XIV. Химия крови
Основные функции крови
Кровь является внутренней средой организма и осуществляет связь между тканями и внешней средой. Необходимыми условиями нормальной жизнедеятельности всего организма является постоянство реакции крови, ее состава и физико-химических свойств.
Значение крови для организма трудно переоценить. Так, кровь выполняет питательную функцию. Она обеспечивает необходимыми продуктами питания все органы и ткани организма. Получая их из кишечника, кровь разносит эти вещества к каждой клетке.
Экскреторная функция крови заключается в выведении из организма всех конечных продуктов обмена веществ.
Дыхательная функция крови состоит в Переносе различных газов. Она поставляет клеткам кислород и выводит углекислый газ. В этом процессе основное значение принадлежит гемоглобину.
Регуляторная функция крови играет в организме важную роль. Поддержание осмотического давления, рН среды, кислотно-щелочного равновесия, обмена воды, процессов теплообмена — вот далеко не полный перечень факторов, которые находятся под контролем крови.
Защитную функцию кровь выполняет благодаря наличию лейкоцитов, иммунных белков и антител, предохраняющих организм от некоторых инфекций. Способность к свертыванию крови является одним из важнейших защитных механизмов организма от потери крови при повреждениях сосудов.
Физико-химические свойства крови
Кровь состоит из жидкой части — плазмы и взвешенных частиц — форменных элементов, к которым относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
Количество крови у человека составляет примерно 1/13 веса тела, что составляет примерно 5,0-5,5 л с удельным весом 1,05-1,06. Плазма крови составляет примерно около 55%, эритроциты — 44% и 1% приходится на долю остальных клеточных элементов.
Плазма крови — это соломенно-желтая жидкость с удельным весом 1,027.
Химический состав плазмы крови в мг% будет следующим
Как видно, важнейшей органической частью плазмы являются белки, в состав которых входит фибриноген. Свободная от фибриногена плазма называется сывороткой.
Плазма крови во многих отношениях является посредником между различными тканями организма. Она содержит конечные продукты обмена органов и тканей, которые выделяются почками. В плазме циркулируют гормоны, в незначительном количестве ферменты и продукты промежуточного обмена. Между плазмой крови и печенью существует особенно тесная связь, что прежде всего относится к белкам, а также к фосфолипидам и холестерину, значительная часть которых синтезируется в печени.
Понятие о гомеостазисе
"Гомеостазис" в переводе на русский язык обозначает понятие "внутренняя среда организма". Еще в первой половине XIX века Клод Бернар впервые обратил внимание на большое значение интерстициальной (внеклеточной) жидкости, которая омывает все клетки и ткани организма. К ней относятся кровь, лимфа, тканевые жидкости.
Химический состав внутренней среды организма зависит от многих продуктов реакций обмена веществ. Важнейшей особенностью внутренней среды организма является удивительное постоянство ее основных биохимических показателей. Эта способность живого организма поддерживать одинаковый внутренний климат для клеток и органов и была названа гомеостазисом, который в значительной степени определяется составом воды и минеральных веществ. Изменение их концентраций во внеклеточной жидкости немедленно отражается на деятельности органов и тканей. Поэтому изучение свойств внеклеточной жидкости имеет важное значение.
Для характеристики внутренней среды организма существует ряд показателей, в том числе осмотическое и онкотическое давление, рН, величина кислотно-щелочного равновесия и др.
Осмотическое давление
Давление любой жидкости, в том числе крови и лимфы, определяется молярной концентрацией растворенных в ней веществ, которые называются осмотически активными. К ним относятся как неэлектролиты (белок, мочевина, креатин, сахар и др.), так и различные соли (NaCl, HCl, NaHCO3, Na2HPO4 и др.). Последние в большей степени, чем неэлектролиты, влияют на величину осмотического давления. Это зависит от того, что соли в воде диссоциируют на ионы, которые в свою очередь являются осмотически активными веществами. Таким образом, достаточно высокое и постоянное содержание солей, в первую очередь NaCl, в биологических жидкостях способствует сохранению осмотического давления этих жидкостей на необходимом уровне.
Кровь, лимфа и другие тканевые жидкости представляют собой водные растворы молекул и ионов многих веществ. Их суммарное осмотическое давление при температуре 37° составляет 7,7-8,1 атм. Катионы и анионы создают равное друг другу осмотическое давление.
Осмотическое давление имеет очень большое физиологическое значение, поскольку кровь и лимфа, омывая все клетки человеческого организма, определяют целый ряд их жизненных функций-сохранение определенной формы, способности воспринимать извне и отдавать во внешнюю среду различные вещества и др. Постоянство осмотического давления поддерживается почками и другими регуляторными механизмами организма.
Изучение состава веществ, определяющих осмотическое давление внеклеточной жидкости, имеет очень важное значение. В опытах с изолированными органами было установлено, что для обеспечения их жизнедеятельности можно пользоваться растворами, содержащими определенные соли в концентрациях, приближающихся к их уровню в крови. Поэтому в клинике при обидьных кровопотерях, тяжелых ожогах больному вводят в кровь растворы, осмотическое давление которых близко к осмотическому давлению крови.
Лучше всех растворов отвечает этим требованиям раствор Рингера — Локка, в 1 л которого содержатся в граммах следующие вещества: глюкоза — 1,0, NACl — 9,0, КО — 0,2, СаСl2 — 0,2, МаНСO3 — 0,1.
Такой раствор называется изотоническим (от греч. "изос" — равный). Осмотическое давление этого раствора примерно одинаково с таковым крови. Изотонический раствор еще называют физиологическим. В клинике часто пользуются раствором, содержащим в 100 мл воды 0,9 г NaCl (0,9% раствор), который приравнивается к физиологическому. Растворы, отличающиеся от изотонического большей или меньшей величиной осмотического давления, называют соответственно гипер- или гипотоническими.
