- •Н. А. Агаджанян, л. 3. Тель, в. И. Циркин, с. А. Чеснокова физиология человека
- •Предисловие ко второму изданию
- •Список использованных сокращений
- •Транспорт веществ. Электрогенез. Возбудимые ткани
- •Транспорт вещества через биологические мембраны
- •Возбудимые ткани и их общие свойства
- •Свойства возбудимых тканей и показатели, их характеризующие: Свойства
- •Мембранный потенциал и его происхождение
- •Потенциал действия
- •Законы раздражения возбудимых тканей
- •Глава 2 физиология мышц
- •Суммированные сокращения
- •Глава 3
- •Свойства химических синапсов
- •Глава 4
- •Глава 5
- •(Центральной нервной системы)
- •Глава б роль цнс в регуляции соматических функций
- •Глава 7
- •Симпатическая система
- •Глава 8 сенсорные системы мозга
- •Обонятельный анализатор
- •Глава 9
- •Условные рефлексы второго, третьего и т. Д. Порядков
- •Бодрствование, сознание, сон
- •Глава 10 общая физиология желез внутренней секреции (общая эндокринология)
- •1. Механизм действия стероидных гормонов.
- •2. Механизм действия тиреоидных гормонов.
- •3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламниов, серотонина, гистамина.
- •Глава 11 частная физиология желез внутренней секреции и биологически активных веществ (частная эндокринология)
- •Адг (вазопрессин). Окситоцин
- •Гормоны надпочечников. Катехоламины
- •Глава 12
- •5) Приводят к изменению слизистой матки — вызывают процесс пролиферации эндометрия.
- •Глава 13
- •Физиология эритроцита
- •4) Клетки, тормозящие начало и осуществляющие прерывание, окончание иммунной реакции организма, их называют супрессоры;
- •Глава 14
- •Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз
- •Глава 15 физиология сердца. Гемодинамика
- •1. Систола желудочков — 0,33 с
- •2. Диастола желудочков — 0,47 с
- •Сократимость миокарда
- •Глава 16
- •Электрокардиография
- •О природе экг
- •Глава 17
- •Общие замечания
- •2. Гетерометрический и гомеометрические механизмы саморегуляции деятельности сердца.
- •Глава 18
- •Глава 19 физиология дыхания
- •Глава 20 регуляция дыхания. Газообмен и транспорт газов
- •Глава 21 биоэнергетика. Основной и общий обмен
- •Глава 22
- •Сократительный термогенез
- •Глава 23
- •Сущность процессов, происходящих
- •Глава 24 моторика и секреция в пищеварительном тракте
- •Глава 25 пищеварение в различных отделах пищеварительного тракта
- •Кишечный сок
- •Образование и состав желчи
- •4. Оценка гидролиза и всасывания
- •Глава 26
- •4. Вещества, проявляющие антиканцерогенные эффекты:
- •1) Рацион питания студентов, в г/сутки (см. Таблицу 18).
- •2) Особенности пищевых рационов для работников умственного труда.
