Жидкие среды организма. Система крови. Свойства.

  1.       Физиологическое значение крови. Кровь как внутренняя среда организма.

Эффективная деятельность клеток организма обеспечивается постоянством его внутренней среды. Внутренней средой организма, имеющей непосредственный контакт с клеткой является межклеточная (интерстициальная) жидкость. В свою очередь постоянство межклеточной жидкости определяется составом крови, лимфы, спинномозговой, внутрисуставной, плевральной, перитонеальной и других жидкостей. Постоянно протекающий обмен между жидкостными пространствами организма обеспечивает непрерывное поступление к клеткам веществ, необходимых для обмена и удаление продуктов метаболизма.

Постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды организма называется гомеостазом. Гомеостаз – это динамическое постоянство внутренней среды, который характеризуется множеством относительно постоянных количественных показателей (параметров), получивших название физиологических (биологических) констант, среди которых наиболее важное значение имеют константы крови.. 0ни обеспечивают оптимальные условия жизнедеятельности клеток организма и отражают его нормальное состояние.

Важнейшим компонентом внутренней среды организма является кровь – жидкая соединительная ткань организма. Г. Ф. Ланг (1939) выдвинул понятие «система крови». В систему крови входят: кровь, регулирующий нейрогуморальный аппарат, а также органы, в которых происходит образование и разрушение клеток крови (костный мозг, лимфатические узлы, вилочковая железа, селезенка, печень).

 Основные функции крови:

1. Дыхательная – доставка клеткам кислорода и удаление углекислого газа.

2. Трофическая (питательная) – кровь обеспечивает клетки  питательными (глюкоза, аминокислоты, жиры) веществами, водой, витаминами, минеральными веществами.

3. Экскреторная – удаление от клеток конечных продуктов метаболизма.

4. Терморегуляторная – кровь обеспечивает стабилизацию температурных условий для клетки путем транспорта тепловой энергии, образующейся в активно функционирующих клетках.

5. Защитная функция крови направлена на предотвращение критических для клетки подъёмов в крови концентрации экзогенных токсических веществ и ядов путём неспецифической адсорбции их на поверхности клеток крови и образованием комплексов с белками плазмы с последующим выведением их из организма органами выделения. Лейкоциты удаляют из организма генетически чужеродные соединения биологического происхождения путём фагоцитоза, цитолиза, гидролиза или  образованием  специфических антител в реакциях гуморального и клеточного иммунитета.

6. Гомеостатическая роль крови заключается в стабилизации важных констант организма (концентрации водородных ионов-рН, осмотического давления, ионного состава тканей).

7. Кровь  обеспечивает водно-солевой обмен клеток.

8. Циркулирующая кровь обеспечивает связь между органами -важное условие гуморальной регуляции функций в организме. Кровь переносит гормоны и другие биологически активные вещества от мест образования к клеткам-мишеням.

9. Транспортная является следствием функционирования миокарда как насоса, энергия сокращения которого обеспечивает перемещение крови по сосудистой системе организма и её контакт со всеми анатомо-функциональными системами организма.

10. Белки плазмы могут быть использованы организмом в качестве источника аминокислот.

Кровь обладает способностью к свертыванию, что предотвращает опасные для жизни кровопотери при повреждениях тканей и кровеносных сосудов.

Общее количество  крови в организме взрослого человека составляет 6 – 8% от массы тела, или приблизительно 4,5 – 6 л. Массивная кровопотеря около 1/3 её объёма (примерно 1,5 л) сопровождается падением артериального давления и последующей гибелью организма.

Состав крови: плазма и форменные элементы.

Стабилизированная антикоагулянтом, кровь в пробирке разделяется на осадок – форменные элементы (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты) и плазму. Плазма – прозрачная жидкость желтоватого цвета. При свёртывании крови вне организма (коагуляция крови) образуются кровяной сгусток, включающий форменные элементы и фибрин, и сыворотка. От плазмы сыворотка отличается, прежде всего, отсутствием фибриногена.