Онкотическое давление
Коллоидно-осмотическое давление, обусловленное наличием белков, называется онкотическим давлением. Оно невелико и составляет в норме всего около 0,04 атм, но его значение в биологических жидкостях очень важно. Например, при понижении содержания белков в крови (гипопротеин-емия), при голодании, заболеваниях пищеварительного тракта, почек возникает разница в онкотическом давлении в крови и тканевых жидкостях. В результате этого вода из крови устремляется в сторону более высокого давления, т. е. в ткани, чаще всего в подкожную клетчатку, где и накапливается. Возникают отеки, которые называют голодными, или почечными.
рН среды
рН — показатель концентрации водородных ионов, который характеризует реакцию среды: кислую, щелочную или нейтральную.
Концентрацию водородных ионов определяют исходя из того, что в 1 л воды в диссоциированном состоянии находится 1*10-14 грамм-ионов Н2О. Так как вода диссоциирует на один ион Н+ и один ион ОН-, то, следовательно, концентрация [Н+] и [ОН-] одинакова и равна 10-7 грамм-ионов. В этом случае реакция воды является нейтральной. При уменьшении концентрации [Н+] происходит соответствующее увеличение концентрации [ОН-]. Например, если концентрация [Н+] будет равной 10-3, то концентрация [ОН-] увеличивается до 10-11 и реакция среды будет щелочной. В случае преобладания концентрации Н+ над концентрацией ОН- реакция среды будет кислой. Таким образом, количественно реакцию среды выражают через концентрацию водородных ионов. Однако в практике пользуются не этой величиной, а так называемым водородным показателем, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов и обозначается рН. Поэтому концентрация водородных ионов, равная 10-3 грамм-ионов (в 1 л), соответствует рН 3, а 1*10-7 — рН 7,0 и т. д. Нейтральная среда характеризуется рН 7,0. Кислотность растворов определяется значением рН в пределах от 0 до 7,0, щелочность — от 7,0 до 14,0. Величина рН является одной из важнейших констант внутренней среды и отличается постоянством. Так, рН крови находится в пределах 7,36-7,4. В связи с тем что в кровь постоянно поступают различные кислые или щелочные вещества, представляющие собой или продукты распада, или конечные метаболиты обмена веществ, поддержание постоянства реакции среды имеет очень важное значение. Незначительное смещение рН характеризует тяжелое состояние организма. Смещение рН крови в кислую или щелочную сторону называется соответственно ацидозом или алкалозом. В организме имеются различные регуляторные механизмы, совместное действие которых обеспечивает поддержание постоянства рН среды в допустимых пределах. К ним относятся* почки, легкие, кожа, буферные системы, которые контролируются центральной нервной системой. Участие в этом процессе легких связано с тем, что они выводят избыток углекислоты из организма. В печени происходят процессы обезвреживания токсических для организма продуктов обмена веществ, через почки выводится из организма избыток кислых или щелочных продуктов.
Кровь состоит из жидкой части — плазмы и взвешенных частиц — форменных элементов, к которым относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
Количество крови у человека составляет примерно 1/13 веса тела, что составляет примерно 5,0-5,5 л с удельным весом 1,05-1,06. Плазма крови составляет примерно около 55%, эритроциты — 44% и 1% приходится на долю остальных клеточных элементов.
Плазма крови — это соломенно-желтая жидкость с удельным весом 1,027.
Химический состав плазмы крови в мг% будет следующим
Как видно, важнейшей органической частью плазмы являются белки, в состав которых входит фибриноген. Свободная от фибриногена плазма называется сывороткой.
Плазма крови во многих отношениях является посредником между различными тканями организма. Она содержит конечные продукты обмена органов и тканей, которые выделяются почками. В плазме циркулируют гормоны, в незначительном количестве ферменты и продукты промежуточного обмена. Между плазмой крови и печенью существует особенно тесная связь, что прежде всего относится к белкам, а также к фосфолипидам и холестерину, значительная часть которых синтезируется в печени.
Понятие о гомеостазисе
"Гомеостазис" в переводе на русский язык обозначает понятие "внутренняя среда организма". Еще в первой половине XIX века Клод Бернар впервые обратил внимание на большое значение интерстициальной (внеклеточной) жидкости, которая омывает все клетки и ткани организма. К ней относятся кровь, лимфа, тканевые жидкости.
Химический состав внутренней среды организма зависит от многих продуктов реакций обмена веществ. Важнейшей особенностью внутренней среды организма является удивительное постоянство ее основных биохимических показателей. Эта способность живого организма поддерживать одинаковый внутренний климат для клеток и органов и была названа гомеостазисом, который в значительной степени определяется составом воды и минеральных веществ. Изменение их концентраций во внеклеточной жидкости немедленно отражается на деятельности органов и тканей. Поэтому изучение свойств внеклеточной жидкости имеет важное значение.
Для характеристики внутренней среды организма существует ряд показателей, в том числе осмотическое и онкотическое давление, рН, величина кислотно-щелочного равновесия и др.
Осмотическое давление
Давление любой жидкости, в том числе крови и лимфы, определяется молярной концентрацией растворенных в ней веществ, которые называются осмотически активными. К ним относятся как неэлектролиты (белок, мочевина, креатин, сахар и др.), так и различные соли (NaCl, HCl, NaHCO3, Na2HPO4 и др.). Последние в большей степени, чем неэлектролиты, влияют на величину осмотического давления. Это зависит от того, что соли в воде диссоциируют на ионы, которые в свою очередь являются осмотически активными веществами. Таким образом, достаточно высокое и постоянное содержание солей, в первую очередь NaCl, в биологических жидкостях способствует сохранению осмотического давления этих жидкостей на необходимом уровне.
Кровь, лимфа и другие тканевые жидкости представляют собой водные растворы молекул и ионов многих веществ. Их суммарное осмотическое давление при температуре 37° составляет 7,7-8,1 атм. Катионы и анионы создают равное друг другу осмотическое давление.
Осмотическое давление имеет очень большое физиологическое значение, поскольку кровь и лимфа, омывая все клетки человеческого организма, определяют целый ряд их жизненных функций-сохранение определенной формы, способности воспринимать извне и отдавать во внешнюю среду различные вещества и др. Постоянство осмотического давления поддерживается почками и другими регуляторными механизмами организма.
