Глава 2

СИСТЕМА КРОВИ

2.1. Функции крови. Состав и физико-химические свойства крови

Кровь является разновидностью соединительной ткани и содержит жидкое межклеточное вещество плазму и форменные элементы.

Функции крови:

1) транспортная:

а) дыхательная – перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;

б) питательная – доставка пластических (аминокислот, нуклеотидов, витаминов, минеральных веществ) и энергетических (глюкоза, жиры) ресурсов к клеткам и тканям;

в) экскреторная – перемещение конечных продуктов обмена к органам выделения (почкам, потовым железам, коже);

2) терморегуляторная: за счет высокой теплоемкости крови осуществляется перенос тепла от места его образования к легким и коже, где происходит теплоотдача;

3) поддержание тканевого гомеостазиса и регенерации тканей: поддержание водно-солевого баланса, кислотно-щелочного равновесия, вязкости и т.д.;

4) регуляторная – обеспечивается переносом гормонов и факторов специфической (биологически активные вещества) и неспецифической (метаболиты, ионы, витамины) регуляции;

5) защитная – обеспечение иммунных реакций за счет иммунокомпетентных клеток (лимфоцитов) и антител, фагоцитоза, наличия ферментов неспецифической защиты (лизоцим), системы комплемента, системы свертывания.

Основные показатели, характеризующие кровь.

Цельная кровь состоит из жидкой части, или плазмы (54-58 %), и форменных элементов (42-46 %), к которым относятся эритроциты, лейкоциты и кровяные пластинки – тромбоциты.

Гематокрит («гематокритное число») – это отношение объема форменных элементов крови к общему объему крови. В норме гематокрит составляет у женщин – 36 – 42 %(42), у мужчин – 40 – 48 (46) %.

Постоянство гематокрита поддерживается за счет многочисленных механизмов регуляции объема крови и объема плазмы: наличия жажды, изменения всасывания и выделения солей, регуляции белкового состава крови, регуляции эритропоэза и др. Значительное изменение гематокрита возможно лишь в условиях высокогорья, когда адаптация к недостатку кислорода приводит к усилению образования эритроцитов. Объем крови у взрослого человека составляет примерно 4 – 6 л или 6 – 8 % от массы тела.

Физико-химические свойства плазмы крови.

Наибольшее значение среди них имеют осмотическое давление, онкотическое давление, коллоидная стабильность, суспензионная устойчивость, удельная плотность и вязкость.

1. Осмотическое давление крови зависит от концентрации в плазме крови молекул растворенных в ней веществ (электролитов и неэлектролитов) и представляет собой сумму осмотических давлений всех содержащихся в ней компонентов. NaCl создает более 60 % осмотического давления, а вообще все неорганические электролиты определяют до 96 % общего осмотического давления. У здорового человека осмотическое давление составляет более 7,5-8 атм. Растворы с таким осмотическим давлением называют изотоническими, или физиологическими. Раствор NaCl с концентрацией 0,85 % является изотоническим. Гипертонический раствор – раствор с более высоким осмотическим давлением, гипотонический – с более низким.

Осмотическое давление обеспечивает переход растворителя через полупроницаемую мембрану от раствора менее концентрированного к раствору более концентрированному. Например, при высоком осмотическом давлении окружающего раствора эритроциты отдают воду и сморщиваются, а при низком – набухают и даже лопаются. Разрушение эритроцитов в гипотонической среде называется осмотическим гемолизом эритроцитов.

2. Онкотическое давление – это осмотическое давление, создаваемое белками в коллоидном растворе. Так как белки плазмы крови плохо проходят через стенки капилляров в ткани, то онкотическое давление обеспечивает удержание воды в крови. Альбумины составляют преобладающую часть белков плазмы, поэтому онкотическое давление создается преимущественно альбуминами. Снижение их содержания в плазме приводит к потере воды плазмой и отеку тканей, а увеличение – к задержке воды в кровяном русле.

3. Коллоидная стабильность плазмы обусловлена характером гидратации белковых молекул и наличием на их поверхности двойного электрического слоя ионов, создающего поверхностный потенциал. Также существует потенциал поверхности скольжения частицы в коллоидном растворе, который формирует на них одноименные заряды и электростатические силы отталкивания. Это и определяет устойчивость коллоидных растворов.

