КРОВЬ
-
Рубрика: Биология
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
КРОВЬ, жидкая ткань, циркулирующая в замкнутой кровеносной системе животных и человека; обеспечивает жизнедеятельность всех органов и тканей организма и выполнение ими разл. физиологич. функций; в ходе онтогенеза образуется из зародышевой соединит. ткани – мезенхимы. Наука о К. и кроветворении (гемопоэзе) называется гематологией. Функции К. многообразны: она переносит кислород (О2) из лёгких в ткани и диоксид углерода (СО2) от тканей к лёгким (дыхательная функция), осуществляет транспорт питат. веществ к месту их потребления (трофическая функция), а продукты обмена веществ – к органам выделения (экскреторная функция), доставляет гормоны, ферменты, медиаторы и др. биологически активные вещества от места их выработки к местам их активного действия (медиаторная функция). Наряду с лимфой и тканевой жидкостью, К. участвует в поддержании постоянства внутр. среды организма (гомеостаза). Теплообмен К., находящейся в кожных сосудах теплокровных, с окружающей средой способствует поддержанию оптимальной темп-ры тела (терморегуляторная функция). Важная роль принадлежит ей в защите организма от чужеродных веществ, патогенных микроорганизмов, стареющих и злокачеств. клеток (см. Иммунитет, Фагоцитоз). К защитной функции относится также свёртывание крови, благодаря чему при любом ранении образуется тромб, препятствующий кровотечению.
Только у немногих малоактивных животных К. может переносить достаточное количество О2 в растворённом состоянии без участия дыхательных пигментов. С появлением последних в ходе эволюции (в т. ч. гемоглобинов, хлорокруорина и гемоэритрина, содержащих ион железа) способность К. связывать О2 и отдавать его тканям резко возрастает. Наиболее широко распространённые в живой природе красные пигменты (гемоглобины) находятся в эритроцитах ряда беспозвоночных, почти всех позвоночных. У беспозвоночных отношение массы жидкости, выполяющей функции К., к массе тела значительно выше (до 20–30% массы тела), чем у позвоночных. Уменьшение объёма К. у последних (2–8% массы тела) объясняется замкнутой системой кровообращения и наличием дыхательных пигментов, эффективно связывающих О2.
У млекопитающих животных и человека К. представляет собой однородную красную жидкость; насыщенная О2 артериальная К. – алая, венозная – тёмно-вишнёвого цвета. Масса К. у взрослых людей составляет 6–8% массы тела, у новорождённых – до 10%. Объём циркулирующей К. человека увеличивается от 200–350 мл при рождении до 3,9 л у женщин и до 5,2 л у мужчин (в среднем). Увеличение объёма К. (гиперволемия) может быть следствием как нарастания количества клеток К., так и увеличения объёма плазмы (напр., после приёма большого количества жидкости), уменьшение (гиповолемия) – после кровопотери, повышенного потоотделения, обильной рвоты, частой диареи. Стабилизации объёма К. способствуют секреция желёз желудка (ок. 2 л/сут), почек и др. Ок. 80% всей К. циркулирует по кровеносным сосудам, совершая полный оборот в теле взрослого человека за 50 с. Меньшая часть (ок. 20%) движется медленно, задерживаясь в сосудах кожи, печени, селезёнки, называемых депо К. В капиллярах, сквозь стенки которых просачивается плазма К., скорость движения К. не превышает 3 мм/с.
Компоненты крови человека
К. человека состоит из жидкой части – плазмы и находящихся в ней взвешенных клеток, или форменных элементов. Плазма К. соломенно-жёлтого цвета, составляет 46–65% объёма К. Окраска обусловлена присутствием в плазме в осн. каротиноидов и билирубина. Плазма содержит ок. 90% воды (поступает гл. обр. из желудочно-кишечного тракта и почек) и ок. 7% разл. белков – альбуминов (на их долю приходится более 50% всех белков плазмы) и глобулинов (в их числе факторы и ингибиторы свёртывания К., белки системы комплемента, ферменты, липо- и гликопротеины, церулоплазмин, трансферрин). В плазме находятся также углеводы (преим. глюкоза), гормоны, витамины, холестерин (обычно связан с липопротеинами), минер. вещества, растворённые газы, разл. метаболиты и др. На долю катионов ($\ce{Na+}$, $\ce{K+}$, $\ce{Ca^2+}$, $\ce{Mg^2+}$) и анионов ($\ce{Cl-}$, $\ce{HPO^{2-}4}$, $\ce{HCO3^-}$) приходится ок. 0,9% объёма К. Кислотно-щелочное равновесие К. поддерживается на уровне рН 7,4 для артериальной К. и 7,34 – для венозной К. У человека даже небольшой ацидоз (pHQ6,95) вызывает коматозное состояние или приводит к летальному исходу. При алкалозе (рН до 7,7) возникают судороги. Существуют эффективные системы, способные обеспечить выведение или нейтрализацию ионов Н+ при их избытке или задержку ионов Н+ при их недостатке. К таким системам относятся буферные системы К., дыхательная (лёгкие) и выделительная (почки) системы. Свойства буферных систем зависят от присутствия солей слабых кислот (гл. обр. угольной), а также гемоглобина (он диссоциирует как слабая кислота), низкомолекулярных органич. кислот и фосфорной кислоты. Для поддержания постоянства рН плазмы наибольшее значение имеет угольная кислота (бикарбонатная буферная система), а рН цельной К. – белки (прежде всего гемоглобины, обеспечивающие ок. 75% всей буферности).
