Физиология системы крови

ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ

Функциии  крови

     Кровь, лимфа, тканевая жидкость являются внутренней средой организма, в которой протекают многие процессы гомеостаза. Кровь является жидкой тканью и вместе с кроветворными и депонирующими органами (костным мозгом, лимфоузлами, селезенкой) образует физиологическую систему крови.

     В организме взрослого человека около 4-6 литров крови или 6-8% от массы тела. Основными функциями системы крови являются:

1.Транспортная, она включает:

а. дыхательную - транспорт дыхательных газов О2 и СО2 от легких к тканям и наоборот;

б. трофическую - перенос питательных веществ, витаминов, микроэлементов;

в. выделительную - транспорт продуктов обмена к органам выделения;

г. терморегуляторную - удаление избытка тепла от внутренних органов и мозга к коже;

д. регуляторную - перенос гормонов и других веществ, входящих в гуморальную систему регуляции организма.

2.Гомеостатическая. Кровь обеспечивает следующие процессы гомеостаза:

а. поддержание рН внутренней среды организма;

б. сохранение постоянства ионного и водно-солевого баланса, а как следствие осмотического давления.

3.Защитная функция. Обеспечивается содержащимися в крови иммунными антителами, неспецифическими противовирусными и антибактериальными веществами, фагоцитарной активностью лейкоцитов.

4.Гемостатическая функция. В крови имеется ферментная система свертывания, препятствующая кровотечению.

Состав крови. Основные физиологические константы крови

     Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов -

эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Соотношение объема форменных элементов и плазмы называется гематокритом. В норме форменные элементы занимают 42-45% объема крови, а плазма - 55-58%. У мужчин объем форменных элементов на 2-3% больше, чем у женщин. Гематокрит определяют путем центрифугирования крови, содержащей цитрат натрия, в капиллярах со 100 делениями.

     Удельный вес цельной крови 1,052-1,061 г/см3. Ее вязкость равна 4,4-4,7 пуаз, а осмотическое давление 7,6 атм. Большая часть осмотического давления обусловлена находящимися в плазме катионами натрия и калия, а также анионами хлора. Растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления крови, называют гипертоническими. Это, например, 10% раствор хлорида натрия или 40% глюкозы. Если осмотическое давление раствора ниже, чем крови он называется гипотоническим (0,3%.NaCl). В клинике, для переливания больших количеств кровезамещающих растворов, используют изотонические растворы. Их осмотическое давление такое же как у крови. Таким является физиологический раствор, содержащий 0,85% хлорида натрия. Белки крови, являясь коллоидами, также создают небольшое давление называемое онкотическим. Его величина 0,03 атм. или 25-30 мм.рт.ст.

Состав, свойства и значение компонентов плазмы

     Удельный вес плазмы 1,025-1,029 г/см3, вязкость 1,9-2,6. Плазма содержит 90-92% воды и 8-10% сухого остатка. В состав сухого остатка входят минеральные вещества (около 0,9%), в основном хлорид натрия, катионы калия, магния, кальция, анионы хлора, гидрокарбонат, фосфатанионы. Кроме того в нем имеются глюкоза, а также продукты гидролиза белков - мочевина, креатинин, аминокислоты и т.д. Они называются остаточным азотом. Содержание глюкозы в плазме 3,6-6,9 ммоль/л, остаточного азота 14,3-28,6 ммоль/л.

     Особое значение имеют белки плазмы. Их общее количество 7-8%. Белки состоят из нескольких фракций, но наибольшее значение имеют альбумины, глобулины и фибриноген. Альбуминов содержится 3,5-5%, глобулинов 2-3%, фибриногена 0,3-0,4%. При нормальном питании в организме человека ежесуточно вырабатывается около 17 г альбуминов и 5 г глобулинов.

     Функции альбуминов плазмы:

1.Создают большую часть онкотического давления, обеспечивая нормальное распределение воды и ионов между кровью и тканевой жидкостью, мочеобразование.

2.Служат белковым резервом крови, который составляет 200 г белка. Он используется организмом при белковом голодании.

3.Благодаря отрицательному заряду способствуют стабилизации и препятствуют оседанию форменных элементов крови.

4.Поддерживают кислотно-щелочное равновесие, являясь буферной системой.

5.Переносят половые гормоны, желчные пигменты и ионы кальция.

     Эти же функции выполняют и другие фракции белков, но в значительно меньшей мере. Им свойственны особые функции.

     Глобулины включают четыре субфракции - 1, 2,  и -глобулины. Функции глобулинов:

1.-глобулины участвуют в регуляции эритропоэза, т.к. один из них является эритропоэтином.

2.Необоходимы для свертывания крови, т.к. к ним относится один из факторов свертывания -.

3.Участвуют в растворении тромба, т.к. содержат фермент фибринолитической системы плазминоген.

4.2-альбумин церулоплазмин переносит 90% ионов меди, необходимых организму.