Изучение состава веществ, определяющих осмотическое давление внеклеточной жидкости, имеет очень важное значение. В опытах с изолированными органами было установлено, что для обеспечения их жизнедеятельности можно пользоваться растворами, содержащими определенные соли в концентрациях, приближающихся к их уровню в крови. Поэтому в клинике при обидьных кровопотерях, тяжелых ожогах больному вводят в кровь растворы, осмотическое давление которых близко к осмотическому давлению крови.
Лучше всех растворов отвечает этим требованиям раствор Рингера — Локка, в 1 л которого содержатся в граммах следующие вещества: глюкоза — 1,0, NACl — 9,0, КО — 0,2, СаСl2 — 0,2, МаНСO3 — 0,1.
Такой раствор называется изотоническим (от греч. "изос" — равный). Осмотическое давление этого раствора примерно одинаково с таковым крови. Изотонический раствор еще называют физиологическим. В клинике часто пользуются раствором, содержащим в 100 мл воды 0,9 г NaCl (0,9% раствор), который приравнивается к физиологическому. Растворы, отличающиеся от изотонического большей или меньшей величиной осмотического давления, называют соответственно гипер- или гипотоническими.
Онкотическое давление
Коллоидно-осмотическое давление, обусловленное наличием белков, называется онкотическим давлением. Оно невелико и составляет в норме всего около 0,04 атм, но его значение в биологических жидкостях очень важно. Например, при понижении содержания белков в крови (гипопротеин-емия), при голодании, заболеваниях пищеварительного тракта, почек возникает разница в онкотическом давлении в крови и тканевых жидкостях. В результате этого вода из крови устремляется в сторону более высокого давления, т. е. в ткани, чаще всего в подкожную клетчатку, где и накапливается. Возникают отеки, которые называют голодными, или почечными.
рН среды
рН — показатель концентрации водородных ионов, который характеризует реакцию среды: кислую, щелочную или нейтральную.
Концентрацию водородных ионов определяют исходя из того, что в 1 л воды в диссоциированном состоянии находится 1*10-14 грамм-ионов Н2О. Так как вода диссоциирует на один ион Н+ и один ион ОН-, то, следовательно, концентрация [Н+] и [ОН-] одинакова и равна 10-7 грамм-ионов. В этом случае реакция воды является нейтральной. При уменьшении концентрации [Н+] происходит соответствующее увеличение концентрации [ОН-]. Например, если концентрация [Н+] будет равной 10-3, то концентрация [ОН-] увеличивается до 10-11 и реакция среды будет щелочной. В случае преобладания концентрации Н+ над концентрацией ОН- реакция среды будет кислой. Таким образом, количественно реакцию среды выражают через концентрацию водородных ионов. Однако в практике пользуются не этой величиной, а так называемым водородным показателем, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов и обозначается рН. Поэтому концентрация водородных ионов, равная 10-3 грамм-ионов (в 1 л), соответствует рН 3, а 1*10-7 — рН 7,0 и т. д. Нейтральная среда характеризуется рН 7,0. Кислотность растворов определяется значением рН в пределах от 0 до 7,0, щелочность — от 7,0 до 14,0. Величина рН является одной из важнейших констант внутренней среды и отличается постоянством. Так, рН крови находится в пределах 7,36-7,4. В связи с тем что в кровь постоянно поступают различные кислые или щелочные вещества, представляющие собой или продукты распада, или конечные метаболиты обмена веществ, поддержание постоянства реакции среды имеет очень важное значение. Незначительное смещение рН характеризует тяжелое состояние организма. Смещение рН крови в кислую или щелочную сторону называется соответственно ацидозом или алкалозом. В организме имеются различные регуляторные механизмы, совместное действие которых обеспечивает поддержание постоянства рН среды в допустимых пределах. К ним относятся* почки, легкие, кожа, буферные системы, которые контролируются центральной нервной системой. Участие в этом процессе легких связано с тем, что они выводят избыток углекислоты из организма. В печени происходят процессы обезвреживания токсических для организма продуктов обмена веществ, через почки выводится из организма избыток кислых или щелочных продуктов.
Буферные системы крови
Важнейшими буферными системами организма являются бикарбонатная, фосфатная, белковая и гемоглобиновая.
Буферными системами, или буферами, называют растворы, которые обладают способностью стойко сохранять постоянство среды при добавлении кислых или щелочных веществ. Буферы состоят из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием. Например, бикарбонатный буфер состоит из Н2СО3 и NaHCО3, белковый и гемоглобиновый — из белка или гемоглобина как слабых кислот и их солей натрия или калия. Фосфатная буферная система включает NaH2PО4 и Na2HPО3. Каждый буфер характеризуется определенным значением рН, который он стремится сохранить. Механизм их действия рассмотрим на примере бикарбонатного буфера.
Как известно, в плазме крови и эритроцитах содержится свободная углекислота, а также ее соли, в плазме — NaHCO3, в эритроцитах — КНСО3, количество которых примерно в 20 раз выше концентрации углекислоты. При поступлении в кровь кислоты, например НСl, часть бикарбонатов тратится на ее нейтрализацию с образованием угольной кислоты:
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3
Образовавшийся избыток угольной кислоты легко диссоциирует на воду и углекислый газ по следующему уравнению:
Н2СO3 → Н2O + СO2
Повышенная концентрация СO2 действует раздражающе на дыхательный центр головного мозга, который усиливает вентиляцию легких и все избыточное количество СO2 выводится легкими, a NaCl — почками. В результате изменения рН крови не происходит. В случае увеличения в крови щелочных продуктов, которые обозначены как NaOH механизм действия буферной системы будет протекать так:
Н2СO3 + NaOH → NaHCO3 + H2O
Избыток образовавшегося бикарбоната выводится почками или связывается с белками.
