Материал: Левкина Е.В. Конспект лекций по Физиологии человека

Дыхательная функция эритроцитов состоит в доставке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Кислород пе­реносится преимущественно эритроцитами в виде соединения с ге­моглобином — оксигемоглобином (НbО₂). Углекислый газ переносится эритроцитами в виде соединения с углекислым газом – карбогемоглобином. В обычных условиях при дыхании воздухом 1 г гемоглобина присоединяет 1,34 мл кислорода. Поскольку в одном литре крови содержится 140-160 г гемоглобина, то количество кислорода в нем составляет около 200 мл. Эту величину принято называть кислородной емкостью крови (иногда этот показатель рассчитывают на 100 мл крови).

Таким образом, если принять во внимание, что общий объем крови в организме человека составляет 5 л, то количество кислорода, связан­ное с гемоглобином, в ней будет равно примерно одному литру.

Питательная (трофическая) функция крови заключается в переносе аминокислот, глюкозы, жиров, витаминов, ферментов и минераль­ных веществ от органов пищеварения к тканям, системам и депо.

Терморегуляторная функция связана с участием крови в переносе тепла от органов и тканей, в которых оно вырабатывается, к органам, отдающим тепло, чем и поддерживается температурный гомеостаз.

Выделительная функция направлена на перенос продуктов обмена (мочевина, креатин, индикан, мочевая кислота, вода, соли и др.) от мест их образования к органам выделения (почки, легкие, по­товые и слюнные железы).

Защитная функция крови, прежде всего, состоит в формировании иммунитета, который может быть как врожден­ным, так и приобретенным. Различают также тканевый и клеточ­ный иммунитет. Тканевый иммунитет обусловлен выработкой антител в ответ на поступление в организм микробов, вирусов, токсинов, ядов, чужеродных белков. Клеточный иммунитет связан с фагоцитозом, в котором ведущая роль принадлежит лейкоцитам, активно уничтожающим попадающие в организм микробы и инородные тела, а также соб­ственные отмирающие и мутагенные клетки.

Регуляторная функция заключается в осуществлении как гуморальной (перенос кровью гормонов, газов, минеральных ве­ществ), так и рефлекторной регуляции, связанной с влиянием крови на интерорецепторы сосудов.

2.3 Форменные элементы крови

2.3.1 Эритроциты

Образование форменных элементов крови называется гемопоэзом, или кроветворением. Этот процесс осуществляется в различных кроветворных органах. В костном мозге образуются эритроциты, нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. В селезенке и лимфатических узлах формируются лимфоциты. Образование моноцитов осуществляется в костном моз­ге и в ретикулярных клетках печени, селезенки и лимфатических уз­лов. В красном костном мозге и селезенке образуются тромбоциты (рисунок 2.1).

Основной физиологической функцией эритроцитов является связы­вание и перенос кислорода от легких к органам и тканям. Этот процесс осуществляется благодаря особенностям строения эритроцитов и хи­мического состава гемоглобина. Эритроциты являются высокоспециализированными безъядерными клетками крови диаметром 7-8 микрон. В крови человека со­держится эритроцитов. Форма эритроцитов в виде двояковогнутого диска обеспечивает большую поверхность для свободной диффузии газов через его мембрану. Суммарная поверх­ность всех эритроцитов в циркулирующей крови составляет около 3000.

Рисунок 2.1 – Клетки крови

В начальных фазах своего развития эритроциты имеют ядро и называются ретикулоцитами. В нормальных условиях ретикулоциты составляют около 1 % от общего числа циркулирующих в крови эритроцитов.

Увеличение числа ретикулоцитов в перифери­ческой крови может зависеть как от активации эритроцитоза, так и от усиления выброса ретикулоцитов из костного мозга в кровоток.

Сред­няя продолжительность жизни зрелых эритроцитов составляет около 120 дней, после чего они разрушаются в печени и селезенке.

В процессе передвижения крови эритроциты не оседают, так как они отталкиваются друг от друга, поскольку имеют одноименные от­рицательные заряды. При отстаивании крови в капилляре эритроци­ты оседают на дно. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) в нормальных условиях у мужчин составляет 4-8мм в 1 час, у женщин — 6-10 мм в 1 час.

По мере созревания эритроцитов их ядро замещается дыхательным пигментом— гемоглобином (Нв), составляющим около 90% сухого вещества эритроцитов, а 10% составляют минеральные соли, глюкоза, белки и жиры. Гемоглобин — сложное химическое соедине­ние, молекула которого состоит из белка глобина и железосодер­жащей части — гема. Гемоглобин обладает свойством легко соеди­няться с кислородом и столь же легко его отдавать. Соединяясь с кислородом, он становится оксигемоглобином (НвО₂), а отдавая его — превращается в восстановленный (редуцированный) гемоглобин.

Гемог­лобин крови человека составляет 14-15% ее массы, т. е. около 700 г. В скелетных и сердечной мышцах содержится близкий по своему строению белок миоглобин (мышечный гемоглобин). Он более активно, чем гемоглобин, соединяется с кислородом, обеспечивая им работающие мышцы. Общее количество миоглобина у человека со­ставляет около 25% гемоглобина крови, В большей концентрации миоглобин содержится в мышцах, выполняющих функциональную нагрузку. Под влиянием физических нагрузок количество миогло­бина в мышцах повышается.

