Внутренняя среда организма. Обмен веществ между организмом и внешней средой включает поступление кислорода и питательных веществ, а также выделение продуктов жизнедеятельности. Питательные вещества поступают через органы пищеварения, а продукты распада выводятся через органы выделения. Связь между этими органами и клетками осуществляется через внутреннюю среду организма, состоящую из крови, тканевой жидкости и лимфы.

Бесцветная прозрачная тканевая жидкость заполняет промежутки между клетками. Она образуется из плазмы крови, проникающей в межклеточные пространства, и из продуктов обмена, поступающих из клеток. Объем тканевой жидкости у взрослого человека составляет около 20 л. Кровеносные капилляры не подходят к каждой клетке, поэтому питательные вещества и кислород сначала поступают в тканевую жидкость, а затем поглощаются клетками. Таким образом, связь между капиллярами и клетками осуществляется через тканевую жидкость. Диоксид углерода, вода и другие продукты обмена выделяются из клеток в тканевую жидкость, а затем поступают в капилляры. Кровь из артериальной становится венозной и доставляет продукты распада к почкам, легким и коже для удаления из организма. В межклетниках начинаются лимфатические капилляры, куда поступает тканевая жидкость, превращающаяся в лимфу. Лимфа желтовато-соломенного цвета, на 95% состоит из воды и содержит белки, минеральные соли, жиры, глюкозу и лимфоциты (разновидность лейкоцитов). Состав лимфы напоминает плазму, но белков в ней меньше, и в разных участках тела она имеет свои особенности. Например, в области кишечника в ней много жировых капель, что придает ей беловатый цвет.

Кровь — это разновидность соединительной ткани с жидким межклеточным веществом — плазмой и форменными элементами — эритроцитами, лейкоцитами и тромбоцитами. Состав и физико-химические свойства крови относительно постоянны: кровяное давление, температура тела, осмотическое давление крови и тканевой жидкости, содержание белков, глюкозы, ионов натрия, кальция, калия, хлора, фосфора и водорода. Постоянство внутренней среды организма поддерживается работой органов пищеварения, дыхания и выделения, регулируемых нервной системой, которая реагирует на изменения внешней среды и обеспечивает выравнивание сдвигов в организме.

Плазма крови составляет 55-60% объема (форменные элементы — 40-45%). Это желтоватая полупрозрачная жидкость, состоящая на 90-92% из воды и на 8-10% из минеральных и органических веществ. Из минеральных веществ около 1% составляют катионы натрия, калия, кальция, магния, железа и анионы хлора, серы, йода, фосфора. В плазме больше всего ионов натрия и хлора, поэтому при больших кровопотерях для поддержания работы сердца вводят изотонический раствор с 0,85% хлористого натрия. Среди органических веществ белки (глобулин, альбумин, фибриноген) составляют около 7-8%, глюкоза — 0,1%, а жиры, мочевая кислота, липоиды, аминокислоты и молочная кислота — около 2%.

Белки плазмы регулируют распределение воды между кровью и тканевой жидкостью, придают вязкость крови и участвуют в водном обмене. Некоторые из них действуют как антитела, обезвреживая ядовитые выделения болезнетворных микроорганизмов.

Фибриноген играет важную роль в свертывании крови. Плазма без фибриногена называется сывороткой.

Процесс свертывания крови осуществляется с участием белка протромбина, который переводит растворимый фибриноген в нерастворимый фибрин, образующий сгусток. В норме в кровеносных сосудах отсутствует активный фермент тромбин, поэтому кровь остается жидкой. Неактивный фермент протромбин образуется с участием витамина К в печени и костном мозге. Он активируется в присутствии солей кальция и превращается в тромбин под действием фермента тромбопластина, выделяемого тромбоцитами. При повреждении сосудов тромбоциты разрушаются, тромбопластин попадает в плазму, и кровь свертывается. Образование тромба в местах повреждения сосудов — защитная реакция организма, предотвращающая кровопотерю. Люди с нарушением свертываемости крови страдают от гемофилии.

Функции крови

1. Транспортная функция. Кровь транспортирует газы, питательные вещества и другие соединения.

2. Дыхательная функция. Связывает и переносит кислород и углекислый газ.

3. Трофическая (питательная) функция. Обеспечивает клетки организма питательными веществами: глюкозой, аминокислотами, жирами, витаминами, минеральными веществами и водой.

4. Экскреторная функция. Уносит из тканей конечные продукты метаболизма: мочевину, мочевую кислоту и другие вещества, удаляемые органами выделения.

5. Терморегуляторная функция. Охлаждает внутренние органы и переносит тепло к органам теплоотдачи.

6. Поддержание постоянства внутренней среды. Стабилизирует ряд констант организма.

7. Обеспечение водно-солевого обмена. Обеспечивает обмен между кровью и тканями.

8. Защитная функция. Является важным фактором иммунитета, защищая организм от чуждых веществ.

9. Гуморальная регуляция. Обеспечивает химическое взаимодействие между всеми частями организма, перенося гормоны и другие физиологически активные вещества.

