Физиология крови

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физиология крови

Нормальная жизнедеятельность клеток организма возможна только при условии постоянства его внутренней среды. Важнейшим компонентом ее поддержания является кровь ? жидкая среда организма, которую считают разновидностью соединительной ткани.

Г. Ф. Ланг (1939) выдвинул понятие "система крови". В эту систему входят:

1) периферическая кровь, находящаяся в сосудах (6-8 % от массы тела);

2) органы кроветворения - красный костный мозг, селезенка, лимфатические узлы;

3) органы кроверазрушения - красный костный мозг, селезенка, лимфоузлы, печень;

4) нейрогуморальный аппарат регуляции.

Кроме того, представляется целесообразным, как отдельный элемент системы крови, выделять депонированную (выключенную из общего кровотока) кровь.

Основные функции крови

1. Транспортная ? перенос различных веществ, необходимых для жизнедеятельности органов и тканей, а также продуктов обмена, О₂, СО₂, питательных веществ, гормонов, белков, электролитов, ферментов, витаминов и др.

2. Дыхательная ? перенос О₂ от легких к тканям и СО₂ от тканей к легким.

3. Питательная - перенос основных питательных веществ от органов пищеварения к тканям организма.

4. Экстректорная ? транспорт конечных продуктов обмена веществ (мочевины, мочевой кислоты, NН_3, молочной кислоты, кетоновых тел и др.), избытка воды, органических и минеральных веществ к органам их выделения (почки, легкие, потовые железы, кишечник).

5. Регуляторная или гуморальная ? доставка гормонов, пептидов, ионов и других веществ, обладающих регуляторным действием на различные клетки мишени.

6. Терморегуляторная ? выражается в том, что кровь, обладая большой теплоемкостью, транспортирует тепло от более нагретых органов к менее нагретым и органам теплоотдачи, т. е. кровь способствует перераспределению тепла в организме и поддержанию температуры.

7. Гомеостатическая ? поддержание постоянства внутренней среды организма (кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса).

8. Защитная - осуществление специфического и неспецифического иммунитета, а также свертывание крови и остановка кровотечения (гемостаза) при нарушении целостности сосудов.

Состав и количество крови

Общее количество крови (периферической и депонированной) в организме взрослого человека составляет в среднем 6-8% от массы тела, т.е. около 5-6 л. Из них - 3,5 - 4 л в обычных условиях циркулирует в сосудистом русле и полостях сердца - это так называемый объем циркулирующей крови (ОЦК), а 1,5-2л депонировано в сосудах органов брюшной полости, легких, подкожной клетчатки и других тканей. Нормальный объем циркулирующей крови носит название нормоволемии, повышение ОЦК - гиперволемии, уменьшение - гиповолемии.

Две основные составляющие крови - это плазма (55-60%) и форменные элементы (40-45%). Их отношение называется гематокритным числом (греч. haima, haimat[os] - кровь, kritos -. показатель). Гематокритное число равно 40-45% и показывает, количество форменных элементов от общей массы крови. Показатель гематокрита - это объем крови, приходящийся на долю форменных элементов, из которых 99% этого объема составляют эритроциты. Так как количество эритроцитов у мужчин больше, чем у женщин, различаются и их гематокритные числа. У женщин в норме составляет 36 - 47%, у мужчин - 40-54%.

Зачастую вместо гематокритного числа используют термин «гематокрит». Однако, строго говоря, гематокрит - это особый капилляр, используемый для определения гематокритного числа.

кровь эритроцит гемолиз гемостаз

Плазма крови

В состав плазмы входят вода ? 90-92% и растворенные в ней вещества (так называемый сухой остаток) - 8-10%. Сухой остаток состоит из органических (7-9%) и неорганических веществ(1%). Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой, основным клиническим значением которой является наличие в ней антител.

К органическим веществам плазмы крови относятся: белки, небелковые азотосодержащие соединения и безазотистые органические вещества.

Белки составляют 60-80 г/л (6-8%) и представлены альбуминами (40-50г/л или 4 -5%), глобулинами (20-30г/л или 2 - 3%) и фибриногеном (2-4г/л или 0,2-0,4%).

Белки плазмы крови выполняют разнообразные функции:

1) обеспечивают онкотическое давление;

2) регулируют водный гомеостаз;

3) осуществляют питательную функцию (резерв аминокислот);

4) участвуют в транспорте многих веществ;

5) обеспечивают иммунный гомеостаз (иммунные антитела);

6) определяют агрегатное состояние крови и ее реологические свойства (вязкость, свертываемость, суспензионные свойства);

7) поддерживают кислотно-основной гомеостаз (белковый буфер).

Альбумины - низкомолекулярные, малых размеров белки, составляют более половины всех белков плазмы (лат. albumen - белок). Поскольку концентрация альбумина высока, а размеры его молекулы невелики, то их суммарная поверхность оказывается большой, и этот белок на 80% определяет коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление плазмы. Альбумины осуществляют питательную функцию, являются резервом аминокислот для синтеза белков. Их транспортная функция заключается в переносе холестерина, жирных кислот, билирубина, солей тяжелых металлов, лекарственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов). Альбумины синтезируются в печени. При возникновении местного воспаления, вследствие своих малых размеров и увеличения порозности капилляров, альбумины способны покидать кровеносное русло, увеличивая онкотическое давление интерстициальной жидкости и вызывая, тем самым, отек ткани. В частности, альбумины могут «пропотевать» в брюшную полость, что приводит к выходу туда воды и развитию асцита.

Глобулины (лат. globulus - шарик) - это крупномолекулярные белки (до 450000). Выделяют несколько их фракций: альфа-, бета-, гамма - глобулины. Специфической функцией глобулинов является их транспортная активность. Молекулы глобулинов, представляющих весьма разнообразные группы, имеют на своей поверхности активные точки, с помощью которых осуществляется биохимическая или электростатическая связь с транспортируемыми веществами.

Альфа - глобулины транспортируют гормоны, витамины, микроэлементы, липиды. К б - глобулинам относятся эритропоэтины, стимулирующие эритропоэз, а также плазминоген и протромбин, играющие важную роль в процессах свертывания и противосвертывания. Разновидность альфа - глобулинов, связывающих глюкозу, называется гикопротеидами. Около 60% всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеидов.

в - глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов, катионов металлов. К этой фракции относятся белок трансферрин, служащий переносчиком меди и железа.

г - глобулины называются антителами или иммуноглобулинами, которых существует 5 классов: JgA, JgG, JgM, JgD, JgE. Они способны связываться с чужеродными веществами или белковыми структурами мембран патологических микроорганизмов, формируя, тем самым, защиту макроорганизма от вирусов и бактерии. Антитела и комплимент относятся к глобулинам и формируют гуморальный иммунитет. Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке и лимфатических узлах.

Особой фракцией бета - глобулинов, представляющей функционально самостоятельную группу белков плазмы, является фибриноген, его молекулярный вес равен 340000. Это основной фактор свертывания крови. Фибриноген - растворимый предшественник фибрина, который под воздействием тромбина переходит в нерастворимую форму - фибрин, обеспечивая образование сгустка крови. Образуется в печени.

Белки плазмы способны связывать поступающие в кровь лекарственные вещества, которые в связанном состоянии неактивны и образуют как бы депо. При уменьшении концентрации лекарственного препарата в сыворотке он отщепляется от белков и становится активным. Это надо иметь в виду, когда на фоне введения одних лекарств назначаются другие. Введенные новые лекарственные вещества могут вытеснить из связанного состояния с белками ранее принятые лекарства, что приведет к повышению их концентрации в активной форме.

К неорганическим веществам плазмы крови относятся в основном катионы Na⁺-135 - 145ммоль/л, Са²⁺- 2,25-2,75 ммоль/л, К⁺- 4,0 - 5,0 ммоль/л, Мg²⁺ - 0,65-1,1 ммоль/л, анионы Сl^- - 95 - 110ммоль/л, НСО^-₃ - 20,0-30,0 ммоль/л, НРО^2-₄ - 0,8-1,2ммоль/л. Общей для всех ионов, их неспецифической функцией, является обеспечение формирования мембранного потенциала всех клеток организма, прежде всего, возбудимых тканей. Так же они формируют осмотическое давление.

Осмотическое давление - сила, с которой вода переходит через полупроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор (сила, с которой растворенное вещество удерживает или притягивает растворитель). Оно зависит в основном от содержания солей и воды в плазме крови и обеспечивает поддержание на физиологически необходимом уровне концентрации различных веществ, растворенных в жидких средах организма. Осмотическое давление способствует распределению воды между тканями, клетками и кровью. Осмотическое давление является одной из жестких гомеостатических констант. Функции клеток организма могут осуществляться лишь при относительной стабильности осмотического давления.

Осмотическое давление крови составляет 7,3 - 7,6 атмосфер, что называется нормоосмией. Повышение осмотического давления носит название гиперосмии, снижение - гипоосмии. Указанная величина осмотического давления плазмы, помимо глюкозы, в основном формируется электролитами. Ионы имеют заряд, который, в силу электростатического взаимодействия, притягивает к себе один из полюсов диполя воды. Таким образом, каждый из ионов создает вокруг себя гидратную оболочку, удерживая воду в данном растворе электролита ( рис.). Чем выше концентрация электролита, тем большее количество молекул воды оказываются «связанными» с ионами. При перемещении ионов через мембраны они «тянут» за собой свои гидратные оболочки, способствуя пассивному транспорту воды.

Растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению клеток, называются изотоническими или физиологическими. Растворы, с более низким осмотическим давлением, чем у плазмы называются гипотоническими. Они вызывают увеличение объема клеток в результате перехода воды из раствора в клетку. Растворы, с большим осмотическим давлением называются гипертоническими.

Онкотическое давление крови - часть осмотического давления, создаваемая белками плазмы. Его величина составляет 25 - 30 мм рт.ст. (0,03-0,04 атм.), в основном обусловлено альбуминами. Альбумины обладают малым размером и высокой гидрофильностью и поэтому способны притягивать к себе воду. Онкотическое давление играет роль в регуляции распределения воды между плазмой крови и тканями. Участие онкотического давления в регуляции распределения воды между плазмой и тканями обусловлено тем, что стенка капилляра непроницаема для белков. В тканевой жидкости свободных белков мало, поэтому имеется градиент их концентрации с кровью. Большое онкотическое давление крови служит основой механизма удержания воды в сосудистом русле. При снижении величины онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.

В сравнении с осмотическим давлением, создаваемым электролитами, величина онкотического давления плазмы оказывается небольшой. Однако ионы, вследствие своих малых размеров, свободно проникают через стенки сосудов, и градиента концентрации электролитов между плазмой и межклеточной жидкостью не существует. Белки не способны перемещаться из крови при неповрежденном сосуде. Тем самым, именно онкотическое давление плазмы удерживает в кровеносном русле дополнительное количество воды.

Специфические функции электролитов

Натрий (Nа⁺). Поскольку концентрации этого иона в плазме наибольшая, то именно от него в основном зависит ее осмотическое давление. Кроме того, Nа⁺ имеет решающее значение в формировании мембранных потенциалов. Поэтому организм жестко регулирует гомеостатическую константу содержания Nа⁺ в крови. С другой стороны, по отношению к другим ионам, концентрация которых значительно меньше, чем Nа⁺ (за исключением Cl^-), содержание Nа⁺ способно колебаться в достаточно широких пределах, регулируя, тем самым, осмотичность плазмы.

Кальций (Са²⁺). Концентраций Са²⁺ - одна из наиболее жестких констант организма. Это объясняется, прежде всего, тем, что данный ион принимает участие во многих процессах организма: деполяризация и реполяризация кардиомиоцитов, работа саркомера, проведение возбуждения в синапсах, деятельность ЦНС, систем свертывания, пищеварения, регуляции эритропоэза и т.д. Учитывая, что нормальное содержание Са²⁺ в плазме невелико, что даже небольшие изменения его концентрации способны значимо влиять на различные жизненноважные функции. А выраженное изменение концентрации этого иона (менее 2,25 и более 2,75 ммоль/л) может нарушать нормальное течение этих процессов и представлять угрозу для жизни. Организм «пойдет» на любые регуляторные изменения с целью поддержания концентрации Са²⁺ в крови в пределах нормы. Основным депо Са²⁺ в организме является костная система, поэтому при недостатке потребления этого иона с пищей развивается остеомаляция - размягчение костей вследствие вымывания из них Са²⁺.

