ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ
План лекции
1. Понятие крови. Состав крови. Функции крови.
2. Современные представления об иммунологических свойствах крови, учение о группах крови, правила переливания крови.
3. Гемостаз, виды гемостаза.
Понятие крови. Состав крови. Функции крови.
Кровь – это составная часть внутренней среды организма. Нередко кровь рассматривают как разновидность ткани, отличительной особенностью которой является преобладание количества межклеточной жидкости над клеточными элементами, в связи с чем, кровь является разновидностью биологической жидкости. Соотношение клеточных элементов к жидкой части называется гематокритом. Клеточных элементов в крови содержится около 40-48%, а жидкой части – 52 – 60% от всего объема крови. Жидкая часть крови получила название плазмы.
Клеточный состав крови (форменные элементы крови).
Клеточный состав крови представлен эритроцитами, лейкоцитами, и тромбоцитами.
Эритроциты – безъядерные клеточные образования, содержащие белок гемоглобин, придающий эритроцитам красную окраску. Этот белок при-нимает участие в транспорте газов – кислорода и углекислого газа. В крови у человека содержится от 4500000 до 5000000 эритроцитов в 1 мм3 или 4.5 – 5.0 х 1012/л.
Лейкоциты - клетки «белого» ростка крови. В крови их содержится от от 6000 до 8000 в 1 мм3 или 6 – 8 х 109/л. Состав лейкоцитов неоднороден – 63% составляют гранулосодержащие лейкоциты (гранулоциты), а 37% составляют клетки, в цитоплазме которых не содержатся гранулы (агранулоциты). Среди гранулоцитов выделяют нейтрофильные, базофильные и эозинофильные лейкоциты, а среди агранулоцитов выделяют лимфоциты и моноциты.
Плазма крови на 90% состоит из воды, 8% из белков (альбуминов и глобулинов) и 2% растворимых солей (электролитов).
Подробно останавливаться на характеристике клеточного состава крови и биохимической характеристике плазмы не буду, поскольку это вы должны были изучать на кафедрах гистологии и биохимии.
Функции крови
Все функции крови являются разновидностью транспортной функции:
1) дыхательная функция – транспорт от легких к тканям кислорода, а от тканей к легким углекислого газа;
2) трофическая (питательная) функция – транспорт питательных веществ от места всасывания к тканям, которые их используют в различных целях;
3) экскреторная (выделительная) функция – транспорт метаболитов, не- нужных в организме веществ от органов, где они образуются к органам выделения (легким, почкам, кишечнику и др.);
4) терморегуляторная – в соответствии со вторым началом термодинамики тепло от более нагретых тел переходит к менее нагретым и кровь принимает непосредственное участие в транспорте теплоты от органов, имеющих более высокую температуру к органам, имеющим относительно низкую температуру;
5) участвует в механизмах гуморальной регуляции, перенося химические соединения, оказывающие влияния на те или иные органы;
6) участвует в механизмах регуляции водно-электролитного состава внутренней среды организма;
7) участвует в механизмах регуляции кислотно-щелочного равновесия (белковая, карбонатная и фосфатная буферные системы крови);
8) защитные функции – кровь входит в состав иммуно-компетентной системы (лейкоциты, белки плазмы крови). Кроме того, клеточные и плазменные факторы крови обеспечивают остановку кровотечения при повреждении тканей.
Современные представления об иммунологических свойствах крови, учение о группах крови, правила переливания крови.
Кровь каждого человека содержит уникальный состав белков. При переливании крови от одного человека другому (от донора к реципиенту) может возникнуть ситуация, когда в кровь реципиента попадут белки, которые будут восприниматься как чужеродные. В этой связи может запуститься иммунологическая реакция: по отношению к чужеродным белкам начнут вырабатываться антитела, затем произойдет реакция по типу антиген + антитело, результатом которой является разрушение чужеродных белков и выделение их из организма. Для предупреждения возможных осложнений при переливании крови были выработаны специальные теоретические положения – учение о группах крови и правила переливания крови.
