Фізіологія . За ред.. Шевчука В.Г. Вінниця. Нова книга . 2012. С. 258-266

Київ – 2017

1.Актуальність теми:

Кров є засобом транспорту речовин, газів до клітин організму та від них до органів виділення і саме з цим пов’язані функції її складових елементів.

Кров разом із лімфою та міжклітинною рідиною належить до внутрішнього середовища організму і тому має складові, які приймають участь у підтриманні гомеостазу.

Будь які зміни в організмі віддзеркалюються на складових компонентах крові та їх функціях, тому вивчення системи крові конче важливо для лікаря.

2.Навчальні цілі:

Ø Трактувати поняття системи крові, механізми її регуляції на основі аналізу її параметрів гомеостазу: об’єму крові, кислотно-лужної рівноваги, осмотичного тиску.

Ø Трактувати фізіологічні закономірності функцій системи крові: дихальної, транспортної, захисної.

Ø Пояснювати фізіологічні основи методів дослідження функцій системи крові.

Ø Робити висновки про стан фізіологічних функцій організму, які здійснюються за участю системи крові, на підставі кількісних та якісних показників крові: гематокритного показника, швидкості осідання та осмотичної резистентності еритроцитів.

Ø Аналізувати вікові зміни якісних та кількісних показників крові та їх регуляцію.

Базовий рівень підготовки

Студенти мають навики з попередніх навчальних дисциплін

Назва попередніх дисциплін	Отримані навики
Біологічна хімія	Вміння аналізувати та інтерпретувати інформацію про властивості колоїдних розчинів, іонного складу крові, кислотно-лужну рівновагу, механізми дії буферних систем, фізико-хімічні властивості альбумінів та глобулінів. Уміти застосувати знання морфології крові, властивостей колоїдних розчинів, білків, іонного складу крові, механізмів дії буферних систем для визначення та оцінки функцій крові та її физико-хімічних властивостей
Фізика	Вміння аналізувати величину осмотичного тиску розчину

Орієнтовна карта для роботи з літературою під час підготовки до практичного заняття

Перелік основних термінів, параметрів, характеристик, які повинен засвоїти студент при підготовці до практичного заняття.

Термін	Визначення
Гомеостаз	Це сталість внутрішнього середовища організму, яка підтримується завдяки нервовій і гуморальній регуляції.
Внутрішнє середовище організму	являє собою тканинну (інтерстіційну) рідину, лімфу й кров, склад і властивості яких найтісніше пов”язані між собою
Гематокритний показник (гематокрит)	Це відсотковий об”єм формених елементів (а саме еритроцитів) в крові
Осмос	Процес дифузії молекул розчинника через напівпроникну мембрану в місце вищої концентрації розчиненої речовини, для якої мембрана непроникна.
осмотичний тиск	Тиск, потрібний для запобігання руху молекул розчинника в місце вищої концентрації речовини через напівпроникну мембрану.
Онкотичний тиск	Тиск, що утворюється білками плазми (переважно альбумінами) і становить 25 – 30 мм рт.ст.
Альбуміно-глобуліновий коефіциент	Це співвідношення вмісту альбумінів і глобулінів, у нормі становить 1,2-2,0.
ШОЕ	Це швидкість осідання еритроцитів. В нормі становить 2-10 мм за годину для чоловіків і 2-15 мм за годину для жінок, залежить переважно від співвідношення фракцій альбумінів і глобулінів у плазми крові.
Буферні системи	Це системи для підтримання кислотно-лужної рівноваги крові.
Осмотична резистентність	Це стійкість оболонки еритроцитів у гіпотонічних розчинах.
Гемоліз	Це руйнування оболонки еритроцитів, наслідком якого є вихід гемоглобіну з еритроцитів.

ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ

1.Система крові та ії функції.

2.Об”єм крові в організмі, склад крові, гематокритний показник.

3.Склад плазми крові, міжклітинної рідини і лімфи. Білки плазми і їх роль в організмі.

4. Осмотичний і онкотичний тиск крові, значення компонентів плазми крові, що визначають їх величину.

5. рН крові й фізико-хімічні механізми підтримання його на постійному рівні.

ПРАКТИЧНІ РОБОТИ

1. Визначення гематокритного показника.

2.Визначення швидкості осідання еритроцитів (ШОЕ) за методом Панченкова.

3.Визначення осмотичної резистентності еритроцитів.

Зміст теми.