- •Глава 27 выделение. Физиология почки
- •Нефроны
- •Регуляция кислотно-щелочного равновесия
- •Глава 28
- •Факторы, связанные с трудовой деятельностью человека
- •Глава 29
- •Особенности адаптации человека
- •Глава 30
- •Глава 31
- •Глава 32
- •Глава 33 экология и продолжительность жизни
- •Глава 34 возрастная физиология*
- •Глава 35 физиология старения* старение как биологический процесс. Теории старения
- •Глава 1.........................................................................................………………………………………………5
- •Глава 2...............................................................................................................................................……………18
- •Глава 3
- •Глава 4.....................................................................................................…………………………………….34
- •Глава 5
- •Глава 6…………………………………............................................................................................................. 50
- •Глава 7.......................................................................................................................……………....................... 62
- •Глава 8. ..............................................................................................................................……………............... 76
- •Глава 9.............................................................……………………………….................................................... 103
- •Глава 10............................................................................................................................................................... 123
- •Глава 11...........................................................................................................................................………….... 131
- •Глава 12..........................................................................................................................………………………. 161
- •Глава 13 ……………………………………………………………………………………………………..….173
- •Глава 14………………………………………………………………………………………………………194
- •Глава 15...........................................................................................................................................………….... 204
- •Глава 16.......................................................................................................................................…………….. 224
- •Глава 17…………………………...................................................................................................................... 244
- •Глава 18......................................................................................................................................……………..... 259
- •Глава 19.......................................................................…………….................................................................... 271
- •Глава 20 ..............................................................................……………………………………….................... 279
- •Глава 21.......……………………………............................................................................................................294
- •Глава 22 ....................................................………………………..................................................................... 302
- •Глава 23....................................................................................................…………………………………....... 317
- •Глава 24 ..............................……………............................................................................................................ 329
- •Глава 25.....................................................................................................................................……………….. 340
- •Глава 26...............................................................................................................................………………........ 354
- •Глава 27..........................................................................................................................................……………. 370
- •Глава 28…………............................................................................................................................................... 388
- •Глава 29........................................................................................................................................……………... 396
- •Глава 30..........................................................................................................................................……………. 407
- •Глава 31..........................................................................................................................................…………..... 418
- •Глава 32................................................................ ……………..........................................................................438
- •Глава 33 ................…………………………………………………………………………………………….. 450
- •Глава 34.......................................... .....................………………………………………………........................458
- •Глава 35................……………...........................................................................................................................500
Глава 13
ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ
ЖИДКИЕ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА
В среднем у человека содержится около 60% от массы тела воды, например, для 70 кг массы это около 42 л. Все водное пространство организма принято делить на два основных сектора:
— внеклеточный, на долю которого приходится 20% от массы тела, 14 л;
— внутриклеточный—40% от массы тела, или 28 л.
Сектор внеклеточной воды неоднороден, поэтому дополнительно в нем выделяется:
— внутрисосудистая вода—5% от массы тела, или 3,5 л воды;
— межклеточная вода — 15% или 10,5 л, к ней относят жидкость серозных полостей, синовиальную жидкость, жидкость передней камеры глаза, спинномозговую жидкость и лимфу.
СИСТЕМА КРОВИ
Это понятие введено в 1939 году советским исследователем-клиницистом Г. Ф. Лангом. Согласно Лангу, в систему крови входят:
1) периферическая кровь, циркулирующая по сосудам;
2) органы кроветворения — красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенка;
3) органы кроверазрушения — селезенка, печень, красный костный мозг;
4) регулирующий нейро-гуморальный аппарат.
Деятельность всех компонентов этой системы обеспечивает выполнение основных функций крови.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КРОВИ
— транспортная;
— дыхательная (вариант транспортной функции, перенос кислорода и углекислого газа);
—трофическая, вариант транспортной функции — доставка к тканям питательных веществ;
— экскреторная, вариант транспортной функции — доставка удаляемых из организма веществ к органам выделения;
терморегуляционная — перенос тепла из одних областей тела в другие;
обеспечение водно-солевого обмена — транспорт воды и ионов;
— гуморальная регуляция — транспорт гуморальных регуляторов от места их синтеза к органам-мишеням;
— обеспечение гомеостаза организма — поддержание постоянства внутренней среды организма;
— защитная функция — осуществление неспецифического и специфического иммунитета.
Для обеспечения всех этих функций кровь должна сохранять жидкое состояние — иметь противосвертывающую систему, а для предотвращения потери крови при механическом повреждении сосудистого русла она должна иметь систему защиты от кровопотери — систему гемостаза, в которую входят механизмы сосудистого, тромбоцитарного и коагуляционного гемостаза. Реализация основных функций крови во многом обеспечивается поддержанием на оптимальном уровне объема плазмы, определенного количества клеточных
173
элементов крови — эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, определенного уровня всех компонентов плазмы — ионов, белков и т. д.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Кровь, циркулирующая
по сосудам,состоит из жидкой части
— плазмы и форменных элементов. Плазма,
лишенная фибриногена, это сыворотка.
Многие биохимические анализы крови
основаны на исследовании сыворотки.
Сыворотки широко используются в
процессе иммунизации человека.
Поэтому термин «сыворотка» — одно из
важных понятий в физиологии.
