Буферные системы крови, их характеристики и принцип действия.

Функции крови.

Кроветворение происходит непрерывно в красном костном мозге. В среднем у человека в течение жизни образуется около 450 кг эритроци­тов, 5400 кг гранулоцитов, 275 кг лимфоцитов и 40 кг тромбоцитов.

Кроворазрушение также протекает непрерывно в самом сосудистом русле, в селезенке и печени в количествах, эквивалентных вновь образую­щимся форменным элементам.

Синтез белков плазмы происходит непрерывно в печени.

Дыхательная функция крови заключается в транспорте газов — кис­лорода от легких к тканям в составе артериальной крови и двуокиси углеро­да в обратном направлении в составе венозной крови. Основные «участни­ки» этих процессов — сложный хромопротеид эритроцитов — гемоглобин и «летучая» угольная кислота плазмы, образующаяся в процессе метаболизма практически во всех тканях при гидратации СО₂ и также легко отдающая его в лёгких.

Трофическая функция крови по отношению к клеткам заключается в переносе к ним от кишечника питательных веществ — аминокислот, липидов,

моно- и дисахаридов, витаминов, микроэлементов и др.

Экскреторная функция крови способствует выведению через почки, легкие, потовые железы и пищеварительный тракт токсичных продуктов метаболизма (мочевина, аммиак, билирубин, уробилин, двуокись углерода и др.), а также избытка воды и солей.

Защитная функция — одна из важнейших функций крови — реализуе­тся в двух формах — иммунных реакциях (гуморальный и клеточный имму­нитет) и свертывании (тромбоцитарный и коагуляционный гемостаз). Част­ным случаем защитной функции являются противосвертывающие механиз­мы системы крови.

Терморегуляторная функция способствует поддержанию температуры тела, особенно в условиях повышенной или пониженной температуры окружающей среды. Вследствие большой теплоемкости кровь переносит тепло от более нагретых к менее нагретым участкам тела и органам, регу­лируя таким образом физическую теплоотдачу.

Лейкоциты – 4*10(9) – 9*10(9), тромбоциты – 180*10(9)- 320*10(9).

Система крови — совокупность образований, участвующих в поддержа­нии гомеостаза тканей и органов:

• собственно кровь как жидкая разновидность соединительной ткани;

• органы кроветворения и кроворазрушения: костный мозг, вилочко-вая железа, лимфатические узлы, селезенка, печень;

• нейрогуморальный аппарат регуляции.

Кровь состоит из плазмы и форменных элементов: эритроциты, лейкоциты, тромбоциты. Плазма 55- 60 %, форменные элементы 40 – 45 %. Соотношение плазмы и форменных элементов - показатель гематокрита. Эритроциты количество у Ж – 3,7 – 4,7 *10 л, у М – 4,5 – 5,5 *10(12) л.

Плазма крови - жидкая часть крови. В плазме крови находятся её форменные элементы (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Представляет собой коллоидный раствор белков и др. органических и неорганических соединений, содержит более 20 витаминов и 20 микроэлементов (железо, фосфор, кальций, цинк, кобальт и др.).

Состав плазмы и интерстициальной жидкости существенно различаетсялишь по концентрации белков, так как их крупные молекулы не могут свободно проходить через стенки капилляров.

Белки: глобулины, альбумины, фибриноген. Значение

1. Обеспечивают осмотическое давление (25 – 30 мм рт ст)

2. Часть являются антителами

3. Участвуют в процессе свертывания крови

4. Обеспечивают вязкость крови

5. Регулируют Ph (белковый буфер)

6. Выполняют транспортную функцию

Альбумины составляют 50 – 60 % белков плазмы. Они образуются в печени и костном мозге, обладают высокой гидрофильностью, играют главную роль в создании онкотического давления крови, выполняют транспортную функцию за счет большого числа в них активных полярных диссоциированых групп (связывают и переносят различные вещества, в частности гормоны и лекарственные средства), выполняют питательно – пластическую функцию, т к являются резервным белком при голодании. Глобулины составляют 35 – 40 % от общего количества белков. В состав глобулинов входят: 1. Липоидный компонент – липопротеиды

2. углеводный компонент – гликопротеиды

3. металлы – металлопротеиды.

