Глава 10. физиология крови

Состав крови

Кровь = плазма + форменные элементы крови (44 %).

Плазма = вода (90 %) + растворенные вещества (10 %).

Сыворотка = плазма – фибриноген.

Общее количество крови в организме – 7 % от массы тела, а у детей – 8-9 %.

Гематокрит – часть объема крови, приходящаяся на долю эритроцитов – у мужчин 0,44-0,46, у женщин – 0,41-0,43. Вязкость – 4,5.

Растворенные вещества:

¨ электролиты;

¨ белки крови;

¨ транспортируемые вещества: питательные вещества (глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты), промежуточные и конечные продукты метаболизма (мочевина, креатинин), регуляторные вещества (гормоны).

Форменные элементы крови:

эритроциты (красные клетки крови) – безъядерные плоские клетки крови в форме двояковогнутых дисков. Количество – 5,4 ´ 1012/л. Основная функция – транспорт О2 и СО2;

лейкоциты (белые клетки крови) – округлые клетки с ядрами. Количество – 4 – 10´ 109/л. Основная функция – защита организма от чужеродных веществ и микроорганизмов;

тромбоциты (кровяные пластинки) – безъядерные фрагменты клеток. Количество – 150 – 300 ´ 109л. Основная функция – образование тромба.

Функции крови

· Интегративная – кровь является внутренней средой организма, которая объединяет все клетки, органы и системы организма.

· Транспортная – кровь переносит питательные вещества, продукты метаболизма, газы, регуляторные вещества; с током крови переносятся клетки.

· Гомеостатическая – в крови существуют собственные системы, обеспечивающие поддержание постоянства внутренней среды организма: система свертывания крови, которая предупреждает кровопотерю при повреждении сосудов, буферные системы, которые поддерживают постоянство рН крови.

· Защитная – в крови существуют механизмы, обеспечивающие нейтрализацию проникших в организм чужеродных веществ и клеток.

Плазма крови

В крови содержатся следующие электролиты:

¨ неорганические катионы: Na+, K+, Ca++, Mg++;

¨ неорганические анионы: Cl-, HCO3-, PO4---, HPO4--, H2PO4;

¨ органические анионы.

Функции электролитов:

q обеспечивают существование осмотического давления крови;

q входят в состав буферных систем крови;

q электролиты крови необходимы для поддержания постоянного ионного состава тканевой жидкости и клеток.

Для организма является важным поддержание постоянного осмотического давления крови (зависит от концентрации растворенных в крови электролитов, глюкозы, мочевины), поддержание постоянного соотношения концентраций отдельных электролитов.

Молекулярная масса белков крови – от 44 до 1 300 кД. На основании подвижности молекул в геле при электрофорезе, все белки крови подразделяют на 5 фракций. Подвижность молекул белка при электрофорезе зависит от молекулярной массы белка, формы молекулы, изоэлектрической точки.

Функции белков крови:

· Перенос низкомолекулярных веществ. Многие вещества, попадающие в кровь, связываются со специальными белками. Белки защищают эти вещества от деградации, удерживают их в растворе. Трансферрин обеспечивает транспорт ионов Fe3+, a 1-липопротеин и b-липопротеин – фосфолипидов и липидов, a 2-макроглобулин – цитокинов, гормонов.

· Связывание электролитов. Все белки плазмы связывают катионы крови, переводя их в недиффундирующую форму. Это явление играет роль в регуляции осмотического давления и ионного состава крови.

· Обеспечивают онкотическое давление крови.

· Входят в состав буферных систем крови.

· Входят в состав свертывающей системы крови.

· Входят в состав защитных систем крови.

