При разных температурных условиях

СВЕРТЫВАНИЕ крови - сложный биологический процесс, протекающий при участии солей кальция, витамина К, ферментов тромбопластина, промбина и других компонентов плазмы (рис. 6).

Нанести по одной капле крови, вытекающей из надрезанного уха животного, на три предметных стекла. Одно стекло поместить в термостат при +40^оС, другое стекло положить на стол (при комнатной температуре), третье - на снег.

Через каждую минуту наклонять стекла с кровью и повторять до тех пор, пока кровь не свернется. Определить скорость свертывания крови у различных животных.

 

 

4. Определение физико-химических свойств крови. Значение.

 

Цвет крови определяется наличием гемоглобина. Артериальная кровь характеризуется ярко-красной окраской, что зависит от содержания в ней гемоглобина, насыщенного кислородом (оксигемоглобина). Венозная кровь имеет темно-красную с синеватым оттенком окраску, что объясняется наличием в ней не только оксигемоглобина, но и восстановленного гемоглобина, на долю которого приходится приблизительно 1/3 от общего его содержания. Чем более активен орган, и чем больше гемоглобин отдал кислорода тканям, тем более темной выглядит венозная кровь.

Относительная плотность крови зависит от содержания эритроцитов и насыщения их гемоглобином. Она колеблется в пределах от 1,052 до 1,062. У женщин относительная плотность крови несколько ниже, чем у мужчин. Относительная плотность плазмы крови, в основном, определяется концентрацией белков и составляет 1,029 – 1,032.

Вязкость крови определяется по отношению к вязкости воды и соответствует 4,5 – 5,0. Следовательно, кровь человека в 4,5 – 5 раз более вязкая, чем вода. Вязкость крови зависит, главным образом, от содержания эритроцитов и в гораздо меньшей степени от белков плазмы. В то же время вязкость венозной крови несколько больше, чем артериальной, что связано с поступлением в эритроциты углекислоты, благодаря чему незначительно увеличивается их размер. Вязкость крови возрастает при опорожнении депо крови, содержащей большее число эритроцитов.

Вязкость плазмы не превышает 1,8–2,2. Больше всего на вязкость плазмы влияет белок фибриноген. Так, вязкость плазмы по сравнению с вязкостью сыворотки, в которой фибриноген отсутствует, приблизительно на 20% выше. При обильном белковом питании вязкость плазмы, а, следовательно, и крови может повышаться. Увеличение вязкости крови является неблагоприятным прогностическим признаком для людей, больных атеросклерозом и предрасположенных к таким заболеваниям, как ишемическая болезнь сердца (стенокардия, инфаркт миокарда), облитерирующий эндартериит, инсульты (кровоизлияние в мозг или образование тромбов в сосудах головного мозга).

Осмотическое давление крови. Осмотическим давлением принято называть силу, которая заставляет растворитель (для крови это вода) переходить через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного в более концентрированный раствор. Осмотическое давление крови вычисляют криоскопическим методом с помощью определения депрессии (точки замерзания), которая для крови составляет 0,54°-0,58°. Депрессия молярного раствора (раствор, в котором растворена 1 грамм-молекула вещества в литре воды) соответствует 1,86°. Общая молекулярная концентрация в плазме и эритроцитах равна приблизительно 0,3 грамм-молекулы на литр. Подставив значения в уравнение Клапейрона (Р = cRT, где Р – осмотическое давление, с – молекулярная концентрация, R – газовая постоянная, равная 0,082 литр-атмосферы, и Т – абсолютная температура), легко рассчитать, что осмотическое давление для крови при температуре 37°С составляет 7,6 атмосферы (0,3х0,082х310=7,6). У здорового человека осмотическое давление колеблется в пределах от 7,3 до 7,6 атмосфер.

Осмотическое давление крови зависит в основном от растворенных в ней низкомолекулярных соединений, главным образом солей. Около 95% от общего осмотического давления приходится на долю неорганических электролитов, из них 60% – на долю NaCl. Осмотическое давление в крови, лимфе, тканевой жидкости, тканях приблизительно одинаково и отличается завидным постоянством. Даже если в кровь поступает значительное количество воды или соли, то и в этих случаях осмотическое давление не претерпевает существенных изменений. При избыточном поступлении воды в кровь она быстро выводится почками, а также переходит в ткани и клетки, что восстанавливает исходную величину осмотического давления. Если же в кровь поступает повышенная концентрация соли, то в сосудистое русло переходит вода из тканевой жидкости, а почки начинают усиленно выводить соли. На осмотическое давление в небольших пределах могут оказать влияние продукты переваривания белков, жиров и углеводов, всасывающиеся в кровь и лимфу, а также низкомолекулярные продукты клеточного метаболизма.