Фосфатный буфер крови состоит из NaH2PO4 и Na2HPO4. Первое соединение обладает свойствами слабой кислоты, а второе — слабой щелочи. Механизм действия этой буферной системы связан с деятельностью почек. Так, при появлении в тканях избытка ионов водорода (которые условно обозначим НС1) происходит их нейтрализация:
Na2HPO4 + HCl → NaH2PO4 + NaCl
Образовавшийся избыток NaH2PO4 и NaCl выводится из организма почками. В случае наличия в тканях избытка щелочных продуктов (NaOH) увеличивается образование Na2HPO4, который также выводится почками:
NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O
И в этом случае рН среды не меняется.
Белковый буфер состоит из белков плазмы крови и их солей, способных как амфотерные соединения диссоциировать и как кислоты, и как основания.
Важнейшей буферной системой крови является гемоглобин эритроцитов. Его буферные свойства обусловлены возможностью взаимодействия кислореагирующих соединений с калиевой солью гемоглобина (КНb) с образованием эквивалентных количеств калиевой соли соответствующей колоты и свободного гемоглобина:
КНb + НСl → КСl + ННb
Способность связывать ионы водорода выражена у солей гемоглобина сильнее, чем у солей оксигемоглобина. Перенос газов крови гемоглобином также является фактором участвующим в регуляции рН среды. В капиллярах происходит отщепление кислорода от оксигемоглобина и свободный гемоглобин может в большей степени связывать углекислоту. В то же время образование оксигемоглобина в легких способствует освобождению углекислоты и выведению ее из организма.
Таким образом, буферные системы крови имеют большое значение в поддержании постоянной реакции среды.
В клинике важно понятие "щелочного резерва", которое означает все факторы, обеспечивающие нейтрализацию кислот, в избытке появляющихся в ходе обмена веществ.
С этих позиций следует определить ацидоз как состояние, при котором снижается щелочной резерв крови. Компенсированный ацидоз определяется как снижение щелочного резерва крови, при котором не происходит изменений рН крови. Некомпенсированный ацидоз характеризуется изменением реакции крови в кислую сторону.
Алкалоз — это состояние, при котором щелочные резервы крови значительно повышены, что наблюдается, например, при "горной болезни" и др.
Химический состав крови
Химический состав крови довольно постоянен, несмотря на то что в крови всегда находятся различные по составу и действию вещества. Любые сдвиги в химическом составе крови характеризуют какие-либо патологические процессы в организме. Поэтому исследование состава крови представляет большой интерес в клинике и помогает врачу в установлении диагноза. Кроме того, кровь наиболее доступная для исследования ткань организма.
Белки плазмы крови
Основные функции белков плазмы заключаются в поддержании коллоидно-осмотического давления, защитной деятельности организма, транспорте нерастворимых в воде веществ (липоидов, металлов, жирорастворимых витаминов, гормонов, ферментов и др.), участии в свертывании крови и т. д.
В настоящее время в составе белков плазмы выделено примерно до 40 различных белков со своими специфическими свойствами, часть из которых приведена ниже.
Как видно из приведенных данных, основную часть белков плазмы составляют альбумины, которые в основном определяют онкотическое давление крови и способны связывать свободные жирные кислоты, холестерин, билирубин и т. д.
Глобулины представляют большую группу белков различной структуры с важными биологическими функциями. Во фракцию γ-глобулинов входят фибриноген, большая часть антител, а также многие факторы свертывания крови. Гаптоглобины способны соединяться с гемоглобином, предупреждая тем самым потерю железа. Липопротеиды выполняют транспортную роль.
Важное значение для клиники имеет определение количества и состава белков плазмы крови. Широкое применение имеет показатель А/Г (альбумины/глобулины), который в норме равен 1,5-2,3. При многих инфекционных заболеваниях количество глобулинов повышается и показатель соответственно снижается. При воспалениях почек и печени отмечается повышение А/Г.
Рис. 66. Разделение белкой плазмы по Кону. Внутри — название отдельных фракций, средний круг — значение фракций; наружный — клиническое применение
В связи с использованием современных методов биохимического анализа белков, например электрофореза, стали известны отдельные фракции белков, например: α-, β- и γ-глобулины, которые имеют важное значение в диагностике заболеваний. Так, при циррозе печени значительно снижен уровень альбуминов и повышена концентрация γ-глобулинов; нефрозы характеризуются снижением альбуминов и γ-глобулинов и увеличением α- и β-глобулинов: при ожогах, голодании уменьшается количество альбуминов; инфаркт миокарда, переломы костей приводят к увеличению уровня а-глобулинов (рис. 66, 67).
Рис. 67. Бумажная электрофореграм-ма при патологических состояниях. а — нормальная сыворотка; б — плазмоцитома; в — нефроз; г — цирроз печени
К белкам плазмы относятся и ферменты. Часть из них всегда присутствует в плазме крови, а некоторые из них появляются в крови только при патологических процессах, связанных с нарушением клеточных структур. Поэтому изучение активности ферментов при заболеваниях имеет большое диагностическое значение. В зависимости от природы органа и характера заболевания в кровь поступают специфические ферменты. Часто ферменты позволяют обнаружить начало патологии до ее клинического проявления. Так, обнаружение в крови повышенных количеств фосфомоно-эстеразы (щелочной фосфатазы) свидетельствует о развитии рахита еще в доклинический период рахита. В первые часы развития инфаркта миокарда в крови отмечается повышение активности лактатдегидрогеназы и аминотрансферазы. В нашей стране сейчас широко применяется разработанная акад. А. А. Покровским ультрамикросистема определения активности ферментов с использованием очень малых количеств материала для анализа.
Рис. 68. Изоферментные спектры лактатдегидрогеназы различных тканей ' человека. а — сердечная мышца; б — печень; в — почки: г — скелетная мускулатура
В последние годы было обнаружено, что некоторые ферменты в одном и том же организме представлены различными молекулярными формами. Ферменты, катализируя одну и ту же реакцию, отличаются между собой некоторыми физическими, химическими и иммунобиологическими свойствами. Такие формы ферментов были названы изоферментами (изоэнзимами). Различные изоформы фермента характеризуются различной органоспецифичностью. Так, одна из форм лактатдегидрогеназы наибольшую активность проявляет в печени, другая — в сердце (рис. 68). Это свойство ферментов имеет также большое значение при правильной постановке диагноза.
