Фізико-хімічні властивості крові

-  навчитися розв'язувати ситуаційні задачі і знати відповіді на запитання    комп'ютерного контролю знань.

2.3. ЗАПИТАННЯ ДЛЯ  САМОПІДГОТОВКИ

1. Функціональна характеристика, еритроцитів.   Особливості будови, кількість, функції, трива­лість функціонування, місце утворення і руйнування. Еритроцитоз і ериторопенія. Зміна кі­лькості еритроцитів в крові людини при виконанні фізичної роботи.

2. Структурні і функціональні особливості гемог­лобіну еритроцитів і міоглобіну м'язів. Різно­видності сполук гемоглобіну. Природа червоного кольору крові. Крива дисоціації оксигемоглобіну. Киснева ємкість крові. Зміни гемоглобіну при фізичних навантаженнях. Міоглобін його структурні особливості і функції.

З. Функціональна характеристика лейкоцитів. Особливості будови, кількість, функції, тривалість функціонування. Міогенний лейкоцитоз, його фази.

4. Тромбоцити, особливості будови, кількість і   функції. Зміни вмісту тромбоцитів в крові  при   фізичних навантаженнях.

5. Регуляція системи крові. Перерозподіл крові між   органами. Кровотворення, кроворуйнування.

2.4. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ  ПОЛОЖЕННЯ

І. Функціональна характеристика еритроцитів

    Основну масу формених елементів крові скла­дають еритроцити. Це високоспеціалізовані без'я­дерні клітини, головна функція яких — транспорт кисню і вуглекислого газу. Окрім того, еритроци­ти здатні адсорбувати і транспортувати гормони,  токсичні продукти обміну білків. Відома роль ери­троцитів у ферментативних процесах розщеплення білків, жирів та вуглеводів.     Еритроцити людини  мають форму  двобічне ввігнутих дисків діаметром 7-8 мкм і товщиною І -2 мкм. Така форма еритроцитів збільшує площу їх поверхні в порівнянні з круглою в 1,63 рази. Сумарна  поверхня усіх еритроцитів крові біля 3800 м кв. що в 1500 разів перевищує площу поверхні тіла.

    В структурі еритроцита розрізняють строму (остов) клітини і оболонку, яка складається з чотирьох шарів (два шари білку і два фосфоліпідів     Оболонка  еритроцитів володіє вибірково; проникністю для  колоїдів, іонів і аніонів. Крізь неї легко проходять аніони СІ , НСО, іони Н*, ОН  і не проходять колоїди, іони К і Nа     Завдяки великій еластичності еритроцит здатний легко змінювати свою  форму, що дозволяє йому без перешкод проходити через капіляри, діаметр яких значно менший ніж власний діаметр     В нормі в 1 мм куб. крові у чоловіків міститься 5 млн., у жінок — 4,5 млн. еритроцитів; 95% сухого залишку еритроцитів приходиться на гемоглобін, решта — на інші білки, ліпіди, глюкозу, мінеральні солі тощо. У новонароджених (в перші три дні життя, а також у дорослих при переміщенні у високогірні райони, при фізичних навантаженнях, природжених та набутих пороках серця, опіках, сильно виражених проносах, блювоті)  спостерігається еритроцитоз — збільшення кількості еритроцитів в крові. При недостачі в організмі заліза, вітаміну В12, кровотечах, гемолізі, жи­ровому переродженні печінки кількість еритроци­тів в крові зменшується (еритропенія).     Суттєво змінюється кількість еритроцитів при  фізичних навантаженнях. Ці зміни визначаються,  перш за все потужністю і тривалістю роботи. При  короткотривалих навантаженнях максимальної потужності рівень концентрації еритроцитів в крові  зростає. Це зумовлено переходом в кровообіг бі­льш. концентрованої депонованої крові. При виконанні тривалих багатогодинних навантажень (марафонський біг, велогонки тощо), зношуючись, еритроцити руйнуються, переважає інтенсивність їх утворення клітинами ретикуло-ендотеліальної сис­теми. За таких умов рівень еритроцитів в крові знижується.

