Физиология жидких сред оранизма (методичка)

Создают онкотическое давление (1/200 осмотического давления

плазмы

Поддерживают рН (буферные свойства).

Поддерживают вязкость крови (важно для артериального давления).

Участвуют в свертывании крови (фибриноген и др.).

Являются факторами иммунитета (иммуноглобулины, белки комплемента).

Выполняют транспортную функцию (перенос гормонов, микроэлементов).

Выполняют питательную функцию (пластическую).

Препятствуют (альбумины) или способствуют (глобулины) оседанию эритроцитов.

Являются ингибиторами по отношению к некоторым протеазам (антитрипсин — ингибитор трипсина).

Регулируют функции, обмен веществ (белковые гормоны, ферменты).

Обеспечивают перераспределение воды между тканями и кровью Ферменты плазмы. В плазме крови присутствуют ферменты, как

функционирующие в самой плазме (ферменты свертывающей и противосвертывающей систем), так и клеточные ферменты, появляющиеся в крови в большом количестве только при повышении проницаемости мембран клеток, их повреждении и разрушении (позволяют судить о степени повреждения органов). В практической медицине чаще всего определяют активность следующих ферментов:

Аминотрансферазы — аланинаминотрансфераза (AлT), аспартатаминотрансфераза (AcT) — близкие по действию ферменты, участвующие в обмене аминокислот, содержится в клетках многих органов (печень, сердце, скелетные мышцы и других), увеличение их активности в сыворотке крови отмечается при заболеваниях печени (АлТ), инфаркте миокарда (АсТ) и др.

Креатинфосфокиназа (КФК) — фермент, участвующий в реакциях анаэробного энергообразования в сердечной и скелетной мышцах. Его активность в сыворотке крови возрастает, например, у спортсменов под влиянием тренировок скоростно-силового характера (борцы). Определение активности КФК используется для диагностики заболеваний мышечной системы, инфаркта миокарда и др.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) — фермент, участвующий в одном из конечных этапов превращения глюкозы, содержится во многих органах и тканях (почки, сердце , скелетные мышцы, печень, легкие и др.), активность его увеличивается при заболевании печени, почек, инфаркте миокарда и др.

Щелочная фосфатаза (ЩФ) большей частью образуется в остеобластах, поэтому ее активность в сыворотке крови повышается при заболеваниях, связанных с усилением их пролиферации.

Альфа-амилаза — фермент, участвующий в расщеплении крахмала, гликогена и других углеводов. Его содержание резко увеличивается в сыворотке крови при остром заболевании поджелудочной железы — панкреатите.

Глюкоза — главный источник энергии для клеток. Содержание глюкозы в крови в норме (у взрослых) составляет:

Цельная кровь — 3,3–5,5 ммоль/л.

Сыворотка, плазма — 3,3–6,1 ммоль/л У новорожденных — 1,70–4,20 ммоль/л.

Небелковые, содержащие азот, вещества (полипептиды, аминокислоты,

мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, билирубин и др.). Это так называемый небелковый (остаточный) азот — 14,3–28,5 ммоль/л. Из него 1/2 приходится на долю азота мочевины.

Мочевина — конечный продукт деградации белков, который подлежит выведению из организма с мочой. Увеличение ее концентрации в крови, так же как и креатинина — конечного продукта обмена креатинфосфата, участвующего в обеспечении сокращения мышц, отмечается при почечной недостаточности. Содержание мочевины — 2,5–8,3 ммоль/л.

Билирубин — пигмент крови, желто-красного цвета, образующийся через промежуточные продукты при распаде гемоглобина, миоглобина, цитохромов в селезенке и печени (См. раздел «гемоглобин»). Количество общего билирубина — 3,4–20,5 мкмоль/л. При уровне билирубина в крови выше 27– 34 мкмоль/л у больного появляется желтая окраска склер глаз и кожи (желтуха).

Холестерол и триглицериды — в плазме крови формируют комплексы с белками — липопротеины (ЛП). Различают липопротеины низкой плотности (ЛПНП), ЛП очень низкой плотности (ЛПОНП), ЛП промежуточной плотности (ЛППП), ЛП высокой плотности (ЛПВП), а также хиломикроны. ЛПНП и ЛПОНП переносят липиды от печени к другим тканям, а ЛПВП транспортируют избыточный холестерол из тканей в печень, где он и его эфиры превращаются в желчные кислоты и выводятся с желчью в кишечник, а затем из организма.

