Практические занятия по Нормальной физиология К. б. н. Федорова Наталья Викторовна
ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА. СИСТЕМА КРОВИ И ЕЕ ФУНКЦИИ. ЭРИТРОЦИТЫ ГЕМОГЛОБИН, ЕГО СОЕДИНЕНИЯ И ФУНКЦИИ
Тема 1 ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА И ГОМЕОСТАЗ
ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА Внутренняя среда организма это совокупность биологических жидкостей, обеспечивающих взаимосвязи между клетками организма (К. Бернар, конец 19 в. ).
Основными компонентами внутренней среды являются: 1) плазма крови, 2) лимфа, 3) тканевая жидкость. 4) цереброспинальная жидкость (ликвор), 5) жидкости внутреннего уха и глазных камер, 6) жидкости полостей тела (плевральной, брюшной, синовиальная жидкость и т. п. ).
Гомеостаз Центральное место в физиологии занимает понятие гомеостаза (У. Кеннон, 1929 г. ). Гомеостаз или гомеостазис (от греч. homoios одинаковый, stasis состояние) это относительное динамическое постоянство параметров внутренней среды (ее объема, состава, гидростатического, осмотического и онкотического давлений, темпера туры и др. ), а также устойчивость основных физиологических функций и процессов (дыхания, кровообращения и др. ). Гомеостаз является обязательным условием нормальной жизнедеятельности организма. Все патологические состояния сопровождаются нарушениями гомеостаза. Например: Сахарный диабет повышением концентрации глюкозы в крови, Артериальная гипертензия повышением артериального давления.
Границы гомеостатического регулирования постоянства внутренней среды Границы могут быть жесткими для одних параметров и пластичными для других. 1. Жесткие, если диапазон их отклонений очень мал Пример р. Н, концентрация ионов в крови 2. Пластичные константы, подвержены сравнительно большим колебаниям Пример уровень липидов, концентрация глюкозы давление интерстициальной жидкости и др. ). Константы меняются в зависимости от возраста, социальных и профессиональных условий, времени года и суток, географических и природных условий, а также имеют половые и индивидуальные особенности.
Наиболее постоянны параметры плазмы артериальной крови, которая является общей внутренней средой для всех клеток организма. Внутренняя среда отдельных органов и тканей может заметно изменяться, особенно при их активном функционировании. Например: температура в печени примерно на 1. 5°С выше, чем в головном мозгу; лимфа, оттекающая от тонкой кишки на высоте пищеварения, содержит повышенное количество липидов; в тканевой жидкости скелетных мышц во время физической нагрузки резко увеличивается концентрация молочной кислоты, углекислого газа и ионов водорода и т. п. Соответственно, различается и состав венозной крови, оттекающей от разных органов. Отсюда, физиологическая норма это индивидуальный оптимум жизнедеятельности, что представляет наиболее согласованное и эффективное сочетание всех жизненных процессов в реальных условиях внешней среды.
Роль жидких сред организма в гомеостазе Центральным звеном сохранения гомеостаза являются жидкие среды организма. Для большинства органов ими являются кровь и лимфа, а для мозга — кровь и ликвор.
КЛАССИФИК АЦИЯ ЖИДКИХ СРЕД: Общие среды: I – экстравазарные ( внутриклеточная и межтканевая жидкость). II – интравазарные ( кровь и лимфа );
Функции жидких сред в поддержании гомеостаза весьма многообразны. Во-первых, жидкие среды обеспечивают обменные процессы с тканями. Они не только приносят к клеткам необходимые для их жизнедеятельности вещества, но и транспортируют от них метаболиты, которые иначе могут накапливаться здесь в высокой концентрации. Во-вторых, жидкие среды имеют собственные механизмы, необходимые для поддержания некоторых параметров гомеостаза. Например, буферные системы смягчают сдвиг кислотно основного состояния при поступ лении в кровь кислот или щелочей. Гематоэнцефалический барьер и ликвор препятствуют проникновению из крови в мозг многих веществ, могущих нарушить его функцию.
Внеклеточные жидкие среды Они имеют довольно сходный химический состав, что обусловлено непрерывным обменом между плазмой крови, лимфой и межтканевой жидкостью. Они делятся на: 1. интравазальные (кровь и лимфа) 2. экстравазалъные. межтканевая жидкость и так называемые специализированные среды: синовиальная, спинномозговая, плевральная, перитонеальная, жидкие среды глазного яблока и внутреннего уха, соки пищеварительных желез, моча, молоко, слеза.
Межтканевая жидкость Межтканевая, или штерстициалъная жидкость, находится между кровеносными капиллярами и клетками. Ее состав зависит и от состава плазмы с которой она непрерывно обменивается содержащимися в ней веществами и газами, и от состава и характера обменных процессов в клетках, которые окружены данной межтканевой жидкостью. В ее состав входят вода, неорганические и органические вещества, из катионов в ней преобладают ионы Na+. От плазмы межтканевая жидкость отличается меньшим содержанием белков, но большим их разнообразием.
