Нормальная физиология (стоматологический факультет)

Большинство клеток многоклеточного организма не имеют контакта с внешней средой и поэтому получают все необходимое для жизнедеятельности из окружающей их внутренней среды, в которую затем выводят продукты обмена. Под внутренней средой организма (термин предложен французским физиологом Клодом Бернаром) понимают жидкости, омывающие клетки и участвующие в обменных реакциях между ними и внешней средой.
Жидкостное пространство организма состоит из следующих компартментов: внутрисосудистый (кровь и лимфа) и внесосудистый, включающий межклеточный (интерстициальный) и внутриклеточный. У человека весом 70 кг объём этих пространств приблизительно равен 3, 5, 10 и 30 л соответственно. Существуют также специализированные жидкие среды, составляющие незначительную часть внесосудистого отдела: спинно-мозговая, синовиальная, плевральная, передней камеры глаза, внутреннего уха.
Для внутренней среды организма характерно относительное постоянство состава и физико-химических свойств, т.е. гомеостаз (homoios, греч. – подобный, сходный; + stasis, греч. – состояние). Этот термин предложен в 1929 г. канадским физиологом Уолтером Кэнноном, но сама концепция гомеостаза разработана Клодом Бернаром в 70-х г.г. 19 в., который первым указал, что «постоянство внутренней среды организма – условие свободной жизни». Благодаря этому свойству клетки функционируют в стабильных условиях даже при значительных изменениях внешней среды. Гомеостаз – не статический, а динамический процесс, поскольку в ходе жизнедеятельности непрерывно происходит отклонение его параметров от константного значения. Это включает реакции, возвращающие их к исходному уровню. Совокупность механизмов, поддерживающих гомеостаз, называют гомеокинезом (kinesis, греч. – движение).
Рассмотрим состав и значение жидкостей, составляющих внутреннюю среду организма.

Представление о системе крови создано советским физиологом Г.Ф.Лангом в 1939 г. Он выделил следующие её основные компоненты:
1. Периферическая кровь, циркулирующая по сосудам.
2. Органы кроветворения.
3. Органы кроверазрушения.
4. Регуляторный нейрогуморальный аппарат.
Кровь, текущую по сосудам, благодаря выполнению ею ряда важных функций, образно называют «рекой жизни» или «носительницей жизни». Поэтому великий врач древности Гиппократ рекомендовал тяжелобольным пить кровь здоровых людей. Патриции Древнего Рима пили кровь умирающих гладиаторов с целью омоложения. Кровь также пытались применять местно для лечения ран.


1. Транспортная – заключается в транспорте различных веществ в пределах организма. С ней связаны все остальные функции.
2. Дыхательная – доставка О₂ от легких к тканям, СО₂ от тканей к легким.
3. Трофическая – перенос питательных веществ от органов, в которых они всасываются или хранятся, к потребляющим тканям.
4. Выделительная – транспорт метаболитов от тканей к органам выделения.
5. Регуляторная – перенос биологически активных веществ от органов их образования или хранения к органам-мишеням.
6. Терморегуляторная – распределение образующегося в тканях-термогенераторах тепла и его отдача во внешнюю среду.
7. Защитная: а) участие некоторых клеток и белков крови в создании иммунитета (immunitas, лат. – освобождение от чего-либо), под которым понимают способность защищаться от генетически чужеродных тел и веществ; б) предохранение организма от кровопотери благодаря способности крови к свертыванию.
8. Специальнотрофическая – усвоение белков крови при голодании.
9. Информационная – осуществление креаторных связей за счет транспорта макромолекул. Информация адресована генетическому аппарату клеток. Это обеспечивает сохранение структуры органов и тканей.
10. Гомеостатическая – участие в поддержании гомеостаза.




Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней клеток – форменных элементов (гемоцитов): эритроцитов (красных кровяных телец), лейкоцитов (белых кровяных телец) и тромбоцитов (кровяных пластинок). Т.е кровь является суспензией: дисперсной системой, в которой дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердое вещество, практически нерастворимое в жидкости, с размером частиц более 100 нм. Суспензионные свойства крови оцениваются по скорости оседания эритроцитов в экстравазарной крови.
Плазма представляет собой коллоид: высокодисперсную двухфазную систему – жидкая дисперсионная среда, в которой растворена дисперсная фаза – мелкие частицы с размерами 1-100 нм.
Между объёмом плазмы и форменных элементов имеется определенное соотношение, которое отражает гематокрит (haima, греч. – кровь, kritos, греч. – отдельный, определённый) – часть объема крови, приходящаяся на долю гемоцитов. Гематокрит определяют с помощью капилляра, разделенного на 100 равных частей. При центрифугировании в нем стабилизированной крови форменные элементы, имеющие больший удельный вес, располагаются дальше от оси вращения, а плазма остается ближе к ней. На долю первых приходится 40-45% объема крови (поскольку после центрифугирования в эритроцитарной массе ещё остаётся 4% плазмы, полученную величину надо умножить на 0,96), на долю плазмы – 55-60%. Гематокрит зависит: 1) от пола – у мужчин 44-46 об.%, у женщин 41-43 об.%; 2) от возраста – у новорожденных на 10% выше, у маленьких детей на столько же ниже.
Общее количество крови в организме взрослого человека составляет 6-8% от массы тела: у мужчин приблизительно 77 мл/кг (в среднем 5,4 л), у женщин 65 мл/кг (в среднем 4,5 л). Разница обусловлена тем, что у женщин больше жировой ткани.
Для точного определения объёма крови (Q_кр.) необходимо найти объём плазмы (Q_пл.) и объём форменных элементов (Q_{ф. эл.}).