Буферные системы крови обеспечивают постоянство рН крови. Принцип работы буферной системы – смещение равновесия обратимой реакции диссоциации в соответствии с правилом Ле-Шателье. При повышении рН буферные системы выделяют ионы Н+, при снижении рН – связывают излишние ионы Н+. Существуют следующие буферные системы крови:

· бикарбонатный буфер: СО2 + Н20 = Н2СО3 = НСО3– + Н+

· фосфатный буфер: Н2РО4– = НРО42– + Н+

· белковый буфер: –NH2 + H+ = –NH3+; -COOH = –COO– + H+

Клетки крови

Эритроциты имеют форму двояковогнутых дисков диаметром 7,5 мкм. Такая форма эритроцита увеличивает площадь его поверхности, что ускоряет диффузию газов через мембрану эритроцита. Особенности строения. Эритроциты не имеют ядра. Эритроциты более чем на 90% состоят из воды и гемоглобина. Свойства. Эритроциты эластичны и легко деформируются. Это свойство позволяет эритроцитам проходить через узкие капилляры. Количество эритроцитов в крови – 5,4 ´ 1012/л. Эритроциты составляют 45 % общего объема крови. Этот показатель называют гематокрит. Функции эритроцитов – транспорт кислорода и углекислого газа. Образование происходит в красном костном мозге. Эритропоэз – процесс образования эритроцитов, который протекает в красном костном мозге. Время жизни эритроцита – 120 дней. Эритропоэз стимулируется гормоном эритропоэтином, который синтезируется в почках и печени.

Молекула гемоглобина состоит из 4 белковых цепей (2 a-цепи и 2 b-цепи). Каждая белковая цепь содержит гем. Гем – это порфириновое кольцо, в центре которого находится ионFe++. Каждый атом железа может присоединить одну молекулу кислорода, поэтому молекула гемоглобина присоединяет 4 молекулы кислорода. Молекулы углекислого газа присоединяются к свободным аминогруппам основных кислот гемоглобина, поэтому молекула гемоглобина может связать несколько десятков молекул углекислого газа. Молекулярная масса гемоглобина – 64,500. Содержание гемоглобина в крови – 150 г/л.

Лейкоциты – округлые клетки диаметром 10-20 мкм.

Лейкоциты способны к амебоидному движению, благодаря чему могут мигрировать из крови в ткани. Лейкоциты способны окружать инородные тела и захватывать их в цитоплазму (фагоцитоз).

Количество лейкоцитов колеблется в норме от 4´ 109/л до 10´ 109/л. Во время инфекции количество лейкоцитов увеличивается (лейкоцитоз). Уменьшение количества лейкоцитов ниже нормы называют лейкопенией. Функции лейкоцитов – защита организма от чужеродных белков, патогенных организмов (вирусы, бактерии, паразиты), раковых клеток. Образование лимфоцитов происходит в лимфатической системе, гранулоцитов и моноцитов – в красном костном мозге. Время жизни лейкоцита – до нескольких суток.

В зависимости от наличия в цитоплазме гранул, лейкоциты подразделяют на 2 группы – гранулярные лейкоциты (гранулоциты) и агранулярные лейкоциты (агранулоциты). Гранулоциты подразделяются на 3 группы, в зависимости от того, какими красителями окрашиваются их гранулы. Гранулы нейтрофилов окрашиваются нейтральными красителями, гранулы эозинофилов – кислыми, а базофилов – основными красителями.

Нейтрофилы составляют 50-70 % лейкоцитов. Нейтрофилы могут быстро проникать из капилляров в ткани. Нейтрофилы фагоцитируют бактерии и продукты распада тканей и разрушают их своими лизосомальными ферментами. Гной состоит, главным образом, из остатков разрушенных нейтрофилов.

Эозинофилы составляют 2-4% лейкоцитов крови. Эозинофилы могут выделять вещества, которые разрушают мембраны чужеродных клеток.

Базофилы составляют 2-4% лейкоцитов крови. Цитоплазматические гранулы базофилов содержат гепарин и гистамин. Базофилы усиливают иммунный ответ. Участвуют в развитии аллергических реакций.

Моноциты составляют 4-8% лейкоцитов крови. Моноциты обладают выраженной способностью к фагоцитозу. Моноциты образуются в костном мозге и выходят в кровь. В крови они находятся 2-3 суток, после чего мигрируют в ткани и дифференцируются в тканевые макрофаги. Моноциты и макрофаги фагоцитируют чужеродные структуры, выделяют в кровоток лейкотриены, интерлейкин-1, интерферон.

Лимфоциты составляют 25-40% лейкоцитов крови. Лимфоциты созревают в тимусе (Т-лимоциты) или в красном костном мозге (В-лимфоциты). Т-лимфоциты являются регуляторами иммунного ответа. В-лимфоциты продуцируют антитела во время иммунного ответа.

Тромбоциты представляют собой плоские безъядерные фрагменты клеток неправильной формы длиной 1-4 мкм и толщиной 0,5-0,75 мкм.

В крови тромбоциты пребывают в неактивном состоянии. Будучи активированы, они секретируют ряд биоактивных веществ. Количество тромбоцитов в крови составляет 150-300 ´ 109/л в 1 мкл. Функции тромбоцитов – участвуют в механизмах гемостаза.

Образование тромбоцитов. В красном костном мозге стволовая клетка крови дифференцируется в гигантскую клетку – мегакариоцит. При действии гормона тромбопоэтина, мегакариоцит отщепляет до 1000 фрагментов цитоплазмы – тромбоцитов. Тромбоциты циркулируют в крови 5-11 суток, а затем разрушаются.

Гемостаз

Гемостаз– процесс остановки кровотечения при повреждении стенки сосуда.

Гемостаз включает 3 взаимосвязанных друг с другом механизма:

¨ Сосудисто-тромбоцитарный механизм

¨ Коагуляцинный механизм

¨ Ретракция тромба

Сосудисто-тромбоцитарный механизм активируется в течение первой минуты после повреждения сосуда. В области повреждения сосуда скапливаются тромбоциты, которые образуют тромбоцитарную пробку, закрывающую просвет сосуда. Тромбоциты секретируют вещества, вызывающие спазм сосуда. Этот механизм эффективно останавливает кровотечение только в мелких сосудах: капиллярах, артериолах, венулах.

Коагуляционный механизм активируется в течение нескольких минут после повреждения сосуда. Процесс коагуляции состоит в том, что жидкая плазма крови превращается в плотный гель на основе белка фибрина. Коагуляция происходит вследствие образования нерастворимого белка фибрина из его растворимого предшественника – фибриногена. Образовавшийся гелевый сгусток усиливает тромбоцитарную пробку.

Ретракция тромба – сжатие сгустка за счет волокон фибрина и тромбоцитарного тромбостенина. За счет ретракции происходит уплотнение сгустка и стягивание краев раны.

Сосудисто-тромбоцитарный механизм гемостаза.

Адгезия тромбоцитов – тромбоциты скапливаются у поврежденного участка сосуда и прилипают к эндотелию по краям раны. Существуют 2 механизма адгезии тромбоцитов.

1. Поверхность мембраны поврежденного эндотелия приобретает положительный заряд. Поэтому к ней прилипают тромбоциты, наружная поверхность которых заряжена отрицательно.

2. Повреждение сосуда приводит к образованию свободного фактора Виллебранда (в норме он ассоциирован с фактором VIII). Фактор Виллебранда образует мостики между субэндотелиальными структурами и белками поверхности тромбоцита.

Активация тромбоцитов. Адгезия тромбоцитов приводит к их активации. Активированные тромбоциты секретируют серотонин, катехоламины, АДФ. Серотонин оказывает сосудосуживающее действие.

Обратимая агрегация тромбоцитов. Под влиянием АДФ тромбоциты скучиваются и образуют рыхлую тромбоцитарную пробку, проницаемую для плазмы крови.

Необратимая агрегация тромбоцитов. Образующийся к этому времени в плазме крови тромбин действует на рецепторы тромбоцитов и приводит к их разрушению и слиянию в плотную массу. Образовавшаяся тромбоцитарная пробка непроницаема для плазмы крови.

Коагуляционный механизм гемостаза.

Процесс образования нерастворимого фибрина представляет собой каскад реакций, который завершается образованием фибрина. Конечные реакции этого каскада называются “общий путь коагуляции”. Началом “общего пути” является образование активатора протромбина. Образование активатора протромбина может инициироваться под действием белков плазмы крови (“внутренний путь”) или под действием белков поврежденной ткани (“внешний путь”).

Вещества, участвующие в свертывании крови, называют факторами свертывания. Различают факторы свертывания, присутствующие в плазме крови (факторы I – XIII) и факторы свертывания, выделяемые тромбоцитами (факторы 1-12).

Внутренний путь активации свертывания крови.

На поврежденном участке стенки сосуда обнажаются коллагеновые волокна.

Неактивный фактор XII (фактор Хагемана), соприкасаясь с коллагеновыми волокнами, активируется и превращается в фактор XIIа (активированный фактор Хагемана).

Фактор XIIа активирует фактор XI.

Фактор XIa в присутствии ионов Са активирует фаrтор IX.

Фактор IXа образует комплекс с ионами Са и тромбоцитарным фактором 3.

Образовавшийся комплекс в присутствии активированного фактора VIIIа производит активацию фактора Х.

Активированный фактор Ха взаимодейтсвует с фактором Va и Са2+ и образует комплекс, который является активатором протромбина (протромбиназы).

Примечание: активация фактора VIII и фатора V осуществляется тромбином.

Внешний путь активации свертывания крови.

¨ Тромбопластин, который через поврежденную стенку сосуда попадает в кровь.

¨ Тканевый тромбопластин, соединяясь с факторами плазмы и тромбоцитов, приводит к образованию активатора протромбина.

¨ Протромбиназа катализирует превращение профермента протромбина в активный фермент тромбин.

Общий путь активации свертывания крови.

· Под действием протромбиназы протромбин превращается в тромбин

· Фермент тромбин расщепляет фибриноген с образованием фибрина и активирует фактор XIII.

· Молекулы мономерного растворимого фибрина под действием электростатичеких сил выстраиваются параллельно друг другу.

· Под действием активированного фактора XIII происходит полимеризация молекул фибрина и образуется нерастворимый полимерный фибриноген.

· В образовавшейся фибриновой сети остались эритроциты, которые еще более увеличиают плотность сгустка. При участии тромбоцитов происходит ретракция сгустка – уплотнение сгустка и выдавливание из него плазмы. Оставшиеся в фибриновой сети эритроциты дополнительно увеличивают плотность сгустка.

Противосвертывающая система крови.

При действии активаторов плазминоген плазмы крови превращается в активный плазмин. Плазмин производит ферментативный гидролиз фибрина, а образовавшиеся фрагменты ингибируют активность тромбина.

Ингибиторы протеиназ подавляют активность фибринообразующих ферментов – антитромбин 3, CRP, с1-ингибитор.

Группы крови

Антиген – это чужеродное для организма вещество (белок, полисахариды), которое при попадании в организм индуцирует образование антител.

Антитело – это специфический белок, который вырабатывается в организме в ответ на внедрение антигена. Антитела называют иммуноглобулинами, т.к. они относятся к g -глобулиновой фракции белков крови. Существует несколько видов антител (иммуноглобулинов) – IgA, IgD, IgE, IgG, IgM. Молекула иммуноглобулина G представляет собой Y-образный белок. На концах 2 коротких цепей антитела имеются участки, которые обладают способностью связываться с участками молекулы антигена. Антитела обладают специфичностью – они могут связываться только с молекулами того антигена, который вызывал их образование.

Иммунный ответ – процесс образования специфических антител в ответ на внедрение в организм антигена.

Каждый В-лимфоцит несет на своей поверхности определенный тип заякоренных в мембране антител. Каждый В-лимфоцит несет антитела только к одному антигену. Таким образом, каждый В-лимфоцит иммунной системы уникален.

Молекулы антигена, попавшие в кровь, сталкиваются с В-лимфоцитом, на котором есть антитела к данному антигену. Антиген связывается с антителами на поверхности В-лимфоцита.

Это приводит к активации В-лимфоцита: В-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает продуцировать соответствующие антитела.

Образующиеся антитела секретируются в кровь и связывают молекулы антигена. Образовавшиеся комплексы антиген-антитело поглощаются фагоцитрующимим клеткам и разрушаются.

На мембране эритроцитов иммобилизованы специфические гликолипиды, которые обладают антигенными свойствами. Эти вещества называются агглютиногенами.

В плазме крови присутствуют специфичекие антитела к каждому агглютиногену. Эти антитела называют агглютининами. Всего известно около 300 агглютининов.

Агглютинация эритроцитов – процесс склеивания эритроцитов. Агглютинация происходит благодаря тому, что к 1 агглютиногену может присоединиться 2 агглютинина, расположенных на разных эритроцитах.

Каждый человек имеет свой специфический набор агглютининов и агглютиногенов. Правило: в плазме крови человека НЕ присутствуют агглютинины, специфичные к имеющимся у человека агглютиногенам. Если смешать кровь 2 разных людей, то в 70% случаев произойдет склеивание (агглютинация) эритроцитов.

Для описания индивидуальных комбинации агглютининов и агглютиногенов предложены системы групп крови (всего 9 систем). Агглютиногены и агглютинины, вызывающие сильную агглютинацию, входят в 2 основные системы – систему АВО и систему Rh.

В систему АВО входят:

¨ два агглютиногена: агглютиноген А и агглютиноген В;

¨ два агглютинина: агглютинин a (специфичен к агглютиногену А) и агглютинин b (специфичен к агглютиногену В).

В соответствии с наличием этих агглютиногенов и агглютининов выделяют 4 группы крови:

Группа крови	Агглютиногены	Агглютинины
I (0)	Нет	a и b
II (A)	А	b
III (B)	В	a
IV (AB)	А и В	Нет

В систему Rh входит агглютиноген D. В соответствии с наличием этого агглютиногена выделяют 2 группы крови:

Группа крови	Агглютиногены
Rh+	D
Rh–	Нет

Литература

1. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология. М.: Высшая школа,1985.

2. Хрипкова А.Г. Возрастная физиология. – М.: Просвещения, 1975.

3. Хрипкова А.Г. Анатомия, физиология и гигиена человека. – М.: Просвещения, 1978.

4. Хрипкова А.Г., Антропова М.В., Фарбер Д.А. Возрастная физиология и школьная гигиена. – М.: Просвещение, 1990.

5. Антропова М.В. Гигиена детей и подростков. 5-ое изд. – М.: Медицина, 1977.

6. Гуминский А.А., Леонтьев Н.Н., Тупицына Л.П. Руководство к выполнению лабораторных занятий по возрастной физиологии. – М.: Изд. МГПИ им. В.И.Ленина, 1984.

7. Матюшонок М.Г. и др. Физиология и гигиена детей и подростков. – Минск,1980.

8. Санюкевич Л.И. Лабораторные занятия по анатомии и физиологии ребенка с основами школьной гигиены. – Минск,1985.

9. Белецкая В.И., Громова З.П., Егорова Т.И. Школьная гигиена. – М.: Просвещения,1983.

10. Избранные главы по возрастной физиологии / Под ред. Ситдикова Ф.Г. – Казань, 1992.

11. Физиология человека / Под ред. Косицкого Г.И. – М.: Медицина, 1985.

12. Общий курс физиологии человека и животных / Под ред. Ноздрачева А.Д. В 2 т. – М.: Высшая школа, 1991. – Т.1. – С. 32-370.

13. Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Анатомия и физиология детского организма (1 и 2 части). – М.: Просвещение, 1986.

14. Морфофункциональное созревание основных физиологических систем организма дошкольного возраста / Под ред. Антроповой М.В. и Кольцовой М.М. – М.: Педагогика, 1983.

15. Физиология развития ребенка / Под ред. В.И.Козлова, Д.А.Фарбер. – М.: Педагогика, 1983.

16. Атлас по нормальной физиологии / Под ред. Агаджанян Н.А. – М.: Высшая школа, 1986. – 351 с.

17. Экерт Р., Рэндел Д., Огастни Дж. Физиология животных. Механизмы и адаптация. В 2 т. – М.: Мир, 1991-1992. – Т.1. – С. 186-375; Т.2. – С. 261-273.

18. Гистология / Под ред. Елисеева В.Г. – М.: Медицина, 1983. – 611 с.