Специализированные жидкие среды находятся экстравазально, но в определенных замкнутых пространствах и обладают спецификой. Ликвор, или цереброспинальная жидкость, заполняет мозговые желудочки, центральный канал спинного мозга и подпаутинное пространство, как головного, так и спинного мозга. Желудочковый и подпаутинный ликвор сообщаются между собой посредством отверстий: непарного и парных, расположенных в облас ти продолговатого мозга. Количество ликвора у человека равно 120 150 мл (на подпаутинное пространство приходится большая ее часть). Он прозрачен, бесцветен. Относительная плотность его 1, 005 1, 007, р. Н 7, 4. В нем встречаются единичные лимфоциты (1 5 в мкл). Содержание белков (0, 02%) гораздо ниже, чем в крови и в лимфе, а минеральных веществ соответствует этим интравазальным жидкостям. Образуется ликвор, вероятно, в результате секреции клеток, выстилающих сосудистое сплетение желудочков мозга. Основное назначение ликвора внутренняя и питательная среда мозга, его гид равлическая подушка.
Жидкие среды глазного яблока имеют объем около 4 мл. Водянистая влага образуется эпителиальным клетками цилиарного тела и поступает в заднюю камеру глаза, а затем перетекает в переднюю, а оттуда в венозную систему через трабекулярную сеть и шлеммов канал. В передней камере глаза она имеет относительную плотность 1, 002 и р. Н 7, 26. Содержание неорганических веществ соответствует их соотношению в ликворе. Белок 0, 1 6%. Отношение сахара жидкости камеры к сахару крови 1, 0 1, 2. Эта жидкость создает так называемое внутриглазное давление, равное в норме 22 мм рт. ст Патологическое увеличение внутриглазного давления называется глаукомой, при которой снижается кровоток в сетчатке, что может привести к временному либо необратимому ее повреждению. В последнем случае наступает слепота.
Другие жидкости организма Синовиальная жидкость обеспечивает смазку суставных поверхностей. Количество этой жидкости 1, 1 мл, относительная плотность 1, 008, р. Н 7, 3. В ней содержатся белок (1, 7%), муцин (87 мг%), гиалуроновая кислота (137 мг%), сахар (94 мг%), мочевая кислота (3, 9 мг%). Соотношение элек тролитов сходно с их соотношением в плазме. Плевральная жидкость и жидкость, смачивающая брюшину, отличаются малой вязкостью, низким содержанием электролитов. Пищеварительные соки это слюна, желудочный сок, желчь, сок под желудочной железы, кишечный сок. Их составы хорошо описаны в разделе "Пищеварение" (см. учебник). Жидкости, выделяемые из организма моча, пот, слеза, молоко (выде ляемое в период лактации у женщин).
Тема 2 СИСТЕМА КРОВИ
Система крови включает (Г. Ф. Ланг, 1939 г. ): 1) периферическую кровь, циркулирующую по сосудам; 2) органы кроветворения (красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенка, тимус); 3) органы кроверазрушения (в основном, селезенка); 4) аппарат регуляции кроветворения.
Кровь (греч. haima, haimatos) является важнейшим компонентом внутренней среды организма, общим для всех клеток. Кровь, как ткань, обладает следующими особенностями: • межклеточное вещество ткани является жидким; • основная масса крови находится в движе нии; кровь не сообщается с внешней средой, а циркулирует по системе замкнутых трубок кровеносных сосудов • составные части крови образуются вне ее.
Функции крови 1) дыхательная перенос кислорода и углеки слого газа; 2) питательная (трофическая) перенос пластических и энергетических веществ (глюкоза, липиды и др. ) к тканям; 3) выделительная (экскреторная) перенос конечных продуктов метаболизма из тканей к органам выделения; 4) регуляторная перенос биологиче ски активных веществ (например, гормонов), от одних органов к другим, а также выделение биологически активных веществ клетками крови (например, тромбоциты выделяют вещества, регулирующие тонус и проницаемость кровеносных сосудов); 5) защитная – • связывание токсических веществ и их удаление из организма; • синтез клетками крови и перенос неспецифических противоинфекционных белков (лизоцим, интерфероны и др. ); • участие в реакциях клеточного и гуморального иммунитета; • обеспечение свертывания крови (гемостаза) при кровотечении; 1) буферная участие в поддержании кислотно основного состояния организма; 2) гемодинамическая объем циркулирующей крови и ее вязкость влияют на артериальное давление и скорость кровотока; 3) перенос тепла кровь является теплоносителем, распределение которого определяет теплообмен внутри организма, а также между организмом и внешней средой.
Состав и общие свойства крови Объем циркулирующей крови составляет у взрослых около 4 -6 литров (6 -8% от массы тела). Некоторая часть крови объем депонированной крови не участвует в циркуляции и содержится в венулах и синусоидных капиллярах органов депо крови (скелетные мышцы, печень, селезенка). Соотношение объемов циркулирующей и депонированной крови может изменяться при различных состояниях, например, при физической нагрузке часть крови из скелетных мышц поступает в циркуляцию, а при недостаточной работе сердца пере распределяется в печень или селезенку.
Показатель гематокрита Отношение объёма форменных элементов к общему объёму крови называется показателем гематокрита (ПГ): Практически показатель гематокрита отражает содержание в крови эритроцитов, которые составляют подавляющее большинство форменных элементов. Норма показателя гематокрита: у мужчин 40 48 об% (0. 40 0. 48 л/л); у женщин 36 42 об% (0. 36 0. 42 л/л).
