Глава 11

СИСТЕМА КРОВИ

Система крови — совокупность органов кро­ветворения, периферической крови, органов кроверазрушения и нейрогуморального аппа­рата регуляции (Г.Ф.Ланг). ~

11.1. Кровь как внутренняя среда организма

11.1.1. ПОНЯТИЯ, ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КРОВИ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ

Внутренняя среда организма — это совокуп­ность жидкостей, включающая кровь, лимфу, тканевую и цереброспинальную жидкости. Значение внутренней среды организма состо­ит в том, что из нее ткани получают все необ­ходимое для своей жизнедеятельности и от­дают в нее метаболиты (продукты обмена ве­ществ).

Состав крови. Кровь — жидкая ткань орга­низма. Она состоит из плазмы (жидкая часть крови) и форменных элементов — эритроци­тов, лейкоцитов, тромбоцитов. Плазмы со­держится 55—60 %, форменных элементов — 40—45 %'. Соотношение плазмы и формен­ных элементов определяется при помощи прибора гематокрита. Гематокритное чис-ло_— это количество форменных элементов крови в процентах от общего объема крови (в норме оно равно 40—45).

Количество крови в организме человека составляет 5—9 % от массы тела, т.е. у чело­века массой 65—70 кг количество крови 4,5-— 6 л. В организме в состоянии покоя до 45— 50 % всей массы крови находится в кровяных депо (селезенке, печени, легких и подкожном сосудистом сплетении), являющихся резерву­арами крови. В селезенке кровь может быть почти полностью выключена из циркуляции, а в печени и сосудистом сплетении кожи кровь циркулирует в 10—20 раз медленнее, чем в других сосудах.

Функции крови: 1) транспортная — до­ставка тканям различных веществ; за счет

этого выполняются функции: а) дыхательная; б) питательная; в) экскреторная; г) регуля­ции постоянства температуры тела; д) регуля-торная — участие в гуморальной регуляции многих функций организма; 2) защитная -участие в фагоцитозе, образовании антител.

Физико-химические свойства крови. Кровь обладает тремя свойствами: а) суспензионны­ми; б) коллоидными; в) электролитными. Суспензионные и коллоидные свойства крови зависят от количества белков и от соотноше­ния их различных фракций (альбумины, гло­булины). Белки удерживают жидкую часть крови в кровяном русле. Электролитные свойства крови обусловлены содержанием в ней разнообразных солей. Они обеспечивают осмотическое давление крови, которое в нор­ме составляет 6,6—7,6 атм. Кровь имеет сла­бощелочную реакцию, ее рН 7,35—7,45.

Одним из показателей состояния внутрен­ней среды организма является величина ос­мотического давления плазмы крови. Функ­ции клеток организма могут осуществляться при относительном 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 кронью, называется изотоничес­ким (0,85—0,9 % раствор натрия хлорида). Раствор с более высоким осмотическим дав­лением, чем осмотическое давление крови, называется гипертоническим, а имеющий более низкое давление — гипотоническим. Часть осмотического давления, создаваемого белками плазмы, называют онкотическим давлением (25—30 мм рт.ст.).

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 окис-

206

яительно-восстановительных реакций, про­цессы обмена белков, углеводов и лилидов, 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. Величина рН является одним из самых «жестких» пара­метров крови и колеблется у человека в норме в очень узких пределах — 7,35—7,45. Более значительные изменения рН крови связаны с патологическими нарушениями обмена веществ. В других биологических жидкостях и в клетках рН может отличаться ог рН крови. Так, в эритроцитах рН состав­ляет 7.18—7,20. Сдвиг рН крови даже на 0,1 за указанные границы обусловливает 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 (КОС) поддерживается буферными системами крови, а регулируется с помощью легких, желудочно-кишечного тракта, почек.

Буферной системой называют смеси, ко­торые обладают способностью препятство­вать изменению рН среды при внесении в нее кислот или оснований. Буферными свой­ствами обладают смеси, которые состоят из слабой кислоты и ее соли, содержащей силь­ное основание, или из слабого основания и соли сильной кислоты. Наиболее емкими бу­ферными системами крови являются бикар-бонатная, фосфатная, белковая и гемоглоби-новая. Первые три системы особенно важ­ную роль играют в плазме крови, а гемогло­биновый буфер, самый мощный, действует в эритроцитах,

Бикарбонатный буфер состоит из слабой угольной кислоты Н₂СО₃ и бикарбонатов: NaHCOj в плазме и КНСО₃ в клетках. В нор­мальных условиях (при рН крови около 7,4) в плазме бикарбоната в 20 раз больше, чем уг­лекислоты. При образовании в плазме избыт­ка кислореагирующих продуктов ионы водо­рода соединяются с анионами бикарбоната (НСОз). Бикарбонатный буфер способен ней­трализовать и избыток оснований. В этом случае ионы ОН"" связываются углекислотой и вместо самого сильного основания OI-Г об­разуется менее сильное НСО^, избыток кото­рого в виде бикарбонатных солей выделяется почками. До тех пор пока количество уголь­ной кислоты и бикарбоната натрия изменя­ется пропорционально и между ними сохра-

няется соотношение 1:20, рН крови остается в пределах нормы, поэтому содержание со­ставных частей бикарбонатного буфера явля­ется важнейшим показателем кислотно-ос­новного состояния организма.