Состав и количество крови

Кровь состоит из плазмы и форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Форменные элементы составляют 40-45% объема крови, плазма — 55-60%. Общее количество крови в организме взрослого человека составляет 6-8% массы тела, т.е. примерно 4,5-6 л. Объем циркулирующей крови относительно постоянен, несмотря на всасывание воды из желудка и кишечника, благодаря строгому балансу между поступлением и выделением воды.

Вязкость крови

Вязкость плазмы крови составляет 1,7-2,2, а цельной крови — около 5. Вязкость обусловлена наличием белков и эритроцитов, которые преодолевают силы трения при движении. Вязкость увеличивается при сгущении крови, например, при потере воды или увеличении количества эритроцитов.

Состав плазмы крови

Плазма крови содержит 90-92% воды и 8-10% сухого вещества, в основном белков и солей. Белки включают альбумины (около 4,5%), глобулины (2-3%) и фибриноген (0,2-0,4%). Общее количество белка в плазме составляет 7-8%. Остальные органические соединения и минеральные соли также присутствуют. Половина общего количества небелкового азота в плазме — остаточный азот, в основном мочевина. При недостаточности функции почек содержание остаточного азота увеличивается.

Содержание органических и неорганических веществ плазмы поддерживается на постоянном уровне благодаря регулирующим системам организма.

Эритроциты

Эритроциты, или красные кровяные тельца, у человека и млекопитающих не имеют ядра. В крови мужчин содержится в среднем 5х10^12/л эритроцитов (6 000 000 в 1 мкл), у женщин — около 4,5х10^12/л (4 500 000 в 1 мкл). Диаметр эритроцита составляет 7,2-7,5 мкм, толщина — 2,2 мкм, объем — около 90 мкм³. Общая поверхность всех эритроцитов достигает 3000 м², что в 1500 раз превышает поверхность тела человека. Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, что способствует оптимальному выполнению их функции — переносу кислорода от органов дыхания к клеткам организма.

Гемоглобин

Гемоглобин — основная составная часть эритроцитов, обеспечивающая дыхательную функцию крови. Он состоит из одной молекулы белка глобина и четырех молекул железосодержащего гема. Атом железа способен присоединять и отдавать молекулу кислорода, оставаясь двухвалентным.

В крови здоровых мужчин содержится в среднем 14,5% гемоглобина (145 г/л), у женщин — 13 г (130 г/л). Гемоглобин синтезируется клетками костного мозга. При разрушении эритроцитов гемоглобин превращается в желчный пигмент билирубин, который выводится с калом.

Соединение гемоглобина с газами

Гемоглобин образует два физиологических соединения. Оксигемоглобин (HbO2) — гемоглобин, присоединивший кислород, придает артериальной крови ярко-алый цвет. Восстановленный гемоглобин (Hb) находится в венозной крови, которая имеет более темный цвет.

Гемолиз

Гемолиз — разрушение оболочки эритроцитов с выходом гемоглобина в плазму, окрашивающейся в красный цвет. Биологический гемолиз может наблюдаться при переливании несовместимой крови или укусах ядовитых змей.

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ)

СОЭ — важный показатель, который можно изучить, добавив антисвертывающие вещества в пробирку с кровью. Нормальная скорость оседания у мужчин составляет 1-10 мм в час, у женщин — 2-5 мм в час. Увеличение СОЭ может указывать на патологию.

СОЭ зависит от свойств плазмы, в первую очередь от содержания крупных белков, таких как глобулины и фибриноген. Концентрация этих белков возрастает при воспалительных процессах, что приводит к повышению СОЭ.

Лейкоциты

Лейкоциты, или белые кровяные тельца, защищают организм от микробов, вирусов и чуждых веществ, обеспечивая иммунитет. В крови взрослых содержится 4-9×10^9/л (4000-9000 в 1 мкл) лейкоцитов, что в 500-1000 раз меньше, чем эритроцитов. Увеличение их количества называется лейкоцитозом, уменьшение — лейкопенией.

Лейкоциты делятся на две группы: гранулоциты (зернистые) и агранулоциты (незернистые). Гранулоциты включают нейтрофилы, эозинофилы и базофилы, агранулоциты — лимфоциты и моноциты.

Нейтрофилы

Нейтрофилы составляют 50-75% всех лейкоцитов. Они делятся на юные, палочкоядерные и сегментоядерные. Основная функция нейтрофилов — защита организма от микробов и их токсинов. Они первыми прибывают на место повреждения тканей и активно перемещаются к очагу воспаления.

Эозинофилы

Эозинофилы составляют 1-5% всех лейкоцитов. Они обладают фагоцитарной способностью и участвуют в разрушении токсинов белкового происхождения и чужеродных белков.

Базофилы

Базофилы (0-1% всех лейкоцитов) представляют собой самую малочисленную группу гранулоцитов. Они продуцируют гистамин и гепарин, что способствует регенерации и заживлению.

Моноциты

Моноциты составляют 2-10% всех лейкоцитов и обладают выраженной фагоцитарной активностью. Они очищают очаг воспаления и подготавливают его для регенерации.