Учение о группах крови возникло в связи с проблемой переливания крови. В 1901 г. К. Ландштейнер обнаружил в зритроцитах людей агглютиногены А и В. В плазме крови находятся агглютинины a и b (гамма-глобулины). Согласно классификации К.Ландштейнера и Я.Янского в зависимости от наличия или отсутствия в крови конкретного человека агглютиногенов и агглютининов различают 4 группы крови. Эта система получила название АВО, группы крови в ней обозначаются римскими цифрами и теми агглютиногенами, которые содержатся в эритроцитах данной группы. Групповые антигены – это наследственные врожденные белковые вещества крови, не меняющиеся в течение всей жизни человека. Агглютининов в плазме крови новорожденных нет. Они образуются в течение первого года жизни ребенка под влиянием веществ, поступающих с пищей, а также вырабатываемых кишечной микрофлорой, к тем антигенам, которых нет в его собственных эритроцитах.
I группа (О) – в эритроцитах агглютиногенов нет, в плазме содержатся агглютинины a и b;
II группа (А) – в эритроцитах содержится агглютиноген А, в плазме – агглютинин b;
III группа (В) – в эритроцитах находится агглютиноген В, в плазме – агглютинин a;
IV группа (АВ) – в эритроцитах обнаруживаются агглютиногены А и В, в плазме агглютининов нет.
У жителей Центральной Европы I группа крови встречается в 33,5%, II группа – 37,5%, III группа – 21%, IV группа – 8%. У 90% коренных жителей Америки встречается I группа крови. Более 20% населения Центральной Азии имеют III группу крови.
Агглютинация происходит в том случае, если в крови человека встречаются агглютиноген с одноименным агглютинином: агглютиноген А с агглютинином а или агглютиноген В с агглютинином b. При переливании несовместимой крови в результате агглютинации и последующего их гемолиза развивается гемотрансфузионный шок, который может привести к смерти. Поэтому было разработано правило переливания крови, согласно которому переливается только одногруппная кровь: если реципиент имеет II группу крови, ему можно преливать только кровь II группы. В дальнейшем было установлено, что агглютиногены А и В существуют в разных вариантах, отличающихся по антигенной активности: А1,А2,А3 и т.д., В1, В2 и т.д. Активность убывает в порядке их нумерации. Наличие в крови людей агглютиногенов с низкой активностью может привести к ошибкам при определении группы крови, а значит, и переливанию несовместимой крови.
Также было обнаружено, что у людей с I группой крови на мембране эритроцитов имеется антиген Н. Этот антиген встречается и у людей со II, III и IV группами крови, однако у них он проявляется в качестве скрытой детерминанты. У людей с II и IV группами крови часто встречаются анти-Н-антитела.
Определение групп крови
Одну каплю крови смешивают с каплей сыворотки анти-В (III), вторую – с анти-А (II), третью – с анти-А-анти-В (IV). По реакциям агглютинации (скопления эритроцитов, показанные ярко-красным цветом) судят о групповой принадлежности крови.
Система резус
К.Ландштейнером и А.Винером в 1940 г. в эритроцитах обезьяны макаки-резуса был обнаружен антиген, который они назвали резус-фактором. Этот антиген находится и в крови 85% людей белой расы. У некоторых народов, например, эвенов резус-фактор встречается в 100%. Кровь, содержащая резус-фактор, называется резус-положительной (Rh+). Кровь, в которой резус-фактор отсутствует, называется резус-отрицательной (Rh-). Резус-фактор передается по наследству. В настоящее время известно, что система резус включает много антигенов. Наиболее активными в антигенном отношении являются антиген D, затем следуют С, Е, d, с, е. Они и чаще встречаются. У аборигенов Австралии в эритроцитах не выявлен ни один антиген системы резус. Система резус, в отличие от системы АBО, не имеет в норме соответствующих агглютининов в плазме. Однако если кровь резус-положительного донора перелить резус-отрицательному реципиенту, то в организме последнего образуются специфические антитела по отношению к резус-фактору – антирезус-агглютинины. При повторном переливании резус-положительной крови этому же человеку у него произойдет агглютинация эритроцитов, т.е. возникает резус-конфликт, протекающий по типу гемотрасфузионного шока. Поэтому резус-отрицательным реципиентам можно переливать только резус-отрицательую кровь. Резус-конфликт также может возникнуть при беременности, если кровь матери резус- отрицательная, а кровь плода резус-положительная. Резус-агглютиногены, проникая в организм матери, могут вызвать выработку у нее антител. Однако значительное поступление эритроцитов плода в организм матери наблюдается только в период родовой деятельности. Поэтому первая беременность может закончиться благополучно. При последующих беременностях резус-положительным плодом антитела проникают через плацентарный барьер, повреждают ткани и эритроциты плода, вызывая выкидыш или тяжелую гемолитическую анемию у новорожденных. С целью иммунопрофилактики резус-отрицательной женщине сразу после родов или аборта вводят концентрированные анти-D-антитела.