Они выполняют защитную функцию, являются иммунными антителами.

Азотсодержащая часть небелковой природы – промежуточные продукты обмена белков.

Безазотистые органические вещества: глюкоза (3,5 – 6,4 мМоль/л), молочная и пировиноградная кислоты, жиры (липиды, фосфолипиды, жирные кислоты, лецицин).

В состав органических веществ плазмы также входят БАВ – ферменты, витамины, гормоны.

2) Вязкости крови: 4,3-5,4 делений шкалы для мужчин и 3,9-4,9 делений для женщин.

Плотность крови человека (и домашних животных) равна 1,050-1,060, для мужчин в среднем 1,057, для женщин — 1,053.

осмотического давления (в норме 7,2-7,6 атм), онкотического давления (в норме 25-28 мм рт.ст.) Являясь величиной постоянной, pH крови человека, может изменять свои значения только в строго обозначенных пределах – от 7,36 до 7,44 (в среднем – 7,4). У мужчин норма соэ – это 1-10 мм за один час, у женщин норма – 2-15 мм за один час

Ацидоз — одна из форм нарушений кислотно-щелочного равновесия организма; характеризуется абсолютным или относительным избытком кислот, т.е. веществ, отдающих ионы водорода (протоны), по отношению к основаниям, присоединяющим их.

Алкалоз - Патологическое состояние, характеризующееся потерей кислот и избыточным накоплением щелочных соединений, в результате нарушения дыхания или нарушения метаболизма.

Буферные системы крови, их характеристики и принцип действия.

Общее понятие о буферных системах. Прежде всего необходимо вспомнить, что реакции диссо­циации слабой кислоты НА на ионы водорода Н⁺ и сопряженное основание А^- подчиняются закону действующих масс. Кинетику

таких реакций описы­вает уравнение

Подобное уравнение для буферных систем, выве­денное из закона действующих масс, называется уравнением Гендерсона- Гассельбальха. Величина рK', так же как и К', -константа, характеризующая свойства системы (рК'= -lgK'). Уравнение можно представить в следующем виде:

Показателем способности системы, состоящей из слабой кислоты и сопряженного основания, созда­вать буферный эффект служит буферная емкость - величина, равная соотношению между количеством ионов Н⁺ или ОН⁺, добавленных в раствор, и изме­нением рН.

Таким обра­зом, буферная емкость раствора зависит от его концентрации и от разницы между рН и рК' этого раствора.

Бикарбонатный буфер. Из имеющихся в крови буферных систем рассмотрим прежде всего бикарбонатную систему. Она включает относительно сла­бую угольную кислоту, образующуюся при гидрата­ции СО₂, и бикарбонат в качестве сопряженного основания.

Регулируя напряже­ние СО₂ в крови, дыхательная система обеспечивает высокое содержание компонентов буферной систе­мы. Кроме того, органы дыхания вместе с бикар-бонатным буфером образуют «открытую систему», в которой напряжение СО₂ (а следовательно, и рН крови) может регулироваться путем изменения вен­тиляции легких.

Фосфатный буфер. В фосфатной буферной систе­ме, образованной неорганическими фосфатами кро­ви, роль кислоты играет одноосновный фосфат H₂PO₄, а роль сопряженного основания-двухоснов­ный фосфат НРО. Величина рК' фосфатного буфера (6,8) сравнительно близка к рН крови, одна­ко емкость данного буфера невелика по причине низкого содержания фосфата в крови.

Белковый буфер. Буферные свойства белков крови обусловлены способностью аминокислот иони­зироваться. Концевые карбокси- и аминогруппы белковых цепей играют в этом отношении незначи­тельную роль, так как таких групп мало и их рК' существенно отличаются от рН крови. Значительно больший вклад в создание буферной емкости белковой системы вносят боковые группы, способные ионизи­роваться, и особенно имидазольнов кольцо гистидина.

К буферным белкам относятся как белки плазмы (в частности, альбумин), так и содержащийся в эрит­роцитах гемоглобин. На долю последнего прихо­дится большая часть буферной емкости белковой системы, что связано как со значительной концент­рацией гемоглобина, так и с относительно высоким содержанием в нем гистидина.

