Функціональна система, що забезпечує сталість осмотичного тиску
В С Т У П
Кров є засобом транспорту речовин і разом з лімфою та міжклітинною рідиною належить до внутрішнього середовища організму. Завдяки чітко відрегульованій постійності свого складу та властивостям внутрішнє середовище забезпечує відносно незалежне існування організму в зовнішньому середовищі. Компоненти внутрішнього середовища мають спільні та відмінні фізико-хімічні властивості, впливають один на одного, і їх стан залежить від діяльності багатьох систем організму.
Система крові – це сукупність виконавчих органів (кров, яка циркулює та депонована; органи кровотворення та кроворуйнування) та механізмів регуляції (нервової та гуморальної), діяльність яких спрямована на підтримання адекватних змін складових компонентів крові для забезпечення пристосувальних реакцій.
Кров бере участь у транспорті речовин, сприяє виведенню продуктів метаболізму, здійснює захист від чужорідних білків та небілкових чинників, впливає на регуляцію різноманітних функцій організму.
Розділ „Фізіологія крові” є одним з найважливіших у підготовці лікаря будь-якої спеціальності, оскільки стан внутрішнього середовища віддзеркалює всі процеси в організмі, які характеризують гомеостаз, гомеокінез та пристосувальні реакції при зміні показників внутрішнього середовища та взаємодії організму з зовнішнім середовищем.
Вивчення розділу „Фізіологія крові” необхідне для вивчення наступних розділів фізіології та інших дисциплін, зокрема, патологічної фізіології та всіх клінічних професійно-орієнтованих дисциплін.
НАВЧАЛЬНі ЦІЛІ
• Трактувати поняття системи крові, механізми її регуляції на основі аналізу параметрів гомеостазу: об'єму крові, кислотно-лужної рівноваги, осмотичного тиску, кількісного та якісного складу плазми та формених елементів крові.
• Трактувати фізіологічні закономірності функцій системи крові: дихальної, транспортної, захисної.
• Трактувати фізіологічні закономірності функцій підтримання рідкого стану крові та розвитку гемостазу при пошкодженні кровоносних судин.
• Робити висновки про стан фізіологічних функцій організму, які здійснюються за участю системи крові, на підставі кількісних та якісних показників крові: гематокритного показника, кількості еритроцитів, гемоглобіну, лейкоцитів, тромбоцитів, лейкоцитарної формули, колірного показника, швидкості осідання еритроцитів (ШОЕ), часу зсідання крові, тривалості кровотечі.
• Аналізувати вікові зміни складу крові, функцій та механізмів регуляції.
• Пояснювати фізіологічні основи методів дослідження функцій системи крові: кількості формених елементів крові, гемоглобіну, ШОЕ, осмотичної стійкості еритроцитів, тривалості кровотечі, часу зсідання крові, визначення групи крові в системі АВО та СDE.
ТЕМА 1 ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КРОВІ
Кров входить до складу великої кількості функціональних систем організму. Разом з нервовою системою кров об’єднує органи в єдиний організм. У той же час відокремлюють більш вузьке поняття - власне система крові або фізіологічна система крові (ФСК).
До складу ФСК входить:
1) периферична кров;
2) органи кровотворення та руйнування крові;
3) механізми нервової і гуморальної регуляції складу
крові.
Функції крові
Функції крові важливі і різноманітні. Практично всі вони пов'язані з циркуляцією крові по кровоносних судинах. Тому основною функцією крові вважають транспортну функцію. Виділяють декілька її різновидів.
1 Дихальна функція(транспорт газів: О2 від легенів до тканин, СО2 від тканин до легенів).
2 Трофічна функція(транспорт поживних речовин від шлунково-кишкового тракту та інших органів до всіх тканин організму).
3 Екскреторна функція(транспорт кінцевих продуктів метаболізму до органів виділення).
4 Регуляторна функція(транспорт гормонів і біологічно-активних речовин від ендокринних залоз до органів - мішеней).
5 Захисна функція(транспорт фагоцитів та імуноглобулінів).
6 Терморегуляторна функція(транспорт тепла від енергомістких органів - печінки та інших внутрішніх органів - до поверхні тіла).
Крім того, кров'ю здійснюється транспорт патогенних факторів - мікроорганізмів, токсинів, емболів, пухлинних клітин. Транспорт останніх призводить до розвитку метастазування злоякісних пухлин.