2.3.2 Лейкоциты

Лейкоциты по функциональным и морфологическим призна­кам представляют собой обычные клетки, содержащие ядро и протоплазму. Количество лейкоцитов в крови здорового человека составля­ет . Лейкоциты неоднородны по своему строению: в одних из них протоплазма имеет зернистое строение (гранулоциты), в других зернистости нет (агранулоциты). Гранулоциты составля­ют 65-70% всех лейкоцитов и делятся в зависимости от способности окрашиваться нейтральными, кислыми или основными красками на нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Агранулоциты составляют 30-35% всех белых кровяных клеток и включают в себя лимфоциты и моноциты. Функции различных лейкоцитов разнообразны.

Процентное соотношение различных форм лейкоцитов в крови на­зывается лейкоцитарной формулой. Общее количество лейкоцитов и лейкоцитарная формула не являются постоянными. Увеличение числа лейкоцитов в периферической крови называется лейкоцитозом, а уменьшение— лейкопенией. Продол­жительность жизни лейкоцитов составляет 7-10 дней.

Нейтрофилы составляют 60-70%всехлейкоцитов. Они являются наиболее важными клетками защиты организма от бактерий и их токсинов. Проникая через стенки капилляров, нейтрофилы попада­ют в межтканевые пространства, где осуществляется фагоцитоз — поглощение и переваривание бактерий и других инородных белко­вых тел.

Эозинофилы (1-4% от общего числа лейкоцитов) адсорбиру­ют на свою поверхность антигены (чужеродные белки), многие тка­невые вещества и токсины белковой природы, разрушая и обезвре­живая их. Кроме дезинтоксикационной функции, эозинофилы при­нимают участие в предупреждении развития аллергических реакций.

Базофилы составляют не более 0,5% всех лейкоцитов и осуще­ствляют синтез гепарина, входящего в антисвертывающую систему крови. Базофилы участвуют также в синтезе ряда биологически ак­тивных веществ и ферментов (гистамин, серотонин, РНК, фосфотаза, липаза, пероксидаза).

Лимфоциты (25-30% от числа всех лейкоцитов) играют важнейшую роль в процессах образования иммунитета организма, а также активно участвуют в нейтрализации различных токсичес­ких веществ.

Главным фактором иммунологической системы крови являются Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты, прежде всего, играют роль строгого иммунного контролера. Вступив в контакт с любым антиге­ном, они надолго запоминают его генетическую структуру и опреде­ляют программу биосинтеза антител (иммуноглобулинов), осуществляемую В-лимфоцитами. В-лимфоциты, получив програм­му биосинтеза иммуноглобулинов, превращаются в плазмоциты, являющиеся фабрикой антител. В Т-лимфоцитах происходит синтез веществ, активирующих фа­гоцитоз и защитные воспалительные реакции. Они следят за генети­ческой чистотой организма, препятствуя приживлению чужеродных тканей, активируя регенерацию и уничтожая отмершие или мутантные (в том числе и опухолевые) клетки собственного организма. Т-лимфоцитам принадлежит также важная роль регуляторов крове­творной функции, заключающаяся в уничтожении чужеродных стволовых клеток костного мозга. Лимфоциты способны синтезиро­вать бета-глобулины и гамма-глобулины, входящие в состав антител. При этом лимфоциты не всегда могут выполнять свою роль в образовании эффективной системы иммунитета. Например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий грозное заболевание СПИД (синдром приобретенного иммуно­дефицита), может резко снижать иммунологическую защиту организма. Главным пусковым механизмом СПИДа является про­никновение ВИЧ из крови в Т-лимфоциты. Там вирус может оставаться в неактивном, латентном состоянии несколько лет, пока в связи с вторичной инфекцией не начнется иммунологическая сти­муляция Т-лимфоцитов. Тогда вирус активируется и размножается так бурно, что вирусные клетки, покидая пораженные лимфоциты, полностью повреждают мембрану и разрушают их. Прогрессирующая гибель лимфоцитов снижает сопротивляемость организма к различ­ным интоксикациям, в том числе и к микробам, безвредным для чело­века с нормальным иммунитетом. Кроме того, резко ослабевает уничтожение Т-лимфоцитами мутантных (раковых) клеток, почему существенно возрастает вероятность возникновения злокаче­ственных опухолей. Наиболее частыми проявлениями СПИДа являются: воспаления легких, опухоли, поражения ЦНС и гнойничко­вые заболевания кожи и слизистых оболочек.

Первичные и вторичные нарушения при СПИДе обусловливают пеструю картину изменения периферической крови. Наряду со зна­чительным снижением числа лимфоцитов, в ответ на воспаление или гнойничковые поражения кожи (слизистых оболочек), может возникать нейтрофильный лейкоцитоз. При поражении системы крови появляются очаги патологического кроветворения, и в кровь будут поступать в большом количестве незрелые формы лейкоцитов. При внутренних кровотечениях и истощении больного начинает развиваться про­грессирующая анемия с уменьшением числа эритроцитов и гемогло­бина в крови.