Рассмотрим
основные количественные показатели,
характеризующие кровь.
1) Объем крови—4,6 л или 6—8% от массы тела.
2) Удельная плотность крови — 1050 – 1060 г/л, в том числе плазмы – 1025 –1034 г/л, эритроцитов — 1090 г/л.
3) Вязкость крови — 5 усл. единиц (в 5 раз выше воды, у которой вязкость равна 1 усл. единице).
4) Гематокритное число — количество форменных элементов крови, в процентах от общего объема крови — 40—45%. Один из ведущих клинических показателей крови, отражающий соотношение между форменными элементами крови и жидкой ее частью.
5) Ионный состав плазмы или сыворотки: (ммоль/л)
Таблица 5.
Условия
|
Натрий
|
Калий
|
Кальций
|
Магний
|
Хлор
|
Норма
|
142
|
4,4
|
2,5
|
0,9
|
103
|
Повышенное содержание, выше:
|
150
|
5,1
|
2,75
|
1,0
|
110
|
Сниженное содержание, ниже:
|
135
|
3,8
|
2,1
|
0,7
|
98
|
Бикарбонаты — 24 ммоль/л при соотношении бикарбонат/угольная кислота — 20:1; фосфаты — 1 ммоль/л при соотношении двузамещенный и однозамещенный фосфат натрия 4:1; сульфаты — 0,5 ммоль/л; молочная кислота — 1,1 —1,5 ммоль/л; пировиноградная кислота—-0,1 ммоль/л.
174
Согласно правилу Гэмбла плазма крови должна быть электронейтральна, т. е. сумма катионов равна сумме анионов.
Ионный состав крови является важнейшим показателем гомеостаза организма: отклонение от указанных значений приводит к развитию патологических явлений, синдромов, так как ионы обеспечивают нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых тканей, а также обеспечивают необходимое организму осмотическое давление, концентрацию в крови и тканях водородных ионов (рН). Регуляция ионного состава крови осуществляется с участием различных механизмов — нервных и гормональных (гипоталамус; антидиуретический гормон, окситоцин, минералокортикоиды, глюкокортикоиды, инсулин, ренин-ангиотензиновая система, атриопептин или натрийуретический гормон, половые гормоны и т.п.) в процессе функционирования почек, легких, желудочно-кишечного тракта, потовых желез, что подробно освещается в соответствующих разделах курса физиологии.
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ КРОВИ
Это давление, обусловленное растворенными в жидкой части крови осмотически активными веществами (ионами, белками). Оно определяет транспорт воды из внеклеточной среды организма в клетки и наоборот. В настоящее время существует несколько способов количественной характеристики осмотического давления:
а) в единицах атмосферного давления, норма — 6,6—7,6 атмосфер;
б) в мм ртутного столба, норма — (6,6—7,6)х7б0;
в) осмотическая активность — концентрация кинетически активных частиц в 1 л, за единицу измерения принимают осмоль или ее производную — мосмоль (миллиосмоль). 1 осмоль=6,23х1023 частиц в 1 л. Нормальная осмотическая активность плазмы крови равна 285—10 мосмоль/л.
В клинической и научной практике широко используются такие понятия как изотонические, гипотонические и гипертонические растворы. Изотонические растворы имеют суммарную концентрацию ионов, не превышающую 285—310 ммоль/л. Это может быть 0,85% раствор хлористого натрия (его часто называют «физиологическим» раствором, хотя это не полностью отражает ситуацию), 1,1% раствор хлористого калия, 1,3% раствор бикарбоната натрия, 5,5% раствор глюкозы и т.д. Гипотонические растворы имеют меньшую концентрацию ионов — менее 285 ммоль/л, а гипертонические, наоборот, большую — выше 310 ммоль/л. Эритроциты, как известно, в изотоническом растворе не изменяют свой объем, в гипертоническом — уменьшают его, а в гипотоническом — увеличивают пропорционально степени гипотонии, вплоть до разрыва эритроцита (гемолиза). Явление осмотического гемолиза эритроцитов используется в клинической и научной практике с целью определения качественных характеристик эритроцитов (метод определения осмотической резистентности эритроцитов). В клинической практике используется введение различных жидкостей в организм человека, в том числе — изотонических, гипотонических и гипертонических, — это определяется целью введения. Например, для повышения выхода воды из межклеточного пространства в сосуды применяют гипертонические растворы.