4. С коллоидной стабильностью белков плазмы связаны и суспензионные свойства крови, т.е. поддержание клеточных элементов во взвешенном состоянии. Они могут быть оценены по скорости оседания эритроцитов (СОЭ) в аппарате Панченкова. В норме СОЭ составляет у мужчин 4 – 12 мм/ч, у женщин – 5 – 15 мм/ч. При воспалительных процессах СОЭ значительно возрастает.

5. Удельная плотность крови – 1050 – 1060 г/л.

6. Вязкость крови – 5 усл. ед. (т.е. в 5 раз больше, чем у воды).

Буферная система крови.

Обеспечивает поддержание относительного постоянства активной реакции крови, т.е. осуществляет регуляцию кислотно-щелочного состояния. Буферная система состоит из смеси слабых кислот с их солями. Имеются 4 буферные системы:

1. Бикарбонатная – уголная кислота- двууглекислый натрий.

2. Фосфатная- одноосновной-двуосновной фосфорнокислый натрий.

3. Гемоглобиновая – гемоглобин-калийная соль гемоглобина.

4. Белков плазмы.

Ведущую роль играет гемоглобиновая система Все системы создают крови щелочной резерв, который в организме относительно постоянен. Величина его измеряется в кол-ве мл углекислого газа, которое может быть связано 100 мл крови принапряжении СО2 в плазме равным 40 мм.рт.ст.

2.2. Состав плазмы крови. Функции белков

Плазма крови состоит из воды (90 – 92 %) и 8 – 10 % сухого остатка, который содержит низкомолекулярные соединения; углеводы (глюкоза); липиды; органические кислоты и основания; азотсодержащие вещества (не белки); белки (7 – 8 %): альбумины, глобулины, фибриноген; витамины.

Электролитный состав плазмы важен для поддержания ее осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия, функций клеточных элементов крови и сосудистой стенки, активности ферментов, процессов свертывания крови и фибринолиза. Основными ионами в плазме крови являются ионы натрия, калия, кальция, бикарбонатов, фосфатов. Кроме того, в плазме крови содержится около 15 микроэлементов – Cu, Co, Mn, Zn, Cr и др., которые играют важную роль в процессах метаболизма в клетках, так как они входят в состав ферментов, участвуют в процессах образования клеток крови и гемоглобина.

Органические вещества плазмы крови – это в основном азотсодержащие продукты белкового распада (мочевина, аминокислоты, мочевая кислота, креатин, креатинин) – так называемый остаточный, или небелковый, азот. В норме его количество отражает не столько интенсивность катаболизма белка, сколько эффективность выделения продуктов белкового обмена через почки. Увеличение остаточного азота крови является показателем нарушения экскреторной (выделительной) функции почек. Из углеводов плазмы более 90 % приходится на глюкозу. Она очень хорошо растворяется в воде, легко проникает через мембраны, легко используется в метаболизме, поэтому является основным источником энергии во многих клетках. В норме содержание глюкозы в крови составляет 4,4 – 6,6 ммоль/л.

Белки плазмы крови.

Всего их известно около 200. Общее содержание белков равно 65 – 85 г/л. Из них альбумины составляют 38 – 50 г/л, глобулины – 20 – 30 г/л и фибриноген – 2 – 4 г/л. Альбумины. Основная роль альбуминов заключается в поддержании онкотического и, соответственно, осмотического давления. Они являются резервом аминокислот для синтеза белка, переносчиками жирных кислот, стероидных гормонов и др.

α-глобулины(a1- и a2-) – это гликопротеины (белки + углеводы), являющиеся переносчиками глюкозы (2/3 всей глюкозы плазмы), гормонов, витаминов, микроэлементов. К ним также относятся эритропоэтин – гуморальный стимулятор кроветворения; плазминоген – предшественник плазмина, растворяющий фибриновые сгустки; протромбин – один из факторов свертывания и т.д.

β-глобулины – это в основном липопротеины, которые состаяляют 75 % всех липидов плазмы.

