Физико-химические свойства крови.

План лекции:

1. Функциональная система крови (состав, функции, методы исследования).

2. Физико-химический состав гомеостаз внутренней среды (состав и физико-химические показатели крови).

3. Кровь как средство транспорта веществ.

 

Кровь является частью внутренней среды организма. Внутренняя среда организма – это совокупность жидкостей: крови, лимфы, тканевой и цереброспинальной жидкостей.

Кровь – это непрозрачная красная жидкость, состоящая из бледно-желтой плазмы (плазма, лишенная фибрина, называется сывороткой) и взвешенных в ней форменных элементов – клеток:

· эритроцитов (красных кровяных телец),

· лейкоцитов (белых кровяных телец),

· тромбоцитов (кровяных пластинок).

 

 

Функции крови:

1. Дыхательная 2. Трофическая 3. Выделительная 4. Гуморальная 5. Терморегуляторная

6. Защитная (иммунная) 7. Участие в КЩР организма 8. Гемостатическая 9. Креаторная

Функции крови:

I. Транспортная функция:

· Дыхательная – перенос О₂ и СО₂;

· Трофическая – питательные вещества;

· Выделительная – продукты метаболизма, Н₂О и соли;

· Гуморальная;

· Терморегуляторная (за счет переноса Н₂О как вещества, обладающего высокой теплоемкостью, участвует в перераспределении тепла, образующегося в процессе метаболизма, и его выделении через легкие, кожу и дыхательные пути);

· Участие в КЩР организма;

· Креаторная.

II. Защитная функция:

· Гемостатическая – защита от кровопотери (свертывающая и антисвертывающая системы);

· Иммунная – защита от инородных агентов – клеточный и гуморальный иммунитет (за счет фагоцитирующих и антителообразующих клеток).

 

Состав и физические свойства циркулирующей крови постоянно контролируются механизмами нервной и гуморальной регуляции, за счет чего достигается постоянство внутренней среды организма, в каких бы условиях не находился организм.

Кровь является средством транспорта находящихся в ней веществ и образует формы транспорта этих веществ.

 

Состав крови. Физико-химический гомеостаз внутренней среды.

 

В зависимости от объема циркулирующей крови (в N = 6-8% от массы тела) выделяют следующие состояния:

1. Нормоволемия:

a. Простая

b. Олигоцитемическая

c. Полицитемическая

2. Гиперволемия

3. Гиповолемия

Состав циркулирующей крови можно представить себе по гематокриту – это часть объема крови, которая приходится на долю эритроцитов. Норма гематокрита для мужчин = 44-46%, для женщин = 41-43%. Определяют путем центрифугирования цитратной крови (метод Цинтроба).

В зависимости от показателя гематокрита выделяют:

1. Нормоцитемию

2. Полицитемию – увеличение гематокрита

3. Олигоцитемию – уменьшению гематокрита.

Олигоцитемия возникает при угнетении красного костного мозга или при кровопотере. Несовместимая с жизнью кровопотеря – более 30% циркулирующей крови. Механизм: тканевая жидкость устремляется в сосудистое русло через стенку сосуда микроциркуляторного русла. Объем крови может быть частично восстановлен, но количество форменных элементов остается уменьшенным.

Вязкость крови = 3,5 – 5,4 (4,5) относительных единиц. При увеличении гематокрита вязкость возрастает несколько быстрее, чем при линейной зависимости, поэтому при патологическом увеличении гематокрита быстро нарастает вязкость, как результат нарастает гидродинамическое сопротивление, в результате чего может нарушаться кровообращение в некоторых органах.

 

Удельный вес: нативной крови = 1,050-1,060 г/см³

плазмы = 1,025

эритроцитов = 1,090

 

Состав плазмы крови

90% массы плазмы приходится на долю воды	10% - сухой остаток
Органические вещества – 9%	Неорганические вещества – 1%
А. Белки плазмы крови – 6,5-8%: - альбумины – 4,5%; - глобулины – 2-3%; - фибриноген – 0,4%
Б. Азотсодержащие вещества небелковой природы.
Они составляют показатель – остаточный азот – 14,3-28,6 мкмоль/л. Остаточный азот включает следующие компоненты: азот мочевины, азот мочевой кислоты, азот аминокислот (глутамина и глутаминовой кислоты). При некоторых патологических состояниях содержание остаточного азота увеличивается – развивается азотемия, которая бывает 2х форм: 1) Ретенционная – возникает при снижении выделения через почки азотсодержащих продуктов, но при нормальном поступлении их в кровь; 2) Продукционная – возникает при увеличении поступления азотсодержащих веществ в кровь (например, при опухолях – распад тканевых белков), но при нормальном выделении их с мочой.
С. Безазотистые органические вещества плазмы: 1) глюкоза – 3,5-5,5 ммоль/л; 2) молочная и пировиноградная кислоты; 3) липиды – фосфолипиды, жирные кислоты, лецитин. Липиды находятся в плазме в основном в виде липопротеидов, связанных с α- и β-глобулинами
Д. Гормоны, ферменты, витамины