Поддержание постоянства осмотического давления играет чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности клеток. Их существование в условиях резкого колебания осмотического давления стало бы невозможным из-за обезвоживания тканей (при увеличении осмотического давления) или в результате разбухания от избытка воды (при снижении осмотического давления).

Онкотическое давление является частью осмотического и зависит от содержания крупномолекулярных соединений (белков) в растворе. Хотя концентрация белков в плазме довольно велика, общее количество молекул из-за их большой молекулярной массы относительно мало, благодаря чему онкотическое давление не превышает 25-30 мм рт. столба. Онкотическое давление в большей степени зависит от альбуминов (на их долю приходится до 80% онкотического давления), что связано с их относительно малой молекулярной массой и большим количеством молекул в плазме.

 

Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Чем больше его величина, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани, и наоборот. Онкотическое давление не только влияет на образование тканевой жидкости и лимфы, но и регулирует процессы образования мочи, а также всасывание воды в кишечнике.

Если концентрация белка в плазме снижается, что наблюдается при белковом голодании, а также при тяжелых поражениях почек, то наступают отеки, так как вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани.

Температура крови во многом зависит от интенсивности обмена того органа, от которого она оттекает. Чем интенсивнее осуществляется обмен веществ в органе, тем выше температура оттекающей от него крови. Следовательно, в одном и том же органе температура венозной крови всегда больше, чем артериальной. Это правило, однако, не распространяется на поверхностные вены кожи, соприкасающиеся с атмосферным воздухом и принимающие непосредственное участие в теплообмене. У теплокровных (гомойотермных) животных и человека температура крови в состоянии покоя в различных сосудах колеблется от 37° до 40°. Так, кровь, оттекающая от печени по венам, может иметь температуру 39,7°. Резко повышается температура крови при интенсивной мышечной работе.

При движении крови не только происходит некоторое выравнивание температуры в различных сосудах, но и создаются условия для отдачи или сохранения тепла в организме. В жаркую погоду через кожные сосуды протекает больше крови, что способствует отдаче тепла. В холодную погоду сосуды кожи суживаются, кровь вытесняется в сосуды брюшной полости, что приводит к сбережению тепла.

Концентрация водородных ионов и регуляция pH крови. Известно, что реакция крови определяется концентрацией водородных ионов. H+-ион представляет собой атом водорода, несущий положительный заряд. Степень же кислотности любой среды зависит от количества H+-ионов, находящихся в растворе. С другой стороны, степень щелочности раствора определяется концентрацией гидроксильных (OH^-) ионов, несущих отрицательный заряд. Чистая дистиллированная вода при нормальных условиях рассматривается как нейтральная потому, что в ней содержится одинаковое количество Н⁺- и ОН^--ионов.

В десяти миллионах литров чистой воды при температуре 22° С находится 1,0 грамм ионов водорода, или 1/10⁷, что соответствует 10^-7.

В настоящее время кислотность растворов принято выражать как отрицательный логарифм абсолютного количества водородных ионов, содержащихся в единице объема жидкости, для чего пользуются общепринятым обозначением pH. Следовательно, pH нейтральной дистиллированной воды равняется 7. Если pH меньше 7, то в растворе будут превалировать H+-ионы над OH^--ионами, и тогда среда будет кислой, если же pH больше 7, то среда окажется щелочной, ибо в ней будут преобладать OH^--ионы над H+-ионами.

В норме pH крови в среднем соответствует 7,36,±0,03 т.е. реакция носит слабоосновной характер. pH крови отличается удивительным постоянством. Его колебания крайне незначительны. Так, в условиях покоя pH артериальной крови соответствует 7,4, а венозной – 7,34. В клетках и тканях pH достигает 7,2 и даже 7,0, что зависит от образования в них в процессе обмена веществ кислых продуктов метаболизма. При различных физиологических состояниях pH крови может изменяться как в кислую (до 7,3), так и в щелочную (до 7,5) сторону. Более значительные отклонения pH сопровождаются для организма тяжелейшими последствиями. Так при pH крови 6,95 наступает потеря сознания, и если эти сдвиги в кратчайший срок не ликвидируются, то неминуема смерть. Если же концентрация H+ уменьшается, и pH становится равным 7,7, то наступают тяжелейшие судороги (тетания), что также может привести к смерти.

