Кровь и система гемостаза
Кровь – это жидкая среда, циркулирующая по системе большого и малого круга кровообращения. В ее функции входит перенос от одной части тела к другой кислорода, гормонов, электролитов и т.п., а также продуктов жизнедеятельности организма.
Являясь жидкой тканью, кровь состоит из форменных элементов и плазмы. Форменные элементы – это клетки крови трех типов: 1) эритроциты; 2) лейкоциты; 3) тромбоциты.
Эритроциты – красные кровяные тельца, имеющие строение двояковогнутого безъядерного диска диаметром около 7 микрон и толщину от 2 до 1 микрона. Концентрация эритроцитов в крови составляет 4-5 млн./мм3. повышенная концентрация эритроцитов называется полицитемия, низкое (по сравнению с нормой) их содержание – анемия.
Основной субстанцией эритроцита является гемоглобин. Именно он выполняет функцию доставки кислорода тканям организма. Молекула гемоглобина состоит из комбинации 1 молекулы белка глобина и 4 молекул железа. Молекула железа вступает в легко обратимую связь с кислородом и этим придает крови красный цвет. Одна молекула железа связывает молекулу кислорода, таким образом одна молекула гемоглобина связана с четырьмя молекулами кислорода. Гемоглобин, связанный с кислородом, носит название оксигемоглобин.
Готовый к реакции с кислородом гемоглобин называется редуцированный гемоглобин. Поскольку гемоглобин играет ведущую роль в транспорте кислорода, его концентрация является очень важным параметром крови. Нормальная концентрация гемоглобина у взрослого человека считается 14 – 15мг % (т.е. 14-15 мг в 100 см3 крови). Каждый миллиграмм гемоглобина способен связать 1,34 мл О2, таким образом, общая концентрация гемоглобина отражает потенциальную емкость крови.
Другим важным показателем красной крови является гематокрит. Гематокрит – это процентное соотношение общей массы форменных элементов к общему объему крови. Поскольку эритроциты значительно превышают в общей массе форменных элементов количество лейкоцитов и тромбоцитов, этот показатель надежно отражает концентрацию эритроцитов в крови. Нормальный показатель гематокрита – 45%. Уровень гематокрита крови больного является одним из существенных параметров во время проведения операции с искусственным кровообращением.
Процесс образования эритроцитов в организме называется эритропоез.
Этот процесс регулируется специальным гормоном, эритропоетином, вырабатываемым почками. Хроническая гипоксия организма ведет к повышенной секреции эритропоетина, что стимулирует процесс эритропоеза и ведет к полицитемии, наблюдаемой обычно у больных с «синими» пороками сердца.
Продолжительность жизни эритроцита составляет 100-120 дней, после чего гибнет его мембрана, теряя способность к кислородно-обменным процессам. Погибшие эритроциты большей частью утилизируются селезенкой.
Если по какой-то причине процесс воспроизводства эритроцитов замедляется, развивается их дефицит – анемия.
Лейкоциты, белые кровяные тельца, находятся в крови в меньшем количестве. Их нормальная концентрация 5000 –10000 в мм3. различают 5 типов лейкоцитов: нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты, лимфоциты. Нейтрофилы, эозинофилы и базофилы относят к полиморфоядерным, или гранулоцитарным клеткам, так как они содержат несколько ядер и включения гранул в цитоплазме. Эти клетки вырабатываются костным мозгом. Моноциты и лимфоциты являются агранулоцитарными клетками и вырабатываются лимфоидной тканью (селезенка, тимус, миндалины и т.п.).
Основная функция лейкоцитов – защита от микроорганизмов. Нейтрофилы и моноциты обладают функцией фагоцитоза, эозинофилы – детоксикации, базофилы – гипокоагуляции. Эозинофилы играют также определенную роль в аллергических реакциях. Лимфоциты довольно многофункциональны.
В норме наблюдается сравнительно постоянное соотношение клеточных элементов, так называемая лейкоцитарная формула:
1. нейтрофилы – 62,0 %
2. эозинофилы – 2,3 %
3. базофилы – 0,4 %
4. моноциты – 5,3 %
5. лимфоциты – 30,0 %
повышение концентрации лейкоцитов в крови называется лейкоцитоз. Это наблюдается при воспалительных процессах, инфекциях, иммунологических реакциях, гемолизе, отравлениях. Низкая концентрация лейкоцитов (менее 5000 в мм3) называется лейкопения. Она присуща некоторым инфекциям, спленомегалии, анафилактическому шоку.
По характеру лейкоцитоза и лейкоцитарной формуле можно судить о характере патологического процесса в организме.
В сосудистом русле присутствуют также ретикулоэндотелиальные клетки, обладающие аналогичной лейкоцитам функцией, и составляющей вместе ретикулоэндотелиальную систему, играющую важную защитную роль организма.
