17_3

Ф КГМУ 4/3-04/03

ИП №6 от 14 июня 2007 г.

Карагандинский государственный медицинский университет

Кафедра физиологии

ЛЕКЦИЯ

Тема: «Понятие о системе крови. Основные функции и физиологические свойства крови. Форменные элементы крови»

Дисциплина FIZ-2 3208 «Физиология-2»

Специальность 5В130100 «Общая медицина»

Курс 3

Время (продолжительность) 1 час

Караганда 2014

Утверждена на заседании кафедры

08.09.2014 . Протокол № 2

Заведующий кафедрой

физиологии, профессор ________________ Ф.А.Миндубаева

• Тема: «Понятие о системе крови. Основные функции и физиологические свойства крови. Форменные элементы крови»

• Цель: дать понятие о внутренней среде организма, ознакомить с системой крови,

функциями крови, свойствами крови; дать понятие о гемолизе крови; ознакомить с функциями эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов

• План лекции

1. Внутренняя среда организма. Понятие о гомеостазе.

2. Понятие о системе крови.

3. Функции крови.

4. Функциональная система, обеспечивающая оптимальный для метаболизма объем массы крови.

5. Состав крови.

6. Основные физико-химические свойства крови.

7. Реакция крови (pH), понятие о буферных системах.

8. Гемолиз крови. Виды гемолиза.

9. Физиологическое значение эритроцитов. Эритроцитоз. Эритропения.

10. Понятие об эритроне.

11. Гемоглобин, физиологическое значение, соединения гемоглобина.

12. Физиологическое значение лейкоцитов. Понятие о лейкоцитозе и лейкопении.

Лейкограмма

Внутренняя среда организма. Понятие о гомеостазе. Кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая и другие биологические жидкости образуют внутреннюю среду организма. Внутренняя среда организма омывает клет­ки и структуры тканей и органов, принимает участие в процессах обмена веществ.

Понятие "внутренняя среда" впервые предложил Клод Бернар в 19 веке. Он подчеркивал, что в отличие от изменчивой внешней среды, в которой существует живой организм, внутренняя среда отличается относительным постоянством, так как это необходимо для жизненных процессов клеток.

Положение о постоянстве внутренней среды организма легло в основу учения о гомеостазе, создателем которого является американский ученый Дж. Кеннон.

Гомеостаз - это относительное динамическое постоянство внут­ренней среды и устойчивость параметров физиологических функций в пределах физио­логических границ с целью достижения оптимального уровня жиз­недеятельности организма

Постоянство внутренней среды - важнейшее условие жизнеде­ятельности организма.

Под влиянием внешних воздействий и сдвигов внутри организма происходят изменения в составе и свойствах внутренней среды, но благодаря регуляторным механизмам (нервным и гуморальным) параметры быстро возвращаются к норме.

Взаимосвязи компонентов внутренней среды между собой, с внешней средой и роль основных физиологических систем в реали­зации взаимодействия внутренней и внешней среды представлены на рисунке 1.

Отклонения состава жидкостей внут­ренней среды воспринимаются многочисленными рецепторными структурами и клеточными элементами с последующим включением регуляторных механизмов, направленных на устранение отклонений.

В то же время сами регуляторные реакции вызывают изменения во внутренней среде для того, чтобы привести ее в соответствие с новыми условиями существования организма. Поэтому регуляция внутренней среды всегда имеет целью оптимизацию ее состава и физиологичес­ких процессов в организме.

Длительные сдвиги в гомеостазе сопровождают развитие патологического процесса и зачастую несовместимы с жизнью.

Понятие о системе крови.  Кровь является важной частью внутренней среды организма. В 1939 году Г.Ф. Ланг создал представление о системе крови, в которую он включил периферическую кровь, циркулирующую по сосудам, органы кроветворения и кроверазрушения, регулирующий нейрогуморальный аппарат.

