Особливості функціонування системи крові у різні вікові періоди та її функції

     Регуляторна функція крові полягає в перенесенні гормонів та інших фізіологічно активних речовин від місця їх утворення (залози внутрішньої секреції, деякі тканини) до клітин усіх органів і тканин організму, на мембрані яких є відповідні рецептори до певних фізіологічно активних речовин.

    Гомеостатична функція. Кров забезпечує сталість внутрішнього середовища організму (гомеостаз), необхідну для нормального функціонування його клітин і тканин, шляхом вмикання певних стабілізувальиих систем .Гомеостатичні системи підтримують сталість таких показників внутрішнього середовища, як рН, осмотичний тиск, співвідношення йопів, концентрація глюкози тощо, причому йдеться не про абсолютну сталість кожного з показників, а про відносну, динамічну сталість. У процесі життєдіяльності організму кров, лімфа і тканинна рідина зазнають певних змін, і гомеостатична функція полягає в тому, щоб коригувати ці зміни, не допускати небезпечних для життя відхилень показників внутрішнього середовища.

     Терморегуляторна функція, по суті, також належить до гомеостатичної функції, проте через особливості процесу терморегуляції та виняткової ролі в ньому крові розглядається окремо. Терморегуляторна функція крові полягає в тому, що кров як водний розчин має виключно високу теплоємність і завдяки цьому мало змінює свою температуру в разі її нагрівання чи охолодження, тобто кров відіграє термостабі-лізувальну роль. Крім того, кров переносить тепло між органами, запобігаючи перегріванню тенлопродукуючих органів і надмірному охолодженню органів, що віддають тепло назовні.

2.4. Фізико-хімічні властивості

      В'язкість цільної крові в середньому в 5 разів перевищує в'язкість води. Таке високе значення цього показника крові зумовлене клітинами та білками крові. Після осадження клітин крові центрифугуванням в'язкість її плазми знижується до 2, а в сироватці крові або безбілковому ізотонічному розчині вона близька до 1. Коливання в'язкості крові в організмі відбуваються в межах 3-7 одиниць. Це пов'язано зі змінами об'єму води в організмі та кількості еритроцитів. Наприклад, після крововтрати в'язкість крові зменшується внаслідок того, що відновлення об'єму крові за рахунок мобілізації депонованої в організмі води відбувається значно швидше, ніж відновлення кількості клітин крові. Дегідратація (зневоднення) організму, адаптація до умов високогір'я або патологічне збільшення кількості еритроцитів у крові (поліцитемія), навпаки, супроводжуються зростанням в'язкості крові.

    Відносна густина крові у людини становить 1,06-1,064, причому відносна густина формених елементів крові вища (1,085-1,09), ніж плазми (1,025-1,03). Це зумовлює поступове їх осідання на дно пробірки. Швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ) коливається від 1 до 10 мм на годину і різко зростає при запальних захворюваннях. Модельні експерименти показали, що штучні еритроцити осідають у штучній плазмі в десятки разів повільніше, ніж у крові. Це пояснюється тим, що в нерухомій крові осіданню еритроцитів передує їх злипання  (агрегація) в групи по кілька штук, і в такому вигляді осідання відбувається значно швидше, ніж якби вони були не агреговані. Було також з'ясовано, що ступінь агрегації еритроцитів і відповідно ШОЕ визначається властивостями плазми крові. Так, еритроцити крові чоловіків осідають набагато швидше в плазмі крові вагітної жінки, ніж у власній плазмі, і навпаки, еритроцити вагітної жінки осідають повільніше в плазмі чоловіка чи невагітної жінки, ніж у власній.

    Існує пряма залежність між ШОЕ і концентрацією гамма-глобулінів. Оскільки гамма-глобулінова фракція містить переважно антитіла, неважко зробити висновок, що зростання ШОЕ пов'язане з розвитком запальних процесів чи істотними змінами функціонального стану організму, які при-

зводять до збільшення концентрації гамма-глобулінів у крові. Говорячи про діагностичне значення реакції ШОЕ, слід мати на увазі, що підвищення ШОЕ свідчить не стільки про наявність запалення, скільки про те, що організм бореться з інфекцією. Якщо у людини спостерігаються явні ознаки інфекційної хвороби, а ШОЕ в межах норми, це означає, що опірність організму дуже низька.