Рассмотрим основные принципы регуляции объема внеклеточной воды, осмотического давления крови и ионного состава крови.
Волюморегуляция, т. е. регуляция объема внеклеточной воды (интерстициальной жидкости + внутрисосудистой воды) осуществляется с участием волюморецепторов, расположенных во многих крупных венах, артериях и предсердиях. Они реагируют на изменение объемов сосудов и несут информацию по афферентным нервам к нейронам гипоталамуса и продолговатого мозга (к центру волюморегуляции). При отклонении от нормального уровня (от 4 л жидкости) — раздражаются барорецепторы, изменяется продукция адреногломерулотофина — нейропептида заднего гипоталамуса или эпифиза, изменяется продукция альдостерона, что приводит к сдвигу осмотического давления крови. Затем раздражаются осморецепоры, меняется продукция АДГ и окситоцина, что вызывает изменение реабсорбции воды в почках, изменяется продукция ренина, а следовательно — ангиотензина и альдостерона, что
изменяет реаосорбцию ионов натрия, изменяется продукция атриопептина в предсердиях и ЦНС, что меняет реабсорбцию натрия и деятельность сердца, меняется деятельность центров, регулирующих сердечно-сосудистую систему, что приводит к перераспределению ОЦК.
Осморегуляция — поддержание на заданном уровне осмотического давления крови (6,6— 7,6 атм, или 285—310 мосмоль/л, или 285—310 ммоль/л), осуществляется с участием ос-морецепторов, расположенных в супраоптическом ядре гипоталамуса, а также в печени, почках, сердце. На основе афферентации к центру осморегуляции, расположенному в гипоталамусе, происходит изменение продукции антидиуретического гормона, окситоцина, что приводит к изменению реабсорбции воды в собирательных трубках почек и за счет этого достигается нормализация осмотического давления крови. Учитывая, что основным ионом, создающим осмотическое давление, является натрий, одновременно происходит регуляция его содержания в крови с участием ренин-ангиотензин-альдостеронового механизма и за счет натрийуретического гормона (атриопептина).
Регуляция ионного состава крови имеет прямое отношение к регуляции осмотического давления, волюморегуляции (см. выше), но она предназначена и для отдельных ионов, независимо от уровня осмотического давления и ОЦК. Рецепторы, воспринимающие уровень ионов — натриевые, калиевые, кальциевые, хлорные — в основном расположены в печени, а также, вероятно, в гипоталамусе. Информация достигает центра регуляции ионного состава крови, который расположен в гипоталамусе, от него сигналы управления идут к железам внутренней секреции, в том числе к коре надпочечников (выделение альдостерона), поджелудочной железы (инсулин). Кроме того, кровь непосредственно оказывает влияние на железы внутренней секреции, продуцирующие ионрегулирующие гормоны, в том числе на почки (ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм), щитовидную и паращитовидную железы (паратгормон, тирокальцитонин), предсердие (натрийуретический гормон).
БЕЛКИ КРОВИ
Общее содержание всех белков крови в норме 65—85 г/л. К ним относятся альбумин — 52—58% всех белков крови, глобулины (а1, а2, в, у) и фибриноген. Уровень белков крови отражает состояние белкового обмена, имунный статус организма. В целом, белки крови определяют величину онкотического давления, буферные свойства крови, вязкость плазмы, способность крови осуществлять транспортную функцию и иммунную защиту. Онкотическое давление плазмы крови обусловлено всеми белками крови, но основной вклад (на 80%) вносит альбумин. Величина онкотического давления составляет 1/200 осмотического давления, или 25— 30 мм рт. ст., или 2 мосмоль/л. Белки, будучи осмотически активными частицами, не способны, как правило, выходить за пределы кровеносных сосудов и поэтому обеспечивают сохранение воды во внутрисосудистом секторе. Благодаря этому белки играют важную роль в транскапиллярном обмене. Гипопротеинемия, возникающая, например, в результате истощения, кахексии, сопровождается отеками тканей (переходом воды в межклеточное пространство).