γ-глобулины, или иммуноглобулины. Основная роль иммуноглобулинов состоит в связывании антигенов в ответ на поступление их в организм.

Функции белков плазмы крови:

1) регуляция водно-солевого обмена, поддержание осмотического давления и водного гомеостазиса за счет онкотического давления плазмы крови;

2) поддержание агрегатного состояния крови, ее вязкости, свертываемости, суспензионных свойств;

3) поддержание кислотно-щелочного равновесия;

4) защитная функция (антитела – иммуноглобулины);

5) питательные функции крови как резерв аминокислот;

6) регуляторная и транспортная (перенос жирных кислот, стероидных гормонов и др.).

2.3. Эритроциты: строение и функции. Гемоглобин

Эритроциты – это красные кровяные тельца, не имеющие ядер. Функция эритроцитов заключается в переносе кислорода гемоглобином от легких к тканям и диоксида углерода от тканей к альвеолам легких. Эритроциты имеют дисковидную двояковогнутую форму, что увеличивает их поверхность. Белки мембраны эритроцитов создают на них электрический потенциал, вследствие чего эритроциты отталкиваются друг от друга и от стенок сосудов. Наличие этого заряда, наряду с электрическими зарядами на белках плазмы, определяет СОЭ (см. раздел 2.1). В норме содержание эритроцитов у мужчин составляет 4 – 5 x 1012/л, у женщин – 3,8 – 4,5 x 1012/л. Увеличение количества эритроцитов в крови называется эритроцитозом, уменьшение количества – анемией (эритропенией).

Эритроциты образуются в красном костном мозге, максимальная продолжительность их жизни составляет 120 дней, средняя – 60 – 90 дней. В ходе старения в эритроцитах уменьшается образование АТФ, что приводит к замедлению транспорта катионов, ухудшению восстановления формы эритроцитов, разрушению их прямо внутри сосудов (внутрисосудистый гемолиз - 10 – 20 %). При внесосудистом гемолизе они разрушаются в селезенке и печени.

Гемоглобин (Hb) состоит из белка глобина и небелковой группы гема, содержащего железо. У мужчин в норме содержится примерно 145 г/л гемоглобина, у женщин – 130 г/л.

Цветной показатель (ЦП) выражает относительное насыщение эритроцитов гемоглобином. В норме он равен 1. Гемоглобин обладает способностью обратимо присоединять кислород: 1 г Hb связывает 1,34 мл О2, в результате чего образуется оксигемоглобин (HbО2). В данном соединении валентность железа не меняется, поэтому и реакцию связывания О2 с Hb называют не окислением, а оксигенацией. Противоположный процесс называют дезоксигенацией. Сродство гемоглобина к кислороду и диссоциация HbО2 зависят от напряжения кислорода, наличия НСО3 в крови, рН крови, ее температуры, наличия других факторов. Например, повышение напряжения О2 или снижение напряжения СО2 в крови приводят к снижению скорости диссоциации оксигемоглобина. И наоборот, снижение напряжения О2 крови, сдвиг рН в кислую сторону снижает сродство гемоглобина к кислороду, облегчая его отдачу тканям. Когда HbО2 отдал кислород, он называется восстановленный гемоглобин, или дезоксигемоглобин, – НHb.

Карбогемоглобин (HbСО2) – это соединение гемоглобина с углекислым газом, т.е. Hb, связанный с СО2.

Карбоксигемоглобин – HbCO (соединение с угарным газом) очень устойчивое соединение, гораздо менее способное к отсоединению СО, чем HbСО2 к отсоединению СО2 (в 150 – 300 раз прочнее), поэтому даже при содержании СО в воздухе 0,1 % может развиться удушье.

Метгемоглобин, или метоксигемоглобин (MetHb, или HbОН), образуется при действии сильных окислителей, при этом железо из 2-валентной формы переходит в 3-валентную и теряет способность присоединять кислород (кровь коричневого цвета), смерть может наступить от удушья.