Они могут быть оценены методом разведения индикатора. Для этого в кровь вводят известное его количество (M) и после равномерного распределения, для чего он должен достаточно долго находиться в крови (у человека в среднем 10 мин), находят конечную концентрацию индикатора в крови (m).


Для определения объёма плазмы используют индикаторы, растворяющиеся в ней, – синьку Эванса (Т 1824), меченные изотопами белки плазмы, например, ¹³¹I в связи альбумином. Для измерения Qф. эл. применяют индикаторы, связывающиеся с эритроцитами, в частности ⁵⁹Fe, ³²P, ⁵¹Cr.
Менее точно общий объем крови можно оценить, исходя из Qпл. и гематокрита (Ht):


40-45% крови циркулирует в функционирующем секторе сосудистого русла (сердце, крупные и мелкие артерии и вены, 10% капилляров), остальная депонирована в нефункционирующем секторе (остальные 90% капиллярной сети).
Объём циркулирующей крови (ОЦК) относительно постоянен, что является полезным приспособительным результатом (ППР) деятельности соответствующей функциональной системы (ФУС). Незначительное увеличение ОЦК – гиперволемия происходит в начале мышечной работы, при повышении температуры окружающей среды, после избыточного приема воды. Гиповолемия развивается при тяжелой мышечной работе в жарких цехах, избыточном потоотделении, потере жидкости при холере, дизентерии, ожогах. Чаще изменяется объем плазмы – при сгущении или разжижении крови.
ОЦК оценивается волюморецепторами, которые расположены в сердечно-сосудистой системе, особенно в областях низкого давления. Импульсы от них поступают в нервный центр, расположенный в гипоталамо-лимбико-ретикулярных структурах и коре больших полушарий головного мозга. Затем нервным и гуморальным путями мобилизуются эффекторные аппараты, в первую очередь, «аварийные» – изменение работы сердца и почек, просвета сосудов, скорости кровотока, содержания воды в тканях, а также депонирование крови. Более медленно подключаются другие компоненты: питьевое поведение – внешний контур, процессы кроверазрушения и кровеобразования – внутренний контур. Благодаря наличию обратной афферентации (ОА), свидетельствующей о степени достижения ППР, данная ФУС, как и все другие, является саморегулирующейся.
На постоянном уровне поддерживается не только количество крови, но и её физико-химические характеристики:
1) удельный вес;
2) вязкость;
3) осмотическое давление;
4) активная реакция крови (рН).
1. Удельный вес цельной крови у взрослых равен 1,050-1,060, у детей 1,060-1,080. Зависит от количества гемоцитов, состава плазмы. У мужчин выше, чем у женщин, в связи с большим содержанием эритроцитов. Удельный вес плазмы – 1,025-1,034, эритроцитов – 1,090-1,107.
2. Вязкость – является важнейшим среди реологических (rheo, греч. – течь) свойств жидкости, в том числе и крови. Под такими свойствами понимают деформационные способности, описываемые деформациями и их скоростями, определяющие текучесть. На реологию крови влияют: 1) собственные свойства ее клеток (деформируемость, прочность); 2) особенности их движения (ориентация, вращение); 3) взаимодействие между собой и со стенками сосуда. От реологических свойств крови зависят: 1) периферическое сопротивление и нагрузка на сердце; 2) эффективность транскапиллярного обмена между кровью и тканями. Вязкость (η) – это свойство текущего объекта оказывать сопротивление при перемещении одной его части относительно другой благодаря возникновению сил внутреннего трения. Т.е. это свойство, выявляющееся при движении. Вязкость крови обусловлена, прежде всего, форменными элементами и, в меньшей степени, белками. Поэтому она зависит от их содержания. Кроме того, вследствие контакта протекающей крови с неподвижной поверхностью стенки сосуда ее слои перемещаются с различными скоростями. В результате между ними возникает напряжение сдвига (τ) (выражается силой, приходящейся на единицу площади) и градиент скорости (γ). Чем больше τ и меньше γ, тем выше η, в соответствии с уравнением Ньютона:


В свою очередь, по закону Хагена-Пуазейля, на силы, сдвигающие слои жидкости относительно друг друга, влияют градиент давления (ΔР), объемная скорость кровотока (Q), радиус (r) и длина (l) сосуда:


