Normalnaya_fiziologia_V_P_Degtyarev

7.1.1. Константы крови

Кровь как жидкая ткань организма характеризуется множеством констант, которые можно разделить на мягкие и жесткие.

Мягкие, или пластичные, константы крови — константы, которые могут отклоняться, изменять свою величину от заданного уровня в относительно широких пределах без существенных изменений жизнедеятельности клеток и, следовательно, функций организма. К мягким константам относятся количество циркулирующей крови, соотношение объемов плазмы и форменных элементов, количество форменных элементов, содержание гемоглобина, скорость оседания эритроцитов, вязкость крови, относительная плотность крови и др.

1. Количество крови, циркулирующей по сосудам. Общее количество крови в организме составляет 4—6 л (70 мл/кг, ~7 % массы тела). В состоянии покоя циркулирует около половины этого объема, другая половина находится в депо: в печени до 20 %, в селезенке до 16 %, в кожных сосудах до 10 %.

2.Соотношение объемов плазмы крови и форменных элементов. Плазма — это жидкая часть крови, лишенная форменных элементов. Соотношение объемов плазмы и форменных элементов — гематокрит — в нормальных условиях составляет 45 % форменных элементов и 55 % плазмы для мужчин и 40 % форменных элементов и 60 % плазмы — для женщин.

3.Количество форменных элементов крови. Эритроцитов у мужчин 4,0-5,0- 10'2/л, у женщин 3,9-4,7- 1012/л; лейкоцитов 4,0-9,0-109 /л; тромбоцитов 180-320-109/л.

4. Количество гемоглобина у мужчин составляет 130— 160 г/л, у женщин — 120—140 г/л. Гемоглобин — сложное химическое соединение, состоящее из белка глобина и четырех молекул гема. Гем содержит Fe2+, который играет ключевую роль в деятельности гемоглобина, являясь его активной (простетической) группой. Гемоглобин синтезируется эритро- и нормобластами костного мозга. Для нормального синтеза гемоглобина необходимо достаточное поступление железа с пищей. При разрушении эритроцитов гемоглобин (после отщепления гема) превращается в билирубин — желчный пигмент, который поступает в основном в кишечник в составе желчи, где превращается в стеркобилин, выводимый из организма с каловыми массами. Часть билирубина удаляется из организма через почки с мочой в виде уробилина.

Основная функция гемоглобина — перенос 02 и частично С02 . Соединение гемоглобина с кислородом — оксигемоглобин — происходит в капиллярах легких. В виде оксигемоглобина переносится большая часть 02 . Соединение гемоглобина с С02 — карбгемоглобин — происходит в капиллярах тканей

270

организма. В виде карбгемоглобина транспортируется 20 % С02 . В особых условиях происходит соединение гемоглобина с оксидом углерода (СО) с образованием карбоксигемоглобина. Гемоглобин связывает СО в 300 раз интенсивнее, чем 02 . Поэтому карбоксигемоглобин является очень прочным соединением, в котором гемоглобин блокируется угарным газом и теряет способность переносить кислород. Слабое отравление угарным газом является обратимым процессом. При дыхании свежим воздухом происходит постепенное отщепление СО, его выведение из организма и восстановление способности гемоглобина связывать 02 .

При взаимодействии гемоглобина с сильным окислителем (перманганат калия, бертолетова соль, анилин) образуется метгемоглобин — прочное соединение, в котором происходит окисление железа и его переход в трехвалентную форму. В результате окисления гемоглобин прочно удерживает 02 и теряет способность отдавать его тканям, что может привести

кгибели организма.

5.Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) у мужчин — 2— 10 мм/ч, у женщин — 2—15 мм/ч. Скорость оседания эритро-

цитов зависит от многих факторов: количества эритроцитов, их морфологических особенностей, величины заряда мембраны эритроцита, белкового состава плазмы, способности эритроцитов к агломерации (агрегации). СОЭ зависит от физиологического состояния организма: например, при беременности, воспалительных процессах, эмоциональном и физическом напряжении увеличивается.

6. Вязкость крови обусловлена наличием белков в плазме и количеством эритроцитов. Вязкость цельной крови равна 5,0 (если вязкость воды принять за 1), вязкость плазмы — 1,7-2,2.