Фосфатный буфер представлен солями одно- (NaH₂PO₄) и двузамещенных (Na₂HPO₄) фосфатов. Фосфатная буферная система явля­ется основной буферной системой клеток. Механизм коррекции сводится к образованию подвижных фосфатов в клетке и фосфорных солей мочи. При нормальном рН в плазме со­отношение одно- и двузамещенных фосфат­ных солей составляет 1:4. Этот буфер участву­ет в почечной регуляции КОС, а также в регу­ляции реакции некоторых тканей. В крови же его действие главным образом сводится к под­держанию постоянства и воспроизводства би­карбонатного буфера. Так, при избытке в крови Н^СОз происходит обменная реакция: Н₂СО₃ + Na₂HPO₄ - NaHCQa + NaH₂PO₄, т.е. избыток Н₂СО₃ устраняется, а концентрация NaHCO₃ увеличивается, поддерживая посто­янство отношений компонентов бикарбонат­ного буфера.

Белковая буферная система является до­вольно мощной. Белки плазмы крови содер­жат достаточное количество кислых и основ­ных радикалов. Поэтому они могут взаимо­действовать с основаниями и кислотами,

Гемоглобиновый буфер является самой емкой буферной системой. На его долю при­ходится до 75 % всей буферной емкости крови. Гемоглобин, как и другие белки, явля­ется амфолигом. Свойства буферной системы гемоглобину придает главным образом его способность постоянно находиться в виде двух форм — восстановленного (редуцирован­ного) гемоглобина ННЬ, связывающего ионы Н⁺, и окисленного (оксигемоглобина) КНЬО₂, отдающего ионы Н⁺ (см. раздел 12.3.2).

Гемоглобиновый буфер уменьшает закис-ление среды также и с помощью образования карбаминовой связи с СО₂: ННЬСО₂ (см. раз­дел 12.3.2).

Буферные системы стабилизируют рН крови лишь на молекулярном уровне, но не обеспечивают выведения из организма ос­новных или кислых элементов. Регулируют рН различные органы и системы, главными из которых являются легкие и почки.

11.1.2. СОСТАВ ПЛАЗМЫ И ЗНАЧЕНИЕ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Плазма — жидкая часть крови, остающаяся

после удаления из нее форменных элементов. В ее состав входят неорганические (около

1 %) и органические (около 9 %) вещества, 90 % плазмы составляет вода (схема ИЛ). Неорганические вещества — минеральные соли, которые создают осмотическое давле­ние крови, рН, участвуют в процессе сверты­вания крови. Органические вещества плазмы включают ряд компонентов.

1. Б е л к и (67—75 г/л), среди них альбу­минов — 37—41 г/л, глобулинов — 30—34 г/л, фибриногена 3,0—3,3 г/л. Значение белков:

1) обеспечивают коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление (25—30 мм рт.ст.);

2) образуют иммунные антитела; 3) участву­ ют в процессе свертывания крови (фибрино­ ген и другие плазменные факторы свертыва­ ния крови); 4) обеспечивают вязкость крови;

5. регулируют рН крови (белковый буфер);

6. выполняют транспортную функцию. Альбумины составляют 50—60 % от общего

количества белков плазмы крови, образуются в печени и костном мозге. Они обладают вы­сокой гидрофильностью, играют главную роль в создании онкотического давления крови, выполняют транспортную функцию за счет большого числа в них активных поляр­ных диссоциированных групп (связывают и переносят различные вещества, в частности гормоны, лекарства), выполняют также пита­тельно-пластическую функцию, так как яв­ляются резервным белком при голодании.

Глобулины составляют 35—40 % от общего количества белков. С помощью электрофоре­за на бумаге из глобулинов выделяют а,-, а₂-, Р- и у-фракции, а в агаровом геле обнаружи­вают 7—8 фракций, в крахмальном или поли-акриламидном геле — до 16—17 фракций, а при иммуноэлектрофорезе получают до 30 фракций глобулинов. В состав глобулинов входят: 1) липоидный компонент — липопро-теиды (а- и р-глобулины); 2) углеводный компонент — гликопротеиды (а,- и а₂-гло-

булины); 3) металлы — металлопротеиды. К ним относятся трансферрин (р-глобулин) и церулоплазмин (а_гглобулин). Значение глобулинов состоит в том, что они выполня­ют защитную функцию, р- и у-глобулины яв­ляются источником образования иммунных антител, образующихся в ответ на поступле­ние в организм чужеродных белков.

