7.1.1. Константы крови
Кровь как жидкая ткань организма характеризуется множеством констант, которые можно разделить на мягкие и жесткие.
Мягкие, или пластичные, константы крови — константы, которые могут отклоняться, изменять свою величину от заданного уровня в относительно широких пределах без существенных изменений жизнедеятельности клеток и, следовательно, функций организма. К мягким константам относятся количество циркулирующей крови, соотношение объемов плазмы и форменных элементов, количество форменных элементов, содержание гемоглобина, скорость оседания эритроцитов, вязкость крови, относительная плотность крови и др.
1. Количество крови, циркулирующей по сосудам. Общее количество крови в организме составляет 4—6 л (70 мл/кг, ~7 % массы тела). В состоянии покоя циркулирует около половины этого объема, другая половина находится в депо: в печени до 20 %, в селезенке до 16 %, в кожных сосудах до 10 %.
2.Соотношение объемов плазмы крови и форменных элементов. Плазма — это жидкая часть крови, лишенная форменных элементов. Соотношение объемов плазмы и форменных элементов — гематокрит — в нормальных условиях составляет 45 % форменных элементов и 55 % плазмы для мужчин и 40 % форменных элементов и 60 % плазмы — для женщин.
3.Количество форменных элементов крови. Эритроцитов у мужчин 4,0-5,0- 10'2/л, у женщин 3,9-4,7- 1012/л; лейкоцитов 4,0-9,0-109 /л; тромбоцитов 180-320-109/л.
4. Количество гемоглобина у мужчин составляет 130— 160 г/л, у женщин — 120—140 г/л. Гемоглобин — сложное химическое соединение, состоящее из белка глобина и четырех молекул гема. Гем содержит Fe2+, который 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, выводимый из организма с каловыми массами. Часть билирубина удаляется из организма через почки с мочой в виде уробилина.
Основная функция гемоглобина — перенос 02 и частично С02 . Соединение гемоглобина с кислородом — оксигемоглобин — происходит в капиллярах легких. В виде оксигемоглобина переносится большая часть 02 . Соединение гемоглобина с С02 — карбгемоглобин — происходит в капиллярах тканей
270
организма. В виде карбгемоглобина транспортируется 20 % С02 . В особых условиях происходит соединение гемоглобина с оксидом углерода (СО) с образованием карбоксигемоглобина. Гемоглобин связывает СО в 300 раз интенсивнее, чем 02 . Поэтому карбоксигемоглобин является очень прочным соединением, в котором гемоглобин блокируется угарным газом и теряет способность переносить кислород. Слабое отравление угарным газом является обратимым процессом. При дыхании свежим воздухом происходит постепенное отщепление СО, его выведение из организма и восстановление способности гемоглобина связывать 02 .
При взаимодействии гемоглобина с сильным окислителем (перманганат калия, бертолетова соль, анилин) образуется метгемоглобин — прочное соединение, в котором происходит окисление железа и его переход в трехвалентную форму. В результате окисления гемоглобин прочно удерживает 02 и теряет способность отдавать его тканям, что может привести
кгибели организма.
5.Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) у мужчин — 2— 10 мм/ч, у женщин — 2—15 мм/ч. Скорость оседания эритро-
цитов зависит от многих факторов: количества эритроцитов, их морфологических особенностей, величины заряда мембраны эритроцита, белкового состава плазмы, способности эритроцитов к агломерации (агрегации). СОЭ зависит от физиологического состояния организма: например, при беременности, воспалительных процессах, эмоциональном и физическом напряжении увеличивается.
6. Вязкость крови обусловлена наличием белков в плазме и количеством эритроцитов. Вязкость цельной крови равна 5,0 (если вязкость воды принять за 1), вязкость плазмы — 1,7-2,2.
Жесткие константы крови колеблются в очень небольших диапазонах, так как отклонение на значительные величины приводит к нарушению жизнедеятельности клеток или функций целого организма. К жестким константам относятся ионный состав крови и обусловленное им осмотическое давление (осмолярность), количество белков в плазме крови (онкотическое давление), содержание глюкозы, 02 и С02 , КОС (рН) крови и др.
7.Ионный состав крови. Общее количество неорганических
веществ плазмы крови составляет около 0,9 %. К этим веществам относятся катионы: Na+ —140; К1 ~4,5; Са2+ ~2,3 ммоль/л и
анионы: СГ -102; HP04 ~2; НСО3 ~22 ммоль/л, катионный состав является более жесткой величиной, чем анионный.
8.Общее количество белков в плазме - 7—8 % (65—85 г/л). Белки плазмы различают по строению и функциональным
свойствам. Их делят на 3 основные группы: альбумины (4— 5 %), глобулины (3 %) и фибриноген (0,2—0,4 %).
271
Функции белков крови:
•создают онкотическое давление крови (25 мм рт. ст.), от которого зависит обмен воды между кровью и межклеточной жидкостью;
•влияют на вязкость крови, что в свою очередь влияет на гидростатическое давление крови, СОЭ и др.;
•участвуют в свертывании крови (фибриноген, глобулины); соотношение альбуминов и глобулинов влияет на величину СОЭ;
•являются важным компонентом защитной функции крови (особенно у-глобулины);
•участвуют в транспорте продуктов обмена, жиров, гормонов, витаминов, солей тяжелых металлов;
•являются резервом для построения тканевых белков;
•обладают буферными свойствами, регулируют КОС крови.
Альбумины — белки с относительно малой молекулярной массой, образуются в печени, играют основную роль в поддержании онкотического давления. Альбумины являются переносчиками билирубина, уробилина, солей тяжелых металлов, жирных кислот, лекарственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов). Одна молекула альбумина может связать 25—50 молекул билирубина. Кроме того, альбумины являются основным резервом аминокислот.