Фракция Р-глобулинов отражает уровень белков, участвующих в транспорте липидов, полисахаридов, железа, а уровень у-глобулинов свидетельствует прежде всего об уровне иммуноглобулинов G, М, А, Е, т. е. о состоянии гуморального звена иммунитета.
Концентрация фибриногена в крови указывает на состояние системы свертывания крови. Гипофибриногенемия является грозным для жизни человека состоянием, так как отражает резкое снижение способности крови к свертыванию.
КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЕ РАВНОВЕСИЕ (КЩР)
Концентрация водородных ионов, которая выражается отрицательным логарифмом молярной концентрации ионов водорода — рН (например, рН=1 означает, что концентрация равна 10'1 моль/л; рН=7 означает, что концентрация составляет 10"7 моль/л, или 100 нмоль), существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химические свойства биомолекул и надмолекулярных структур. Норма рН: внутри клетки — рН=7,0 или 100 нмоль/л,
176
внеклеточная жидкость — рН 7,4, или 40 нмоль/л, артериальная кровь — рН 7, 4, или 40 нмоль/л, венозная кровь — рН 7,35, или 44 нмоль/л. Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, — 7,0—7,8, или от 16 до 100 нмоль/л.
Поддержание рН крови является важнейшей физиологической задачей — если бы не существовало механизма поддержания рН, то огромное количество кислых продуктов, образующихся в результате метаболических процессов вызывало бы закисление (ацидоз). В обычных условиях образуется летучая угольная кислота, в сутки около 20—25 моль, или 550 л, которая удаляется через легкие, а также нелетучие кислоты, в том числе молочная, серная, общее число которых достигает 100 ммоль/сутки и удаление которых осуществляется с участием почек и печени. В меньшей степени в организме накапливаются в процессе метаболизма щелочи, которые могут снизить содержание водорода (сместить рН среды в щелочную сторону — алкалоз).
Можно выделить 4 основных механизма поддержания КЩР: 1. буферирование; 2. удаление углекислого газа при внешнем дыхании; 3. регуляция реабсорбции бикарбонатов в почках; 4. удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водорода в почках).
Буферные системы крови представлены 4 системами.
1. Гемоглобиновый буфер находится в эритроцитах. Он представлен системой «дезок-сигемоглобин-оксигемоглобин». При накоплении в эритроцитах избытка водородных ионов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе Н4' (связывает ионы водорода). Этот процесс происходит в период прохождения эритроцита по тканевым капиллярам, благодаря чему не возникает закисления среды, несмотря на поступление в кровь большого количества угольной кислоты. В легочных капиллярах в результате повышения парциального напряжения кислорода гемоглобин присоединяет кислород, отдавая ионы водорода, которые используются для образования угольной кислоты и в дальнейшем выделяется через легкие в составе воды.
2. Карбонатный буфер представлен бикарбонатом (гидрокарбонатом) натрия и угольной кислотой (NаНСО3/Н2СО3). В норме соотношение этих компонентов должно быть 20:1, а уровень бикарбонатов — в пределах 24 ммоль/л. При появлении в крови избытка ионов водорода в реакцию вступает бикарбонат натрия, в результате чего образуется нейтральная соль и угольная кислота, происходит замена сильной кислоты (хорошо диссоциирующей на анион и ионы водорода) на более слабую кислоту (она слабее диссоциирует на анион и ион водорода), какой является угольная кислота. Избыток угольной кислоты выделяется легкими. При появлении в крови избытка щелочи или щелочного продукта в реакцию вступает второй компонент бикарбонатного буфера — угольная кислота, в результате чего образуется бикарбонат натрия и вода. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Таким образом, благодаря легким и почкам соотношение между бикарбонатом и угольной кислотой поддерживается на постоянном уровне, равном 20:1. Кстати, это соотношение свидетельствует о том, что щелочной компонент буфера (или щелочной резерв) должен быть больше кислотного резерва, так как вероятность образования в организме кислых продуктов намного выше, чем образование щелочных продуктов. В клинической практике бикарбонатный буфер широко используется для коррекции нарушения КЩР.