5.Переносят гормоны тироксин и кортизол

6.-глобулин трансферрин переносит основную массу железа.

7.несколько -глобулинов являются факторами свертывания крови.

8.-глобулины выполняют защитную функцию, являясь иммуноглобулинами. При заболеваниях их количество в крови возрастает.

     Фибриноген является растворимым предшественником белка фибрина, из которого образуется сгусток крови тромб.

Механизмы поддержания кислотно-щелочного равновесия крови.

     Для организма важнейшее значение имеет поддержание постоянства реакции внутренней среды. Это необходимо для нормального протекания ферментативных процессов в клетках и внеклеточной среде, синтеза и гидролиза различных веществ, поддержания ионных градиентов в клетках, транспорта газов и т.д. Активная реакция среды определяется соотношением водородных и гидроксильных ионов. Постоянство кислотно-щелочного равновесия внутренней среды поддерживается буферными системами крови и физиологическими механизмами. Буферные системы - это комплекс слабых кислоты и основания, который способен препятствовать сдвигу реакции в ту или иную сторону.

     Кровь содержит следующие буферные системы:

1.Бикарбонатная или гидрокарбонатная. Она состоит из свободной угольной кислоты и гидрокарбонатов натрия и калия (NaHCO3 и KHCO3). При накоплении в крови щелочей, они взаимодействуют с угольной кислотой. Образуются гидрокарбонат и вода. Если кислотность крови возрастает, то кислоты соединяются с гидрокарбонатами. Образуются нейтральные соли и угольная кислота. В легких она распадается на углекислый газ и воду, которые выдыхаются.

2.Фосфатная буферная система. Она является комплексом гидрофосфата и дигидрофосфата натрия (Na2HPO4 и NaH2PO4). Первый проявляет свойства основания, второй слабой кислоты. Кислоты образуют с гидрофосфатом натрия нейтральную соль и дигидрофосфат натрия (Na2HPO4+H2CO3= NaHCO3+NaH2PO4).

3.Белковая буферная система. Белки являются буфером благодаря своей амфотерности. Т.е. в зависимости от реакции среды они проявляют либо щелочные, либо кислотные свойства. Щелочные свойства им придают концевые аминогруппы белков, а кислотные карбоксильные. Хотя буферная емкость белковой системы небольшая, она играет важную роль в межклеточной жидкости.

4.Гемоглобиновая буферная система эритроцитов. Самая мощная буферная система. Состоит из восстановленного гемоглобина и калиевой соли оксигемоглобина. Аминокислота гистидин, входящая в структуру гемоглобина, имеет карбоксильные и амидные группировки. Первые обеспечивают гемоглобину свойства слабой кислоты, вторые - слабого основания. При диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей на кислород и гемоглобин, последний приобретает способность связываться с катионами водорода. Они образуются в результате диссоциации, образовавшейся из углекислого газа угольной кислоты. Угольная кислота образуется из углекислого газа и воды под действием фермента карбоангидразы, имеющейся в эритроцитах (формула). Анионы угольной кислоты связываются с катионами калия, находящимися в эритроцитах и катионами натрия в плазме крови. Образуются гидрокарбонаты калия и натрия, сохраняющие буферную емкость крови. Кроме того, восстановленный гемоглобин может непосредственно связываться с углекислым газом с образованием карбгемоглобина. Это также препятствует сдвигу реакции крови в кислую сторону.

     Физиологические механизмы поддержания кислотно-щелочного равновесия обеспечиваются легкими, почками, ЖКТ, печенью. С помощью легких из крови удаляется угольная кислота. В организме ежеминутно образуется 10 ммоль угольной кислоты. Закисление крови не происходит потому, что из нее образуются бикарбонаты. В капиллярах легких из анионов угольной кислоты и протонов вновь образуется угольная кислота, которая под влиянием фермента карбоангидразы расщепляется на углекислый газ и воду. Они выдыхаются. Через почки из крови выделяются нелетучие органические и неорганические кислоты. Они выводятся как в свободном состоянии, так и в виде солей. В физиологических условиях почки моча имеет, кислую реакцию (рН=5-7). Почки участвуют в регуляции кислотно-щелочного гомеостаза с помощью следующих механизмов:

1. Секреции эпителием канальцев водородных ионов, образовавшихся из угольной кислоты, в мочу.

2. Образования в клетках эпителия гидрокарбонатов, которые поступают в кровь и увеличивают ее щелочной резерв. Они образуются из угольной кислоты и катионов натрия и калия. Первые 2 процесса обусловлены наличием в этих клетках карбоангидразы.

3. Синтеза аммиака, катион которого может связываться с катионов водорода с образованием аммония.

4. Обратного всасывание в канальцах из первичной мочи в кровь гидрокарбонатов.

5. Фильтрация в мочу избытка кислых и щелочных соединений.