Следовательно, вязкость крови зависит от множества факторов. Она может быть выражена в абсолютных единицах (Па×с) и в относительных (по сравнению с вязкостью воды (10^-3 Па×с), которая при t 20⁰С принимается за 1,0). Вязкость цельной крови равна 3-5, плазмы – 1,9-2,3 относительным единицам. Вязкость венозной крови несколько выше, чем артериальной, поскольку размер эритроцитов в ней немного больше.
Вязкость крови в сосудистой системе не всегда соответствует значению, полученному in vitro. При низкой скорости кровотока, а значит, и при малом напряжении сдвига в наиболее мелких сосудах, вязкость может увеличиваться в 10 раз из-за обратимой агрегации (aggregatio, лат. – присоединение) эритроцитов, образующих «монетные столбики» или прилипающих к стенкам. Это ухудшает реологические свойства крови. Поэтому в сосудах с диаметром менее 1 мм реализуется механизм, способствующий снижению вязкости крови, в результате чего в капиллярах она в 2 раза меньше, чем в крупных сосудах, – феномен сигма, или эффект Фареуса-Линдквиста: эритроциты ориентируются продольно по оси сосуда, выстраиваются в цепочку, которая легко скользит по «оболочке» из плазмы.
Вязкость увеличивается при сгущении крови, вызванном потерей воды (понос, рвота, обильное потение) или стимуляцией эритропоэза, уменьшается – при ее разжижении.
3. Осмотическое давление (osmos, греч. – толчок, проталкивание) – Росм. – создается всеми растворенными в плазме веществами. Р_осм. – это сила, определяющая одностороннее движение растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора разной концентрации. Величина Р_осм. раствора зависит от числа растворенных частиц. Растворы одинаковой концентрации могут иметь различное Р_осм., поскольку в единице веса разных веществ число молекул будет неодинаковым из-за различия в их размерах – чем меньше размер частиц, тем больше их количество. Поэтому основной вклад в формирование Росм. вносят неорганические электролиты, на долю которых приходится 96% величины Росм., при этом 60% ее обусловлено NaCl.
Р_осм. можно определить криоскопически – по измерению температуры замерзания, которая тем ниже, чем выше число растворенных частиц. В норме Росм. крови равно 7,3 атм. (5600 мм рт. ст.), что соответствует температуре замерзания -0,54⁰С.
Растворы, Р_осм. которых такое же, как у плазмы, являются изотоническими, больше – гипертоническими, меньше – гипотоническими. В конце XIX века немецкий врач Гамбургер путём помещения эритроцитов человека и теплокровных животных в растворы поваренной соли различной концентрации установил, что они не изменяются в 0,9% растворе NaCl, и назвал его физиологическим, или изотоническим.
Р_осм. имеет важное физиологическое значение. Оно регулирует обмен воды между клеткой и окружающей ее жидкостью. Если последняя становится гипотоничной, вода поступает в клетку. Она набухает до определенного предела, зависящего от способности ее мембраны сопротивляться разрыву, после которого он все же происходит (цитолиз). Способность клетки, не разрушаясь, выдерживать снижение Росм. окружающей среды называют ее осмотической резистентностью. В гипертонической среде вода, наоборот, выходит из клетки, что вызывает ее сморщивание (плазмолиз). И в первом, и во втором случае в клетке изменяется содержание воды, а следовательно, и концентрация веществ, участвующих в метаболических реакциях. Это серьезно нарушает жизнедеятельность клетки. Поэтому Росм. является одной из самых жестких констант организма.
Поддержание постоянства Р_осм. является ППР соответствующей ФУС. Величина Р_осм. контролируется осморецепторами – периферическими (в сосудах и тканях) и центральными (супраоптическое ядро гипоталамуса). Первыми о возможности отклонения Р_осм. сигнализируют осморецепторы желудочно-кишечного тракта. Осморецепторные клетки в тканях расположены в непосредственной близости к капиллярам. Они содержат вакуоли. При снижении Р_осм. крови в них переходит вода, что вызывает увеличение объема вакуолей. При повышении – наоборот, вода выходит из вакуолей и клетка сморщивается. Изменение объема осморецепторных клеток трансформируется в нервные импульсы, направляющиеся в гипоталамус, на уровне которого формируется питьевая или солевая потребность. Если возбуждение достаточно сильное, оно иррадииирует выше. На уровне структур лимбической системы и коры больших полушарий возникает соответствующая мотивация, т.е. желание удовлетворить потребность в воде (жажда) или солях, лежащая в основе целенаправленного питьевого и солевого поведения – поведенческий контур, имеющий основное значение в данной ФУС. Другие процессы – изменение деятельности органов выделения (внешний контур), концентрации воды в тканях, объема циркулирующей крови, скорости кровотока, депонирование крови (внутренний контур) – являются резервными механизмами рассматриваемой ФУС, поскольку сами по себе могут обеспечить поддержание постоянства Росм. только ограниченное время (не более 3-5 дней). Достижение ППР оценивается с помощью ОА.
Часть осмотического давления, создаваемую белками и другими коллоидами плазмы, называют онкотическим (Р_онк.) (onkos, греч. – масса, объем) или коллоидно-осмотическим давлением. Хотя процентное содержание белков в плазме почти в 10 раз превосходит таковое минеральных веществ, величина Р_онк. составляет лишь 0,5% от Р_осм. (примерно 28 мм рт. ст.), поскольку размеры белков велики, а поэтому число их молекул в крови намного ниже. 80% Р_онк. приходится на долю альбуминов, содержание которых выше, а размеры молекул меньше, чем у глобулинов и фибриногена. Р_онк. играет существенную физиологическую роль. Крупные белки плазмы почти не проходят через поры в сосудистой стенке, вследствие чего удерживают воду в крови. Поэтому Р_онк. участвует в обмене воды между кровью и тканями, в результате чего влияет на образование межклеточной жидкости, лимфы, мочи, на всасывание воды в желудочно-кишечном тракте. Осмотическое давление не имеет значения в таком обмене, поскольку стенка капилляра хорошо проницаема для мелких молекул неорганических веществ. Вследствие диффузии последних в ткань их содержание и создаваемое ими давление в жидкости внутри и вне сосуда равны.
4. рН (power hydrogene, англ. – сила водорода) – водородный показатель, количественно характеризующий кислотность водных растворов. Является отрицательным десятичным логарифмом молярной концентрации ионов Н⁺.