3. Фосфатный буфер представлен солями фосфорной кислоты, двух- и однозамещенным натрием (Na2HP04 и NaН2PО4) в соотношении 4:1. При появлении в среде кислого продукта образуется однозамещенный фосфат NаН2РО4 — менее кислый продукт, а при защелачивании образуется двузамещенный фосфат Na2HPО4. Избыток каждого компонента фосфатного буфера выводится с мочой.
4. Белковый буфер. За счет наличия в составе белков плазмы щелочных и кислых аминокислот белок связывает свободные ионы водорода, т.е. препятствует закислению среды; одновременно он способен сохранить рН среды при ее защелачивании.
В эритроцитах действуют все четыре буферные системы, в плазме — три (отсутствует гемоглобиновая система), а в клетках различных тканей основная роль в поддержании рН принадлежит белковой (точнее имидазол-протеиновой) и фосфатной системам.
177
Таблица 6. Лабораторные показатели КЩР
ПОКАЗАТЕЛИ
| ||
Международная символика
|
Отечественная символика
|
Норма
|
рН крови
|
рН
|
7,4
|
рС02 крови
|
рСОг
|
40 мм рт.ст.
|
концентрация Нв
|
концентрация Нв
|
160 г/л
|
88 (Bufer base)
|
БО — буферные основания, щелочной резерв
|
48—49 ммоль/л*
|
BD (Base deficite)
|
ДО—дефицит буферных оснований
|
0—2 ммоль/л**
|
BE (Base excess)
|
ИО — избыток буферных оснований
|
0—2 ммоль/л**
|
SB (Standart bicarbonate)
|
СБ—стандартные бикарбонаты
|
при рН 7, 4 и pCOz = 40 мм рт.ст. СБ = 24 ммоль/л***
|
AB (Actual bicarbonate)
|
АБ — актуальные,или истинные, бикарбонаты
|
без приведения к стандартным условиям, 23 ммоль/л
|
Пояснения к таблице:
* БО — буферные основания включают следующие показатели:
бикарбонатный буфер — 24 ммоль/л: протеиновый буфер — 17 ммоль/л (при условии, что концентрация белка в крови 70 г/л), гемоглобиновый буфер — 6,7 ммоль/л (при условии, что концентрация гемоглобина — 160 г/л), фосфатный — 2 ммоль/л: общая сумма БО — 48—49 ммоль/л.
** При анализе показателей КЩР рассчитывают разницу между нормальными величинами БО и реальными (актуальными). Разница между ними указывает на наличие дефицита оснований ДО, или избытка оснований ИО соответственно. ДО измеряется в ммоль/л и означает количество оснований (в ммоль/л), необходимое для приведения рН к 7,4. ИО — избыток оснований — означает количество кислоты. необходимой для приведения рН к 7.4 (в ммоль/л).
*** Стандартные бикарбонаты определяют при приведении образца крови к стандартным условиям, т. е. рН 7.4 и рСО^ — 40 мм рт.ст. Актуальные (истинные) бикарбонаты определяют в образце крови, не приводя его к стандартным условиям.
При сдвиге рН в кислую сторону — рН 7,3—7,0 — говорят об ацидозе, а при наличии рН в пределах 7,45—7,80 — об алкалозе.
Ацидоз бывает респираторный и нереспираторный. Респираторный обусловлен нарушением выделения углекислого газа в легких, например, при пневмонии. Нереспираторный, или метаболический, возникает в результате накопления нелетучих кислот, например, молочной кислоты, при недостаточности кровообращения, уремии, при поступлении кислот извне, например, при отравлении. Алкалоз также бывает респираторный — при гипервентиляции легких, и нереспираторный, или метаболический, как следствие потери кислот или накопления оснований.
С целью дифференцировки клинического состояния ацидоза и алкалоза введено понятие о стадиях: компенсированный и некомпенсированный ацидоз или алкалоз. В первом случае изменения рН незначительны, так как щелочной или кислотный резерв еще способствует сохранению рН, во втором случае запасы резервов существенно снижаются, и поэтому сдвиги рН более выражены.