Внутрішнє середовище організму являє собою тканинну (інтерстіційну) рідину, лімфу й кров, склад і властивості яких найтісніше пов”язані між собою

· Система крові – це сукупність структур:: 1) крові, що циркулює в судинах, та депонованої, 2) органів кровотворення та кроворуйнування, 3) апарату регуляції, що забезпечують основні функції крові як засобу транспорту речовин та внутрішнього середовища організму

Система

· Об”єм крові у людини становить 6% – 8% маси тіла.

· До складу крові входять формені елементи (40% - 48% у чоловіків, 36% - 42% у жінок) і плазма крові. Об”єм формених елементів у відсотках до об”єму крові має назву гематокритного показника.

· Формені елементи крові: еритроцити (жінки 4‑4,5_*10¹²/L; чоловіки 4,5‑5_*10¹²/L), лейкоцити (від 4,5 до 8,5 х 10⁹/л), тромбоцити ( 180-320 х 10⁹/л).

· Основні функції крові:

1) Дихальна

2) Трофічна

3) Екскреторна

4) Терморегуляторна

5) Гуморальна

6) Захисна

7) участь у регуляції сталості параметрів внутрішнього середовища.

· Склад плазми крові:

1) вода як розчинник,

2) білки, які виконують різноманітні функції,

3) поживні речовини (амінокислоти, глюкоза (визначена за методом Хагедорна-Іенсена в нормі 4,44-6,66 ммоль/л), ліпіди (в нормі загальний вміст 5-7 г/л, ,), вітаміни, які транспортуються до клітин,

4) метаболіти (сечовина, вміст її у нормі 3,33-8,32 ммоль/л, сечова кислота (норма для чоловіків –0,12-0,46 ммололь/л, для жінок 0,12-0,38 ммоль/л), інші), які транспортуються до органів виділення,

5) мінеральні речовини (солі натрію, калію, кальцію, магнію, інші аніони й катіони), які транспортуються до клітин, щоб забезпечити їх функції, та разом з іншими низькомолекулярними речовинами створюють осмотичний тиск плазми крові. В нормі вміст калію в плазмі 3,8-5,2 ммоль/л, натрію 138-217 ммоль/л, кальцію 0,75-2,5 ммоль/л, хлоридів 97-108 ммоль/л.

6) Біологічно активні речовини (гормони), ферменти.

· Роль білків плазми крові: кількість білків у плазмі – 65 – 85 г/л, із них альбумінів – 35-50 г/л (52-65%), глобулінів – 23-35 г/л (35-48%), в тому числі альфа₁ 1-4 г/л (2,5-5%), альфа₂ 4-12 г/л (7-13%), бета 5-11 г/л (8-14%), гамма 5-16 г/л (12-22%). Білки плазми приймають участь у :

1) транспорті речовин: ліпідів (ліпопротеїни), заліза (трансферін),

вітамінів, гормонів та інш..

2) транспорті лікарських препаратів

3) створенні онкотичного тиску.

1) входять до складу буферних систем

2) зсіданні крові та фібринолізі

3) захисних функціях організму (імуноглобуліни)

4) є резервом амінокислот

· Гомеостаз – це сталість внутрішнього середовища організму, яка підтримується завдяки нервовій і гуморальній регуляції. Регульованими параметрами артеріальної крові є величини: осмотичного тиску (Росм), кислотно-основної рівноваги (КОР), напруги кисню та вуглекислого газу (рО₂, рСО₂).

Осмос. Якщо речовина розчинена у воді, то концентрація молекул води у цьому розчині менша, ніж у чистій воді, оскільки внаслідок додавання речовини до води утворюється розчин, що має об”єм більший, ніж сама вода. І якщо цей розчин помістить по один бік мембрани, що проникна для води і не проникна для розчиненої речовини, а однаковий об”єм води по інший бік мембрани, то молекулі води дифундуватимуть до розчину, знижуючи градієнт концентрації. Процес дифузії молекул розчинника в місця вищої концентрації розчиненої

речовини, для якої мембрана непроникна, називають осмосом. Він є важливим у фізіологічних процесах. Схильність молекул розчинника до руху в місця вищої концентрації речовини, що розчиняється, можна подолати, застосовуючи тиск до концентрованого розчину. Тиск, потрібний для запобігання руху розчинника, називають осмотичним тиском.

Осмотичний тиск залежить швидше від кількості, ніж від типу частинок у розчині. При сталій температурі осмотичний тиск пропорційний до кількості частинок у розчині на одиницю об‘єма розчину. Тому концентрацію осмотичної активних частинок звичайно виражають в осмолях. Один осмоль дорівнює молекулярній масі речовини в грамах, поділеній на кількість частинок, вивільнених кожною молекулою в розчині. Міліосмоль (мосмоль) – це 1/1000 осмоль.