При температуре 37⁰С рН плазмы артериальной крови в среднем равен 7,4, венозной – 7,35 (из-за большего содержания в ней кислот). Внутри эритроцитов рН составляет 7,28-7,29 вследствие образования в них кислых продуктов метаболизма.
рН крови колеблется в довольно узких пределах – 7,35-7,40. За пределами интервала рН от 7,0 до 7,8 нет жизни. Даже незначительное (на 0,1-0,2) изменение рН на длительное время приводит к гибели. Это обусловлено тем, что от этого параметра зависит функционирование всех ферментов, участвующих в метаболических реакциях. В то же время, возможность нарушения кислотно-щелочного равновесия существует постоянно, поскольку в кровь из тканей непрерывно поступают углекислота, молочная кислота и другие продукты обмена. При тяжелой физической нагрузке в кровь выбрасывается около 90 г лактата. Если это количество прибавить к объему дистиллированной воды, равному объему циркулирующей крови, то концентрация Н⁺ в ней возросла бы в 40000 раз. А реакция крови при этом не изменяется.
Поддержание постоянства рН достигается деятельностью ФУС, формирующейся на основе этого ППР. Особенностью рассматриваемой системы являются локальные механизмы, буферирующие (buff, англ. – смягчать толчки) сдвиги рН. К ним относят метаболическую нейтрализацию, разведение в жидких средах, связывание буферными системами крови. Показателем буферной способности является буферная емкость, определяемая по соотношению между количеством ионов Н⁺ или ОН^-, добавленных в раствор, и изменением рН. В связи с этим различают щелочной и кислотный резервы. Для того, чтобы сдвинуть рН крови в щелочную сторону, к ней нужно добавить щелочи в 40-70 раз больше, чем к воде, а в кислую – кислоты больше в 300-350 раз. Следовательно, величина щелочного резерва крови намного больше, чем кислотного. Это имеет важное физиологическое значение, поскольку при работе в организме образуется больше кислот, чем щелочей. Щелочной резерв измеряют количеством СО₂ (в мл), которое может связать 100 мл плазмы крови, находящейся в равновесии с газовой средой, в которой парциальное давление СО₂ равно 40 мм рт. ст. В норме составляет 60 об.% СО₂.
Различают 4 химические буферные системы.
1. Гемоглобиновый буфер. Образован восстановленным гемоглобином (HНb) и его калиевой солью (KНb). На его долю приходится 75% буферной емкости крови. Это определяется как значительной концентрацией гемоглобина, так и высоким содержанием в нем гистидина, имидазольное кольцо которого способно ионизироваться, что обуславливает его буферные свойства. Буферный эффект гемоглобина зависит от степени его оксигенации. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем восстановленный гемоглобин, поскольку связывание О₂ с гемом уменьшает сродство ближайших имидазольных групп гистидина к Н⁺. Поэтому в лёгких гемоглобин выполняет функцию кислоты, что предотвращает защелачивание крови после выделения из нее СО₂.

После отдачи О₂ в тканях способность гемоглобина связывать Н⁺, появляющиеся в эритроцитах венозной крови после диссоциации угольной кислоты, образующейся при гидратации СО₂, напротив, возрастает. Т.е. в этом случае гемоглобин ведет себя как основание.


2. Бикарбонатный буфер. Состоит из относительно слабой угольной кислоты и сопряженного основания – бикарбоната натрия.


Функционирует вместе с дыхательной системой, которая, поддерживая напряжение СО₂ (рСО₂) в артериальной крови на уровне 40 мм рт. ст., способствует созданию высокой концентрации HCO₃^- в плазме (24 ммоль/л), т.е. увеличивает емкость бикарбонатного буфера.
3. Фосфатный буфер. Образован одно- и двухосновным фосфатами (Н₂РО₄^- и НРО₄^2-), играющими соответственно роль кислоты и сопряженного основания. Емкость его невелика из-за низкого содержания фосфатов в крови. Функционирует вместе с почками, выводящими образующиеся соли.
4. Белковый буфер. Белки плазмы являются амфолитами, т.е. могут взаимодействовать и с кислотами, и с основаниями с образованием солей. В создании емкости этого буфера основное значение имеют боковые группы белков плазмы, способные ионизироваться (особенно, как уже омечалось, имидазольное кольцо гистидина), а не конечные карбокси- и аминогруппы, число которых мало.
Наряду с внутренним контуром, в поддержании кислотно-щелочного равновесия крови участвует и внешний, мобилизуемый сигналами от хеморецепторов сосудов и специальных зон головного мозга к нервному центру, расположенному в гипоталамо-лимбико-ретикулярных структурах и коре больших полушарий. В результате изменяется деятельность органов выделения, что является физиологическим буфером. Особенно большое значение имеет дыхательная система, которая участвует в удалении СО₂ (230 мл в 1 мин в покое), вследствие чего из крови исчезает эквивалентное количество Н⁺.