3) Эритроциты, или красные кровяные тельца, человека и млекопитающих представляют собой безъядерные клетки, утратившие в процессе фило- и онтогенеза ядро и большинство органелл. Эритроциты неспособны к деле­нию.

Функции эритроцитов. Основная функция эритроцитов — дыхательная — транспортиров­ка кислорода и углекислоты. Эта функция обеспечивается дыхательным пиг­ментом — гемоглобином. Кроме того, эритроциты участвуют в транспорте аминокис­лот, антител, токсинов и ряда лекарственных веществ, адсор­бируя их на поверхности плазмолеммы.

Количество эритроцитов у взрослого мужчины составляет 3,9-5,5 • 10¹²л, а у женщин — 3,7-4,9 • 10¹²л крови.

Популяция эритроцитов неоднородна по форме и размерам. В нормальной крови человека основную массу состав­ляют эритроциты двояковогнутой формы — дискоциты. Кроме того, имеют­ся планоциты (с плоской поверхностью) и стареющие формы эритроци­тов — шиловидные эритроциты, или эхиноциты, куполообраз­ные, или стоматоциты, и шаровидные, или сфероциты. Процесс старения эритроцитов идет двумя путями — кренированием (образование зубцов на плазмолемме) или путем инвагинации участ­ков плазмолеммы.

Продолжительность жизни. Средняя продолжи­тельность жизни эритроцитов составляет около 120 дней.

Разрушение эритроцитов (гемолиз) может произойти под влиянием ра­зличных случайных факторов, связанных с их движением (механический гемолиз) и изменением физико-химических свойств плазмы (физический гемолиз, химический гемолиз, осмотический гемолиз), а также в результате естественного старения.

Различают несколько видов гемолиза. Они связаны с изменением резистентности эритроцитов — их способности противостоять разрушительным воздействиям.

Осмотический гемолиз возникает в гипотоническом растворе, осмо-ляльность которого меньше, чем самого эритроцита. В этом случае по зако­нам осмоса растворитель (вода) движется через хорошо проницаемую для нее мембрану эритроцитов в цитоплазму. Эритроциты набухают, а при зна­чительном набухании разрушаются; кровь становится прозрачной («лако­вая» кровь).

Мерой осмотической резистентности считают концентрацию раствора хлорида натрия, при которой начинается гемолиз.

Механический гемолиз возникает при интенсивных физических воздей­ствиях на кровь. Механический гемолиз консервированной крови может произойти при неправильной ее транспортировке — грубом встряхивании и др.

У здорового человека незначительный механический гемолиз наблю­дается при длительном беге по твердому покрытию (асфальт, бетон); при работах, связанных с продолжительным сильным сотрясением тела у шах­теров при бурении породы и др.

Биологический гемолиз связан с попаданием в кровь веществ, образую­щихся в других живых организмах животного и растительного происхожде­ния: при повторном переливании несовместимой по резус-фактору крови, при укусе змей, ядовитых насекомых, при отравлении грибами. Во всех случаях, как правило, эти реакции имеют иммунный характер.

Химический гемолиз происходит под воздействием жирорастворимых веществ, нарушающих фосфолипидную часть мембраны эритроцитов,— наркотических анестетиков (эфир, хлороформ), нитритов, бензола, нитро­глицерина, соединений анилина, сапонинов.

Термический гемолиз возникает при неправильном хранении крови — ее замораживании и последующем быстром размораживании. Внутрикле­точная кристаллизация биологической воды приводит к разрушению обо­лочки эритроцитов.

Внутриклеточный гемолиз. Стареющие эритроциты удаляются из цирку­лирующей крови и разрушаются в селезенке, печени и незначительно — в костном мозге клетками системы фагоцитирующих мононуклеотидов. Фракции IgG сыворотки содержат аутоантитела против старых эритроци­тов, прикрепление которых к эритроцитам приводит к их фагоцитозу.

Внутрисосудистый гемолиз. В норме часть эритроцитов разрушается в сосудистом русле. Гемоглобин соединяется с а-гликопротеином плазмы (гаптоглобин) в необратимый комплекс, который из-за большой молеку­лярной массы не проходит через почечный фильтр, а подвергается быстро­му ферментативному расщеплению, в основном в печени.