Тромбоциты – форменные элементы, формирующиеся при фрагментации мегакариоцитов, гигантских белых кровяных телец, продуцируемых костным мозгом. Они обладают своей отличительной характеристикой, представляя собой маленькие, безъядерные, бесцветные образования сферической или овальной формы, размерами от 2 до 50 микрон. Нормальная концентрация их в крови составляет 150000-400000 в мм3. Повышенное содержание тромбоцитов – тромбоцитоз, низкая концентрация – тромбоцитопения. Важная функция тромбоцитов – участие в сложном механизме гемостаза. Оболочка тромбоцита, также как и других форменных элементов. Имеет одинаковый с эндотелием сосудистой стенки отрицательный заряд, это препятствует внутрисосудистому свертыванию крови. При повреждении сосудистой стенки меняется заряд эндотелия в зоне травмы и здесь происходит интенсивная агрегация тромбоцитов и других клеток крови, участвующих в образовании сгустка крови (тромба).
Во время искусственного кровообращения при операциях на открытом сердце происходит не только агрегация тромбоцитов, но их травма, что представляет собой особую проблему для перфузиологов и кардиохирургов.
Плазма – это бесклеточная часть крови, представляющая собой жидкость соломенного цвета, коллоидной консистенции, содержащая 9% твердых веществ и 91% воды. Твердые вещества – это в основном белки и электролиты. Плазма сообщается с тканевой и интерстициальной жидкостью через капиллярные поры, а посредством этого – и с клеточной. Белки плазмы не проникают через капиллярные поры в интерстициальное пространство и, удерживаясь в сосудистом русле в нормальной концентрации. Создают определенное коллоидное осмотическое (онкотическое) давление крови. Белкам плазмы присущи и другие функции, например, участие в иммунологических реакциях, перенос тканям питательных веществ и др.
Важнейшими электролитами плазмы являются бикарбонат (HCO32-), хлор (Cl-), натрий (Na+), калий (К+), кальций (Ca2+), фосфат (PO42-), сульфат (SO42-), магний (Mg2+). По существу все биохимические жидкости представляют собой электролиты, так как растворенные в них соли и коллоиды находятся в диссоциированном состоянии. Нормальная концентрация этих ионов в плазме важна для поддержания их достаточной концентрации в клетках тканей и интерстиции.
Функции электролитов в организме многообразны, но при этом важно отметить следующие:
сохранение осмотического давления;
поддержание реакции внутренней среды (pH);
участие в биохимических реакциях.
Кальций, бикарбонат и калий, например, необходимы для нормального проведения импульсов и мышечного сокращения. Натрий играет важную роль в регуляции водного баланса организма. Бикарбонат входит в состав буферной системы плазмы крови и участвует в регуляции pCO2 pH внутренней среды.
Различные патологические состояния могут приводить к изменению электролитного баланса, и концентрация электролитов может либо снижаться, либо повышаться.
В плазме в растворенном состоянии находится глюкоза, являющаяся энергетическим источником для клеток организма.
Е концентрация колеблется в боле широких пределах, чем концентрация электролитов, и поддерживается печенью (гликоген).
Другим важным компонентом плазмы является свободный от белка нитроген.
Уровень его в плазме отражает ее белковый баланс, который может быть нарушен почечной патологией и другими факторами.
Общий объем крови у человека колеблется в определенных пределах. У взрослого здорового человека – это около 70 мл/кг веса тела. У детей больше – около 90 мл/кг. К факторам, влияющим на конкретный объем крови у человека относятся заболевания с цианозом, общее ожирение, состояние функции почек и сердца, и др.
Гемостаз является важной естественной реакцией крови в ответ на повреждение стенки сосуда или сердца. Целью этой реакции является остановка кровотечения и предотвращение кровопотери. Процесс этот сложный и складывается из различных механизмов, включающих сосудистый спазм, тромбоцитарную реакцию и свертывание (коагуляцию) крови.
Схема взаимодействия механизмов гемостаза при повреждении сосудистой стенки.
ПОВРЕЖДЕНИЕ СОСУДА
Коллаген
Тканевой тромбопластин
Вазоконстрикция
Внутреннее свертывание
Внешнее свертывание
Агрегация тромбоцитов
Тромбин
Тромбоцитарный сгусток
Фибрин
Тромб
Сосудистый спазм в ответ на травму обусловлен быстрым сокращением гладкой мускулатуры стенки поврежденного сосуда, что приводит к уменьшению кровотока в поврежденной зоне.
Тромбоциты играют различную роль в процессе гемостаза. В частности, при контакте с поврежденными тканями, инородными телами или несмачиваемыми поверхностями меняется поверхностный заряд тромбоцитов и наступает их активная агрегация, в результате чего образуются тромбоцитарные тромбы.
Свертывание крови (гемокоагуляция) является сложным биохимическим процессом, в основе которого лежит цепь ферментативных реакций. Вещества, участвующие в процессе гемокоагуляции, постоянно находятся в кровеносном русле и в тканях организма в неактивном состоянии. В определенных агрессивных ситуациях наступает их взаимная активация. В общих чертах, неактивный протромбин плазмы под влиянием тромбокиназы и тромбоцитов в присутствии ионов Ca2+ превращается в тромбин, который взаимодействуя с фибриногеном, образует фибрин. В этом сложном процессе участвует еще множество факторов свертывания (таблица).
