- •По вопросам приобретения книги
- •Глава 1
- •Глава 2 физиология мышц
- •Глава 3 физиология синаптической передачи
- •Глава 4 процессы управления в живых системах
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7 физиология вегетативной нервной системы
- •Глава 8 сенсорные системы мозга
- •Глава 9 учение о высшей нервной деятельности
- •Глава 10
- •1. Механизм действия стероидных гормонов.
- •2. Механизм действия тнреондных гормонов.
- •3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламинов, серотоннна, гистамвна.
- •Глава 11
- •Глава 12
- •11 .Физиология человека
- •Глава 13 физиология крови
- •1) Фагоцитоз; 2) внутриклеточное переваривание; 3) цитотоксическое действие; 4) дег-рануляция с выделением лизосомальных ферментов.
- •Азкц — антителозависимая клеточная цитотоксичность — реализуется с участием к-клеток, т-лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов и при наличии антител к данной чуже родной клетке.
- •Глава 14 группы крови. Свертывание крови
- •А нтигены
- •Кровезаменители дезинтоксикационного действия: гемодез, полидез или неогемодез,
- •Препараты для белкового парентерального питания: гидролиэат казеина, гидроли- эин, аминопептид, аминокровин, аминокислоты в смеси (полиамин, левамин, амнион).
- •Глава 15 физиология сердца. Гемодинамика
- •Глава 16
- •15. Физиология человека
- •16. Физиология человека
- •Глава 17 регуляция кровообращения
- •2. Гетерометрический и гомеометрические механизмы саморегуляция: деятельности сердца. А. Закон сердца, или закон Франка-Старлинга: чем больше растянута мышца сердца,
- •2. Пример, поясняющий роль вазокардиальных рефлексов: при повышении кровяного давления в области дуги аорты или в области каротидного синуса, где имеется большое
- •17. Физиология чедежка
- •Глава 18 органное кровообращение
- •Глава 19
- •2) При форсированном (глубо ком) вдохе человек может допол нительно вдохнуть определенный
- •После максимального выдоха в легких остается определенный объем, который ни при каких условиях не покидает легкие, — остаточный объем легких (оол), в среднем он. Ра вен 1200 мл.
- •18. Физиология человека
- •Дыхательная апраксия. Наблюдается при поражении нейронов лобных долей. Боль* ной не способен произвольно менять ритм и глубину дыхания, но обычный паттерн дыха ния у него не нарушен.
- •Нейрогенная гипервентиляция. Дыхание частое и глубокое. Возникает при стрессе, при физической работе, а также при нарушениях структур среднего мозга.
- •Глава 20
- •19. Физиология человека
- •Глава 21
- •Глава 22
- •20. Физиология человека
- •1. Сократительный термогенез — продукция тепла в результате сокращения скелетных мышц:
- •2. Несократительный термогенез, или недрожательный термогенез (продукция тепла в результате активации гликолиза, Лшкогенолиза и липолиза):
- •Паровые бани, например, русская баня. Иногда их называют «парильнями» (темпера тура 45—60°с, влажность — 90—100%);
- •Суховоздушные бани, например, финская баня или сауна (температура среды 90— 120°с, влажность —10—15%).
- •Глава 23
- •21. Физиология человека
- •Глава 24
- •22. Физиология человека
- •Глава 25
- •Желчные кислоты,
- •Желчные пигменты,
- •Холестерин.
- •Смешанные мицеллы. Такие мицеллы содержат холестерин, желчные кислоты и фос- фатидилхолин (мицеллярная фракция).
- •Внемицеллярный жидкостно-кристаллический холестерин в водном окружении желчи.
- •3) Твердокристаллический холестерин (осадок). Жидкостно-кристаллический холестерин нестабилен, он стремится перейти в одну из
- •Оценка гидролиза и всасывания
- •Глава 26 физиология питания
- •3) Физиологическое распределение количества пищи по ее приемам в течение дня (см. Выше).
- •2) Особенности пищевых рационов для работников умственного труда.
- •Глава 27 выделение. Физиология почки
- •25. Физиология человека
- •Глава 28
- •Глава 29
- •26. Физиология человека
- •Глава 30 время и функции организма
- •Ритмы высокой часто ты. К ним относятся все ко лебания с длительностью цик ла не более 0,5 часа.
- •Ритмы средней частоты: ультрадвый (ультрадианный)
- •3. Ритмы низкой частоты: циркавижинтанный (с 20- дневной длительностью), циркатригинтанный (соответ ствует лунному месяцу — около 30 дней), цирканнуаль- ный (годичный).
- •Глава 31 физиология трудовых процессов
- •28. Физиология человека
- •Глава 32 экология человека
- •Демографической структуры национальной и этнической структуры состояния здоровья населения
- •Глава 33 экология и продолжительность жизни
- •250 Тыс._ младенцев рождаются ежедневно. 1040 — в час, 3 — в секунду. За 21 день рождается столько, сколько составляет население большого города, за 8 месяцев — фрг, за 7 лет — Африки.
- •Глава 34 возрастная физиология*
- •31. Физиология человека
- •32. Физиология человека
- •Глава 35 физиология старения*
- •Оглавление
- •Глава 1 V 5
- •Глава 2 и
- •Глава 4 34
- •Глава 6 so
- •Глава 8 76
- •Глава 9 „ юз
- •Глава 11 131
- •Глава 12 ш
- •Глава 13 — из
- •Глава 14 ; 194
- •Глава 15 204
- •Глава 16 224
- •Глава 17 244
- •Глава 18 259
- •Глава 19 271
- •Глава 20 279
- •Глава 21 294
- •Глава 22 зог
- •Глава 24 .; 329
- •Глава 25 340
- •Глава 26 354
- •Глава 27 , 370
- •Глава 28 зев
- •Глава 29 „ - 396
- •Глава 30 407
- •Глава 31 , 418
- •Глава 32 : 4зв
- •Глава 33 4so
- •Глава 34 .... . «. 458
Глава 13 физиология крови
ЖИДКИЕ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА
В среднем у человека содержится около 60% от массы тела воды, например, для 70 кг массы это около 42 л; Все водное пространство организма принято делить на два основных сектора:
внеклеточный, на долю которого приходится 20% от массы тела, 14 л;
внутриклеточный — 40% от массы тела, или 28 л,
Сектор внеклеточной воды неоднороден, поэтому дополнительно в нем выделяется:
внутрисосудистая вода — 5% от массы тела, или 3,5 л воды;
межклеточная вода — 15% или 10,5 л, к ней относят жидкость серозных полостей, синовиальную жидкость, жидкость передней камеры глаза, спинномозговую жидкость и лимфу.'