         Реакція крові (рН) є одним із важливих показників стану внутрішнього середовища організму: вона свідчить про концентрацію йонів гідрогену (водню) в плазмі, точніше, є оберненим логарифмом цієї величини і за нормальних умов становить 7,35-7,45. В артеріальній крові значення рН у середньому перевищує 7,40, а у венозній — менше від цього значення, проте коливання цього показника дуже незначні. Відхилення реакції крові за межі наведеного діапазону на 0,2-0,3 одиниці є небезпечним для життя. Тому рН крові підтримується на відносно сталому рівні за допомогою буферних систем. До буферних систем крові належать система гемоглобіноксигемоглобін, гідрогенкарбонатна, білкова та фосфатна.

     Гемоглобінова буферна система відіграє основну роль у підтриманні рН на сталому рівні. На її частку припадає близько 70 % буферної ємності крові. Оксигемоглобін, як порівняно сильна кислота, зв'язує йони калію в еритроцитах, перешкоджаючи зростанню рН, пов'язаного зі зменшенням концентрації СО в артеріальній крові. Віддавши кисень у тканинах, Нb стає дуже слабкою кислотою, і сильніша карбонатна (вугільна) кислота відбирає у нього йоп калію, віддаючи йон гідрогену і таким чином протидіючи підвищенню рН венозної крові.

   Гідрогенкарбонатна система утворена вугільною (карбонатною) кислотою (Н СО ) та натрію і калію гідрогенкарбонатами (NaНСО і КНСО ). У разі надходження у кров сильніших, ніж вугільна кислот вони нейтралізуються катіонами Nа і К , а аніон НСО утворює з гідрогеном (воднем) вугільну кислоту, яка під впливом вугільної ангідрази розщеплюється на СО та Н О і виходить з реакції. Луги, що надходять у кров, нейтралізуються вугільною кислотою, яка утворює з ними гідрогенкарбонати.

     Буферна система білків пов’язана з амфотерними властивостями їхніх амінокислот. Залежно від реакції плазми крові вони дисоціюють як луги або як кислоти, нейтралізуючи таким чином речовини, які можуть змінювати рН крові.

   Фосфатна буферна система представлена первинним( NаН РО ) і вторинним( Nа НРО ) натрію фосфатами. Перший є слабкою кислотою, другий — слабкою основою. Під час дії речовин з активною реакцією відбуваються взаємні переходи між цими солями і виведення Н через нирки у вигляді Nа НРО .

     Осмотичний тиск плазми крові зумовлений кількістю частинок — йонів, атомів, молекул у розчині, причому природа частинок та їхні розміри значення не мають. Оскільки неорганічні йони мають малий діаметр, то їхня молярна концентрація в плазмі крові за загальної кількості 8 г/л становить 300 ммоль/л, тоді як 80 г/л білків завдяки великим розмірам молекул дають усього 2 ммоль/л. Звичайно, частка останніх у створенні осмотичного тиску +порівняно незначна. Осмотичний тиск розчинів визначають кріоскопічним методом — за зниженням температури замерзання. Молярний розчин будь-якої речовини створює осмотичний тиск 2269,7 кПа (22,4 атм) і знижує температуру замерзання на 1,86 °С. Депресія плазми крові людини становить 0,56-0,58 °С, що відповідає осмотичному тиску 770 кПа (7,6 атм, або 5770 мм рт. ст.). На частку білків припадає 2,9-3,3 кПа (22-25 мм рт. ст.). Такою незначною величиною можна було 6 знехтувати, якби не та обставина, що білки відіграють виключну роль у процесах переходу води через стійку капілярів .Осмотичний тиск білків плазми крові виділяють під окремою назвою — колоїдно-осмотичний, або онкотичний, тиск.

     Лімфа за більшістю показників істотно відрізняється від крові. По-перше, до її складу хоч і входять клітини крові, проте об'єм їх становить менш як 1 % загального об'єму лімфи. По-друге, лімфа має інші фізико-хімічні властивості. Так, за майже однакового з плазмою крові осмотичного тиску онкотичний тиск лімфи у 2-3 рази нижчий, ніж плазми крові. Набагато ниж-

чою є і в’язкість (1,2-1,5) та відносна густина (1,01-1,02) лімфи. Реакція лімфи лужна, її рН становить 8,4-9. Незважаючи на меншу порівняно з плазмою крові концентрацію білків, якісно лімфа містить усі білки плазми крові, в тому числі гамма-глобулііш, протромбін, фібриноген, і здатна до згортання.

3.Формені елементи

    Серед формених елементів крові розрізняють еритроцити (червоні кров'яні тільця), лейкоцити (білі кров'яні тільця) і тромбоцити (кров'яні пластинки). Об'єм клітин крові у людини становить 40-46 % загального об'єму крові і залежно від кількості води в організмі може коливатись у межах 30-60 % - гематокритне число (гематокрит).