Крім транспортної функції, дуже велике значення крові у підтримці гомеостатичних показників організму. Тому її другою важливою функцією є гомеостатична функція.Виділяють декілька її різновидів.
1 Підтримка сталості хімічного складу і фізичних властивостей крові(осмотичного тиску, рН, температури, концентрації іонів та інше).
2 Підтримка сталого об'єму циркулюючої крові.
3 Підтримка антигенного гомеостазу.
Третьою, важливою, функцією крові є креаторна функція.Макромолекули, які переносяться кров’ю, здійснюють міжклітинну передачу інформації, що забезпечує регуляцію внутрішньоклітинних процесів синтезу білків, збереження ступеня диференційованості клітин, відновлення і підтримку структури тканин.
Склад і кількість крові
Периферична кров- це кров, яка циркулює в судинах і депонується в депо.
Об'єм циркулюючої крові (ОЦК) складає у дорослої здорової людини 6-8 % маси тіла, або 70 - 75 мл/кг маси (приблизно 4 - 6 л).
ОЦК є важливою фізіологічною константою. ОЦК залежить від:
1) віку (у новонароджених ОЦК складає 10% маси тіла і лише у період статевого дозрівання знижується до рівня дорослої людини);
2) статі (у чоловіків – 7 - 8%, у жінок – 6 - 7% маси тіла);
3) функціонального стану організму (у фізично тренованих вищий, у спортсменів може досягати 10%).
Нормальна величина ОЦК називається нормоволемією,збільшений ОЦК - гіперволемією,зменшений ОЦК - гіповолемією.
Периферична кров складається із плазми (55 - 60%) і формених елементів (40 - 45%).
Процентний об’єм формених елементів крові називається гематокритом. У нормі величина гематокриту практично цілком залежить від кількості в крові еритроцитів, оскільки, як правило, їх об’єм складає близько 99% від об’єму всіх формених елементів крові. Лише при деяких формах лейкозів у зв’язку з розвитком анемії і суттєвим зростанням кількості циркулюючих лейкоцитів частка останніх у величині гематокриту зростає.
Гематокрит визначають за методом Уїнтроба.У спеціальну центрифужну пробірку набирають 2 мл крові, додають до неї антикоагулянт і центрифугують 10 хвилин при 1000 обертів за хвилину. Клітини крові, маса яких більша, ніж плазми, осядуть на дно. Оскільки лейкоцити більш легкі, ніж еритроцити, вони утворять тонкий білуватий шар між еритроцитами і плазмою (рис.1).
 |
Плазма
Лейкоцити
Еритроцити,
Тромбоцити
Рисунок 1
Величина гематокриту залежить від:
1) статі ( у чоловіків 44% - 46%, у жінок – 41% - 43%);
2) віку (у новонароджених на 20% вищий, ніж у жінок; у дітей - на 10%);
3) умов існування (при адаптації до гірської місцевості гематокрит може суттєво збільшуватися).
Зростання гематокриту призводить до збільшення в'язкості крові, а отже, до підвищення навантаження на серце, порушення кровообігу.
Функціональне значення компонентів плазми крові
Основними компонентами плазми крові є:
· вода (91%);
· білки (8%);
· електроліти (0,9%).
Значення води
1 Вода є середовищем, в якому знаходяться розчинені
речовини і клітини крові.
2 Вода є показником, який визначає ОЦК.
3 Необхідна для здійснення обміну речовин між кров'ю і
тканинною рідиною.
4 Впливає на реологічні властивості крові ( наприклад, в’язкість).
5 Завдяки високій теплоємності здійснює перенесення тепла.
Значення білків
1Транспортна роль. У молекулі білків є особливі ділянки, здатні зв'язувати неорганічні речовини (наприклад, іони, воду) та органічні сполуки (наприклад, гормони, біологічно активні речовини) і переносити їх. З’єднання цих речовин з білками забезпечує:
1) утримання невеликих молекул у судинному руслі при проходженні крові через нирки;
2) запобігання їх руйнуванню ферментами крові.
Існують неспецифічні і специфічнітранспортні білки. Неспецифічні - здатні приєднувати різні речовини і переносити їх (більшість альбумінів транспортують гормони, кальцій). Специфічні - транспортують тільки певні речовини. Наприклад, церулоплазмін - іони міді, трансферин - залізо, гаптоглобін - білірубін.