Плазма, состав плазмы крови, значение белков плазмы.

Плазма крови на 90 – 92% состоит из воды, 7 – 8% плазмы составляют белки (альбумины – 4,5%, глобулины – 2 – 3%, фибриноген – до 0,5%), остальное количество сухого остатка приходится на питательные, минеральные вещества и витамины. Общее содержание минеральных веществ приблизительно равняется 0,9%. Условно выделяют макро- и микроэлементы. Границей является концентрация вещества 1мг%. Макроэлементы (натрий, калий, кальций, магний, фосфор) прежде всего обеспечивают осмотическое давление крови и необходимы для жизненно важных процессов: натрий и калий – для процессов возбуждения, кальций – свертывания крови, мышечных сокращений, секреции; микроэлементы (медь, железо, кобальт, йод) рассматриваются как компоненты биологически активных веществ, активаторы ферментативных систем, стимуляторы гемопоэза, метаболизма.

Физико-химические свойства плазмы.

Онкотическое и осмотическое давление крови.

Онкотическое и осмотическое давление – сила, с которой молекулы органического и неорганичеcкого вещества притягивают к себе молекулу воды для создания водной оболочки. Осмотическое давление создают вещества неорганической природы, онкотическое – органической.

При общем осмотическом давлении плазмы 7,6 атм, онкотическое давление равно 0,03-0,04 атм (25-30 мм рт. ст.). Крупномолекулярные белки не проникают в интерстициальное пространство из сосудистого русла и являются фактором, определяющим обратный ток воды из межклеточного пространства в венулярном отделе микроциркуляторного русла. Осмотическое и онкотическое давление определяют объемное распределение воды между клеткой и внеклеточным пространством. Вода перемещается через мембрану в сторону более высокого осмотического давления. По величине осмотического давления (основная роль в поддержании которого на 80% принадлежит NaCl, на 15% глюкозе и на 5% мочевине) относительно плазмы все растворы можно разделить на:

1. Изотонические – равные по осмотическому давлению (0,9% раствор NaCl).

2. Гипотонические – с более низким по отношению к плазме осмотическим давлением.

3. Гипертонические – с превышающим осмотическое давление плазмы. Все инъекционные растворы должны быть изотоничными клетке, иначе могут вызвать или потерю воды клеткой (гипертонические растворы), или поступление воды в клетку с последующим ее набуханием и разрывом мембраны (гипотонические растворы). 

Кислотно-основное состояние крови. Буферные системы. Алкалоз и ацидоз

Кислотно-основное состояние крови зависит от концентрации в среде ионов водорода, которое выражается в единицах рН . Концентрация водородных ионов (рН = -lg [ Н+] на уровне 7,37 – 7,43 для артериальной крови является жёсткой константой организма. рН венозной крови в связи с более высокой концентрацией углекислого газа и органических кислот ниже и снижается до 7,30 – 7,35, внутриклеточный рН равняется 7,26 – 7,30. Повышение концентрации водородных ионов (снижение рН) определяется как ацидоз, а снижение концентрации протонов обозначается как алкалоз. Сохранение постоянства рН крови обеспечивается физико-химическими буферными системами и функционированием физиологических систем организма – выделительной и дыхания.(1)

Любая буферная система состоит из равновесного соотношения протонов (Н+), сопряжённого основания (А) и недиссоциированной слабой кислоты: В соответствии с законом действующих масс повышение содержания протонов сопровождается увеличением концентрации недиссоциированной кислоты, а ощелачивание среды приводит к росту диссоциации кислоты с образованием протонов, и константа диссоциации (равновесия) К не изменяется.

Физико-химические буферные системы крови

1. Буферная  система  гемоглобина является наиболее мощной. Эта система функционирует благодаря тому, что белок глобин в молекуле гемоглобина обладает амфотерными свойствами, оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем дезоксигемоглобин (восстановленный гемоглобин). В тканях гемоглобин играет роль щёлочи, в лёгких же ведёт себя как кислота, предотвращая защелачивание крови после выделения из неё углекислоты.