При повышении содержания Н⁺ в крови вентиляция легких увеличивается, в результате чего возрастает выведение образующегося СО₂ и рН не сдвигается. При снижении количества Н⁺ в крови легочная вентиляция, напротив, падает. Это приводит к повышению напряжения СО₂, а значит, и концентрации Н⁺, что стабилизирует рН.
Нелетучие кислоты, главным образом серная, удаляются почками, которые экскретируют 40-60 ммоль Н⁺ в день. При снижении рН выделение Н⁺ с мочой увеличивается, при возрастании, напротив, уменьшается. Почки также удаляют из организма избыток щелочей. Поэтому рН мочи колеблется в широких пределах: в норме от 4,7 до 6,5, при нарушениях кислотно-щелочного равновесия - от 4,5 до 8,5.
Потовые железы выводят избыток лактата.
Как и во всех ФУС, в данной системе имеется ОА, сигнализирующая нервному центру о степени достижения ППР.
Если вышеописанные механизмы не обеспечивают постоянства рН, кислотно-щелочное равновесие сдвигается. Снижение рН крови по сравнению с нормальным значением называют ацидозом (рН < 7,35), повышение – алкалозом (рН > 7,43). Они могут быть либо респираторными (дыхательными), т.е. вызванными изменениями вентиляции легких, либо нереспираторными – во-первых, метаболическими, обусловленными нарушениями обмена веществ, во-вторых, почечными, спровоцированными поражением почек. Отличить их можно по рСО₂ в крови и величине избытка оснований (base exсess, BE). Последний показатель характеризует отклонение концентрации буферных оснований (buffer bases, BB) от нормального уровня (48±2,5 ммоль/л). К буферным основаниям относятся анионы всех слабых кислот, важнейшими из которых являются бикарбонаты и анионные группы белков (протеинаты). В норме ВЕ равен нулю, при повышении содержания ВВ - положителен, при снижении – отрицателен (дефицит оснований). При респираторных нарушениях кислотно-щелочного равновесия изменяется рСО₂ в крови без предварительного сдвига содержания ВВ, т.е. ВЕ = 0. При нереспираторных нарушениях рСО₂ вначале не изменяется, а ВЕ – отклоняется в ту или иную сторону: при ацидозе становится отрицательным (из-за связывания ВВ нелетучими кислотами), при алкалозе – положительным (из-за накопления ВВ). Нарушения кислотно-щелочного равновесия минимизируются деятельностью рассмотренной ФУС. Если в результате рН не возвращается к исходному уровню, то говорят о декомпенсированном ацидозе или алкалозе, если возвращается – о компенсированном (о нем судят по исчерпанию кислотного или щелочного резерва крови).
Таким образом, и рН, и другие описанные выше основные физико-химические параметры крови поддерживаются на постоянном уровне благодаря деятельности соответствующих ФУС, т.е. на основе саморегуляции.
Поскольку свойства крови зависят от её состава, рассмотрим его подробнее.