Система крови служит:

- надежным клиническим показателем состояния организма;

- имеет большое значение в процессах саморегуляции самой крови и состава внутренней среды путем иммунологического контроля и корригирующего влияния различных клеточных форм.

- играет роль эффектора, участвуя в реализации различных адаптационно-трофических влияний, в первую очередь симпатической нервной системы.

Эти реакции в сочетании с гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системой раскрывают роль системы крови в адаптации, резистентности и сохранении постоянства внутренней среды организма

Кровь как ткань обладает следующими особен­ностями:

- ее составные части образуются за пределами сосу­дистого русла;

- межклеточное вещество ткани является жидким;

- основная часть крови находится в постоянном движении.

Функции крови. Кровь, циркулирующая по сосудам, представляет собой одну из систем жизнеобеспечения организма и выполняет множество функций.

• Транспортная функция. Кровь переносит к органам и тканям различные вещества, необходимые для их жизнедеятельности. Транспортная функция осуществляется и плазмой, и форменными элементами. Эта функция определяет ряд других функций.

• Дыхательная функция. Кровь обеспечивает перенос газов СО₂ и О₂ в физически растворенном состоянии, в виде химических соединений и соединений с гемоглобином.

• Питательная функция. Для восстановления разрушающихся белковых структур и извлечения энергии клетки должны получать пластический и энергетический материал, посту­пающий в организм с пищей или из депо. Кровь переносит питательные вещества (аминокислоты, моносахариды, липиды и т.д.) от органов пищеварения и депо к работающим тканям и органам.

• Экскреторная функция. Кровь транспортирует продукты метаболизма к органам выделения - почкам, потовым железам, легким, кишечнику.

• Кровь обеспечивает поддержание водного баланса тканей.

• Терморегуляторная функция. Ее кровь осуществляет при перераспределении крови в сосудистом русле. Поступление крови в капилляры кожи усиливает теплоотдачу, переход крови в сосуды внутренних органов уменьшает потери тепла.

• Гомеостатическая функция. Кровь участвует в стабилизации всех констант организма и обеспечивает постоянство внутренней среды – гомеостаз.

• Регуляторная функция. Кровь, транспортируя гормоны и различные биологически активные вещества от желез внутренней секреции к клеткам – мишеням, обеспечивает гуморальную регуляцию. Макромолекулы, переносимые кровью, осуществляют креаторные связи – межклеточную передачу информации, обеспечивающую регуляцию внутриклеточного синтеза белков, дифференциацию клеток, восстановление и поддержание структуры тканей.

• Защитная функция. Кровь осуществляет защиту организма от чужеродных моле­кул и клеток. Кровь – важнейший фактор иммунитета. К защитным функциям крови относится и способность крови к свертыванию.

Объем циркулирующей крови. Функциональная система, обеспечивающая оптимальный для метаболизма объем массы крови. В организме взрослого человека в состоянии покоя объем циркулирующей крови составляет, в среднем, 6-8% от массы тела, т.е. приблизительно 5-6 л.

Полезным приспособительным результатом функциональной системы, обеспечивающей оптимальный для метаболизма объем крови, является поддержания объема крови, обеспечивающего нормальный обмен веществ в организме.

В среднем, в норме, в состоянии покоя, в кровяном русле циркулирует около 5 литров крови. Часть крови сконцентрирована в депонированном состоянии ( селезенке, печени, легких, коже и др).

Объем крови воспринимаются специальными волюморецепторами сосудистого русла и специальными рецепторными зонами передней гипоталамической области. Структуры гипоталамической области нервным и гуморальным путем активируют эффекторные аппараты саморегуляции данной функциональной системы, т.е. процессы кроверазрушения, кровообразования, депонирования крови, изменения концентрации воды в тканях, работу почек и сердца, скорость циркуляции крови, просвет сосудов, потребление воды из вне и т.д. Благодаря деятельности этих механизмов любое изменение массы циркулирующей крови восстанавливается до исходного уровня.