 

БЕЛКИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

В плазме крови (ее объем до 3 л) содержится в общем 200-300 г белков (65-85 г/л – общий белок крови – показатель биохимического анализа крови), они составляют 3 основные группы:

1. Альбумины – молекулярная масса 69 000, от 1 до 10 нм в диаметре = 37-41 г/л;

2. Глобулины – α1, α2, β, γ – молекулярная масса от 90 000 до 160 000, диаметр до 30 нм = 30-34 г/л (26-36 г/л);

3. Фибриноген – молекулярная масса 400 000, диаметр свыше 30 нм = 3,0 – 3,3 г/л.

Частицы таких размеров относятся к коллоидным, отсюда концентрация белков в плазме создает осмотически-коллоидное (онкотическое) давление. Величина онкотического давления – 25-30 мм рт.ст. Сама величина небольшая, но его наличие предполагает важную роль в регулировании распределения воды между плазмой и интерстициальной жидкостью, т.е. тканями. Это и будем считать первой функцией белков плазмы.

Функции белков плазмы:

1. Формирование онкотического давления, за счет которого обеспечивается регулирование водного обмена между кровью и тканями. В связи с тем, что стенки капилляров свободно пропускают небольшие молекулы, концентрация этих молекул, а следовательно, и создаваемое ими осмотическое давление, в плазме и тканях одинаково. Крупные молекулы белков плазмы с большим трудом проходят через стенки капилляров. Благодаря этому между плазмой и интерстициальной жидкостью существует градиент концентрации белков и формируется онкотическое давление. Это обеспечивает нормальный водный баланс в тканях. При снижении концентрации альбуминов в крови (а именно они принимают активную роль в формировании онкотического давления в силу своего количества и малого молекулярного размера) обмен воды искажается и она задерживается в тканях (интерстициальный отек – голодные отеки).

2. Питательная или трофическая функция – клетки из плазмы захватывают не сами белки, а их мономеры – аминокислоты, однако клетки РЭС захватывают белки плазмы и расщепляют их при помощи своих внутриклеточных ферментов до аминокислот, которые сразу же поступают в кровь и используются для синтеза белков другими клетками. Этот кругооборот белков плазмы настолько интенсивен, что суточную потребность в белках можно полностью удовлетворить путем парентерального введения.

3. Неспецифические переносчики катионов крови. 2/3 Са²⁺ крови находятся в составе неспецифических связей с белками плазмы, за счет чего ионы Са²⁺ теряют свою диффундирующую способность и находятся в равновесии со свободно растворенным Са²⁺ в крови.

4. Стабилизирующая функция для эритроцитов, за счет создания вязкости.

5. Вязкость – для артериального давления (АД).

6. Буферные свойства – возможность поддержания рН, входят в состав кислотно-щелочной системы крови.

7. Содержат факторы иммунитета (антитела – γ-глобулины).

8. Участвуют в свертывании крови (фибриноген).

9. Транспортная функция – белки плазмы крови обладают большим количество липофильных и гидрофильных участков на своих молекулах (присоединяют к своим липофильным участкам жирорастворимые вещества и удерживают их в крови, транспортируя их от кишечника или депо к месту потребления).

Альбумины – около 60% всех белков плазмы, берут на себя 80% онкотического давления. Основной трофический белок. Транспортирующий белок – переносит билирубин (связывает до 25-50 мол.), жирные кислоты, соли желчных кислот, при введении – пенициллин, сульфониламиды, ртуть.

