4. Гемостатическая функция. В крови имеется ферментная система свертывания, препятствующая кровотечению.
Состав крови. Основные физиологические константы крови
Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов – эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Соотношение объема форменных элементов и плазмы называется гематокритом. В норме форменные элементы занимают 42-45% объема крови, а плазма – 55-58%. У мужчин объем форменных элементов на 2-3% больше, чем у женщин. Гематокрит определяется путем центрифугирования крови, содержащей цитрат натрия, в капиллярах со 100 делениями.
Удельный вес целостной крови 1,052-1,061 г/см3. Ее вязкость равна 4,4-4,7 пуаз, а осмотическое давление 7,6 атм. Большая часть осмотического давления обусловлена находящимися в плазме катионами натрия и калия, а также анионами хлора. Растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления крови, называются гипертоническими. Это, например, 10% раствор хлорида натрия или 40% глюкозы. Если осмотическое давление раствора ниже, чем крови он называется гипотоническим (0,3% NaCl). В клинике, для переливания больших количеств кровезамещающих растворов используют изотонические растворы. Их осмотическое давление такое же, как у крови. Таким является физиологический раствор, содержащий 0,85% хлорида натрия.
Белки крови, являясь коллоидами, также создают небольшое давление, называемое онкотическим. Его величина 0,03атм. или 25-30 мм рт ст.
Состав, свойства и значение компонентов плазмы
Удельный вес плазмы 1,025-1,029 г/см3, вязкость 1,9-2,6 пуаз. Плазма содержит 90-92% воды и 8-10% сухого остатка. В состав сухого остатка входят минеральные вещества (около 0,9%), в основном хлорид натрия, катионы калия, магния, кальция, анионы хлора, гидрокарбонат, фосфатанионы. Кроме того, в нем имеются глюкоза, а также продукты гидролиза белков – мочевина, креатинин, аминокислоты и т.д. Они называются остаточным азотом. Содержание глюкозы в плазме 3,6-6,9 ммоль/л, остаточного азота 14,3-28,6 ммоль/л.
Особое значение имеют белки плазмы. Их общее количество 7-8%. Белки состоят из нескольких фракций, но наибольшее значение имеют альбумины, глобулины и фибриноген. Альбуминов содержится 3,5-5%, глобулинов 2-3%, фибриногена 0,3-0,4%. При нормальном питании в организме человека ежесуточно вырабатывается около 17г альбуминов и 5 г глобулинов.
Функции альбуминов плазмы:
1. Создают большую часть онкотического давления, обеспечивая нормальное распределение воды и ионов между кровью и тканевой жидкостью, мочеобразование.
2. Служат белковым резервом крови, который составляет около 200 г белка. Он используется организмом при белковом голодании.
3. Благодаря отрицательному заряду способствует стабилизации крови как коллоидной системы, препятствуя оседанию форменных элементов крови.
4. Поддерживают кислотно-щелочное равновесие, являясь буферной системой.
5. Переносит половые гормоны, желчные пигменты и ионы кальция.
Эти же функции выполняют и другие фракции белков, но в значительно меньшей мере. Им свойственны особые функции.
Глобулины включают четыре субфракции – альфа-1-, альфа-2-, бета-, гамма-глобулины.
Функции глобулинов:
1. Альфа-глобулины участвуют в регуляции эритропоэза, т.к. один из них является эритропоэтином.
2. Необходимы для свертывания крови, т.к. к ним относится один из факторов свертывания – протромбин.
3. Участвуют в растворении тромба, т.к. содержат фермент фибринрлоточеской системы – плазминоген.
4. Альфа-2-глобулин – церулоплазмин переносит 90% ионов меди, необходимых организму.
5. Переносят гормоны тироксин и кортизол.
6. Бета-глобулин трансферин переносит основную массу железа.
7. Несколько бета-глобулинов являются факторами свертывания крови.
8. Фибриноген является растворимым предшественником белка фибрина, из которого образуется сгусток крови – тромб.
9. Гамма-глобулины выполняют защитную функцию, являясь иммуноглобулинами.
Механизмы поддержания кислотно-щелочного равновесия крови
Для организма важнейшее значение имеет поддержание постоянства реакции внутренней среды. Это необходимо для нормального протекания ферментативных процессов в клетках и внеклеточной среде, синтеза и гидролиза различных веществ, поддержания ионных градиентов в клетках, транспорта газов и т.д. Активная реакция среды определяется соотношением водородных и гидроксильных ионов. Постоянство кислотно-щелочного равновесия внутренней среды поддерживается буферными системами крови и физиологическими механизмами. Буферные системы – это комплекс слабых кислот и оснований, который способен препятствовать сдвигу реакции в ту или иную сторону.
Кровь содержит следующие буферные системы:
1. Бикарбонатная (гидрокарбонатная). Она состоит из свободной угольной кислоты и гидрокарбонатов натрия и калия (NaHCO3 и KHCO3). При накоплении в крови щелочей они взаимодействуют с угольной кислотой. Образуется гидрокарбонат и вода. Если кислотность крови возрастает, то кислоты соединяются с гидрокарбонатами. Образуются нейтральные соли и угольная кислота. В легких она распадается на углекислый газ и воду, которые выдыхаются.