2. Азотсодержащая часть плаз­ мы небелковой природы — это промежуточные продукты обмена белка. Они составляют остаточный азот. Основными компонентами остаточного азота являются азот мочевины, аминокислот (в основном глутамина и глутаминовой кислоты), моче­ вой кислоты. Содержание остаточного азота в крови составляет 14,3—28,6 ммоль/л. При некоторых патологических состояниях содер­ жание остаточного азота в крови повышает­ ся — развивается азотемия. В зависимости от причин она подразделяется на ретенционную и продукционную. Ретенционная азотемия наступает в результате недостаточного выде­ ления с мочой азотсодержащих продуктов при нормальном поступлении их в кровяное русло. Продукционная азотемия возникает при избыточном поступлении азотсодержа­ щих продуктов в кровь как следствие усилен­ ного распада тканевых белков, например, из злокачественной опухоли. Функция почек при этом, как правило, не нарушена.

3. Безазотистые органические вещества — глюкоза, содержание ко­ торой в крови 3,3—5,5 ммоль/л, или 80— 120 мг%; молочная, пировиноградная кисло­ ты, липиды (фосфолипиды, жирные кисло­ ты, лецитин). Концентрация глюкозы в арте­ риальной крови выше, чем в венозной. Это обусловлено непрерывным использованием глюкозы клетками тканей и органов. Молоч­ ная кислота является продуктом гликолиза

208

(расщепления углеводов) и гликогенолиза (расщепления гликогена). Увеличение кон­центрации молочной кислоты в крови связа­но в основном с усилением ее продукции в мышцах, а также с понижением способности печени превращать молочную кислоту в глю­козу и гликоген. То же относится и к пирови-ноградной кислоте. Содержание липидов в крови колеблется в довольно широких преде­лах и зависит от характера пищи. Значитель­ная часть липидов в плазме крови представ­лена в форме липопротеидов, связанных главным образом с а- и р-глобулинамй.

4. В состав органических ве­ществ плазмы крови входят также био­логически активные вещества — ферменты, витамины и гормоны.

11.2. ФИЗИОЛОГИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

11.2.1. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Эритроциты — самые многочисленные кле­точные элементы крови; в зависимости от размеров различают нормоциты, микроциты и макроциты. У человека и других млекопи­тающих эритроциты не имеют ядра, мито­хондрий, белоксинтезируюЩеТГВистемы. Для эритроцитов характерны гомогенная цито­плазма и наличие в ней гемоглобина. На долю белка гемоглобина приходится 34 % общей и 90—95 % сухой массы эритроцитов.

Исследование эритроцитов в сканирую­щем электронном микроскопе позволило оп­ределить наличие их различных (в зависи­мости от поверхностной архитектоники) форм в периферической крови. Около 85 % всех эритроцитов составляют щ&шижш» имеющие форму двояковогнутого диска, что обеспечивает некоторые диффузионные пре­имущества, необходимые для выполнения эритроцитами их основной функции — пере-носа дыхательных газов крови (рис. ИЛ). При такой форме эритроцитов" значительно увеличивается их диффузионная поверх­ности которая у взрослого человека состав­ляет суммарно около 3800 м². Остальные 15 % эритроцитов имеют различную форму, размеры и отростки на поверхности клетки.

В структуре эритроцитов различают стро-му, которая состоит из остова клетки, и по­верхностного слоя — мембраны. Строение клеточной мембраны эритроцитов имеет сходство с мембранами ядерных клеток. По­мимо белка спектрина, в мембране и цито-скелете эритроцитов обнаружены рецептор-

Рис. ИЛ. Зрелые эритроциты.

ные белки — гликопротеиды, каталитические белки — ферменты, играющие роль в транс­порте ионов и образующие каналы в мембра­не. Одним из важных гликопротеидов явля­ется гликофорин, содержащийся как на внешней, так и на внутренней поверхностях мембран эритроцитов. Гликофорин содержит большое количество сиаловой кислоты и об­ладает значительным отрицательным заря­дом. В мембране он располагается неравно­мерно, образует выступающие из мембраны участки, которые являются носителями им­мунологических детерминант, т.е. служат ре­цепторами для вирусов и местами для при­крепления агглютининов.

В отличие от мембран всех других клеток организма мембрана эритроцитов легкопро­ницаема для анионов HCOj, СГ, а также для О₂, СО₂, Н⁺, ОН", в то же время малопрони­цаема для катионов К⁺ и Na⁺. Проницае­мость для анионов примерно в 1 млн раз выше, чем для катионов. Толщина мембраны эритроцитов, по данным разных авторов, ко­леблется от 1 до 2 нм. Транспорт веществ через мембрану эритроцитов осуществляется, как и в других клетках (см. раздел 2.5).

Гиалоплазма эритроцита при электронной микроскопии выглядит электронно-плотной, содержит многочисленные гранулы гемогло­бина размером 4—5 нм. Касаясь содержимого эритроцитов, необходимо отметить в нем до 60 % воды и 40 % сухого остатка, причем, как указывалось выше, 90—95 % сухого остатка приходится на гемоглобин и 5—10 % состав­ляют различные белки, глюкоза, липиды и минеральные вещества. Другие клетки орга­низма содержат значительно больше воды — примерно 80 % и более.