С клинической точки зрения (вероятность развития артериосклеротического поражения — атеросклероза) существенное значение имеет содержание в крови холестерола и способность ЛП фиксироваться в стенке артерий (атерогенность). ЛПВП (5–12 нм) наименьшие по размеру, легко проникают в стенку артерий и также легко еѐ покидают, т.е. ЛПВП не атерогенны. К категории атерогенных ЛП относятся ЛПНП (18–25 нм), ЛППП (25–35 нм) и небольшая часть ЛПОНП (около 50 нм), поскольку они достаточны малы для того, чтобы проникнуть в стенку артерий, после окисления легко задерживаются в стенке артерий. Крупные по размеру ЛП — хиломикроны (75–1200 нм) и ЛПОНП значительных размеров (80 нм) —

слишком велики для того, чтобы проникнуть в артерии и не расцениваются как атерогенные.

Вероятность атеросклеротического поражения сосудов прямо пропорциональна уровню общего холестерола сыворотки крови. Чем выше гиперхолестеролемия (точнее — отношение содержания холестерола в ЛПНП к содержанию холестерина в ЛПВП), тем выше риск развития атеросклероза.

Триглицериды содержатся в основном в хиломикронах (80–95%) и в ЛПОНП (55–80%). ЛПНП и ЛПВП содержат небольшое количество триглицеридов (5–15%). В норме в крови содержание триглицеридов — 0,55–

1,65 ммоль/л, холестерина — 3,0–6,2 ммоль/л.

Кроме того, в плазме содержатся гормоны, витамины.

II. Неорганическая часть: газы (О2 , азот, СО2) и минеральные вещества. Минеральные вещества — 0,9% (ионы калия, натрия, хлора, кальция,

НСО3- НРО42- и др.). Основными катионами плазмы являются Na+, К+, Са2+, которые играют существенную роль в поддержании осмотического давления, перераспределении воды между кровью и тканями, свертывании крови, возбудимости и сократимости клеток и др. Основными анионами плазмы являются CI-, бикарбонаты НСО3-, фосфаты, имеющие значение в регуляции рН, кислотно-щелочного состояния, возбудимости клеток др.

ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ.

Осмотическое давление — 7,6–8,1 атм. (≈5800 мм рт.ст., 770 кПа). Оно создается в основном солями, находящимися в диссоциированном состоянии. Осмотическое давление имеет существенное значение в поддержании концентрации различных веществ, растворенных в жидкостях организма, и определяет распределение воды между кровью, клетками и тканями. Свыше 60% осмотического давления крови обеспечивается NaCl. А всего за счет неорганических веществ обеспечивается 96% осмотического давления.

По величине осмотического давления в сравнении с осмотическим давлением крови различают растворы изотонические, гипотонические и гипертонические.

Изотонический раствор — это раствор, осмотическое давление которого равно осмотическому давлению крови (например, 0,85% раствор NaCl). Эритроциты, помещенные в такой раствор, не изменяются, так как осмотическое давление в них и в растворе одинаково. Данный раствор получил название — физиологический. Его используют в качестве кровезамещающего раствора, растворителя для многих лекарственных веществ, для парентерального введения. Гипотонический раствор — это раствор, осмотическое давление которого ниже осмотического давления крови (например, 0,3% раствор NaCI). Эритроциты, помещенные в такой раствор,

повышается гидродинамическое периферическое сопротивление в сосудах, что приводит к затруднению работы сердца и замедлению кровотока.

Вязкость крови зависит от количества эритроцитов. С увеличением их количества она возрастает.

Вязкость крови понижается при гидратации организма (прием большого объема воды, задержка воды в организме при заболеваниях почек), анемии, гипопротеинемии, снижении свертываемости крови (под влиянием введенного гепарина). Снижение вязкости крови приводит к ускорению кровотока.