Глобулины – в порядке убывания электрофоретической активности могут быть разделены на α1, α2, β, γ-глобулины:

· α1 – гликопротеины; 2/3 всей глюкозы плазмы циркулирует в составе α1-глобулинов;

· α2 – это мукопротеины и медьсодержащий белок церулоплазмин – переносчик меди в крови. Кроме этого, сюда относятся тироксинсвязывающий белок, билирубинсвязывающий белок, кортизолсвязывающий белок, витамин В12-связывающий белок;

· β -глобулины – белки-переносчики липидов и полисахаридов;

· γ -глобулины – в большинстве своем к ним относятся защитные вещества крови. Они обладают ферментативной активностью и являются готовым антителами. Повышение γ-глобулинов сопровождается снижением альбуминов, что приводит к снижению альбуминно-глобулинового коэффициента (А/Г коэффициент – соотношение количества альбуминов к количеству глобулинов; в норме А/Г коэффициент составляет 1,5-2,3). К γ-глобулинам относятся α- и β-агглютинины.

Фибриноген – растворенный предшественник фибрина. Молекула вытянутая, соотношение длины/ширины = 17/1. Раствор фибриногена имеет высокую вязкость.

Синтез и обновление белков плазмы: в сутки образуется при нормальном питании 17 г альбумина и 5 г глобулина. Период полураспада альбумина равен 10-15 дней, а глобулина – 5 дней. Это значит, что за такой срок 50% белков плазмы заменяются вновь синтезированными.

Таким образом, белки и электролиты плазмы обеспечивают ее основные свойства, поэтому их называют функциональными компонентами плазмы. Другие вещества лишь транспортируются плазмой:

a. питательные вещества, витамины, микроэлементы:

i. липиды в связи с глобулинами и альбуминами (вещества, растворимые в эфире, - жиры, липоиды, стероиды);

ii. аминокислоты;

iii. витамины (их транспорт зависит и от успешного всасывания – внутренний фактор Касла для витамина В₁₂);

iv. микроэлементы:

1. железо – всасывается в кишечнике в составе белкового комплекса – ферритина;

2. медь – в связи с церулоплазмином (α2-глобулин);

3. Со – для образования В₁₂;

4. Йод – в связи с тироксинсвязывающим белком;

b. продукты промежуточного обмена – молочная кислота, пировиноградная кислота;

c. гормоны и ферменты – 50 гормонов и ферментов плазмы крови;

d. вещества, подлежащие выведению (конечные продукты обмена – шлаки) – СО₂, мочевина, мочевая кислота, креатинин, билирубин, аммиак. Эти вещества являются азотсодержащими и при нормальной функции почек выводятся из организма. При нарушении функции почек уровень этих веществ в крови увеличивается.

Кровь обладает тремя физико-химическими свойствами:

1)

Можно говорить о суспензионно-коллоидном состоянии крови, в той же мере и плазмы

Суспензионными;

Коллоидными;

Электролитными.

 

1. Электролитные свойства плазмы, а следственно, и крови, создаются минеральными соединениями. Электролиты плазмы:

a. Катионы: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺

b. Анионы: SO₄^2-, Cl^-, HCO₃^-, HPO₄^2-, H₂CO₃, органические кислоты (молочная, лимонная, пировиноградная)

Концентрация электролитов выражается в милиэквивалентах на л (мэкв/л):

Na⁺ - 130-150 мэкв/л

К⁺ - 3,4-4,9 мэкв/л

Са²⁺ - до 10 мэкв/л

Mg²⁺ - 0-5 мэкв/л

Неорганические вещества плазмы – минеральные соли, которые создают осмотическое давление, рН, участвуют в процессах свертывания.

 

В организме человека существует 3 основных водных пространства:

1. Плазма – около 3,5 л 2. Межклеточная жидкость – около 10 л – это внешняя среда для всех клеток организма 3. Внутриклеточная жидкость – около 30 л

Для человека с массой тела 65-70 кг

Концентрация растворенных в плазме веществ создает осмотическое давление.

Осмотическое давление плазмы =5600 мм рт.ст. или 6,6-7,6 атм или 285-300 мосм/л.

Обмен водой и веществами можно представить схематично. Этот обмен происходит по законам осмоса (согласно наличию осмотического давления).

 

Растворы, осмотическое давление которых такое же, как у плазмы, называются изотоническими

с большим давлением – гипертонические

с меньшим – гипотонические.