Жесткие константы крови колеблются в очень небольших диапазонах, так как отклонение на значительные величины приводит к нарушению жизнедеятельности клеток или функций целого организма. К жестким константам относятся ионный состав крови и обусловленное им осмотическое давление (осмолярность), количество белков в плазме крови (онкотическое давление), содержание глюкозы, 02 и С02 , КОС (рН) крови и др.

7.Ионный состав крови. Общее количество неорганических

веществ плазмы крови составляет около 0,9 %. К этим веществам относятся катионы: Na+ —140; К1 ~4,5; Са2+ ~2,3 ммоль/л и

анионы: СГ -102; HP04 ~2; НСО3 ~22 ммоль/л, катионный состав является более жесткой величиной, чем анионный.

8.Общее количество белков в плазме - 7—8 % (65—85 г/л). Белки плазмы различают по строению и функциональным

свойствам. Их делят на 3 основные группы: альбумины (4— 5 %), глобулины (3 %) и фибриноген (0,2—0,4 %).

271

Функции белков крови:

•создают онкотическое давление крови (25 мм рт. ст.), от которого зависит обмен воды между кровью и межклеточной жидкостью;

•влияют на вязкость крови, что в свою очередь влияет на гидростатическое давление крови, СОЭ и др.;

•участвуют в свертывании крови (фибриноген, глобулины); соотношение альбуминов и глобулинов влияет на величину СОЭ;

•являются важным компонентом защитной функции крови (особенно у-глобулины);

•участвуют в транспорте продуктов обмена, жиров, гормонов, витаминов, солей тяжелых металлов;

•являются резервом для построения тканевых белков;

•обладают буферными свойствами, регулируют КОС крови.

Альбумины — белки с относительно малой молекулярной массой, образуются в печени, играют основную роль в поддержании онкотического давления. Альбумины являются переносчиками билирубина, уробилина, солей тяжелых металлов, жирных кислот, лекарственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов). Одна молекула альбумина может связать 25—50 молекул билирубина. Кроме того, альбумины являются основным резервом аминокислот.

Глобулины — крупномолекулярные белки; подразделяются на несколько фракций: а-, р-. у-глобулины. Во фракцию а-глобулинов входят сложные белки гликопротеины, а также ряд транспортных белков, проферментов и ингибиторов протеаз. Около 10 % всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеидов. Фракция р-глобулинов включает в себя липопротеиды. Они участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов, катионов металлов. Кроме того, в эту фракцию входят компоненты системы комплемента и ряд факторов свертывания крови. у-Глобулины участвуют в формировании антител, защищающих организм от воздействия вирусов, бактерий, токсинов. К у-глобулинам относятся иммуноглобулины и некоторые факторы свертывания крови. Они осуществляют в основном защитную и буферную функции. Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах. Важным показателем является альбумино-глобулиновый (белковый) индекс, т.е. отношение количества альбуминов к количеству глобулинов. В норме этот индекс равен 1,2—2,0. Уменьшение индекса наблюдается при снижении содержания альбуминов (например, при усиленном удалении их с солями тяжелых металлов) или при увеличении содержания глобулинов плазмы (например, при интоксикации).

272

Фибриноген — глобулярный белок, обладает свойством становиться нерастворимым, переходя под воздействием фермента тромбина в волокнистую структуру — фибрин, что и обусловливает свертывание (коагуляцию) крови. Фибриноген образуется в печени. Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой.

Относительная плотность (удельный вес) крови зависит от содержания в ней форменных элементов, белков и липидов. Относительная плотность цельной крови равна 1,050— 1,060, плазмы - 1,025-1,034.

3. Осмотическое давление крови (осмолярность). Под осмотическим давлением понимают силу, которая заставляет растворитель (воду) переходить через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного в более концентрированный раствор. Осмотическое давление крови равно 7,6 атм. (-290 мосм/кг). Она зависит от содержания низкомолекулярных соединений, главным образом солей в плазме крови. Около 95 % общего осмотического давления приходится на долю неорганических электролитов.

Повышение осмотического давления плазмы крови вызывает переход воды из клеток в кровь, в результате чего наблюдается уменьшение объема клеток (плазмолиз). Снижение осмотического давления плазмы крови вызывает переход воды из крови в клетки и увеличение их объема, набухание. В обоих случаях нарушаются нормальные процессы обмена веществ в клетках.