Увеличение показателя гематокрита может происходить вследствие: а) уменьшения количества плазмы ("сгущение" крови гемоконцентрирование) при усиленном потоотделении, поносе, рвоте, обширных ожогах, действии сильных мочегонных и т. п. ; б) увеличения количества эритроцитов при усилении образования эритроцитов в костном мозге (абсолютный эритроцитоз), а также при их выходе из депо.
Уменьшение показателя гематокрита может быть вызвано: а) увеличением количества плазмы ("разведение крови" гемодилюция) вследствие внутривенных вливаний плазмозаменителей или выхода жидкости из тканей, что наблюдается, например, вследствие острой кровопотери (снижение показателя гематокрита при этом пропорционально объему кровопотери); б) уменьшением количества эритроцитов при уменьшении об разования эритроцитов или усиленном их разрушении (абсолютная эритропения).
Вязкость крови определяется в первую очередь концентрацией форменных элементов и поэтому прямо пропорциональна показателю гематокрита. Кроме того, вязкость крови увеличивается при повышении концентрации белков в плазме. В норме вязкость цельной крови (по отношению к вязкости воды) составляет 4 5 ед. , вязкость плазмь 1. 8 2. 5 ед. Увеличение вязкости повышает сопротивление кровотоку и приводит к повышению системного артериального давления органов и к нарушениям микроциркуляции. Наоборот, при снижении вязкости крови сопротивление кровотоку уменьшается.
Осмотическое давление крови Это сила, с которой растворитель переходит через полунепроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор. Осмотическое давление крови вычисляют криоскопическим методом путем определения точки замерзания крови (депрессии), которая для нее равна 0, 56 0, 58 С. Осмотическое давление крови в среднем составляет 7, 6 атм. Оно обусловлено растворенными в ней осмотически активными веществами, главным образом неорганическими электролитами, в значительно меньшей степени белками. Около 60% осмотического давления создается солями натрия (Nа. Сl).
Осмотическое давление определяет распределение воды между тканями и клетками. Функции клеток организма могут осуществляться лишь при относительной стабильности осмотического давления. Пример: Если эритроциты поместить в солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с кровью, они не изменяют свой объем. Такой раствор называют изотоническим, или физиологическим. Это может быть 0, 85% раствор хлористого натрия. Виды растворов: 1. Гипертонический – это раствор, осмотическое давление которого выше осмотического давления крови, эритроциты сморщиваются, так как вода выходит из них в раствор. 2. Гипотонический это раствор с более низким осмотическим давлением, чем давление крови, эритроциты набухают в результате перехода воды из раствора в клетку.
При внутривенном вливании больших объемов гипотонических растворов возникает осмотический гемолиз. Получается раствор, который называется «лаковая кровь» . Поэтому для внутривенных вливаний обычно используют изотонические растворы: • 0. 9% раствор Na. Cl (физиологический раствор)', • 5 10% растворы глюкозы; • раствор Рингера (содержит Na. Cl, другие ионы, глюкозу) и др.
Онкотическое давление крови Это часть осмотического давления, создаваемого белками плазмы. Оно равно 0, 03 0, 04 атм. , или 25 30 мм рт. ст. Онкотическое давление в основном обусловлено альбуминами. Вследствие малых размеров и высокой гидрофильности они обладают выраженной способностью притягивать к себе воду, за счет чего она удерживается в сосудистом русле. При снижении онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.
Кислотно-основное состояние крови (КОС). Кислотно-основное состояние (КОС) или кислотно щелочное равновесие (КЩР) плазмы крови зависит от содержания в ней кислот (угольная, молочная и др. ) и буферных оснований (бикарбонаты, фосфаты, белки). Интегральным показателем КОС является водородный показатель (активная реакция) плазмы p. H.
В норме р. Н 7, 36 (реакция слабоосновная); артериальной крови 7, 4; венозной 7, 35. При различных физиологических состояниях р. Н крови может изменяться от 7, 3 до 7, 5. Активная реакция крови является жесткой константой, обеспечивающей ферментативную деятельность. Крайние пределы р. Н крови, совместимые с жизнью, равны 7, 0 7, 8. • Сдвиг реакции в кислую сторону называется ацидозом, который обусловливается увеличением в крови водородных ионов. • Сдвиг реакции крови в щелочную сторону называется алкалозом. Это связано с увеличением концентрации гидроксильных ионов ОН и уменьшением концентрации водородных ионов.
КОС плазмы поддерживается: 1) легкими (выведение углекислоты); 2) почками (выведение кислот и оснований); 3) органами желу дочно кишечного тракта (выведение НС 1, бикарбонатов); 4) буферными системами крови. Изменение p. H в любую сторону нарушает работу ферментов, что приводит к тяжелым нару шениям обмена веществ и физиологических функций. Отклонения p. H выше 8 или ниже 6 несовместимы с жизнью:
Буферные системы крови: 1. 2. 3. 4. • • Гемоглобиновая буферная система на 75% обеспечивает буферную емкость крови. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем восстановленный гемоглобин. Карбонатная буферная система по своей мощности занимает второе место. Она представлена угольной кислотой (Н 2 СО 3) и бикарбонатом натрия или калия (Nа. НСОз, КНСО 3) в пропорции 1/20. Фосфатная буферная система состоит из натрия дигидрофосфата (Nа. Н 2 РО 4) и натрия гидрофосфата (Nа 2 НРО 4). Белковая буферная система осуществляет роль нейтрализации кислот и щелочей благодаря амфотерным свойствам: в кислой среде белки плазмы ведут себя как основания, в основной как кислоты.