Небелковые азотистые вещества
В крови всегда присутствуют в небольшом количестве некоторые конечные продукты азотистого обмена, к которым относятся полипептиды, аминокислоты, мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, билирубин и др.
Полипептиды поступают в кровь из кишечника при переваривании белков и из тканей как промежуточные продукты обмена белка. Уровень полипептидов в крови составляет 0,1-3 мг% азота.
Аминокислоты всегда циркулируют в крови. Это аминокислоты, поступившие с пищей или синтезированные в организме. Их количество повышается при переваривании белков и их всасывании. Очень быстро их уровень в крови снижается в связи с тем, что клетки тканей извлекают необходимые аминокислоты из крови для построения тканевых белков и других азотсодержащих веществ. Из аминокислот почти треть приходится на долю глютаминовой кислоты и глютамина, которые являются одними из основных веществ, участвующих в связывании аммиака.
Распределение аминокислот между плазмой и форменными элементами крови различно. Так, в плазме содержится 4,8-6,8 мг% азота аминокислот, а в эритроцитах — 8,8- 10,4 мг%. Отношение этих двух величин:
Азот аминокислот в эритроцитах/Азот аминокислот в плазме = 1,52 — 1,82.
отличается постоянством и изменяется только при тяжелых заболеваниях.
Мочевина в крови содержится в количестве 20-30 мг%. При избыточном поступлении белков с пищей, повышенном потоотделении уровень мочевины в крови увеличивается. Стойкое увеличение мочевины в крови против нормы наблюдается при заболеваниях почек, злокачественных опухолях, малокровии и т. д.
Мочевая кислота в норме в крови составляет 3-4 мг% и увеличивается до 6-8 мг% при подагре.
Креатин в крови находится в основном в эритроцитах. Его определяют совместно с креатинином (1,0-1,5 мг% креатина и 1,0-1,2 мг% креатинина). Гиперкреатинемия наблюдается при поражениях печени, усиленном распаде мышечной ткани.
Билирубин (0,25-1,5 мг%) является продуктом распада гемоглобина, уровень которого повышается при заболеваниях печени.
Остаточный азот
Состояние белкового обмена в норме и при патологии можно обнаружить при исследовании ряда показателей. К ним относятся белки плазмы крови (их количественная и качественная характеристика) и небелковые азотсодержащие вещества, определяемые в крови и моче. В клинике широко используют методы определения общего и остаточного азота.
Под общим азотом понимают всю сумму азотистых веществ в крови. К остаточному, или небелковому, азоту относится азот веществ, оставшихся после осаждения белков. В состав остаточного азота входит азот мочевины, мочевой кислоты, аминокислот, креатина, креатинина, полипептидов. В норме в сыворотке взрослого человека содержится 1200-1430 мг% (в среднем 1315 мг%) общего азота и 23,0-37,0 мг% (в среднем 30,0 мг%) остаточного. Разность общего и остаточного азота дает величину белкового азота, уровень которого в норме составляет 1177-1393 мг%(в среднем 1285 мг%).
Повышение белка в сыворотке крови (гиперпротеинемия) наблюдается при ревматизме, а понижение (гипопротеинемия) при нефрозах, истощении, белковом голодании и раке.
Из общего количества остаточного азота на долю мочевины приходится более половины азота — 19,3 мг% (13-26, мг%), на долю аминокислот — четвертая часть (3,37-4,97 мг%). При снижении уровня мочевины уменьшается и количество остаточного азота, т. е. существует прямая пропорциональность между величиной остаточного азота и уровнем мочевины. Поэтому в клинической практике часто по определению концентрации мочевины делают заключение о количестве остаточного азота.
Азотемия — увеличение в крови остаточного азота наблюдается при заболеваниях почек, особенно при их недостаточности, усиленном распаде белка в организме. Снижение уровня остаточного азота обнаруживается при голодании, некоторых острых заболеваниях печени и др. Азотемия может быть абсолютной и относительной. Относительная азотемия встречается в случаях больших потерь воды организмом (рвота, поносы). Абсолютная азотемия связана с уменьшением образования белков в организме (сахарный диабет) или с усиленным распадом белков (кровотечения, тяжелые ранения, тяжелые инфекционные заболевания, поражение печени).
Безазотистые вещества крови
В крови постоянно циркулирует большая группа соединений, представляющих собой питательные вещества или промежуточные продукты их обмена. К ним относятся глюкоза, молочная кислота, триглицериды, липоиды, холестерин, свободные жирные кислоты, минеральные соли и др.
Глюкоза в крови содержится в пределах 80-120 мг%. Этот уровень отличается постоянством. Гипо- или гипергликемии бывают физиологическими или патологическими. К физиологическим относятся изменения уровня глюкозы в зависимости от питания, в период беременности и т. д. Патологическое увеличение или уменьшение глюкозы возникает при различных заболеваниях (сахарный диабет, гликогенозы, галактоземия и др.).
Молочная кислота присутствует в крови в небольших количествах — 5,0-15 мг на 100 мл плазмы. Она увеличивается при поражении печени и тяжелой мышечной работе.
Ацетоновые тела в крови составляют 0,1-0,5 мг%. Их увеличение имеет большое клиническое значение, так как наблюдается при сахарном диабете, голодании, рвотах.
Липиды в цельной крови находятся на уровне 380 мг%. В плазме их количество в несколько раз выше, чем в эритроцитах. Повышение жира в крови называется липемией. Физиологическую липемию, вызванную приемом большого количества жирной пищи, отличают от патологической, имеющей в своей основе нарушения процессов обмена жира. Туберкулез, алкоголизм характеризуются стойкой липемией, достигающей иногда 10 г на 100 мл крови. Триглицериды в основном сосредоточены в плазме и составляют 100 — 250 мг%. Общего холестерина в крови содержится 15.0- 250 мг%. Его уровень значительно повышается при атеросклерозе, подагре, ожирении, сахарном диабете. Лецитина больше в эритроцитах, чем в плазме,- соответственно 350 и 150 мг%.
