Физиология системы крови

1. Физиология системы крови

2. План лекции

► 1.Понятие о
системе крови, функции крови.
► 2.Состав и физико-химические свойства крови.
► 3.Эритроциты и гемоглобин. Группы крови.
► 4.Лейкоциты, миогенный лейкоцитоз.
► 5. Тромбоциты. Свертывание крови.
► 6. Регуляция системы крови.

3.

Кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая, плевральная,
суставная и другие жидкости образуют внутреннюю
среду организма. Внутренняя среда отличается
относительным постоянством своего состава и физикохимических свойств, что создает оптимальные условия
для нормальной жизнедеятельности клеток организма.
Впервые положение о постоянстве внутренней среды
организма сформулировал более 100 лет тому назад
физиолог Клод Бернар. Он пришел к заключению, что
“постоянство внутренней среды организма есть
условие независимого существования”, т.е. жизни,
свободной от резких колебаний внешней среды. В 1929
г. Уолтер Кэннон ввел термин гомеостаз.
В настоящее время под гомеостазом понимают как
динамическое постоянство внутренней среды
организма, так и регулирующие механизмы, которые
обеспечивают это состояние. Главная роль в
поддержании гомеостаза принадлежит крови.

4. Кровь относится к тканям внутренней среды организма человека и животных. С 30-х годов XX века кровь по предложению профессора

Г. Ф. Ланга
рассматривают как систему, в
которую входят образование
компонентов крови, их
разрушение, нормальное
функционирование в кровеносных
сосудах и регуляция этих
процессов.

5. Органы кроветворения

6.

7. Функции крови.

Транспортная – перенос различных веществ: кислорода, углекислого газа,
питательных веществ, гормонов, медиаторов, электролитов, ферментов и др.
Дыхательная (разновидность транспортной функции) – перенос кислорода от
легких к тканям организма, углекислого газа – от клеток к легким.
Трофическая (разновидность транспортной функции) – перенос основных
питательных веществ от органов пищеварения к тканям организма.
Экскреторная (разновидность транспортной функции) - транспорт конечных
продуктов обмена веществ (мочевины, мочевой кислоты и др.), избытка воды,
органических и минеральных веществ к органам их выделения (почки, потовые
железы, легкие, кишечник).
Терморегуляторная – перенос тепла от более нагретых органов к менее нагретым.
Защитная – осуществление неспецифического и специфического иммунитета;
свертывание крови предохраняет от кровопотери при травмах.
Регуляторная (гуморальная) – доставка гормонов, пептидов, ионов и других
физиологически активных веществ от мест их синтеза к клеткам организма, что
позволяет осуществлять регуляцию многих физиологических функций.
Гомеостатическая – поддержание постоянства внутренней среды организма
(кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и др.).

8. Защитная функция

Обеспечивается наличием механизмов свертывания крови с
образованием тромба (гемостаз) и его растворением
(фибринолиз), наличием групповой специфики крови и
различных форм активности лейкоцитов. Гемостаз
заключается в максимально быстрой коагуляции,
свертывании крови при кровотечениях. В конечном счете
образуется тромб - сеть из нитей фибрина (продукта
ферментативного превращения фибриногена), заполненная
уцелевшими клетками крови. После образования тромба
начинается его ретракция (сжатие с выделением
сыворотки), а затем фибринолиз (расщепление сгустка).

9.

Важной частью защитной функцией крови
является иммунитет. Различают два основных
вида иммунитета: неспецифический или
врожденный (к нему относится фагоцитоз) и
специфический или приобретаемый в ходе жизни
организма (к нему относятся гуморальный и
клеточный иммунитет).
Представление о неспецифическом
(неадаптивном) иммунитете - фагоцитозе
появилось в научном обиходе с 1883 года
благодаря трудам Нобелевского лауреата
профессора И.И. Мечникова. Способность к
фагоцитозу проявляют все лейкоциты, но в
наибольшей степени нейтрофилы и моноциты