Состав крови Кровь состоит из: 1. жидкой части плазмы (55 60% от объема крови). 2. взвешенных в плазме форменных элементов (40 45%): эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
Это соотношение получило название гематокритного соотношения, или гематокритного числа. Часто под гематокритным числом понимают только объем крови, приходящийся на долю форменных элементов.
Плазма крови. Жидкая часть крови плазма содержит около 90% воды и 10% сухого остатка, в состав которого входят: минеральные соли (в основном Na. Cl), которые определяют ос мотическое давление крови и участвуют в поддержании водно электролитного баланса организма; различные органические вещества: энергетические субстраты (глюкоза, липиды), пластический материал (аминокислоты), конечные продукты обмена (мочевина, креатинин, билирубин), биологически активные вещества (гормоны) и др.
Функции белков плазмы крови. 1) Регуляция водно солевого обмена (подд. онкотическое давление). 2) Защитная функция (антитела иммуноглобулины A, G, M, D, E; свертывание, ферменты). 3) Регуляторная функция (часть белков регуляторные). 4) Трофическая функция (альбумины плазмы запас для синтеза белковтканей). 5) Буферная функция. 6) обеспечивают определенную вязкость крови 7) стабилизируют форменные элементы во взвешенном состоянии 8) транспортная.
Альбумины составляют около 60% всех белков плазмы. Благодаря относительно небольшой молекулярной массе (70000) и высокой концентрации альбумины создают 80% онкотического давления. Альбумины осуществляют следующие функции: 1. питательную, они являются резервом аминокислот для синтеза белков. 2. Транспортную функция заключается в переносе холестерина, жирных кислот, билирубина, солей желчных кислот, солей тяжелых металлов, лекарственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов). Альбумины синтезируются в печени.
Глобулины подразделяются на несколько фракций в зависимотси от их вида: α , β и g глобулины. α-глобулины включают гликопротеины, т. е. белки, простетической группой которых являются углеводы. Около 60% всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеинов. Эта группа белков транспортирует гормоны, витамины, микроэлементы, липиды. К α глобулинам относятся эритропоэтин, плазминоген, протромбин. β-глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов, катионов металлов. К этой фракции относится белок трансферрин, обеспечивающий транспорт железа, а также многие факторы свертывания крови. g-глобулины включают в себя различные антитела или иммуноглобулины 5 классов: Jg А, Jg G, Jg M, Jg D и Jg Е, защищающие организм от вирусов и бактерий. К g глобулинам относятся также α и β агглютинины крови, определяющие ее групповую принадлежность. Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах.
Фибриноген первый фактор свертывания крови. Под воздействием тромбина переходит в нерастворимую форму фибрин, обеспечивая образование сгустка крови. Фибриноген образуется в печени. Белки и липопротеиды способны связывать поступающие в кровь лекарственные вещества. В связанном состоянии лекарства неактивны и образуют как бы депо. При уменьшении концентрации лекарственного препарата в сыворотке он отщепляется от белков и становится активным. Это надо иметь в виду, когда на фоне введения одних лекарственных веществ назначаются другие фармакологические средства. Введенные новые лекарственные вещества могут вытеснить из связанного состояния с белками ранее принятые лекарства, что приведет к повышению концентрации их активной формы.
Отклонение содержания белков в плазме Гипопротеинемия чаще возникает за счет уменьшения альбуминов вследствие нарушения синтеза белков крови, выхода белков из кровеносного русла (воспаление, венозный застой, ожоги, кровопотеря). Последствием гипопротеинемии является снижение иммунитета, при недостатке трансферина (β 1 глобулины) нарушается перенос Fе. Гиперпротеинемия связана чаще с гиперглобулинемией, что характерно для инфекционных заболеваний (выработкой антител). Изменение соотношения фракций белков крови называется диспротеинемией. Существует альбуминоглобулиновый коэффициент, в норме 2 2, 5. Парапротеинемия появление в крови необычных белков. Например, криоглобулина (класс Ig М) при аутоиммунных и злокачественных заболеваниях; С реактивный белок (между α и β глобулинами) при пневмококковой инфекции, ревматизме, инфаркте миокарда. При воспалительных процессах увеличивается концентрация защитного белка пропердина, который в сочетании с комплементом обладает бактерицидными свойствами.
Другие вещества плазмы крови 1. Небелковые азотосодержащие соединения (аминокислоты, полипептиды, мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак). Общее количество 11 15 ммоль/л (30 40 мг%). 2. Безазотистые органические вещества: глюкоза 4, 4 6, 6 ммоль/л (80 120 мг%), нейтральные жиры, липиды, ферменты, расщепляющие гликоген, жиры и белки, проферменты и ферменты, участвующие в процессах свертывания крови и фибринолиза. 3. Неорганические вещества плазмы крови составляют 0, 9 1%. К этим веществам относятся в основном катионы Nа+, Са 2+, К+, Мg 2+ и анионы Сl , НРO 42 , НСO 3. 4. Другое: витамины, микроэлементы, промежуточные продукты метаболизма (молочная и пировиноградная кислоты).