Особенности строения эритроцитов, их форма обусловливают различные физиологи­ческие и физико-химические свойства эрит­роцитов.

209

1. Пластичность эритроцитов — это их способность к обратимой деформации при прохождении через микропоры и узкие изви­ тые капилляры диаметром до 2,5—3 мкм. Свойство пластичности выражено у дискоид- ных эритроцитов; размеры нормального дис- коидного эритроцита составляют _W7,2— 7,5 мкм. Пластичность эритроцита во многом определяется особенностями строения ци- тоскелета эритроцитов, расположением и со­ стоянием белковых молекул цитоскелета. FIcl мере старения эритроцитов их способность к деформации снижается, а превращение их в сфероциты (имеющие форму шара) за счет изменения цитоскелета приводит к тому, что они не могут проходить через капилляры диаметром до 3 мкм и задерживаются крас­ ной пульпой селезенки. Такие эритроциты не способны пройти в синус селезенки и фаго­ цитируются клетками мононуклеарной фаго­ цитирующей системы. Считают, что в про­ цессе старения эритроцитов возникает необ­ ратимая агрегация спектрина и гемоглобина, что обусловливает нарушение структуры и пластических свойств эритроцитов. Пластич­ ность эритроцитов зависит также от содержа­ ния и соотношения различных фракций ли- пидов в мембрдые..клеток, причем очень важ­ ным является соотношение фосфолипидов и холестерина, которое определяет свойство текучести мембраны эритроцитов и других клеток. Данное соотношение выражается в виде липолитического коэффициента (ЛК). В норме

₌ холестерин ^J1^ лецитин '^у'

Липиды в мембранах эритроцитов нахо­дятся почти исключительно в форме бислоя. При увеличении количества лецитина воз­растает проницаемость мембран эритроци­тов. При снижении количества холестерина, изменении его положения в мембране проис­ходит снижение стойкости эритроцитов, ме­няются свойства текучести их мембран.

2. Осмотическая стойкость эритроцитов. Осмотическое давление в эритроцитах не­ сколько выше, чем в Плазме крови, что обес­ печивает тургор клеток. Это создается высо­ кой внутриклеточной концентрацией белков по сравнению с плазмой крови. При этом со­ держание низкомолекулярных веществ в эри­ троцитах значительно ниже, чем в плазме крови.

При помещении эритроцитов в гипотони­ческую среду может наступить осмотический, или коллоидно-осмотический, гемолиз. По­следний обусловлен тем, что вода поступает в

эритроциты до того момента, когда мембрана разрывается и гемоглобин выходит в окружа­ющую среду. В умеренно гипотонической среде эритроциты приобретают сферическую форму. Резистентность, или устойчивость эритроцитов может резко снижаться при раз­личных формах врожденных или приобретен­ных гемолитических анемий. Изучение осмо­тической резистентности эритроцитов у взрослого здорового человека показало, что примерно 50 % их гемолизируется в 0,43 % растворе хлорида натрия. При помещении эритроцитов в гипертоническую среду проис­ходит их сморщивание, что связано с потерей ими воды.

3. Обеспечение креаторных связей эритро­ цитами. В настоящее время установлено, что эритроциты, помимо транспорта дыхатель­ ных газов крови, обеспечивают идеальный перенос различных веществ. Это позволяет эритроцитам осуществлять межклеточные взаимодействия. Обеспечение креаторных свя­ зей эритроцитами облегчается за счет боль­ шой суммарной поверхности и их постоян­ ного движения по организму. В эксперимен­ тальных исследованиях было убедительно по­ казано, что при повреждении структуры пе­ чени у крыс эритроциты начинают усиленно транспортировать из костного мозга в печень нуклеотиды, пептиды, аминокислоты, спо­ собствуя восстановлению структуры органа.

4. Способность эритроцитов к оседанию. Удельный_в£с_э_1жгло.1щтов П j)96) выше, чем плазмы крови (1,027), поэтому "эритроциты в пробирке с кровыоТ лишенной возможности свертываться, способны медленно оседать на дно. В условиях физиологической нормы ско­ рость оседания эритроцитов невысока, что обусловлено преобладанием в плазме крови белков альбуминовой фракции. Альбумины являются лиофильными коллоидами, создают вокруг эритроцитов гидратную оболочку и удерживают их во взвешенном состоянии. Глобулины представляют собой лиофобные коллоиды, способствуют уменьшению гидрат- ной оболочки вокруг эритроцитов и отрица­ тельного поверхностного заряда их мембран, что ведет к усилению агрегации эритроцитов.

Сопротивление таких агрегатов трению меньше, чем отдельных эритроцитов, агрега­ты быстрее оседают. В связи с этим важная роль в обеспечении скорости оседания эрит­роцитов (СОЭ) отводится соотношению аль­буминовых и глобулиновых фракций крови, т.е. белковому коэффициенту (БК)- В норме

1,5-1,7.