 

 

Под эритропоэзом понимают процесс образования эритроцитов в костном мозге.

Первой морфологически распознавае­мой клеткой эритроидного ряда, образующейся из колониеобразующей единицы эритроцитарной (КОЕ-Э) — клетки-предшественницы эритроидного ряда, является проэритробласт, из которого в ходе 4-5 последующих удвоений и созревания образуется 16-32 зрелых эритроидных клеток.

(Например, 1 проэритробласт → 2 базофильных эритробласта I порядка — (удвоение) → 4 базофильных эритробласта II поряда → 8 полихроматофильных эритробластов I порядка → 16 полихроматофильных эритробластов II порядка → 32 полихроматофильных нормобласта → 32 оксифильных нормобласта → денуклеация нормобластов → 32 ретикулоцита → 32 эритроцита).

Эритропоэз в кост­ном мозге (до формирования ретикулоцита) занимает 5 дней.

В костном мозге человека и животных эритропоэз (от проэритробласта до ретикулоцита) протекает при взаимодействии эритроидных клеток с макрофагами костного мозга. Эти клеточные ассоциации получили название эритробластических островков (ЭО) (рис.6.2.).

У здоровых людей в костном мозге содержится до 137 ЭО на мкг ткани, при угнетении же эритропоэза их количество может уменьшаться в несколько раз, а при стимуляции —увеличиваться.

Макрофаги ЭО играют важную роль в физиологии эритроидных клеток, влияя на их размножение (пролиферацию) и созревание за счет:

1. Фагоцитоза вытолкнутых из нормобластов ядер;

2. Поступления из макрофага в эритробласты с помощью пиноцитоза ферритина, других пластических веществ, необходимых для развития эритроидных клеток;

3. Секреции эритропоэтинактивных веществ;

4. Высокого сродства к эритроидным клеткам-предшественницам, позволяющим макрофагам создавать бла­гоприятные условиях для развития эритробластов.

Из костного мозга в кровь поступают ретикулоциты, в течение суток созревающие в эритроциты. Поэтому количество ретикулоцитов в крови отражает эритроцитарную продукцию костным мозгом, и по их количеству в крови судят об интенсивности эритропоэза. У человека их количество составляет 5- 10 %. За сутки в 1 мкл крови поступает 60-80 тыс. эритроцитов.

В 1 мкл крови у мужчин содер­жится 5+0,5 млн, а у женщин — 4,5±0,5 млн эритроцитов.

Роль эритропоэтина в организме человека Основная физиологическая роль ЭПО заключается в стимулировании эритропоэза – процесса образования эритроцитов в костном мозге. Иными словами, эритропоэтин является гуморальным регулятором эритропоэза и ускоряет созревание красных кровяных клеток из клеток-предшественников, относящихся к эритроцитарному ряду, а также активизирует митоз. Почаще выезжайте за город, ведь пребывание человека в горах отлично стимулирует выработку эритропоэтина. Выработка гормона усиливается в следующих случаях: Гипоксические состояния, Кровопотеря, Ишемические поражения почек (к примеру, при травматическом шоке), Анемии различного генеза, Влияние глюкокортикоидов (к примеру, при стрессовых ситуациях). Повышенная выработка ЭПО является одним из рычагов быстрого стимулирования кислород-снабжающей функции крови и увеличения уровня гемоглобина, особенно во время стрессов. После введения экзогенного эритропоэтина количество эритроцитов в крови и, соответственно, уровень гемоглобина также повышаются уже через несколько часов. Выработка ЭПО ведет к усиленному потреблению костным мозгом меди, железа, фолатов и витамина В12, что приводит к понижению этих элементов в плазме крови, а также уменьшению уровня транскобаламина и ферритина. Обратите внимание: эритропоэтин увеличивает вязкость крови и повышает системное артериальное давление.

4) Гемоглобин является дыхательным пигментом эритроцитов, составляя до 90 % их сухой массы. Гемоглобин — сложный белок, состоящий из собственно белковой части (глобин) и небелковой части — простетической группы (гем), содержащей железо.

Важ­нейшая функция гемоглобина — связывание, перенос и высвобо­ждение кислорода. Кроме этого, гемоглобин является главным внутриклеточным буфером, поддерживающим оптимальное для метаболизма рН.