Тема 3 ФОРМЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРОВИ
3. 1. ЭРИТРОЦИТЫ.
Содержание эритроцитов В норме в крови у мужчин содержится 4, 0 5, 0 x 1012/л, или 4 000 5 000 эритроцитов в 1 мкл, у женщин 4, 5 x 1012/л, или 4 500 000 в 1 мкл. Повышение количества эритроцитов в крови называется эритроцитозом, уменьшение эритропенией, что часто сопутствует малокровию, или анемии. При анемии может быть снижено или число эритроцитов, или содержание в них гемоглобина, или и то и другое. Как эритроцитозы, так и эритропении бывают ложными в случаях сгущения или разжижения крови и истинными.
Абсолютная эритропения возникает при кровопотере (постгеморрагическая анемия); повышенном разрушении эритроцитов (гемолитическая анемия); торможении эритропоэза, например, при дефиците белка, Fe, витамина В 12, токсическом, лучевом и других поражениях красного костного мозга. Абсолютный эритроцитоз возникает при усиленном образовании эритроцитов: • вследствие длительной гипоксии (при дыхательной или сердечной недостаточности, у курильщиков), при опухолях кост ного мозга, при опухолях почки с гиперпродукцией эритропоэтина и др. Перечисленые состояния являются примерами патологического эритроцитоза.
Различают также физиологический эритроцитоз, который является нормальной реакцией организма на определенные воздействия. Абсолютный физиологический эритроцитоз наблюдается у лиц проживающих в условиях высокогорья (гипоксия) или постоянно занимающихся интенсивным физическим трудом или спортом. Кратковременный относительный эритроцитоз (перераспределительный) возникает при выполнении однократной физической нагрузки. Физиологическая эритропения встречается реже: у женщин в период менструации (абсолютная) и при беременности (относительная, вызван ная задержкой жидкости в организме).
Строение Эритроциты человека лишены ядра и состоят из стромы, заполненной гемоглобином, и белково липидной оболочки. Эритроциты имеют преимущественно форму двояковогнутого диска диаметром 7, 5 мкм, толщиной на периферии 2, 5 мкм, в центре 1, 5 мкм. Эритроциты такой формы называются нормоцитами.
Эритроциты обладают своеобразной формой двояковогнутого диска, благодаря чему: а) увеличивается площадь поверхно сти эритроцита, что способствует газообмену; б) облегчается обмен газов между плазмой крови и молекулами гемоглобина, расположен ными в центре эритроцита; в) эритроциты могут сгибаться; что об легчает их прохождение по капиллярам, имеющим меньший, чем эритроциты диаметр; г) увеличивается общее количество эритроци тов, которое может содержаться в единице объема крови.
Изменения морфологии эритроцитов Морфология эритроцитов изменяется при гематологических заболеваниях и синдромах. Они выражаются в уменьшении размеров, изменении формы эритроцитов, интенсивности и характера окрашивания, появлении патологических включений. О морфологии эритроцитов судят при исследовании окрашенных мазков крови с помощью иммерсионной системы микроскопа.
Функции эритроцитов. Благодаря наличию гемоглобина и карбоангидразы эритроциты: 1) выполняют дыхательную функцию (прежде всего транспорт кислорода) 2) участвуют в поддержании кислотно основного состояния крови. 3) участвуют в образовании тромбов; 4) могут переносить на своих мембранах некоторые аминокислоты и биологически активные веще ства; 5) мембранные антигены эритроцитов определяют группу крови человека.
Жизненный цикл эритроцитов В норме число эритроцитов у человека постоянно. Эритроциты в кровотоке живут 80 120 дней. В норме существует равновесие между процессами образования и разрушения эритроцитов. В организме взрослого человека насчитывается 25 1012 эритроцитов и за каждые 24 часа обновляется примерно 0, 8% от их числа. Эритроциты подвержены старению и гибели при достижении предельного возраста. Наряду с этим они подвержены и случайному разрушению. При средней длительности жизни эритроцита 90 дней, вследствие старения, разрушается за сутки 1, 11% клеток, а случайно 0, 61%.
Эритропоэз (образование эритроцитов из стволовой клетки крови) протекает в красном костном мозге в течение 5 7 дней, после чего зрелые эритроциты поступают в периферическую кровь, где циркулируют около 3 месяцев (100 120 дней). Основным органом, где происходит естественное разрушение старых эритроцитов, является селезенка ("кладбище эритроцитов"). Поврежденные эритроциты разрушаются также в печени и, в меньшей степени, в красном костном мозге. Разрушение около 10% эритроцитов (наиболее поврежденных) происходит в просвете кровеносных сосудов.
Для нормального эритропоэза требуется достаточное количество: • белка, • Железа, • витамина В 12 (необходим для деления клеток). Вита мин В 12, поступающий с пищей, всасывается в тонкой кишке при обязательном присутствии фактора Кастла гастромукопротеида, вырабатываемого слизистой желудка. Эритропоэз стимулируется эритропоэтином биологически активным веществом, которое выраба тывается преимущественно в почках. Повышениея секреции эритропроэтина происходит при гипоксии (недостаток кислорода в тканях).