2 Трофічна роль.Білки є джерелом амінокислот, які з течією крові надходять до периферичних тканин і використовуються для утворення власних, специфічних для даного органа білків. Білки є джерелом енергії. При розщепленні в організмі 1 г білка утворюється 4,1 ккал.
Трофічна функція білків використовується в клініці при порушеннях природних шляхів харчування у так званому парентеральному харчуванні, коли білкові суспензії вводять безпосередньо у судинне русло.
3 Ферментативна роль.У плазмі крові знаходиться велика кількість білків-ферментів. Розрізняють секреторні та індикаторні (клітинні) ферменти. Секреторні ферменти синтезуються в печінці і вивільнюються в плазму крові, де виконують свою функцію. Типовими представниками цієї групи є білки-ферменти зсідання крові. Індикаторні ферменти надходять у кров із інших органів. Як правило, їх активність невисока. За умов патологічних станів ферменти „вимиваються” із клітин у кров і їх активність суттєво зростає, що є індикатором ступеня ураження. Тому кількісне визначення ферментів крові є одним із доступних лабораторних методів діагностики. Наприклад, активність АлАт (аланінамінотрансферази) підвищується при захворюваннях печінки. Активність АсАТ (аспартатамінотрансферази) до 20 раз зростає при інфаркті міокарда. Активність лактатдегідрогенази зростає при інфаркті міокарда, гепатиті, міопатіях, пухлинах, лейкозах.
4. Участь в гемостазі.Білки входять до складу біохімічних систем плазми крові, які забезпечують гемостаз, а саме:
- системи зсідання;
- антикоагулянтної системи;
· фібринолітичної системи;
· калікреїнкінінової системи.
5 Участь у підтримці рН крові.Білки утворюють білковий буфер. У кислому середовищі вони поводять себе як луги, зв’язуючи кислоти; у лужному, навпаки, реагують як кислоти, зв’язуючи луги. Ця властивість білків називається амфотерністю. У найбільшій мірі буферні властивості притаманні карбоксильним групам і аміногрупам.
6Підтримка реологічних властивостей крові,а саме в’язкості. При збільшенні кількості білків в'язкість підвищується, при зменшенні, навпаки, - знижується.
7 Білки є джерелом біологічно активних речовин.Наприклад. із α2-глобулінів утворюються кініни, ангіотензин.
8 Захисне значення.Білки беруть участь у неспецифічному та специфічному захисті організму. Неспецифічна лінія захисту представлена білками системи комплементу, інтерферонами, орозомукоїдом, інгібіторами вірусів. Специфічна - антитілами: уродженими (аглютиніни) та набутими.
9Здійснення креаторних зв’язків. Білки беруть участь у передачі інформації, яка впливає на генетичний апарат клітин, забезпечує ріст, розвиток, диференціювання тканин. Наприклад, білками є фактор росту нервової тканини, еритропоетин і т.д.
10Створення онкотичного (колоїдно-осмотичного) тиску.
Ронк = 25 – 30 мм рт. ст. На 80% онкотичний тиск створюється альбумінами (молекула альбуміну має невеликий розмір, і в одиниці об'єму плазми його кількість найбільша).
К а п і л я р
Артеріальна частина Венозна частина
Ргк = 32,5ммHg Ргк = 17.5ммHg
Рок = 25ммHg Рок = 25ммHg
 
|
Фільтрація Реабсорбція
М і ж к л і т и н н а р і д и н а
Ргт = 3 ммHg Ргт = 3 ммHg
Рот = 4,5 ммHg Рот = 4,5 ммHg
Рисунок 2 - Роль онкотичного тиску в перерозподілі води в
організмі
Стінка капілярів вільно проникна для невеликих молекул електролітів і води. Тому осмотичний тиск у плазмі крові і інтерстиціальній рідині приблизно однаковий. Великі молекули, перш за все білки, майже не проходять через стінку капілярів. Тому між плазмою і міжклітинною рідиною створюється градієнт концентрації білків (градієнт онкотичного тиску - Ронк). У капілярі Ронк вищий, ніж у інтерстиції. Важливе значення в перерозподілі води, поряд з онкотичним тиском, має гідростатичний тиск - тиск рідини на стінку капіляра (з одного боку на стінку капіляру тисне кров, з іншого - міжклітинна рідина). Гідростатичний тиск крові більший, ніж гідростатичний тиск інтерстиціальної тканини. У різних частинах капіляра гідростатичний тиск різний, саме це і забезпечує обмін води між кров’ю і тканинною рідиною (рис.2).