Среди исполнительных аппаратов данной функциональной системы при изменении объема крови первыми включаются в саморегуляцию объема крови сердце, почки, изменяется просвет сосудов, скорость кровотока, депонирование крови, регулируется концентрация воды в тканях.

Другие компоненты включаются вторично и более медленно. Это – потребление воды из вне, процесса кроверазрушения и кровообразования.

Состав крови. Кровь состоит из плазмы и взвешенных в них клеток (форменных элементов): эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. На долю форменных элементов приходится 40-45% объема цельной крови (у мужчин 44-46%, у женщин 41-43%). На долю плазмы – 55-60%.

Основные физико-химические свойства крови. Функции крови во многом определяются ее физико-химическими свойствами. Кровь характеризуется наличием констант, которые можно разделить на две группы:

1. Пластичные константы. Они могут колебаться в широких пределах. К ним относятся объем крови, количество форменных элементов, соотношение плазмы и форменных элементов, содержание гемоглобина, относительная плотность, вязкость, скорость оседания эритроцитов.

2. Жесткие константы. Отклонения этих констант от нормы даже в незначительных пределах ведет к нарушению жизнедеятельности. В эту группу входят ионный состав плазмы, рН, осмотическое давление, белковый состав плазмы, парциальное давление СО₂ и О₂, количество глюкозы и т.д.

Поддержание всех констант осуществляется по принципу саморегуляции, при котором отклонение константы от нормального уровня является стимулом для возвращения данной константы к норме.

Цвет крови определяется наличием в эритроцитах оксигемоглобина.

Вязкость крови зависит, главным образом, от форменных элементов крови и, в меньшей степени, обусловлена наличием белков. Если вязкость воды принято за 1, то вязкость цельной крови – около 5 условных единиц относительно воды, а плазмы - 1,7-2,2 ус. ед.

Относительная плотность (удельный вес) зависит от количества эритроцитов, содержания в них гемоглобина и белкового состава плазмы. Относительная плотность цельной крови 1,050-1,060 г/см³, плазмы – 1,029-1,034 г/см³, эритроцитов – 1,090 г/см³.

Осмотическое давление обусловлено, главным образом, солями. Чем выше концентрация этих веществ, тем выше осмотическое давление. Осмотическое давление крови равно 7,6-8,1 атм. (768,2 кПа). Около 60% этого давления приходится на долю NaCL.

Онкотическое давление обусловлено белками, которые способны удерживать воду. Величина онкотического давления составляет 0,03-0,04 атм.(25-30 мм рт.ст.). За счет онкотического давления жидкость удерживается в сосудистом русле.

Температура крови зависит от интенсивности обмена веществ того органа, от которого она оттекает, в среднем, колеблется в пределах 37-38 градусов.

Реакция крови (pH), понятие о буферных системах. Реакция крови, как и других растворов, обусловлена концентрацией ионов (Н⁺) и (ОН^-). Кровь имеет слабощелочную реакцию. В состоянии покоя рН артериальной крови, в среднем, составляет 7,4, а венозной - 7,36.

Величина активной реакции крови имеет важное биологическое значение, так как клеточные процессы протекают нормально только при определенном значении рН. Буферные системы крови препятствуют изменению рН крови. Они состоят из слабой кислоты и сильного основания.

Буферная система гемоглобина. Это самый емкий буфер, на его долю приходится 75% буферной емкости крови. Данная система включает восстановленный гемоглобин (ННb) и калиевую соль восстановленного гемоглобина (КНb). Буферные свойства системы обусловлены тем, что КНb, будучи солью слабой кислоты, отдает ион К⁺ и присоединяет при этом ион Н⁺, образуя слабодиссоциированную кислоту:

Н⁺ + КНbО₂  ННb + К⁺ .

Величина рН крови, притекающей к капиллярам тканям, остается постоянной, благодаря восстановленному гемоглобину, способному связывать Н⁺ - ионы. Система выполняет функции основания, предупреждает ацидоз.