96% от общего осмотического давления крови приходится на долю неорганических электролитов, главным образом (до 60%) – натрия хлорида. Раствор натрия хлорида, концентрация которого 0,9%, называется физиологическим. Его осмотическое давление такое же, как и у плазмы, поэтому в этом растворе объемные форменные элементы не теряют своих функций. Любое отклонение осмотического давления плазмы и интерстициальной жидкости от нормальных величин приводит к перераспределению воды между клетками и тканевой жидкостью, что, в свою очередь, сопровождается движением воды между тканевой жидкостью и кровью. Если плазма становится гипотоничной (большой приток крови в организм через ЖКТ с низким содержанием солей – ключевая, талая вода), то вода входит в клетки и эритроциты крови и вызывает клеточный отек и осмотический гемолиз крови (эритроциты лопаются, лаковая кровь). Это происходит при концентрации натрий хлора от 0,45% до 0,28% (минимальная и максимальная резистентность эритроцитов). При концентрации 0,45% разрушается до 50% всего количества эритроцитов, при 0,28% разрушаются почти все. Отсюда % гемолизированной крови в норме 10 ммоль/л. Гемолиз может произойти и в результате других причин. Согласно этому обстоятельству различают виды гемолиза:

1. Механический (в донорской крови – при встряхивании; в условиях целостного организма – маршевая вибрация);

2. Биологический (при действии ядов – анафилактический шок, при переливании крови, несовместимой по групповой принадлежности);

3. Температурный (при повышении температуры тела выше 40°С);

4. Химический (при вдыхании паров растворителей – ацетон, хлороформ, эфир (дыхательный наркоз)).

Функции электролитов плазмы – изотоничность среды:

1. Создание осмотического давления – одно из основных условий поддержания жизнедеятельности организма;

2. рН крови (и, прежде всего, плазмы).

 

Физико-химический гомеостаз крови

 

 

 

 

рН – это отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода.

Буферные системы крови:

1. Карбонатная (Н₂СО₃ + NaHCO₃);

2. Фосфатная (NaH₂PO₄ + Na₂HPO₄);

3. Белковый буфер (белки плазмы и гемоглобин);

4. Буферные основания – это анионы всех слабых кислот: бикарбонаты и анионные группы белков («протеинаты»).

Вся совокупность этих соединений не позволяется смещаться рН крови в норме ниже 7,37 и повышаться более 7,43, т.е. создается постоянная слабощелочная реакция крови. Это необходимо для протекания всех процессов метаболизма, которые обеспечиваются целым набором ферментов, работающих только в определенной полосе рН. Крайние пределы смещения = 7,0 – 7,8. Смещение рН даже на 0,1-0,2 по отношению к указанному уровню может вызвать гибель организма, даже если это смещение будет кратковременным.

Постоянство рН не всегда может поддерживаться 3 указанными механизмами на постоянном уровне. Сдвиг рН в кислую сторону (< 7,37) называется ацидозом, сдвиг рН в щелочную сторону (>7,43) – алкалозом. Каждый из этих двух типов сдвигов, в свою очередь, подразделяется на несколько разновидностей в зависимости от причин сдвига рН.

Дыхательный (респираторный) ацидоз и алкалоз

При снижении функции легких напряжение СО₂ в крови увеличивается, а при гипервентиляции напряжение СО₂ уменьшается, соответственно, развивается ацидоз или алкалоз.

Метаболический ацидоз и алкалоз

При нарушениях реакций метаболизма – например, при сахарном диабете – в крови могут накапливаться продукты – нелетучие кислоты. И наоборот, поступление в кровь оснований или выделение с рвотой соляной кислоты приводит к ее защелачиванию. При нарушении функции почек почечные канальцы не справляются с функцией реабсорбции Н+ и их выделением. Все эти сдвиги рН называются нереспираторными ацидозом и алкалозом.

В клинике особое значение придается оценке состояния КЩР. Для этого определяют:

1. рН крови (при нормальной рН еще нельзя уверенно говорить о нормальном КЩР);

2. Р СО₂ крови (в норме 35-45 мм рт.ст.) – изменение этого показателя наряду с нормальным рН свидетельствует о респираторном ацидозе или алкалозе.

3. Избыток оснований (в норме от -2,5 до +2,5 ммоль/л) – изменения этого показателя непосредственно отражают снижение или увеличение содержания нелетучих кислот в крови.

Все 3 исследования позволяют выявить при наличии ацидоза или алкалоза его вид:

- компенсированный – связан с уменьшением буферной емкости крови, но сдвига рН не происходит;

- некомпенсированный – происходит сдвиг рН, связанный с истощением буферной емкости и невозможностью поддержания КЩР.