ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ. Методическое пособие к практическим занятиям по нормальной физиологии для студентов медицинских факультетов высших учебных заведений Бишкек 2007
 Скачать 2.74 Mb.
|
|
1 КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КЫРГЫЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ для студентов медицинских факультетов высших учебных заведений) Бишкек 2007 2 КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КЫРГЫЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ для студентов медицинских факультетов высших учебных заведений) Бишкек 2007 3 ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ. Методическое пособие к практическим занятиям по нормальной физиологии./Кыргызско - Российский Славянский университет. – Бишкек 2007. - стр. 53 Составители Завкафедрой ФМБД КРСУ, проф. А.Г. Зарифьян Ст. преп. каф. ФМБД КРСУ О.В. Рябова Доц. каф. норм физиологии КГМА З.Э. Эсенбекова. Рецензент Зав. каф. СЕНД КРСУ доц. Э.М. Кучук Печатается по решению кафедры ФМБД и РИСО КРСУ КРСУ 2007 г. 4 Введение Кровь, наряду с лимфой и тканевой жидкостью, образует внутреннюю среду организма, омывающую все его клетки и ткани. Прекращение снабжения их кровью даже на короткий срок ведет к необратимым изменениям в организме, что связано с ее важными для жизни функциями. Транспортная функция крови обеспечивает органы и ткани необходимыми питательными веществами и кислородом, удаляя из них продукты обмена, а также сохраняет температурный гомеостаз. Наряду с нервной системой кровь обеспечивает функциональное единство всех частей организма. Как гуморальное звено регуляторных механизмов кровь участвует в стабилизации всех констант организма. Сохраняя постоянство своего состава, кровь, тем не менее, является достаточно лабильной системой, быстро отражающей происходящие в организме изменения - как в норме, таки в патологии. Отклонение некоторых устойчивых физико-химических констант крови от нормальных величин служит диагностическим признаком ряда заболеваний. Клеточный состав крови отличается разнообразием строения, функций и свойств. Эволюционное развитие организмов создало наиболее оптимальные условия для выполнения своих функций клетками крови человека. Так эритроциты потеряли ядро и изменили форму, что способствовало более эффективному переносу газов кровью. Специализация лейкоцитов помогает им участвовать в различных видах защиты организма. Переливание цельной крови или отдельных ее компонентов является одним из могущественных методов лечения, применяемым почти во всех областях современной медицины, однако необходимо учитывать совокупность признаков, характеризующих антигенные свойства форменных элементов, особенно эритроцитов. Понимание механизмов взаимосвязи свертывающей и противосвертывающей систем гемостаза позволяет целенаправленно выходить на решение таких глобальных проблем, как борьба с кровотечениями и внутрисосудистыми тромбозами. Знание физиологии крови важно для всех студентов – медицинских высших учебных заведений, что вызвало необходимость переиздания прежнего пособия Физиология крови 2000 года. К преимуществам данного пособия относится более подробное изложение материала по физико-химическим свойствам крови, гемостазу, наличие большего количества иллюстраций и практических работ по темам, что помогает повысить качество и степень усвоения данного раздела физиологии. Перечень вопросов для повторения предыдущего курса нацеливает студентов на более осознанное усвоение знаний, необходимых будущему врачу. 5 Тема №1. Кровь, ее состав, физико-химические свойства Цель Знать количество, состав и функции крови. Знать основные физико-химические свойства и константы крови. Перечень навыков, которыми должен овладеть студент Уметь практически доказать значение физико-химических показателей крови в состоянии организма. Уметь рассчитать количество крови у человека. Необходимо повторить из курса химии, физики, биологии следующие понятия открытые термодинамические системы, внутренняя среда организма, осмотическое и онкотическое давления, -кислотно-основное состояние, понятие рН, - вязкость и плотность жидкости. Вопросы для самоподготовки Внутренняя среда, еѐ компоненты, свойства. Гомеостаз. 2.Гистогематические барьеры, строение, свойства, функции. Кровь как часть внутренней среды определение, количество, состав и функции. Гематокрит. Объемы крови общий, депонированный и циркулирующий, их характеристика. Вязкость и плотность крови, их величина и физиологическое значение. Факторы, определяющие вязкость крови. Плазма крови, процентное соотношение ее составных частей. Минеральные соли, их общие и специфические функции осмотическое давление крови, определение, величина, значение, факторы, обуславливающие и регулирующие данный параметр; -физиологический (изотонический, гипертонический, гипотонический и изоионический растворы - плазмолиз и гемолиз крови, виды гемолиза. 