У випадку, коли розчиненою речовиною є неелектроліт, наприклад, глюкоза, то осмотичний тиск є функцією кількості наявних молекул глюкози. Якщо ж розчинена речовина іонізується й утворює ідеальний розчин, то кожний іон є осмотично активною частинкою. Наприклад, NaCl дисоціюватиме на іони Na⁺ та Cl^-, отже кожний моль у розчині постачатиме 2 осмолі. Один моль Na₂SO₄ дисоціюватиме на два Na⁺ і SO₄ , постачаючи 3 осмолі. Проте, рідини організму не є ідеальними розчинами і, хоча дисоціація сильних електролітів повна, кількість частинок, що чинять осмотичний тиск, зменшується внаслідок взаємодії між іонами. Отже, власне діюча концентрація (активність) рідин організму швидше, ніж кількість еквівалентів електроліту в розчині, визначає його осмотичну дію. Ось чому, наприклад, на 1 ммоль NaCl в 1 л рідини тіла припадає менш ніж 2 мосмоль осмотично активних частинок. Чим розчин концентрованіший, тим більше відхилення від ідеального.

· Осмотичний тиск крові: створюється переважно іонами мінеральних речовин (натрію та відповідних аніонів – до 90%) і низько- молекулярних органічних речовин.

1) Осмотична концентрація плазми крові становить 290 мосм/л, що дорівнює осмотичному тиску біля 7,6 – 8,1 атм.

Сума всіх катіонних та аніонних еквівалентів у плазмі перевищує 300. Однак плазма не є ідеальним розчином і іонні взаємодії зменшують кількість частинок, що чинять осмотичний тиск. За винятком випадків, коли після раптової зміни складу рівновага не встигла відновитися, усі відділи організму людини, що містять рідини, перебувають в осмотичній рівновазі або в близькому до неї стані.

2) Розчини, осмотична концентрація яких збігається з осмотичною концентрацію плазми крові, називають ізотонічними, ті розчини, що мають більшу концентрацію – це гіпертонічні розчини, якщо концентрація менша за плазму – це гіпотонічні розчини. В гіпотонічних розчинах еритроцити набрякають, бо вода, як розчинник, рухається через мембрану в еритроцит, якщо мембрана не витримає тиск, еритроцити руйнуються (осмотичний гемоліз), в гіпертонічних розчинах навпаки – вода виходить з еритроцитів і вони стають менші за об”ємом.

Сталість осмотичного тиску необхідна для підтримки нормальної функції не тільки формених елементів крові, а й усіх клітин організму, бо кров разом з лімфою і міжклітинною рідиною є внутрішнім середовищем організму. Регуляція осмотичного тиску здійснюється завдяки наявності в гіпоталамусі осморецепторів, які при збільшенні осмотичного тиску передають інформацію до задньої долі гіпофіза, де виділяється в кров гормон вазопресин, який збільшує реабсорбцію води в дистальних канальцях і збірних трубочках нефрону, що призводить до збільшення об”єму води у плазмі і нормалізації осмотичного тиску, окрім цього при активації осморецепторів інформація від гіпоталамуса надходить до кори великих півкуль, завдяки чому виникає відчуття спраги.

· Онкотичний тиск плазми крові: утворюється білками плазми (переважно альбумінами) і становить 25 – 30 мм рт.ст. Із-за того, що білки не проходять через стінки капілярів, вода завдяки осмосу утримується в кровоносних судинах, бо концентрація білків у плазмі значно більша, ніж у міжклітинній рідині. Коли концентрація білків у плазмі зменшується (наприклад, при голодуванні), осмотичний градієнт стає меншим і виникають набряки.

ШОЕ в нормі становить 2-10 мм за годину для чоловіків і 2-15 мм за годину для жінок, залежить переважно від співвідношення фракцій альбумінів і глобулінів у плазмі крові.. Співвідношення вмісту альбумінів і глобулінів визначається альбуміно-глобуліновим коефіциетом (А/Г, який у нормі становить 1,2-2,0. Таким чином, зміни онкотичного тиску плазми крові, який створюється переважно альбумінами, також призведе до змін ШОЕ.

Зміни онкотичного тиску в плазмі крові впливають на обмін води між кров”ю в капілярах та міжклітинною рідиною. Крім онкотичного тиску плазми цей процес залежить від гідростатичного тиску крові, онкотичного тиску міжклітинної рідини та гідростатичного тиску позаклітинної (тканинної) рідини.