[альбумины] [глобулины]

210

При нормальном белковом коэффициенте СОЭ составляет у мужчин 1 — 10 мм/ч, у жен­щин — 2—15 мм/ч. При некоторых патологи­ческих процессах и заболеваниях СОЭ повы­шается, так как увеличивается количество белков глобулиновой фракции (гаптоглоби-на, церулоплазмина, липопротеидов, пара-протеинов, фибриногена), получивших на­звание агломеринов.

5. Агрегация эритроцитов. При замедле­ нии движения крови и повышении ее вязкос­ ти эритроциты образуют агрегаты, обуслов­ ливая развитие феномена реологических рас­ стройств при различных критических и тер­ минальных состояниях организма, в частнос­ ти при травматическом шоке, постинфаркт­ ном коллапсе, перитоните, острой кишечной непроходимости, остром панкреатите, ожогах и других патологических состояниях. Внача­ ле агрегация эритроцитов носит обратимый характер, при этом образуются ложные агре­ гаты, или монетные столбики. В случае бы­ строго восстановления кровотока они распа­ даются на полноценные клетки с сохранен­ ными мембраной и внутриклеточной струк­ турой. При более длительном нарушении кровотока образуются истинные агрегаты. При этом возникает микротромбообразова- ние, нарушается микроциркуляция, появля­ ются выраженные метаболические и функци­ ональные расстройства в различных органах и системах.

6. Деструкция эритроцитов. Продолжи­ тельность жизни эритроцита в кровяном русле составляет около 120 .дней. В этот пе­ риод развивается физиологическое старение клетки, которое характеризуется постепен­ ным увеличением метаболических сдвигов и функциональных расстройств. Около 3 0 % эритроцитов в норме подвергается разруше­ нию в сосудистом русле. В костном мозге на­ ряду с процессами эритропоэза также воз­ можно и разрушение эритрокариоцитов и эритроцитов, усиливающееся при патологи­ ческих процессах в печени и селезенке.

11.2.2. МЕТАБОЛИЗМ ЭРИТРОЦИТОВ

Зрелые эритроциты человека отличаются не только своим упрошенным строением, но и более ограниченным количеством метаболи­ческих реакций. Как известно, в процессе трансформации ретикулоцита в зрелый эрит­роцит в течение 1—3 сут происходят сущест­венные изменения в обмене веществ клетки. Прекращается значительная часть синтети­ческих процессов: утрачивается способность

к синтезу белка, тема, липидов, фосфолипи-дов, резко снижается содержание нуклеино­вых кислот и АТФ. Почти полностью утрачи­вается способность к дыханию в связи с инактивацией флавиновых ферментов и ци-тохромоксидазы, нарушается цикл трикарбо-новых кислот.

Эритроциты в отличие от ретикулоцитов и эритрокариоцитов не способны синтезиро­вать пурины, нуклеиновые кислоты, порфи-рины. Изменение обмена веществ сочетается с изменением морфологии клетки по мере ее созревания: исчезает ядро, разрушаются ри­босомы и митохондрии при действии протеаз и липаз. В зрелых эритроцитах сохраняется способность к гликолизу и утилизации не­большого количества глюкозы в пентозном цикле.

Как известно, основная (кислородтран-спортная) функция эритроцитов не является энергозависимой. Тем не менее для поддер­жания ряда других функций и стабильности мембраны эритроцитов важное значение имеет способность клеток к синтезу АТФ, а также соединений с высокой восстанавли­вающей способностью, в частности НАДН, НАДФН. Энергетическое обеспечение клет­ки осуществляется за счет утилизации глюко­зы в результате анаэробного гликолиза, при­чем установлено, что в условиях нормы эрит­роциты утилизируют в реакциях гликолиза только глюкозу и при ее отсутствии энерге­тическое обеспечение эритроцитов наруша­ется.

Характерной особенностью анаэробного расщепления углеводов в безъядерных эрит­роцитах является существование побочно­го пути гликолиза, в результате которого 1,3-дифосфоглицерат (1,3-ДФГ) превраща­ется не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3-ДФГ. В энергетическом отношении об­разование 2,3-ДФГ менее эффективно, так как приводит к образованию лишь одной молекулы АТФ вместо двух молекул, накап­ливающихся при основном пути гликолиза. Однако роль 2,3-ДФГ не ограничивается участием в резервном механизме ресинтеза АТФ. Основное значение этого соединения заключается в регуляции сродства гемогло­бина к кислороду. При увеличении концент­рации 2,3-ДФГ в эритроците уменьшается степень сродства гемоглобина к кислороду; при этом большее количество кислорода ос­вобождается из оксигемоглобина и переда­ется тканям. При-уменьшении концентра­ции 2,3-ДФГ сродство гемоглобина к кисло­роду увеличивается, и при данном РО₂ из оксигемоглобина извлекается меньше кис-

211

лорода. Уровень 2,3-ДФГ увеличивается при заболеваниях, связанных с гипоксией, а также при стрессе, что проявляется в умень­шении сродства гемоглобина к кислороду и ограничении гипоксии.