В процессе обмена веществ ткани выделяют в тканевую жидкость, а, следовательно, и в кровь, кислые продукты обмена, что должно приводить к сдвигу pH в кислую сторону. В результате интенсивной мышечной деятельности в кровь человека может поступать в течение нескольких минут до 90 г молочной кислоты. Если такое количество молочной кислоты было бы прибавлено к такому же количеству дистиллированной воды, то концентрация водородных ионов возросла бы в ней в 40000 раз. Реакция же крови при этих условиях практически не изменяется, что объясняется наличием буферных систем крови. Кроме того, в организме постоянство pH сохраняется за счет работы почек и легких, удаляющих из крови CO2, избыток кислот и щелочей.

Постоянство pH крови поддерживается буферными системами: гемоглобиновой, карбонатной, фосфатной и белками плазмы.

Самой мощной является буферная система гемоглобина. На ее долю приходится 75% буферной емкости крови. Эта система включает восстановленный гемоглобин (HHb) и калиевую соль восстановленного гемоглобина (KHb). Буферные свойства системы обусловлены тем, что KHb, будучи солью слабой кислоты, отдает ион K+ и присоединяет при этом ион H+, образуя слабодиссоциированную кислоту: H+ + KHb = K+ + HHb.

pH крови, подтекающей к тканям, благодаря восстановленному гемоглобину, способному связывать CO2 и H+-ионы, остается постоянной. В этих условиях HHb выполняет функции щелочи. В легких же гемоглобин ведет себя как кислота (оксигемоглобин, HHbO2, является более сильной кислотой, чем углекислота), что предотвращает защелачивание крови.

Карбонатная буферная система (H2CO3/NaHCO3) по своей мощности занимает второе место. Ее функции осуществляются следующим образом: NaHCO3 диссоциирует на Na+ и HCO3^-. Если в кровь поступает кислота более сильная, чем угольная, то происходит обмен ионами Na+ с образованием слабодиссоциированной и легко растворимой угольной кислоты, что предотвращает повышение концентрации H+ в крови. Увеличение же содержания угольной кислоты приводит к ее распаду (это происходит под влиянием фермента карбоангидразы, находящегося в эритроцитах) на воду и углекислый газ. Последний же поступает в легкие и выделяется наружу. Если же в кровь проникает щелочь, то она реагирует с угольной кислотой, образуя бикарбонат натрия (NaHCO3) и воду, что опять-таки препятствует сдвигу pH в щелочную сторону.

Фосфатная буферная система образована дигидрофосфатом натрия (NaH2PO4) и гидрофосфатом натрия (Na2HPO4). Первое из них ведет себя как слабая кислота, второе – как соль слабой кислоты. Если в кровь попадает более сильная кислота, то она реагирует с Na2HPO4, образуя нейтральную соль и увеличивая количество малодиссоциируемого NaH₂PO4^-:

Na₂HPO4 + Н₂СО₃ = NaНСО₃ + NaH2PO4.

Избыточное количество дигидрофосфата натрия при этом будет удаляться с мочой, благодаря чему соотношение NaH2PO4 и Na2HPO4 не изменится.

Если же в кровь ввести сильное основание, то оно будет взаимодействовать с дигидрофосфатом натрия, образуя слабоосновной гидрофосфат натрия. При этом рН крови изменится крайне незначительно. В данной ситуации избыток гидрофосфата натрия выделится с мочой.

Белки плазмы крови играют роль буфера, ибо обладают амфотерными свойствами, благодаря чему в кислой среде ведут себя как основания, а в основной – как кислоты.

