Журнал "Здоровье" №6 (90) 1962

Химия крови

Действительный член Академии наук Грузинской ССР профессор В.С. Асатиани

Рисунки Е. Мигунова

Основную массу крови, неустанно циркулирующей в кровеносной системе человека, составляет плазма. В ней взвешены клеточные элементы — эритроциты, лейкоциты и кровяные пластинки. Кроме того, в крови содержатся газы — азот, кислород и углекислый газ. Об этом знают теперь очень многие. Но все ли это? Нет, это лишь элементарное строение крови. Осуществляя обмен веществ, кровь соприкасается со всеми тканями и клетками организма. Поэтому она отличается исключительным богатством химического состава. В крови выявлено более двухсот различных веществ.

Ученые отметили удивительное постоянство химического состава крови здорового организма. После кропотливых исследований удалось определить химические нормативы крови. Данные об изменении химической картины крови позволяют судить о том, как протекают химические реакции обмена веществ, помогают врачу установить диагноз заболевания, предсказать его исход, оценить эффективность того или иного метода лечения.

Химические составные части крови удобнее рассмотреть, разделив их на несколько групп.

В организме человека великое множество различных белков. Они являются наиболее важными для жизни составными частями организма, поэтому их назвали протеинами (от греческого слова «протос» — первый, главный). В составе крови белки также играют исключительно важную роль.

Обычно врачи прежде всего учитывают самый сложный белок крови — гемоглобин. Он содержится в красных кровяных тельцах — эритроцитах. Гемоглобин переносит кислород из легких в ткани и участвует в транспортировке углекислого газа из тканей в легкие; поэтому уменьшение или увеличение содержания гемоглобина в крови (или изменения в его строении) далеко не безразличны для здоровья человека.

Большое значение имеют и белки плазмы. Они влияют на водный обмен между кровью и тканями, принимают участие в обмене белков всего организма. Эти белки — своего рода исходный материал для построения специфических белков различных тканей.

Белки плазмы отражают состояние белкового «хозяйства» организма. Теряет ли организм много белков при кровотечениях, ожогах, лихорадочных состояниях; получает ли их мало извне при потере аппетита, расстройствах кишечника или при голодании; наконец, утрачивает ли организм способность строить, синтезировать белки (при болезнях печени, почек и др.), — содержание белков в плазме уменьшается.

Очень важны некоторые сложные белки, входящие в состав крови. Белки, которые состоят только из аминокислот, называются простыми. (Аминокислоты — вещества, содержащие азот: они обладают свойствами и кислот и щелочей.) В состав молекул сложных белков, кроме аминокислот, входят еще и другие, небелковые вещества, например сахар или его производные.

Велико значение сложных соединений белков с жироподобными веществами — липопротеинов. Жироподобные вещества (липоиды) нерастворимы в воде, но белки, соединяясь с ними, делают их растворимыми. Такие липопротеины легко растворяются в крови, превращаясь в своего рода грузовые суда, которые перевозят витамины и другие вещества.

Многие белки, содержащиеся в крови, выполняют роль «вооруженной охраны» нашего организма и защищают его от бактерий и от действия различных ядов. Это так называемые антитела и антитоксины.

Гемоглобин крови несет из легких кислород в ткани, а оттуда забирает углекислый газ

Если из плазмы или сыворотки крови удалить белки, то в растворе останется много различных химических соединений. Часть их составит группу азотсодержащих небелковых веществ. Это прежде всего аминокислоты — «кирпичики», из которых организм строит молекулы белка.

Аминокислоты, еще не «встроенные» в частицу белка, называются свободными. Они попадают в кровь из кишечника, где образуются в результате расщепления пищевых белков. Кровь разносит свободные аминокислоты по всем органам и тканям; последние же используют эти вещества для построения собственных белков и других превращений. Органы и ткани отдают в кровь те свободные аминокислоты, которые образуются при распаде тканевых белков. В результате содержание аминокислот в крови у здорового человека остается относительно постоянным.

Большая часть аминокислот содержится в эритроцитах, меньшая — в плазме. Показатель изменения уровня аминокислот в крови больного может быть весьма полезным для того, чтобы правильно поставить диагноз.

В состав белков нашего тела входят 20 аминокислот и все они присутствуют в крови. Одни из этих аминокислот поступили из белков пищи, другие образовались при распаде тканевых белков нашего тела. Почти одна треть общего количества аминокислот плазмы падает на долю так называемой глютаминовой кислоты и ее разновидности — глютамина.

Глютаминовая кислота участвует в обмене азотистых веществ в организме и выполняет самые разнообразные функции. Особую роль эта кислота играет в обмене веществ мозга.

Очень важны и другие аминокислоты. Большое значение имеет их количественное соотношение. Современные методы исследования позволяют определять раздельно все аминокислоты крови.