АТФ также уменьшает сродство гемогло­бина к кислороду, однако в результате значи­тельно большего содержания 2,3-ДФГ в эритроците (примерно в 4 раза) АТФ отво­дится значительно меньшая роль в этом про­цессе.

П.2.3. КОЛИЧЕСТВО ЭРИТРОЦИТОВ И ИХ ФУНКЦИИ

Количество эритроцитов у мужчин колеблет­ся в пределах 4,5—5,5хЮ¹²/л, у женщин — 3,7—4,7x10¹²/л. Количественные изменения эритроцитов могут носить физиологический, компенсаторный или патологический харак­тер, проявляться в виде увеличения или уменьшения числа эритроцитов в перифери­ческой крови.

Эритроцитоз — состояние, характе­ризующееся увеличением количества эритро­цитов в периферической крови. В соответст­вии с механизмами развития этого состояния различают относительный и абсолютный эритроцитоз. Относительный э^шцррдитоз возникает в том случае, когда увеличивается количество эритроцитов в единице объема крови в связи со сгущением, крови, но эри-Xpori^^jie.JfaKTjiBMpyeTCH. Относительный эритроцитоз может иметь место при физи­ческой нагрузке, а также ржогах, когда воз­никает выраженная плазмопотеря через ра­невую поверхность, при неукротимой рвоте в случае кишечной непроходимости, токсикозе беременности, при диареях, сопровождаю­щих холеру, дизентерию и другие кишечные инфекции.

Абсолютный эритроцитоз — состояние, характеризующееся увеличением количества эритроцитов в периферической крови вслед­ствие усиления эритропоэза. Абсолютный эритроцитоз бывает двух видов. 1. Компен­саторный, обеспечивающий развитие ком­пенсаторно-приспособительных реакций в условиях патологии, например при сердеч­ной недостаточности или у здоровых лиц — жителей высокогорных районов в связи с хронической гипоксией и стимуляцией эри-тропоэза. 2. Патологический эритроцитоз, не обеспечивающий адаптационных реак­ций, имеет место при опухолевом пораже­нии почек, надпочечников^ гипофиза, что сопровождается усилением продукции гумо-

ральных и гормональных стимуляторов эри-тропоэза.

Эритропения— состояние, характе­ризующееся уменьшением количества эрит­роцитов в крови. В соответствии с механиз­мами развития эритропении могут носить аб­солютный или относительный характер. От­носительная эритропения обусловлена увели­чением поступления жидкости в организм, разжижением крови, что приводит к умень­шению количества эритроцитов в единице объема крови при сохраненном эритролоэзе, Абсолютная эритропения связана с различны­ми патогенетическими факторами: подавле­нием эритропоэза, усилением разрушения эритроцитов или с усиленной кровопотерей, что приводит к уменьшению содержания эритроцитов в периферической крови.

Основные функции эритроцитов. 1. Транс­порт О₂ и СО₂, аминокислот, пептидов, нук-леотидов к различным органам и тканям, что способствует обеспечению репаративно-реге-нераторных процессов. 2. Детоксицирующая функция обеспечивается благодаря способ­ности адсорбировать токсичные продукты эндогенного, экзогенного, бактериального и небактериального происхождения и их инак-тивировать. 3. Важнейшей функцией эритро­цитов является участие в регуляции кислот­но-основного состояния организма за счет гемоглобина, обеспечивающего до 70 % всей буферной емкости крови. 4. Эритроциты принимают непосредственное участие в про­цессах свертывания крови и фибринолиза за счет адсорбции на их мембране разнообраз­ных ферментов этих систем. 5. Участие в им­мунологических реакциях организма — реак­циях агглютинации, преципитации, лизиса, опсонизации, реакциях цитотоксического типа. Это обусловлено наличием в мембране эритроцитов комплекса специфических полисахаридно-аминокислотных соедине­ний, обладающих свойствами антигенов (агг-лютиногенов).

Помимо зрелых эритроцитов, в перифери­ческой крови циркулируют ретикулоциты, число которых в норме составляет 1—2%. Рлгпикулоциты —■ молодые безъядерные клет­ки — образуются на последнем этапе созре"-вания, предшествующем образованию эрит­роцита. Количество ретикулоцитов в перифе­рической крови позволяет судить об интен­сивности эритропоэза, компенсаторно-при­способительных реакциях в условиях нормы и патологии. При усилении эритропоэза воз­никает ретикулоцитоз, характеризующийся увеличением количества ретикулоцитов в крови.

212

11.2.4, СОЕДИНЕНИЯ ГЕМОГЛОБИНА И ЕГО ФУНКЦИИ

А. Структурная характеристика гемоглобина.