2.4. Лейкоциты. Лейкоцитарная формула. Иммунитет

Лейкоциты – это так называемые «белые» клетки крови диаметром 20 – 70 мкм. Они имеют ядро и цитоплазму. У взрослого человека натощак содержится 4 – 9 x 109/л лейкоцитов. Увеличение содержания лейкоцитов в единице объема крови свыше 9 x 109/л называется лейкоцитозом, снижение ниже 4 x 109/л – лейкопенией.

Различают физиологический и реактивный лейкоцитоз: физиологический наблюдается после приема пищи, при беременности, при мышечной работе, сильных эмоциях, при сильной боли, реактивный – при воспалительных процессах и инфекционных заболеваниях. Лейкопения наблюдается при различных инфекционных заболеваниях (например, СПИД и др.) и особенно резкой она бывает при поражении костного мозга в результате лучевой болезни. Именно лейкоциты формируют в организме кровяной и тканевой барьеры против микробной, вирусной и паразитарной (гельминтной) инфекции, поддерживают тканевой гомеостазис и регенерацию тканей. Все виды лейкоцитов способны к амебоидному движению.

Главные функции лейкоцитов:

1) фагоцитоз;

2) продукция антител;

3) разрушение и удаление токсинов белкового происхождения.

Лейкоциты делятся на две группы:

1) зернистые (гранулоциты): эозинофилы, базофилы, нейтрофилы, срок жизни до 30 ч, образуются в костном мозге.

2) незернистые (агранулоциты): моноциты и лимфоциты, срок жизни в крови – 40 ч, в тканях – до 3 недель, образуются в костном мозге, лимфоузлах, селезенке.

Они различаются по происхождению и функциям. Процентное отношение лейкоцитов называется лейкоцитарной формулой.

Гранулоциты(60-70% всех лейкоцитов)

Эозинофилы – 1 – 4 % всех лейкоцитов: разрушают и обезвреживают токсины белкового происхождения и чужеродные белки. Под влиянием этих чужеродных белков количество эозинофилов увеличивается – эозинофилия (например, при аллергии, глистной инвазии).

Базофилы (0 – 1или не более 0,5 %) содержат в протоплазме гранулы с гепарином, поэтому препятствуют свертыванию крови в очаге воспаления, а это способствует процессам заживления. Количество базофилов возрастает во время заключительной (регенеративной) фазы острого воспаления и немного увеличивается при хроническом воспалении. Срок жизни – 12 часов.

Нейтрофилы (60-70 %) находятся в крови 6 – 8 часов, т.к. мигрируют в слизистые оболочки. Продолжительность жизни около 13 суток. Их основная функция – фагоцитоз и внутриклеточное переваривание чужеродных клеток. Несмотря на свои достаточно большие размеры, нейтрофилы обладают способностью проникать через стенку эндотелия капилляров и активно продвигаться в тканях к месту проникновения микробов. Дойдя до микроба, нейтрофилы захватывают его и переваривают. Этот процесс называется фагоцитозом (И.И. Мечников). Один нейтрофил может захватить до 15 – 20 бактерий, но при этом погибает сам.

Нейтрофилы являются самыми мощными факторами неспецифической клеточной защитной системы крови. Их число резко возрастает при острых воспалительных процессах. Они первыми прибывают в очаг воспаления. В норме в крови обнаруживаются не только зрелые (сегментированные) формы нейтрофилов, но и немного их предшественников – незрелых клеток: палочкоядерные нейтрофилы (3 – 5 %) и юные (0 – 1 %).

Агранулоциты(30-35%)

Моноциты (4 – 8 %) проникают к месту воспаления из крови и превращаются в макрофаги – гигантские клетки-фагоциты. При развитии воспаления и накоплении в очаге воспаления недоокисленных продуктов распада реакция среды становится более кислой, при этом нейтрофилы снижают свою активность. Макрофаги, наоборот, наиболее активны в кислой среде, поэтому при развитии воспаления они как бы приходят на смену нейтрофилам.

Лимфоциты (21 – 35 %) являются главным звеном и клеточной, и гуморальной специфической защитных систем организма. Продолжительность их жизни составляет несколько лет. Лимфоциты имеют на мембране рецепторы, позволяющие отличать «свое» и «чужое». Различают Т- и В-лимфоциты, а также нулевые лимфоциты, которые не проходят окончательной дифференцировки, но могут превращаться или в Т-, или в В-лимфоциты.

