Физиологические функции крови. Кровь, циркулирующая в сосудах, выполняет следующие функции.

Кровь как часть внутренней среды организма. Влияние учебной нагрузки на систему кровообращения.

Состав крови. Кровь — это красная непрозрачная жидкость, состоящая из двух фракций — жидкой, или плазмы, и твердой, или клеток — форменных элементов крови. Разделить кровь на эти две фракции довольно легко с помощью центрифуги: клетки тяжелее плазмы и в центрифужной пробирке они собираются на дне в виде красного сгустка, а над ним остается слой прозрачной и почти бесцветной жидкости. Это и есть плазма.

Плазма. В организме взрослого человека содержится около 3 л плазмы. У взрослого здорового человека плазма составляет свыше половины (55 %) объема крови, у детей — несколько меньше.

1. Более 90 % состава плазмы — вода, остальное — растворенные в ней неорганические соли, а также органические вещества: углеводы, карбоновые, жирные кислоты и аминокислоты, глицерин, растворимые белки и полипептиды, мочевина и т.п. Все вместе они определяют осмотическое давление крови, которое в организме поддерживается на постоянном уровне, чтобы не причинить вреда клеткам самой крови, а также всем остальным клеткам организма: увеличенное осмотическое давление приводит к съеживанию клеток, а при пониженном осмотическом давлении они разбухают. В обоих случаях клетки могут погибнуть.

По предложению крупнейшего отечественного терапевта Г. Ф. Ланга (1939), кровь, а также органы, принимающие участие в образовании и разрушении ее клеток, вместе с механизмами регуляции объединяют в единую систему крови.

Очень важным свойством внутренней среды организма является способность сохранять постоянство своего состава и свойств. Вместе с тем составные части крови чрезвычайно подвижны и быстро отражают наступившие в организме изменения в условиях нормы и патологии. Вот почему в практической медицине получили широкое распространение анализы крови.Периферическая кровь состоит из жидкой части - плазмы и взвешенных в ней форменных элементов, или кровяных клеток (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты)

Физиологические функции крови. Кровь, циркулирующая в сосудах, выполняет следующие функции.

Транспортная функция крови состоит в том, она переносит газы, питательные вещества, продукты обмена веществ, гормоны, медиаторы, электролиты, ферменты и др. Эти вещества могут оставаться в крови неизмененными или вступать в различные, большей частью нестойкие соединения с транспортными белками плазмы (железо, медь, гормоны и др.), гемоглобином (кислород) другими компонентами и в такой форме доставляться к тканям.

Дыхательная функция заключается в том, что гемоглобин эритроцитов переносит кислород от легких к тканям, а углекислой газ от тканей к легким. Кроме того, газы в небольшом количестве транспортируются кровью в состоянии простого физического растворения, и в составе химических, соединений.

Питательная функция - перенос основных питательных веществ от органов пищеварения к тканям организма. В зависимости от потребностей организма питательные вещества мобилизуются из депо и транспортируются к работающим органам.

Экскреторная функция осуществляется за счет транспорта "шлаков жизни" - конечных продуктов обмена веществ (мочевины, мочевой кислоты и др.) и излишних количеств солей и воды от тканей к местам их выделения (почки, потовые железы, легкие, кишечник).

Поддержание водного баланса тканей зависит от концентрации солей (особенно натрия) и количества белков в крови и тканях, а также от проницаемости сосудистой стенки. При изменении содержания указанных веществ, например при снижении уровня белка в крови, в результате усиленного выхода воды из сосудов в ткани могут развиться отеки, так как белки обладают способностью удерживать воду в сосудистом русле.

Регуляция температуры тела осуществляется за счет физиологических механизмов, позволяющих быстро производить перераспределение крови в сосудистом русле. При поступлении крови в капилляры кожи теплоотдача увеличивается, переход же крови в сосуды внутренних органов способствует резкому уменьшению потери тепла.