Буферные системы имеются и в тканях, где они сохраняют рН на относительно постоянном уровне. Главными буферами тканей являются клеточные белки и фосфаты. В процессе метаболизма кислых продуктов образуется больше, чем основных. Вот почему опасность сдвига рН в кислую сторону более велика. Благодаря этому в процессе эволюции буферные системы крови и тканей приобрели большую устойчивость к действию кислот, чем оснований. Так, для сдвига рН плазмы в щелочную сторону требуется прибавить к ней в 40-70 раз больше NaOH, чем к дистиллированной воде. Для сдвига же рН в кислую сторону необходимо добавить к плазме в 300-350 раз больше НСl, чем к воде. Основные соли слабых кислот, содержащихся в крови, образуют так называемый щелочной резерв крови. Его величина определяется по тому количеству углекислоты, которое может быть связано 100 мл крови при напряжении CO2, равном 40 мм рт. ст.

Постоянное соотношение между кислотными и щелочными эквивалентами позволяет говорить о кислотно-щелочном равновесии крови.

Важная роль в поддержании постоянства рН отводится нервной регуляции. При этом преимущественно раздражаются хеморецепторы сосудистых рефлексогенных зон, импульсы от которых поступают в продолговатый мозг и другие отделы ЦНС, что рефлекторно включает в реакцию периферические органы – почки, легкие, потовые железы, желудочно-кишечный тракт, деятельность которых направляется на восстановление исходной величины рН. Установлено, что при сдвиге рН в кислую сторону почки усиленно выделяют с мочой анион Н₂РО₄^-. При сдвигах рН крови в щелочную сторону увеличивается выделение почками анионов НРО₂^- и НСО₃^-. Потовые железы человека способны выводить избыток молочной кислоты, а легкие – СО₂.

При различных патологических состояниях может наблюдаться сдвиг pH как в кислую, так и в щелочную сторону. Первый из них носит название ацидоза, второй – алкалоза. Более резкие изменения pH происходят при наличии патологического очага непосредственно в тканях.

Суспензионная устойчивость крови (скорость оседания эритроцитов – СОЭ). С физико-химической точки зрения кровь представляет собой суспензию, или взвесь, ибо форменные элементы крови находятся в плазме во взвешенном состоянии. Под суспензией, или взвесью, понимается жидкость, содержащая равномерно распределенные частички другого вещества. Взвесь эритроцитов в плазме поддерживается гидрофильной природой их поверхности, а также тем, что они (как и другие форменные элементы) несут отрицательный заряд, благодаря чему отталкиваются друг от друга. Если отрицательный заряд форменных элементов уменьшается, что может быть связано с адсорбцией положительно заряженных белков или катионов, то создаются благоприятные условия для склеивания эритроцитов между собой. Особенно резко склеивание эритроцитов наблюдается при увеличении в плазме концентрации фибриногена, гаптоглобина, церулоплазмина, a- и b-липопротеинов, а также иммуноглобулинов, концентрация которых может возрастать при беременности, воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваниях. При этом названные белки, адсорбируясь на эритроцитах, образуют между ними мостики, благодаря чему возникают так называемые монетные столбики (агрегаты). Чистая сила агрегации является разностью между силой в образовавшихся мостиках, силой электростатического отталкивания отрицательно заряженных эритроцитов и сдвиговой силой, вызывающей распад агрегатов. Не исключено, что сцепление молекул белков на поверхности эритроцитов происходит за счет слабых водородных связей и дисперсных сил Ван-дер-Ваальса.

Сопротивление «монентных столбиков» трению меньше, чем суммарное сопротивление составляющих их элементов, так как при образовании агрегатов снижается отношение поверхности к объему, благодаря чему они быстрее оседают.

"Монетные столбики", образуясь в кровотоке, могут застревать в капиллярах и тем самым препятствовать нормальному кровоснабжению клеток, тканей и органов.

Если кровь поместить в пробирку, предварительно добавив в нее вещества, препятствующие свертыванию, то через некоторое время можно будет увидеть, что она разделяется на два слоя: верхний состоит из плазмы, а нижний представляет собой форменные элементы, главным образом эритроциты. Исходя из этих свойств, Ферреус предложил изучать суспензионную устойчивость эритроцитов, определяя скорость их оседания в крови, свертываемость которой устраняется предварительным добавлением лимоннокислого натрия. Эта реакция в настоящее время получила наименование «скорость оседания эритроцитов» (СОЭ).

Определение СОЭ ведется с помощью капилляра Панченкова, на котором нанесены миллиметровые деления. Капилляр ставится в штатив на 1 час и затем определяется величина слоя плазмы над поверхностью осевших эритроцитов.