СИСТЕМА КРОВИ
Это понятие введено в 1939 году советским исследователем-клиницистом Г. Ф. Лангом. Согласно Лангу, в систему крови входят:
периферическая кровь, циркулирующая по сосудам;
органы кроветворения — красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенка;
органы кроверазрушения — селезенка, печень, красный костный мозг;
регулирующий нейро-гуморальный аппарат.
Деятельность всех компонентов этой системы обеспечивает выполнение основных функций крови.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КРОВИ
— транспортная;
—дыхательная (вариант транспортной функции, перенос кислорода и углекислого газа);
трофическая, вариант транспортной функции — доставка к тканям питательных ве ществ;
экскреторная, вариант транспортной функции — доставка удаляемых из организма веществ к органам выделения;
терморегуляционная — перенос тепла из одних областей тела в другие;
обеспечение водно-солевого обмена — транспорт воды и ионов;
гуморальная регуляция — транспорт гуморальных регуляторов от места их синтеза к органам-мишеням;
обеспечение гомеостаза организма — поддержание постоянства внутренней среды организма; ' ' ■ '
защитная функция — осуществление неспецифического и специфического иммуни тета. ,
' Для обеспечения всех этих функций кровь должна сохранять жидкое состояние — иметь противосвертывающую систему, а для предотвращения потери крови при механическом повреждении сосудистого русла она должна иметь систему защиты от кровопотери — систему гемостаза, в которую входят механизмы сосудистого, тромбоцитарного и коагуляцн-онного гемостаза. Реализация основных функций крови во многом обеспечивается поддержанием на оптимальном уровне объема плазмы, определенного количества клеточных
173
элементов крови — эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, определенного уровня всех компонентов плазмы — ионов, белков и т. д.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Кровь, циркулирую* щая по сосудам, состоит из жидкой части — плазмы и форменных элементов. Плазма, лишенная фибриногена, это сыворотка. Многие биохимические анализы крови основаны на исследовании сыворотки. Сыворотки широко используются в процессе иммунизации человека. Поэтому термин «сыворотка» — одно из важных понятий в физиологии.
Рис. 51. Представление об электролитах. Распределение катионов и анионов. Буферные компоненты плазмы и эритроцитов.
Рассмотрим основ-. ные количественные показатели, характеризующие кровь.
Объем крови — 4,6 л или 6^-8% от массы тела.
Удельная плотность крови — 1050—1060 г/л, в том числе: плазмы — 1025—1034 г/л, эритроцитов —1090 г/л.
Вязкость крови — 5 усл. единиц (в 5 раз выше воды, у которой вязкость равна 1 усл. единице).
Гематокритное число — количество форменных элементов крови, в процентах от общего объема крови — 40—45%. Один из ведущих клинических показателей крови, отра жающий соотношение между форменными элементами крови и жидкой ее частью.
Ионный состав плазмы или сыворотки: (ммоль/л)
Таблица 5. |
|
|
|
|
|
Условия |
Натрий |
Калий |
Кальции |
Магний |
Хлор |
Норма Повышенное содержание, выше: Сниженное1 содержание, ниже: |
142 150 135 |
4,4 5,1 3,8 |
2,5 2,75 2,1 |
0,9 1,0 0,7 |
103 по 98 |
Бикарбонаты — 24 ммоль/л при соотношении бикарбонат/угольная кислота — 20:1; фосфаты — 1 ммоль/л при соотношении двузамещенный и однозамещенный фосфат натрия 4:1; сульфаты — 0,5 ммоль/л; молочная кислота —1,1—1,5 ммоль/л; пировиноградная кислота — 0,1 ммоль/л.
174
Согласно правилу Гэмбла плазма крови должна быть электронейтральна, т. е. сумма катионов равна сумме анионов.
Ионный состав крови является важнейшим показателем гомеостаза организма: отклонение от указанных значений приводит к развитию патологических явлений, синдромов, так как ионы обеспечивают нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых тканей, а также обеспечивают необходимое организму осмотическое давление, концентрацию в крови и тканях водородных ионов (рН). Регуляция ионного состава крови осуществляется с участием различных механизмов — нервных и гормональных (гипоталамус; антидиуретический гормон, окситоцин, минералокортикоиды, глюкокортикоиды, инсулин, ренин-а1!гиотензиновая система, атриопептин или натрийуретический гормон, половые гормоны и т.п.) в процессе функционирования почек, легких* желудочно-кишечного тракта, потовых желез, что подробно освещается в соответствующих разделах курса физиологии.
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ КРОВИ
Это давление, обусловленное растворенными в жидкой части крови осмотически активными веществами (ионами, белками). Оно определяет транспорт воды из внеклеточной среды организма в клетки и наоборот. В настоящее время существует несколько способов количественной характеристики осмотического давления:
а) в единицах атмосферного давления, норма -1- 6,6—7,6 атмосфер;
б) в мм ртутного столба, норма — (6,6—7,6)х760;
в) осмотическая активность — концентрация кинетически активных частиц в 1 л, за еди ницу измерения принимают осмоль или ее производную — мосмоль (миллиосмоль). 1 ос- моль=6,23х1023 частиц в 1 л. Нормальная осмотическая активность плазмы крови равна 285—310 мосмоль/л.