Моноциты (4-8%) являются самыми крупными клетками белой крови, которые называют макрофагами. Они обладают самой высокой фагоцитарной активностью по отношению к продук­там распада клеток и тканей, а также обезвреживают токсины, обра­зующиеся в очагах воспаления. Считают также, что моноциты участвуют в выработке антител. К макрофагам, наряду с моно­цитами, относят ретикулярные и эндотелиальные клетки печени, се­лезенки, костного мозга и лимфатических узлов.

2.3.3 Тромбоциты

Тромбоциты — это мелкие, безъядерные кровяные пластинки (бляшки Биццоцери) неправильной формы, диаметром 2-5 мик­рон. Несмотря на отсутствие ядра, тромбоциты обладают активным метаболизмом и являются третьими самостоятельными живыми клетками крови. Число их в периферической крови колеблется от 250 до 400 . Продолжительность жизни тромбоцитов равна примерно 8-12 дням. Тромбоцитам принадлежит ведущая роль в свертывании крови. Недостаток тромбоцитов в крови (тромбоцитопения) наблюдается при некоторых заболеваниях и выражается в повышенной кровото­чивости. Избыток тромбоцитов в крови – тромбоцитоз – выражается в повышенной свертываемости крови.

2.4 Физико-химические свойства крови

Плазма крови человека и млекопитающих - бесцветная жидкость, содержащая 90-92% воды и 8-10% твердых веществ, к которым относятся глюкоза, белки, жиры, различные соли, гормо­ны, витамины, продукты обмена веществ и др. Физико-химические свойства плазмы определяются наличием в ней органических и ми­неральных веществ. Их содержание относительно постоянно.

Удельный вес плазмы человека равен 1,02-1,03, а удельный вес крови составляет 1,05-1,06. При этом у мужчин он несколько выше, чем у женщин, т.к. у мужчин в крови большее количество эритроцитов.

Осмотическое давление является важнейшим свойством плазмы. Оно присуще растворам, отделенным друг от друга полупро­ницаемыми мембранами, и создается движением молекул раствори­теля (воды) через мембрану в сторону большей концентрации раство­римых веществ. Сила, приводящая в движение растворитель и обеспечивающая его проникновение через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением. Величина осмотического давления определяется минеральными солями. У че­ловека осмотическое давление крови составляет около 770 кПа (7,5-8 атм.). Та часть осмотического давления, которая обусловлена белками плазмы, называется онкотическим давлением. Из общего осмотического давления на долю белков приходится примерно 1/200 часть, что составляет примерно 3,8 кПа.

Клетки крови имеют осмотическое давление одинаковое с плазмой. Раствор, имеющий осмотическое давление, равное давле­нию крови, на­зывается изотоническим. Такой раствор оптимален для эритроцитов. Растворы меньшей концентрации называются гипотоническими. Вода из этих растворов поступает в эритроциты, которые набухают и могут разрываться — происходит их гемолиз. Если из плазмы крови теряется много воды и концентрация солей в ней повышается, то в силу законов осмоса вода из эритроцитов начинает поступать в плазму через их полупроницаемую мембрану. Это вызывает сморщивание эритро­цитов. Такие растворы называют гипертоническими. Относительное постоянство осмотического давления обеспечива­ется осморецепторами и осуществляется в основном через органы выделения.

Кислотно-щелочное состояние представляет одну из важных констант жидкой внутренней среды организма. Для характеристики активной реакции крови пользуются водородным показателем, или рН, который является отрицательным десятичным логарифмом концентрации водородных ионов. В хими­чески чистой воде при температуре 25°С рН равен 7 (нейтральная реакция). Кислая среда имеет рН ниже 7, щелочная — выше 7. Кровь имеет слабощелочную реакцию: рН артериаль­ной крови составляет 7,4; рН венозной крови — 7,35, что обусловлено большим содержанием в ней углекислого газа. Накопление в кров кислых продуктов называется ацидозом, щелочных продуктов – алкалозов.

Буферные системы крови обеспечивают поддержание относительного постоянства активной реакции крови, т. е. осуще­ствляют регуляцию кислотно-щелочного состояния. Эта способ­ность крови обусловлена особым физико-химическим составом бу­ферных систем, нейтрализующих кислые и щелочные продукты, на­капливающиеся в организме. Буферные системы состоят из смеси слабых кислот с их солями, образованными сильными основаниями. В крови имеется 4 буферных системы: 1) бикарбонатная бу­ферная система — угольная кислота-двууглекислый натрий (), 2) фосфатная буферная система-одноосновный-двуосновный фосфорнокислый натрий (); 3) гемоглобиновая буферная система — восстановленный гемоглобин-калийная соль гемоглобина (); 4) буферная система белков плазмы. В поддержании буферных свойств крови ведущая роль принадлежит ге­моглобину и его солям (около 75%), в меньшей степени бикарбонатному,

Коллоидные свойства крови обеспечиваются, главным образом, за счет белков и в меньшей мере — углеводами и липоидами. Общее количество белков в плазме крови составляет 7-8% ее объема.