Факторы свертывания крови
-
Факторы
Название
Синонимы
I
Фибриноген
II
Протромбин
III
Тромбопластин
IV
Ионы кальция
V
Проакселерин
Labile Factor Plasma accelerator globulin (Ac-G)
VI
Не выделен
VII
Проконвертин
Stable factor serum prothrombin convession accelerator (SPCA). Co-thromboplastin. Autoprothrombin I.
VIII
Антигемофилический фактор (AHf)
Thromboplastinogen. Platelet Cofactor. Plasma Thromboplastic factor A. Antihemophilic globulin (AHG).
IX
Тромбопластин плазмы. Component (PTC)
Christmas factor. Platelet Cofactor II. Plasma Thromboplastic factor B. Autoprothrombin II.
X
Фактор Стюарта
Stuart-Prower Factor. Prower Factor. Autoprothrombin Ic.
XI
Протромбопластин плазмы
XII
Hageman Factor
XIII
Фактор стабилизации фибрина (FSF)
Тромбоциты
Platelet Factor 3.
В нормальных условиях внутрисосудистому тромбообразованию препятствует система фибринолитической активности крови, которая также имеет сложную многокомпонентную структуру.
Ниже представлены нормальные показатели свертывающей системы крови:
Тромбоциты крови 1011 – 3*1011/л
Протромбиновый индекс 85 – 100%
Концентрация фибриногена в плазме 3,25 г/л
Время свертывания 5 мин.
Толерантность плазмы к гепарину 13 мин.
Фибринолитическая активность 20%
Тромбоэластограмма:
Начало свертывания 8 мин.
Время появления сгустка 3,5 мин.
Начало свертывания + время появления сгустка 12 мин.
Максимальная амплитуда сгустка 55 мин.
Условия для тромбообразования могут возникнуть и без внешнего повреждения сосуда. Так, больные с кальцинированными атеросклеротическими бляшками в просвете сердца или сосуда, ревматическими пороками митрального клапана, постинфарктными аневризмами сердца и др. имеют внутрипросветный тромбоз как осложнение своего заболевания. В данном случае – это уже патологическая, а не защитная реакция организма, требующая от врача профилактических мероприятий, направленных на предотвращение реакции свертывания крови. Одним из таких средств является назначение специальных препаратов, снижающих свертываемость крови (антикоагулянты, антиагреганты).
К патологическому тромбообразованию относится и синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови (ДВС-синдром). В основе этого синдрома лежит избыточное потребление свертывающих факторов свертывания крови, что сопровождается повышенной кровоточивостью организма. Известен целый ряд заболеваний и состояний, сопровождающихся ДВС-синдромом (шок, массивная травма, инфекции, злокачественные опухоли, роды, трансфузионные реакции, эмболия легочной артерии, цианотические врожденные пороки сердца, искусственное кровообращение и др.). Профилактическим и лечебным средством в комплексном лечении этих состояний является введение гепарина.
Пониженная свертываемость крови наблюдается у больных с гепатитами, т.к. при этом блокируется выработка печенью таких важных факторов свертывания, как протромбин, факторы V, VII, IX, X и фибриноген. Антикоагулянты непрямого действия (пероральные) блокируют витамин K и тем самым тормозят выработку протромбина и факторов VII, IX и X, создавая эффект гипокоагуляции.
Естественным антикоагулянтом прямого действия является гепарин. Вырабатывается он в организме тучными клетками соединительной ткани. Гепарин препятствует образованию тромбопластина, превращению тромбина в тромбин и реакции последнего с фибриногеном. Препарат вызывает немедленную гемофилию, которая продолжается 4-6 часов.
В кардиохирургической практике приходится не только бороться с повышенным тромбообразованием, понижая свертываемость крови, но и принимать меры по ее повышению. С этой целью применяют эпсилонаминокапроновую кислоту (ацепромир, амикар), трасилол (апротинин), дицинон, фибриноген, викасол (витамин К), протамина сульфат.
Эпсилонаминокапроновая кислота угнетает фибринолиз и функцию плазмина. Препарат является антидотом тромболитиков и применяется в кардиохирургической практике для профилактики острого фибринолиза, вызывающего кровотечение.
Трасилол – антиферментативный препарат, предупреждающий фибринолиз, ингибирует трипсин, фибринолизин и другие протеолитические ферменты.
Дицинон – гемостатический препарат, увеличивающий число и активность тромбоцитов и уменьшающий проницаемость капилляров. Гиперкоагукляции не вызывает.
Викасол (витамин К) – антидот непрямых антикоагулянтов.
Протамина сульфат – антидот гепарина. 1 мг протамина сульфата нейтрализует 100 ЕД гепарина.