3.1. Еритроцити

      Еритроцити відрізняються від інших клітин крові наявністю в них кров'яних пігментів, які забезпечують дихальну функцію крові.

Серед формених елементів  крові найбільше червоних кров'яних тілець — еритроцитів (від грец.erythros— червоний, kytos — клітина), які мають форму двоввігнутих дисків у нормі без ядра (див. додаток2). В 5 літрах крові людини налічується приблизно 25 трильйонів еритроцитів. До складу еритроцита входить понад 100 хімічних сполук — 60% води 140% сухих речовин, що складаються з гемоглобіну (85%) та інших речовин: металів—заліза, калію, натрію, магнію, міді, цинку, марганцю; вітамінів —аскорбінової кислоти, нікотинової кислоти, пантотенової кислоти, вітамінів В₁ В₂, В₆, понад 40 ферментів. Основною складовою частиною еритроцитів є дихальний залізовмісний пігмент крові—гемоглобін (від грец. haima — кров, від лат. globus — куля). У кожному еритроциті близько 265 млн. молекул гемоглобіну. Гемоглобін—це білок, молекула якого складається з 4 пептидних ланцюжків, до яких приєднані 4 атоми заліза. Він виконує роль переносника кисню з легенів у тканини і частково вуглекислоти з тканин у легені, утворюючи три фізіологічні сполуки. При циркуляції крові через легені гемоглобін перетворюється на оксигемоглобін (легкооборотна сполука гемоглобіну і кисню), який несуть еритроцити до всіх тканин організму, і зумовлює яскраво-червоний колір артеріальної крові. Оксигемоглобін, що віддав кисень, називається відновленим, або дезоксигемоглобіном. Він міститься у венозній крові та зумовлює її темний колір. Вуглекислота переноситься венозною кров'ю переважно у вигляді гідрокарбонатів, і лише частина її зв'язується і переноситься гемоглобіном у вигляді карбгемоглобіну. Процес перенесення кисню з органів дихання до тканин і вуглекислоти у зворотному напрямку становить дихальну функцію крові. Гемоглобін здатний утворювати також патологічні сполуки. При отруєнні нітратами гемоглобін з киснем утворює міцну сполуку—метгемоглобін. Не менш міцною сполукою є карбоксигемоглобін (НЬСО), що утворюється при отруєнні чадним газом. У випадках утворення карбоксигемоглобіну, і особливо метгемоглобіну, транспортування кисню тканинам різко порушується або стає неможливим. Такий стан вкрай загрозливий для життя і нерідко закінчується смертю.

     У нормі в одному літрі крові людини міститься 160 г гемоглобіну. Стан, при якому кількість еритроцитів і гемоглобіну в одиниці об'єму крові зменшена, називається анемією (від грец. префікса а — заперечення, haima— кров). Зниження числа еритроцитів нижче 3 млн. і кількості гемоглобіну нижче 60% свідчить про наявність анемічного стану — недокрів'я.

     Еритроцити утворюються в червоному кістковому мозку, живуть 125 діб (4 місяці). Кожної секунди у селезінці і печінці руйнується 2,5 млн. еритроцитів, така ж кількість утворюється в червоному кістковому мозку. Під час руйнування гемоглобіну від нього відщеплюється гем, який втрачає атом заліза і перетворюється в жовчні пігменти шкіри, сечі, калу. Цей процес називається еритропоезом. Він забезпечує стабільний рівень оксигенації крові для нормального функціонування клітин. Уразі зниження рівня кисню в крові нирки продукують гормон еритропоетин, який потрапляє до червоного кісткового мозку і стимулює продукцію еритроцитів. Збільшення кількості еритроцитів у крові називається еритроцитозом, зменшення — еритропенією. Вся кількість еритроцитів, у тому числі і гемоглобіну, поновлюються протягом 3-4 місяців. Високий вміст гемоглобіну (понад 100%) і велика кількість еритроцитів спостерігається у новонароджених, до 5-6 дня життя ці показники знижуються, що пов'язано з кровотворною функцією кісткового мозку, до 3-4 років їх кількість збільшується, в 6-7 років наростання кількості еритроцитів уповільнюється, з 8 років знову збільшується.

     Розпад еритроцитів (гемоліз)—розчинення—відбувається в печінці і селезінці. Еритроцити руйнуються під дією багатьох зміїних отрут,

 хімічних речовин  (ефір, бензол, алкоголь). Гемолізована  кров не може виконувати своїх  функцій, і організм гине.