Содержание гемоглобина в норме — 130—180 г/л. У женщин гемоглибина несколько меньше, чем у мужчин.

Свойства гемоглобина меняются в онтогенезе. Поэтому различают гемоглобин эмбриональный, гемоглобин - плода - HbF, гемоглобин взрослых - HbA. Сродство к кислороду у гемоглобина плода выше, чем у гемоглобина взрослых, что имеет существенное физиологическое значение и обеспечивает большую устойчивость организма плода к недостатку O₂. Определение количества Г. в крови имеет важное значение для характеристики дыхательной функции крови в нормальных условиях и при самых различных заболеваниях, особенно при болезнях крови. Количество гемоглобина определяют специальными приборами – гемометрами.

В мышечной ткани содержится мышечный гемоглобин - миоглобин, по молярной массе, составу и свойствам близкий к субъединицам гемоглобина (мономерам).

Выделяют четыре формы гемоглобина:

1. Оксигемоглобин - содержит двухвалентное железо и способен связывать кислород. Он переносит газ к тканям и органам.

2. Метгемоглобин - содержит трехвалентное железо, не вступает в обратимую реакцию с кислородом и обеспечивает его транспорт.

3. Карбоксигемоглобин - образует соединение с угарным газом. Он обладает высоким сродством с окисью углерода, поэтому комплекс распадается медленно. Это обусловливает высокую ядовитость угарного газа.

4. Миоглобин - по структуре близок к гемоглобину и находится в мышцах, особенно в сердечной. Он связывает кислород, образуя депо, которое используется организмом при снижении кислородной емкости крови. За счет миоглобина происходит обеспечение кислородом работающих мышц.

Соединения гемоглобина.

Гемоглобин, присоединивший к себе кислород, превращается в оксигемоглобин (НЬО₂) – непрочное соединение. Гемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным, или редуцированным гемоглобином. Гемоглобин соединенный с молекулой углекислого газа, называется карбгемоглобином (НЬСО₂) – легко распадающееся соединение. В виде карбгемоглобина переносится 20% углекислого газа.

НЬ + О₂= НЬО₂ (оксигемоглобин) гемораспадные, физиологические

НЬ + СО₂= НЬСО₂(карбгемоглобин) соединения гемоглобина

Гемоглобин может вступать в соединение не только с кислородом и углекислым газом, но и с другими газами, например, с угарным газом (СО). Соединение гемоглобина с угарным газом называется карбоксигемоглобин (НЬСО).

НЬ + СО = НЬСО (карбоксигемоглобин) - прочное соединение, так как гемоглобин блокирован угарным газом и не способен осуществлять перенос кислорода, вследствие этого отравление угарным газом очень опасно для жизни.

При воздействии на гемоглобин окислителей (отравление фенацитином, амил- и пропилнитритами) происходит окисление железа гема с переходом его в трехвалентную форму. В результате этого образуется метгемоглобин, который не способен присоединять ни кислород, ни угарный газ.

Цветовой показатель – это соотношение между количеством гемоглобина крови и числом эритроцитов носит название. Цветовой показатель позволяет определить степень насыщения эритроцитов гемоглобином.

ЦП=Hb((гемоглобин), г/л /число эритроцитов (первые 3 цифры))*3

5) Форменные элементы крови. Кровь является циркулирующей по кровеносным сосу­дам жидкой тканью, состоящей из двух основных компонентов, — плаз­мы и взвешенных в ней форменных элементов — эритроцитов, лейко­цитов и кровяных пластинок (тромбоцитов). В среднем в теле человека с массой тела 70 кг содержит­ся около 5—5,5 л крови.

Лейкоциты. Лейкоциты, или белые кровяные клетки, в свежей крови бесцветны. Число их составляет в среднем 4-9 • 10⁹ л. Лейкоциты в кровяном русле и лимфе способны к активным движениям, могут переходить через стенку сосудов в соединительную ткань органов, где они выполняют основные защитные функции. По морфологическим признакам и биологической роли лейкоци­ты подразделяют на две группы: зернистые лейкоциты, или гранулоциты, и незернистые лейкоциты, или агранулоциты.