10. Транспорт тепла

Около 50% энергии, образующейся в организме в процессе нормальной
жизнедеятельности, выделяется в виде тепла. Из глубоко расположенных
органов и тканей кровь уносит излишнее тепло к тканям, находящимся
ближе к поверхности тела. Охлаждение или перегревание поверхности
тела влияют на организм не только через температурные рецепторы, но
и за счет крови, протекающей через сосуды кожи, подкожной клетчатки и
легочных путей.
Роль крови как теплообменника особенно заметна при перегревании
тела, когда возрастают частота сердцебиений и скорость кровотока.
Кровь, нагревшаяся в глубине тела до 38?С, притекая к коже и
последовательно переходя в сосуды меньшего калибра, замедляет
скорость потока и постепенно приобретает температуру окружающих
участков кожи. Охлажденная кровь возвращается в венозное русло. Чем
быстрее кровоток, тем медленнее отдается тепло и кровь переходит из
артерий в вены, все еще сохраняя температуру, близкую к начальной.
Расчеты показывают также, что для отведения тепла от мозга при
нормальной его теплопродукции (около 12 ккал/ч) достаточен градиент
температур между мозгом и притекающей к нему кровью всего в 0,270С.

11. Транспортная функция крови

Заключается в переносе продуктов метаболизма и веществ из
одних участков тела в другие. Обмен воды между кровью и
окружающими тканями достигает, по некоторым расчетам,
400 л в сутки. Из организма взрослого человека выделяется за
сутки около 0,2 г аминокислот, до 30 г мочевины, 1,5-2 л воды,
в которой растворены соли, гормоны, витамины, ферменты.
На смену им в кровь поступают новые вещества путем
всасывания из пищеварительного тракта и новообразования в
тканях. Клетки желудочков мозга и спинномозгового канала
образуют ликвор (спинномозговую жидкость), используя
поступающие из крови аминокислоты и электролиты. Из
крови в лимфу переходит за сутки до 200 г белков

12. Транспорт газов

Транспорт газов кровью представляет одну из важнейших
функций крови. Газы проникают в кровь путем диффузии за
счет разности парциальных давлений и переносятся кровью,
как и другие вещества, в растворенном и химически
связанном состоянии.
Транспорт газов, участвующих в процессах нормального
дыхания, - кислорода (О2) и диоксида углерода (СО2)
представляет дыхательную функцию крови. Важнейшая роль
в этом процессе принадлежит гемоглобину, оксигенация
которого (насыщение его О2) обеспечивает содержание до 20
мл О2 в 100 мл крови. Находясь в клетках, гемоглобин не
влияет заметным образом на онкотическое и коллоидноосмотическое давление крови и в то же время проявляет
большую способность присоединять кислород (1 г
гемоглобина способен присоединить 1,34-1,36 мл О2) и играть
роль буферной системы. Общая поверхность эритроцитов
около 300 м2, что в 200 раз превышает поверхность тела.

13. Масса крови у взрослых млекопитающих и человека составляет 6,5-7,0% массы тела, у новорожденных - до 10%. Количество крови

увеличивается от 200-350 мл при
рождении до 3500-5000 мл в зрелом возрасте. Оно может
значительно увеличиться при напряженной
физической работе и уменьшиться при длительном
ограничении подвижности (гиподинамии). Примерно
80% всей крови быстро циркулирует по кровеносным
сосудам, совершая полный оборот в теле взрослого
человека за 50 с. Меньшая часть (около 20%) движется
медленно, задерживаясь в сосудах кожи, печени,
селезенки, называемых депо крови. В капиллярах, где
происходят основные процессы обмена между кровью и
окружающими тканями, скорость движения крови не
превышает 3 мм/с. В каждый момент времени примерно
75% крови находится в венах и венулах, а около 20% - в
артериях и артериолах.

14.

Только в 1658 году голландский натуралист Ян
Сваммердам с помощью примитивных
микроскопов того времени увидел в крови
крошечные тельца, названные почти столетие
спустя эритроцитами за их красноватый цвет.
Еще через 100 лет в крови были обнаружены
бесцветные клетки - лейкоциты, которые
удалось увидеть под микроскопом благодаря
тому, что мазки крови научились окрашивать.
Существенный вклад в эти исследования внес
немецкий ученый, Нобелевский лауреат Пауль
Эрлих, предложивший не только способы
окрашивания клеток, но и названия для
различных форм лейкоцитов. Примерно в то же
время (1864) немецкий биохимик Эрнст ХоппеЗейлер описал состав красящего вещества
эритроцитов и предложил для него название
"гемоглобин".