В клинической и научной практике широко используются такие понятия как изотонические, гипотонические и гипертонические растворы. Изотонические растворы имеют суммарную концентрацию ионов, не превышающую 285—310 ммоль/л. Это может быть 0,85% раствор хлористого натрия (его часто называют «физиологическим» раствором, хотя это не полностью отражает ситуацию), 1,1% раствор хлористого калия, 1,3% раствор бикарбоната натрия, 5,5% раствор глюкозы и т.д. Гипотонические растворы имеют меньшую концентрацию ионов — менее 285 ммоль/л, а гипертонические, наоборот, большую — выше 310 ммоль/л. Эритроциты, как известно, в изотоническом растворе не изменяют свой объем, в гипертоническом — уменьшают его, а в гипотоническом — увеличивают пропорционально степени гипотонии, вплоть до разрыва эритроцита (гемолиза). Явление осмотического гемолиза эритроцитов используется в клинической и научной практике с целью определения качественных характеристик эритроцитов (метод определения осмотической рези-стентности эритроцитов). В клинической практике используется введение различных жидкостей в организм человека, в том числе — изотонических, гипотонических и гипертонических, — это определяется целью введения. Например, для повышения выхода воды из межклеточного пространства в сосуды применяют гипертонические растворы.
Рассмотрим основные принципы регуляции объема внеклеточной воды, осмотического давления крови и ионного состава крови.
Волюморегуляцня, т. е. регуляция объема внеклеточной воды (интерстициальной жидкости + внутрисосудистой воды) осуществляется с участием волюморецепторов, расположенных во многих крупных венах, артериях и предсердиях. Они реагируют на изменение объемов сосудов и несут информацию по афферентным нервам к нейронам гипоталамуса и продолговатого мозга (к центру волюморегуляции). При отклонении от нормального уровня (от 14 л жидкости) — раздражаются барорецепторы, изменяется продукция адреногломерулот-рофина — нейропептида заднего гипоталамуса или эпифиза, изменяется продукция альдосте-рона, что приводит к сдвигу осмотического давления крови. Затем раздражаются осморецеп-торы, меняется продукция АДГ и окситоцина, что вызывает изменение реабсорбции воды в почках, изменяется продукция ренина, а следовательно — ангиотензина и альдостерона, что
175
изменяет реабсорбцию ионов натрия, изменяется продукция атриопептина в предсердиях и ЦНС, что меняет реабсорбцию натрия и деятельность сердца, меняется деятельность центров, регулирующих сердечно-сосудистую систему, что приводит к перераспределению ОЦК.
Осморегуляция—поддержание на заданном уровне осмотического давления крови (6,6— 7,6 атм, или 285—310 мосмоль/л, или 28S—310 ммоль/л), осуществляется с участием ос-морецепторов, расположенных в супраоптическом ядре гипоталамуса, а также в печени, почках, сердце. На основе афферентации к центру осморегуляции, расположенному в гипоталамусе, происходит изменение продукции антидиуретического гормона, окситоцина, что приводит к изменению реабсорбции воды в собирательных трубках почек и за счет этого достигается нормализация осмотического давления крови. Учитывая, что основным ионом, создающим осмотическое давление, является натрий, одновременно происходит регуляция его содержания в крови с участием ренин-ангиотенэин-альдостеронового механизма и за счет натрийуретичсского гормона (атриопептина).
Регуляция ионного состава крови имеет прямое отношение к регуляции осмотического давления, волюморегуляции (см. выше), но она предназначена и для отдельных ионов, независимо от уровня осмотического давления и ОЦК. Рецепторы, воспринимающие уровень ионов — натриевые, калиевые, кальциевые, хлорные — в основном расположены в печени, а также, вероятно, в гипоталамусе. Информация достигает центра регуляции ионного состава крови, который расположен в гипоталамусе, от него сигналы управления идут к железам внутренней секреции, в том числе к коре надпочечников (выделение альдостерона), поджелудочной железы (инсулин). Кроме того, кровь непосредственно оказывает влияние на железы внутренней секреции, продуцирующие ионрегулирующие гормоны, в том числе на почки (ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм), щитовидную и паращитовидную железы (паратгормон, тирокальцитонин), предсердие (натрийуретический гормон).
БЕЛКИ КРОВИ
Общее содержание всех белков крови в норме 6S—8S г/л. К ним относятся альбумин — 52—58% всех белков крови, глобулины (a,, 0Cj» ft, у) и фибриноген. Уровень белков крови отражает состояние белкового обмена, имунный статус организма. В целом, белки крови определяют величину онкотического давления, буферные свойства крови, вязкость плазмы, способность крови осуществлять транспортную функцию и иммунную защиту. Онкотическое давление плазмы крови обусловлено всеми белками крови, но основной вклад (на 80%) вносит альбумин. Величина онкотического давления составляет 1/200 осмотического давления, или 25— 30 мм рт. ст., или 2 мосмоль/л. Белки, будучи осмотически активными частицами, не способны, как правило, выходить за пределы кровеносных сосудов и поэтому обеспечивают сохранение воды во внутрисосудистом секторе. Благодаря этому белки играют важную роль в транскапиллярном обмене. Гипопротеинемия, возникающая, например, в результате истощения, кахексии, сопровождается отеками тканей (переходом воды в межклеточное пространство).
Фракция (j-глобулинов отражает уровень белков, участвующих в транспорте липидов, полисахаридов, железа, а уровень у-глобулинов свидетельствует прежде всего об уровне иммуноглобулинов G, М, А, Б, т. е. о состоянии гуморального звена иммунитета.
Концентрация фибриногена в крови указывает на состояние системы свертывания крови. Гипофибриногенемия является грозным для жизни человека состоянием, так как отражает резкое снижение способности крови к свертыванию.
КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЕ РАВНОВЕСИЕ (КЩР)
Концентрация водородных ионов, которая выражается отрицательным логарифмом молярной концентрации ионов водорода — рН (например, рН=1 означает, что концентрация равна 10' моль/л; рН=7 означает, что концентрация составляет 107 моль/л, или 100 нмоль), Существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химические свойства биомолекул и надмолекулярных структур. Норма рН: внутри клетки—рН=7,0 или 100 нмоль/л,
176
внеклеточная жидкость — рН 7,4, или 40 нмоль/л, артериальная кровь — рН 7,4, или 40 нмоль/л, венозная кровь — рН 7,35, или 44 нмоль/л. Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, — 7,0—7,8, или от 16 до 100 нмоль/л.