Кроме агглютиногенов системы АВО и резус-фактора в последние годы на мембране эритроцитов обнаружены и другие агглютиногены, которые определяют группы крови в данной системе. Таких антигенов насчитывается более 400. Наиболее важными антигенными системами считаются MNSs, Р, Лютеран (Lи), Льюис (Lе), Даффи (Fу) и др. Наибольшее значение для клиники переливания крови имеют система АВО и резус-фактор.
Лейкоциты также имеют более 90 антигенов. Лейкоциты содержат антигены главного локуса НЛА – антигены гистосовместимости, которые играют важную роль в трансплантационном иммунитете.
Любое переливание крови – это сложнейшая операция по своей иммунологии. Поэтому переливать цельную кровь надо только по жизненным показаниям, когда кровопотеря превышает 25% от общего объема. Если острая кровопотеря менее 25% от общего объема, необходимо вводить плазмозаменители (кристаллоиды, коллоиды), так как в данном случае более важно восстановление объема. В других ситуациях более целесообразно переливать тот компонент крови, который необходим организму. Например, при анемии – эритроцитарную массу, при тромбоцитопении – тромбоцитарную массу, при инфекциях, септическом шоке – гранулоциты.
Правила переливания крови
1. Преливается только одногруппная кровь в соответствии с системой АВО;
2. Переливается только Rh – совместимая кровь;
3. Для исключения несовместимости по другим иммунологическим системам перед переливанием крови необходимо провести пробу на индивидуальную совместимость: смешивают каплю сыворотки реципиента с каплей донорской крови. При наличии агглютинации такую кровь переливать нельзя.
4. Для выявления индивидуальной биологической несовместимости необходимо провести биологическую пробу: внутривенно, струйно переливают 15-20 мл. донорской крови. При появлении признаков несовместимости – местного покраснения тканей (гиперемии), боли в области покраснения, головокружения, переливание данной крови прекращают.
Система гемостаза
Кровь циркулирует в кровеносном русле в жидком состоянии. При травме, когда нарушается целостность кровеносных сосудов, кровь должна свертываться. За все это в организме человека отвечает система РАСК – регуляции агрегатного состояния крови. Эта регуляция осуществляется сложнейшими механизмами, в которых принимают участие факторы свертывающей, противосвертывающей и фибринолитической систем крови. В здоровом организме эти системы взаимосвязаны. Изменение функционального состояния одной из систем сопровождается компенсаторными сдвигами в деятельности другой. Нарушение функциональных взаимосвязей может привести к тяжелым патологическим состояниям организма, заключающимся или в повышенной кровоточивости, или во внутрисосудистом тромбообразовании.
К факторам, поддерживающим кровь в жидком состоянии, относятся следующие: 1) внутренние стенки сосудов и форменные элементы крови заряжены отрицательно; 2) эндотелий сосудов секретирует простациклин ПГИ-2 – ингибитор агрегации тромбоцитов, антитромбин III, активаторы фибринолиза; 3) факторы свертывающей системы крови находятся в сосудистом русле в неактивном состоянии; 4) наличие антикоагулянтов; 5) большая скорость кровотока.