Гемоглобин (от греческого haema — кровь и латинского giobus — шарик) относится к чис­лу важнейших дыхательных белков, осущест­вляющих транспорт О₂ и СО_а. Гемоглобин — основной компонент эритроцитов крови всех позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. В каждом эритроците содержится около 28 млн молекул гемоглобина. Гемогло­бин — сложный протеин, относится к классу так называемых хромопротеидов (гемопроте-идов), состоит из железосодержащих групп r/ема и белкового остатка глобина. На долю гема приходится. 4 % и на белковую часть — 96 %. Молекулярная масса гемоглобина со­ставляет 64 500 Д. Динамическое взаимодей­ствие гема с глобином придает гемоглобину уникальные свойства, необходимые для обра­тимого процесса транспорта кислорода.

Г е м — это комплексное соединение про-топорфирина IX с железом. Он крайне неус­тойчив и легко превращается либо в гематин с окислением двухвалентного железа до трех­валентного и присоединением к последнему ОН", либо в гемин, содержащий вместо ОН"" ионизированный хлор. Структура гема иден­тична для гемоглобина всех видов животных. Различия в свойствах гемоглобина обуслов­лены различиями белкового компонента. Как известно, молекула гемоглобина представля­ет собой тетрамер, состоящий из двух пар полипептидных цепей, каждая из которых соединена с гемом. Совокупность четырех попарно одинаковых полипептидных цепей образует белковую часть молекулы гемогло­бина — глобин. В крови взрослого человека содержатся НЬА (95—98 %, его обозначают как HbAi), а также НЬА₂ (2-2,5 %), HbF (0,1—2 %). Молекула НЬА включает две а- и две р-полипептидные цепи, НЬА₂ — две а- и две 5-полипептидные цепи. У мужчин содер­жание гемоглобина в среднем составляет 130—160 г/л, у женщин — 120—140 г/л. Эрит­роциты, нормально насыщенные гемоглоби­ном, получили название нормохромных, со сниженным количеством — гипохромных, а с повышенным содержанием гемоглобина — гиперхромных.

Б. Соединения гемоглобина. Важнейшими соединениями гемоглобина являются оксиге-моглобин и восстановленный (редуцированный) гемоглобин. В составе этих соединений гемо­глобина сохраняется двухвалентное железо, а следовательно, не изменяется способность гемоглобина к связи с О₂. При воздействии

на гемоглобин окислителей (перекисей, су­пероксидного анион-радикала, нитритов, нитропроизводных органических веществ — хининов) происходит истинное окисление гемоглобина с отнятием электрона, превра­щением железа гемоглобина из двухвалент­ного в трехвалентное. В связи с этим образу­ется метгемоглобин, который не способен вступать в обратимую реакцию с О₂. В веноз­ной крови содержится соединение гемогло­бина с СО₂ — карбогемоглобин.

Из тканей различных органов, особенно кишечника, постоянно поступают в кровь ве­щества, вызывающие образование метгемо-глобина в условиях нормы, однако в очень небольших количествах. Это связано с нали­чием в эритроцитах антиоксидантов, в част­ности глутатиона и аскорбиновой кислоты, препятствующих образованию метгемоглоби-на или обеспечивающих его восстановление при участии фермента НАДН—метгемогло-бинредуктазы. Восстановление метгемогло-бина в гемоглобин в эритроцитах происходит в процессе ферментативных реакций с учас­тием дегидрогеназ и соответствующих суб­стратов — молочной кислоты, глюкозы, глю-козо-6-фосфата.

Карбоксигемоглобин — соеди­нение гемоглобина с угарным газом — оки­сью углерода (СО). Закономерности насыще­ния гемоглобина окисью углерода такие же, как и для насыщения гемоглобина кислоро­дом. Разница заключается в том, что сродст­во СО к гемоглобину в* 300 раз выше, чем О₂ к гемоглобину; распад карбоксигемоглобина происходит в 10 000 раз медленнее, чем окси-гемоглобина. Высокое сродство гемоглобина к СО обусловливает высокую ядовитость угарного газа. Примесь даже 0,1 % СО в ок­ружающем воздухе приводит к тому, что почти 80 % гемоглобина оказывается связан­ным с угарным газом и выключается из функции переноса кислорода.

Мио глобин — вещество, близкое по структуре гемоглобину, оно находится в мышцах.

В. Функции гемоглобина. Главными функ­циями гемоглобина являются дыхательная и буферная. Выполнение указанных функций гемоглобином возможно лишь при сохране­нии целостности эритроцитов, так как при гемолизе эритроцитов и выходе гемоглобина в плазму крови он быстро выводится из орга­низма за счет фагоцитоза клетками мононук-леарной фагоцитирующей системы, а также в силу быстрого удаления через почки.