Поддержание рН крови является важнейшей физиологической задачей — если бы не существовало механизма поддержания рН, то огромное количество кислых продуктов, образующихся в результате метаболических процессов вызывало бы закисление (ацидоз). В обычных условиях образуется летучая угольная кислота, в сутки около 20—25 моль, или 550 л, которая удаляется через легкие, а также нелетучие кислоты, в том числе молочная, серная, общее число которых достигает 100 ммоль/сутки и удаление которых осуществляется с участием почек и печени. В меньшей степени в организме накапливаются в процессе метаболизма щелочи, которые могут снизить содержание водорода (сместить рН среды в щелочную сторону — алкалоз).
Можно выделить 4 основных механизма поддержания КЩР: 1. буферирование; 2. удаление углекислого газа при внешнем дыхании; 3. регуляция реабсорбции бикарбонатов в почках; 4. удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водорода в почках).
Буферные системы крови представлены 4 системами.
Гемоглобиновый буфер находится в эритроцитах. Он представлен системой «дезок- сигемоглобин-оксигемоглобин». При накоплении в эритроцитах избытка водородных ио нов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе Н+ (связывает ионы водоро да). Этот процесс происходит в период прохождения эритроцита по тканевым капиллярам, благодаря чему не возникает закисления среды, несмотря на поступление в кровь большого количества угольной кислоты. В легочных капиллярах в результате повышения парциаль ного напряжения кислорода гемоглобин присоединяет кислород, отдавая ионы водорода, которые используются для образования угольной кислоты и в дальнейшем выделяется че рез легкие в составе воды.
Карбонатный буфер представлен бикарбонатом (гидрокарбонатом) натрия и уголь ной кислотой (NaHCO]/H2CO]). В норме соотношение этих компонентов должно быть 20:1, а уровень бикарбонатов — в пределах 24 ммоль/л. При появлении в крови избытка ионов водорода в реакцию вступает бикарбонат натрия, в результате чего образуется нейтральная соль и угольная кислота, происходит замена сильной кислоты (хорошо диссоциирующей на анион и ионы водорода) на более слабую кислоту (она слабее диссоциирует на анион и ион водорода), какой является угольная кислота. Избыток угольной кислоты выделяется легки* ми. При появлении в крови избытка щелочи или щелочного продукта в реакцию вступает второй компонент бикарбонатного буфера — угольная кислота, в результате чего образу ется бикарбонат натрия и вода. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Таким образом, благодаря легким и почкам соотношение между бикарбонатом и угольной кисло той поддерживается на постоянном уровне, равном 20:1. Кстати, это соотношение свиде тельствует о том, что щелочной компонент буфера (или щелочной резерв) должен быть больше кислотного резерва, так как вероятность образования в организме кислых продух* тов намного выше, чем образование щелочных продуктов. В клинической практике бикар- бонатный буфер широко используется для коррекции нарушения КЩР.
Фосфатный буфер представлен солями фосфорной кислоты, двух- и однозамещен- ным натрием (Na;HPO4 и NaH2PO4) в соотношении 4:1. При появлении в среде кислого продукта образуется однозамешенный фосфат NaH2PO4 — менее кислый продукт, а при защелачивании образуется двузамещенный фосфат Na:HPO4. Избыток каждого компонен та фосфатного буфера выводится с мочой.
Белковый буфер. За счет наличия в составе белков плазмы щелочных и кислых ами нокислот белок связывает свободные ионы водорода, т.е. препятствует закислению среды; одновременно он способен сохранить рН среды при ее защелачнвании.
В эритроцитах действуют все четыре буферные системы, в плазме — три (отсутствует гемоглобиновая система), а в клетках различных тканей основная роль в поддержании рН принадлежит белковой (точнее имидазол-протеиновой) и фосфатной системам.
12. Физиология человека
177
Таблица 6. Лабораторные показатели КЩР
ПОКАЗАТЕЛИ |
||
Международная символика |
Отечественная символика |
Норма |
рН крови |
РН |
7,4 |
рСОг крови |
рСОг |
40 мм рт.ст. |
концентрация Нв |
концентрация Нв |
160 г/л |
ВВ (Bufer base) |
БО — буферные основания, щелочной резерв |
48—49 ммоль/л* |
ВО (Base deficite) |
ДО — дефицит буферных оснований |
0—2 ммоль/л** |
BE (Base excess) |
ИО — избыток буферных оснований |
0—2 ммоль/л** |
SB (Standart bicarbonate) |
СБ — стандартные бикарбонаты |
при рН 7, 4 и рСОг = 40 мм рт.ст. СБ = 24 ммоль/л*** |
AB (Actual bicarbonate) |
АБ — актуальные,или истинные, бикарбонаты |
без приведения к стандартным условиям, 23 ммоль/л |
Пояснения к таблице:
* БО — буферные основания включают следующие показатели:
бикарбонатный буфер — 24 ммоль/л; протеиновый буфер — 17 ммоль/л (при условии, что концентрация белка в крови 70 г/л), гемоглобиновый буфер — 6,7 ммоль/л (приусловии, что концентрация гемоглобина — 160 г/л), фосфатный — 2 ммоль/л; общая сумма БО — 48—49 ммоль/л.
** При анализе показателей КЩР рассчитывают разницу между нормальными величинами БО и реальными (актуальными) Разница между ними указывает на наличие дефицита оснований ДО, или избытка оснований ИО соответственно. ДО измеряется в ммоль/л и означает количество оснований (в ммоль/л), необходимое для приведения рН к 7,4. ЙО — избыток оснований — означает количество кислоты, необходимой для приведения рН к 7,4 (в ммоль/л).
*** Стандартные бикарбонаты определяют при приведении образца крови к стандартным условиям, т. е. рН 7.4 и рСОг — 40 мм ртст. Актуальные (истинные) бикарбонаты определяют в образце крови, не приводя его к стандартным условиям.
При сдвиге рН в кислую сторону — рН 7,3—7,0 — говорят об ацидозе, а при наличии рН в пределах 7,45—7,80 — об алкалозе.