Нормальная СОЭ обусловлена нормальной протеинограммой плазмы. Величина СОЭ зависит от возраста и пола. У мужчин она равна 6-12 мм/час, у взрослых женщин – 8-15 мм/час, у стариков обоего пола до 15-20 мм/час. Наибольший вклад в увеличение СОЭ вносит белок фибриноген; при увеличении его концентрации более 3 г/литр СОЭ повышается. Уменьшение величины СОЭ часто наблюдается при увеличении уровня альбуминов. При возрастании гематокритного числа (полицитемия) СОЭ снижается. При уменьшении гематокритного числа (анемия) СОЭ всегда увеличивается.

СОЭ резко увеличивается во время беременности, когда содержание фибриногена в плазме значительно возрастает. Повышение СОЭ наблюдается при наличии воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваний, при ожогах, отморожениях, а также при резком уменьшении числа эритроцитов в крови. Уменьшение СОЭ ниже 3 мм/час является неблагоприятным признаком, ибо свидетельствует об увеличении вязкости крови.

Величина СОЭ зависит в большей степени от свойств плазмы, нежели эритроцитов. Так, если поместить эритроциты мужчины с нормальной СОЭ в плазму беременной женщины, то они начнут оседать с такой же скоростью, как и у женщин при беременности.

 

5. Определение буферных свойств крови. Значение щелочного и кислотного буфера сыворотки крови.

 

Кровь играет определяющую роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия, изменение которого может привести к развитию патологических состояний или гибели организма. Поэтому в организме существуют специальные системы, которые препятствуют изменению рН крови и других биологических жидкостей при образовании кислых и щелочных продуктов или при большом поступлении воды. Такую роль выполняют отдельные физиологические системы (дыхательная, выделительная), а также буферные системы. Последние очень быстро (в течение нескольких секунд) реагируют на изменение концентрации Н⁺ и ОН^- в водных средах и являются срочными регуляторами кислотно-основного состояния в тканях организма.

Буферные системы – это смесь слабой кислоты и её растворимой соли, двух солей или белков, которые способны препятствовать изменению рН водных сред. Действие буферных систем направлено на связывание избытка Н⁺ или ОН^- в среде и поддержание постоянства рН среды. При действии буферной системы образуются слабодиссоциируемые вещества или вода. К основным буферным системам крови относятся бикарбонатная, белковая (гемоглобиновая) и фосфатная. Имеются также ацетатная и аммонийная буферные системы.

Бикарбонатная буферная система - мощная и самая управляемая система крови и внеклеточной жидкости. На её долю приходится около 10% всей буферной ёмкости крови. Бикарбонатная система представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из молекулы угольной кислоты Н₂СО₃, выполняющую роль донора протона, и бикарбонат-иона НСО₃^-, выполняющего роль акцептора протона:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^-

Истинная концентрация недиссоциированных молекул Н₂СО₃ в крови незначительна и находится в прямой зависимости от концентрации растворённого СО₂. При нормальном значении рН крови (7,4) концентрация ионов бикарбоната НСО₃^- в плазме крови превышает концентрацию СО₂ примерно в 20 раз. Бикарбонатная буферная система функционирует как эффективный регулятор в области рН = 7,4. Механизм действия этой системы заключается в том, что при выделении в кровь относительно больших количеств кислых продуктов протоны Н⁺ взаимодействуют с ионами бикарбоната НСО₃^-, что приводит к образованию слабодиссоциируемой Н₂СО₃.

Последующее снижение концентрации Н₂СО₃ достигается в результате ускоренного выделения СО₂ через лёгкие в результате их гипервентиляции. Если в крови увеличивается количество оснований, то они, взаимодействуя со слабой угольной кислотой, образуют ионы бикарбоната и воду. При этом не происходит сколько-нибудь заметных сдвигов в величине рН. Кроме того, для сохранения нормального соотношения между компонентами буферной системы в этом случае подключаются физиологические механизмы регуляции кислотно-основного равновесия: происходит задержка в плазме крови некоторого количества СО₂ в результате гиповентиляции лёгких. Бикарбонатная система тесно связана с гемоглобиновой системой.