2. Фосфатная буферная система. Она является комплексом гидрофосфата и дигидрофосфата натрия (Na2HPO4 и NaH2PO4). Первый проявляет свойства основания, второй слабой кислоты. Кислоты образуют с гидрофосфатом натрия нейтральную соль и дигидрофосфат натрия (Na2HPO4 + H2CO3 = NaHCO3 + NaH2PO4).
3. Белковая буферная система. Белки являются буфером благодаря своей амфотерности, т.е. в зависимости от реакции среды они проявляют либо щелочные, либо кислотные свойства. Щелочные свойства им придают концевые аминогруппы белков, а кислотные карбоксильные. Хотя буферная емкость белковой системы небольшая, она играет важную роль в межклеточной жидкости.
4. Гемоглобиновая буферная система эритроцитов. Самая мощная буферная система. Состоит из восстановленного гемоглобина и калиевой соли оксигемоглобина. Аминокислота тистидин, входящая в структуру гемоглобина, имеет карбоксильные и амидные группировки. Первые обеспечивают гемоглобину свойства слабой кислоты, вторые – слабого основания. При диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей на кислород и гемоглобин, последний приобретает способность связываться с катионами водорода. Они образуются в результате диссоциации, образовавшиеся из углекислого газа угольной кислоты. Угольная кислота образуется из углекислого газа и воды под действием фермента карбоангидразы, имеющейся в эритроцитах (формула). Анионы угольной кислоты связываются с катионами калия, находящимися в эритроцитах и катионами натрия в плазме крови. Образуются гидрокарбонаты калия и натрия, сохраняющие буферную емкость крови. Кроме того, восстановленный гемоглобин может непосредственно связываться с углекислым газом с образованием карбгемоглабина. Это также препятствует сдвигу реакции крови в кислую сторону.
Физиологические механизмы поддержания кислотно-щелочного равновесия обеспечиваются легкими, почками, ЖКТ, печенью. С помощью легких из крови удаляется угольная кислота. В организме ежеминутно образуется 10 ммоль угольной кислоты. Закисление крови не происходит потому, что из нее образуются бикарбонаты. В капиллярах легких из анионов угольной кислоты и протонов вновь образуется угольная кислота, которая под влиянием фермента карбоангидразы расщепляется на углекислый газ и воду. Они выдыхаются.
Через почки из крови выделяются нелетучие органические и неорганические кислоты. Они выводятся как в свободном состоянии, так и в виде солей. В физиологических условиях почки моча имеет кислую реакцию (pH = 5-7). Почки участвуют в регуляции кислотно-щелочного гомеостаза с помощью следующих механизмов:
1. Секреция эпителием канальцев водородных ионов, образовавшихся из угольной кислоты, в мочу.
2. Образование в клетках эпителия гидрокарбонатов, которые поступают в кровь и увеличивают ее щелочной резерв. Они образуются из угольной кислоты и катионов натрия и калия. Первые 2 процесса обусловлены наличием в этих клетках карбоангидразы.
3. Синтез аммиака, катион которого может связываться с катионом водорода.
4. Обратное всасывание в канальцах из первичной мочи в кровь гидрокарбонатов.
5. Фильтрация в мочу избытка кислых и щелочных соединений.
Значение органов пищеварения для поддержания кислотно-щелочного равновесия небольшое. В частности, в желудке в виде соляной кислоты выделяются протоны. Поджелудочной железой и железами тонкого кишечника – гидрокарбонаты. Но в то же время и протоны, и гидрокарбонаты обратно всасываются в кровь. В результате реакция крови не изменяется. В печени из молочной кислоты образуется гликоген. Однако нарушение функций пищеварительного канала сопровождается сдвигом реакции крови. Так, стойкое повышение кислотности желудочного сока приводит к увеличению щелочного резерва крови. Это же возникает при частой рвоте из-за потери катионов водорода и хлоридов.
Кислотно-щелочной баланс крови характеризуется несколькими показателями:
1. Актуальный рН. Это фактическая величина рН крови. В норме артериальная кровь имеет рН = 7,35-7,45.
2. Парциальное напряжение СО2 (РСО2). Для артериальной крови 36-44 мм рт ст.
3. Стандартный бикарбонат крови (SB). Содержание бикарбонат (гидрокарбонат) анионов при стандартных условиях, т.е. нормальном насыщении гемоглобина кислородом. Величина 21,3-24,8 ммоль/л.
4. Актуальный бикарбонат крови (АВ). Истинная концентрация бикарбонат анионов в норме практически не отличается от стандартного, но возможны физиологические колебания от 19 до 25 ммоль/л. Раньше этот податель называли щелочным резервом. Он определяет способность крови нейтрализовать кислоту.
5. Буферные основания (ВВ). Общая сумма всех анионов, обладающих буферными свойствами, в стандартных условиях, 40-60 ммоль/л.
При определенных условиях реакция крови может изменятся. Сдвиг реакции крови в кислую сторону, называется ацидозом, в щелочной – алкалозом. Эти изменения рН могут быть дыхательными и недыхательными (метаболическими). Дыхательные изменения реакции крови обусловлены изменениями содержания углекислого газа. Недыхательные – изменениями бикарбонат-анионов. В здоровом организме, например, при пониженном атмосферном давлении или усиленном дыхании (гипервентиляции) снижается концентрация СО2 в крови, возникает дыхательный алкалоз. Недыхательный алкалоз развивается при длительном приеме растительной пищи или воды, содержащей гидрокарбонаты. При задержке дыхания развивается дыхательный ацидоз, а тяжелой физической работе – недыхательный ацидоз.