Плазма крови. 90-91% веса плазмы составляет вода, 9-10% - сухое вещество, состоящее из белков (7-8%) и других органических соединений и минеральных солей (2-3%).
К белкам плазмы крови относят те, которые удовлетворяют следующим требованиям (В.К.Кухта):
1) содержатся в плазме крови;
2) синтезируются в печени или в системе мононуклеарных фагоцитов (реже в специализированных тканях);
3) проявляют основную функцию в пределах сосудистой системы;
4) в кровь секретируются, а не попадают в результате повреждения тканей;
5) находятся в плазме в концентрации большей, чем в других биологических жидкостях;
6) могут проявлять генетически обусловленный полиморфизм или иметь вариантные формы, но это не связано с их тканевым происхождением;
7) не являются продуктами катаболического протеолиза в плазме, но могут быть продуктами ограниченного протеолиза;
8) имеют большее время биологического полураспада в плазме, чем время транспорта по крови.
90% общего количества белков плазмы приходится на долю 10 белков, которые называют главными, в остальные 10% входят более 100 различных белков, именуемых минорными или следовыми. Молекулярная масса белков плазмы составляет от 44 000 до 1300000 Д, размеры их молекул варьируют от 1 до 100 нм.
Наиболее высоко содержание альбуминов (около 4,5%), глобулинов (2-3%) и фибриногена (0,2-0,4%). Качественный и количественный состав белков плазмы зависит от пола, особенностей питания, характера работы.
Белки плазмы выполняют ряд важных функций:
1. Транспортная – участвуют в переносе многих факторов благодаря способности образовывать комплексы.
2. Защитная: а) обеспечивают сохранение ОЦК в сосудистом русле при его повреждении (белки системы свертывания, фибринолиза); б) участвуют в иммунных процессах организма.
3. Создают коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление крови и регулируют осмотическое давление, поскольку могут связывать низкомолекулярные соединения.
4. Буферная – участвуют в поддержании постоянства рН крови.
5. Трофическая – обеспечивают аминокислотами жизненно важные органы (мозг, сердце и др.) при голодании или неполноценном белковом питании. В 3 л плазмы, содержащихся в среднем в организме взрослого человека, находится приблизительно 200 г белка. Он захватывается клетками ретикуло-эндотелиальной системы и расщепляется там. Образовавшиеся аминокислоты поступают в кровь и используются при необходимости.
6. Влияют на реологические свойства крови.
7. Препятствуют оседанию эритроцитов, т.к. создают на их оболочке одноименный отрицательный заряд («z» - потенциал).
8. Регулируют агрегатное состояние крови – способствуют сохранению ее жидкого состояния, поскольку некоторые из них являются антикоагулянтами.
9. Осуществляют креаторные связи (например, факторы роста нервов, эритропоэтины).
Небелковые вещества плазмы могут быть разделены на безазотистые и азотсодержащие.
Среди безазотистых компонентов плазмы выделяют органические и неорганические. Органическими веществами плазмы являются глюкоза (в норме 4,4-6,7 ммоль/л), нейтральные жиры и липоиды, а также органические кислоты – молочная, лимонная, пировиноградная и др. К неорганическим относят электролиты. По своему солевому составу плазма крови близка к морской воде. В ней содержится более 30 минеральных солей. Некоторые из них соединены с органическими веществами. Электролиты вносят основной вклад в создание осмотического давления и тем самым участвуют в регуляции содержания воды и солей в организме, и, кроме того, выполняют специфические функции. Натрий – в плазме связан, главным образом, с хлором, углекислотой, в меньшей степени – с фосфатами и органическими кислотами. Необходим для выработки соляной кислоты желудочными железами, участвует в работе бикарбонатной и фосфатной буферных систем, в процессах возбуждения. Кальций – является структурным компонентом тканей зубов и костей, вторичным посредником регуляции функций клеток, необходим для синаптической передачи возбуждения, свертывания крови, инициирует мышечное сокращение, стимулирует деятельность сердца, тогда как калий ее угнетает. Содержание солей в плазме изменяется при многих заболеваниях: повышается при базедовой болезни, заболеваниях паращитовидных желез (кальций), снижается при рахите (фосфор), при эндемическом зобе (йод), при эпилепсии (магний).
К азотсодержащим компонентам плазмы относят продукты распада белков и нуклеиновых кислот: мочевину, мочевую кислоту, креатин, креатинин, а также аминокислоты, всасывающиеся в желудочно-кишечном тракте. Азот, содержащийся в этих соединениях, называется остаточным (его определяют после осаждения белков). В норме концентрация остаточного азота в плазме у взрослых людей колеблется от 20 до 40 мг%. Половина этого количества приходится на долю мочевины – 10-20 мг%. Азот аминокислот, в основном глутамина и глутаминовой кислоты, составляет 4-8 мг%, мочевой кислоты – 0,6-1,6 мг%. Содержание остаточного азота увеличивается при недостаточности почек, увеличении катаболизма белков, нарушении оттока мочи по мочевыводящим путям, неукротимой рвоте.
Таким образом, все компоненты плазмы можно разделить на функциональные, т.е. участвующие в выполнении функций крови, и нефункциональные, т.е. неспецифические, просто переносимые ею. К первым относят белки и электролиты. Ко вторым: 1) питательные вещества (белки, жиры, углеводы), витамины (все известные), микроэлементы (наиболее важные Fe, Cu, Co, I); 2) продукты промежуточного обмена (органические кислоты); 3) гормоны и ферменты (более 50); 4) конечные продукты метаболизма, подлежащие выведению (шлаки - СО₂, мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин и др.).
Изучение состава крови способствовало разработке кровезамещающих растворов, применяемых для лечения шока, кровопотери, анемии, гнойно-септических и других заболеваний. Кровезаменители должны выполнять следующие функции: во-первых, заполнять кровяное русло, что обеспечивает поддержание постоянного давления в нем; во-вторых, переносить питательные вещества, О₂, СО₂; в-третьих, удалять из организма токсические вещества различного происхождения. Учитывая, что первые попытки переливания самой крови потерпели неудачи и что в ней содержится NaCl, в 1832 году английский врач Латта внутривенно ввел больному холерой раствор поваренной соли, после чего тот поправился. С тех пор началось применение солевых кровезаменителей. Простейший из них – изотонический раствор NaCl. Более физиологическими являются растворы с составом солей, состветствующим таковому в плазме, – Рингера (содержит NaCl, KСl, CaCl₂, NaHCO₃ (для придания буферной емкости)), Рингера - Локка (отличается от первого раствора наличием питательного вещества - глюкозы и насыщением кислородом), Тироде (помимо компонентов, входящих в предыдущий раствор, содержит MgCl₂ и NaH₂PO₄). Однако при массивных кровопотерях введение этих растворов бесполезно, поскольку они быстро выводятся из организма. В связи с этим разработаны коллоидные кровезаменители, содержащие белки или полисахариды (желатиноль, гемодез, реополиглюкин и др.). Тем не менее, указанные растворы, как и солевые, не могут заменить эритроцитов - переносчиков О₂ и СО₂. С этой целью применяют растворы гемоглобина и эмульсии фторуглеродов. В 70-89 годы в Росиии был создан плазмозаменитель, обладающий газотранспортными свойствами и полифункциональным действием, – перфторан.
Исходя из вышеизложенного, идеальный кровезаменитель должен соответствовать следующим требованиям:
1. Изоиония – одинаковый с плазмой состав ионов.
2. Эквилибрированность (aequus, лат. – соразмерный) - определенное соотношение ионов. Эквилибрированным называют раствор, в котором действие одних ионов уравновешено другими.
3. Изотония – одинаковое с плазмой Р_осм.
4. Наличие буферной емкости.
5. Содержание питательных веществ.
6. Газотранспортные свойства.
7. Достаточно высокий молекулярный вес для того, чтобы длительно удерживаться в кровеносном русле, за исключением растворов дезинтоксикационного действия, которые должны содержать только низкомолекулярные вещества, быстро выводящиеся из организма и уносящие с собой токсические продукты.
8. Полное выведение из организма или метаболическая нейтрализация.
9. Отсутствие анафилактогенности, т.е. сенсибилизации организма при повторном введении.
10. Нетоксичность, апирогенность.