Относительная плотность (удельный вес) крови зависит от содержания в ней белков, солей и эритроцитов. Относительная плотность цельной крови колеблется в довольно узких пределах (1,050–1,060 г/мл), плазмы 1,025–1,034 г/мл, а относительная плотность эритроцитов выше, чем цельной крови и плазмы (1,090).

Реакция крови (кислотно-основное состояние (КОС)) зависит от концентрации в среде ионов водорода, которое выражается в единицах рН. Концентрацию ионов водорода [H+] — водородный показатель — выражают в логарифмической шкале:

pH = log 1/[H+] = –log [H+]

КОС является одним из самых жестких параметров гомеостаза. В норме: рН артериальной крови —7,40 (7,35–7,45); рН венозной крови —7,35 (7,26–7,36) (в ней больше углекислоты);

рН внутри клеток —7,0–7,2 (кислые продукты обмена веществ). Крайние пределы рН, которые совместимы с жизнью 7,0–7,8. Но

длительное смещение рН на 0,1–0,2 является опасным и может оказаться гибельным. Отклонение рН прежде всего отражается на активности ферментов, т. к. максимальная активность каждого фермента проявляется при определенной (оптимальной) величине рН (нормальный ход реакции).

Несмотря на то, что в процессе обмена веществ в кровь непрерывно поступает СО2 (диоксид углерода), молочная кислота и другие кислые компоненты, которые могли бы изменить рН крови, активная реакция (рН) сохраняется постоянной. Это обеспечивается буферными свойствами крови и деятельностью выделительных органов (выделение СО2 легкими, выделение кислых и удержание щелочных продуктов почками).

Буферные системы крови.

Буферными системами называются растворы, обладающие свойствами достаточно стойко сохранять постоянство концентрации водородных ионов как при добавлении кислот или щелочей, так и при разведении. Любая буферная система состоит из равновесного соотношения протонов (Н+), сопряженного

основания (А-) и недиссоциированной слабой кислоты (формула ):

K H A

HA

Буферные системы имеются и в клетках тканей (главными являются белковая и фосфатная).

В процессе обмена веществ кислых продуктов образуется больше, чем основных, поэтому существует опасность сдвига рН в кислую сторону. Подсчитано, что в организме человека в день образуется количество кислот (суммарная кислотность НCl, молочной, пировиноградной, угольной и др. кислот), которое эквивалентно 20–30 литрам 1,0н НСl. Но, невзирая на это, организм живет и при этом поддерживается постоянная величина рН.

Буферные системы крови и тканей обеспечивают большую устойчивость к действию кислот! Щелочные соли слабых кислот, содержащиеся в крови, образуют так называемый щелочной резерв крови. А поскольку в крови существует определенное (довольно постоянное) соотношение между кислотными и щелочными эквивалентами, принято говорить о кислотнощелочном равновесии крови.

Буферные системы имеют очень ограниченную емкость, и их хватает только на 3–5 минут, а затем они истощаются. Препятствуют же истощению резервов буферных систем функциональные системы.

Функциональные системы поддержания рН:

1.Дыхательная система обеспечивает выделение из организма летучего ангидрида угольной кислоты — углекислого газа.

2.Почки удаляют из организма избыток кислот и оснований. При ацидозе

возрастает выделение дигидрофосфата натрия NaН2РО4, при алкалозе — гидрофосфата натрия и NаНСО3, соответственно изменяется кислотность мочи, рН которой колеблется в широком диапазоне (4,5–8,5).

3.Важную роль в поддержании рН крови играет желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки которого секретируют эквимолярные количества соляной кислоты (желудок) и гидрокарбоната (кишечник и поджелудочная железа). При патологии состояния, сопровождающиеся неукротимой рвотой, способны привести к алкалозу за счет потери ионов водорода, а диарея, сопровождающаяся потерей бикарбонатов, — к системному ацидозу.

4.Кроме того, в организме функционирует система метаболической нейтрализации (печень, почки).

Нарушения кислотно-основного состояния.

Возможны сдвиги активной реакции крови как в кислую (ацидоз), так и в щелочную (алкалоз) сторону.