Особенно ценные результаты получают врачи, сопоставляя содержание различных аминокислот в крови и в моче, так как химический состав мочи отражает даже небольшие сдвиги в химизме крови.

Липопротеины — своеобразные грузовые суда — по кровяному руслу доставляют клеткам витамины и другие вещества

Нельзя не упомянуть о нуклеиновых кислотах (от латинского слова «нуклеус» — ядро), которые впервые были обнаружены в ядрах клеток организма. В крови эти кислоты содержатся в минимальном количестве.

Главным образом они входят в состав лейкоцитов.

За последнее десятилетие нуклеиновые кислоты привлекают внимание биохимиков и биологов всего мира. Не случайно на борту космических кораблей находились и молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты. Дело в том, что огромные молекулы нуклеиновой кислоты имеют самое непосредственное отношение к истокам жизни. Они образуются путем соединения большого количества других более простых молекул различной химической природы, каждая из которых имеет свои особые качества. Это сочетание различных свойств исходных веществ обусловливает необычайное своеобразие молекулы нуклеиновой кислоты.

Такая молекула отличается удивительной гибкостью, подвижностью и одновременно устойчивостью, а также индивидуальностью и специфичностью. Все эти свойства важны для «построения» живых организмов. Подобные молекулы обладают запасом анергии, позволяющим осуществлять движения и работу. И, наконец, как говорят ученые, гигантские молекулы белков или нуклеиновых кислот могут обладать «памятью».

Как мы знаем, белки — основа жизни. Роль же нуклеиновых кислот состоит в том, что они используются организмом для построения белка. Нуклеиновая кислота сохраняет и передает по наследству особенности строения каждого белка.

Молекулы нуклеиновых кислот как бы запоминают и передают из поколения в поколение наследственные признаки

Сосуды становятся хрупкими и менее эластичными. Важно знать не только уровень холестерина в крови, но и уровень лецитина — вещества, содержащего азот. Лецитин в значительной степени предупреждает проникновение холестерина в стенки артерий.

Отмечено, что атеросклероз почему-то редко поражает жителей Италии, Греции и побережья Ледовитого океана. Можно предположить, что невосприимчивость к атеросклерозу у этих народов частично вызвана общей причиной. Дело в том, что в качестве главного пищевого жира жители южных стран используют растительное масло, а народы Севера — рыбий жир. И растительное масло, и рыбий жир, как говорят химики, «ненасыщенные» жиры. Если постоянно употреблять их в пищу, в крови человека резко снижается количество холестерина, а следовательно, уменьшается опасность атеросклероза. Советские ученые установили, что очень эффективным в этом отношении является масло, полученное из зерен кукурузы.

Конечно причины, способствующие развитию атеросклероза, очень сложны и их нельзя свести только к особенностям питания. Однако изучение химии крови, несомненно, поможет бороться и с этой болезнью.

Из нескольких углеводов, присутствующих в крови, наибольшее значение имеет виноградный сахар — глюкоза. У здорового человека количество глюкозы в к раз и держится в пределах около 100 миллиграмм-процентов. А при сахарной болезни это количество может увеличиться до 600.

Уровень сахара в крови — гликемия — может значительно меняться и в обычных физиологических условиях. Достаточно съесть примерно 100 граммов сахара, и содержание глюкозы в крови повысится настолько, что она даже может появиться в моче.

Во время матча популярных футбольных команд у тысячи зрителей содержание глюкозы в крови повышается далеко за пределы нормы и только у равнодушных (а найдутся ли такие на стадионе?) остается без изменений. Таким образом, и возбуждение нервной системы может повысить уровень сахара в крови. То же происходит при усиленной мышечной работе.

Но во всех этих случаях гипергликемия — увеличение сахара в крови — носит временный характер. А вот при сахарной болезни и при некоторых других заболеваниях гипергликемия является длительной. Реже встречается состояние гипогликемии — понижение нормального уровня сахара в крови.

Группа липидов (от греческого «липос» — жир) объединяет жиры и жироподобные вещества (липоиды). Вещества, в которых одна молекула спирта-глицерина соединена с тремя молекулами жирных кислот, химики называют нейтральным жиром. Жирные кислоты бывают насыщенные и ненасыщенные. Последние отличаются меньшим содержанием атомов водорода и значительно большей химической активностью. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты обладают целебным действием: они укрепляют тончайшие мембраны, которыми клетки нашего тела отделены друг от друга. Эти кислоты можно считать до некоторой степени незаменимыми, то есть они почти не синтезируются в организме и должны поступать извне. Такие кислоты содержатся в растительном масле.

У людей, страдающих атеросклерозом, на внутренних стенках кровеносных сосудов откладывается холестерин.

Кровь содержит большое количество веществ, образующихся в тканях организма при обмене углеводов. Это главным образом органические кислоты: молочная, пировиноградная, лимонная и другие.