Обмін води здійснюється двома шляхами:
1) фільтрації (перехід води із капіляра в тканини);
2) реабсорбції (перехід води із тканини в кров).
Напрямок руху води визначається величиною фільтраційного тиску (Рф):
Рф = (Ргк +Рот) - (Ргт + Рок),
ргк - гідростатичний тиск крові;
рот - онкотичний тиск тканинної рідини;
ргт - гідростатичний тиск тканинної рідини;
рок - онкотичний тиск крові.
Якщо Рф >0 - здійснюється фільтрація.
Якщо Рф<0 - здійснюється реабсорбція.
Фільтрації сприяє зростання ргк і рот, а реабсорбції - зростання ргт і рок
В артеріальному кінці капіляра
Рф = (32,5 + 4,5) - (25 + 3) = 9 мм рт. ст. - відбувається фільтрація, вода переходить у тканини.
В міру руху крові капіляром, у результаті виходу води, гідростатичний тиск зменшується. Приблизно посередині капіляра Рф = 0, і вихід рідини припиняється.
У венозному кінці капіляра
Рф = (17,5 + 4,5) - (25 + 3) = - 6 мм рт. ст. - відбувається реабсорбція, вода надходить у капіляр.
На початку капіляра приблизно 0,5% плазми переходить в тканини. Оскільки Рф в артеріальній частині капіляра (Рф = 9 мм рт ст.) більший, ніж у венозній частині (Рф = - 6 мм рт ст.), то у кровоток повертаються не всі 100% рідини, а приблизно 90%. 10% видаляється через лімфатичні судини.
Зазначені величини тисків можуть відрізнятися в різних органах і залежати від активності органа. Описаний механізм фільтрації - реабсорбції називається механізмом Старлінга.
Зміна кожного із зазначених параметрів може порушувати співвідношення фільтрації і реабсорбції.
Наприклад, зниження концентрації білків у плазмі крові призводить до зниження реабсорбції, затримки води в позаклітинному середовищі і розвитку інтерстиціального набряку. Це явище відбувається при голодуванні (кахетичні набряки); при патологічних процесах у нирках, внаслідок яких виникають протеїнурія і втрата білка (нефротичні набряки); при порушенні синтезу альбумінів печінкою (печінкові набряки); при алергічних і запальних процесах, коли відбувається зростання проникності судинної стінки і білки плазми виходять в позаклітинний простір (мембраногенні набряки) та інші.
Склад білків плазми крові
Білки плазми крові поділяють на декілька фракцій:
1 Альбуміни (35-50 г/л). Є переважно невеликими білками, молекулярна маса яких не перевищує 70 000 Да. У руслі крові циркулюють достатньо тривалий час : період напіввиведення складає близько 10-15 діб. Основними функціями альбумінів є транспортна і трофічна. Завдяки високій гідрофільності, невеликим розмірам і високій концентрації у плазмі крові альбуміни відіграють провідне значення у створенні онкотичного тиску. Зменшення концентрації альбумінів до 30 г/л і нижче призводить до суттєвого зниження онкотичного тиску і розвитку набряків.
2 Глобуліни (20-40 г/л): α1, α2, β, γ. Молекулярна маса складає 44 000-130 000 Да. Термін циркуляції глобулінів менший, ніж альбумінів : період напіввиведення - до 5 діб. Основними функціями глобулінів є транспортна і захисна.
3 Фібриноген (2-4 г/л). Є найбільшим білком плазми крові. Має провідне значення в процесах зсідання крові та утворенні тромбу.
Співвідношення між альбумінами і глобулінами називається альбумін-глобуліновим коефіцієнтом. У нормі він дорівнює 1,5 - 2,3.