     Якщо кров уберегти від зсідання за допомогою доданого до неї антикоагулянту натрію цитрату і залишити на кілька годин у капілярних трубочках, то можна спостерігати осідання еритроцитів. Нормальна швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ) для жінок становить 2-15 мм/год, для чоловіків— 1-10 мм/год. У новонароджених швидкість осідання —від 1 до 2 мм/год, у дітей 3-ох років — від 2 до 17 мм/год. Визначення швидкості осідання еритроцитів має велике значення для діагностики у медицині. При захворюваннях ШОЕ збільшується. Це пов'язано з тим, що при запальних процесах у крові збільшується кількість білків глобулінів, які адсорбуються еритроцитами, що змінює властивості їхньої поверхні і приводить до прискорення осідання еритроцитів.

3.1.1.   Пігменти  крові

     Основна  функція еритроцитів — транспорт газів крові: кисню і вуглекислого газу — здійснюється завдяки наявності в еритроцитах  дихального пігменту крові гемоглобіну. Гемоглобін є хромопротеїдом — це речовина, що має 1 колір і складається з білкової частини — глобіну та небілкової — гема. Молекулярна маса гемоглобіну становить 64-66 кД. До його складу входять 4 молекули гема і 4 поліпептидних ланцюги. Гем — це залізопорфірип, сполука, утворена чотирма пірольними кільцями, в центрі якої міститься йол двовалентного феруму.

3.1.2. Транспорт газів кров'ю

     Транспорт кисню. Кисень приєднується у молекулі гемоглобіну до атома феруму за допомогою слабких координаційних зв'язків, утворюючи оксигемоглобін (НЬО2). Оскільки ферум при цьому не змінює валентності, то цей процес прийнято називати оксигенацією на відміну від окислення, яке відбувається під впливом сильних окисників і супроводжується зміною валентності феруму до трьох. Внаслідок цього утворюється метгемоглобін (МеtНЬ), який на відміну від оксигемоглобіну не здатний віддавати кисень. Оксигемоглобін, що віддав кисень, називають відновленим, або дезоксигемоглобіном (НЬ). Ферум гема може приєднувати і карбону оксид — СО (чадний газ) — карбоксигемоглобін (НЬСО). Така сполука не здатна приєднувати кисень і транспортувати його до тканин, оскільки дисоціює з відщепленням СО у 200 разів повільніше, ніж оксигемоглобін. Тому наявність у повітрі навіть незначних концентрацій оксиду карбону є небезпечною для життя.

     Одна молекула гемоглобіну приєднує 4 молекули кисню, один грам гемоглобіну може приєднати 1,34 мл кисню. Цю величину називають кисневою ємністю гемоглобіну. Якщо ми знаємо вміст гемоглобіну в крові — 14-16%, можемо визначити кисневу ємність крові — максимальну кількість мілілітрів кисню, що може міститись у 100 мл крові. Її об'ємна частка становить 20-21,5%.

        Транспорт вуглекислого газу. На відміну від кисню, який переноситься кров'ю переважно у зв'язаному з гемоглобіном стані, форми і способи транспорту вуглекислого газу (карбону діоксиду, СО2) є різноманітними і складними. Перш за все вуглекислий газ, що утворився в клітинах у процесі дихання, розчиняється в цитоплазмі клітин і звідти дифундує до тканинної рідини, плазми крові й еритроцитів. В еритроцитах відбувається гідратація СО2 з утворенням карбонатної (вугільної) кислоти Н2СО3. Цей процес каталізується ферментом еритроцитів вугільною ангідразою, яка прискорює процес у кілька тисяч разів.

     Роль гемоглобіну полягає у перетворенні вуглекислого газу на транспортабельну форму гідрогенкарбонатів. Таким чином, вуглекислий газ транспортується кров'ю від тканин тіла до легень у формі:

— розчиненого газу в  плазмі крові — 10 %;

—  калію гідрогеикарбопату (КНСО3) еритроцитів — 35 %;

—  натрію гідрогепкарбонату (NаНСО3) плазми крові — 45 %;

— карбгемоглобіиу еритроцитів  — 10 %.

   Вуглекислий газ дифундує з еритроцитів у плазму крові, далі в альвеоли і виходить з легень. У міру зниження в еритроциті концентрації НСО їх кількість поповнюється з плазми, при цьому одночасно з еритроцита в плазму переходить відповідна кількість йонів хлору. Процес повторюється до вилучення з крові зайвого вуглекислого газу і насичення її киснем (артеріалізації).