Избыток Са²⁺ чаще всего развивается при передозировке Са²⁺ - содержащих медикаментов. При этом последствия могут быть самыми тяжелыми - судороги центрального генеза, потеря сознания, нарушения в работе сердца, вплоть до остановки, смерть. Учитывая, что нормальные показатели содержания Са²⁺ малы, то риск передозировки подобных лекарственных средств оказывается высоким. По этой причине у врача должна постоянно существовать настороженность в отношении препаратов Са²⁺, которые широко используются в различных областях медицины.

Калий (К⁺), магний (Мg²⁺). Также как и Са²⁺, эти два иона не имеют решающего значения в регуляции осмотического давления плазмы, т.к. их концентрация мала. В отличие от Са²⁺ и Nа⁺ увеличение содержания К⁺ и Мg²⁺ способствует снижению возбудимости, вызывая гиперполяризацию мембран.

Гидрокарбонатный анион (НСО^-₃). Его специфической функцией является участие в регуляции рН крови. Увеличение содержания этого иона вызывает защелачивание крови, повышение рН.

Хлор (Сl^-). Концентрация Сl^- - нежесткая константа, его содержание способно колебаться в широких пределах без значимого влияния на жизненно важные функции. Вспомним, например, что отрицательный заряд мембран возбудимых клеток в большей степени формируется не Сl^-, а отрицательно заряженными белками. Поэтому изменение содержания Сl^- оказывается «удобным» механизмом поддержания электронейтральности плазмы.

Правило Гембла. Суть его заключается в том, что плазма всегда электронейтральна, общий заряд катионов и анионов равен 0. Только в этом случае возможно поддержание в норме водно-солевого баланса. Электронейтральность плазмы - жесткая константа гомеостаза, понимание которой имеет важное клиническое значение.

Благодаря поддержанию электронейтральности плазмы существует тесная взаимосвязь между регуляцией осмотического, электролитного баланса и регуляцией КОС, одного из наиболее важных параметров в работе организма. Связующим звеном между электролитным и кислотно-основным балансом является содержание в плазме буферных оснований (ВВ) - суммы НСО^-₃ (20 - 30 ммоль/л) и анионов белка (15 - 19 ммоль/л). Соответственно ВВ в норме равно примерно 40 ммоль/л. Уменьшение содержания, например, НСО^-₃ называется дефицитом буферных оснований (ВD) и приводит к развитию ацидоза. Увеличение концентрации НСО^-₃, равно как и белковых анионов называется избытком буферных оснований (ВЕ) и вызывает алкалоз, т.е. защелачивание.

В норме рН крови =7,35 - 7,47 при среднем значении 7,37. рН венозной крови ниже артериальной на 0,02. рН равный 6,8 и 7,8 несовместим с жизнью. Но следует учитывать, что при ацидозе (рН ниже 7,35) и алкалозе (рН выше 7,45) значимо изменяется работа всех систем организма.

Выделяют респираторный и метаболический алкалоз. Основные, наиболее частые причины - гипервентиляция, вдыхание разряженного воздуха (респираторный алкалоз), многократная рвота и промывании желудка, введение избыточного количества НСО^-₃ или цитрата натрия при переливаниях крови, длительное применение тиазидных мочегонных (потеря Сl^-), передозировка стероидных гормонов. Метаболический алкалоз развивается в результате изменения электролитного состава плазмы. Например, у ребенка наблюдается неукротимая рвота. При этом происходит потеря Сl^-. Согласно правилу Гембла уменьшение содержания анионов должно компенсироваться уменьшением катионов, прежде всего, Na⁺ (т.к. содержание Са²⁺, К⁺, Мg²⁺ и др. катионов невелико). Однако, этого обычно не происходит, т.к. содержание катионов это более жесткая константа, чем содержание анионов. Следовательно, для поддержания электронейтральности плазмы на фоне потери Сl^- будет происходить нарастание количества НСО^-₃, т.е. развивается алкалоз.

Противоположная ситуация потери катионов наблюдается, например, при профузном поносе, когда с кишечными соками избыточно удаляется Na⁺. Компенсаторно будет наблюдаться снижение содержания анионов, в том числе, НСО^-₃, что соответствует закислению крови, т.е. развитию ацидоза.

Подобные ситуации потери организмом жидкостей и содержащихся в них электролитов, сопряженные с выраженным сдвигом рН крови, оказываются особенно критическими у детей. Причем, чем меньше возраст ребенка, тем более тяжелые последствия могут развиться при выраженных рвоте или диарее. Это связано с двумя основными причинами. Во - первых, у детей развитие различных адаптационных механизмов находится в стадии становления, регуляция водно - солевого обмена осуществляется не столь полноценно, как у взрослого. Во - вторых, потеря ребенком, например, грудного возраста 100 - 200 мл жидкости (1 - 1,5 стакана) в процентном отношении к общей массе тела оказывается значительной.

Длительно продолжающиеся рвота или понос, как у детей, так и у взрослых, обязательно должны сопровождаться обильным питьем желательно слегка подсоленной воды. Более оптимальным является питье медицинских солевых растворов, например, регидрона. При значительной выраженности данных патологических состояний необходимо внутривенное введение солевых (электролитных) и осмотически активных растворов - трисоль, гемодез, реополиглюкин, берлитион.

Форменные элементы крови

К форменным элементам относятся эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.

Эритроциты. В норме в крови у мужчины содержится 4,0 - 5,5•10¹²/ л, а у женщин 3,7 -4,9•10¹² /л.

Эритроциты человека лишены ядра и состоят из стромы, заполненной гемоглобином, и белково-липидной оболочки. Мембрана эритроцитов более проницаема для анионов, чем для катионов. Имеют преимущественно форму двояковогнутого диска диаметром 7,5 мкм. Эритроциты такой формы называются нормоцитами. Особая форма эритроцитов приводит к увеличению диффузионной поверхности, что способствует лучшему выполнению основной функции эритроцитов - дыхательной. Они протискиваются через узкие капилляры, меняя свою форму на элепсовидную, что имеет важное значение для гемодинамики и диффузии газов.