По степени выраженности различают компенсированный и некомпенсированный ацидоз и алкалоз. При компенсированном ацидозе при поступлении кислот в кровь изменения в крови могут ограничиваться лишь уменьшением щелочного резерва без изменений рН. Несмотря на химические и функциональные сдвиги в организме рН поддерживается при действии буферных систем. При истощении щелочного резерва и недостаточности

[НСО3–] — концентрация гидрокарбоната в крови;

ВВ (buffer base) — буферные основания; сумма оснований (анионов) всех буферных систем крови

ВЕ (base excess) — избыток (недостаток) оснований, является вторичным вычисленным параметром, характеризует отклонение концентрации буферных оснований от нормального уровня.

ФОРМЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРОВИ. ЭРИТРОЦИТЫ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ.

Кровь содержит три разновидности клеток (рисунок 1): эритроциты (безъядерные клетки, имеющие форму двояковогнутого диска), лейкоциты (ядерные клетки шаровидной формы, содержащие различного типа гранулы) и тромбоциты (фрагменты цитоплазмы расположенных в костном мозге гигантских клеток—мегакариоцитов).

Рисунок 1 – Клетки крови А — эритроцит; Б — нейтрофил; В — эозинофил; Г — базофил; Д — лимфоциты; Е — моноцит; Ж —

тромбоциты

Эритроциты.

Эритроциты — безъядерные клетки, основной функцией которых является обеспечение газообмена.

Размеры эритроцитов: диаметр — 7–8 мкм, толщина — 2,1–2,4 мкм, объем

— 85–90 мкм3. Вследствие отсутствия ядра эритроциты потребляют на собственные нужды кислорода в 200 раз меньше, чем ядерные представители (эритробласты, нормобласты).

Одной из важных особенностей эритроцитов является их форма двояковогнутых дисков.

Двояковогнутая форма эритроцитов:

Увеличивает на 20% общую поверхность по сравнению с формой шара. Общая поверхность всех эритроцитов достигает 3800 м2 , что в 1500 раз превышает поверхность тела.

Способствует выполнению их одной из основных функций — переносу

О2 и СО2, т.к. диффузионная поверхность увеличивается, а диффузионное расстояние уменьшается.

Увеличивает способность к обратимой деформации (пластичность) при прохождении через узкие и изогнутые капилляры. Пластичность эритроцитов снижается по мере их старения и зависит от их формы. Так, эритроциты, имеющие патологически измененную их форму (сфероциты, серповидные), обладают меньшей пластичностью.

При некоторых патологических состояниях встречаются эритроциты различной формы (серповидные, мишеневидные, сфероциты и др.), что получило название пойкилоцитоз, а также различной величины (микроциты, макроциты, мегалоциты) — анизоцитоз.

В структуре эритроцита различают остов клетки — строму и поверхностный слой — мембрану. Плазмолемма эритроцитов имеет

определенный заряд, а также обладает избирательной проницаемостью:

свободно пропускает газы, воду, Сl- и HCO3-. хуже — глюкозу, мочевину, К+ и Na+; практически не пропускает белки. На поверхности эритроцитов присутствуют рецепторы, способные адсорбировать различные биологически активные, в том числе токсичные, вещества. Гликопротеины мембраны содержат антигенные детерминанты (например, агглютиногены А и В системы групп крови AB0).

Химический состав эритроцита: 60% — Н2О, 40% — сухой остаток (почти 90% его приходится на долю гемоглобина). В эритроцитах содержится ряд

ферментов: цитохромоксидаза, пептидаза, каталаза, карбоангидраза и др. Содержание К+ в эритроцитах больше, чем Na+ (в плазме, наоборот, больше натрия, чем калия).

Основным источником энергии в эритроцитах является глюкоза, которая на 90 % окисляется в ходе анаэробного гликолиза. Энергия расходуется на восстановление текучести мембраны, работу ионных насосов, синтез глютатиона в реакциях восстановления, защищающих эритроциты от окислительной денатурации. Синтезируемый в эритроцитах 2,3- дифосфоглицерат регулирует (уменьшает) сродство гемоглобина к кислороду, что ускоряет процесс отдачи кислорода.

Эритроцитам присущи три основные функции: транспортная, защитная, и регуляторная.

Транспортная функция включает:

перенос О2 (участие гемоглобина);

перенос СО2 (участие гемоглобина, карбоангидразы и ионообменника

CI- /НСО3-);