Осмотич. давление плазмы К. определяется суммой всех её составляющих – молекул, ионов, коллоидных частиц. Оно поддерживается физиологич. механизмами на постоянном уровне, что важно для нормального функционирования всех тканей организма. В осн. осмотич. давление зависит от содержания в К. хлорида натрия и др. низкомолекулярных веществ, а также белков, гл. обр. альбуминов, которые с трудом проникают через эндотелий капилляров. Зависимое от белка осмотич. давление называют коллоидно-осмотическим, или онкотическим. Оно составляет всего ок. 0,5% величины осмотич. давления и определяет степень задержки воды в сосудистом русле (гидремия), темп мочеобразования и всасывания воды в кишечнике. Белки придают К. определённую вязкость, замедляющую скорость её движения по сосудам. Вязкость плазмы К. 1,7–2,2 Па·с, цельной К. – 4,5–5,0 Па·с; первая увеличивается при обильном потоотделении, повышенном содержании эритроцитов в единице объёма периферич. К. (эритроцитозе), вторая прямо пропорциональна количеству эритроцитов. Плотность плазмы 1,024–1,030 г/мл (зависит в осн. от содержания белков), цельной К. – 1,050–1,060 г/мл (зависит гл. обр. от содержания в ней эритроцитов, белков и липидов). Обмен веществами между плазмой и клетками тканей происходит через межклеточную жидкость. Плазму после удаления из неё одного из факторов свёртывания К. – фибриногена называют сывороткой крови.
Клетки К. – эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Наиболее многочисл. фракция клеток К. – эритроциты (красные кровяные тельца); они двояковогнутой дисковидной формы и не имеют ядра. Общая поверхность всех эритроцитов К. ок. 300 м2, что в 200 раз превышает поверхность тела. Осн. их функция – участие в транспорте газов. Важнейшая роль в этом процессе принадлежит присутствующим в этих клетках гемоглобинам и ферменту карбоангидразе, обеспечивающему в осн. транспорт СО2. Эритроциты являются также носителями групповых и резус-антигенов (см. Группы крови, Резус-фактор). Форма эритроцитов может изменяться благодаря эластичности их мембраны, что позволяет им проходить через капилляры, большинство которых имеют диаметр 5 мкм. У человека в 1 мм3 крови содержится 4,5–5,5 млн. эритроцитов (у мужчин немного больше, чем у женщин); общее их количество в К. – до 25·1012. Кроме того, в К. присутствуют незрелые эритроциты – ретикулоциты; в норме они составляют 0,2–1,2% общего количества эритроцитов. Эритроциты разрушаются преим. в селезёнке, которую называют «кладбищем эритроцитов», а также в костном мозге и в печени.
Лейкоциты, или белые кровяные клетки, представлены гранулоцитами (базофилы, нейтрофилы, эозинофилы) и агранулоцитами (лимфоциты, моноциты). Они, в отличие от эритроцитов, более крупные, бесцветные, содержат ядро и присутствуют в К. в количестве 6–9 тыс. в 1 мм3 К. Лейкоциты выполняют защитную функцию, обеспечивая фагоцитоз микробов, продуктов распада клеток, а также участвуют в формировании иммунитета. Они обладают амёбовидным движением, что позволяет им проходить между клетками эндотелия капилляров в окружающие ткани; особенно активны нейтрофилы и моноциты, проявляющие наибольшую способность к фагоцитозу. Лимфоциты (осн. типы – В- и Т-лимфоциты) занимают особое место в системе К. Их рассматривают как центр. звено в специфич. иммунологич. реакциях (см. Иммуноциты), как предшественников плазматич. клеток, вырабатывающих антитела, и как носителей иммунологической памяти (В- и Т-лимфоциты памяти).
Тромбоциты (кровяные пластинки) имеют диаметр ок. 4 мкм; в 1 мкл К. присутствует 180–320 тыс. этих клеток. Они содержат 11 факторов свёртывания К., ферменты гликолиза, АТФ и ряд др. соединений. Проявляют способность к адгезии – прилипанию к клеткам эндотелия в местах повреждения стенки сосуда и необходимы для запуска процесса свёртывания крови.