Эритроциты выполняют в организме следующие функции:

1) основной функцией является дыхательная - перенос кислорода от альвеол легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;

2) регуляция рН крови благодаря одной из мощнейших буферных систем крови - гемоглобиновой;

3) питательная - перенос на своей поверхности аминокислот от органов пищеварения к клеткам организма;

4) защитная - адсорбция на своей поверхности токсических веществ;

5) они являются носителями ферментов (холинэстераза, карбоангидраза, фосфатаза) и витаминов (В₁, В₂, В₆, С);

9) эритроциты несут на своей мембране групповые признаки крови.

Образование эритроцитов - эритропоэз осуществляется в красном костном мозге, который находится в плоских костях и метафизах трубчатых костей. Эритроциты вместе с кроветворной тканью носят название «красного ростка крови», или эритрона.

Факторы, необходимые для эритропоэза. Для образования эритроцитов требуются железо, ряд витаминов и микроэлементы.

Железо. Суточная потребность в железе для эритропоэза составляет 20 - 25 мг. 95% этого количества организм получает из гемоглобина разрушенных эритроцитов и 5 % с пищей. Трехвалентное железо пищи благодаря веществу, находящемуся в слизистой кишечника, превращается в двухвалентное железо. С помощью белка трансферрина железо, всосавшись, транспортируется плазмой в костный мозг, где оно включается в молекулу гемоглобина. Избыток железа депонируется в печени в виде соединений с белком - ферритина или с белком и липоидом - гемосидерина. При недостатке железа развивается железодефицитная анемия.

Витамины. Для образования эритроцитов необходим витамин B₁₂ и фолиевая кислота. Витамин B₁₂ поступает в организм с пищей и называется внешним фактором кроветворения (или внешним фактором Касла). Его всасывание происходит лишь в том случае, когда он взаимодействует с внутренним фактором кроветворения, внутренний фактор Кастла, который выделяется железами дна желудка. При отсутствии этого фактора всасывание витамина B₁₂ не происходит. По этой причине резекцию дна желудка всегда проводят максимально щадящим образом. При недостатке витамина В₁₂ развивается В₁₂ - дефицитная анемия. Это может быть при недостаточном его поступлении с пищей (печень, мясо, яйцо, дрожжи, отруби).

Для эритропоэза необходим также витамин С, который стимулирует всасывание железа из кишечника, усиливает действие фолиевой кислоты и способствует образованию гема. Витамин В₆ оказывает влияние на синтез гемма. Витамин В₂ необходим для образования липидной стромы эритроцитов. Витамин В₆ участвует в образования гема. Витамин Е и витамин РР укрепляют липидную оболочку эритроцитов, защищая их от гемолиза.

Микроэлементы. Для нормального эритропоэза необходимы микроэлементы. Медь помогает всасыванию железа в кишечнике и способствует включению железа в структуру гема. Никель и кобальт участвуют в синтезе гемоглобина и гемосодержащих молекул, утилизирующих железо. 75% цинка в организме находится в эритроцитах в составе фермента карбоангидразы. Селен, взаимодействуя с витамином Е, защищает мембрану эритроцита от повреждения свободными радикалами.

Эритропоэтины. В физиологических условиях усиленный эритропоэз происходит при гипоксии - недостатке кислорода в тканях, которая является причиной образования физиологических регуляторов кроветворения - эритропоэтинов, образующихся в почках, печени, селезенке, подчелюстных слюнных железах, а также кровью. При гипоксии почки реагируют на недостаток кислорода синтезом большого количества эритропоэтинов, что приводит к существенному увеличению количества эритроцитов в крови. Нервные и эндокринные влияния на эритропоэз осуществляются, по-видимому, непрямо, а через эритропоэтины, которые являются специфическими регуляторами эритропоэза. Природа эритропоэтинов (эритрогенов) полностью не изучена и в чистом виде они не получены. Эритропоэтины можно рассматривать, как продукт разрушения эритроцитов и гемоглобина. Следовательно, чем интенсивнее в организме идет разрушение эритроцитов, тем больше образуется эритропоэтинов, и тем интенсивнее они стимулируют эритропоэз. Показано образование эритропоэтина в крови, временно изолированной от организма. Вероятно, этот механизм лежит в основе благотворного влияния аутогемотерапии.

Эритропоэтины усиливают пролиферацию клеток - предшественников эритроидного ряда - КОЕ - Э (колониеобразующая единица эритроцитарная) и ускоряют синтез гемоглобина. Они стимулируют синтез информационной РНК, необходимой для образования энзимов, которые участвуют в формировании гема и глобина. Эритропоэтины повышают также кровоток в сосудах кроветворной ткани и увеличивают выход в кровь ретикулоцитов.

Эритропоэз активируется мужскими половыми гормонами (андрогенами), что обуславливает большее содержание эритроцитов в крови у мужчин, чем у женщин. Стимуляторами эритропоэза также являются соматотропный гормон, тироксин, катехоламины, интерлейкины. Торможение эритропоэза вызывают особые вещества - ингибиторы эритропоэза, образующиеся при увеличении массы циркулирующих эритроцитов, например, у спустившихся с гор людей. Тормозят эритропоэз женские половые гормоны (эстрогены).

Симпатическая нервная система активирует эритропоэза, парасимпатическая - тормозит.

Об интенсивности эритропоэза судят по числу ретикулоцитов -предшественников эритроцитов. В норме их количество составляет 1-2 %.

Созревшие эритроциты циркулируют в крови в течение 100 - 120 дней.

Разрушение эритроцитов происходит в печени, селезенке, в костном мозге. Процесс разрушения эритроцитов носит название гемолиза (лат. haemo - в сложных словах означает крово-, +греч. lуsis- распад, разрушение), которого существуют различные виды. Продукты распада эритроцитов также являются стимуляторами кроветворения.