Значення електролітів
Основним значенням електролітів плазми крові є створення осмотичного тиску. Росм=7,5 атм (0,3 осмоля, 745 кПа, 5600 мм рт. ст.). Величина осмотичного тиску визначається кількістю розчинених частинок, а не їх розмірами. На 96% осмотичний тиск зумовлений іонами Na+ і СІ-, тому що молекулярна маса NaCl мала і на одну одиницю маси цієї речовини припадає багато молекул.
Розчини, осмотичний тиск яких такий самий, як і у плазмі крові, називаються ізотонічними (наприклад, 0,9% розчин NaCl, розчин Рінгера, Рінгера-Лока, Тіроде, 5% розчин глюкози, гемодез). Розчини з більшим, ніж у плазмі, осмотичним тиском називаються гіпертонічними, а з меншим - гіпотонічними.
У гіпертонічному розчині вода виходить з клітин, клітини ущільнюються, порушується їх нормальний тургор. Це явище називається плазмолізом. У клініці його використовують при підрахунку еритроцитів: кров розводять 4% розчином NaCl, еритроцити ущільнюються і їх легше рахувати.
У гіпотонічному розчині вода заходить у клітини, клітини набухають, виникає клітинний набряк і … руйнування клітин, яке називається гемолізом. В обох випадках життєдіяльність клітин порушується або навіть унеможливлюється (рис.3).
Рисунок 3
Вимоги до кровозамінників:
1 Ізотонічність. Осмотичний тиск кровозамінників має дорівнювати р осм плазми. 0,9% розчин NaCl є найпростішим кровозамінником.
2 Збалансований вміст неорганічних солей.
3 Ізоонкотичність. Великі молекули повільно виводяться із русла крові, сприяють більш тривалому відновленню ОЦК. Це - реополіглюкін, гемодез, полідез.
4 рН має дорівнювати рН плазми.
5 Стерильність.
6 Нетоксичність.
Класифікація кровозамінників:
1-ша група — протишокові (гемодинамічні):
низькомолекулярні декстрани — реополіглюкін;
середньомолекулярні декстрани — поліглюкін;
препарати желатини — желатиноль.
2-га група — дезінтоксикаційні:
низькомолекулярний полівінілпіролідон — гемодез;
низькомолекулярний полівініловий спирт — полідез.
3-тя група — препарати для парентерального харчування:
білкові гідролізати — гідролізат казеїну,
амінопептид,амінокровін, амінозол, гідролізин;
розчини амінокислот — поліамін, маріамін, фріамін тощо;
жирові емульсії — інтраліпід, ліпофундин;
цукри і багатоатомні спирти — глюкоза, сорбітол, фруктоза.
4-та група — регулятори водно-сольового і кислотно-основного стану: сольові розчини — ізотонічний розчин натрію хлориду, розчин Рінгера, лактосол, розчин натрію гідрокарбонату, розчин трисаміну тощо.
Функціональна система, що забезпечує сталість осмотичного тиску
Осмотичний тиск є важливою фізіологічною константою. Будь-яке відхилення осмотичного тиску від нормальних величин викликає перерозподіл води між клітиною і середовищем.
Для підтримки осмотичного тиску на сталому рівні в організмі існує функціональна система, яка складається із зовнішньої і внутрішньої ланок. В основі зовнішньої ланки лежать поведінкові реакції, спрямовані на нормалізацію осмотичного тиску. Якщо осмотичний тиск плазми крові зростає, виникає відчуття спраги і людина п’є воду. Якщо ж осмотичний тиск зменшується, виникає бажання поїсти солоного. В основі внутрішньої ланки лежать місцеві і загальнорефлекторні механізми. Місцеві механізми - це процеси , які відбуваються на рівні самої крові. При зниженні осмотичного тиску надлишок води зв'язується з низькомолекулярними білками, форменими елементами і росм зростає. При збільшенні осмотичного тиску надлишок солей адсорбується на формених елементах і транспортується до певних органів (К+, Са2+ - до м'язів, Са2+, РО4 - до кісток, Na+ , Fe2+ - до печінки, Na+ , Cu2+ - до селезінки, Na+ ,Са2+ , Zn2+ - до підшлункової залози) і росм зменшується.
Ці механізми діють протягом декількох годин, і, якщо Росм не нормалізується, включаються загальнорефлекторні механізми.
Для підтримки росм існує 3 рефлекси:
1) осморегулювальний;
2) волюморегулювальний;
3) Na-уретичний.