1. Железо организм получает из: гемоглобина разрушающихся эритроцитов с пищей. Трехвалентное железо пищи с помощью вещества, находящегося в слизистой кишечника, превращается в двухвалентное железо. С помощью белка трансферрина железо, всосавшись, транспортируется плазмой в костный мозг, где оно включается в молекулу гемоглобина. Избыток железа депонируется в печени в виде соединения с белком ферритина или с белком и липоидом гемосидерина. При недостатке железа развивается железодефицитная анемия.
2. Витамины Для образования эритроцитов требуются Витамин В 12 поступает в организм с пищей и называется внешним фактором кроветворения. Для его всасывания необходимо вещество (гастромукопротеид), которое вырабатывается железами слизистой оболочки пилорического отдела желудка и носит название внутреннего фактора кроветворения Касла. При недостатке витамина В 12 развивается В 12 дефицитная анемия, Это может быть или при недостаточном его поступлении с пищей (печень, мясо, яйца, дрожжи, отруби), или при отсутствии внутреннего фактора (резекция нижней трети желудка). Считается, что витамин В 12 способствует синтезу глобина, Витамин В 12 и фолиевая кислота участвуют в синтезе ДНК в ядерных формах эритроцитов. Витамин В 2 (рибофлавин) необходим для образования липидной стромы эритроцитов. Витамин В 6 (пиридоксин) участвует в образовании гема. Витамин С стимулирует всасывание железа из кишечника, усиливает действие фолиевой кислоты. Витамин Е (α токоферол) и витамин РР (пантотеновая кислота) укрепляют липидную оболочку эритроцитов, защищая их от гемолиза.
3. Микроэлементы Медь помогает всасыванию железа в кишечнике и способствует включению железа в структуру гема. Никель и кобальт участвуют в синтезе гемоглобина и гемсодержащих молекул, утилизирующих железо. В организме 75% цинка находится в эритроцитах в составе фермента карбоангидразы. Недостаток цинка вызывает лейкопению. Селен, взаимодействуя с витамином Е, защищает мембрану эритроцита от повреждения свободными радикалами.
Эритропоэтины Они являются физиологическими регуляторами эритропоэза, образующиеся главным образом в почках, а также в печени, селезенке и в небольших количествах постоянно присутствующие в плазме крови здоровых людей. Эритропоэтины усиливают пролиферацию клеток предшественников эритроидного ряда КОЕ Э (колониеобразующая единица эритроцитарная) и ускоряют синтез гемоглобина. Они стимулируют синтез информационной РНК, необходимой для образования энзимов, которые участвуют в формировании гема и глобина. Эритропоэтины увеличивают также кровоток в сосудах кроветворной ткани и увеличивают выход в кровь ретикулоцитов. Продукция эритропоэтинов стимулируется при гипоксии различного происхождения: пребывание человека в горах, кровопотеря, анемия, заболевания сердца и легких. Эритропоэз активируется мужскими половыми гормонами, что обусловливает большее содержание эритроцитов в крови у мужчин, чем у женщин.
Стимуляторами эритропоэза являются соматотропный гормон, тироксин, катехоламины, интерлейкины, мужские половые гормоны, глюкокортикоидами, адреналином. Торможение эритропоэза вызывают особые вещества ингибиторы эритропоэза, образующиеся при увеличении массы циркулирующих эритроцитов, например у спустившихся с гор людей. Тормозят эритропоэз также женские половые гормоны (эстрогены), кейлоны. Симпатическая нервная система активирует эритропоэз, парасимпатическая тормозит. Нервные и эндокринные влияния на эритропоэз осуществляются, по видимому, через эритропоэтины.
Гемолиз процесс разрушения эритроцитов, сопровождающийся выходом в кровь гемоглобина. Гемолиз может происходить как в орга низме человека, гак и в консервированной крови, предназначенной для переливания. За свою жизнь эритроцит проходит путь, равный 185 км. Прохождение этого расстояния приводит к значительному износу эритроцитов.
Деструкцию красной кровяной клетки вызывают следующие причины: 1 наследственные нарушения структуры мембранного белка; 2 нарушение нормальной ассиметрии фосфолипидного бислоя; 3 нарушение нормального соотношения фосфолипиды/холестерол в эритроцитарной мембране; 4 нарушение нормального обновления фосфолипидов мембраны в результате дефицита макроэргов; 5 патологическая активация перекисного окисления липидов за счет усиления действия детергентов или снижения антиоксидантной защиты клетки; 6 изменение активности ферментов, в частности, гликолитических; 7 катионные нарушения аномалии переноса эритроцитарных катио нов.
Различают несколько видов гемолиза. А. По причине возникновения физиологический гемолиз постоянно протекающий в организме естественный процесс разрушения старых эритроцитов (около 2 млн. эритроцитов в секунду); патологический гемолиз возникает в организме при действии экзо и эндогенных повреждающих факторов и сопровождается уси ленным разрушением нормальных эритроцитов.