Минеральные элементы крови представлены в табл. 12.
Таблица 12. Содержание минеральных веществ в крови (в мг на 100 мл)
В крови также присутствует большая группа микроэлементов (йод, цинк, кобальт и др.), которые участвуют в важнейших обменных процессах.
При заболеваниях наблюдаются отклонения в количествах минеральных веществ. При лихорадке уровень NaCl снижается, при болезнях почек — увеличивается. Содержание кальция и фосфора уменьшается при рахите, калия и натрия — при адиссоновой болезни, кальция — при титании.
Химический состав крови довольно постоянен, несмотря на то что в крови всегда находятся различные по составу и действию вещества. Любые сдвиги в химическом составе крови характеризуют какие-либо патологические процессы в организме. Поэтому исследование состава крови представляет большой интерес в клинике и помогает врачу в установлении диагноза. Кроме того, кровь наиболее доступная для исследования ткань организма.
Белки плазмы крови
Основные функции белков плазмы заключаются в поддержании коллоидно-осмотического давления, защитной деятельности организма, транспорте нерастворимых в воде веществ (липоидов, металлов, жирорастворимых витаминов, гормонов, ферментов и др.), участии в свертывании крови и т. д.
В настоящее время в составе белков плазмы выделено примерно до 40 различных белков со своими специфическими свойствами, часть из которых приведена ниже.
Как видно из приведенных данных, основную часть белков плазмы составляют альбумины, которые в основном определяют онкотическое давление крови и способны связывать свободные жирные кислоты, холестерин, билирубин и т. д.
Глобулины представляют большую группу белков различной структуры с важными биологическими функциями. Во фракцию γ-глобулинов входят фибриноген, большая часть антител, а также многие факторы свертывания крови. Гаптоглобины способны соединяться с гемоглобином, предупреждая тем самым потерю железа. Липопротеиды выполняют транспортную роль.
Важное значение для клиники имеет определение количества и состава белков плазмы крови. Широкое применение имеет показатель А/Г (альбумины/глобулины), который в норме равен 1,5-2,3. При многих инфекционных заболеваниях количество глобулинов повышается и показатель соответственно снижается. При воспалениях почек и печени отмечается повышение А/Г.
Рис. 66. Разделение белкой плазмы по Кону. Внутри — название отдельных фракций, средний круг — значение фракций; наружный — клиническое применение
В связи с использованием современных методов биохимического анализа белков, например электрофореза, стали известны отдельные фракции белков, например: α-, β- и γ-глобулины, которые имеют важное значение в диагностике заболеваний. Так, при циррозе печени значительно снижен уровень альбуминов и повышена концентрация γ-глобулинов; нефрозы характеризуются снижением альбуминов и γ-глобулинов и увеличением α- и β-глобулинов: при ожогах, голодании уменьшается количество альбуминов; инфаркт миокарда, переломы костей приводят к увеличению уровня а-глобулинов (рис. 66, 67).
Рис. 67. Бумажная электрофореграм-ма при патологических состояниях. а — нормальная сыворотка; б — плазмоцитома; в — нефроз; г — цирроз печени
К белкам плазмы относятся и ферменты. Часть из них всегда присутствует в плазме крови, а некоторые из них появляются в крови только при патологических процессах, связанных с нарушением клеточных структур. Поэтому изучение активности ферментов при заболеваниях имеет большое диагностическое значение. В зависимости от природы органа и характера заболевания в кровь поступают специфические ферменты. Часто ферменты позволяют обнаружить начало патологии до ее клинического проявления. Так, обнаружение в крови повышенных количеств фосфомоно-эстеразы (щелочной фосфатазы) свидетельствует о развитии рахита еще в доклинический период рахита. В первые часы развития инфаркта миокарда в крови отмечается повышение активности лактатдегидрогеназы и аминотрансферазы. В нашей стране сейчас широко применяется разработанная акад. А. А. Покровским ультрамикросистема определения активности ферментов с использованием очень малых количеств материала для анализа.
Рис. 68. Изоферментные спектры лактатдегидрогеназы различных тканей ' человека. а — сердечная мышца; б — печень; в — почки: г — скелетная мускулатура
В последние годы было обнаружено, что некоторые ферменты в одном и том же организме представлены различными молекулярными формами. Ферменты, катализируя одну и ту же реакцию, отличаются между собой некоторыми физическими, химическими и иммунобиологическими свойствами. Такие формы ферментов были названы изоферментами (изоэнзимами). Различные изоформы фермента характеризуются различной органоспецифичностью. Так, одна из форм лактатдегидрогеназы наибольшую активность проявляет в печени, другая — в сердце (рис. 68). Это свойство ферментов имеет также большое значение при правильной постановке диагноза.
Небелковые азотистые вещества
В крови всегда присутствуют в небольшом количестве некоторые конечные продукты азотистого обмена, к которым относятся полипептиды, аминокислоты, мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, билирубин и др.
Полипептиды поступают в кровь из кишечника при переваривании белков и из тканей как промежуточные продукты обмена белка. Уровень полипептидов в крови составляет 0,1-3 мг% азота.
Аминокислоты всегда циркулируют в крови. Это аминокислоты, поступившие с пищей или синтезированные в организме. Их количество повышается при переваривании белков и их всасывании. Очень быстро их уровень в крови снижается в связи с тем, что клетки тканей извлекают необходимые аминокислоты из крови для построения тканевых белков и других азотсодержащих веществ. Из аминокислот почти треть приходится на долю глютаминовой кислоты и глютамина, которые являются одними из основных веществ, участвующих в связывании аммиака.
Распределение аминокислот между плазмой и форменными элементами крови различно. Так, в плазме содержится 4,8-6,8 мг% азота аминокислот, а в эритроцитах — 8,8- 10,4 мг%. Отношение этих двух величин:
Азот аминокислот в эритроцитах/Азот аминокислот в плазме = 1,52 — 1,82.
отличается постоянством и изменяется только при тяжелых заболеваниях.