Т-лимфоциты образуются в тимусе (thymus) и делятся на 4 группы:

1. Т-киллеры – разрушают чужеродные и опухолевые клетки.

2. Т-хелперы – активируют В- и Т-лимфоциты.

3. Т-супрессоры – подавляют активность В-лимфоцитов и Т-киллеров (особенно тех, которые имеют рецепторы к антигенам

собственного организма).

4. Т-амплифайеры – стимулируют образование новых Т-лимфоцитов.

В-лимфоциты развиваются в лимфоидной ткани кишечника, аппендикса, миндалин, также и в костном мозге (bone marrow – В-клетки, или от слова bursa – сумка у птиц, где они впервые были обнаружены). При первом контакте антигена с В-лимфоцитами часть их сразу превращается в клетки, образующие антитела, а часть – в долгоживущие измененные клетки, которые «помнят» об антигене и при повторном контакте с этим же антигеном сразу начинают выделять антитела – иммуноглобулины (Ig) крови. Их 5 классов: IgA, IgE, IgG, IgM, IgD.

Иммунитет – это ответ организма на антиген (чужеродное соединение), осуществляющийся при помощи иммунокомпетентной системы. В основе механизма иммунитета лежит способность клеток этой системы отличать собственные клетки и соединения, содержащие белок от чужеродных, а затем уничтожать, инактивировать и удалять эти чужеродные вещества. Формирование иммунитета происходит в молодом возрасте при активирующем влиянии тимуса. Затем происходит инволюция (угасание) тимуса, и образование иммунитета затруднено. Антиген – это вещество экзо- или эндогенного происхождения, вызывающее иммунную реакцию, которая выражается в выработке иммунных, специфических антител и (или) лимфоцитов, взаимодействии их с антигеном с последующей инактивацией и удалением антигена. Считается, что сколько антигенов попадает в организм, столько образуется и популяций лимфоцитов.

По биохимической структуре антигены делятся на:

1. Белки и белковые соединения.

2. Небелковые соединения – гаптены (греч. hapto – схватывать): полисахариды, липиды, соединения йода, брома, висмута, некоторые лекарственные вещества. Сами по себе гаптены не вызывают иммунной реакции, а только после их взаимодействия с

белками и клетками организма.

По происхождению антигены делятся на:

1. Экзогенные, наиболее многочисленные:

а) инфекционно-паразитарного происхождения;

б) неинфекционные: чужеродные белки; гаптены, входящие в состав пыли, пищевых продуктов, растительной пыльцы, некоторые лекарства.

2. Эндогенные:

а) инфекционно-паразитарные: белковые части сапрофитов, «заселяющих» миндалины, желудочно-кишечного-тракта, слизистые оболочки рта, дыхательных путей;

б) неинфекционные, образующиеся при повреждении структуры собственных белков, при конъюгации гаптенов с белками клеток, при мутациях в клетках и выработке ими ненормальных белков.

Факторы, повышающие иммуногенность антигенов:

а) большая молекулярная масса (более 1 – 2 млн Да);

б) значительная химическая неоднородность (наличие в молекуле ароматических соединений и др.);

в) генетическая чужеродность;

г) высокая доза антигена;

д) путь попадания антигена в организм (реакция повышается при парентеральном введении).

Кроме В- и Т-лимфоцитов, в состав иммунокомпетентной системы входят клетки типа А (лат. adhaesio – прилипаю), представляющие собой группу лейкоцитов-нейтрофилов (в основном моноциты и тканевые макрофаги). Они обладают высокой способностью обнаруживать чужеродные соединения, поглощать их и передавать информацию об этом Т- и В-лимфоцитам (др. название акцессорные, или вспомогательные, клетки – А-клетки).

Нарушения иммунитета приводят к значительному снижению способности организма к развитию реакций защиты. При таких состояниях наблюдается высокая склонность организма к развитию различных инфекционных, паразитарных, опухолевых и аллергических заболеваний.

Виды иммунодефицитных состояний: