Кровь относится к жидкостям внутренней среды организма, точнее — к внеклеточной жидкости, циркулирующей в сосудистой системе.

Основной составной частью жидкости является вода. В организме взрослого человека вода составляет 75%, новорожденного – 90%. Для человека массой тела 70 кг это около 50 литров.

Все водное пространство организма принято делить на два основных сектора (рис. 1):

· внеклеточный, на долю которого приходится 20% от массы тела;

· внутриклеточный — 40% от массы тела.

Внеклеточный сектор неоднороден, поэтому дополнительно в нем выделяется:

· внутрисосудистая вода, составляющая 7% от массы тела (кровь, лимфа);

· межклеточная вода — 20%.

Рис. 1. Вода в организме человека

Между кровью и тканевой жидкостью происходит постоянный обмен веществ и транспорт воды, несущей растворенные в ней продукты обмена, гормоны, газы, биологически активные вещества. Следовательно, внутренняя среда организма представляет собой единую систему гуморального транспорта, включающую кровообращение и движение жидкости в последовательной цепи: кровь → тканевая жидкость → ткань (клетка) → тканевая жидкость → лимфа → кровь.

Система крови

Понятие о системе крови введено в 1939 году отечественным клиницистом Г. Ф. Лангом. Согласно Лангу, в систему крови входят:

· периферическая кровь, циркулирующая по сосудам;

· органы кроветворения — красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенка;

· органы кроверазрушения — селезенка, печень, красный костный мозг;

· регулирующий нейрогуморальный аппарат.

Деятельность всех компонентов системы обеспечивает выполнение основных функций крови.

Основными функциями крови являются: транспортная, защитная, гуморальная регуляция.

Транспортная функция.Кровь осуществляет перенос кислорода и углекислого газа (дыхательная функция), доставку к тканям питательных веществ и удаляемых из организма веществ к органам выделения.

Защитная функция обеспечивается наличием в крови фагоцитирующих и антителообразующих клеток.

Гуморальная регуляция возможна благодаря транспорту гуморальных регуляторов – гормонов, биологически активных веществ, транспортируемых кровью к клеткам организма.

Основные параметры крови

Кровь представляет собой непрозрачную красную жидкость, которая постоянно движется по кровеносным сосудам. Она состоит из жидкой части – плазмы и форменных элементов – эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. У взрослого человека форменные элементы крови составляют 40 – 48%, а плазма – 52 – 60%. Соотношение форменных элементов и плазмы крови называется гематокритным числом.

Надосадочная жидкость, образующаяся после центрифугирования свернувшейся крови, — кровяная сыворотка. Надосадочная жидкость после центрифугирования цельной крови с добавленными к ней антикоагулянтами (цитратная кровь, гепаринизированная кровь), — плазма крови. В отличие от плазмы в сыворотке нет ряда плазменных факторов свёртывания крови (I — фибриноген, II — протромбин, V — проакцелерин и VIII — антигемофилический фактор). Плазма — жидкость бледноянтарного цвета, содержащая белки, углеводы, липиды, липопротеины, электролиты, гормоны и другие химические соединения. Объём плазмы — около 5% массы тела (при массе 70 кг — 3500 мл) и 7,5% всей воды организма. Плазма крови состоит из воды (90%) и растворённых в ней веществ (10%, органические — 9%, неорганические — 1%; в твёрдом остатке на долю белков приходится примерно 2/3, а 1/3 — низкомолекулярные вещества и электролиты). Химический состав плазмы сходен с интерстициальной жидкостью (преобладающий катион — Na⁺, преобладающие анионы — Cl^–, HCO₃^–), но концентрация белка в плазме выше (70 г/л).

Рассмотрим основные количественные показатели, характеризующие кровь.

1. Объем крови – 5 - 6 л или 6 - 8% от массы тела.

2. Удельная плотность крови – 1050 – 1060 г/л, в том числе: плазмы – 1025 – 1034 г/л, эритроцитов – 1090 г/л. Удельная плотность крови зависит от содержания эритроцитов, а в плазме – от концентрации белков.

3. Вязкость крови в 5 раз выше воды, и составляет 5 У.е. Она зависит от содержания эритроцитов.

4. Гематокритное число – количество форменных элементов крови, % от общего объема крови – 40 – 45% (или 0,40 – 0,45). Один из ведущих клинических показателей крови, отражающий соотношение между форменными элементами крови и жидкой ее частью.

5. Белковый состав крови:

Общее количество белка крови 60 - 80 г/л. Различают несколько белковых фракций, выполняющих специфические функции.

· Альбумины (40-60 г/л) обладают высокой коллоидно-осмотической активностью.

· Глобулины a, b, g (20 - 40 г/л) выполняют транспортную функцию для переноса ионов, гормонов, липидов, создают гуморальный иммунитет, образуя различные антитела, называемые иммуноглобулинами (IgM, IgG).

· Фибриноген (2 - 4 г/л) - главный фактор механизма свертывания крови.

6. Ионный состав плазмы или сыворотки

Катионы (ммоль/л) - Na⁺ 132 - 145

K⁺ 3.5 - 5,5

Ca²⁺ 2.3 - 2,57

Анионы (ммоль/л) Cl^- 100 - 105

Бикарбонаты – 24 ммоль/л при соотношении бикарбонат/угольная кислота – 18:1; фосфаты – 1 ммоль/л при соотношении двузамещенный и однозамещенный фосфат натрия 4:1.

Согласно правилу Гембла, плазма крови должна быть электронейтральна, т.е. сумма катионов равна сумме анионов.

Ионный состав крови является важнейшим показателем гомеостаза организма. Отклонение от указанных значений приводит к развитию патологических явлений, т.к. ионы обеспечивают нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых тканей, а также обеспечивают необходимое организму осмотическое давление, концентрацию в крови и тканях водородных ионов (рН). Регуляция ионного состава осуществляется с участием различных механизмов – нервных и гормональных в процессе функционирования почек, легких, желудочно-кишечного тракта, потовых желез, что подробно освещается в соответствующих разделах курса физиологии.

Осмотическое давление крови

Осмотическим давлением называется сила, которая заставляет переходить растворитель (для крови это вода) через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в более концентрированный раствор. Осмотическое давление определяет транспорт воды из внеклеточной среды организма в клетки и наоборот. Оно обусловлено растворимыми в жидкой части крови осмотически активными веществами, к которым относятся ионы, белки, глюкоза, мочевина и др.

Осмотическое давление определяется криоскопическим методом, с помощью определения точки замерзания крови. Выражается оно в атмосферах (атм.) и миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Рассчитано, что осмотическое давление равно 7,6 атм. или 7,6 х 760 = мм рт. ст.

Для характеристики плазмы как внутренней среды организма особое значение имеет суммарная концентрация всех ионов и молекул, содержащихся в ней, или ее осмотическая концентрация. Физиологическое значение постоянства осмотической концентрации внутренней среды заключается в поддержании целостности мембраны клеток и обеспечении транспорта воды и растворенных веществ.

Осмотическая концентрация в современной биологии измеряется в осмолях (осм) или миллиосмолях(мосм) – тысячная доля осмоля.

Осмоль - концентрация одного моля неэлектролита (например, глюкозы, мочевины и др.), растворенного в литре воды.

Осмотическая концентрация неэлектролита меньше осмотической концентрации электролита, так как молекулы электролита диссоциируют на ионы, вследствие чего возрастает концентрация кинетически активных частиц, которыми и определяется величина осмотической концентрации.

Осмотическое давление, которое может развить раствор, содержащий 1 осмоль равно 22,4 атм. Поэтому осмотическое давление может быть выражено в атмосферах или миллиметрах ртутного столба.

Осмотическая концентрация плазмы равна 285 – 310 мосм (в среднем 300 мосм или 0,3 осм), это один из самых жестких параметров внутренней среды, его постоянство поддерживается системой осморегуляции с участием гормонов и изменением поведения – возникновение чувства жажды и поиск воды.

Часть общего осмотического давления, обусловленная белками, называется коллоидно-осмотическим (онкотическим) давлением плазмы крови. Онкотическое давление равно 25 - 30 мм рт. ст. Основная физиологическая роль онкотического давления заключается в удержании воды во внутренней среде.