Кровь выполняет защитную функцию, являясь важнейшим фактором иммунитета. Это обусловлено наличием в крови антител (веществ белковой природы, обезвреживающих бактерии и продукты их жизнедеятельности), ферментов, специальных белков (пропердин) и форменных элементов. Одним из важнейших свойств крови является ее способность свертываться, что предохраняет организм от кровопотери.

Регуляторная функция заключается в том, что в кровь поступают продукты деятельности желез внутренней секреции - гормоны и желудочно-кишечного тракта, соли, ионы водорода и др. Эти вещества, транспортируясь кровью, действуют на центральную нервную систему и отдельные органы (либо непосредственно, либо рефлекторно - через мощную систему интерорецепторов) и изменяют их деятельность.

Количество крови в организме. Общее количество крови в организме взрослого человека составляет в среднем 6-8%, или1/13 массы тела, т. е. приблизительно 5-6 л. У детей количество крови относительно больше: у новорожденных оно составляет в среднем 15% массы тела, а у детей в возрасте 1 года - 11%. В физиологических условиях не вся кровь циркулирует в кровеносных сосудах, часть ее находится в так называемых кровяных депо (печень, селезенка, легкие, сосуды кожи). Общее количество крови в организме сохраняется на относительно постоянном уровне. При необходимости пополнения количества циркулирующей крови, например при кровопотере, специальные физиологические механизмы способствуют выходу депонированной крови в общий кровоток.

Потеря 1/2-1/3 количества крови может привести организм к гибели. В этих случаях необходимо срочное переливание крови или кровезаменяющих жидкостей

Во время мышечной работы часть плазмы через стенки капилляров уходит из сосудистого русла в межклеточное пространство работающих мышц. В результате объем циркулирующей крови уменьшается. Поскольку форменные элементы остаются в сосудистом русле, изменяется соотношение между общим объемом циркулирующей плазмы и форменных элементов так, что гематокрит повышается. Это явление называется рабочей гемоконцентрацией.

В начале работы, независимо от её мощности, усиливается образование молочной кислоты в рабочих (активных) мышцах. Это обусловлено относительно медленным развертыванием окислительных (аэробных) процессов в мышечных клетках и недостаточным их снабжением кислородом, так как кислородтранспортные системы (дыхание, кровообращение) лишь постепенно усиливают свою деятельность. Поступая в кровь, молочная кислота смещает кислотно-щелочное равновесие, снижая pH: чем выше концентрация молочной кислоты в крови, тем ниже pH. Общее количество образующейся в мышцах при работе молочной кислоты зависит от трех основных факторов: 1) мощности (интенсивности) работы; 2) продолжительности работы; 3) объема активной мышечной массы.

При тяжелой мышечной работе содержание молочной кислоты в крови значительно превышает уровень покоя, в некоторых пределах оно тем больше, чем выше мощность выполняемой работы. Наибольшая концентрация молочной кислоты достигается при работе, которая может продолжаться не более 1-3 мин.

Наибольшее увеличение концентрации эритроцитов в крови зарегистрировано после очень тяжелой кратковременной работы: после бега на 100 м концентрация эритроцитов возрастает более чем на 20%. Во время продолжительной работ (бег на 3000 м) - на 10%.

При мышечной работе наблюдается увеличение содержания лейкоцитов в циркулирующей крови - рабочий лейкоцитоз

Клетки крови. В крови встречаются клетки трех основных типов: красные кровяные клетки, или эритроциты, белые кровяные клетки, или лейкоциты; кровяные пластинки, или тромбоциты. Клетки каждого из этих типов выполняют определенные физиологические функции, а все вместе они определяют физиологические свойства крови. Все клетки крови — короткоживущие (средний срок жизни 2 — 3 нед.), поэтому в течение всей жизни специальные кроветворные органы занимаются производством все новых и новых клеток крови. Кроветворение происходит в печени, селезенке и костном мозге, а также в лимфатических железах.