Как указывалось, эти жидкости также относятся к внутренней среде организма. Их состав отличается от такового внутриклеточной жидкости и плазмы крови. Это определяет возможность обмена (водного, ионного, электролитного, газами, питательными веществами, продуктами метаболизма) между кровью, тканевой жидкостью и клетками.
Тканевая жидкость обеспечивает обмен веществ между клетками и кровью, поэтому ее состав постоянно обновляется. Из нее образуется лимфа (около 2 л в сутки). Как и тканевая жидкость, она отличается от плазмы крови в 3-4 раза меньшим содержанием белков. Поэтому удельный вес этих жидкостей ниже, вязкость меньше. Их реакция слабощелочная. Осмотическое давление лимфы, тканевой жидкости, крови и внутри клеток приблизительно одинаково и постоянно. В лимфе имеется небольшое число зернистых лейкоцитов, в лимфе грудного протока – значительное количество лимфоцитов (они образуются в лимфатических узлах и из них с током лимфы переносятся в кровь). Лимфа содержит фибриноген, вследствие чего может свертываться. Состав лимфы, оттекающей от разных органов и тканей, неодинаков в связи с особенностями обмена веществ в них и их деятельности.
Таким образом, внутренняя среда организма создает постоянство условий для жизнедеятельности клеток. Это позволяет им стабильно функционировать вне зависимости от постоянно изменяющихся условий внешней среды.



Общие сведения о гемоцитах представлены в таблице 5. Рассмотрим подробнее функции форменных элементов крови.

Эритроциты.
1. Дыхательная – транспорт О₂ в виде оксигемоглобина (оксигенированный, а не окисленный гемоглобин, т.к. валентность железа после присоединения кислорода не изменяется) и СО₂ˉ в виде бикарбоната натрия и карбаминогемоглобина.
2. Буферная – поддержание кислотно-щелочного равновесия буферной системой гемоглобина.
3. Гемостатическая – участие в остановке кровотечения, т.к. содержат факторы свертывания. Пористая поверхность эритроцитов катализирует гемокоагуляцию. Кроме того, их форма удобна для прикрепления нитей фибрина.
5. Трофическая – перенос питательных веществ.
6. Регуляторная – транспорт гормонов, биологически активных веществ.
7. Поддержание жидкого состояния крови – обеспечивается гепарином и другими антикоагулянтами, входящими в состав эритроцитов.
8. Осуществление креаторных взаимодействий – транспорт информационных молекул.
9. Определение групповой принадлежности крови – мембрана эритроцитов содержит множество антигенов.
10. Влияние на реологические свойства крови – от содержания эритроцитов зависит вязкость последней.
11. Сохранение относительного постоянства состава плазмы – при избытке солей, белков и липидов эритроциты их адсорбируют, при недостатке – отдают.
12. Регуляция эритропоэза – содержат эритропоэтические факторы, которые при разрушении эритроцитов поступают в костный мозг.
13. Участие в иммунитете – адсорбируют яды, которые затем обезвреживаются клетками ретикулоэндотелиальной системы.
Увеличение количества эритроцитов в крови называют эритроцитозом, уменьшение – эритропенией. Они могут быть абсолютными (изменение общего числа эритроцитов) и относительными (изменение их количества в единице объема крови) (табл.6).


Лейкоциты.
Обеспечивают иммунитет, определяют групповую принадлежность крови (система НLА), содержат факторы свертывания, фибринолиза и антикоагулянты, участвуют в осуществлении креаторных связей.
Механизмы иммунитета подразделяют на неспецифические и специфические. К первым, наряду с другими факторами, относят фагоцитоз. Его осуществляет мононуклеарная фагоцитарная система, в которую входят клетки, способные к фагоцитозу. Впервые это явление было открыто Ильей Ильичом Мечниковым в 1882 г., который писал: «Армия маленьких клеток, называемых фагоцитами, блуждающая по крови и тканям тела, способна атаковать болезнетворные микробы, и после битвы с ними во многих случаях ей удается одержать верх над захватчиками».
Нейтрофилы, или полиморфноядерные лейкоциты (50-75% всех лейкоцитов, диаметр около 10 мкм):
1. Являются авангардом лейкоцитов, поскольку, благодаря способности к активному перемещению при помощи псевдоподий, первыми прибывают к месту повреждения, двигаясь при этом со скоростью до 40 мкм в мин. Выход лейкоцитов из крови в ткань называют миграцией. За пределами сосудистого русла находится более 50% лейкоцитов. Нейтрофилы осуществляют фагоцитоз – поглощают, переваривают и уничтожают микробы (1 клетка до 20-30 бактерий), а также разрушающиеся клетки собственного организма и чужеродные частицы.
2. Обеспечивают другие противомикробные реакции – секретируют лизосомные катионные белки и гистоны.
3. Обладают противовирусным действием – продуцируют интерферон.
Эозинофилы (1-5%, диаметр 10-17 мкм):
1. Обезвреживают и разрушают токсины белкового происхождения, чужеродные белки, комплексы антиген – антитело.
2. Осуществляют фагоцитоз, но из-за малого числа эозинофилов их роль в этом процессе невелика. Имеет значение поглощение гранул базофилов и тучных клеток, поскольку эозинофилы продуцируют гистаминазу, разрушающую содержащийся в них гистамин. Это уменьшает изменения в очаге воспаления, где дегранулирует большое число указанных клеток. Поэтому количество эозинофилов возрастает (эозинофилия) при аллегрических состояниях, глистных инвазиях, антибактериальной терапии, аутоиммунных заболеваниях.
3. Участвуют в фибринолизе – вырабатывают плазминоген.
Число эозинофилов значительно изменяется в течение суток, что обратно зависит от уровня глюкокортикоидов в крови: рано утром и в конце второй половины дня оно на 20% меньше среднесуточного значения, в полночь – на 30% больше.