178
Механизмы регуляции КЩР заключаются в наличии управляемых процессов реабсорбции бикарбоната натрия, фосфатов, связывания ионов водорода. При ацидозе, в частности, возрастает реабсорбция бикарбоната натрия, этот важный компонент буферной системы благодаря механизмам реабсорбции сохраняется в крови. Процесс регулируется величиной рСО2, которая в норме составляет 40 мм рт. ст., а точнее — активностью карбоангидразы эпителия почечных канальцсв. При алкалозе реабсорбция бикарбоната натрия снижается и тем самым в плазме крови сохраняется необходимое равновесие между бикарбонатом и угольной кислотой (20:1).
Аналогичный механизм регуляции реабсорбции фосфатов: при закислении среды в почках возрастает секреции ионов водорода в просвет канальцев, где эти ионы вступают в реакцию с двузамещенным фосфорнокислым натрием (Na2HPО4) и образуется однозамещен-ный фосфорнокислый натрий (NаН2РО4), который выделяется с мочой.
Важным механизмом поддержания рН крови является способность почек связывать ионы водорода аммиаком. При избытке ионов водорода они секретируются эпителием почечных канальцев в просвет канальца. Одновременно в эпителии канальцев усиливается образование аммиака из аминокислот, в том числе из глутаминовой. Аммиак секретируется в просвет канальца, где связывает ионы водорода и превращается в аммоний, который не способен реабсорбироваться и поэтому выводится с мочой.
При нарушении секреторной и реабсорбционной функций почек в значительной степени снижается способность организма к поддержанию КЩР.
ЭРИТРОПОЭЗ
Красный костный мозг у взрослого человека является местом продукции форменных элементов крови. Его масса у взрослого человека достигает 1,5—2 кг. Он находится в плоских костях (кости таза, грудина, ребра, грудные и поясничные позвонки), а также в мета-физах трубчатых костей. Костный мозг состоит из клеток стромы: фибробластов, остеобластов, жировых клеток, а также из кроветворных клеток, среди которых выделяют три вида:
родоначальные, или стволовые клетки — 1—2%, пролиферирующие, или созревающие — 25—40% и зрелые — 60—75% от всех клеток.
Согласно взглядам Максимова А. А. (1900—1927 гг.), все форменные элементы крови происходят из единой стволовой кроветворной клетки (СКК), или полипотентной клетки. Эти клетки, как показано современными исследованиями, способны к дифференцировке во всех направлениях, могут дать начало любому ростку форменных элементов крови и, одновременно, способны к длительному самоподдерживанию. Каждая СКК при своем делении превращается в две дочерние клетки — одна из них вступает на путь пролиферации, а вторая — идет на продолжение класса полипотентных клеток, т. е. на самоподдержание. Дифференцировка СКК происходит под влиянием гуморальных факторов, попадающих в микроокружение СКК. На самом начальном этапе СКК имеет возможность дифференцироваться в трех направлениях:
1. КОЕв — колониеобразующая единица В-лимфоцитарная. Это происходит под влиянием воздействия на СКК интерлейкина-1. В последующем из этой популяции образуются лимфоциты В и плазмоциты путем последовательного превращения — пролимфобласт В, пролимфоцит В, лимфоцит В, плазмобласт, проплазмоцит, плазмоцит.
2. КОЕт — колониеобразующая единица Т-лимфоцитарная. Дифференцировка стволовой кроветворной клетки в этом направлении происходит под влиянием интерлейкина-П. В дальнейшем эти клетки дифференцируются последовательно: пролимфобласт Т, пролимфоцит Т, лимфоцит Т, который в свою очередь дифференцируется в хелперы, супреесоры, киллеры и Т-лимфоциты памяти.
3. КОЕс — колониеобразующая единица смешанная. Дифференцируется под влиянием воздействия на СКК интерлейкина-Ш. Этот росток дает начало всем остальным клеткам крови — нейтрофилам, базофилам, эозинофилам, эритроцитам, тромбрцитам.
179
Одно из направлений, по которому идет дифференцировка КОЕ^ — это росток красной крови. Под влиянием гуморального фактора, получившего название БПА — бурстподдерживающей активности, дифференцируется в БОЕ — бурстобразующую единицу. Затем под влиянием эритропоэтина происходит последовательное превращение БОЕ в эритроцит через ряд стадий. На всех этапах дифференцирующее воздействие оказывает эритропоэтин.