Осморегулювальний рефлекс
При збільшенні осмотичного тиску подразнюються осморецептори (периферичні - у судинах, серці, печінці, селезінці та центральні - у гіпоталамусі).
Від осморецепторів імпульси йдуть у супраоптичне і паравентрикулярні ядра гіпоталамуса, де утворюється АДГ (антидіуретичний гормон). По аксонах він транспортується в нейрогіпофіз і вивільнюється в кров. Це основний гормон, що зберігає воду в організмі.
Його мішенню є дистальні звивисті канальці та збиральні трубки нефрону. У дистальних звивистих канальцях АДГ взаємодіє з 
- рецепторами на базолатеральних мембранах клітин, активується вихід із клітин гіалуронідази, яка розщеплює гіалуронову кислоту міжклітинного простору, в результаті проникність епітелію канальців для води зростає. У збиральних трубках АДГ взаємодіє з V2-рецепторами, активується аденілатциклазна система, збільшується утворення цАМФ, який дифундує на апікальну мембрану, де активує проникність мембрани для води, Із V1-рецепторами АДГ взаємодіє у кровоносних судинах. Це призводить до утворення інозитолтрифосфату (ІТФ) і діацилгліцеролу (ДАГ), зниження кількості цапф і звуження судин. З цим ефектом пов'язана друга назва гормону - вазопресин.
Зниження осмотичного тиску, як правило, пов'язане зі зниженням рівня натрію в плазмі крові. Гіпонатріємія стимулює виділення нирками реніну. Ренін активує утворення ангіотензину II, який сприяє секреції альдостерону корковою речовиною наднирників. Мішенню альдостерону є дистальні звивисті канальці нефрону, де він посилює реабсорбцію іонів натрію, відновлюючи нормальний вміст натрію в плазмі. У результаті осмотичний тиск зростає.
Волюморегулювальний рефлекс
Цей рефлекс починає спрацьовувати при зменшенні ОЦК на 7 - 15% (ця зміна супроводжується зростанням росм). При цьому відбувається збудження волюморецепторів судин, внутрішніх органів і порожнин. Від волюморецепторів імпульси йдуть у гіпоталамус до супраоптичного і паравентрикулярного ядер. Тут утворюється АДГ, який посилює реабсорбцію води в нирках і викликає збільшення ОЦК і зменшення росм.
Натрійуретичний рефлекс
Цей рефлекс спрацьовує при зростанні ОЦК. У результаті чого збільшується кількість крові, що надходить до серця. Перерозтягуються стінки передсердь. У відповідь на це міоендокринні клітини передсердь вивільнюють у кров Na-уретичний гормон (атріопептин). Мішенню для нього є дистальні звивисті канальці нирок, де він зменшує реабсорбцію натрію, і, як наслідок, зростає натрійурез, діурез, зменшується ОЦК, Росм зростає.
Фізико-хімічні властивості крові:
1 Осмотичний тиск.Росм = 7,5 атм.
2 Щільність (питома вага).Визначається наявністю
розчинних речовин:
рплазми = 1,025- 1,034 г/см3;
ркрові = 1,050- 1,060 г/см3;
З В'язкість- внутрішнє тертя, яке зумовлене тертям формених елементів між собою та із судинною стінкою. В'язкість створює опір кровотоку. В'язкість рідини визначають відносно в’язкості води, яку беруть за 1.
В'язкість плазми = 1,7 - 2,2.
В'язкість цільної крові = 5.
Фактори, які впливають на в'язкість:
1) гематокрит (чим більша кількість еритроцитів,тим більша
в’язкість);
2) кількість білків (чим більша кількість білків,тим більша
в’язкість).
4 Активна реакція крові (рН).
рН крові - зворотний логарифм концентрації іонів водню. рН обумовлено співвідношенням у крові водневих (Н+) та гідроксильних (ОН) іонів.
рН арт. крові = 7,4.
рН вен. крові = 7,36.
Зменшення рН (закислення крові) називається ацидозом. Підвищення рН (улужнення крові) називається алкалозом.
Тривалий зсув рН навіть на 0,1 - 0,2 може стати смертельним. Крайніми межами змін рН, сумісними із життям, є значення 7,0 - 7,8. Але ці коливання не повинні бути тривалими, бо порушення рН може призвести до загибелі організму.