Один моль гемоглобина может связать до 4 молей кислорода, а 1 г гемоглобина —

213

1,345 мл кислорода. Кислородная емкость кро­ви — это максимальное количество кислоро­да, которое может быть связано 1 мл крови. Насыщение гемоглобина кислородом состав­ляет 96—98 %. Связывание кислорода проис­ходит в процессе так называемой оксигена-ции, а не истинного окисления. Железо в ок-сигемоглобине остается двухвалентным. При выполнении дыхательной функции молекула гемоглобина изменяет свои размеры подобно дышащей грудной клетке. Это послужило ос­нованием для того, чтобы назвать гемогло­бин «дышащей молекулой, или молекуляр­ными легкими». Соотношение между количе­ством гемоглобина и оксигемоглобина опре­деляется в значительной степени парциаль­ным напряжением кислорода в крови, хотя при этом и не соблюдается линейная зависи­мость. Это соотношение выражается в виде кривой диссоциации оксигемоглобина. Учас­тие гемоглобина в регуляции рН крови (бу­ферная функция) связано с его ролью в транспорте кислорода и углекислого газа, а также со свойствами его как белка, являюще­гося амфолитом.

Г. Поступление железа в организм и синтез гемоглобина. Синтез гемоглобина осуществля­ется путем синхронной продукции тема и по­липептидных цепей глобина с последующим образованием законченной молекулы. Синтез гемоглобина начинается в нормоцитах. По мере дальнейшего созревания эритроидной клетки, уменьшения количества полисом в цитоплазме снижается и синтез гемоглобина. В ретикулоцитах еще возможен синтез гемо­глобина на рибосомально-цитоплазматичес-ком уровне. Зрелые эритроциты не синтезиру­ют гемоглобин. Процесс синтеза гемоглобина при эритропоэзе связан с потреблением эндо­генного железа. Важную роль в обмене эндо­генного железа играют следующие соедине­ния белковой природы: трансферрин (сидеро-филин), ферритин и гемосидерин.

Трансферрин — специфический белок, со­держащийся в плазме крови, представляет собой р-глобулин с молекулярной массой около 80 000 Д. Он выполняет транспортную функцию, обеспечивая перенос железа из слизистой оболочки кишечника и синусов паренхимы селезенки в костный мозг, где утилизируется в процессе эритропоэза.

Ферритин — водорастворимый комплекс гидроокиси железа с белком апоферритином. Молекулярная масса ферритина составляет около 460 000 Д, содержание железа — при­мерно 2 % от его массы.

Гемосидерин близок по составу к феррити-ну, содержание железа в нем составляет

около 30 % от общей массы молекулы. Ос­новными местами депонирования гемосиде-рина являются костный мозг, печень и селе­зенка. В организме здорового взрослого че­ловека содержится в целом около 3—5 г эн­догенного железа, причем в фонде эритро-на — около 60—70 %; железо запасов (ферри­тина и гемосидерина внутренних органов) составляет 30—40 %. В составе трансферри-тина содержится около 3—4 мг железа, в фер­ментах различных органов и тканей имеется еще около 150 мг железа.

Содержание эндогенного железа в орга­низме в значительной мере определяется по­стоянством поступления экзогенного железа, Однако этот процесс строго лимитирован; количество железа, всасываемого из пищи в течение суток даже при резко возросшей по­требности в. нем, не превышает 2,0—2,5 мг, Важное значение имеет не только количество железа в данном продукте, но и форма его и соответственно возможность его всасывания из данного продукта. Железо находится во многих продуктах как растительного, так и животного происхождения. Много железа в мясе, печени, почках, бобовых культурах, су­шеных абрикосах, черносливе, изюме, рисе, хлебе, яблоках. Однако из риса всасывается не более 1 % железа, из фруктов — не более 3 %. Много железа всасывается из говядины, особенно телятины, — до 22 %, из рыбы — до 11 %.

Пишевые продукты могут содержать раз­личные формы железа, входящего в состав тема, ферритина, гемосидерина, комплекс­ных соединений с оксалатами, фосфатами. Железо, входящее в состав гемсодержащщ соединений, всасывается значительно лучше, чем из ферритина и гемосидерина. Основ­ным местом депонирования железа является печень, а формами депонирования — ферри­тин и гемосидерин.

Содержание железа в сыворотке крови имеет большой диапазон колебаний в усло­виях нормы — от 70 до 170 мкг% (12,5-30,4 мкмоль/л). Железосвязывающая способ­ность сыворотки крови в норме колеблется от 30,6 до 84,6 мкмоль/л (70—470 мкг%). Под железосвязывающей способностью сыворот­ки крови понимают то количество железа, которое может связаться с трансферрином. Потери железа из организма происходят раз­личными путями: с калом, мочой, потом, эпителием кожи, причем с мочой теряется около 0,1 г железа, с эпителием кожи и потом — около 0,2—0,3 мг, с калом — около 0,4 мг/сут. Известно, что железо, теряемое с калом, включает в себя железо слущивающе-

214

гося эпителия кишки, железо желчи и экзо­генное железо, не усвоившееся из пищевых продуктов. В среднем считают, что ежесуточ­ные потери железа у мужчин и неменструи-руюших женщин составляют около 1 мг. По данным разных авторов, потери железа у женщин за одну менструацию могут широко варьировать — от 2 до 73 мг.