В целом, за сутки синтезируется 200—250 млрд. клеток (примерно 2—4 столовые ложки). В костном мозге вокруг каждой стволовой клетки развивается свое микроокружение, в центре которого происходит последовательное созревание соответствующих элементов крови. Это так называемые островки — эритропоэтический островок, мегакариоцитопоэтический островок и т.п.
Относительно процессов регуляции гемопоэза в настоящее время известно, что главным механизмом, ведущим к дифференцировке и пролиферации клеток, являются гормональные факторы. Выше уже упоминались некоторые из них, например, интерлейкины-1, -II и -III. Они продуцируются, вероятнее всего, Т-лимфоцитами.
Последующая дифференцировка идет под влиянием соответствующих поэтинов, которые в последние годы чаще называют КСФ — колониестимулирующий фактор, соответственно эозинофильный КСФ, базофильный КСФ, грануломакрофагальный. Обнаружены и факторы, тормозящие гемопоэз, в частности, в отношении миелопоэза такими свойствами обладают Т-супрессоры, продукты макрофагов и моноцитов — лактоферрины, кислый изоферритин.
Особенно интенсивно разрабатывается вопрос об эритропоэзе. Установлено, что эритропоэз активируют БПА (бурстподдерживающая активность), или промоторный гормон, который продуцируется Т-лимфоцитами и макрофагами, интерлейкин-Ш, продуцируемый Т-лимфоцитами, эритропоэтин.
Первые сведения об эритропоэтине были получены в 1906 г. Карнотом и Дефландором. На сегодня известно, что эритропоэтин продуцируется в почках в клетках ЮГА, в печени (клетки Купфера) и селезенке. Однако основное место синтеза — почки. В нормальных условиях продуцируется небольшое количество эритропоэтина, который достигает клеток красного мозга и взаимодействует с рецепторами для эритропоэтина, в результате чего изменяется концентрация в клетке цАМФ, что повышает синтез гемоглобина. Продукция эритропоэтина существенно возрастает в почках при гипоксии любого происхождения. Именно благодаря этому при подъеме в горы у человека значительно повышается продукция эритроцитов. Если человека быстро опустить на равнину, то некоторое время у него в крови все еще будет сохраняться высокий уровень эритроцитов, что облегчает транспорт кислорода. Эта методика используется высококвалифицированными спортсменами при подготовке к важнейшим соревнованиям сезона.
Стимуляция эритропоэза проходит также под влиянием таких неспецифических факторов как АКТГ, глюкокортикоиды, ТТГ, Т3, Т4, катехоламины (при их взаимодействии с бета-адренорецепторами), андрогены, ПГЕ1, ПГЕ2, а также при активации симпатической нервной системы. Ряд факторов оказывает тормозное влияние на эритропоэз, в том числе эстрогены, парасимпатическая система, а также, возможно, специфический гормон — ингибитор эритропоэза. Тот факт, что эстрогены тормозят эритропоэз, вероятно, приводит к тому, что в период беременности уровень эритроцитов часто снижен (имеет место анемия). Однако в нормальных условиях этой анемии препятствует бета-адреномиметик, существование которого обнаружено в наших исследованиях.
Для нормального процесса эритропоэза необходимо постоянное поступление целого ряда веществ, факторов, в том числе железа (20—25 мг в сутки), витамина В12, или внешнего фактора Касла, который всасывается в кишечнике при условии выработки внутреннего фактора Касла, представляющего из себя мукопротеид желудка (муцин+пептид, отщепляемый от пепсиногена при его превращении в пепсин), фолиевой кислоты (для синтеза нуклеиновых кислот и гемоглобина), витамина С, витамина В6 (для синтеза гема), витамина В2 (для образования липидной стромы эритроцитов), пантотеновой кислоты (для построения
180
фосфолипидов). Отсутствие одного или нескольких этих факторов приводит к развитию анемии — стойкому снижению уровня эритроцитов в крови, в том числе к железодефицитной или мегалобластной анемиям.