

составляет в среднем 6 – 8% от массы тела, что соответствует 5 – 6 л.

Повышение общего объема крови называют гиперволемией, уменьшение –

гиповолемией.

Относительная плотность крови – 1,050 – 1.060 зависит в основном от

количества эритроцитов. Относительная плотность плазмы крови – 1.025 –

1.034, определяется концентрацией белков.

Вязкость крови – 5 усл.ед., плазмы – 1,7 – 2,2 усл.ед., если вязкость воды

принять за 1. Обусловлена наличием в крови эритроцитов и в меньшей степени

белков плазмы.

Осмотическое давление крови – сила, с которой растворитель переходит через

полунепроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор.

Осмотическое давление крови вычисляют криоскопическим методом путем

определения точки замерзания крови (депрессии), которая для нее равна 0,56

– 0,58 С. Осмотическое давление крови в среднем составляет 7,6 атм. Оно

обусловлено растворенными в ней осмотически активными веществами, главным

образом неорганическими электролитами, в значительно меньшей степени –

белками. Около 60% осмотического давления создается солями натрия (NаСl).

Осмотическое давление определяет распределение воды между тканями и

клетками. Функции клеток организма могут осуществляться лишь при

относительной стабильности осмотического давления. Если эритроциты

поместить в солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с

кровью, они не изменяют свой объем. Такой раствор называют изотоническим,

или физиологическим. Это может быть 0,85% раствор хлористого натрия. В

растворе, осмотическое давление которого выше осмотического давления крови,

эритроциты сморщиваются, так как вода выходит из них в раствор. В растворе

с более низким осмотическим давлением, чем давление крови, эритроциты

набухают в результате перехода воды из раствора в клетку. Растворы с более

высоким осмотическим давлением, чем давление крови, называются

гипертоническими, а имеющие более низкое давление – гипотоническими.

Онкотическое давление крови – часть осмотического давления, создаваемого

белками плазмы. Оно равно 0,03 – 0,04 атм, или 25 – 30 мм рт.ст.

Онкотическое давление в основном обусловлено альбуминами. Вследствие малых

размеров и высокой гидрофильности они обладают выраженной способностью

притягивать к себе воду, за счет чего она удерживается в сосудистом русле,

При снижении онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов

в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.

Кислотно-основное состояние крови (КОС). Активная реакция крови обусловлена

соотношением водородных и гидроксильных ионов. Для определения активной

реакции крови используют водородный показатель рН – концентрацию водородных

ионов, которая выражается отрицательным десятичным логарифмом молярной

концентрации ионов водорода. В норме рН – 7,36 (реакция слабоосновная);

артериальной крови – 7,4; венозной – 7,35. При различных физиологических

состояниях рН крови может изменяться от 7,3 до 7,5. Активная реакция крови

является жесткой константой, обеспечивающей ферментативную деятельность.

Крайние пределы рН крови, совместимые с жизнью, равны 7,0 – 7,8. Сдвиг

реакции в кислую сторону называется ацидозом, который обусловливается

увеличением в крови водородных ионов. Сдвиг реакции крови в щелочную

сторону называется алкалозом. Это связано с увеличением концентрации

гидроксильных ионов ОН и уменьшением концентрации водородных ионов.

В организме человека всегда имеются условия для сдвига активной реакции

крови в сторону ацидоза или алкалоза, которые могут привести к изменению рН

крови. В клетках тканей постоянно образуются кислые продукты. Накоплению

кислых соединений способствует потребление белковой пищи. Напротив, при

усиленном потреблении растительной пищи в кровь поступают основания.

Поддержание постоянства рН крови является важной физиологической задачей и

обеспечивается буферными системами крови. К буферным системам крови

относятся гемоглобиновая, карбонатная, фосфатная и белковая.

Буферные системы нейтрализуют значительную часть поступающих в кровь кислот

и щелочей, тем самым препятствуя сдвигу активной реакции крови. В организме

в процессе метаболизма в большей степени образуется кислых продуктов.

Поэтому запасы щелочных веществ в крови во много раз превышают запасы

кислых, Их рассматривают как щелочной резерв крови.

Гемоглобиновая буферная система на 75% обеспечивает буферную емкость крови.

Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем восстановленный

гемоглобин. Оксигемоглобин обычно бывает в виде калиевой соли. В капиллярах

тканей в кровь поступает большое количество кислых продуктов распада.

Одновременно в тканевых капиллярах при диссоциации оксигемоглобина

происходит отдача кислорода и появление большого количества щелочно

реагирующих солей гемоглобина, Последние взаимодействуют с кислыми

продуктами распада, например угольной кислотой. В результате образуются

бикарбонаты и восстановленный гемоглобин, В легочных капиллярах гемоглобин,

отдавая ионы водорода, присоединяет кислород и становится сильной кислотой,

которая связывает ионы калия. Ионы водорода используются для образования

угольной кислоты, в дальнейшем выделяющейся из легких в виде Н2О и СО2.

Карбонатная буферная система по своей мощности занимает второе место. Она

представлена угольной кислотой (Н2СО3) и бикарбонатом натрия или калия

(NaНСО3, КНСО3) в пропорции 1/20. Если в кровь поступает кислота, более

сильная, чем угольная, то в реакцию вступает, например, бикарбонат натрия.

Образуются нейтральная соль и слабодиссоциированная угольная кислота.

Угольная кислота под действием карбоангидразы эритроцитов распадается на

Н2О и СО2, последний выделяется легкими в окружающую среду. Если в кровь

поступает основание, то в реакцию вступает угольная кислота, образуя

гидрокарбонат натрия и воду. Избыток бикарбоната натрия удаляется через

почки. Бикарбонатный буфер широко используется для коррекции нарушений

кислотно-основного состояния организма.

Фосфатная буферная система состоит из натрия дигидрофосфата (NаН2РО4) и

натрия гидрофосфата (Nа2НРО4). Первое соединение обладает свойствами слабой

кислоты и взаимодействует с поступившими в кровь щелочными продуктами.

Второе соединение имеет свойства слабой щелочи и вступает в реакцию с более

сильными кислотами.

Белковая буферная система осуществляет роль нейтрализации кислот и щелочей

благодаря амфотерным свойствам: в кислой среде белки плазмы ведут себя как

основания, в основной – как кислоты.

Буферные системы имеются и в тканях, что способствует поддержанию рН тканей

на относительно постоянном уровне. Главными буферами тканей являются белки

и фосфаты.

Поддержание рН осуществляется также с помощью легких и почек. Через легкие

удаляется избыток углекислоты. Почки при ацидозе выделяют больше кислого

одноосновного фосфата натрия, а при алкалозе – больше щелочных солей:

двухосновного фосфата натрия и бикарбоната натрия.

Состав крови

Кровь состоит из жидкой части плазмы и взвешенных в ней форменных

элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. На долю форменных

элементов приходится 40 – 45%, на долю плазмы – 55 – 60% от объема крови.

Это соотношение получило название гематокритного соотношения, или

гематокритного числа. Часто под гематокритным числом понимают только объем

крови, приходящийся на долю форменных элементов.

Плазма крови

В состав плазмы крови входят вода (90 – 92%) и сухой остаток (8 – 10%).

Сухой остаток состоит из органических и неорганических веществ. К

органическим веществам плазмы крови относятся белки, которые составляют 7 –

8%. Белки представлены альбуминами (4,5%), глобулинами (2 – 3,5%) и

фибриногеном (0,2 – 0,4%).

Белки плазмы крови выполняют разнообразные функции: 1) коллоидно-

осмотический и водный гомеостаз; 2) обеспечение агрегатного состояния

крови; 3) кислотно-основной гомеостаз; 4) иммунный гомеостаз; 5)

транспортная функция; б) питательная функция; 7) участие в свертывании

крови.

Альбумины составляют около 60% всех белков плазмы. Благодаря относительно

небольшой молекулярной массе (70000) и высокой концентрации альбумины

создают 80% онкотического давления. Альбумины осуществляют питательную

функцию, являются резервом аминокислот для синтеза белков. Их транспортная

функция заключается в переносе холестерина, жирных кислот, билирубина,

солей желчных кислот, солей тяжелых металлов, лекарственных препаратов

(антибиотиков, сульфаниламидов). Альбумины синтезируются в печени.