Мочевина в крови содержится в количестве 20-30 мг%. При избыточном поступлении белков с пищей, повышенном потоотделении уровень мочевины в крови увеличивается. Стойкое увеличение мочевины в крови против нормы наблюдается при заболеваниях почек, злокачественных опухолях, малокровии и т. д.
Мочевая кислота в норме в крови составляет 3-4 мг% и увеличивается до 6-8 мг% при подагре.
Креатин в крови находится в основном в эритроцитах. Его определяют совместно с креатинином (1,0-1,5 мг% креатина и 1,0-1,2 мг% креатинина). Гиперкреатинемия наблюдается при поражениях печени, усиленном распаде мышечной ткани.
Билирубин (0,25-1,5 мг%) является продуктом распада гемоглобина, уровень которого повышается при заболеваниях печени.
Остаточный азот
Состояние белкового обмена в норме и при патологии можно обнаружить при исследовании ряда показателей. К ним относятся белки плазмы крови (их количественная и качественная характеристика) и небелковые азотсодержащие вещества, определяемые в крови и моче. В клинике широко используют методы определения общего и остаточного азота.
Под общим азотом понимают всю сумму азотистых веществ в крови. К остаточному, или небелковому, азоту относится азот веществ, оставшихся после осаждения белков. В состав остаточного азота входит азот мочевины, мочевой кислоты, аминокислот, креатина, креатинина, полипептидов. В норме в сыворотке взрослого человека содержится 1200-1430 мг% (в среднем 1315 мг%) общего азота и 23,0-37,0 мг% (в среднем 30,0 мг%) остаточного. Разность общего и остаточного азота дает величину белкового азота, уровень которого в норме составляет 1177-1393 мг%(в среднем 1285 мг%).
Повышение белка в сыворотке крови (гиперпротеинемия) наблюдается при ревматизме, а понижение (гипопротеинемия) при нефрозах, истощении, белковом голодании и раке.
Из общего количества остаточного азота на долю мочевины приходится более половины азота — 19,3 мг% (13-26, мг%), на долю аминокислот — четвертая часть (3,37-4,97 мг%). При снижении уровня мочевины уменьшается и количество остаточного азота, т. е. существует прямая пропорциональность между величиной остаточного азота и уровнем мочевины. Поэтому в клинической практике часто по определению концентрации мочевины делают заключение о количестве остаточного азота.
Азотемия — увеличение в крови остаточного азота наблюдается при заболеваниях почек, особенно при их недостаточности, усиленном распаде белка в организме. Снижение уровня остаточного азота обнаруживается при голодании, некоторых острых заболеваниях печени и др. Азотемия может быть абсолютной и относительной. Относительная азотемия встречается в случаях больших потерь воды организмом (рвота, поносы). Абсолютная азотемия связана с уменьшением образования белков в организме (сахарный диабет) или с усиленным распадом белков (кровотечения, тяжелые ранения, тяжелые инфекционные заболевания, поражение печени).
Безазотистые вещества крови
В крови постоянно циркулирует большая группа соединений, представляющих собой питательные вещества или промежуточные продукты их обмена. К ним относятся глюкоза, молочная кислота, триглицериды, липоиды, холестерин, свободные жирные кислоты, минеральные соли и др.
Глюкоза в крови содержится в пределах 80-120 мг%. Этот уровень отличается постоянством. Гипо- или гипергликемии бывают физиологическими или патологическими. К физиологическим относятся изменения уровня глюкозы в зависимости от питания, в период беременности и т. д. Патологическое увеличение или уменьшение глюкозы возникает при различных заболеваниях (сахарный диабет, гликогенозы, галактоземия и др.).
Молочная кислота присутствует в крови в небольших количествах — 5,0-15 мг на 100 мл плазмы. Она увеличивается при поражении печени и тяжелой мышечной работе.
Ацетоновые тела в крови составляют 0,1-0,5 мг%. Их увеличение имеет большое клиническое значение, так как наблюдается при сахарном диабете, голодании, рвотах.
Липиды в цельной крови находятся на уровне 380 мг%. В плазме их количество в несколько раз выше, чем в эритроцитах. Повышение жира в крови называется липемией. Физиологическую липемию, вызванную приемом большого количества жирной пищи, отличают от патологической, имеющей в своей основе нарушения процессов обмена жира. Туберкулез, алкоголизм характеризуются стойкой липемией, достигающей иногда 10 г на 100 мл крови. Триглицериды в основном сосредоточены в плазме и составляют 100 — 250 мг%. Общего холестерина в крови содержится 15.0- 250 мг%. Его уровень значительно повышается при атеросклерозе, подагре, ожирении, сахарном диабете. Лецитина больше в эритроцитах, чем в плазме,- соответственно 350 и 150 мг%.
Минеральные элементы крови представлены в табл. 12.
Таблица 12. Содержание минеральных веществ в крови (в мг на 100 мл)
В крови также присутствует большая группа микроэлементов (йод, цинк, кобальт и др.), которые участвуют в важнейших обменных процессах.
При заболеваниях наблюдаются отклонения в количествах минеральных веществ. При лихорадке уровень NaCl снижается, при болезнях почек — увеличивается. Содержание кальция и фосфора уменьшается при рахите, калия и натрия — при адиссоновой болезни, кальция — при титании.
Эритроциты, лейкоциты и тромбоциты
Эритроциты — это красные кровяные клетки, которые в организме выполняют дыхательную функцию: транспортируют кислород и углекислый газ по крови, а также регулируют содержание аминокислот и полипептидов в плазме (Б. И. Збарский). В 1 мм3 крови содержится 4-5,5 млн. эритроцитов. Они представляют собой двояковогнутый диск, окруженный мембраной. Местом образования эритроцитов является в основном костный мозг, а также селезенка и печень. Продолжительность жизни эритроцитов в циркулирующей крови составляет около 100 дней. Процесс созревания эритроцитов представляет собой сложный и сравнительно длительный процесс, когда из ядросодержащих клеток через стадии нормобластов, ретикулоцитов образуются эритроциты.