Базофилы (0,5-1%, диаметр 7-11 мкм):
1. Влияют на микроциркуляцию в очаге воспаления – продуцируют гепарин, который препятствует свертыванию крови, и гистамин. Последний расширяет капилляры, что способствует рассасыванию и заживлению, и вызывает другие аллергические реакции – покраснение кожи, зуд, сыпь, спазм бронхов. Содержание базофилов увеличивается во время заключительной фазы острого воспаления и при хроническом воспалительном процессе, а также после приема жирной пищи. В этом случае гепарин, выделяемый базофилами, активирует липолиз в сыворотке (т. к. является простетической группой сывороточной липазы), в результате чего плазма из мутной становится более прозрачной, в ней повышается концентрация свободных жирных кислот.
Нейтрофилы, эозинофилы и базофилы относят к микрофагам. Время их пребывания в кровяном русле мало – до 2 суток.
Центральным звеном мононуклеарной фагоцитарной системы являются моноциты (2-10%, диаметр 12-20 мкм):
1. Участвуют в фагоцитозе – 1 моноцит поглощает до 100 микробов. Появляются в очаге воспаления после нейтрофилов, максимально активны в кислой среде, в которой последние теряют активность. После миграции в ткани превращаются в макрофаги (гистиоциты). Очищают очаг и подготавливают его для регенерации, вследствие чего получили название “дворники организма”. Вокруг тех инородных тел, которые не могут быть разрушены, они образуют отграничивающий вал.
2. Формируют специфический иммунный ответ – переводят поглощенные вещества в иммуногены.
3. Обладают бактерицидным, противоопухолевым и противовирусным действием – секретируют лизоцим, комплемент, интерферон и др. ферменты, а также фиброгенный фактор, увеличивающий синтез коллагена и ускоряющий образование фиброзной ткани.
4. Участвуют в регенеративных процессах.
5. Влияют на обмен липидов и железа.
Лимфоциты (20-40%, у взрослого человека их количество составляет 10¹², а общая масса достигает 1,5 кг). Отличаются от других лейкоцитов тем, что могут возвращаться из тканей в кровь, и большей продолжительностью жизни (некоторые существуют на протяжении всей жизни человека). Обеспечивают специфические механизмы иммунитета - создают гуморальный (синтез антител) и клеточный (образование иммунных лимфоцитов) иммунитет.
Различают:
1. Т-лимфоциты (40-70% лимфоцитов крови) – проходят дифференцировку в вилочковой железе (тимусе), откуда расселяются в лимфатические узлы, селезенку или циркулируют в кровотоке. Играют ведущую роль в иммунном надзоре («цензуре»), т.е. различают «свое» и «чужое», в результате чего способствуют сохранению генетического постоянства внутренней среды.
Формы Т-лимфоцитов:
1. Хелперы (помощники) – взаимодействуя с В-лимфоцитами, превращают их в плазматические клетки. 2. Супрессоры (угнетатели) – блокируют чрезмерные реакции В-лимфоцитов, поддерживают постоянство соотношения разных форм лимфоцитов. 3. Киллеры (убийцы) – взаимодействуют с чужеродными клетками (опухолевыми, мутантными, трансплантантными) и вызывают их гибель за счет выделения медиаторов иммунитета – лимфокинов. Последние разрушают чужеродные клетки путем активации их лизосомальных ферментов или с помощью макрофагов. 4. Амплифайеры (усилители) – активируют клетки-киллеры. 5. Клетки иммунной памяти.
2. В-лимфоциты (20-30% циркулирующих лимфоцитов) – проходят дифференцировку в лимфоидной ткани кишечника, червеобразного отростка, небных и глоточных миндалин. Вырабатывают антитела – иммунные γ-глобулины. После встречи с антигеном В-лимфоциты мигрируют в костный мозг, селезенку и лимфатические узлы. Там они размножаются и трансформируются в плазматические клетки, которые и продуцируют антитела.
Формы В-лимфоцитов: 1. В₁ – синтезируют антитела к чужеродным полисахаридам. 2. В₂ – к чужеродным белкам (при участии Т-хелперов). 3. В₃ или К – обладают цитотоксической активностью, т.е. являются киллерами.
3. Нулевые лимфоциты (10-20% лимфоцитов крови) – не проходят дифференцировку в органах иммунной системы. При необходимости превращаются в Т- или В-лимфоциты.
Увеличение количества лейкоцитов в крови называют лейкоцитозом, снижение – лейкопенией. Лейкоцитозы могут быть физиологическими (перераспределительными) и реактивными (истинными) (таблица 7).
Лейкопения может быть вызвана угнетением лейкопоэза вследствие поражения костного мозга при облучении, воздействии факторов урбанизации и различных лекарств (при этом наблюдается и снижение функциональной активности лейкоцитов), а также усиленным удалением лейкоцитов из крови.


Тромбоциты.
1. Участвуют в гемостазе, т.к. содержат множество факторов, обеспечивающих этот процесс.
2. Осуществляют креаторные связи – 15% циркулирующих тромбоцитов ежедневно поглощается клетками эндотелия и доставляет им информационные макромолекулы.
3. Влияют на микроциркуляцию, т.к. содержат серотонин (суживает сосуды) и гистамин (расширяет их).
4. Участвуют в неспецифических механизмах иммунитета благодаря способности к фагоцитозу.
Количество тромбоцитов изменяется в течение суток (днем больше, чем ночью), при эмоциях, физической нагрузке, после еды.
Таким образом, форменные элементы крови выполняют многочисленные функции, обеспечивающие жизнедеятельность организма.