Ацидоз бывает респираторный и нереспираторный. Респираторный обусловлен нарушением выделения углекислого газа в легких, например, при пневмонии. Нереспираторный, или метаболический, возникает в результате накопления нелетучих кислот, например, молочной кислоты, при недостаточности кровообращения, уремии, при поступлении кислот извне, например, при отравлении. Алкалоз также бывает респираторный — при гипервентиляции легких, и нереспираторный, или метаболический, как следствие потери кислот или накопления оснований.
С целью дифферёнцировки клинического состояния ацидоза и алкалоза введено понятие о стадиях: компенсированный и некомпенсированный ацидоз или алкалоз. В первом случае изменения рН незначительны, так как щелочной или кислотный резерв еще способствует сохранению рН, во втором случае запасы резервов существенно снижаются, и поэтому сдвиги рН более выражены.
178
Механизмы регуляции КЩР заключаются в наличии управляемых процессов реабсорбции бикарбоната натрия, фосфатов, связывания ионов водорода. При ацидозе, в частности, возрастает реабсорбция бикарбоната натрия, этот важный компонент буферной системы благодаря механизмам реабсорбции сохраняется в крови. Процесс регулируется величиной pCOj, которая в норме составляет 40 мм рт. ст., а точнее' — активностью карбоангидразы эпителия почечных канальцев. При алкалозе реабсорбция бикарбоната натрия снижается и тем самым в плазме крови сохраняется необходимое равновесие между бикарбонатом и угольной кислотой (20:1).
Аналогичный механизм регуляции реабсорбции фосфатов: при закислении среды в почках возрастает секреции ионов водорода в просвет канальцев, где эти ионы вступают в реакцию с двузамещенным фосфорнокислым натрием (Na2HPO4) и образуется однозамещен-ный фосфорнокислый натрий (NaH2PO4), который выделяется с мочой.
Важным механизмом поддержания рН крови является способность почек связывать ионы водорода аммиаком. При избытке ионов водорода они секретируются эпителием почечных канальцев в просвет канальца. Одновременно в эпителии канальцев усиливается образование аммиака из аминокислот, в том числе из глутаминовой. Аммиак секретируется в просвет канальца, где связывает ионы водорода и превращается в аммоний, который не способен реабсорбироваться и поэтому выводится с мочой.
При нарушении секреторной и реабсорбционной функций почек в значительной степени снижается способность организма к поддержанию КЩР.
ЭРИТРОПОЭЗ
Красный костный мозг у взрослого человека является местом продукции форменных элементов крови. Его масса у взрослого человека достигает 1,5—2 кг. Он находится в плоских костях (кости таза, грудина, ребра, грудные и поясничные позвонки), а также в мета-физах трубчатых костей. Костный мозг состоит из клеток стромы: фибробластов, остеобластов, жировых клеток, а также из кроветворных'клеток, среди которых выделяют три вида: родоначальные, или стволовые клетки — 1—2%, пролиферирующие, или созревающие — 25—40% и зрелые — 60—75% от всех клеток.
Согласно взглядам Максимова А. А. (1900—1927 гг.), все форменные элементы крови происходят из единой стволовой кроветворной клетки (СКК), или полипотентной клетки. Эти клетки, как показано современными исследованиями, способны к дифференцировке во всех направлениях, могут дать начало любому ростку форменных элементов крови и, одновременно, способны к длительному самоподдерживанию. Каждая СКК при своем делении превращается в две дочерние клетки — одна из них вступает на путь пролиферации, а вторая — идет на продолжение класса полипотентных клеток, т. е. на самоподдержание. Диф-ференцировка СКК происходит под влиянием гуморальных факторов, попадающих в микроокружение СКК. На самом начальном этапе СКК имеет возможность дифференцироваться в трех направлениях:
КОЕ. — колониеобразующая единица В-лимфоцитарная. Это происходит под влияни ем воздействия на СКК интерлейкина-1. В последующем из этой популяции образуются лимфоциты В и плазмоциты путем последовательного превращения — пролимфобласт В, пролимфоцит В, лимфоцит В, плазмобласт, проплазмоцит, плазмоцит.
КОЕт — колониеобразующая единица Т-лимфоцитарная. Дифференцировка стволо вой кроветворной клетки в этом направлении происходит под влиянием интерлейкина-П. В дальнейшем эти клетки дифференцируются последовательно: пролимфобласт Т, пролим фоцит Т, лимфоцит Т, который в свою очередь дифференцируется в хелперы, супрессоры, киллеры и Т-лимфоциты памяти.
КОБс — колониеобразующая единица смешанная. Дифференцируется под влиянием воздействия на СКК интерлейкина-Ш. Этот росток дает начало всем остальным клеткам крови — нейтрофилам, базофилам, эозинофилам, эритроцитам, тромбоцитам.
179
Одно из направлений, по которому идет дифференцировка КОЕе — это росток красной крови. Под влиянием гуморального фактора, получившего название БПА — бурстподдер-живаюшей активности, дифференцируется в БОЕ — бурстобразующую единицу. Затем под влиянием эритропоэтина происходит последовательное превращение БОЕ в эритроцит через ряд стадий. На всех этапах дифференцирующее воздействие оказывает эритропоатии.
В целом, за сутки синтезируется 200—250 млрд. клеток (примерно 2—4 столовые ложки). В костном мозге вокруг каждой стволовой клетки развивается свое микроокружение, в центре которого происходит последовательное созревание соответствующих элементов крови. Это так называемые островки — эритропоэтический островок, мегакариоцитопоэ-тический островок и т.п.
Относительно процессов регуляции гемопоэза в настоящее время известно, что главным механизмом, ведущим к дифференцировке и пролиферации клеток, являются гормональные факторы. Выше уже упоминались некоторые из них, например, интерлейкины-1, -II и -III. Они продуцируются, вероятнее всего, Т-лимфоцитами.
Последующая дифференцировка идет под влиянием соответствующих поэтинов, которые в последние годы чаще называют КСФ — колониестимулирующий фактор, соответственно эозинофильный КСФ, базофильный КСФ, грануломакрофагальный. Обнаружены и факторы, тормозящие гемопоэз, в частности, в отношении миелопоэза такими свойствами обладают Т-супрессоры, продукты макрофагов и моноцитов — лактоферрины, кислый изо-ферритин.