15. Показатель гематокрита, то есть отношение массы клеток к общей массе крови, равен у взрослого человека примерно 42-45%, у детей

- 55%.
В 3 л плазмы или сыворотки (3 л - это количество плазмы,
содержащееся в крови взрослого человека) содержится
2,7 л воды, около 200 г белков и примерно 60 г
низкомолекулярных веществ. В состав крови входят как
электролиты, так и неэлектролиты. Электролиты (в
мг/дл): катионы (натрий - 328, калий - 18, кальций - 10,
магний - 2), анионы (хлор - 365, бикарбонат - 60, фосфат 4, белки - до 8000); неэлектролиты (в мг/дл): глюкоза - до
100, мочевина - около 40, небелковый азот - 25, жиры - до
900, стероиды - около 400, фосфолипиды - до 250

16.

• В состав плазмы крови входят вода (90 – 92%) и сухой
остаток (8 – 10%). Сухой остаток состоит из
органических и неорганических веществ. К
органическим веществам плазмы крови относятся
белки, которые составляют 7 – 8%. Белки представлены
альбуминами (4,5%), глобулинами (2 – 3,5%) и
фибриногеном (0,2 – 0,4%). В плазме крови содержатся
также 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.
Неорганические вещества плазмы крови составляют 0,9
– 1%. К этим веществам относятся в основном катионы
Nа+, Са2+, К+, Mg2+ и анионы Сl-, НРО42-, НСО3-.
Содержание катионов является более жесткой
величиной, чем содержание анионов. Ионы
обеспечивают нормальную функцию всех клеток
организма, в том числе клеток возбудимых тканей,
обусловливают осмотическое давление, регулируют рН.
В плазме постоянно присутствуют все витамины,
микроэлементы, промежуточные продукты
метаболизма (молочная и пировиноградная кислоты).

17. Форменные элементы крови человека в мазке. 1 – эритроцит, 2 – сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит, 3 – палочкоядерный

нейтрофильный гранулоцит, 4
– юный нейтрофильный
гранулоцит, 5 –
эозинофильный гранулоцит, 6
– базофильный гранулоцит, 7 –
большой лимфоцит, 8 –
средний лимфоцит, 9 – малый
лимфоцит, 10 – моноцит, 11 –
тромбоциты (кровяные
пластинки).

18. Физико-химические свойства крови

Относительная плотность крови – 1,050 – 1.060 зависит в
основном от количества эритроцитов. Относительная
плотность плазмы крови – 1.025 – 1.034, определяется
концентрацией белков.
Вязкость крови – 5 усл.ед., плазмы – 1,7 – 2,2 усл.ед., если
вязкость воды принять за 1. Обусловлена наличием в крови
эритроцитов и в меньшей степени белков плазмы.
Осмотическое давление крови – сила, с которой растворитель
переходит через полунепроницаемую мембрану из менее в
более концентрированный раствор.. 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 (NаСl).
Осмотическое давление определяет распределение воды
между тканями и клетками.

19. Онкотическое давление крови – 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. При
снижении онкотического давления крови происходит выход воды из сосудов
в интерстициальное пространство, что приводит к отеку тканей.
Кислотно-основное состояние крови (КОС). Активная реакция крови
обусловлена соотношением водородных и гидроксильных ионов рН –
концентрацию водородных ионов В норме рН – 7,36 (реакция
слабоосновная); артериальной крови – 7,4; венозной – 7,35. При различных
физиологических состояниях рН крови может изменяться от 7,3 до 7,5.
Активная реакция крови является жесткой константой, обеспечивающей
ферментативную деятельность. Крайние пределы рН 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.

20. pH крови

Электролиты образуют определенное соотношение
водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов, так
что активная реакция крови (рН) равна примерно
7,35 (слабощелочная). Такое кислотно-основное
состояние крови (КОС) является оптимальным для
всех процессов обмена веществ, прежде всего для
активности ферментов. КОС крови поддерживается
благодаря наличию в крови специальных буферных
систем

21.