Свертывающие механизмы
Свертывание крови (гемокоагуляция) – это жизненно важная защитная реакция, направленная на сохранение крови в сосудистой системе и предотвращающая гибель организма от кровопотери при травме сосудов.
Основные положения ферментативной теории свертывания крови были разработаны А. Шмидтом более 100 лет назад. В остановке кровотечения участвуют: сосуды, ткань, окружающая сосуды, физиологически активные вещества плазмы, форменные элементы крови, главная роль принадлежит тромбоцитам. И всем этим управляет нейрогуморальный регуляторный механизм. Физиологически активные вещества, принимающие участие в свертывании крови и находящиеся в плазме, называются плазменными факторами свертывания крови. Они обозначаются римскими цифрами в порядке их хронологического открытия. Некоторые из факторов имеют название, связанное с фамилией больного, у которого впервые обнаружен дефицит соответствующего фактора. К плазменным факторам свертывания крови относятся: Iф – фибриноген, IIф – протромбин, IIIф – тканевой тромбопластин, IVф – ионы кальция, Vф – Ас-глобулин (ассеlеrаnсе – ускоряющий), или проакцелерин, VIф – исключен из номенклатуры, VIIф – проконвертин, VIIIф – антигемофильный глобулин А, IXф – антигемофильный глобулин В, или фактор Кристмаса, Xф – фактор Стюарта – Прауэра, XIф – плазменный предшественник тромбопластина, или антигемофильный глобулин С, XIIф – контактный фактор, или фактор Хагемана, XIIIф – фибринстабилизирующий фактор, или фибриназа, XIVф – фактор Флетчера (прокалликреин), XVф – фактор Фитцджеральда – Фложе (высокомолекулярный кининоген – ВМК). Большинство плазменных факторов свертывания крови образуется в печени. Для синтеза некоторых из них (II, VII, IX, X) необходим витамин К, содержащийся в растительной пище и синтезируемый микрофлорой кишечника. При недостатке или снижении активности факторов свертывания крови может наблюдаться патологическая кровоточивость. Это может происходить при тяжелых и дегенеративных заболеваниях печени, при недостаточности витамина К. Витамин К является жирорастворимым витамином, поэтому его дефицит может обнаружиться при угнетении всасывания жиров в кишечнике, например при снижении желчеобразования. Эндогенный дефицит витамина К наблюдается также при подавлении кишечной микрофлоры антибиотиками. Ряд заболеваний, при которых имеется дефицит плазменных факторов, носит наследственный характер. Примером являются различные формы гемофилии, которыми болеют только мужчины, но передают их женщины. Вещества, находящиеся в тромбоцитах, получили название тромбоцитарных, или пластинчатых, факторов свертывания крови. Их обозначают арабскими цифрами. К наиболее важным тромбоцитарным факторам относятся: ПФ-3 (тромбоцитарный тромбопластин) – липидно-белковый комплекс, на котором как на матрице происходит гемокоагуляция, ПФ-4 – антигепариновый фактор, ПФ-5 – благодаря которому тромбоциты способны к адгезии и агрегации, ПФ-6 (тромбостенин) – актиномиозиновый комплекс, обеспечивающий ретракцию тромба, ПФ-10 – серотонин, ПФ-11 – фактор агрегации, представляющий комплекс АТФ и тромбоксана.
Аналогичные вещества открыты и в эритроцитах, и в лейкоцитах. При переливании несовместимой крови, резус-конфликте матери и плода происходит массовое разрушение эритроцитов и выход этих факторов в плазму, что является причиной интенсивного внутрисосудистого свертывания крови, При многих воспалительных и инфекционных заболеваниях также возникает диссеминированное (распространенное) внутрисосудистое свертывание крови (ДВС-синдром), причиной которого являются лейкоцитарные факторы свертывания крови.
По современным представлениям в остановке кровотечения участвуют 2 механизма: сосудисто-тромбоцитарный и коагуляционный.