Фосфатная буферная система представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из иона Н₂РО₄^- (донор протонов, выполняет роль кислоты) и иона НРО₄^2- (акцептор протонов, выполняет роль соли). Фосфатная буферная система составляет лишь 1% от буерной ёмкости крови. В других тканях эта система является одной из основных. Фосфатная буферная система способна оказывать влияние при изменениях рН в интервале от 6,1 до 7,7 и может обеспечивать определённую ёмкость внутриклеточной жидкости, величина рН которой в пределах 6,9-7,4. В крови максимальная ёмкость фосфатного буфера проявляется вблизи значения 7,2. Органические фосфаты также обладают буферными свойствами, но мощность их слабее, чем неорганического фосфатного буфера.

Белковая буферная система имеет меньшее значение для поддержания кислотно-основного равновесия в плазме крови, чем другие буферные системы. Белки образуют буферную систему благодаря наличию кислотно-основных групп в молекуле белков: белок-Н⁺ (кислота, донор протонов) и белок (сопряжённое основание, акцептор протонов). Белковая буферная система плазмы крови эффективна в области значений рН 7,2-7,4.

Гемоглобиновая буферная система – самая мощная буферная система крови, на её долю приходится 75% от всей буферной. Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода и углекислого газа. При насыщении кислородом гемоглобин становится более сильной кислотой (ННbО₂). Гемоглобин, отдавая кислород, превращается в очень слабую органическую кислоту (ННb).

Гемоглобиновая буферная система состоит из неионизированного гемоглобина ННb (слабая органическая кислота, донор протонов) и калиевой соли гемоглобина КНb (сопряжённое основание, акцептор протонов). Точно так же может быть рассмотрена оксигемоглобиновая буферная система. Система гемоглобина и система оксигемоглобина являются взаимопревращающимися системами и существуют как единое целое. Буферные свойства гемоглобина обусловлены возможностью взаимодействия кисло реагирующих соединений с калиевой солью гемоглобина:

КНb + Н₂СО₃ => КНСО₃ + ННb.

Это обеспечивает поддержание рН крови в пределах физиологически допустимых величин, несмотря на поступление в венозную кровь большого количества СО₂ и других продуктов обмена кислотного характера. Гемоглобин (ННb), попадая в капилляры лёгких, превращается в оксигемоглобин (ННbО₂), что приводит к некоторому подкислению крови, вытеснению части Н₂СО₃ из бикарбонатов и понижению щелочного резерва крови.

Дыхательная функция крови. Важной функцией крови является её способность переносить кислород к тканям и СО₂ от тканей к лёгким. Веществом, осуществляющим эту функцию, является гемоглобин. Гемоглобин способен поглощать О₂ при сравнительно высоком содержании его в атмосферном воздухе и легко отдавать при понижении парциального давления О₂:

Нb + О₂ ↔ НbО.

Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови О₂, в то время как в тканевых капиллярах, где парциальное давление его резко снижается, наблюдается обратный процесс – отдача кровью кислорода тканям.

Образующийся в тканях при окислительных процессах СО₂ подлежит выведению из организма. Обеспечение такого газообмена осуществляется несколькими системами организма.

Наибольшее значение имеют внешнее, или легочное, дыхание, обеспечивающее направленную диффузию газов через альвеолокапиллярные перегородки в легких и обмен газов между наружным воздухом и кровью; дыхательная функция крови, зависимая от способности плазмы растворять и способности гемоглобина обратимо связывать кислород и углекислый газ; транспортная функция сердечно-сосудистой системы (кровотока), обеспечивающая перенос газов крови от легких к тканям и обратно; функция ферментных систем, обеспечивающая обмен газов между кровью и клетками тканей, т.е. тканевое дыхание.

Диффузия газов крови осуществляется через мембрану клеток по концентрационному градиенту. За счет этого процесса в альвеолах легких в конце вдоха происходит выравнивание парциальных давлений различных газов в альвеолярном воздухе и крови. Обмен с атмосферным воздухом в процессе последующих выдоха и вдоха вновь приводит к различиям концентрации газов в альвеолярном воздухе и в крови, в связи с чем происходит диффузия кислорода в кровь, а углекислого газа из крови.

Большая часть О₂ и СО₂ переносится в форме связи их с гемоглобином в виде молекул HbO₂ и HbCO₂. Максимальное количество кислорода, связываемое кровью при полном насыщении гемоглобина кислородом, называется кислородной емкостью крови. В норме ее величина колеблется в пределах 16,0–24,0 об.% и зависит от содержания в крови гемоглобина, 1 г которого может связать 1,34 мл кислорода (число Хюфнера).