Б. По механизму возникновения механический гемолиз вследствие деформации эритроцитов, например: при прохождении эритроцитов по узким капиллярам. термический гемолиз при действии высоких (более 50 С°) или низких температур, например, при замораживании и разморажива нии консервированной крови; химический гемолиз при действии на мембраны эритроцитов химических веществ (например, при отравлении): нитратов и нитритов, анилиновых красителей, кислот (соляная, уксусная), эфира, бензина, этилового спирта и др. ; биологический гемолиз в процессе фагоцитоза эритроцитов макрофагами (основной механизм физиологического гемолиза); при действии токсинов змей, членистоногих, микроорганизмов и др. , а также под влиянием антител гемолизинов (иммунный гемолиз), например, при переливании несовместимой крови; осмотический гемолиз при попадании эритроцитов в гипотонический раствор, осмотическое давление которого ниже, чем внутри эритроцита.
Резистентность свойство эритроцитов противостоять разрушительным воздействиям: осмотическим, механическим, тепловым и т. д. В клинике наибольшее значение приобрело определение осмотической резистентности. Осмотическую резистентность характеризуют двумя цифрами: 1) концентрацией Na. Cl, при которой возникает начало гемолиза раз рушение наименее стойких эритроцитов 0. 45 0. 50% Na. Cl; 2) максимальной концен трацией. Na. Cl, при которой наблюдается полный гемолиз разруше ние всех эритроцитов 0. 35 0. 40% Na. Cl. Уменьшение осмотической резистентности эритроцитов наблюдается при некоторых заболеваниях, сопровождающихся нарушением эритропоэза и повреждением мембран эритроцитов, например, при серповидно клеточной анемии. Увеличение этого показателя встречается реже (например, при некоторых желтухах).
Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) При длительном стоянии крови эритроциты под действием силы тяжести опускаются вниз оседают. Этот процесс ускоряется при агрегации эритроцитов их соединении в "монетные столбики", чему способствуют крупномолекулярные белки плазмы глобулины и фибриноген. Повышение вязкости крови (вследствие ее концентрирования или повышения содержания альбуминов), наоборот, замедляет оседание эритроцитов. Таким образом, скорость оседания эритроцитов (СОЭ) прямо пропорциональна степени агрегации эритроцитов и обратно пропорциональна вязкости крови. что связано с концентрацией андрогенных гормонов.
Норма СОЭ: у мужчин 1 10 мм/час; у женщин 2 15 мм/час. Изменения СОЭ являются неспецифическими, т. е. встречаются при самых различных состояниях. Наибольшее диагностическое значение имеет увеличение СОЭ, которое наблюдается: а) вследствие повышения содержания глобулинов и фибриногена, что чаще всего встречается при воспалительных процессах, осо бенно с выраженной иммунной реакцией (антитела являются гамма глобулинами). б) вследствие уменьшения вязкости при эритропениях и гипо протеинемиях (дефицит белка вследствие голодания, нарушения белоксинтезирующей функции печени, потерь белка с мочей при забо леваниях почек и др. ). Умеренное повышение СОЭ (до 20 30 мм/ч) наблюдается при беременности и в период менструации. Уменьшение СОЭ наблюдается при эритроцитозах и некоторых других состояниях.
Заболевания и состояния, сопровождающиеся изменением СОЭ ускорена Беременность, послеродовой период, менструации Воспалительные заболевания различной этиологии: Парапротеинемии (множественная миелома, болезнь Вальденстрема) Опухолевые заболевания (карцинома, саркома, острый лейкоз, лимфогранулематоз, лимфома) Болезни соединительной ткани Гломерулонефрит, амилоидоз почек, протекающие с нефротическим синдромом, уремия Тяжелые инфекции и Инфаркт миокарда Гипопротеинемии Анемии Гипер и гипотиреоз Внутренние кровотечения Гиперфибриногенемия Гиперхолестеринемия Геморрагический васкулит Ревматоидный артрит Побочные действия лекарств: морфина, декстрана, СОЭ замедлена Эритремии и реактивные эритроцитозы Выраженные явления недостаточности кровообращения Эпилепсия Серповидно клеточная анемия Гиперпротеинемии Гипофибриногенемия Вирусный гепатит и механические желтухи (предположительно связано с накоплением в крови желчных кислот) Неврозы Прием кальция хлорида, салицилатов и препаратов ртути
ГЕМОГЛОБИН, ЕГО СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ.
Структура гемоглобина
Гемоглобин дыхательный пигмент, составляющий около 95% сухого вещества эритроцита. Строение: Гемоглобин состоит из белка глобина и 4 молекул гема. Гем имеет в своем составе атом железа, способный присоединять или отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород, не изменяется, т. е. железо остается двухвалентным. Норма: У мужчин содержится в среднем 130 160 г/л гемоглобина, у женщин 120 130 г/л. Основная функция гемоглобина транспорт О 2 и СОг. Кроме того, гемоглобин обладает буферными свойствами.