В клинической практике и научно-исследовательской работе широко используются такие понятия, как изотонические, гипертонические и гипотонические растворы. Растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению клеток, называются изотоническими. Изменения объема клеток, помещенных в такой раствор, не происходит. Это может быть 0,85 % раствор хлорида натрия (его часто называют физиологическим), 1,1 % раствор хлорида калия, 5,5 % раствор глюкозы, 1,3 % гидрокарбоната натрия и др. Растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления содержимого клеток, называются гипертоническими. Они вызывают сморщивание клеток в результате перехода части воды из клеток в раствор. Растворы с более низким осмотическим давлением, чем в клетках, называются гипотоническими. Они вызывают увеличение объема клеток в результате перехода воды из раствора в клетку.

Для обеспечения жизнедеятельности изолированных органов и тканей, а также при кровопотере применяют растворы, близкие по ионному составу к плазме крови (Рингера—Лок- ка, Тироде). Однако из-за отсутствия белков эти растворы неспособны на длительное время задерживать воду в крови — вода быстро переходит в ткани и выводится почками. Поэто-

273

му в клинической практике чаще применяются коллоидные растворы, способные на длительное время восполнить недостаток жидкости в сосудистом русле.

Часть осмотического давления, создаваемая белками плазмы, называется онкотическим. Несмотря на то что концентрация белков в плазме достаточно велика, общее количество молекул из-за большой молекулярной массы относительно мало, поэтому величина осмотического давления не превышает 0,03—0,04 атм, или 25—30 мм рт. ст. Величина онкотического давления в большей степени зависит от альбуминов, что связано с их относительно малой мол. массой и большим количеством молекул в плазме. Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Чем оно больше, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани. При снижении величины онкотического давления крови вода выходит из сосудов в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.

4.Содержание глюкозы в норме равно 3,3—5,5 ммоль/л.

5.Содержание кислорода и углекислого газа в крови. Арте-

2и 50—52 об.% С02 ;

ввенозной крови 02 12 об.% и С0 2 55—58 об.%.

6.Кислотно-основное состояние крови (рН). Активная реакция крови обусловлена соотношением водородных и гидроксильных ионов и является жесткой константой, так как только при строго определенном КОС возможно нормальное протекание обменных процессов. Для оценки активной реакции крови используют водородный показатель, или рН крови, равный 7,36 (артериальной крови — 7,4, венозной — 7,35). Увеличение концентрации водородных ионов приводит

ксдвигу реакции крови в кислую сторону — ацидозу. Уменьшение концентрации водородных ионов и увеличение концентрации гидроксильных ионов ОН приводит к сдвигу реакции в щелочную сторону — алкалозу.

Выделяют 4 основных механизма поддержания КОС: буферирование; удаление С02 при внешнем дыхании; регуляцию реабсорбции бикарбонатов в почках; удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водорода в почках). Постоянство рН крови поддерживается буферными системами: гемоглобиновой, карбонатной, фосфатной, белками плазмы.

ж Гемоглобиновый буфер эритроцитов представлен системой «дезоксигемоглобин — оксигемоглобин». Это самая мощная буферная система. На ее долю приходится 75 % буферной емкости крови. Буферные свойства системы обусловлены тем, что при накоплении в эритроцитах избытка водородных ионов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе ион водорода. Этот процесс происходит в период прохождения

274

эритроцита по капиллярам ткани, благодаря чему в них не возникает закисления среды, несмотря на поступление большого количества угольной кислоты — конечного продукта обмена веществ. В легочных капиллярах в результате повышения Р0 2 гемоглобин присоединяет его, отдавая ионы водорода, которые выделяются легкими в составе воды.

• Карбонатный буфер по своей мощности занимает второе место. Он представлен бикарбонатом натрия и угольной кислотой. В норме соотношение ЭТИХ компонентов должно быть 20:1, потому что вероятность образования в организме кислых продуктов намного выше, чем основных. При появлении в крови избытка водородных ионов в реакцию вступает бикарбонат натрия, в результате чего образуется нейтральная соль и угольная кислота, которая под влиянием фермента карбоангидразы легко распадается на воду и С02 , который через легкие выделяется во внешнюю среду. При появлении в крови избытка оснований в реакцию вступает угольная кислота, в результате чего образуется бикарбонат натрия и вода. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки.