Особенно интенсивно разрабатывается вопрос об эритропоэзе. Установлено, что эрит-ропоэз активируют БПА (бурстподдерживающая активность), или промоторный гормон, который продуцируется Т-лимфоцитами и макрофагами, интерлейкин-Ш, продуцируемый Т-лимфоцитами, эритропоэтин.
Первые сведения об эритропоэтине были получены в 1906 п Карнотом и Дефландором. На сегодня известно, что эритропоэтин продуцируется в почках в клетках ЮГА, в печени (клетки Купфера) и селезенке. Однако основное место синтеза — почки. В нормальных условиях продуцируется небольшое количество эритропоэтина, который достигает клеток красного мозга и взаимодействует с рецепторами для эритропоэтина, в результату чего изменяется концентрация в клетке цАМФ, что повышает синтез гемоглобина. Продукция эритропоэтина существенно возрастает в почках при гипоксии любого происхождения. Именно благодаря этому при подъёме в горы у человека значительно повышается продукция эритроцитов. Если человека быстро опустить на равнину, то некоторое время у него в крови все еще будет сохраняться высокий уровень эритроцитов, что облегчает транспорт кислорода. Эта методика используется высококвалифицированными спортсменами при подготовке к важнейшим соревнованиям сезона.
Стимуляция эритропоэза проходит также под влиянием таких неспецифических факторов как АКТГ, глюкокортикоиды, ТТГ, Т}, Т4, катехоламины (при их взаимодействии с бета-адренорецепторами), андрогены, ПГЕ,, ПГЕ2, а также при активации симпатической нервной системы. Ряд факторов оказывает тормозное влияние на эритропоэз, в том числе эстрогены, парасимпатическая система, а также, возможно, специфический гормон — ингибитор эритропоэза. Тот факт, что эстрогены тормозят эритропоэз, вероятно, приводит к Тому, что в период беременности уровень эритроцитов часто снижен (имеет место анемия). Однако в нормальных условиях этой анемии препятствует бета-адреномиметик, существование которого обнаружено в наших исследованиях.
Для нормального процесса эритропоэза необходимо постоянное поступление целого ряда веществ, факторов, в том числе железа (20—25 мг в сутки), витамина В,2, или внешнего фактора Касла, который всасывается в кишечнике при условии выработки внутреннего фактора Касла, представляющего из себя мукопротеид желудка (муцин+пепдид, отщепляемый от пепсиногена при его превращении в пепсин), фолиевой кислоты (для синтеза нуклеиновых кислот и гемоглобина), витамина С, витамина В6 (для синтеза гема), витамина В2 (для образования липидной стромы эритроцитов), пантотеновой кислоты (для построения
180
фосфолипидов). Отсутствие одного или нескольких этих факторов приводит к развитию анемии — стойкому снижению уровня эритроцитов в крови, в том числе к железодефицит-ной или мегалобластной анемиям.
ФИЗИОЛОГИЯ ЭРИТРОЦИТА
В крови мужчин уровень эритроцитов в норме 4-5,1х10|2/л, в крови женщин — 3,7-4,7х1012/л, т.е. несколько ниже, что, возможно, связано с различиями в уровне эстрогенов и потребности в кислороде. Общая поверхность всех циркулирующих в крови эритроцитов достигает астрономической цифры — 3800 м2. Средний диаметр эритроцита 7,3 мкм, средняя толщина 2,0 мкм, средний объем одного эритроцита 86 мкм3, средняя площадь 140 мкм2. Существует несколько вариантов форм эритроцитов, в связи с чем эритроциты носят соответствующие названия: дискоциты, стоматоциты, эхиноциты, микроциты (их диаметр меньше 7,2 мкм), мегалоциты (диаметр больше 9,5 мкм), нормоциты. Именно последние имеют двояковогнутую форму и являются наиболее приспособленными для выполнения основной функции эритроцитов — транспорта кислорода и углекислого газа.
Для эритроцитов характерны следующие свойства. Высокая способность к деформации: эритроцит может проходить миллипоровый фильтр с диаметром отверстий в 3 мкм, он входит в микропипетку с диаметром отверстия 2,5—3 мкм. Эритроцит содержит внутри себяи в толще мембраны около 140 ферментов. Средняя продолжительность жизни — 120 дней. Энергия черпается за счет гликолиза и пентозного шунта. Она используется для сохранения в течение 120-дневной жизни эритроцита его структуры и для стабилизации молекул гемоглобина. Поверхностная мембрана эритроцита четырехслойная: наружный слой мембраны содержит набор антигенов, в том числе АВО, резус и т.п., два средних слоя — фосфо-липидные и внутренний слой содержит натрий-калиевый насос. Эритроцит способен к гемолизу (разрушению), в том числе осмотическому (частичный гемолиз наступает при концентрации хлористого натрия 0,4%, полный — при 0,37%гт.е. в условиях гипотонии), химическому, например, кислотному, механическому, термическому и биологическому.
Основная функция эритроцитов — транспорт кислорода и углекислого газа — реализуется за счет гемоглобина и фермента карбоангидразы.
Разрушение эритроцитов происходит за счет травматизации или внутрисосудистого гемолиза, за счет фагоцитоза макрофагами селезенки и печени, причем «старые» эритроциты преимущественно разрушаются в селезенке, а эритроциты, загруженные антителами, в основном разрушаются в печени.
В организме существует равновесие между процессами эритропоэза и процессами гемолиза. Динамическое стационарное равновесие этих процессов отражается таким термином как эритрокинез. Повышение содержания в крови эритроцитов носит название эритро-цитоза или эритремии. Эритроцитоз может быть вызван сгущением крови за счет потери плазмы — это ложный эритроцитоз. Он часто имеет место при интенсивной мышечной деятельности, поэтому называется также рабочим. Существует и истинный эритроцитоз, при котором показатель гематокрита сохраняется на должном уровне — 40—45%, и одновременно повышен уровень эритроцитов — он наблюдается при явлениях гипоксии как следствие повышения интенсивности эритропоэза и превышения продукции эритроцитов над их разрушением. Противоположное явление — снижение концентрации эритроцитов в крови — носит название эритропении, или анемии. Анемия также бывает истинной — в этом случае процессы гемолиза преобладают над процессами эрнтропоэза, и ложной, которая обусловлена наличием избыточного количества воды в сосудистом русле.