Число разрушенных эритроцитов в здоровом организме эквивалентно числу вновь образующихся. Благодаря этому сохраняется их оптимальное количество.

Гемоглобин и его соединения

Гемоглобин - особый белок хромопротеида, благодаря которому эритроциты выполняют дыхательную функцию и поддерживают рН крови. У мужчин в крови содержится в среднем 130-160 г/л гемоглобина, у женщин -120-150 г/л.

Молекулярная масса гемоглобина составляет около 60000 Да. Гемоглобин состоит из белка глобина и 4 молекул гема. Гем имеет в своем составе атом железа, способный присоединять или отдавать молекулу кислорода. Гем содержит двухвалентное железо, которое играет ключевую роль в деятельности гемоглобина, являясь его активной (простетической) группой. Гемоглобин синтезируется эритро- и нормобластами костного мозга. Для нормального синтеза гемоглобина необходимо достаточное поступление железа с пищей. При разрушении эритроцитов гемоглобин, после отщепления гема, превращается в билирубин - желчный пигмент, который поступает, в основном, в кишечник в составе желчи, где превращается в стеркобилин, выводящийся из организма с каловыми массами. Часть билирубина удаляется с мочой в виде уробилина.

Основная функция гемоглобина - перенос кислорода и углекислого газа. Гемоглобин, присоединивший к себе кислород, превращается в оксигемоглобин. Соединение гемоглобина с кислородом происходит в капиллярах легких. Это соединение непрочное. В виде оксигемоглобина переносится большая часть кислорода. Гемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным, или дезоксигемоглобином. Гемоглобин, соединенный с углекислым газом носит название карбгемоглобина. Соединение гемоглобина с углекислым газом происходит в капиллярах тканей организма. Это соединение легко распадается. В виде этого соединения переносится 20% СО₂. Оксигемоглобин и карбгемоглобин являются физиологическими соединениями гемоглобина.

В скелетных и сердечной мышцах находится мышечный гемоглобин, называемый миоглобином. Он играет важную роль в снабжении кислородом работающих мышц, его можно рассматривать, как депо О₂ в мышцах.

Имеется несколько форм гемоглобина, отличающихся строением белковой части - глобина. Первые 7 - 12 нед. внутриутробного развития зародыша его красные кровяные тельца содержат примитивный гемоглобин. У плода содержится гемоглобин F (80%) или фетальный гемоглобин (от англ. faetus -плод) гемоглобин. Он обладает более высокой способностью связывать кислород. Это помогает плоду не испытывать гипоксии при относительно низком парциальном напряжении кислорода в его крови. После рождения гемоглобин F практически полностью заменяется на взрослый - гемоглобин А (от англ. adult - взрослый). В эритроцитах взрослого человека гемоглобин А составляет 95-98%.

В особых условиях гемоглобин может вступать в соединение и с другими газами. Соединение гемоглобина с угарным газом (СО) называется карбоксигемоглобином - это патологическое соединение, в норме его не существует, т.к. в атмосфере отсутствует СО. Является прочным соединением. Гемоглобин блокирован в нем угарным газом и не способен осуществлять перенос кислорода. Сродство гемоглобина к угарному газу выше его сродства к кислороду, поэтому даже небольшое количество угарного газа в воздухе является опасным для жизни. При этом более критическим является не концентрация угарного газа, а длительность его вдыхания. Даже предельно низкое содержание СО в воздухе, но при длительном вдыхании, например, во время сна может оказаться летальным. Вследствие своего высокого сродства угарный газ в виде карбоксигемоглобина способен циркулировать в крови предельно долго.

Часто отравления угарным газом возникают у водителей при длительном нахождении в закрытом гараже с включенным двигателем автомобиля. Другим распространенным клинически значимым источником СО являются древесный дым, а также сырой кирпич печей изб и свежий печной лак. Поэтому при первом или после длительного перерыва протапливании таких печей необходимо тщательное проветривание помещения.

Особенностью угарного газа является то, что он не обладает запахом, поэтому отравление развивается незаметно. Часто пострадавший осознает это, когда проявляется миорелаксирующее (расслабление скелетной мускулатуры) действие угарного газа, при этом человек не может самостоятельно покинуть помещение.

Первая помощь при отравлении угарным газом. Пострадавшего следует переместить на свежий воздух. Следует учитывать, что при значительном отравлении сохранность самостоятельного дыхания не снимает необходимости проведения дальнейших действий по оказанию помощи. Наиболее оптимальным будет подача воздуха с повышенным содержание О₂, например, из кислородной подушки. При отсутствии таковой - произвести искусственное дыхание. Во время искусственного дыхания в легкие потерпевшего воздух нагнетается под давлением, большим атмосферного. При этом парциальное давление О₂ в таком воздухе оказывается большим, чем в норме, что способствует его большему растворению в крови, а также лучшему вытеснению угарного газа из связи с гемоглобином. Если же пострадавший будет дышать самостоятельно, парциальное давление О₂ во вдыхаемом воздухе окажется меньшим (примерно, 100 мм рт.ст.), что окажется недостаточным для вытеснения из карбоксигемоглобина угарного газа, т. к. сродство Нb к СО значительно выше, чем О₂. В дальнейшем пострадавший должен быть доставлен в больницу.

При воздействии на гемоглобин экзогенных сильных окислителей происходит окисление железа гема с переходом его в 3-х валентную форму. В результате этого образуется метгемоглобин, который не способен присоединять ни О₂, ни СО₂. В результате окисления гемоглобин прочно удерживает кислород и теряет способность отдавать его тканям, что может привести к гибели организма. К подобным сильным окислителем относятся нитраты и нитриты, содержащиеся, например, в химических удобрениях, также опасность представляют пероксиды, нитрокраски, анилиновые красители и ряд других веществ бытовой химии. В норме ежедневно около 0,5% всего гемоглобина превращается в метгемоглобин, но затем она снова восстанавливается в гемоглобин специальным ферментом метгемоглобинредуктазой. Встречаются наследственные метгемоглобинемии, когда снижена активность метгемоглобинредуктазы в эритроцитах, что вызывает кислородное голодание.

Метгемоглобин, также как карбоксигемоглобин, относится к группе патологических соединений гемоглобина.

Гемолиз и его виды

Процесс разрушения оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в плазму крови называется гемолизом. При этом плазма окрашивается в красный цвет и становится прозрачной - "лаковая кровь". В зависимости от причины, вызвавшей гемолиз, различают несколько его видов.

Осмотический гемолиз может возникнуть в гипотонической среде. Концентрация раствора NaCl, при которой начинается гемолиз, носит название минимальной осмотической резистентности эритроцитов. В норме она колеблется между 0,48-0,46%. Концентрация раствора NaCl, при которой наступает полный гемолиз, называется максимальной резистентностью эритроцитов. Она равна 0,34-0,32%. Осмотический гемолиз возможен только in vitro, т.к. в целостном организме кровь ни при каких условиях не может достигнуть столь выраженной гипотоничности. Определение осмотической резистентности один из лабораторных методов определение зрелости и функциональной полноценности эритроцитов. Незрелые, молодые эритроциты имеют повышенную резистентность, так как старые эритроциты - пониженную. При этом газотранспортная активность и тех, и других снижена, поэтому чрезмерное изменение осмотической резистентности эритроцитов свидетельствует о нарушении их функции. Осмотическая резистентность - это один из показателей общего анализа крови, характеризуется двумя цифрами, например, результат 0,33 - 0,47% NaCl является нормальным. Меньшая цифра указывает максимальную, а большая - минимальную стойкость эритроцитов к гемолитическому воздействию.

Химический гемолиз может быть вызван хлороформом, эфиром, растворами кислот и щелочей, разрушающими белково-липидную оболочку эритроцитов. Биологический гемолиз встречается при попадании в кровь веществ животного и растительного происхождения (укусы змей, насекомых, отравление грибами, при переливании несовместимых групп крови). Температурный (или термический гемолиз) возникает при замораживании/размораживании крови в результате разрушения оболочки эритроцитов кристалликами льда. Механический гемолиз происходит при сильных механических воздействиях на кровь, например, при встряхивании ампулы с кровью, при длительной циркуляции крови в системе аппаратов искусственного кровообращения. У здорового человека незначительный механический гемолиз может наблюдаться при длительном беге по твердому покрытию, при работах, связанных с продолжительным сильным сотрясением тела (шахтеры).

Скорость оседания эритроцитов. Суспензионная устойчивость крови, ее механизм

С физико-химической точки зрения кровь представляет собой суспензию или взвесь, т.к. форменные элементы, основная часть которых представлена эритроцитами, находятся в плазме во взвешенном состоянии. Такое состояние обеспечивается отрицательным зарядом и гидрофильной природой поверхности клеток крови. Альбумины плазмы крови помогают удерживать эритроциты во взвешенном состоянии, создавая вокруг них гидратную оболочку. Глобулины наоборот, способствуют уменьшению гидратной оболочки и отрицательного заряда мембраны, что ведет к усилению агрегации эритроцитов. Способность эритроцитов к оседанию в пробирке с кровью, лишенной возможности свертываться, называется скоростью оседания эритроцитов (СОЭ). В норме в плазме крови преобладают альбумины и скорость оседания эритроцитов низкая. СОЭ у здоровых мужчин составляет 2 - 15 мм в час, у женщин СОЭ несколько выше.

СОЭ зависит от многих факторов: количества, объема, формы эритроцитов и величины их заряда, способности к агрегации, белкового состава плазмы, желчных пигментов. В большей степени СОЭ зависит от свойств плазмы, чем эритроцитов. Увеличивается при беременности, стрессе, воспалительных и инфекционных, онкологических заболеваниях, при увеличении содержания фибриногена. Многие стероидные гормоны, лекарственные вещества (салицилаты) повышают СОЭ. При увеличении содержания альбуминов или уменьшении количества эритроцитов происходит снижения СОЭ.

Из вышеперечисленных факторов двумя наиболее значимыми силами, определяющими СОЭ, являются сила тяжести, которая стремится увеличить оседание эритроцитов, и их электростатическое отталкивание, которое противодействует оседанию. Сила тяжести - величина постоянная, следовательно, увеличение СОЭ (клинически наиболее частый вид изменения скорости оседания) происходит вследствие уменьшения отрицательного заряда эритроцитов и ослабления их отталкивания друг от друга. К таким изменениям приводит появление в плазме большого количества положительно заряженных частиц, которые притягиваются к отрицательному заряду наружной поверхности мембран эритроцитов. Положительными зарядами обладают многие белки, токсины, продукты обмена, выделяемые патогенной микрофлорой, а также обломки мембран клеток, которые появляются в крови при воспалении. При беременности в плазме женщины также нарастает титр положительно заряженных белков, возможно токсинов, связанных с вынашиванием плода. Все это приводит к увеличению СОЭ.

Больше влияние на изменение СОЭ состава плазмы доказывается следующим опытом. Если эритроциты мужчины поместить в плазму беременной женщины, то скорость их оседания возрастает и станет равной СОЭ, характерной для беременных.

Лейкоциты

В данном разделе настоящего издания изложена предельно сжатой форме физиология лейкоцитов, которую, пожалуй, следует признать недостаточной даже с точки зрения базового понимания их свойств и функций^*.

Лейкоциты, или белые кровяные тельца, представляют собой бесцветные клетки, содержащие ядро и протоплазму, размером от 8 до 20мкм.

Количество лейкоцитов в периферической крови взрослого человека колеблется в пределах 4,0-9,0х10 ⁹/л или 4000-9000 в 1 мкл. У мужчин их количество несколько выше, чем у женщин. У новорожденного количество лейкоцитов равно 12000 - 30000 в мкл, в последующем снижается и в 14-15 лет устанавливается на уровне взрослого человека.

Увеличение количества лейкоцитов в крови называется лейкоцитозом, уменьшение - лейкопенией (гр. leik - белый, penie - бедность). Лейкоцитозы и лейкопении могут быть истинными, или абсолютными (усиление или ослабление лейкопоэза), или ложными, или относительными (за счет сгущения или разжижения крови). Количественные изменения лейкоцитов могут быть связаны со стимуляцией или угнетением созревания и выселения лейкоцитов из кроветворных органов и депо. Различают физиологический (ложный) и патологический (истинный) лейкоцитоз. Основные признаки физиологического лейкоцитоза - его временность, с длительностью максимум до нескольких часов, и увеличение числа зрелых форм нейтрофилов. Т.е. физиологический лейкоцитоз носит перераспределительный характер и бывает кратковременным.