• Фосфатный буфер образован дигидрофосфатом натрия и гидрофосфатом натрия. Первый ведет себя как слабая кислота, второй — как соль слабой кислоты. Если в кровь попадает более сильная кислота, то она реагирует с гидрофосфатом натрия, образуя нейтральную соль и увеличивая количество дигидрофосфата натрия, избыток которого будет выводиться с мочой. Если же в кровь ввести сильное основание, то оно будет взаимодействовать с дигидрофосфатом натрия, образуя гидрофосфат натрия, избыток которого выводится с мочой.

а Белковый буфер. Белки плазмы крови играют роль буфера, потому что обладают амфотерными свойствами, благодаря чему в кислой среде ведут себя как основания, а в основной — как кислоты.

Поддержание констант крови на определенном уровне осуществляется по принципу саморегуляции, что достигается формированием соответствующих функциональных систем. В качестве примера рассмотрим схему функциональной системы, направленной на поддержание рН крови (рис. 7.1).

В процессе обмена веществ образуются продукты обмена, которые могут привести к изменению рН крови, т.е. к смещению активной реакции крови в кислую или основную сторону. Вместе с тем у человека в нормальных условиях рН крови сохраняется на относительно постоянном уровне, что обусловлено наличием в крови прежде всего буферных систем.

Если буферные системы не способны противодействовать изменению рН, то включаются другие механизмы. Так, накопление продуктов метаболизма приводит к раздражению хеморецепторов сосудов (прежде всего сосудистых рефлексогенных зон), импульсы от которых поступают в гипоталамо-лимби-

275

трия, а при алкалозе — больше основных солей. Через лотовые железы удаляется молочная кислота, а изменение легочной вентиляции приводит к удалению С02 . В регуляции рН обязательное участие принимает эндокринная система.

Включение всех этих аппаратов реакций приводит к восстановлению константы рН. Если же этого не происходит, то формируется поведенческий компонент функциональной системы. В результате соответствующего поведения (формирование избирательного аппетита — исключение или увеличение потребления кислых или основных компонентов пищи) рН возвращается к исходному уровню.

7.1.2. Взаимосвязь физико-химических свойств крови и функций органов ротовой полости

Система крови является одним из самых чувствительных индикаторов, отражающих состояние организма. Отклонение констант крови от нормы может служить диагностическим признаком ряда заболеваний. При болезнях крови в разной степени поражается слизистая оболочка рта, изменяется состав слюны.

Существует прямая зависимость концентрации солей в слюне от концентрации их в циркулирующей крови. Однако при изменении осмотического давления и ионного состава крови эта зависимость может компенсаторно изменяться в результате изменения реабсорбции ионов натрия и хлора в слюнных протоках.

Пассивным путем переносятся из крови в слюну липиды, глюкоза, мочевина. Путем пиноцитоза из крови в слюну проникают белки. Изменение концентрации их в слюне повторяет динамику концентрации их в крови. Дефицит железа в крови вызывает изменение слизистой оболочки полости рта, атрофию слизистой оболочки языка, десен, щек.

7.2.Характеристика плазмы

иформенных элементов крови

Плазма представляет собой жидкую часть крови желтоватого цвета. Общее количество 2,9—3,0 л, из которых 90 % — воды. Остальные 10 % состава плазмы представлены белками (альбумины, глобулины, фибриноген), липидами, углеводами, продуктами обмена, гормонами, ферментами, витаминами и растворенными в ней газами. Состав плазмы обладает относительным постоянством и во многом зависит от приема пищи, воды и солей. Плазма, из которой удален фибриноген, называется сывороткой.

277

7.2.1.Эритроциты

Общее количество эритроцитов в крови составляет 4— 5-1012/л. Эритроцит представляет собой безъядерную клетку дисковидной двояковогнутой формы, объемом 85—90 мкм3, которая состоит из оболочки и стромы. Эритроцит окружен плазматической мембраной, через которую происходит обмен веществ между цитоплазмой и внеклеточной средой. Мембрана проницаема для ионов натрия, калия, но особенно хорошо она пропускает 02 , С02 , СГ и НСО^. Белково-липид- ная оболочка и строма эритроцита легко деформируются, что позволяет клеткам проникать в капилляры диаметром менее 3 мкм.

Особый белок — хромопротеид гемоглобин составляет 95 % массы эритроцита. Кроме того, в составе эритроцита содержится около 140 ферментов, АТФ-азы, обеспечивающие транспорт ионов через мембрану и поддержание мембранного потенциала.