Гемоглобин представляет собой белок, состоящий из белка глобина и гема. Гем — это двухвалентное железо, соединенное с протопорфирином. Глобин состоит из 4 цепей — доменов, например, гемоглобин F (фетальный) состоит из двух сс-цепей и двух у-цепей, гемоглобин А (взрослого) состоит из двух а-цепей и двух (3-цепей, а гемоглобин А2 — из двух а-цепей и двух а-цепей. Каждая цепь отличается друг от друга количеством аминокислот-
181
ных остатков. Всего молекула глобина содержит 574 аминокислотных остатка. Основное свойство гемоглобина — легко присоединять кислород (быть акцептором) при высоких концентрациях кислорода в среде (напряжении, давлении) и легко его отдавать (быть донором) при низком напряжении или давлении кислорода в среде. Детально это свойство анализируется в разделе «Транспорт газов». В норме уровень гемоглобина у мужчин 130—160 г/л, у женщин — 115—145 г/л. Обычно его определяют с помощью гемометра Сали по одноименному методу. Но этот метод дает большую ошибку, до 30%, поэтому в настоящее время рекомендуется использовать гемоглобинцианидный метод с применением ацетонциан-гидрина или другие методы.
В процессе онтогенеза меняются формы гемоглобина, а точнее характер цепей, образующих его молекулу: первоначально эмбрион имеет гемоглобин Р (примитивный), затем у плода появляется гемоглобин F (фетальный), а после рождения в основном функционирует гемоглобин А (взрослого). Различия в строении белковой части гемоглобина определяют сродство гемоглобина к кислороду. Например, у фетального гемоглобина оно намного больше, чем у взрослого.
Для всех форм гемоглобина характерно наличие оксигемоглобина, дезоксигемоглобина и карбогемоглобина — гемоглобина с СО2. При патологии, в том числе в результате экологических воздействий и бытовых факторов, например, при курении в крови появляются кар-боксигемоглобин (НЬ + угарный газ), или метгемоглобин, у которого двухвалентное железо под влиянием сильных окислителей отдает электрон и становится трехвалентным, теряя при этом способность отдавать кислород тканям.
Существует наследственная патология гемоглобина. Наиболее известной является сер-повидноклеточная анемия. Во всех случаях такой патологии, а их известно около 200 видов, в молекуле глобина одна или несколько аминокислот заменены другими или отсутствуют. В отдельных случаях это приводит к существенному нарушению функции гемоглобина, как например, при серповидноклеточной анемии. Диагностика этой патологии проводится по форме эритроцитов — они имеют вид серпа.
Обмен железа. Всего в организме человека содержится около 4,5 г железа, в том числе в составе гемоглобина, цитохромов, миоглобина, ферритина, трансферрина. Поступающее с пищей железо всасывается в кишечнике и с помощью трансферрина доставляется к клеткам-потребителям, где оно депонируется в форме гемосидерина. Мужчины теряют за сутки около I мг железа, а женщины — до 3 мг. В период менструаций потери возрастают до 14 мг, а в период беременности потери составляют в сумме 700—800 мг, а за весь период лактации — 400 мг. Поэтому и мужчинам, и, особенно, женщинам, необходима постоянная компенсация железа. Железа много в мясе, печени, яйцах, изюме, яблоках, черносливе. Дефицит железа в пище или низкая его усвояемость приводят к развитию железодефицитной анемии. Она часто встречается у женщин при беременности. При этом снижаются цветовой показатель ниже 0,8, уровень эритроцитов — ниже 3,6х10|2/л, гемоглобин — ниже 110 г/л.
ЛЕЙКОЦИТЫ. ЗАЩИТНЫЕ РЕАКЦИИ. ИММУНИТЕТ
Иммунитет — это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки чужеродной генетической информации. Система организма, выполняющая эту функцию, называется иммунной системой. Она представлена всеми видами лейкоцитов: лимфоцитами, моноцитами, макрофагами, нейтрофилами, базофилами, эозинофилами, а также органами, в которых происходит развитие лейкоцитов: костный мозг, тимус, селезенка, лимфатические узлы.
Различают следующие виды иммунитета,
Неспецифический, направленный против любого чужеродного вещества (антигена). Он проявляется в виде гуморального, за счет продукции бактерицидных веществ, и клеточ ного, в результате которого осуществляется фагоцитоз и цитотоксический эффект.
Специфический иммунитет, направленный против определенного чужеродного ве щества. Специфический иммунитет тоже реализуется в двух формах — гуморальный (про-
182
дукция антител В-лимфоцитами и плазматическими клетками) и клеточный, который реализуется главным образом с участием Т-лимфоцитов.
Неспецифический иммунитет по своему происхождению является врожденным и осуществляется с участием нейтрофилов, моноцитов, макрофагов, эозинофилов, базофилов. Специфический иммунитет бывает врожденным и приобретенным, который в свою очередь бывает активным и пассивным. Специфический иммунитет осуществляется Т- и В-лимфоцитами и, возможно, О-лимфоцитами.
Одним из основных показателей состояния иммунной системы является количественная характеристика клеток белого ростка крови. В нормальных условиях количество лейкоцитов составляет 4-8,8х109/л. Лейкоцитарная формула, т.е. процентное содержание в крови отдельных форм лейкоцитов, такова: нейтрофилы палочкоядерные — 1—6%, нейтрофилы сегментоядерные — 45—70%, эозинофилы — 0—5%, базофилы — 0—1%, лимфоциты ~ 18—40%, моноциты — 2—9%. В настоящее время рутинный анализ крови дополняется данными о количественном составе лимфоцитов: в нормальных условиях на долю Т-лимфоцитов приходится 40—70% от всех лимфоцитов, на долю В-лимфоцитов — 20—30%, на долю 0-лимфоцитов — 10—20%. Отклонение of данных значений, характеризующих лейкоцитарную популяцию форменных элементов крови, указывает на наличие патологии. Принято выделять такие понятия как лейкопения — истинная и ложная, лейкоцитоз — истинный и ложный, в том числе лейкоцитоз истинный физиологический, например, алиментарный лейкоцитоз. При увеличении количества молодых форм нейтрофилов говорят о сдвиге лейкоцитарной формулы влево, а при увеличении зрелых форм (сегментоядерных нейтрофилов) — о сдвиге вправо.
НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЙ ИММУНИТЕТ
Удаление любых чужеродных в генетическом отношении тел, частиц осуществляется гуморальными и клеточными механизмами. Гуморальные механизмы предоставлены такими факторами как фибронектин, лизоцим, интерфероны, система комплемента и другими.
Фибронектин является одним из факторов опсонизации, белком, который способен присоединяться к чужеродным частицам, клеткам, микроорганизмам, в результате чего облегчается последующий этап инактивации этих чужеродных тел — фагоцитоз. Фибронектин продуцируется макрофагами, эндотелием, гладкомышечными клетками, астроглией, шван-новскими клетками, энтероцитами, гепатоцитами и другими клетками. Обладает высоким сродством к фибрину, актину, гепарину.
Лизоцим является ферментом, который продуцируется нейтрофилами и макрофагами. Он разрушает мембраны бактерий, способствуя их лизису. Этот фермент содержится не только в крови, но и в слюне, чем объясняется бактерицидность слюны. Определение активности лизоцима является одним из способов оценки состояния неспецифического иммунитета.
Интерфероны — белки, продуцируемые нейтрофилами и моноцитами. За счет торможения синтеза белка в клетках, содержащих вирусы, они блокируют размножение вирусов, в том числе опухолеродных. У человека выделены десятки видов интерферонов. Их делят на 3 типа: а-, Р- и у- интерфероны, причем у -интерфероны являются иммунными (вырабатываются в ответ на антиген). Интерфероны используются в клинической практике как лекарственное средство при лечении некоторых вирусных заболеваний и злокачественных новообразований.
Комплемент — это система или комплекс, состоящий примерно из 20 белков, которые относятся к глобулинам плазмы. Все компоненты комплемента продуцируются макрофагами. Обычно компоненты комплемента находятся в неактивном состоянии. Активация комплемента осуществляется двумя путями: 1) за счет контакта компонентов с любым чужеродным телом (клеткой), это называется альтернативным путем активации; 2) за счет контакта с комплексом «антиген-антитело», его называют классическим путем активации комплемента.
Связывание компонентов комплемента с чужеродными клетками и с клетками крови осуществляется за счет наличия на этих клетках специфических рецепторов.
183
Известны 4 основные функции комплемента:
Цитолиз — уничтожение чужеродных антигенов клеточного типа.
Опсонизация — подготовка объектов фагоцитоза к последующему фагоцитозу.
Участие в развитии реакции воспаления (за счет привлечения в очаг фагоцитов, туч ных клеток и выделения из тучных клеток гистамина, серотонина).
Участие в модификации иммунных комплексов и их выведении из организма.
В настоящее время комплементу уделяется большое внимание и как показателю неспецифического иммунитета. С этой целью используется метод определения активности комплемента по 50% гемолизу эритроцитов. Принцип метода основан на том, что комплемент, содержащийся в исследуемой сыворотке, вызывает гемолиз сенсибилизированных бараньих эритроцитов в присутствии сыворотки кролика, иммунизированного бараньими эритроцитами (содержащей антитела к эритроцитам барана). Сыворотка здоровых людей обычно содержит 20-—40 гемолитических единиц комплемента.
КЛЕТОЧНЫЙ НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЙ ИММУНИТЕТ
(ФИЗИОЛОГИЯ НЕЙТРОФИЛОВ, БАЗОФИЛОВ, ЭОЗИНОФИЛОВ, МОНОЦИТОВ)
Нейтрофвлы составляют основную часть лейкоцитов периферической крови. На долю палочкоядерных нейтрофилов приходится 1—6%, сегментоядерных — 45—70%. Нейтрофилы развиваются в красном костном мозге из стволовой кроветворной клетки, которая под влиянием интерлейкина-Ш дифференцируется в моноциты и нейтрофилы. Полагают, что дифференцировка в нейтрофилы происходит под влиянием нейтрофилопоэтинов, которые, вероятно, продуцируются распавшимися нейтрофилами. Продукция нейтрофилов тормозится к$йлонами. Судьба нейтрофилов такова: в пределах 8—10 суток они проходят процесс созревания в красном костном мозге, затем 3—5 дней находятся в резерве (костный мозг и маргинальные сосуды), на 2— 31 час попадают в кровь, на 2—5 суток — в ткань, после чего погибают. В среднем общая продолжительность жизни нейрофилов составляет 13 дней. За сутки образуется 10" нейтрофилов. При инфекциях продукция нейтрофилов возрастает в 5 раз.
Зрелый нейтрофил богат гранулами, поэтому его называют гранулоци-том (как и эозинофил, базофил). Гранулы нейтрофилов содержат множество факторов, имеющих прямое отношение к функциям нейтрофилов. Перечислим некоторые из них:
—лизосомальные ферменты, или гидролаэы, для фагоцитоза, в том числе катепсины, нуклеазы, эластазы, коллагеназы, желатиназы, гиалурони-дазы, фосфолипазы А и В, кислая и щелочные фосфатазы;
— ферменты фибринолитической системы, в том числе активатор плаз-миногена, плазминоген;
кининаза, лизоцим, миелопероксидаза, супероксиддисмутаза (фермент, переводящий активный радикал кислорода — супероксид в пероксид водорода);
фагоцитины;
лейкотриены типа ЛТВ4, Л1Д4, ЛТЕ4, которые являются производными арахидоно- вой кислоты, относятся к классу простагландинов и, вероятнее всего, выполняют роль хе- моаттрактанта.
Основные функции нейтрофила;