2. Структурні і фунікціональні особливості гемоглобіну еритроцитів і міоглобіну м'язів

    Основним  компонентом  еритроцитів є гемог­лобін. Він складає 95% усієї сухої речовини ерит­роцитів. Гемоглобін — це складна білкова сполука з групи хромопротеїдів. В його складі одна моле­кула білка глобіна з'єднана з чотирма молекулами простетичної залізовмісної групи гема. Вся кров людини  містить біля 2,5 г заліза. Відбиваючи про­мені червоного кольору і поглинаючи промені бла­китно-зеленої зони сонячного спектру, гемоглобін обумовлює  червоний колір крові. В деяких морських черв'яків замість гемоглобіну, в крові хлорокруорін з закисним залізом в генах, така кров має зелене забарвлення. Скорпіони, павуки, спрути ма­ють голубий колір крові, функцію гемоглобіну в них виконує гемоціанін, що містить в собі мідь.     Відновлений гемоглобін легко з'єднується з газами повітря (киснем, вуглекислим і чадним га­зом), з сильними окислювачами, утворюючи більш чи менш стійкі сполуки. До складу гема відновле­ного гемоглобіну входить двохвалентне закисне за­лізо (воно легко розчиняється у воді і нерозчинне в спирті). Розчин вишнево-червоного кольору ха­рактерний для венозної крові.

    Оксшемоглобін — нестійка, легко дисоціююча сполука гемоглобіну з киснем. В цій реакції залізо залишається двохвалентним, Така властивість за­ліза зумовлена тим, що його атом має велику кіль­кість вільних електронів, здатних утворювати ком­плексні сполуки, які беруть участь в окисно-від­новних  реакціях. Оксигемоглобін має світлочер­воний колір, він легко розчиняється в воді. Чим повніше насичений  гемоглобін еритроцитів кис­нем, тим світліше забарвлення крові. Та найбіль­ша кількість кисню, яка. може бути зв'язана гемо­глобіном 100 мл крові, називається максимальною кисневою ємкістю крові. Оскільки 1 г гемоглобіну може приєднати 1,34 мл кисню, то киснева ємкість крові з вмістом 15 г%  гемоглобіну, складатиме 20,1 об% (15 г - 1,34 мл - 20,1 об'ємних процен­тів). В 100 мл крові дорослої людини знаходиться 12-16 г%, або 70-95 відносних процентів (за 100%  беруть вміст гемоглобіну, що дорівнює 16,7 г у   100 мл крові).       Насиченість гемоглобіну киснем знаходиться   у прямій залежності від парціальної напруги кисню в крові (крива дисоціації оксигемоглобіну): із   зменшенням  парціальної напруги кисню в крові   відбувається звільнення гемоглобіну від кисню і   збільшення процентного вмісту відновленого гемоглобіну. Криви дисоціації гемоглобіну має  С- подібну форму. Плоска, верхня частина її «працює»  в альвеолярних  капілярах (зв'язок кисню з гемог­лобіном), крута — в тканевих капілярах (звільнення гемоглобіну від кисню і перехід його з крові в тканини). Нестачу кисню в крові називають   гіпоксемією, а в тканинах — гіпоксією.       Ефективність зв'язування гемоглобіном кис­ню залежить від рН середовища і концентрації вуг­лекислого газу (ефект Бора), що помітно проявляється в переході кисню з крові в м'язи при фізичних навантаженнях. Дія вуглекислого газу на   розпад оксигемоглобіну відбувається за рахунок   збільшення кислотності і за рахунок утворення карбамінових сполук з гемоглобіном. Суттєво зростає розпад оксигемоглобіну у зв'язку з підвищенням температури тіла. Збільшення температури на   2°С підвищує дифузію кисню на 2%. У зв'язку з   цим ті клітини, метаболізм яких вищий, одержу­ють більше кисню, а споживання кисню клітина­  ми холодних кінцівок менше, ніж клітинами пра­цюючих органів.      При сполученні гемоглобіну з вуглекислим га­зом утворюється карбгемошобін, а з чадним газом   — корбоксигемомобін. Наявність в навколишньо­му повітрі 0,1% чадного газу веде до зв'язування  80%  гемоглобіну, що небезпечно для життя. У ви­падках отруєння чадним газом необхідно забезпе­чити потерпілому штучне дихання газовою  сумі­шшю   з вмістом 95% кисню  та 5% вуглекислого  газу, а також переливання сумісної крові.      При дії на кров сильних, окислювачів (бертолетова сіль, марганцевокислий калій та ін.) утворюється стійка сполука — метгемоглобін. До його  складу входить, окисне трьохвалентне залізо. При  утворенні в організмі значної кількості метгемоглобіну забезпечення тканин киснем порушується,  наступає смерть від нестачі кисню.     