8. Белки плазмы крови, их функции - виды белков, их значение -онкотическое давление крови, определение, величина, значение. Роль органических веществ плазмы крови. Понятие о кислотно-щелочном гомеостазе, его роль - активная реакция крови (рН), еѐ состояние - физико-химические механизмы, регулирующие постоянство рН, буферные системы крови, их виды и характеристика 6 физиологические механизмы, поддерживающие кислотно-щелочной гомеостаз (роль легких, печени, почек, ЖКТ и костной ткани основные изменения кислотно-щелочного состояния крови ацидоз, алкалоз, их характеристика. Домашнее задание Заполнить табл. 1. «Гомеостатические параметры крови. Часть 1. Основополагающий материал. Живой организм представляет собой открытую термодинамическую систему, постоянно обменивающуюся с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Одноклеточные существа получают все необходимое из внешней среды через поверхностную мембрану, однако с усложнением организма, дифференцировкой тканей, выходом на сушу, появилась необходимость обеспечения обмена веществ через комплекс жидкостей, омывающих органы и ткани. Возникла внутренняя среда, включающая кровь тканевую жидкость и лимфу Состав всех элементов внутренней среды различен, так как они разделены гистогематическими барьерами. В состав данных барьеров входит стенка сосудов, имеющая различную проницаемость, а также мембраны тканей, способные в разной степени участвовать в обмене веществ между клеткой и жидкостями внутренней среды. Особую роль играют гематоэнцефалические барьеры, отделяющие клетки центральной нервной системы от крови и поддерживающие постоянство межклеточной жидкости головного и спинного мозга. Таким образом, избирательная проницаемость барьеров обеспечивает определенную специфику состава микросреды клеток, необходимую для их жизнедеятельности (см. рис. 1 и 2) (по Судакову КВ, 2000 г. Изменения в среде, окружающей организм, прямо или опосредованно влияют на состояние его внутренней среды, однако, эти воздействия обычно не сопровождаются большими отклонениями от нормы и не вызывают серьезных нарушений в физиологических процессах благодаря автоматической саморегуляции. Впервые вопрос о значении постоянства внутренней среды поставил французский ученый Клод Бернар в ХIХ веке, но принципы саморегуляции ее параметров разработал американский ученый У. Кеннон. Он же предложил способность организма сохранять относительное динамическое постоянство внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций назвать гомеостазом (гомеостазисом). Основой теории гомеостаза является положение о том, что возмущающие факторы, вызывая сдвиг какой-либо константы, одновременно включают механизмы, восстанавливающие величину данного показателя, те. сдвиг констант сразу же автоматически устраняется системой регулирования. 7 Рис 1 и 2. Гистогематический и гематоэнцефалический барьеры по К.В.Судакову, М.Медицина. 2000). 8 Гомеостаз характеризуется константами – определенными значениями параметров внутренней среды или величинами физиологических и биохимических процессов, состояний регуляторных систем и т.п. Константы имеют определенную амплитуду колебаний и характер их регуляции. У жестких констант амплитуда колебаний очень незначительна (осмотическое давление крови, рН, ионный состав крови и др, даже кратковременное отклонение данных констант от нормы сопровождается нарушением физиологического состояния организма. Пластичные константы допускают более резкие отклонения от нормальных величин, но эти отклонения не вызывают значительных нарушений функций. Составные компоненты внутренней среды различаются по локализации, составу, свойствам, но все их функции направлены на обеспечение оптимальной физиологической работоспособности клеток и тканей. Наиболее доступной и информативной частью внутренней среды с клинической точки зрения является кровь. Кровь – жидкая соединительная ткань организма, находящаяся в сердечно-сосудистой системе. Кровь и органы, в которых происходит образование и разрушение форменных элементов, объединены в единую систему крови, состояние которой регулируется нейрогуморальными механизмами. Функции крови разнообразны и определяются постоянным движением ее по сосудистому руслу. В результате транспортной функции клетки и органы получают необходимое количество кислорода для окислительно–восстано- вительных реакций (дыхательная функция, удаляются продукты метаболизма и углекислый газ (экскреторная функция, снабжаются питательными веществами, витаминами, микроэлементами и т.