Связывание кислорода гемоглобином является обратимым процессом, зависимым от напряжения кислорода в крови, а также от других факторов, в частности от рН крови.

СО₂, образующийся в тканях, переходит в кровь кровеносных капилляров, затем диффундирует внутрь эритроцита, где под влиянием карбоангидразы превращается в угольную кислоту, которая диссоциирует на Н⁺ и НСО₃^-. НСО₃^- частично диффундируют в плазму крови, образуя бикарбонат натрия. Он при поступлении крови в легкие (как и ионы НСО₃^-, содержащиеся в эритроцитах) образует СО₂, который диффундирует в альвеолы.

Около 80% всего количества СО₂ переносится от тканей к легким в виде бикарбонатов, 10% – в виде свободно растворенной углекислоты и 10% – в виде карбоксигемоглобина. Карбоксигемоглобин диссоциирует в легочных капиллярах на гемоглобин и свободный СО₂, который удаляется с выдыхаемым воздухом. Освобождению СО₂ из связи с гемоглобином способствует превращение последнего в оксигемоглобин, который, обладая выраженными кислотными свойствами, способен переводить бикарбонаты в угольную кислоту, диссоциирующую с образованием молекул воды и СО₂.

При недостаточном насыщении крови кислородом развивается гипоксемия, которая сопровождается развитием гипоксии, т.е. недостаточным снабжением тканей кислородом. Тяжелые формы гипоксемии могут вызвать полное прекращение доставки кислорода тканям, тогда развивается аноксия, в этих случаях наступает потеря сознания, которая может закончиться смертью.

Патология газообмена, связанная с нарушением транспорта газов между легкими и клетками организма, наблюдается при уменьшении газовой емкости крови вследствие недостатка или качественных изменений гемоглобина, проявляется в виде анемических гипоксий. При анемиях кислородная емкость крови уменьшается пропорционально снижению концентрации гемоглобина. Снижение концентрации гемоглобина при анемиях ограничивает и транспорт углекислоты от тканей к легким в форме карбоксигемоглобина.

Нарушение транспорта кислорода кровью возникает также при патологии гемоглобина, например при серповидно-клеточной анемии, при инактивации части молекул гемоглобина за счет превращения его в метгемоглобин, например, при отравлении нитратами (метгемоглобинемия), или в карбоксигемоглобин (отравление СО).

Нарушения газообмена вследствие уменьшения объемной скорости кровотоки в капиллярах возникают при сердечной недостаточности, сосудистой недостаточности (в т.ч. при коллапсе, шоке), локальные нарушения – при ангиоспазме и др. В условиях застоя крови концентрация восстановленного гемоглобина возрастает. При сердечной недостаточности этот феномен особенно выражен в капиллярах отдаленных от сердца участков тела, где кровоток наиболее замедлен, что клинически проявляется акроцианозом.

Первичное нарушение газообмена на уровне клеток наблюдается главным образом при воздействии ядов, блокирующих дыхательные ферменты. В результате клетки утрачивают способность утилизировать кислород, и развивается резкая тканевая гипоксия, приводящая к структурной дезорганизации субклеточных и клеточных элементов, вплоть до некроза. Нарушению клеточного дыхания может способствовать витаминная недостаточность, например дефицит витаминов В₂, РР, являющихся коферментами дыхательных ферментов.

 

6. Определение гемолиза, его виды и механизм.

 

Гемолиз (гр. haima-кровь + lisis-растворение) - процесс разрушения оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в плазму крови. Гемоглобин эритроцитов, выходя в плазму крови, окрашивает ее в красный цвет и кровь становится прозрачной - "лаковая кровь". По механизму происхождения различают несколько видов гемолиза.