2. Карбонатная буферная система представлена слабой угольной кислотой (Н2СО3) и слабым основанием (NaHCO3). При поступлении в кровь более сильной, чем угольная, кислоты происходит обмен ионами натрия с образованием слабодиссоциирующей и легкорастворимой угольной кислоты, её избыток снижается при выделении лёгкими углекислого газа.

3. Фосфатная буферная система образована дигидрофосфатом и гидрофосфатом натрия: NаН2РО4/Nа2НРО4. При поступлении в кровь кислоты она реагирует с гидрофосфатом с образованием дигидрофосфата, щёлочь реагирует с дигидрофосфатом натрия, образуя гидрофосфат. В обоих случаях избытки образующихся гидро- или дигидрофосфатов удаляется из организма почками.

4. Белки плазмы играют роль буферной системы благодаря амфотерным свойствам, которые обусловлены амино- и карбоксильной группами: в кислой среде белки ведут себя как щёлочи, связывая кислоты, в щелочной – как кислоты.

Роль функциональных систем. Помимо буферных систем, обеспечивающих базовый уровень регуляции реакции крови, система поддержания рН включает функциональные системы, благодаря которым происходит регенерация буферов.

1. Дыхательная система обеспечивает выделение из организма летучего ангидрида угольной кислоты – углекислого газа.

2. Почки удаляют из организма избыток кислот и оснований. При ацидозе возрастает выделение дигидрофосфата натрия NaН2РО4, при алкалозе – гидрофосфата натрия и NаНСО3, соответственно изменяетя кислотность мочи, рН которой колеблется в широком диапазоне (4,5 – 8,5).

3. Важную роль в поддержании рН крови играет желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки которого секретируют эквимолярные количества соляной кислоты (желудок) и гидрокарбоната (кишечник и поджелудочная железа). При патологии состояния, сопровождающиеся неукротимой рвотой, способны привести к алкалозу за счет потери ионов водорода, а поносы, сопровождающиеся потерей бикарбонатов, – к системному ацидозу.

4. Кроме того, в организме функционирует система метаболической нейтрализации – связывания кислых продуктов в процессе аммониогенеза и цикла Карно в печени и почках; а также удаления щелочных валентностей за счет образования молочной кислоты в мышцах.

Белки крови и их значение.

1. Обеспечивают онкотическое давление плазмы.

2. Обеспечивают вязкость плазмы, что имеет значение в поддержании артериального давления крови. Вязкость плазмы по отношению к вязкости воды равна 2,2 (1,9-2,6).

3. Белки плазмы играют питательную функцию, являяcь источником аминокислот для клеток (в 3л плазмы содержится около 200 г белков, которые обновляются за 5 суток примерно на 50%).

4. Служат переносчиками гормонов, являются транспортной формой микроэлементов, могут связывать катионы плазмы, препятствуя их потере из организма.

5. Принимают участие в свёртывании крови, являются обязательным компонентом иммунной системы организма, обеспечивают взвешенное состояние эритроцитов, играют роль в поддержании кислотно-основного состояния крови.

Белки плазмы методом электрофореза могут быть разделены на 3 группы: альбумины, глобулины и фибриноген; фракция глобулинов разделяется на альфа-1, альфа-2, бета и гамма-глобулины. Альбумины составляют 60% всех белков плазмы, благодаря низкому молекулярному весу (69000 Д) обеспечивают на 80% онкотическое давление. Благодаря большой суммарной площади поверхности, выполняют роль переносчика многих эндогенных (билирубин, желчные кислоты, соли желчных кислот) и экзогенных веществ. Глобулины образуют комплексные соединения с углеводами, липидами, полисахаридами, связывают гормоны, микроэлементы. Фракция гамма-глобулинов включает иммуноглобулины, агглютинины, многие факторы системы свертывания крови. Фибриноген является источником фибрина, который обеспечивает образования сгустка крови.