Выделяют следующие виды физиологического лейкоцитоза:

1) пищеварительный. Количество лейкоцитов после приема богатой белками пищи может достигать 10000 - 12000 в 1 мкл, а через 3 -4 часа возвращаться к норме;

2) миогенный. В первой его фазе наблюдается перераспределительное увеличение, главным образом, лимфоцитов (усиливается лимфоток). Количество лейкоцитов возрастает до 10000 в 1мкл. Вторая фаза совпадает с утомлением. Повышается продукция лейкоцитов. Увеличивается количество нейтрофилов. Лейкоцитоз становится истинным. Третья фаза миогенного лейкоцитоза возникает при длительных физических перегрузках. Общее количество лейкоцитов может возрасти до 50000 в 1мкл. Возрастает количество юных и палочкоядерных нейтрофилов;

3) лейкоцитоз беременности;

4) лейкоцитоз при приеме холодных и горячих ванн в периоде реактивного расширения сосудов кожи;

4) при сильных эмоциях. Например, в период экзаменов у студентов количество лейкоцитов может увеличиться до 11000 в 1 мкл.

Продукция лейкоцитов контролируется нервной системой. Безусловно- рефлекторный лейкоцитоз возникает при раздражении механорецепторов желудка давлением, создаваемым резиновым баллоном. Условно - рефлекторный лейкоцитоз появляется, если пищевой центр возбужден. В большинстве случаев лейкоцитоз является кратковременным и в основном связан с освобождением лейкоцитов из кровяных депо. Лейкоцитоз может возникать при введении ряда фармакологических препаратов, например, адреналина и кортикостероидов, что объясняется стимулирующим влиянием этих гормонов на созревание и выход в кровь зрелых лейкоцитов.

Патологический лейкоцитоз связан с увеличением продукции лейкоцитов. В отличие от физиологического он сохраняется длительное время. Патологический лейкоцитоз характерен для: 1) острых и хронических лейкозов. Нарушение кроветворение приводит к высокому содержанию лейкоцитов - 20000 - 30000 в 1 мкл и появлению патологически незрелых клеток; 2) острых инфекционных заболеваний (за исключением брюшного тифа, бруцеллеза и большинства вирусных инфекций). Так при воспалении легких количество лейкоцитов может достигать 20000 - 30000 в 1 мкл. При гнойных процессах (перитоните, сепсисе) количество лейкоцитов может возрастать до 3000 - 40000 в 1 мкл крови, так как возбудители и продукты воспаления стимулируются лейкопоэз; 3) инфаркта миокарда, обширных ожогов, злокачественных, особенно в стадии их распада. В этих случаях происходит реактивное возбуждение лейкопоэза в ответ на тканевый распад и эндогенную интоксикацию; 4) значительных кровопотерь. При этом он развивается вследствие влияния гипоксемии (пониженное содержание кислорода в крови) на костный мозг.

Кратковременная лейкопения считается физиологической, а стойкая является следствием патологических состояний. Физиологическая лейкопения наблюдается во время глубокого сна, при упадке общего тонуса и в начальной фазе голодания. Патологическая лейкопения отмечается при лучевой болезни, брюшном тифе, бруцеллезе, вирусных заболеваниях (гриппе, кори, болезни Боткина и др.). В этих случаях происходит угнетение лейкопоэза. Иногда лейкопения может наблюдаться при инфекционных заболеваниях, для которых характерен лейкоцитоз. Это указывает на понижение иммунной сопротивляемости организма, что имеет место у престарелых и истощенных лиц. Возможно снижение числа лейкоцитов при приеме некоторых лекарств (сульфаниламидов, синтомицина), воздействие бензола и употреблении в пищу испорченных перезимовавших злаков.

Лейкоциты выполняют в организме следующие функции:

1) защитную - фагоцитоз микроорганизмов, антитоксическое действие, участие в иммунных реакциях;

2) регенеративную - способствуют заживлению поврежденных тканей;

3) транспортную - носители ферментов: миелопероксидазы, кислой фосфатазы, каталазы, и др.);

4) участвуют в процессах свертывании крови и фибринолиза.

Лейкоциты в зависимости от того, однородна ли их цитоплазма или содержит зернистость, делят на две группы: зернистые, или гранулоциты и незернистые, или агранулоциты. Гранулоциты в зависимости от гистологических красок, какими они окрашиваются, бывают трех видов: эозинофилы (окрашиваются кислыми красками), базофилы (основными красками), нейтрофилы (и основными и кислыми красками). Нейтрофилы по степени зрелости делятся на метамиелоциты (юные), палочкоядерные и сегментоядерные. Агранулоциты бывают двух видов: лимфоциты и моноциты.

В клинике при оценке количества лейкоцитов имеет значение не только их общее количество, но и процентное соотношение всех видов лейкоцитов друг к другу, что получило название лейкоцитарной формулы, или лейкограммы (таб.1)

Таблица 1

Лейкоцитарная формула здорового человека (%)

Лейкоциты (100%)
Базофилы	Эозинофилы	Нейтрофилы	Лимфоциты	Моноциты
		Юные	Палочко-ядерные	Сегменто-ядерные
0-0,5%	1-5%	0-1%	1-6%	60-65%	20-35%	2-8%

Лейкоцитарная формула здорового человека подвержена колебаниям, зависящим от индивидуальных особенностей организма, времени суток, приема пищи и ряда других факторов. Для определения соотношения лейкоцитов просчитывают 200 клеток в окрашенных мазках периферической крови и выводят их процентное соотношение.

При ряде заболеваний характер лейкоцитарной формулы меняется. Может быть, увеличение или уменьшение содержания отдельных видов лейкоцитов. Увеличение обозначают добавлением к названию клеток окончания «-ез», «-оз», «-лия», например, нейтрофилез (нейтрофилия), лимфоцитоз, моноцитоз, эозинофилия, базофилия; уменьшение - добавлением окончания «-пения»: нейтропения, эозинопения, моноцитопения, лимфопения.