• В организме человека всегда имеются условия для сдвига активной
реакции крови в сторону ацидоза или алкалоза, которые могут привести
к изменению рН крови. Поддержание постоянства рН крови является
важной физиологической задачей и обеспечивается буферными системами
крови. К буферным системам крови относятся гемоглобиновая,
карбонатная, фосфатная и белковая.
• Буферные системы нейтрализуют значительную часть поступающих в
кровь кислот и щелочей, тем самым препятствуя сдвигу активной
реакции крови. В организме в процессе метаболизма в большей степени
образуется кислых продуктов. Поэтому запасы щелочных веществ в
крови во много раз превышают запасы кислых, Их рассматривают как
щелочной резерв крови.
• Буферная система гемоглобинана 75% обеспечивает буферную емкость
крови. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем
восстановленный гемоглобин. В тканевых капиллярах при диссоциации
оксигемоглобина происходит отдача кислорода и появление большого
количества щелочно реагирующих солей гемоглобина, Последние
взаимодействуют с кислыми продуктами распада, например угольной
кислотой. В результате образуются бикарбонаты и восстановленный
гемоглобин, В легочных капиллярах гемоглобин, отдавая ионы водорода,
присоединяет кислород и становится сильной кислотой, которая
связывает ионы калия. Ионы водорода используются для образования
угольной кислоты, в дальнейшем выделяющейся из легких в виде Н2О и
СО2.

22.

Карбонатная буферная система по своей мощности занимает второе место.
Она представлена угольной кислотой (Н2СО3) и бикарбонатом натрия
или калия (NaНСО3, КНСО3) в пропорции 1/20. Если в кровь поступает
кислота, более сильная, чем угольная, то в реакцию вступает, например,
бикарбонат натрия. Образуются нейтральная соль и
слабодиссоциированная угольная кислота. Угольная кислота под
действием карбоангидразы эритроцитов распадается на Н2О и СО2,
последний выделяется легкими в окружающую среду. Если в кровь
поступает основание, то в реакцию вступает угольная кислота, образуя
гидрокарбонат натрия и воду. Избыток бикарбоната натрия удаляется
через почки. Бикарбонатный буфер широко используется для коррекции
нарушений кислотно-основного состояния организма.
Фосфатная буферная система состоит из натрия дигидрофосфата
(NаН2РО4) и натрия гидрофосфата (Nа2НРО4). Первое соединение
обладает свойствами слабой кислоты и взаимодействует с поступившими
в кровь щелочными продуктами. Второе соединение имеет свойства
слабой щелочи и вступает в реакцию с более сильными кислотами.
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.
Буферные системы имеются и в тканях, что способствует поддержанию
рН тканей на относительно постоянном уровне. Главными буферами
тканей являются белки и фосфаты.

23.

Белки плазмы в силу их способности присоединять воду
создают онкотическое, а электролиты и другие молекулы коллоидно-осмотическое давление крови, притягивающее
воду из тканей.
Благодаря значительной молекулярной массе (от 70 до
1300 кД) белки придают крови определенную вязкость,
замедляющую скорость движения крови по сосудам, а
ионизация аминокислотных остатков в полипептидных
цепях придает белкам определенные буферные свойства,
необходимые для поддержания кислотно-основного
состояния крови на оптимальном уровне.
----------------------------------------------------------------------Кроме этого, каждый белок выполняет важную
специальную функцию: альбумин (53% всех белков)
обеспечивает транспорт веществ; глобулины (40%) транспорт липидов, железа, меди, оксидазную и иммунную
активность; фибриноген (5%) - свертывание крови;
ферритин - транспорт железа, необходимого для синтеза
гемоглобина и цитохромов; церулоплазмин - транспорт
меди; эритропоэтин - активацию кроветворения; альфаамилаза - расщепление углеводов; 12 белков системы
комплемента - иммунную активность.

24.

Эритроциты - наиболее многочисленная
фракция клеток, их количество в 1 мкл
крови около 5 млн, общее число в крови
взрослого человека до 25•1012. У
млекопитающих во время созревания
эритроциты теряют внутриклеточные
органоиды и ядро, при этом они
приобретают двояковогнутую форму и
утрачивают способность к делению.
Средний диаметр эритроцитов взрослого
человека около 7 мкм, новорожденного до
10 мкм. Форма эритроцитов изменяется
благодаря эластичности их мембраны, что
позволяет им проходить через капилляры,
большинство которых имеют диаметр 5

25.

26.

27.

28.