п. (трофическая функция. Движение крови обеспечивает и постоянство температуры, удаляя избыток тепловой энергии из внутренних органов и согревая поверхностно расположенные клетки (терморегуляторная функция. Кровь участвует в поддержании некоторых параметров гомеостаза (рН, осмотического давления, а также выполняет защитную роль, обеспечивая иммунный статус организма и препятствуя потере крови за счет системы гемостаза. Кроме того, лейкоциты крови способны к фагоцитозу, поглощая опасные для организма вещества и микробов. Общее количество крови составляет 6 – 8% от массы тела, причем у мужчин в среднем имеется 5 – 5,5 литров, ау женщин – 4,0 - 4,5 литров. Большее количество крови на единицу массы у мужчин объясняется более высоким уровнем обмена веществ. Объем циркулирующей крови (ОЦК) составляет около половины всего ее содержания, а остальная распределена по органам–депо: печени (20%), селезенке (16%), сосудах кожи (10%). ОЦК изменяется в соответствии с потребностями организма мышечная деятельность сопровождается увеличением ОЦК, вовремя сна или покоя данный показатель снижается. Депонированная кровь отличается от циркулирующей более высоким содержанием форменных элементов. 9 лейкоциты плазма эритроциты При центрифугировании кровь разделяется на два слоя плазму и осевшие форменные элементы. Часть объема крови, приходящаяся на клеточную долю, называется гематокритом ив норме составляет 40-45% (рис 3). Рис. 3. Вид крови после центрифугирования. Кровь характеризуется следующими физико-химическими константами вязкостью, плотностью, осмотическими онкотическим давлениями, а также своей активной реакцией (рН). Вязкость крови – это взаимодействие частиц крови между собой, ее величина определяется количеством форменных элементов, белков плазмы и характером движения крови и отличается в разных сосудах, но при определении ее в пробирке цельная кровь враз, а плазма в 2,2 раза более вязкая, чем вода. Данный показатель характеризует внутреннее сопротивление крови при движении ее по сосудам. Плотность (удельный вес цельной крови равен 1,05 – 1,06 (по сравнению с водой, а плазмы – 1,025-1,029. Данный параметр, также как и вязкость, находится в прямой зависимости от гематокрита и влияет на скорость оседания эритроцитов. Осмотическое и онкотическое давления, а также кислотно-основное состояние крови зависит от состава и свойств плазмы. Жидкая часть крови – плазма – состоит на 90-91% из воды, белков (6,5 - 8%) и минеральных солей (1%). Помимо них здесь обнаруживаются около 1% других веществ гормонов, ферментов, азотосодержащих веществ, питательных компонентов, микроэлементов и др. Вода является универсальным растворителем для полярных молекул – солей, сахаров, спиртов, разрывая практически все виды молекулярных и межмолекулярных связей. Химические и физические свойства воды связаны с малыми размерами молекул, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Вода, входящая в состав живых тканей различается по составу, свойствами функциям, в жидкой воде существуют кластеры и пустоты. Кластеры образованы большим количеством прочно связанных между собой, ориентированных молекул – связанная вода. Пустоты образованы свободными молекулами, способными принимать всевозможные 10 виды ориентации. Между кластерами и свободной водой происходит непрерывный обмен, подчиняющийся закону действующих масс. Минеральные компоненты плазмы составляют около 1%. Минеральные соли (ионы натрия, калия, кальция, хлора, магния и др) выполняют специфические функции – участвуют в формировании биопотенциалов клеток, свертывании крови, сокращении мышц, являются коферментами, и т.п. Общей функцией всех солей является создание осмотического давления. Осмотическое давление (Р осм ) – сила, с которой молекулы растворителя давят на полупроницаемую мембрану и определяют движение растворителя НО) из менее концентрированной среды в более концентрированную. Самодвижение растворителя называется осмосом Р осм. зависит от моляльности раствора, которая определяется количеством диссоциирующих на катионы и анионы солей. У человека их концентрация составляет 0,9%, а Р осм. – 7,6 -8 атм (около 5600 мм. рт.ст.). Большая часть осмотического давления приходится на долю NaCl, хотя в поддержании Р осм. участвуют и другие ионы, а также растворенные не электролиты (глюкоза и мочевина. Осмотическое давление крови, лимфы и тканевой жидкости одинаково, оно определяет обмен воды между кровью и тканями, так как мембрана капилляров проницаема, а большинства клеток непроницаема для ионов натрия и хлора. Изменение Р осм. жидкости, окружающей клетку, ведет к нарушению в них водного обмена, вызывая отеки или дегидратацию (обезвоживание. Это видно на примере эритроцитов, помещенных в гипертонический раствор NaCl, (с повышенным осмотическим давлением) где они теряют воду и сморщиваются плазмолиз. Наоборот, в гипотоническом растворе (с низким