Молочной кислоты в крови здорового человека немного. Однако достаточно интенсивно поработать, как ее количество может сильно увеличиться. Таким образом, уровень молочной кислоты отражает состояния, при которых наше тело ощущает острую нехватку кислорода.

С молочной кислотой в крови «дружит» пировиноградная кислота, неотступно следующая за ее колебаниями в крови.

Иногда знакомый всем запах лака для ногтей может помочь врачу поставить диагноз сахарной болезни. Ацетон и родственные ему вещества носят общее название кетоновых тел. В крови здорового человека их мало. Но при сахарной болезни количество кетоновых тел может увеличиться в десятки раз. Даже воздух, выдыхаемый больным, содержит ацетон.

Ферменты — также специфические белки. Их выделяют в особую группу только потому, что обычно о содержании ферментов в крови судят не по их количеству, а по их активности.

Эти биологические катализаторы обладают способностью ускорять или замедлять процессы обмена веществ в организме. Самые разнообразные ферменты действуют в удивительной согласованности друг с другом. Если же человек заболевает, деятельность ферментов изменяется.

В клетках крови — эритроцитах и лейкоцитах, как в любых клетках организма, имеется набор ферментов. Более 50 из них выявлено в плазме крови. Некоторые ферменты свойственны вообще только плазме и выполняют в ней определенную роль. Таковы, например, ферменты, принимающие участие в свертывании крови, пищеварительные ферменты и другие.

Активность большей части ферментов плазмы сильно колеблется, отражая изменения в организме. Так, в крови здорового ребенка не более 10 единиц щелочной фосфатазы (этот фермент принимает участие в росте костей), а у больного рахитом эта цифра в некоторых случаях доходит до 200 единиц.

Один из ферментов крови заслуживает особого внимания. Это холинэстераза. В деятельности нервной системы большую роль играет ацетилхолин — вещество, которое передает нервное возбуждение. Передача по нервам возбуждения связана с быстротой расщепления ацетилхолина, происходящего под влиянием холинэстеразы. Такой фермент содержится в эритроцитах и в нервной ткани. Холинэстераза, входящая в плазму крови, образуется в печени. Исследование этого фермента дает ценные сведения врачу о работе печени — главной химической лаборатории организма.

В нашем теле находятся железы, которые не имеют наружных выводных протоков и выделяют вырабатываемые ими вещества в кровь. Эти вещества называются гормонами (от греческого «гормон» — движущий). Они стимулируют деятельность всех органов человеческого организма. Нормальная работа желез внутренней секреции (эндокринных) может усилиться или ослабнуть. Тогда возникают эндокринные расстройства.

Определение гормонов в крови помогает следить за деятельностью желез внутренней секреции. В крови человека выявлено более двадцати гормонов.

Гормоны щитовидной железы принято определять по входящему в их состав йоду. Плазма здоровых людей содержит определенное количество йода. При болезнях, связанных с повышенной деятельностью щитовидной железы, содержание йода в крови увеличивается, а при некоторых других (например, микседеме) — понижается.

За последнее десятилетие ученые обратили особое внимание на деятельность надпочечных желез, которые выделяют в кровь более десяти различных гормонов. Концентрация их в крови при различных заболеваниях может резко возрастать или также резко падать.

Хорошо изучено содержание витаминов в крови здорового человека. Оно зависит в «первую очередь от характера питания человека. Количество витаминов в крови может заметно изменяться при желудочно-кишечных заболеваниях, отравлениях, лихорадочных состояниях, малокровии, болезнях печени, почек и др.

В крови содержатся более тридцати различных минеральных веществ. Часть их сконцентрирована в эритроцитах, другая — в плазме. Установлено, что минеральный состав крови человека зависит от его возраста, сезона, времени дня и т. д. Соотношения между отдельными минеральными веществами в крови имеют крайне важное значение для организма. Так, ионы хлора поддерживают равновесие между кислотами и щелочами в крови; ионы кальция играют большую роль в свертывании крови; ионы калия понижают, а ионы магния повышают способность гемоглобина связывать кислород.

* * *

Изо всех тканей собираются в кровь невидимые разнообразные частицы, начиная с исполинских молекул белков и кончая крохотными молекулами воды. Все эти вещества обусловливают сложные и многообразные функции крови. Ведь она доставляет клеткам и тканям кислород и уносит углекислоту; снабжает ткани питательными веществами, полученными из пищеварительного тракта. Кровь удаляет из организма продукты обмена, перенося их от тканей к почкам. Вместе с тканевой жидкостью кровь обеспечивает нормальное течение химических процессов, поддерживает водный баланс и постоянную температуру тела, защищает организм от микробов и других вредных факторов, регулирует работу органов и тканей, доставляя им гормоны.

Кровь отражает ход жизненных процессов в нашем теле и показывает те сдвиги, которые совершаются в организме под влиянием внешних условий.