В каждом эритроците
содержится 200-300 млн
молекул гемоглобина,
различающихся по
аминокислотному составу
полипептидных цепей. Во
время созревания клеток в
органах кроветворения
вначале ядро диктует
рибосомам синтез
полипептидных цепей
гемоглобина типа F, а позже
начинается биосинтез
гемоглобина типа А,
имеющего полипептидные
цепи с несколько иным
составом и чередованием
аминокислотных остатков.
Содержание гемоглобина в 1 л
крови взрослых людей равно в
среднем 145 г, отклонения
зависят от пола, состояния
здоровья, условий питания.
Содержание гемоглобина F в
крови взрослого человека
составляет около 1%.

29.

30.

Продолжительность жизни эритроцитов до 120
сут. Это значит, что ежесуточно разрушается
1/120 их общего количества, ежеминутно около
108 клеток и столько же образуется им на
смену. Обновление ускоряется в условиях
недостатка кислорода (гипоксии), после
кровопотерь, при разного рода анемиях.
Эритроциты по мере старения фагоцитируются
лейкоцитами и макрофагами (рис. 4) селезенки,
которую называют кладбищем эритроцитов

31.

32.

Лейкоциты, число которых в 1 мкл крови колеблется
от 4 до 9 тыс., представлены несколькими формами,
различающимися по наличию или отсутствию
зернистости в цитоплазме (гранулоциты и
агранулоциты), по сродству к основным или кислым
красителям (базофилы, окси- или эозинофилы,
нейтрофилы), по форме ядра (сегменто- или
палочкоядерные), по величине (малые, средние,
большие).. Исследуя мазок крови, составляют
лейкоцитарную формулу - соотношение разных форм
лейкоцитов в капле крови. Если в 1 мкл крови
содержится 7000 лейкоцитов, то соотношение между
разными их формами может быть таким: гранулоциты
(нейтрофилы - 4150, эозинофилы - 165, базофилы 44), агранулоциты (лимфоциты - 2185, моноциты 456).

33.

34.

Количество лейкоцитов в крови в значительной
степени колеблется из-за их способности мигрировать
из крови в ткани и обратно (последнее характерно
для лимфоцитов), а также за счет выхода
депонированных клеток из кроветворных органов,
селезенки, легких. Известны явления
"физиологического" увеличения количества
лейкоцитов (лейкоцитоза): пищеварительного (после
еды), миогенного (после тяжелой физической
работы), эмоционального и болевого. Известны
явления снижения числа лейкоцитов ниже нормы
(лейкопении) по причинам генетическим или в
результате повреждения стромы кроветворных
органов, например вследствие облучения

35.

Тромбоциты, или кровяные пластинки - самые
мелкие форменные элементы крови, их
диаметр не превышает 4 мкм. В 1 мкл крови
содержится до 400 000 тромбоцитов. Они
содержат массу биологически активных
веществ: 11 факторов свертывания крови,
ферменты гликолиза, запас АТФ и др.
Тромбоциты проявляют удивительную
способность к адгезии - прилипанию к клеткам
эндотелия в местах повреждения стенки сосуда,
а также к агрегации. Продолжительность
жизни тромбоцитов 5-11 сут.

36.

Известно, что при переливании крови от одного
человека (донора) к другому (реципиенту) может
возникнуть так называемая несовместимость. Она
обусловлена взаимодействием антигенов
(гликофоринов, моносахаров и остатков сиаловых
кислот, находящихся у реципиента на поверхности
эритроцитов, см. рис. 3) с одноименными антителами,
содержащимися в плазме крови донора. Это стало
известно еще в начале XX века благодаря работам
Нобелевского лауреата К. Ландштейнера из Вены и Я.
Янского из Праги. Результатом взаимодействия
одноименных антигенов и антител является
агглютинация - склеивание эритроцитов, образование
агрегатов, закупоривающих кровеносные сосуды. Этот
конгломерат принципиально отличается от тромба.

37.

Все известные антигены и антитела крови
человека объединяются в группы, число
которых в настоящее время достигает 50.
Распространенные в наибольшем количестве,
то есть присутствующие в крови каждого
человека, - это варианты системы АВО (I-IV
группы), MN и резус. Конфликты,
вызываемые встречами несовместимых групп
крови, возможны между организмами матери
и развивающегося в ее теле плода.

38. Определение групп крови