Из белков эритроцитов важнейшее значение принадлежит гемоглобину, содержание которого может доходить до 41%. Во всем количестве эритроцитов человека содержится примерно 800 г гемоглобина. В цельной крови количество гемоглобина составляет 13-18 г%. В настоящее время обнаружены различные формы гемоглобинов, отличающиеся по аминокислотному составу глобина — его белковой части. У эмбрионов человека на 7-12-й неделе обнаружен примитивный гемоглобин (НbР), который в дальнейшем замещается фетальным (HbF). Последний составляет 70-90% всего гемоглобина детей. У взрослого человека основную массу гемоглобина составляет гемоглобин A1 (HbA1).
При некоторых заболеваниях (серповидноклеточная анемия, талассемия) в крови больных обнаруживаются патологические формы гемоглобинов, получивших обозначения С, D, S и др. Эти заболевания относятся к наследственной патологии, в основе которой лежит нарушение процесса синтеза глобина.
При повреждении мембраны эритроцита под действием измененного осмотического давления, различных токсинов гемоглобин выходит в плазму. Такой процесс называется гемолизом. Уменьшение в крови гемоглобина приводит к развитию различных анемий. Снижение гемоглобина до 5% ведет к смерти.
В клинике имеет большое значение определение количества гемоглобина крови. Его концентрация у взрослых людей варьируете пределах 13-18 г%, у ребенка после рождения составляет 19,5 г%, ко второму месяцу снижается до 11,5 г%.и постепенно достигает уровня взрослых людей к 12 годам.
В клинике существуют различные методы определения гемоглобина, из которых наиболее распространенным является метод Сали, когда после прибавления к крови соляной кислоты гемоглобин превращается в солянокислый гематин коричневого цвета и по сравнению его окраски с окраской стандартного раствора определяют концентрацию гемоглобина. Другим показателем, применяемым для анализа красных кровяных телец, является цветной показатель. Последний позволяет получить представление о содержании гемоглобина в эритроцитах, на чем основана клиническая классификация анемий. Реакция оседания эритроцитов (РОЭ) является одной из самых важных и широко распространенных лабораторных методов исследования. Сущность ее состоит в том, что кровь, стабилизированная какими-либо веществами, оставленная в вертикальном сосуде, через некоторое время просветляется за счет оседания эритроцитов и других форменных элементов крови. Как установлено, скорость оседания эритроцитов у здоровых людей приблизительно одинакова и составляет 5-10 мм в час. При уменьшении показателя А/Г (острая стадия ревматизма, злокачественные новообразования, почечные заболевания, анемии) РОЭ ускорена. При сердечных и печеночных заболеваниях РОЭ замедлена. В клинической практике важное значение придают также методам исследования гемостаза, свертывания крови, ломкости капилляров.
Лейкоциты. В 1 мм3 крови содержится 5-6 тыс. белых кровяных телец. Они подразделяются на ряд форм в зависимости от формы ядра и способа окраски.
Лейкоциты участвуют в процессах фагоцитоза — захватывания и переваривания инородных тел и бактерий. В местах воспаления всегда много лейкоцитов, которые в своей массе образуют гной.
Тромбоциты. Это безъядерные клетки. В 1 мм3 крови их содержится 200-300 тыс. Тромбоциты участвуют в процессах свертывания крови.
Свертывание крови
Процесс свертывания крови является очень сложным и до конца не выяснен. Схематично его можно представить следующим образом:
При кровотечении происходит склеивание тромбоцитов, которое приводит к их распаду, а при участии Са++, АТФ и ряда так называемых факторов — VIII, IX и др.- образуется Активный тромбопластин. Последний, действуя на протромбин плазмы, который по структуре представляет собой глюкопротеид, а по функции — профермент, переводит его в тромбин. Тромбин является протеолитическим ферментом и гидролизует фиброген — фибриллярный белок с молекулярным весом 330 000 — на молекулы полипептидов с молекулярным весом 300. Последние полимеризуются в фибрин, который и формирует сгусток. В дальнейшем под действием фибринолизина (плазмина) сгусток распадается.
К факторам, тормозящим свертывание крови, относятся гепарин, соли лимонной кислоты.
Вопросы для повторения
1. Назовите основные функции крови.
2. Каковы физико-химические свойства крови?
3. Чем отличается плазма от сыворотки?
4. Что такое гомеостазис?
5. Какими показателями характеризуется внутренняя среда организма?
6. Что такое осмотическое давление и чем оно обеспечивается?
7. Что такое изотонический, гипотонический и гипертонический растворы?
8. Что такое онкотическое давление и чем оно обеспечивается?
9. Какова величина рН крови в норме?
10. Дайте определение ацидоза и алкалоза.
11. Что называется буферными растворами?
12. Укажите основные буферные системы организма.
13. Каков механизм действия буферных систем на примере бикарбонатной системы?
14. Какой химический состав крови?
15. Какие белковые фракции входят в состав плазмы крови?
16. Какова роль различных белковых фракций крови?
17. Каково происхождение ферментов крови?
18. Какое имеет значение определение ферментов крови для диагностики заболеваний?
19. Что такое изоферменты и какое они имеют значение?
20. Назовите небелковые азотистые вещества крови.
21. Что обозначается как остаточный азот крови и каково клиническое значение его определения?
22. Чем представлены безазотистые вещества крови?
23. Каков химический состав эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов?
24. Каков механизм свертывания крови?
25. Каково клиническое значение определения составных частей крови?
ТЕЛЕГРАМКанал с обзорами, анонсами новинок и книжными подборками
Книжный Вестник
Бот для удобного поиска книг (если не нашлось на сайте)
Поиск книг
Свежие любовные романы в удобных форматах
Любовные романы
О психологии, саморазвитии и личностном росте
Саморазвитие
Детективы и триллеры, все новинки
Детективы
Фантастика и фэнтези, все новинки
Фантастика
Отборные классические книги
Классика
ВКОНТАКТЕБиблиотека с любовными романами, которая наверняка придётся по вкусу женской части аудитории
Любовные романы
Библиотека с фантастикой и фэнтези, а также смежных жанров
Фантастика
Самые популярные книги в формате фб2
Топ фб2
книги