Глобулины — крупномолекулярные белки; подразделяются на несколько фракций: а-, р-. у-глобулины. Во фракцию а-глобулинов входят сложные белки гликопротеины, а также ряд транспортных белков, проферментов и ингибиторов протеаз. Около 10 % всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеидов. Фракция р-глобулинов включает в себя липопротеиды. Они участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов, катионов металлов. Кроме того, в эту фракцию входят компоненты системы комплемента и ряд факторов свертывания крови. у-Глобулины участвуют в формировании антител, защищающих организм от воздействия вирусов, бактерий, токсинов. К у-глобулинам относятся иммуноглобулины и некоторые факторы свертывания крови. Они осуществляют в основном защитную и буферную функции. Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах. Важным показателем является альбумино-глобулиновый (белковый) индекс, т.е. отношение количества альбуминов к количеству глобулинов. В норме этот индекс равен 1,2—2,0. Уменьшение индекса наблюдается при снижении содержания альбуминов (например, при усиленном удалении их с солями тяжелых металлов) или при увеличении содержания глобулинов плазмы (например, при интоксикации).
272
Фибриноген — глобулярный белок, обладает свойством становиться нерастворимым, переходя под воздействием фермента тромбина в волокнистую структуру — фибрин, что и обусловливает свертывание (коагуляцию) крови. Фибриноген образуется в печени. Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой.
Относительная плотность (удельный вес) крови зависит от содержания в ней форменных элементов, белков и липидов. Относительная плотность цельной крови равна 1,050— 1,060, плазмы - 1,025-1,034.
3. Осмотическое давление крови (осмолярность). Под осмотическим давлением понимают силу, которая заставляет растворитель (воду) переходить через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного в более концентрированный раствор. Осмотическое давление крови равно 7,6 атм. (-290 мосм/кг). Она зависит от содержания низкомолекулярных соединений, главным образом солей в плазме крови. Около 95 % общего осмотического давления приходится на долю неорганических электролитов.
Повышение осмотического давления плазмы крови вызывает переход воды из клеток в кровь, в результате чего наблюдается уменьшение объема клеток (плазмолиз). Снижение осмотического давления плазмы крови вызывает переход воды из крови в клетки и увеличение их объема, набухание. В обоих случаях нарушаются нормальные процессы обмена веществ в клетках.
В клинической практике и научно-исследовательской работе широко используются такие понятия, как изотонические, гипертонические и гипотонические растворы. Растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению клеток, называются изотоническими. Изменения объема клеток, помещенных в такой раствор, не происходит. Это может быть 0,85 % раствор хлорида натрия (его часто называют физиологическим), 1,1 % раствор хлорида калия, 5,5 % раствор глюкозы, 1,3 % гидрокарбоната натрия и др. Растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления содержимого клеток, называются гипертоническими. Они вызывают сморщивание клеток в результате перехода части воды из клеток в раствор. Растворы с более низким осмотическим давлением, чем в клетках, называются гипотоническими. Они вызывают увеличение объема клеток в результате перехода воды из раствора в клетку.
Для обеспечения жизнедеятельности изолированных органов и тканей, а также при кровопотере применяют растворы, близкие по ионному составу к плазме крови (Рингера—Лок- ка, Тироде). Однако из-за отсутствия белков эти растворы неспособны на длительное время задерживать воду в крови — вода быстро переходит в ткани и выводится почками. Поэто-
273
му в клинической практике чаще применяются коллоидные растворы, способные на длительное время восполнить недостаток жидкости в сосудистом русле.
Часть осмотического давления, создаваемая белками плазмы, называется онкотическим. Несмотря на то что концентрация белков в плазме достаточно велика, общее количество молекул из-за большой молекулярной массы относительно мало, поэтому величина осмотического давления не превышает 0,03—0,04 атм, или 25—30 мм рт. ст. Величина онкотического давления в большей степени зависит от альбуминов, что связано с их относительно малой мол. массой и большим количеством молекул в плазме. Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Чем оно больше, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани. При снижении величины онкотического давления крови вода выходит из сосудов в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.
4.Содержание глюкозы в норме равно 3,3—5,5 ммоль/л.
5.Содержание кислорода и углекислого газа в крови. Арте-
2и 50—52 об.% С02 ;
ввенозной крови 02 12 об.% и С0 2 55—58 об.%.
6.Кислотно-основное состояние крови (рН). Активная реакция крови обусловлена соотношением водородных и гидроксильных ионов и является жесткой константой, так как только при строго определенном КОС возможно нормальное протекание обменных процессов. Для оценки активной реакции крови используют водородный показатель, или рН крови, равный 7,36 (артериальной крови — 7,4, венозной — 7,35). Увеличение концентрации водородных ионов приводит
ксдвигу реакции крови в кислую сторону — ацидозу. Уменьшение концентрации водородных ионов и увеличение концентрации гидроксильных ионов ОН приводит к сдвигу реакции в щелочную сторону — алкалозу.
Выделяют 4 основных механизма поддержания КОС: буферирование; удаление С02 при внешнем дыхании; регуляцию реабсорбции бикарбонатов в почках; удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водорода в почках). Постоянство рН крови поддерживается буферными системами: гемоглобиновой, карбонатной, фосфатной, белками плазмы.
ж Гемоглобиновый буфер эритроцитов представлен системой «дезоксигемоглобин — оксигемоглобин». Это самая мощная буферная система. На ее долю приходится 75 % буферной емкости крови. Буферные свойства системы обусловлены тем, что при накоплении в эритроцитах избытка водородных ионов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе ион водорода. Этот процесс происходит в период прохождения
274