Гемоглобін ембріона і новонародженої дитини  називається фетальним гемоглобіном. Він швидше  і повніше з'єднується з киснем. В крові новонаро­джених кількість гемоглобіну більша, Ніж у дорослих  (17-24 г%), до віку одного року його вміст в крові  знижується (до 11-12 г%) з поступовим збільшенням в онтогенезі до норми дорослих (12-14 г°о).      В організмі постійно відбувається синтез і розпад гемоглобіну.

Розпад еритроцитів в печінці супроводжується відщепленням заліза гема. Части­на його після окислення перетворюється в білірубин і збирається в жовчному міхурі. Друга части­на заліза в складі білків ферритина і сидерофіліна  йде в кістковий мозок для синтезу нових молекул  гемоглобіну і в тканини для дихальних фермен­тів. Невелика частина заліза депонується в печінці (мал. 51 і 52).      Концентрація гемоглобіну в крові спортсме­на, при інших рівних умовах, є непрямим - показником аеробних можливостей організму.

Існує тісний зв'язок між загальним вмістом гемоглобіну в  циркулюючій   крові  і максимальним   споживанням  кисню. Ця  закономірність   характерна як для спортсменів, так і для   осіб, що не займаються спортом. Проте у   спортсменів забезпечення організму кис­нем досягається не стільки за рахунок зростання концентрації гемоглобіну в крові   (що пов'язано із збільшенням концентрації еритроцитів і в'язкості), скільки за рахунок збільшення його загального вмісту   і загального об'єму крові (Я.М.Коц. 1980).   Це  значною мірою  сприяє збільшенню   хвилинного об'єму крові без суттєвого зростання її в'язкості.

Міоглобін м'язів. В серцевому і скелетних м'язах знаходиться м'язовий гемоглобін  — міоглобін. Його простетична група   — гем ідентична такій же групі молекул гемоглобіну, а білок глобін має меншу молекулярну  масу, ніж глобін гемоглобіну. Міоглобін визначає червоний колір м'язів. Зв'язуючи близько 14% загальної кількості кисню, він відіграє важли­ву роль в забезпеченні м'язових клітин   киснем, а також при натужені, коли в   силу великого внутрішньом'язового тис­ку перетискаються капіляри і порушується кровообіг.

3. Функціональна характеристика            лейкоцитів

      Лейкоцити  — це безколірні ядерні   клітини розіміром 8-20мкм (мал. 53). В   І мм куб. крові людини їх міститься від 4 до   10 тисяч. Більше 50% Лейкоцитів знаходиться за межами кровоносних судин.   Кількість лейкоцитів в крові зростає при прийнятті їжі, особливо з великим вмістом біллів (травний лейкоцитоз), при фізичних навантаженнях (міогенний лейкоцитоз), вагітності, при прийнятті гарячих і  холодних ванн, а також при хронічних та інфекційних захворюваннях, лейкозах   — злоякісній проліферації лейкоцитів, не­  здатних: виконувати захисну функцію.