     Значение органов пищеварения для поддержания кислотно-щелочного равновесия небольшое. В частности, в желудке в виде соляной кислоты выделяются протоны. Поджелудочной железой и железами тонкого кишечника гидрокарбонаты. Но в то же время и протоны и гидрокарбонаты обратно всасываются в кровь. В результате реакция крови не изменяется. В печени из молочной кислоты образуется гликоген. Однако нарушение функций пищеварительного канала сопровождается сдвигом реакции крови. Так стойкое повышение кислотности желудочного сока приводит к увеличению щелочного резерва крови. Это же возникает при частой рвоте из-за потери катионов водорода и хлоридов.

     Кислотно-щелочной баланс крови характеризуется несколькими показателями:

1. Актуальный рН. Это фактическая величина рН крови. В норме артериальная кровь имеет рН 7,35-7,45.

2. Парциальное напряжение СО2 (РСО2). Для артериальной крови 36-44 мм.рт.ст.

3. Стандартный бикарбонат крови (SB). Содержание бикарбонат (гидрокарбонат) анионов при стандартных условиях, т.е. нормальном насыщении гемоглобина кислородом. Величина 21,3 - 24,8 ммоль/л.

4. Актуальный бикарбонат крови (АВ). Истинная концентрация бикарбонат анионов. В норме практически не отличается от стандартного, но возможны физиологические колебания от 19 до 25 ммоль/л. Раньше этот показатель называли щелочным резервом. Он определяет способность крови нейтрализовать кислоты.

5. Буферные основания (ВВ). Общая сумма всех анионов, обладающих буферными свойствами, в стандартных условиях. 40-60 ммоль/л.

     При определенных условиях реакция крови может изменяться. Сдвиг реакции крови в кислую сторону, называется ацидозом, в щелочную, алкалозом. Эти изменения рН могут быть дыхательными и недыхательными или метаболическими. Дыхательные изменения реакции крови обусловлены изменениями содержания углекислого газа. Недыхательные - бикарбонат анионов. В здоровом организме, например при пониженном атмосферном давлении или усиленном дыхании (гипервентиляции) снижается концентрация СО2 в крови. Возникает дыхательный алкалоз. Недыхательный развивается при длительном приеме растительной пищи или воды, содержащей гидрокарбонаты. При задержке дыхания развивается дыхательный, а тяжелой физической работе, недыхательный ацидоз. Изменения рН могут быть компенсированными и некомпенсированными. Если реакция крови не изменяется, то это компенсированные алкалоз и ацидоз. Сдвиги компенсируются буферными системами, в первую очередь бикарбонатной. Поэтому они наблюдаются в здоровом организме. При недостатке или избытке буферных компонентов имеет место частично компенсированные ацидоз и алкалоз, но рН не выходит за пределы нормы. Если же реакция крови меньше 7,29 или больше 7,56 наблюдается некомпенсированные ацидоз и алкалоз. Самым грозным состоянием в клинике является некомпенсированный метаболический ацидоз. Он возникает вследствие нарушений кровообращения и гипоксии тканей, а как следствие, усиленного анаэробного расщепления жиров и белков и т.д. При рН ниже 7,0 происходят глубокие изменения функций ЦНС (кома), возникает фибрилляция сердца, падает артериального давления, угнетается дыхание и может наступить смерть. Метаболический ацидоз устраняется коррекцией электролитного состава, искусственной вентиляцией и т.д.

Строение и функции эритроцитов. Гемолиз.

     Эритроциты (Э)- это высокоспециализированные безъядерные клетки крови. Ядро у них утрачивается в процессе созревания. Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска. В среднем их диаметр около 7,5 мкм, а толщина на периферии 2,5 мкм. Благодаря такой форме увеличивается поверхность эритроцитов для диффузии газов. Кроме того, это возрастает их пластичность. За счет высокой пластичности, они деформируются и легко проходят по капиллярам. У старых и патологических эритроцитов пластичность низкая. Поэтому они задерживаются в капиллярах ретикулярной ткани селезенки и разрушаются там. Мембрана эритроцитов и отсутствие ядра обеспечивают их главную функцию - перенос кислорода и участие в переносе углекислого газа. Мембрана эритроцитов непроницаема для катионов, кроме калия, а ее проницаемость для анионов хлора, гидрокарбонат анионов и гидроксил анионов в миллион раз больше. Кроме того она хорошо пропускает молекулы кислорода и углекислого газа. В мембране содержится до 52% белка. В частности, гликопротеины определяют групповую принадлежность крови и обеспечивают ее отрицательный заряд. В нее встроена Nа/К-АТФаза, удаляющая из цитоплазмы натрий и закачивающая ионы калия. Основную массу эритроцитов составляет хемопротеин гемоглобин. Кроме того в цитоплазме содержатся ферменты карбоангидраза, фосфатазы, холинэстераза и другие ферменты.