Основной функцией эритроцитов является перенос 02 в составе оксигемоглобина от альвеол легких к тканям и частично С0 2 в составе карбгемоглобина от тканей к легким. Помимо этого, в эритроцитах осуществляется синтез Н2 С03 из поступающего С02 и воды, в котором роль катализатора выполняет карбоангидраза. Ион НСО3 , образующийся при диссоциации Н2 С03 , переходит в плазму, где соединяется с Na+, образуя карбонатный буфер, с участием которого транспортируется примерно 75 % С02 , образующегося в клетках тканей.

На мембране эритроцитов находятся молекулы белковой природы, что позволяет им адсорбировать некоторые биологически активные вещества (простагландины, лейкотриены, цитокины и др.), гормоны, аминокислоты, пептиды, жиры, холестерин, углеводы, ферменты (холинэстераза, угольная ангидраза, фосфатаза), микроэлементы и в таком виде транспортировать их. В эритроцитах содержится ряд компонентов свертывающей и противосвертывающей систем крови, а также витамины В,, В2, В6, аскорбиновая кислота.

В кровотоке эритроциты живут 80—120 сут. Продолжительность жизни эритроцитов у мужчин несколько больше, чем у женщин.

Образование эритроцитов — эригпропоэз — осуществляется в костном мозге, который находится в плоских костях и метафизах трубчатых костей. В норме клеточные элементы эритропоэза размножаются очень интенсивно. Эритроидные предшественники от момента образования из стволовой кроветворной клетки (СКК) претерпевают 5—10 делений, превращаясь в колониеобразующую единицу эритроцитов (КОЕэ), которая является предшественницей эритроидного ряда, из которой

278

появляется эритробласт. Эритробласт через ряд промежуточных стадий дает поколение молодых эритроцитов — ретикулоцитов. Эти клетки содержат остатки эндоплазматической сети, митохондрии и РНК. Достигнув стадии ретикулоцита, клетка еще в течение суток находится в костном мозге, а затем вымывается в кровоток, где и превращается за 50—70 ч в нормоцит. I? норме в крови содержится не более 1 % ретикулоцитов. По содержанию ретикулоцитов в периферической крови можно судить об, интенсивности эритропоэза. В физиологических условиях эритропоэз усиливается при гипоксии — недостатке 02 в тканях. При этом состоянии почки, селезенка, печень, костный мозг реагируют на недостаток 02 синтезом специфического вещества эригпропоэтина — физиологического регулятора кроветворения. По-видимому, нервные и эндокринные влияния на эритропоэз также выражаются в стимуляции продукции эритропоэтина. Помимо этого, для нормального эритропоэза необходимо наличие микроэлементов, гормонов, факторов роста, интерлейкинов, витаминов и в первую очередь витамина В12. Этот витамин поступает в организм человека вместе с пищей. Для его всасывания требуется внутренний фактор кроветворения — гасгпромукопротеин. Основная масса витамина В]2 откладывается в печени. По мере потребности оттуда он доставляется в костный мозг, где принимает участие и эритропоэзе.

Немаловажную роль в регуляции эритропоэза играют и другие витамины группы В. Фолиевая кислота, или витамин В9, откладывается в печени и под влиянием витамина В,2 и аскорбиновой кислоты переходит в активное соединение — фолиевую кислоту. При дефиците витамина В!2 и фолиевой кислоты нарушается синтез гемоглобина, ДНК и РНК. Витамин В6 необходим для образования гема в эритробластах. Витамин В2 необходим для нормального течения окислительновосстановительных процессов. При его дефиците развивается анемия. Витамин В3 (пантотеновая кислота) необходим для образования липидной стромы эритроцита.

Эритроциты вместе с кроветворной тканью носят название

красного роста крови, или эритрона. Разница между эритроном и другими тканями организма заключается в том, что продукты разрушения эритроцитов используются на построение новых к.'Iсток. Таким образом, эритрон является замкнутой системой, в которой в норме количество разрушившихся эритроцитов соответствует числу вновь образующихся. В сутки образуется -2-1011 эритроцитов.

Разрушение эритроцитов происходит несколькими путями. Во-первых, вследствие механического травмирования при циркуляции по сосудам (10—15 % эритроцитов), при этом чаще разрушаются молодые эритроциты; во-вторых, клетками мононуклеарной фагоцитарной системы, которых особен-

279