В капиллярах легких система выполняет функции кислоты (НHbО2), что предупреждает защелачивание. В легочных капиллярах происходит:

ННbО₂ + КНСО₃  КHbО₂ + Н₂СО₃

 

СО₂ Н₂О

Образующийся ННbО₂ способствует высвобождению угольной кислоты и удалению ее из организма, в результате чего рН восстанавливается с 7,36 до 7,4.

Бикарбонатная буферная система состоит из слабой угольной кислоты H₂CO₃ и сильного основания NaHCO₃, по своей мощности занимает второе место. При поступлении кислых продуктов обмена в кровь, они тотчас же нейтрализуются щелочной частью буфера:

Н⁺ + NaHCO₃  H₂CO₃ + Na⁺

Образующийся при этом избыток углекислоты моментально поступает в эритроциты и разлагается на Н₂О и СО₂. Углекислый газ поступает в легкие и выделяется из организма в окружающую среду.

В случае поступления в кровь оснований реагирует кислая часть буфера:

ОН^- + Н₂СО₃  НСО₃ ^- + Н₂О

В результате, образуется натрия гидрокарбонат. Избыток НСО₃^- выводится почками в виде бикарбонатных солей.

Фосфатная буферная система образована натрия дигидрофосфатом (NaH₂PO₄) и натрия гидрофосфатом (Na₂HPO₄), имеет небольшую емкость, т.к. концентрация фосфатов в крови незначительна. При поступлении в кровь кислоты реагирует Na₂HPO_4, образуя нейтральную соль и увеличивая количество малодиссоциированного NaH₂PO_4, избыток NaH₂PO₄ выводится почками. При поступлении щелочей аналогично реагирует NaH₂PO₄.

Белковая буферная система. Белки плазмы обладают амфотерными свойствами. В кислой среде они ведут себя как основания, а в основной среде - как кислоты.

Сдвиг активной реакции среды в кислую сторону называют ацидозом, а в щелочную сторону – алкалозом.

Системные механизмы поддержания оптимального для метаболизма кислотно-основного состояния можно представить следующим образом: центральные механизмы регуляции, гормональные механизмы регуляции, периферические механизмы регуляции. Периферические хеморецепторы, чувствительные к изменениям концентрации водородных ионов, находятся в кровеносных сосудов и тканях, центральные хеморецепторы – в продолговатом мозге, образуя двойную систему надежного контроля содержания протонов.

Периферические хеморецепторы сгруппированные в аортальном и каротидном тельцах.

Исполнительные механизмы борьбы с кислотно–основными нарушениями – это вне- и внутриклеточные буферные системы, работа легких, работа почек, печени, ЖКТ и др.

Гемолиз крови. Виды гемолиза. При определенных условиях может происходить разрушение эритроцитов и выход гемоглобина в плазму крови. Такое явление называют гемолизом. Гемоглобин в плазме растворяется, кровь становится алой и прозрачной, в этом случае ее называют “лаковая кровь”.

Механический гемолиз происходит при энергичном встряхивании пробирки с кровью.

Химический гемолиз наблюдается при действии химических веществ на оболочку эритроцита (кислоты, соли тяжелых металлов, наркотические вещества, эфир, хлороформ).

Термический гемолиз происходит при нагревании крови выше 43-56⁰ или при повторном замораживании и оттаивании крови.

Электрический гемолиз наблюдается при пропускании через кровь тока большого напряжения.

Биологический гемолиз – при действии растительных ядов. Сапонинов и животных ядов (при укусе змей, скорпионов), токсинов некоторых животных, после переливания несовместимой крови по группе или Rh-фактору.

Осмотический гемолиз происходит при помещении эритроцитов в гипотонический раствор с меньшим осмотическим давлением, чем в крови. Эритроциты, вследствие перехода в них воды, набухают и лопаются.

Осмотическая резистентность – устойчивость эритроцитов к гипотоническим раствором.