Осмотический гемолиз может возникнуть в гипотонической среде (содержание солей в нем меньше 0,85 %). Если эритроцит и другие клетки поместить в гипотоничекий раствор плазмы, то согласно закону осмоса, часть жидкости плазмы. Концентрация раствора NaCl, при которой начинается гемолиз, носит название минимальной осмотической резистентности эритроцитов. В норме она колеблется между 0,48-0,46 %. Концентрация раствора NaCl, при которой наступает полный гемолиз, называется максимальной резистентностью эритроцитов. Она равна 0,34-0,32 %. Осмотический гемолиз возможен только in vitro, т.к. в целостном организме кровь ни при каких условиях не может достигнуть столь выраженной гипотоничности. Определение осмотической резистентности один из лабораторных методов определение зрелости и функциональной полноценности эритроцитов. Незрелые, молодые эритроциты имеют повышенную резистентность, а старые эритроциты - пониженную. При этом газотранспортная активность и тех, и других снижена, поэтому чрезмерное изменение осмотической резистентности эритроцитов свидетельствует о нарушении их функции. Осмотическая резистентность – это один из показателей общего анализа крови, характеризуется двумя цифрами, например, результат 0,33-0,47 % NaCl является нормальным. Меньшая цифра указывает максимальную, а большая – минимальную стойкость эритроцитов к гемолитическому воздействию.

Ультрафиолетовая и др. виды радиации, большие дозы звука (особенно ультразвука), электрический ток (удар молнии, сетевой электроток) вызывают физический гемолиз. Под влиянием проникающей лучистой энергии в оболочке эритроцита поры оболочки расширяются. В норме оболочка состоит из слоев липида, белков и содержит большое количество пор (каналов) диаметров около 200 А.

Химический гемолиз может быть вызван хлороформом, эфиром, растворами кислот и щелочей, некоторыми лекарственными веществами (например, сульфаниламидами), разрушающими белково-липидную оболочку эритроцитов.

Биологический гемолиз могут вызываться гемолизинами растительного происхождения (отравление грибами). А также вызывается различными соединениями животного происхождения (укусы змей, насекомых (пчел), ядами паразитов человека (глистов), болезнетворных микроорганизмов столбняка, стафилококка. Биологический гемолиз усиливается гемолитической желтухе новорожденных (антирезус-фактор), лучевой болезни, при переливании несовместимых групп крови.

Температурный (или термический гемолиз) возникает при замораживании/размораживании крови в результате разрушения оболочки эритроцитов кристалликами льда. А при несчастных случаях замерзание крови в дистальных отделах конечностей.

Механический гемолиз происходит при сильных механических воздействиях на кровь, например, при встряхивании ампулы с кровью, при длительной циркуляции крови в системе аппаратов искусственного кровообращения. У здорового человека незначительный механический гемолиз может наблюдаться при длительном беге по твердому покрытию, при работах, связанных с продолжительным сильным сотрясением тела.

Физиологический гемолиз – это процесс, постоянно протекающий в организме, в результате которого в селезенке происходит захват из кровотока и разрушение «старых» эритроцитов макрофагами. Поэтому гемоглобин в плазме циркулирующей крови отсутствует (или обнаруживаются его минимальные количества – следы). При укусах пчел, ядовитых змей, переливании несовместимой в групповом отношении крови, малярии, очень больших физических нагрузках может происходить гемолиз эритроцитов в разных участках сосудистого русла. Это сопровождается появлением гемоглобина в плазме циркулирующей крови (гемоглобинемия) и выделением его с мочой (гемоглобинурия).

 

7. Определение осмотической устойчивости эритроцитов. Значение.

Осмотическая резистентность эритроцитов определяется временем на протяжении которого эритроциты остаются неразрушенными в различных растворах.

Резистентность — свойство эритроцитов противостоять разрушительным воздействиям: осмотическим, механическим, тепловым и др. В лабораторной практике наибольшее значение приобрело определение осмотической резистентности эритроцитов.

Эритроциты в гипертонических солевых растворах сморщиваются, а в гипотонических — набухают. При значительном набухании наступает гемолиз эритроцита.

Для проведения пробы готовят в пробирках растворы хлорида натрия различной концентрации (от 0,7 до 0,15 %), за тем вносят в них один и тот же объем крови (0,02 миллилитра) и оставляют на 1 час при комнатной температуре.

Через 1 час пробирки центрифугируют и определяют начало гемолиза эритроцитов по легкому порозовению раствора и полный гемолиз — по интенсивной красно-лаковой окраске раствора.

В норме минимальная осмотическая резистентность эритроцитов у взрослых людей колеблется между 0,48—0,46 %, максимальная — между 0,34—0,32 % физиологического раствора.