Существуют три основных физиологических вида гемоглобина НЬР - примитивный; Hb. F - фетальный (от лат. fetus плод); НЬА - гемоглобин взрослых (от лат. adultus взрослый). НЬР и Hb. F обла дают большим сродством к кислороду, чем НЬА, благодаря чему облегчается переход кислорода от матери к плоду. НЬР обнаруживается у плода до 3 месячного возраста, начиная со 2 го месяца внутриутробного развития преобладающим видом гемоглобина плода становится Hb. F, а потом НЬА. У новорожденных содержание Hb. F составляет, по разным данным, от 20% до 80 % общего количества гемоглобина крови, у взрослых не более 2%. 1) 2) 3)
В норме гемоглобин содержится в крови в виде трех физиологических соединений восстановленный гемоглобин (Нb); оксигемоглобин (Hb. О 2); карбгемоглобин (Hb. CO 3). Цвет НЬО 2 ярко алый, НЬ и НЬСО 3 синий, что обуславливает различия цвета артериальной и венозной крови. При действии повреждающий факторов образуются патологические соединения гемоглобина: карбоксигемоглобин (НЬСО) стойкое соединение с угарным газом (СО), неспособное переносить кислород. Отравление СО (угорание) часто происходит на пожарах, в гаражах, при неправиль ном эксплуатировании печей; СО в больших концентрациях содер жится в табачном дыме. НЬСО, имеет красный (малиновый) цвет, поэтому кожные покровы и видимые слизистые больного с тяжелым отравлением СО и выраженной гипоксией не синюшные, а розовые, что может ввести в заблуждение врача. метгемоглобин (met. Hb) содержит железо, окисленное до степени +3, и поэтому неспособен переносить кислород. Образуется при действии окислителей: нитраты и нитриты, анилиновые красите ли, оксиды азота и др. Имеет коричневый цвет ("шоколадная кровь").
Цветовой показатель крови это степень насыщения эритроцитов гемоглобином. В норме он равен 0, 8 1, 1. Такие эритроциты называются нормохромными. При цветовом показателе более 1, 1 эритроциты гиперхромные (Например, при В 12 дефицитной ане мии сильно тормозится деление эритроцитов, и резко уменьшается их содержание в крови, а синтез гемоглобина снижается в меньшей сте пени) менее , 0, 85 –гипохромные (например, при железодефицитной анемии, когда синтез гемоглобина тормозится в большей степени, чем эритропоэз). Цветовой показатель важен для диагностики анемий различной этиологии.
Лабораторные работы
Работа. Onределение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) по Панченкову Принцип метода: Прибор Панченкова, с помощью которого определяется СОЭ, представляет собой штатив с набором капиллярных пипеток. Каждая пипетка градуирована с шагом 1 мм от 0 (верхняя метка) до 100 (нижняя). На уровне метки 0 стоит дополнительно буква К (кровь), а на уровне 50 мм буква Р (реактив).
1. 2. 3. 4. 5. 6. Одну из капиллярных пипеток промыть раствором антикоагулянта (5% раствор цитрата натрия). Затем набрать в нее раствор цитрата натрия до метки Р и выпустить его в стеклянный стаканчик. В ту же пипетку набрать донорскую кровь до метки К дважды и оба раза вылить в стаканчик с раствором цитрата натрия, тщательно перемешивая обе жидкости. Цитратную кровь после перемешивания набрать снова в пипетку точно до метки К и укрепить пипетку в штативе в вертикальном положении (не снимать палец с пипетки, прежде чем нижний конец ее не будет прочно поставлен на резиновую прокладку штатива). Ровно через 1 час определить высоту столбика отстоявшейся плазмы (от метки К вниз). Эта величина и есть СОЭ. Полученные результаты сравнить с нормой: ж. 2 15 мм/ч; м. 1 10 мм/ч.
Схема
Работа. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ГЕМОГЛОБИНА В КРОВИ Принцип метода: Количество гемоглобина в крови определяется колориметрическим методом с помощью гемометра Сали. Гемометр состоит из 3 пробирок и штатива. Две запаянные пробирки содержат стандартный раствор солянокислого гематина. Третья пробирка служит для разведения исследуемой крови. На ней нанесены деления либо в относительных единицах Сали (100 ед. Сали соответствует концентрации гемоглобина 166, 7 г/л), либо в грамм процентах (г/100 г раствора), либо в г/л. К гемометру прилагается капилляр емкостью 20 мкл, пипетка и стеклянная палочка.
1. 2. 3. 4. 5. 6. Налить в градуированную пробирку децинормальный раствор соляной кислоты до нижней метки (0, 2 мл). Набрать донорскую кровь в капилляр до отметки 20 мкл. Обтерев кончик капилляра фильтровальной бумагой, погрузить его в раствор соляной кислоты и осторожно выдуть кровь на дно пробирки так, чтобы верхний слой раствора остался прозрачным. Промыть капилляр раствором соляной кислоты два раза, не вынимая его из пробирки. После чего убрать капилляр, осторожно встряхнуть содержимое пробирки и оставить в штативе на 10 минут. Образовавшийся в пробирке солянокислый гематин развести дистиллированной водой, перемешивая его стеклянной палочкой, до тех пор, пока его цвет не станет одинаковым с цветом стандартного раствора солянокислого гематина в боковых пробирках.
Определив уровень раствора в средней пробирке по шкале грамм процентов и умножив на 10, получаем содержание гемоглобина в граммах на 1 л крови. Если пользоваться шкалой гемометра в относительных единицах Сали, то количество гемоглобина в граммах на литр рассчитывают по формуле: где X содержание гемоглобина в граммах на литр, С содержание гемоглобина в относительных единицах Сали. В выводах сравнить результаты с нормой: ж. 120 145 г/л; м. 130 — 160 г/л. Пониженная концентрация гемоглобина называется «анемия» .
Скачать презентацию Практические занятия по Нормальной физиология К б н
krov_1_lechebniki_2_kurs.ppt