Физиологическое значение эритроцитов. Эритроцитоз. Эритропения. Эритроциты - безъядерные форменные элементы крови, представляют собой двояковогнутые диски в диаметре 7-8 мкм (нормоциты). Эритроциты составляют основную массу форменных элементов крови. Форма двояковогнутого диска обеспечивает прохождение эритроцита через узкие капилляры, диаметр которых меньше, чем диаметр эритроцита. Клетки больше 8 мкм называют макроцитами, а меньше 6,0 мкм – микроцитами.

Эритроцит окружен плазматической мембраной, структура которой похожа на структуру мембран других клеток. Мембрана эритроцита проницаема для катионов Na⁺ и K⁺, хорошо пропускает кислород, углекислый газ, анионы Cl^- и HCO₃^-.

Продолжительность жизни эритроцитов – 110-120 дней. За сутки разрушается и, следовательно, поступает молодых клеток в кровь около 200 млрд.

Активная часть жизненного цикла эритроцитов протекает в периферической крови, куда они поступают в стадии ретикулоцитов и созревают в течение 1-3 суток.

Функции эритроцитов:

• дыхательная – переносят кислород от альвеол легких к тканям и углекислый газ от тканей к легким;

• регуляция рН крови – выполняют данную функцию за счёт работы гемоглобиновой буферной системы;

• абсорбционно-транспортная – эритроциты обеспечивают перенос на своей поверхности аминокислот, полипептидов, белков, углеводов, гормонов, липидов, различных биологически активных соединений (простогландинов, лейкотриенов, цитокинов и др.), микроэлементов к клеткам организма;

• защитная – на поверхности эритроцитов абсорбируются токсические вещества;

• эритроциты несут групповые признаки крови;

• ферментативная - в составе эритроцитов содержится около 140 ферментов (холиноэстераза, карбоангидраза, фосфотаза, супероксиддисмутаза, глататионпероксидаза и др.).

Количество эритроцитов зависит от пола и возраста, В норме составляет, в среднем, у мужчин – 4-5х10¹²/л, у женщин – 3,7-4,5х10¹²/л.

Увеличение числа эритроцитов называют эритроцитозом. Различают истинный и ложный эритроцитозы. Ложный эритроцитоз связан с изменениями соотношения эритроцитов и плазмы в циркулирующей крови, вследствие ее перераспределения. Так, быстрое передвижение жидкости из сосудов в ткани ведет к сгущению крови при неизменном общем количестве циркулирующих эритроцитов.

Истинный эритроцитоз является результатом активации костномозгового кроветворения и характеризуется абсолютным увеличением числа эритроцитов в единице объема крови, например, у жителей гор. При возвращении к нормальному атмосферному давлению эритроцитоз держится в течение двух месяцев.

Снижение количества эритроцитов называют эритропенией. Причинами могут быть: дефицит в организме железа, витамина , гемолиз, угнетение кроветворной ткани.

Изменение количества эритроцитов в корви вызывает быстрое изменение метаболизма. Разрушение эритроцитов происходит в печени, селезенке, костном мозге.

Продукты распада эритроцитов являются стимуляторами эритропоэза.

Понятие об эритроне. Понятие об эритроне было введено английским терапевтом Кастлом для обозначения массы эритроцитов, находящихся в циркулирующей крови, в кровяных депо и костном мозге. Эритрон является замкнутой системой, в которой в условиях нормы количество разрушающихся эритроцитов соответствует числу вновь образовавшихся. Принципиальная разница между эритроном и другими тканями организма заключается в том, что разрушение эритроцитов осуществляется преимущественно макрофагами за счет процесса эритрофагоцитоза. Образующиеся продукты разрушения, в первую очередь железо, используются на построение новых клеток в процессе эритропоэза.

Гемоглобин, физиологическое значение, соединения гемоглобина. Гемоглобин - основной белок эритроцитов. Сухое вещество эритроцита содержит 95% гемоглобина.

Основная функция гемоглобина является перенос кислорода из легких в органы и ткани организма и транспорт углекислого газа от ткани к легким. Кроме того, гемоглобин обладает буферными свойствами. Буферная система гемоглобина составляет 75% буферной ёмкости крови. Гемоглобин имеет способность связывать некоторые токсичные вещества.