Існує механізм обміну води та сполук, що розчинені в ній шляхом фільтрації з наступною реабсорбцією. Згідно з теорією Старлінга, ці процеси здійснюються пасивно (без використання енергії) за рахунок взаємодії кількох рушійних сил: гідростатичного тиску в капілярах, (Ргк), гідростатичного тиску тканинної рідини (Ргт), онкотичного тиску плазми в капілярах (Рок), та онкотичного тиску тканинної рідини (Рот).

Під впливом Ргк і Рот рідина виходить з капіляра в тканини, під дією Ргт і Рок – входить у капіляр. Таким чином, об”єм рідини (V), що фільтрується, можна вирахувати за формулою:

V= ((Ргк +Рот) – (Ргт+ Рок)) х К,

Де К – коефіцієнт фільтрації.

Якщо V позитивна величина, то виникає фільтрація, якщо негативна – реабсорбція.

Виходячи з показників Ргк, Ргт, Рот та Рок можна визначити фільтраційний і ефективній реабсорбційний тиск.

· Кислотно-основна рівновага (КОР) крові:зумовлена співвідношенням у ній іонів водню та гідроксильних іонів, її характеризує рН (від”ємний логарифм концентрації іонів водню), який становить у артеріальній крові 7,4, венозній крові – 7,36. Сталість рН артеріальної крові необхідна для здійснення функцій клітин, бо ферменти діють тільки в умовах нормальної КОР внутрішнього середовища. КОР крові підтримується сталою завдяки фізико-хімічним механізмам (буферним системам) та фізіологічним механізмам регуляції (системам дихання, виділення). Буферні системи крові: гемоглобінова, бікарбонатна, фосфатна, білкова, діють швидко – секунди.

1) Бікарбонатна буферна система плазми: [[NаНСО₃ / Н₂СО₃]; ця система є найважливішою буферною системою плазми, бо вона взаємодіє з фізіологічними системами регуляції: при надходженні в кров іонів Н⁺ вони взаємодіють з NаНСО₃, утворюється слабкодисоційована Н₂СО₃, яка розпадається до Н₂0 і СО₂, вуглекислий газ під час дихання виводиться з крові , а в нирках в канальцях нефронів збільшується реабсорбція іонів Na⁺ та НСО₃^- (фізіологічні механізми регуляції), величини рН та рСО₂ артеріальної крові залишаються сталими. У випадку надходження в кров основи вона взаємодіє з вугільною кислотою, наслідком чого є утворення солі та води, при цьому збільшується кількість бікарбонатів, що призводить до більшої їх екскреції нирками.

2) Фосфатна буферна система плазми: [Nа₂НРО₄] / [NаН₂РО₄ ]/ . Ця буферна система має тільки 5% буферної ємкості в зв”язку з її низькою концентрацією, функція її така ж сама, як і бікарбонатної.

3) Білкова буферна система плазми приймає участь у регуляції КОР, бо білки поводяться як основи у кислому середовищі і як кислоти – основному середовищі. Буферна ємкість цієї буферної системи становить 7% буферної ємкості крові.

4) Гемоглобінова буферна система: [KHb/HHb], [KHbО₂ /HHbО₂ На її частку припадає більш, ніж половина буферної ємкості крові, У слабколужному середовищі, яким є кров, гемоглобін і оксигемоглобін мають властивості кислот і є донаторами Н⁺ або К⁺, ця система може діяти самостійно, але в організмі вона тісно пов”язана з бікарбонатною.

5) Фізіологічні механізми регуляції КОР полягають у тому, що підтримують сталість ємкості буферних систем плазми:

5.1) система дихання при збільшені в крові вугільної кислоти забезпечує виведення надлишку СО₂ під час збільшення вентиляції легень, а при збільшенні основи – вентиляція легень зменшується, КОР досягається протягом хвилин;

5.2) система виділення: при надлишку в крові іонів Н⁺ здійснюється секреція іонів водню, аміаку епітелієм канальців нефронів, завдяки чому надлишок іонів водню виводиться з крові, окрім цього збільшується реабсорбція лужних компонентів буферних систем; при збільшенні основ у крові - зменшується секреція іонів водню та аміаку, зменшується реабсорбція основ, що призводить до відновлення КОР за декілька годин.

6). Головні фізіологічні показники кислотно-основної рівноваги (КОР)

6.1) рН – фактична величина від”ємного логарифму концентрації водородних іонів плазми артеріальної крові, що була виміряна при 38^о С. Фізіологічні межи коливань від 7,35 до 7,45. Значення рН крові відповідає рН міжклітинної рідини.