Отношение массы клеток К. к общей массе К. у взрослого человека составляет 35–54%, у детей – 55%. Клеточный состав К. и кроветворных органов, в которых протекает процесс постепенного образования зрелых клеток К. из «родоначальных» элементов – кроветворных стволовых клеток (ок. 30 тыс., преим. в костном мозге), в здоровом организме представляет собой систему, находящуюся в динамич. равновесии: непрерывно происходящее разрушение «состарившихся» клеток К. уравновешивается образованием новых в кроветворных органах. Внутриутробное кроветворение у человека начинается в желточном мешке эмбриона в конце 2-й нед после зачатия одновременно с развитием сосудов. С 4–5-й нед беременности и до родов оно происходит в печени. С 4-го до 6-го мес развития плода имеет место также в селезёнке. Костномозговое кроветворение формируется на 14–16-й нед беременности. У взрослого человека к кроветворным органам, наряду с костным мозгом (гл. органом кроветворения), относятся селезёнка, тимус, лимфатич. узлы, пейеровы бляшки тонкой кишки. Состав К. меняется при интенсивном пищеварении, сильном потоотделении, возбуждении, беременности и др.
Гемостаз
В комплексе реакций организма, направленных на остановку кровотечений и поддержание циркулирующей крови в жидком состоянии (гемостаз), принимают участие эндотелий сосудов, тромбоциты (сосудисто-тромбоцитарный гемостаз) и свёртывающая система К. (коагуляционный гемостаз). Нарушение гемостаза приводит либо к кровоточивости, либо к тромбозам. В норме свёртывающая система К. уравновешена противосвёртывающей системой К., в которую входят естеств. антикоагулянты (гепарин, антитромбины, протеины C, S и др.), фибринолитич. система (плазмин, урокиназа и др. активаторы плазминогена), а также простациклин, салицилаты и др. дезагреганты, уменьшающие адгезию тромбоцитов. Противосвёртывающая система предотвращает тромбоз неповреждённых сосудов, ограничивает распространение тромба и способствует его растворению после восстановления целостности сосуда. Возрастная депрессия фибринолиза начинается с 45–50 лет, она усиливается гипокинезией (ограниченностью движения), свойственной пожилым людям.
Болезни крови
обусловлены как патологией клеток К., так и нарушениями в составе плазмы. К первой группе болезней относятся гемобластозы, среди которых выделяют лейкозы и гематосаркомы, или злокачеств. лимфомы, ко второй группе – некоторые анемии и геморрагические диатезы. Значительно чаще встречаются реактивные изменения К. (её клеток и плазмы) в ответ на заболевания внутр. органов или на изменения внешних условий. Снижение уровня эритроцитов и гемоглобина служит симптомом анемии, повышение их уровня наблюдается при лёгочной и сердечной недостаточности, эритроцитозе, а также при перенапряжении (т. н. стресс-эритроцитоз) и др. Снижение содержания тромбоцитов отмечается при инфекционном мононуклеозе и др. вирусных инфекциях, при диссеминированном (рассеянном) внутрисосудистом свёртывании К. (ДВС-синдром) вследствие повышенного захвата тромбоцитов в микрососудах, при лучевой болезни, иммунотромбоцитопении – снижении уровня тромбоцитов, вызванном антителами против собств. тромбоцитов, значит. повышение их уровня – при метастазах в костный мозг, при гипернефроме, в развёрнутой стадии хронич. миелолейкоза. Умеренное увеличение тромбоцитов наблюдается при физич. и психич. перегрузках (т. н. стресс-тромбоцитоз), бактериальных инфекциях, токсикозе беременных и в послеродовом периоде. Активация свёртывающей системы К. без тромбообразования (гиперкоагуляционный синдром) возникает при травмах, инфекциях, опухолях. Умеренный лейкоцитоз (10–15 109/л) обычно указывает на воспалит. процесс – пневмонию, острый аппендицит, холецистит и др., более выраженный – на миелолейкоз, сепсис, а также на описторхоз, коклюш. Уменьшение количества лейкоцитов характерно для острых вирусных инфекций, туберкулёза.
Количественный и качественный анализ К. имеет важное значение при диагностике разл. заболеваний, трансплантации органов и тканей, в судебно-мед. экспертизе (установление видовой, групповой, половой и возрастной принадлежности К., давности образования её следов, решение вопросов о спорном отцовстве и др.).
В связи с возрастающей нехваткой донорской К. перед гематологами стоит задача получения более эффективных кровезаменителей. Созданы растворы синтетич. гемоглобина (опытные образцы проходят клинич. испытания), используется эмульсия перфторуглерода (перфторан, оксинетит и др.), обладающая высокой способностью к переносу О2. Получены образцы гемальбумина (соединение альбумина с гемом), осуществляющего транспорт О2, т. н. универсальной К., в которой эритроциты лишены групповых и резусных антигенов. См. также Кровообращение, Эритроциты, Лейкоциты, Тромбоциты.