Лимфоциты

Лимфоциты составляют 20-40% белых кровяных телец и играют центральную роль в иммунной системе. Они отвечают за формирование специфического иммунитета и обладают способностью различать свое и чужое.

Группы крови

При переливании крови необходимо учитывать группу крови и проводить пробу на совместимость. Эритроциты содержат агглютиногены, а плазма — агглютинины. При встрече одноименных агглютиногенов и агглютининов происходит агглютинация и разрушение эритроцитов.

Кровь делится на четыре группы: I (0) — без агглютиногенов, II (A) — с агглютиногеном A, III (B) — с агглютиногеном B и IV (AB) — с обоими агглютиногенами. Также важен резус-фактор, который присутствует у 85% людей. Резус-отрицательные люди могут вырабатывать агглютинины к резус-фактору, что важно учитывать при переливании и беременности.

Противосвертывающая система крови

В организме существует система, предотвращающая внутрисосудистое свертывание крови. Антикоагулянты, вырабатываемые организмом, препятствуют свертыванию. Гепарин, например, угнетает действие тромбина и активность других факторов свертывания. Работа свертывающей и противосвертывающей систем контролируется центральной нервной системой.

Кроветворение

Кроветворение — процесс образования форменных элементов крови. Различают эритропоэз (образование эритроцитов), лейкопоэз (лейкоцитов) и тромбоцитопоэз (тромбоцитов). Главным органом кроветворения является костный мозг, лимфоциты образуются в лимфатических узлах и селезенке.

Эритропоэз

В сутки образуется около 200-250 млрд. эритроцитов. Родоначальниками эритроцитов являются эритробласты, синтезирующие гемоглобин. Эритроциты, поступающие в кровь, называются ретикулоцитами. Созревание ретикулоцитов в нормоциты происходит в течение нескольких часов. Срок жизни эритроцитов составляет около 120 дней. Для их образования необходимы витамины В12 и фолиевая кислота.

Лейкопоэз и тромбоцитопоэз

Образование и разрушение лейкоцитов и тромбоцитов происходит непрерывно. Срок жизни различных видов лейкоцитов составляет от нескольких часов до нескольких дней. Условия для их образования изучены хуже, чем для эритропоэза.

Регуляция кроветворения

Количество образующихся клеток соответствует количеству разрушающихся, что поддерживает постоянное общее число. Органы системы крови имеют рецепторы, которые реагируют на сигналы из центральной нервной системы и влияют на состояние организма.

Регуляция эритропоэза

При кислородном голодании количество эритроцитов увеличивается. Гипоксия стимулирует выработку эритропоэтинов в почках, которые активируют эритропоэз в костном мозге. Нервная система также влияет на количество эритроцитов в крови.

Регуляция лейкопоэза

Продукция лейкоцитов стимулируется лейкопоэтинами, которые появляются после удаления большого количества лейкоцитов. Нуклеиновые кислоты и продукты распада тканей также стимулируют лейкопоэз.

Регуляция тромбоцитопоэза

Продукция тромбоцитов стимулируется тромбоцитопоэтинами, которые появляются после кровотечения. Тромбоцитопоэтины обнаружены в плазме крови даже при отсутствии кровопотери.

Физико-химические свойства крови

Кровь обладает суспензионными, коллоидными, реологическими и электролитными свойствами. Вязкость крови в 3-6 раз выше, чем у воды. Плотность цельной крови составляет 1,040—1,060, а плазмы — 1,025—1,034. Осмотическое давление крови создается солями и глюкозой и составляет 7—8 атм.

Регуляция осмотического давления

Осморецепторы в стенках сосудов и гипоталамусе реагируют на изменения осмотического давления, регулируя выделение воды и солей. Это обеспечивает постоянство осмотического давления крови.

Онкотическое давление крови

Онкотическое давление зависит от белков плазмы и составляет в среднем 30 мм рт. ст. Оно способствует удержанию воды в сосудах и предотвращает отеки.

Реакция крови и буферные системы

Реакция крови слабо щелочная (рН 7,35—7,55) и поддерживается буферными системами. Сдвиги в кислую сторону называются ацидозом, а в щелочную — алкалозом. Буферные системы крови включают бикарбонатную, фосфатную и белковую системы.

Форменные элементы крови

Форменные элементы крови включают эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, составляя 40-45% общего объема крови.

Физиология эритроцитов

Эритроциты — красные кровяные клетки, определяющие цвет крови. У млекопитающих они безъядерные и имеют форму двояковогнутых дисков. Эритроциты выполняют дыхательную, питательную, защитную и гомеостатическую функции.

Количество эритроцитов в крови

Количество эритроцитов варьируется у разных видов животных. Увеличение количества эритроцитов называется эритроцитозом, а уменьшение — эритропенией. Эритропения может возникать при различных заболеваниях.

Свойства эритроцитов

Эритроциты обладают пластичностью, осмотической стойкостью и способностью к агрегации. Разрушение эритроцитов называется гемолизом и может происходить под воздействием различных факторов.

Заключение

Кровь играет ключевую роль в поддержании гомеостаза организма, обеспечивая транспортировку веществ, защиту и регуляцию различных процессов.