Глобулины подразделяются на несколько фракций: a -, b - и g -глобулины.

a -Глобулины включают гликопротеины, т.е. белки, простетической группой

которых являются углеводы. Около 60% всей глюкозы плазмы циркулирует в

составе гликопротеинов. Эта группа белков транспортирует гормоны, витамины,

микроэлементы, липиды. К a -глобулинам относятся эритропоэтин, плазминоген,

протромбин.

b -Глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных

гормонов, катионов металлов. К этой фракции относится белок трансферрин,

обеспечивающий транспорт железа, а также многие факторы свертывания крови.

g -Глобулины включают в себя различные антитела или иммуноглобулины 5

классов: Jg A, JgG, JgМ, JgD и JgЕ, защищающие организм от вирусов и

бактерий. К g -глобулинам относятся также a иb – агглютинины крови,

определяющие ее групповую принадлежность.

Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических

узлах.

цбриноген – первый фактор свертывания крови. Под воздействием тромбина

переходит в нерастворимую форму – фибрин, обеспечивая образование сгустка

крови. Фибриноген образуется в печени.

Белки и липопротеиды способны связывать поступающие в кровь лекарственные

вещества. В связанном состоянии лекарства неактивны и образуют как бы депо.

При уменьшении концентрации лекарственного препарата в сыворотке он

отщепляется от белков и становится активным. Это надо иметь в виду, когда

на фоне введения одних лекарственных веществ назначаются другие

фармакологические средства. Введенные новые лекарственные вещества могут

вытеснить из связанного состояния с белками ранее принятые лекарства, что

приведет к повышению концентрации их активной формы.

К органическим веществам плазмы крови относятся также небелковые

азотсодержащие соединения (аминокислоты, полипептиды, мочевина, мочевая

кислота, креатинин, аммиак). Общее количество небелкового азота в плазме,

так называемого остаточного азота, составляет 11 – 15 ммоль/л (30 – 40

мг%). Содержание остаточного азота в крови резко возрастает при нарушении

функции почек.

В плазме крови содержатся также безазотистые органические вещества: глюкоза

4,4 – 6,6 ммоль/л (80 – 120 мг%), нейтральные жиры, липиды, ферменты,

расщепляющие гликоген, жиры и белки, проферменты и ферменты, участвующие в

процессах свертывания крови и фибринолиза. Неорганические вещества плазмы

крови составляют 0,9 – 1%. К этим веществам относятся в основном катионы

Nа+, Са2+, К+, Mg2+ и анионы Сl-, НРО42-, НСО3-. Содержание катионов

является более жесткой величиной, чем содержание анионов. Ионы обеспечивают

нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых

тканей, обусловливают осмотическое давление, регулируют рН.

В плазме постоянно присутствуют все витамины, микроэлементы, промежуточные

продукты метаболизма (молочная и пировиноградная кислоты).

Форменные элементы крови.

К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Рис 1. Форменные элементы крови человека в мазке.

1 – эритроцит, 2 – сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит, 3 –

палочкоядерный нейтрофильный гранулоцит, 4 – юный нейтрофильный гранулоцит,

5 – эозинофильный гранулоцит, 6 – базофильный гранулоцит, 7 – большой

лимфоцит, 8 – средний лимфоцит, 9 – малый лимфоцит, 10 – моноцит, 11 –

тромбоциты (кровяные пластинки).

Эритроциты

В норме в крови у мужчин содержится 4,0 – 5,0х10"/л, или 4 000 000 – 5 000

000 эритроцитов в 1 мкл, у женщин – 4,5х10"/л, или 4 500 000 в 1 мкл.

Повышение количества эритроцитов в крови называется эритроцитозом,

уменьшение эритропенией, что часто сопутствует малокровию, или анемии. При

анемии может быть снижено или число эритроцитов, или содержание в них

гемоглобина, или и то и другое. Как эритроцитозы, так и эритропении бывают

ложными в случаях сгущения или разжижения крови и истинными.

Эритроциты человека лишены ядра и состоят из стромы, заполненной

гемоглобином, и белково-липидной оболочки. Эритроциты имеют преимущественно

форму двояковогнутого диска диаметром 7,5 мкм, толщиной на периферии 2,5

мкм, в центре – 1,5 мкм. Эритроциты такой формы называются нормоцитами.

