Глава 1. Физиология крови

1.1. Внутренняя среда организма

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с внешней средой, получая из нее кислород и питательные вещества и удаляя продукты жизнедеятельности. В процессе эволюции тела клетки живых организмов потеряли связь с внешней средой и стали контактировать только с внеклеточной жидкостью, из которой они получают кислород и питательные вещества и отдают в нее отработанные продукты. Поскольку все клетки живут исключительно в одной и той же среде – во внеклеточной жидкости – ее называют внутренней средой организма. Термин «внутренняя среда организма» ввел французский физиолог Клод Бернар. Внутренняя среда включает такие жидкости, как кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая жидкость.

Для нормальной жизнедеятельности организма необходимое условие – сохранение постоянства состава и физико-химических свойств внутренней среды организма — гомеостаз (этот термин ввел в 1929 г. Уолтер Кеннон). Абсолютного гомеостаза нет, так как постоянно потребляются питательные вещества и выделяются метаболиты, действуют внешние и внутренние раздражители, под влиянием которых всегда существует тенденция к смещению показателей. Следовательно, это постоян­ство относительно. Характеристика гомеостаза — биологические константы внутренней среды — это количественные показатели, постоянство которых поддерживается с помощью механизмов нервной и гуморальной регуляции.

Биологические константы подразделяются на жесткие и пластичные. При ма­лейшем изменении жестких констант возникают тяжелые нарушения жизнедея­тельности. Это рН крови, величина осмотического давления, концентрация ионов Nа, К в плазме крови. Пластичные же константы могут колебаться в значительных пределах, не вызывая нарушений жизнедея­тельности организма. К этой группе принадлежит величина кровяного давления, уровень глюкозы, жиров, витаминов и т. д. При отклонении констант от нормы включаются механизмы регуляции, направленные на вос­становление измененного показателя (гомеостатические реакции).

1.2. Основные функции крови. Состав плазмы крови и ее свойства

Кровь – это жидкая ткань, состоящая из плазмы (55–60 %) и форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и т. д.). Она заключена в систему кровеносных сосудов и благодаря работе сердца находится в состоянии непрерывного движения. У человека с массой тела 70 кг содержится около 5 л крови, что составляет 6–8 % массы тела.

Непрерывно циркулируя, кровь выполняет транспортные функции:

1) разносит по организму питательные вещества;

2) уносит от органов продукты распада и доставляет их к органам выделения;

3) участвует в газообмене, транспортируя кислород и углекислый газ;

4) поддерживает постоянство температуры тела; нагреваясь в органах с высоким обменом веществ – мышцах, печени, кровь переносит тепло к другим органам и коже, через которую происходит теплоотдача.

Кровь также переносит поступающие в нее гормоны, метаболиты (продукты обмена веществ) и осуществляет гуморальную регуляцию функций.

Кроме того, кровь выполняет защитную функцию. Она играет важную роль в уничтожении проникающих в организм болезнетворных бактерий. К защитным функциям относится также ее способность к свертыванию при потере крови в случае травмы.

Плазма крови – жидкая часть крови бледно-янтарного цвета, содержащая воду (90–92 %), сложную смесь белков, аминокислот, жиров, солей, гормонов, ферментов и т. д. Ее получают из взятой венозной крови путем стабилизации антикоагулянтом и центрифугирования.

Белки плазмы крови составляют 6—8 % (от всего сухого остатка), они делятся на альбумины (60 % от всех белков), глобулины и липопротеиды. Альбумины обеспечивают суспензионные и коллоидные свойства крови, онкотическое давление, запас аминокислот. Образуются в основном в печени. При поражении печени наблюдается снижение количества альбуминов. Глобулины по своему значению подразделяются на защитные (иммуноглобулины) и сохраняющие металлы (они образуют с металлами комплексы). Очень важную роль играет глобулин, называемый фибриногеном: он участвует в процессе свертывания крови. Плазма, лишенная фибриногена и его нерастворимой формы – фибрина, называется сывороткой крови.

К азотосодержащим веществам небелковой природы относятся: мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин. Они образу­ются в результате обмена белков — это остаточный азот кро­ви.