Эритроциты (рис. 11) — это безъядерные дисковидные клетки, лишенные митохондрий и некоторых других органелл и приспособленные для одной главной функции — быть переносчиками кислорода. Красный цвет эритроцитов определяется тем, что они несут в себе белок гемоглобин (рис. 12), в котором функциональный центр, так называемый гем, содержит атом железа в форме двухвалентного иона. Гем способен химически соединяться с молекулой кислорода (образующееся вещество называется оксигемоглобином) в том случае, если парциальное давление кислорода велико. Эта связь непрочная и легко разрушается, если парциальное Давление кислорода падает. Именно на этом свойстве и основана способность эритроцитов переносить кислород. Попадая в легкие, кровь в легочных пузырьках оказывается в условиях повышенного напряжения кислорода, и гемоглобин активно захватывает атомы этого плохо растворимого в воде газа. Но как только кровь попадает в работающие ткани, которые активно используют кислород, оксигемоглобин легко отдает его, подчиняясь «кислородному запросу» тканей. Во время активного функционирования ткани вырабатывают углекислый газ и другие кислые продукты, которые выходят через клеточные стенки в кровь. Это в еще большей степени стимулирует оксигемоглобин отдавать кислород, поскольку химическая связь тема и кислорода очень чувствительна к кислотности среды. Взамен гем присоединяет к себе молекулу СО₂, унося ее к легким, где эта химическая связь также разрушается, СО₂ выносится с током выдыхаемого воздуха наружу, а гемоглобин освобождается и вновь готов присоединять к себе кислород.

Если во вдыхаемом воздухе оказывается угарный газ СО, то он вступает с гемоглобином крови в химическое взаимодействие, в результате которого образуется прочное вещество метоксигемоглобин, не распадающееся в легких. Тем самым гемоглобин крови выводится из процесса переноса кислорода, ткани не получают нужного количества кислорода, и человек ощущает удушье. В этом заключается механизм отравления человека на пожаре

В каждых 100 мл крови содержится около 12 г гемоглобина. Каждая молекула гемоглобина способна «тащить» на себе 4 атома кислорода. В крови взрослого человека содержится огромное количество эритроцитов — до 5 миллионов в одном миллилитре. У новорожденных детей их еще больше — до 7 миллионов, соответственно больше и гемоглобина. Если человек долгое время живет в условиях недостатка кислорода (например, высоко в горах), то количество эритроцитов в его крови еще более увеличивается. По мере взросления организма количество эритроцитов волнообразно изменяется, но в целом у детей их несколько больше, чем у взрослых. Снижение количества эритроцитов и гемоглобина в крови ниже нормы свидетельствует о тяжелом заболевании — анемии (малокровии). Одной из причин анемии может быть недостаток железа в пище. Железом богаты такие продукты, как говяжья печень, мясои некоторые другие. В случаях длительной анемии необходимо принимать лекарственные препараты, содержащие соли железа.

Наряду с определением уровня гемоглобина в крови к наиболее распространенным клиническим анализам крови относится измерение скорости оседания эритроцитов (СОЭ), или реакции оседания эритроцитов (РОЭ), — это два равноправных названия одного и того же теста. Если предотвратить свертывание крови и оставить ее в пробирке или капилляре на несколько часов, то без механического встряхивания тяжелые эритроциты начнут осаждаться. Скорость этого процесса у взрослых составляет от 1 до 15 мм/ч. Если этот показатель существенно выше нормы, это свидетельствует о наличии заболевания, чаще всего воспалительного. У новорожденных СОЭ составляет 1—2 мм/ч. К 3-летнему возрасту СОЭ начинает колебаться — от 2 до 17 мм/ч. В период от 7 до 12 лет СОЭ обычно не превышает 12 мм/ч.