При многих патологических состояниях происходит увеличение продукции незрелых форменных элементов и их поступление в кровь. Повышение процентного содержания незрелых нейтрофилов в периферической крови принято называть ядерным сдвигом влево, так как незрелые нейтрофилы принято ставить в лейкоцитарной формуле слева.

Уменьшение нормального количества палочкоядерных и повышение содержания сегментоядерных нейтрофилов называют их сдвигом вправо. Он свидетельствует об омоложении крови и наблюдается при острых инфекционных и воспалительных заболеваниях, а также при лейкозах.

Особенности лейкоцитарной формулы у детей

У новорожденных число лейкоцитов больше, чем взрослых, оно колеблется от 12 до 20 тыс. в 1 мкл крови. В течение первых суток количество лейкоцитов нарастает, а на второй день снижается. Между 2-9-м днями отмечается новое небольшое увеличение числа лейкоцитов, которое 12-му дню достигает уровня, свойственного здоровым детям грудного возраста (8 - 14 в 1 мкл).

Характерные изменения при рождении происходят и в лейкоцитарной формуле. У новорожденных отмечается отчетливый сдвиг лейкоцитарной формулы влево. Количество нейтрофилов при рождении составляет 60 -65%, в течение первых 12 часов оно нарастает, а затем снижается и не раньше 2 - 3-го дня и не позже 6 -7 -го дня жизни, на 5 - 6 -й день наблюдается первый перекрест кривой лимфоцитов и нейтрофилов, то есть примерное равное их соотношение.

Количество лимфоцитов колеблется при рождении от 16 до 34%, затем постепенное нарастает, к концу периода новорожденности устанавливается на уровне 50 - 60%. Моноциты в период новорожденности составляют 6,5 - 11%, к 15 - му дню достигают 6,5 -14%. Характерных изменений в количестве эозинофилов в первые часы и дни жизни после рождения не отмечено.

У детей грудного возраста количество лейкоцитов в 1 мкл колеблется от 7 -8 до 12 тыс. В грудном возрасте отмечается некоторое уменьшение общего числа лейкоцитов, но оно остается более высоким по сравнению с последующими годами жизни.

К первому году жизни отмечается небольшое уменьшение лимфоцитов и увеличение числа нейтрофилов. В течение всего грудного периода наблюдается умеренный их сдвиг влево. Характерен также умеренный моноцитоз.

Таким образом, кровь детей первого года жизни по сравнению кровью новорожденных, а также детей старшего возраста характеризуется своеобразной лейкоцитарной формулой с преобладанием лимфоцитов.

У детей старшего года изменения в соотношении белых кровяных телец характеризуются постепенным уменьшением их общего числа, нарастанием числа нейтрофилов при умеренном уменьшении количества лимфоцитов. В возрасте от 5 до 7 лет наблюдается второй перекрест кривых нейтрофилов и лимфоцитов. Отмечается постепенное уменьшение форм нейтрофилов, а в возрасте 14 - 16 лет лейкоцитарная формула детей соответствует лейкоцитарной формуле взрослых

Общими свойствами всех видов лейкоцитов могут быть определены следующие.

1. Хемотаксис (греч. taxis - расположение, порядок) - распознавание чужеродных веществ и движение к ним. Способность реализовывать свои функции в присутствии патогенных микроорганизмов или продуктов их обмена (жизнедеятельности) выражено развита у всех форм лейкоцитов.

2. Образование псевдоподий - это изменение формы мембраны, переход из состояния геля в золь, благодаря чему осуществляется направленное движение лейкоцитов в среды, содержащие большие концентрации чужеродных агентов. Наиболее выражена эта способность у нейтрофилов моноцитов, благодаря чему они могут интенсивно покидать микроциркуляторное русло, раздвигая эндотелиальные клетки сосудов и перемещаясь между ними в интерстиций. В меньшей степени характерна для эозинофилов. Для базофилов и лимфоцитов данный вид активности утратил принципиальное значение.

3. Собственно фагоцитоз (греч. phagein - есть, пожирать - суtus - клетка) - процесс активного захватывания посредством псевдоподий и поглощения в пищеварительные вакуоли микроорганизмов, их частей и инородных частиц, осуществляемый одноклеточными организмами или фагоцитами. По сути, хемотаксис, образование псевдоподий и собственно фагоцитоз - это последовательно протекающие стадии единого процесса, т.е. фагоцитоза. Наиболее активные фагоциты - нейтрофилы (микрофаги) и моноциты (макрофаги). Однако, их фагоцитарная активность значительно отличается друг от друга (см. разделы «Нейтрофилы» и «Моноциты»). Базофилы и лимфоциты практически утратили фагоцитарную активность, реализуя в основном секреторную.

4. Секреторная активность связана со способностью лейкоцитов выделять в межклеточное пространство или кровь различные вещества. Это свойство также характерно для всех лейкоцитов, однако у различных видов проявляется по-разному. Наиболее развита у базофилов и лимфоцитов, менее значима у активных фагоцитов, практически отсутствует у эозинофилов. Секреторная активность базофилов и лимфоцитов подробнее описывается в соответствующих разделах. Нейтрофилы способны секретировать следующие вещества. Лизосомальные ферменты путем экзоцитоза, которые оказывают бактериостатическое и бактериолитическое действие. Пироген (греч. pуr- огонь) - термолабильный белок, повышающий температуру тела. Большое количество пирогена выделяется нейтрофилами при воспалительных процессах. Помимо этого нейтрофилы секретируют тромпопластин - фактор свертывания, а также участвуют в разрушении фибрина. При опсонизации с объектом фагоцитоза нейтрофилы выделяют хемотаксические вещества, привлекающие в очаг воспаления новые порции нейтрофилов. Наконец, нейтрофилы способны секретировать ряд неорганических веществ. Так при лизисе чужеродных факторов усиливаются биохимические реакции липолиза, что способствует увеличенному выходу, например, перекиси водорода. Избыточная секреция перекиси водорода способна вызвать у чужеродных микроорганизмов токсический шок.

...