6.2) Парціальна напруга вуглекислого газу (рСО2)- парціальний тиск вуглекислого газу над кров”ю, що знаходиться в рівновагі з розчиненим в артеріальній крові СО2 при 38^о С. В фізіологічних умовах в стані спокою становить 40 мм рт ст. При довільної затримки дихання напруга вуглекислоти може досягати 90 мм рт ст, при довільної гіпервентиляції – знижуватися до 20 мм рт ст.

6.3) Актуальний бікарбонат крові - істинна концентрація бікарбонатного іона (НСО3^-) при фактичному стані плазми артеріальної крові в кровоносному руслі. Раніше цей показник назвали “лужний резерв крові”. В фізіологічних умовах дорівнює 22-25 ммоль/л. Цей показник важливий для клінічної діагностики, тому що відображає тільки метаболічні, тобто не зв”язані з диханням зсуви кислотно-основної рівноваги.

6.4) Стандартний бікарбонат крові – уміст бікарбонатного іона за стандартних умов (повне насичення гемоглобіну киснем,рівноваги з газовим середовищем,при рСО2=40 мм рт ст при 38^о С. У здорової людини стандартний бікарбонат не відрізняється від актуального.

6.5) Буферні основи=- buffer base (ВВ) – загальна сума концентрацій всіх аніонів цільної крові, що мають буферні властивості за умов повного насічення крови киснем , рСО2=40 мм рт ст і 38 ^о С. В нормі коливається від 46 до 52 ммоль/л.

6.6) Надлишок буферних основ (buffer excess – BE) один з найважливіших показників кислотно-лужного стану крові. Цей показник характеризує різницю між фактичної величиною буферних основ крові досліджуваної людини і значенням ВВ за стандартних умов. Якщо число ВВ в крові досліджуваного виявляється більш, чім стандартний показник ВВ, параметр ВЕ позначається знаком +, якщо менш знаком -. Таке значення іноді називають дефіцит буферних основ. В нормі ВЕ від –2,3 до +2,3

Зсуви рН від норми у бік його збільшення називаються алкалозом, у бік зменшення – ацидозом. У свою чергу, первинною причиною таких зсувів можуть бути респіраторні (зміни в системі дихання), або нереспіраторні. У здорової людини респіраторний ацидоз може виникати , наприклад,при перебуванні у середовищі з підвищеним вмістом вуглекислоти. Нереспіраторний ацидоз – при дуже інтенсивної м”язової роботі, особливо у нетренованих людей, вживанні кислої їжі. Респіраторний алкалоз формується у здорової людини при перебуванні високо в горах, при довільної гіпервентиляції. Нереспіраторний алкалоз може виникнути при тривалому прийомі води типа “Боржомі”. Але у здорової людини всі ці зсуви повністю компенсуються.

(Н⁺ )

Компесаторно Компенсаторно Компенсаторно Компен-

в нирках рСО₂<40 мм рСО₂ > 40 мм саторно

збільшується рт.ст. рт.ст. зменшується

реабсорбція реабсорбція

іонів Na⁺,НСО₃^- іонів Na⁺,НСО₃^-

що призводить до що призводить до

НСО₃^- >24ммоль/л НСО₃<24 ммоль/л

ЛИТЕРАТУРА

Основна:

Фізіологія . За ред.. Шевчука В.Г. Вінниця. Нова книга . 2012. С. 258-266

2.Нормальна фізіологія. За ред.В.І.Філімонова. Київ, Здоров”я, 1994, с.230-238, 244-253.

3.Посібник з нормальної фізіології. За ред. В.Г.Шевчука, Д.Г.Наливайка. Київ, Здоров”я, 1995, 3.106-113.

4. В.Ф.Ганонг. Фізіологія людини. Львів: БаК, 2002, С.2-5, 32, 42-43, 489, 495-496, 668-677.

5.Посібник з нормальної фізіології. За ред. В.Г.Шевчука ,2006.

Додаткова:

1.Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса, М., Мир, том 2, 1996, с.414-422, 616-624.

2.Физиология человека. Под ред. В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько, 1997, т.1, с.277-280.

3. Медицинская физиология. А.Гайтон, Дж. Хелл. М, «Логосфера», 2008, C. 321-337, 424-445, 465-473.

4. Гемоцитограмма (Клинический аналіз крови). Дзись Е.И. Киев. Гидромакс. 2006, 36 с.