У зернистых лейкоцитов выявляются специфическая зернистость (эозинофильная, базофильная или нейтрофильная) и сегментированные ядра. В соответствии с окрас­кой специфической зернистости различают нейтрофильные, эозинофильные и базофильные гранулоциты.

Функции. Лейкоциты выполняют многообразные функции, направленные преж­де всего на защиту организма от агрессивных чужеродных влияний. Одни из них обеспечивают специфический иммунитет, другие осуществляют фа­гоцитоз микроорганизмов и уничтожение их с помощью ферментов, третьи оказывают бактерицидное действие.

Лейкоциты выполняют также и секреторную функцию: выделяют антитела с антибактериальными и антитоксическими свойствами, ферменты — протеазы, пептидазы, диастазы, липазы и др. За счет этих веществ лейкоциты могут повышать проницаемость капилляров и даже повреждать эндотелий.

Лейкоцитарная формула. Процентное соот­ношение основных видов лейкоцитов называется лейкоцитарной формулой.

Гранулоциты, или зернистые лейкоциты	Агранулоциты (незернистые)
Нейтрофильные гранулоциты (нейтрофилы)	Эозинофилы	Базофилы	Моноциты	Лимфоциты
Юные	Палочкоядерные	Сегментоядерные	Все виды	Все виды	-	Все виды
0-0,5 %	3-5 %	65-70 %	2 -4 %	0,5-1,0 %	6-8 %	20-30 %

Гранулоциты. К гранулоцитам относятся нейтрофильные, эозинофильные и базофильные лейкоциты. Они образуются в красном костном мозге, содержат специфическую зернистость в цитоплазме и сегментированные ядра.

Нейтрофильные гранулоциты — самая многочисленная группа лейкоцитов, составляющая 2,0—5,5 • 10⁹ л крови. Их диаметр в мазке крови 10—12 мкм, а в капле свежей крови 7—9 мкм. В популяции нейтрофилов крови мо­гут находиться клетки различной степени зрелости — юные, палочкоядерные и сегментоядерные. В цитоплазме нейтрофилов видна зернистость.

В поверхностном слое ци­топлазмы зернистость и органеллы отсутствуют. Здесь расположены гранулы гликогена, актиновые филаменты и микротрубочки, обеспечивающие об­разование псевдоподий для движения клетки.

Во внутренней части цитоплазмы расположены органеллы (аппарат Гольджи, гранулярный эндоплазматический ретикулум, единичные мито­хондрии).

В нейтрофилах можно различить два типа гранул: специфические и азурофильные, окруженные одинарной мембраной.

Основная функция нейтрофилов — фагоцитоз микроорганиз­мов, поэтому их называют микрофагами.

Продолжительность жизни нейтрофилов составляет 5—9 сут. Эозинофильные грамулоциты. Количество эозинофилов в крови составляет 0,02— 0,3 • 10⁹ л. Их диаметр в мазке крови 12—14 мкм, в капле свежей крови — 9—10 мкм. В цитоплазме рас­положены органеллы — аппарат Гольджи (около ядра), немногочисленные митохондрии, актиновые филаменты в кортексе цитоплазмы под плазмолеммой и гранулы. Среди гранул различают азурофильные (первичные) и эозино­фильные (вторичные).

Функция. Эозинофилы способствуют снижению гистамина в тканях различными путями. Специфическая функция – антипаразитарная.

Базофильные гранулоциты. Количество базофилов в крови составляет 0—0,06 • 10⁹/л. Их диаметр в мазке крови равен 11 — 12 мкм, в кап­ле свежей крови — около 9 мкм. В цитоплазме выявляются все виды органелл — эндоплазматическая сеть, рибосомы, аппарат Гольджи, митохондрии, актиновые фила-менты.

Функции. Базофилы опосредуют воспаление и секретируют эозинофильный хемотаксический фактор, образуют биологически активные метаболиты арахидоновой кислоты — лейкотриены, простагландины.

Продолжительность жизни. Базофилы находятся в крови около 1—2 сут.

6) Тромбоциты – это небольшие (2—4 мкм) безъядерные плоские бесцветные клетки крови, образующиеся из мегакариоцитов.