осмотическим давлением) эритроциты набухают, увеличиваются в объеме из-за поступления в них воды и даже могут раствориться осмотический гемолиз) Кровь при этом становится прозрачной и ярко красной (лаковая кровь) Поступление жидкости в организм должно происходить в виде изотонического раствора. Чаще всего используется 0,9% раствор хлористого натрия (физиологический раствор) рис. 4). Данный раствор полностью не может заменить плазму крови, так как он компенсирует только осмотическое давление, ноне выполняет специфические функции минеральных веществ и не содержит белковый состав. Для восстановления водно-солевого состава крови необходимо использовать изоионические растворы, включающие не только ионы натрия, но и калия, кальция, бикарбонаты (раствор Рингера). В растворе Рингер - Локка трофическую функцию выполняет глюкоза. Осмотическое давление является жесткой константой гомеостаза. Рис Состояние эритроцитов в растворах с разной тоничностью 11 Нарушение физиологических констант плазмы определяют состояние эритроцитов. Так, появление в ней гемолитических ядов, переливание иногруппной крови, действии некоторых растительных факторов вызывает разрушение оболочки эритроцитов - биологический гемолиз, под действием лекарственных препаратов или других химических веществ возникает химический гемолиз, замораживание или перегревание крови сопровождается термическим гемолизом, длительное взбалтывание или резкие механические воздействия приводят к механическому гемолизу. Белки плазмы. Плазма крови содержит 4-4,5% альбуминов, 2-2,5% глобулинов, 0,3% фибриногена. Они выполняют следующие функции- обеспечивают оптимальную вязкость плазмы, что определяет характер кровотока (при снижении вязкости крови эритроциты начинают двигаться турбулентно, что нарушает кровообращение - способствуют поддержанию онкотического давления плазмы, а, следовательно, и водного баланса организма - являются резервом для построения тканевых белков - обеспечивают процессы роста, развития и дифференцировки тканей - являются переносчиками гормонов, витаминов, метаболитов, микроэлементов, липидов, пигментов и других веществ - принимают участие в регуляции активной реакции крови (рН); - участвуют в свертывании (фибриноген, протромбин и др - являясь фактором специфического и неспецифического иммунитета, обеспечивают защиту организма (глобулины - стабилизируют эритроциты и определяют скорость их оседания (СОЭ); - осуществляют передачу генетической информации - характеризуют групповую принадлежность крови. Осмотическое давление, создаваемое белками крови, называется онкотическим давлением (Р онк ). Величина Р онк меньше осмотического давления (25-30 мм.рт.ст.), что объясняется небольшим количеством грамм-молекул белков и их низкой подвижностью. Белки плазмы представлены преимущественно альбуминами и глобулинами, но альбумины имеют большую моляльную концентрацию, поэтому величина онкотического давления определяется в большей мере альбуминами. Количество белков в плазме крови намного больше, чем в тканевой жидкости (6-8% против 0,5%), соответственно и онкотическое давление в данных компонентах внутренней среды различно. Значение онкотического давления крови в обмене воды хорошо иллюстрирует схема Старлинга (рис 5). Гидростатическое давление в капилляре, создаваемое работой сердца, обеспечивает фильтрацию воды с растворенными низкомолекулярными веществами из капилляра в тканевую жидкость, а белки плазмы, неспособные проникать через базальную мембрану сосудов, удерживают ее в капилляре. Снижение содержания белков в плазме крови, особенно альбуминов, ведет к потере жидкости плазмой и отеку тканей. Наоборот, увеличение белков 12 способствует задержке воды в крови. На способности белков удерживать воду с растворенными веществами в кровяном русле основано применение таких плазмозаменяющих противошоковых препаратов, как полиглюкин, реополиглюкин, желатиноль и др. Реакция крови. Кровь обладает активной реакцией (рН), которая определяется соотношением концентраций Ни ОН ионов. От соотношения кислот и оснований внутренней среды прямо зависит направление и интенсивность окислительно-восстановительных процессов, активность ферментов, витаминов и микроэлементов, расщепление и синтез белков, углеводов и жиров, нуклеиновых кислот, функции клеток, органов и систем. Показатель кислотно-основного состояния обычно определяют только по концентрации Н ионов (водородный показатель. В свою очередь, для оценки Н используется отрицательный десятичный логарифм концентрации, те. рН = - log Н. Таким образом, раствор с нейтральной реакцией имеет Нс кислой реакцией - На со щелочной реакцией -Н Следовательно, для нейтрального раствора рН = 7, для кислотного – менее 7, а для щелочного – более 7. Реакция крови слабощелочная, рН равен 7,34 – |