Содержание гемоглобина в крови зависит от возраста и пола. В норме составляет, в среднем, у мужчин - 130-160 г/л, женщин - 120-140 г/л.

Гемоглобин относится к группе хромопротеинов. По строению гемоглобин – олигомерный белок, состоит из 4 протомеров. Каждый протомер содержит гем и белковую компоненту (глобин). Гем представляет собой протопофирин IX, в центре которого входит атом двухвалентного железа. Гем у всех представителей животного мира имеет одну и ту же структуру, в том числе и у человека. Структура белковой части гемоглобина человека неоднородна.

95-98% гемоглобина человека составляет гемоглобин А, от 2-3% приходится на гемоглобин А₂ и 1-2% приходится на гемоглобин F. Гемоглобины А и А₂ обнаруживаются практически во всех эритроцитах, гемоглобин F присутствует в них не всегда. Он содержится преимущественно в эритроцитах плода.

Гемоглобин обладает способностью образовывать соединения с различными веществами. Соединение гемоглобина с кислородом называется оксигемоглобином

(HHbO₂). Гемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным, или дезоксигемоглобином (HHb). Соединение гемоглобина с углекислым газом называется карбгемоглобином ( HHbСO₂ ). В виде карбгемоглобина переносится 10-20% всего транспортируемого кровью углекислого газа.

Гемоглобин может вступать в соединения с патологическими лигандами. Соединение гемоглобина с угарным газом называется карбоксигемоглобином. Это прочное соединение. Гемоглобин, блокированный угарным газом, не способен осуществлять перенос кислорода. Сродство гемоглобина к угарному газу выше его сродства к кислороду, поэтому даже небольшое количество угарного газа в воздухе является опасным для жизни.

При отравлении сильными окислителями (бертолетовой солью, перманганатом калия и др.) образуется метгемоглобин, в котором, в результате окисления, железо становится трёхвалентным. В результате, этот гемоглобин теряет способность отдавать кислород тканям, что может привести к гибели человека.

Метгемоглобин может взаимодействовать с цианидами и образовывать цианметгемоглобин.

Соединение гемоглобина с глюкозой называют гликозилированным гемоглобином. Концентрация его в крови повышается при сахарном диабете.

Физиологическое значение лейкоцитов. Понятие о лейкоцитозе и лейкопении. Лейкоциты, или белые кровяные тельца, представляют собой бесцветные клетки, содержащие ядро и протоплазму, размером от 8 до 20 мкм.

Лейкоциты в организме выполняют защитную функцию. Осуществление защитной функции у различных видов лейкоцитов происходит по-разному.

Численность лейкоцитов в крови колеблется в течение дня, достигая максимума в вечерние часы. В норме в крови взрослого человека лейкоцитов содержится от 4 – 9 х/ л. Увеличение количества лейкоцитов в крови называется лейкоцитозом, уменьшение – лейкопенией. Лейкоцитоз может наблюдаться у взрослых людей после приема пищи, особенно богатой белком возвращает к норме, мышечной работе, горячих и холодных ванн, сильных эмоций, беременности.

Лейкоцитоз характерен при острых и хронических лейкоцитозах, острых инфекционных (за исключением брюшного тифа, бруцеллеза и большинства вирусных инфекций) и воспалительных заболеваниях, гнойных процессах, инфаркте миокарда и т.д.

Лейкопения характерна при бактериальных инфекциях (брюшном тифе, бруцеллезе), вирусных заболеваниях (гриппе, кори, болезни Боткина), системной красной волчанки.

Лейкограмма. Лейкоциты представляют собой образования различной формы и величины. По строению лейкоциты делятся на две группы: гранулоциты и агранулоциты. К гранулоцитам относятся нейтрофилы, эозинофилы и базофилы, к агранулоцитам – лимфоциты и моноциты.