Безазотистые органические вещества — продукты жирового и углеводного обмена. К ним относятся:

• глюкоза (содержание ее в артериальной крови 3,3–5,5 ммоль/л). Уровень глюкозы характеризует поступление углеводов из внешней сре­ды и уровень гормонов, регулирующих углеводный обмен;

• холестерин (содержание ее в свободном виде и в виде соединений (эфиров) 3,9—6,5 ммоль/л);

• жирные кислоты.

В плазме крови содержатся также неорганические вещества: катионы (Nа⁺, К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, Fе³⁺ , Сu²⁺) и анионы (Cl^-, РО₄^3-, НСО^-₃, I^-). Они обеспечивают осмолярность крови (в норме 300 мосмоль/л, за счет чего создается осмотическое давление, равное 6,6–7,6 атм), рН крови, равную 7,3–7,4, а также определенный уровень чувствительности клеток, участвующих в формировании мембранного потенциала.

Осмотическое давление плазмы. Это жест­кая константа (6,6–7,6 атм). Cоздается всеми осмотически активными веществами, растворенными в крови., суммарная концентрация которых норме составляет 300 ммоль/л. Функции клеток организма могут осуществляться при постоянстве этого показателя. Так, например, эритроциты, помещенные в раствор хлорида натрия, имеющий одинаковое с кровью осмотическое давление, не изменяют ни своей формы, ни размера. Раствор, имеющий одинаковое осмотическое давление с кровью, называется изотоническим (0,85–0,9%-ный раствор натрия хлорида). Раствор с более высоким осмотическим давлением, чем осмотическое давление крови, называется гипертоническим, а имеющий более низкое давление — гипотоническим.

Осмотическое давление обеспечива­ется за счет содержания в плазме крови различных веществ:

• неорганических веществ, из которых наиболее важным является NaCl. Неорганические вещества способны удерживать воду в сосудистом русле.

• безазотистых органических веществ (глюкоза);

• белков (небольшое участие). Часть осмотического давления, создаваемого белками плазмы, называют онкотическим давлением (25–30 мм рт. ст). Поскольку белки не проходят через стенку капилляров, они удерживают в сосудистом русле связанную с ними воду. При снижении концентрации белков в плазме крови вода из сосудистого русла поступает в ткани, что приводит к обезвоживанию крови и развитию отеков. Поэтому при составлении кровезамещающих растворов учитывают не только их осмотическое, но и онкотическое давление.

Кислотно-основное состояние (КОС) организма является одним из важнейших и наиболее стабильных параметров постоянства внутренней среды. От соотношения водородных и гидроксильных ионов во внутренней среде организма зависят активность ферментов, интенсивность и направленность окислительно-восстановительных реакций, процессы обмена белков, углеводов и липидов, функции различных органов и систем, проницаемость биологических мембран. Активность реакции среды влияет на способность гемоглобина связывать кислород и отдавать его тканям. Активную реакцию среды оценивают показателем рН, отражающим содержание в жидкостях ионов водорода. Это одним из самых «жестких» параметров крови и колеблется у человека в норме в очень узких пределах — 7,34–7,40. Более значительные изменения рН крови связаны с патологическими нарушениями обмена веществ. Сдвиг рН крови даже на 0,1 за указанные границы вызывает нарушение функций сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем; сдвиг на 0,3 может вызвать коматозные состояния, а на 0,4 зачастую несовместим с жизнью. Кислотно-основное состояние поддерживается буферными системами крови, а регулируется с помощью легких, желудочно-кишечного тракта, почек.

Буферной системой называют смесь, которая обладает способностью препятствовать изменению рН среды. Это смеси, которые состоят из слабой кислоты и ее соли, содержащей сильное основание, или из слабого основания и соли сильной кислоты. Наиболее емкие буферные системы крови – бикарбонатная, фосфатная, белковая и гемоглобиновая. Первые три особенно важную роль играют в плазме крови, а гемоглобиновый буфер, самый мощный, действует в эритроцитах. Результатом взаимодействия кислых или щелочных продуктов с буферными системами являются слабо диссоциируемая угольная кислота и вода. Они удаляются из организма через почки и легкие. Почки обладают способностью не только выводить ионы водорода, но и реабсорбировать (возвращать в кровь) ионы натрия, которые входят в состав буферных систем.