Лейкоциты — белые кровяные клетки. Они не содержат гемоглобина, поэтому не имеют красной окраски. Главная функция лейкоцитов — защита организма от проникших внутрь него болезнетворных микроорганизмов и ядовитых веществ. Лейкоциты способны передвигаться с помощью псевдоподий, как амебы. Так они могут выходить из кровеносных капилляров и лимфатических сосудов, в которых их также очень много, и передвигаться в сторону скопления патогенных микробов. Там они пожирают микробы, осуществляя так называемый фагоцитоз.

Существует множество типов лейкоцитов, но наиболее типичными являются лимфоциты, моноциты и нейтрофилы. Более всего активны в процессах фагоцитоза нейтрофилы, которые образуются, как и эритроциты, в красном костном мозге. Каждый нейтрофил может поглотить 20—30 микробов. Если в организм вторгается крупное инородное тело (например, заноза), то множество нейтрофилов облепляют его, формируя своеобразный барьер. Моноциты — клетки, образующиеся в селезенке и печени, также участвуют в процессах фагоцитоза. Лимфоциты, которые образуются главным образом в лимфатических узлах, не способны к фагоцитозу, но активно участвуют в других иммунных реакциях.

В 1 мл крови содержится в норме от 4 до 9 миллионов лейкоцитов. Соотношение между числом лимфоцитов, моноцитов и нейтрофилов называется формулой крови. Если человек заболевает, то общее число лейкоцитов резко увеличивается, меняется также и формула крови. По ее изменению врачи могут определить, с каким видом микроба борется организм.

У новорожденного ребенка количество белых клеток крови значительно (в 2—5 раз) больше, чем у взрослого, но уже через несколько дней оно снижается до уровня 10—12 миллионов на 1 мл. Начиная со 2-го года жизни эта величина продолжает снижаться и достигает типичных для взрослого величин после полового созревания. У детей очень активно идут процессы образования новых клеток крови, поэтому среди лейкоцитов крови у детей значительно больше молодых клеток, чем у взрослых. Молодые клетки отличаются по своему строению и функциональной активности от зрелых. После 15—16 лет формула крови приобретает свойственные взрослым параметры.

Тромбоциты — самые мелкие форменные элементы крови, количество которых достигает 200—400 миллионов в 1 мл. Мышечная работа и другие виды стресса способны в несколько раз увеличить число тромбоцитов в крови (в этом, в частности, заключена опасность стрессов для пожилых людей: ведь именно от тромбоцитов зависит свертываемость крови, в том числе образование тромбов и закупорка мелких сосудов головного мозга и сердечной мышцы). Место образования тромбоцитов — красный костный мозг и селезенка. Основная их функция — обеспечение свертывания крови. Без этой функции организм становится уязвимым при малейшем ранении, причем опасность заключается не только в том, что теряется значительное количество крови, но и в том, что любая открытая рана — это ворота для инфекции.

Если человек поранился, даже неглубоко, то при этом повредились капилляры, и тромбоциты вместе с кровью оказались на поверхности. Здесь на них действуют два важнейших фактора — низкая температура (гораздо ниже, чем 37 °С внутри тела) и обилие кислорода. Оба эти фактора приводят к разрушению тромбоцитов, и из них выделяются в плазму вещества, которые необходимы для формирования кровяного сгустка — тромба.

Чтобы кровь не свертывалась внутри сосудов, в ней присутствуют специальные противосвертывающие вещества — гепарин и др. Пока сосуды не повреждены, между веществами, стимулирующими и тормозящими свертывание, наблюдается баланс. Повреждение сосудов ведет к нарушению этого баланса. В старости и с увеличением заболеваний этот баланс у человека также нарушается, что увеличивает риск свертывания крови в мелких сосудах и образования опасного для жизни тромба.

Возрастные изменения функции тромбоцитов и свертывания крови были детально изучены А. А. Маркосяном, одним из основоположников возрастной физиологии в России. Было установлено, что у детей свертывание протекает медленнее, чем у взрослых, а образующийся сгусток имеет более рыхлую структуру. Эти исследования привели к формированию концепции биологической надежности и ее повышения в онтогенезе