Особая форма эритроцитов приводит к увеличению диффузионной поверхности,

что способствует лучшему выполнению основной функции эритроцитов –

дыхательной. Специфическая форма обеспечивает также прохождение эритроцитов

через узкие капилляры. Лишение ядра не требует больших затрат кислорода на

собственные нужды и позволяет более полноценно снабжать организм

кислородом. Эритроциты выполняют в организме следующие функции: 1) основной

функцией является дыхательная – перенос кислорода от альвеол легких к

тканям и углекислого газа от тканей к легким;

2) регуляция рН крови благодаря одной из мощнейших буферных систем крови –

гемоглобиновой;

3) питательная – перенос на своей поверхности аминокислот от органов

пищеварения к клеткам организма;

4) защитная – адсорбция на своей поверхности токсических веществ;

5) участие в процессе свертывания крови за счет содержания факторов

свертывающей и противосвертывающей систем крови;

6) эритроциты являются носителями разнообразных ферментов (холинэстераза,

угольная ангидраза, фосфатаза) и витаминов (В1, В2, В6, аскорбиновая

кислота);

7) эритроциты несут в себе групповые признаки крови.

Рис 2.

А. Нормальные эритроциты в форме двояковогнутого диска.

Б. Сморщенные эритроциты в гипертоническом солевом растворе.

Гемоглобин и его соединения

Гемоглобин – особый белок хромопротеида, благодаря которому эритроциты

выполняют дыхательную функцию и поддерживают рН крови. У мужчин в крови

содержится в среднем 130 – 1б0 г/л гемоглобина, у женщин – 120 – 150 г/л.

Гемоглобин состоит из белка глобина и 4 молекул гема. Гем имеет в своем

составе атом железа, способный присоединять или отдавать молекулу

кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород,

не изменяется, т.е. железо остается двухвалентным. Гемоглобин,

присоединивший к себе кислород, превращается в оксигемоглобин. Это

соединение непрочное. В виде оксигемоглобина переносится большая часть

кислорода. Гемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным, или

дезоксигемоглобином. Гемоглобин, соединенный с углекислым газом, носит

название карбгемоглобина. Это соединение также легко распадается. В виде

карбгемоглобина переносится 20% углекислого газа.

В особых условиях гемоглобин может вступать в соединение и с другими

газами. Соединение гемоглобина с угарным газом (СО) называется

карбоксигемоглобином. Карбоксигемоглобин является прочным соединением.

Гемоглобин блокирован в нем угарным газом и неспособен осуществлять перенос

кислорода. Сродство гемоглобина к угарному газу выше его сродства к

кислороду, поэтому даже небольшое количество угарного газа в воздухе

является опасным для жизни.

При некоторых патологических состояниях, например, при отравлении сильными

окислителями (бертолетовой солью, перманганатом калия и др.) образуется

прочное соединение гемоглобина с кислородом – метгемоглобин, в котором

происходит окисление железа, и оно становится трехвалентным. В результате

этого гемоглобин теряет способность отдавать кислород тканям, что может

привести к гибели человека.

В скелетных и сердечной мышцах находится мышечный гемоглобин, называемый

миоглобином. Он играет важную роль в снабжении кислородом работающих мышц.

Имеется несколько форм гемоглобина, отличающихся строением белковой части –

глобина. У плода содержится гемоглобин F. В эритроцитах взрослого человека

преобладает гемоглобин А (90%). Различия в строении белковой части

определяют сродство гемоглобина к кислороду. У фетального гемоглобина оно

намного больше, чем у гемоглобина А. Это помогает плоду не испытывать

гипоксии при относительно низком парциальном напряжении кислорода в его

крови.

Ряд заболеваний связан с появлением в крови патологических форм

гемоглобина. Наиболее известной наследственной патологией гемоглобина

является серповидноклеточная анемия, Форма эритроцитов напоминает серп.

Отсутствие или замена нескольких аминокислот в молекуле глобина при этом

заболевании приводит к существенному нарушению функции гемоглобина.

В клинических условиях принято вычислять степень насыщения эритроцитов

гемоглобином. Это так называемый цветовой показатель. В норме он равен 1.

Такие эритроциты называются нормохромными. При цветовом показателе более

1,1 эритроциты гиперхромные, менее 0,85 – гипохромные. Цветовой показатель

Страницы: 1, 2, 3