    Основною функцією  лейкоцитів є фагоцитоз (мал. 54) і синтез антитіл. Крім того лейкоцити сти­мулюють, регенеративні процеси в організмі, прис­корюючи  тим самим загоєння ран, беруть участь в процесах руйнування відмираючих клітин, токси­нів білкового походження, мутантних клітин.    

Розрізняють зернисті (гранулоцити) і незернисті (агранулоцити) лейкоцити. До гранулоцитів відносяться нейтрофіли, еозинофіли і базофіли. Вони складаються біля 60% всіх лейкоцитів крові.

    Нейтрофіли.  Серед гранулоцитів. вони найчисельніші (65%-75%). В   залежності від фази зрілості розрізняють юні палочкоядерні і сегментоядерні нейтрофіли.

Юні нейтрофіли в крові здоро­вих людей практично не зустрічаються, кількість палочкоядерних нейтрофілів в нормі 3-6%, сегментоядерних - 51-67.%. В кровоносних судинах нейтрофіли довго не затримуються (6-8 год) і швидко мігрують в слизові оболонки, виконуючи тут свою неспецифічну захисну функцію. З допомогою сильних  лізосомних  ферментів (протеази, пептідази, оксидази і ін.) нейтрофіли руйную­ть бактеріальні клітини, а також продукти розпаду тканин.

    Еозинофіли. Кількість їх вранці і під вечір приблизно на 20% менше, а опівночі - на 30% більше середньо добової норми (1-4%). Ці коли­вання  вмісту еозинофілів в крові корелюють   з рівнем глюкокортикоідів наднирникових залоз: чим вищий рі­вень глюкокортикоїдів в кро­ві, тим менший в ній вміст еозинофілів, і навпаки. 0сновна функція еозинофілів — фагоцитоз і руйнування ток­синів білкового походження.

    Базофіли  (0,5% всіх лей­коцитів крові) функціонують в кровоносних  судинах біля 12 годин. Гранули базофілів містять в собі гепарин і гіста­мін. Гепарин активує сивороточний ліполіз, а гістамін бере участь у регуляції тонусу су­дин (розширення  кровонос­них судин, почервоніння шкі­ри тощо). До агранулоцитів крові належать лімфоцити і моноцити. На відміну від гранулоцитів лімфоцити і моноцити не мають в собі гранулоподібних включень.

   Моноцити  (4-8% всіх лейкоцитів) з кісткового моз­ку надходять в кров ще  не зрілими, їх дозрівання (збіль­шення лізосом і мітохондрій) завершується в тканинах тка­нинними  макрофагами — гістоцитами. Багато моноцитів у лімфатичних судинах, стінках альвеол; синусах пе­чінки і кісткового мозку. Моноцити часто прихо­дять на зміну нейтрофілам, активність яких в кис­лому  середовищі зони запалення знижується. У випадках, коли чужорідне тіло виявляється стій­ким до дії лейкоцитарних ферментів, моноцити ут­ворюють навколо нього обмежуючий вал активно розмножуючись  діленням.

    Лімфоцити. В крові дорослої людини їх біля 25-30% загальної кількості усіх лейкоцитів. Роз­різняють Т- і В-лімфоцити. Т-лімфоцити вироб­ляються  в тимусі, В-лімфоцити — переважно в кістковому мозку, а також в лімфовузлах, мигда­линах, селезінці, апендиксі. Т-лімфоцити мають здатність після першого контакту з антигеном за­пам'ятовувати його на тривалий перід часу. Взаємодіючи з В-лімфоцитами, Т-лімфоцити сприяють перетворенню їх в плазматичні клітини, які почи­нають активно виробляти специфічні імуноглобуліни — антитіла (мал. 55).

    В крові підтримується відносна постійність кіль­кісного співвідношення усіх вищезгаданих форм лей­коцитів. Це співвідношення, виражене в процентах, називають лейкоцитарною формулою (табл. 15).                                     Таблиця 15     Лейкоцитарна  формула здорової людини