Увеличение осмотической концентрации внутренней среды приводит к переходу воды из клеток в межклеточную жидкость и кровь, клетки сморщиваются и их функции нарушаются. Уменьшениеосмотической концентрацииприводит к тому, что вода переходит в клетки, клетки набухают, их мембрана разрушается, происходит плазмолиз.Разрушение вследствие набухания клеток крови называется гемолиз. Гемолиз- разрушение оболочки самых многочисленных клеток крови - эритроцитов с выходом гемоглобина в плазму, которая окрашивается при этом в красный цвет и становится прозрачной (лаковая кровь). Гемолиз может быть вызван не только уменьшением осмотической концентрации крови. Различают следующие виды гемолиза:

1. Осмотический гемолиз- развивается при уменьшении осмотического давления. Происходит набухание, затем разрушение эритроцитов.

2. Химический гемолиз- происходит под влиянием веществ, разрушающих белково-липидную оболочку эритроцитов (эфир, хлороформ, алкоголь, бензол, желчные кислоты, сапонин и др.).

3. Механический гемолиз- возникает при сильных механических воздействиях на кровь, например, сильном встряхивании ампулы с кровью.

4. Термический гемолиз - обусловлен замораживанием и размораживанием крови.

5. Биологический гемолиз- развивается при переливании несовместимой крови, при укусах некоторых змей, под влиянием иммунных гемолизинов и т.д.

В этом разделе остановимся подробнее на механизме осмотического гемолиза. Для этого уточним такие понятия как изотонические, гипотонические и гипертонические растворы. Изотонические растворы имеют суммарную концентрацию ионов, не превышающую 285—310 ммоль. Это может быть 0,85% раствор хлористого натрия (его часто называют «физиологическим» раствором, хотя это не полностью отражает ситуацию), 1,1% раствор хлористого калия, 1,3% раствор бикарбоната натрия, 5,5% раствор глюкозы и т.д. Гипотонические растворы имеют меньшую концентрацию ионов — менее 285 ммоль. Гипертонические, наоборот, большую — выше 310 ммоль. Эритроциты, как известно, в изотоническом растворе не изменяют свой объем. В гипертоническом растворе — уменьшают его, а гипотоническом — увеличивают свой объем пропорционально степени гипотонии, вплоть до разрыва эритроцита (гемолиза) (рис. 2).

Рис. 2. Состояние эритроцитов в растворе NaCl различной концентрации: в гипотоническом растворе - осмотический гемолиз, в гипертоническом -плазмолиз.

Явление осмотического гемолиза эритроцитов используется в клинической и научной практике с целью определения качественных характеристик эритроцитов (метод определения осмотической резистентности эритроцитов), устойчивости их мембран к разрушению в шипотоническом растворе.

Онкотическое давление

Часть общего осмотического давления, обусловленная белками, называется коллоидно-осмотическим (онкотическим) давлением плазмы крови. Онкотическое давление равно 25 - 30 мм рт. ст. Это составляет 2 % от общего осмотического давления.

Онкотическое давление в большей степени зависит от альбуминов (80 % онкотического давления создают альбумины), что связано с их относительно малой молекулярной массой и большим количеством молекул в плазме.

Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Чем больше его величина, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани и наоборот. При снижении концентрации белка в плазме вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани, развиваются отеки.

Регуляция рН крови

рН– это концентрация водородных ионов, выраженная отрицательным логарифмом молярной концентрации ионов водорода. Например, рН=1 означает, что концентрация равна 10¹ моль/л; рН=7 - концентрация составляет 10⁷ моль/л, или 100 нмоль. Концентрация водородных ионов существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химические свойства биомолекул и надмолекулярных структур. В норме рН крови соответствует 7,36 (в артериальной крови — 7,4; в венозной крови — 7,34). Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, — 7,0—7,7, или от 16 до 100 нмоль/л.

В процессе обмена веществ в организме образуется огромное количество «кислых продуктов», что должно приводить к сдвигу рН в кислую сторону. В меньшей степени в организме накапливаются в процессе метаболизма щелочи, которые могут снизить содержание водорода и сместить рН среды в щелочную сторону — алкалоз. Однако реакция крови при этих условиях практически не изменяется, что объясняется наличием буферных систем крови и нервно-рефлекторных механизмов регуляции.

Буферные системы крови