Относительная плотность крови. Физико-химические свойства крови и плазмы

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ

Функции крови во многом определяются ее физико-химическими свойствами, к которым относятся: цвет, относительная плотность, вязкость, осмотическое и онкотическое давление, коллоидная стабильность, суспензи­онная устойчивость, рН, температура.

Цвет крови. Определяется наличием в эритроцитах соединений гемо­глобина. Артериальная кровь имеет ярко-красную окраску, что зависит от содержания в ней оксигемоглобина. Венозная кровь темно-красная с синева­тым оттенком, что объясняется наличием в ней не только окисленного, но и восстановленного гемоглобина и карбогемоглобнна. Чем активнее орган и чем больше отдал кислорода тканям гемоглобин, тем более темной выглядит

венозная кровь.

Относительная плотность крови колеблется от 1050 до 1060г/л и за­висит от количества эритроцитов, содержания в них гемоглобина, состава плазмы. У мужчин за счет большего числа эритроцитов этот показатель вы­ше, чем у женщин. Относительная плотность плазмы равна 1025-1034 г/л,

эритроцитов -1090 г/л.

Вязкость крови - это способность оказывать сопротивление течению жидкости при перемещениях одних частиц относительно других за счет внутреннего трения. В связи с этим, вязкость крови - это сложный эффект взаимоотношений между водой и макромолекулами коллоидов с одной сто­роны, плазмой и форменными элементами - с другой. Поэтому вязкость плазмы в 1,7-2,2 раза, а крови - в 4-5 раз выше, чем воды. Чем больше в плазме крупномолекулярных белков (фибриногена), липопротеинов, тем ее вязкость больше. Вязкость крови возрастает при увеличении гематокритного числа. Повышению вязкости способствует снижение суспензионных свойств крови, когда эритроциты начинают образовывать агрегаты. При этом отме­чается положительная обратная связь - повышение вязкости, в свою очередь, усиливает агрегацию эритроцитов. Поскольку кровь - неоднородная среда и относится к неньютоновским жидкостям, для которых свойственна структур­ная вязкость, постольку снижение давления потока, например, артериально­го, увеличивает вязкость крови, а при повышении давления крови из-за раз­рушения ее структурированности вязкость падает.

Вязкость крови зависит от диаметра капилляров. При его уменьшении менее 150 мк вязкость крови начинает снижаться, что облегчает ее движение в капиллярах. Механизм этого эффекта связан с образованием пристеночного слоя плазмы, вязкость которого ниже, чем у цельной крови, и миграцией эритроцитов в осевой ток. С уменьшением диаметра сосудов толщина при­стеночного слоя не меняется. Эритроцитов в движущейся по узким сосудам крови становится по отношению к слою плазмы меньше, т.к. часть из них за­держивается при вхождении крови в узкие сосуды, а находящиеся в своем токе эритроциты двигаются быстрее и время их пребывания в узком сосуде уменьшается.

Вязкость венозной крови больше, чем артериальной, что обусловлено поступлением в эритроциты углекислого газа и воды, благодаря чему их раз­мер незначительно увеличивается. Вязкость крови возрастает при раздепони-ровании крови, т.к. в депо содержание эритроцитов выше. Повышается вяз­кость плазмы и крови при обильном белковом питании.

Вязкость крови влияет на периферическое сосудистое сопротивление, прямо пропорционально повышая его, а значит, и давление крови.

Осмотическое давление крови - это сила, которая заставляет перехо­дить растворитель (вода для крови) через полупроницаемую мембрану из ме­нее в более концентрированный раствор. Оно определяется криоскопически (по температуре замерзания). У человека кровь замерзает при температуре ниже О на 0,56-0,58° С. При такой температуре замерзает раствор с осмоти­ческим давлением 7,6 атм, а значит - это показатель осмотического давления крови. Осмотическое давление крови зависит от числа молекул растворенных в ней веществ. При этом свыше 60 % от его величины создается NaCl, а всего на долю неорганических веществ приходится до 96%. Осмотическое давле­ние крови, лимфы, тканевой жидкости, тканей приблизительно одинаково и является одной из жестких гомеостатическнх констант (возможные колеба­ния 7,3-8 атм). Даже в случаях поступления излишних количеств воды или соли,-осмотическое давление не претерпевает изменений. При избыточном поступлении в кровь вода быстро выводится почками и переходит в ткани и клетки, что восстанавливает исходную величину осмотического давления. Если же в крови повышается концентрация солей, то в сосудистое русло пе­реходит вода из тканевой жидкости, а почки начинают усиленно выводить соли.

Любой раствор, имеющий осмотическое давление, равное таковой плазмы, называется изотоническим. Соответственно раствор с более высо­ким осмотическим давлением называют гипертоническим, а с более низким -гипотоническим. Поэтому, если тканевая жидкость будет гипертонической, то вода будет поступать в нее из крови и из клеток, напротив, при гипотони­ческой внеклеточной среде вода переходит из нее в клетки и кровь.

Аналогичную реакцию можно наблюдать со стороны эритроцитов крови при изменении осмотического давления плазмы: при её пшертонично-сти эритроциты, отдавая воду, сморщиваются, а при гилотоничности набухают и даже лопаются. Последнее используется в практике для определения осмотической резистентности эритроцитов. Так, изотоничными к плазме крови являются: 0,85-0,9% раствор NaCl, 1,1% раствор КС1, 1,3% раствор НаНСОз, 5,5% раствор глюкозы и др. Помещенные в эти растворы эритроци­ты не изменяют формы. В резко гипотонических растворах и особенно дис­тиллированной воде эритроциты набухают и лопаются. Разрушение эритро­цитов в гипотонических растворах - осмотический гемолиз. Если пригото­вить ряд растворов NaCl с постепенно уменьшающейся концентрацией и по­мещать в них взвесь эритроцитов, то можно найти ту концентрацию гипото­нического раствора, в котором начинается гемолиз и разрушаются лишь еди­ничные эритроциты. Эта концентрация NaCl характеризует минимальную ос­мотическую резистентность эритроцитов, которая у здорового человека находится в пределах 0,42-0,48 (% раствор NaCl). В более гипотонических растворах все большее число эритроцитов гемолизируется и та концентрация NaCl, при которой все красные тельца будут лизированы, называется макси­мальной осмотической резистентностью. У здорового человека она колеб­лется от 0,34 до 0,30 (% раствор NaCl). При некоторых гемолитических ане­миях границы минимальной и максимальной стойкости смещаются в сторону повышения концентрации гипотонического раствора.

Онкотическое давление - часть осмотического давления, создаваемое белками в коллоидном растворе, поэтому его еще называют коллоидно-осмотическим. Ввиду того, что белки плазмы крови плохо переходят через стенки капилляров в тканевую микросреду, создаваемое ими онкотическое давление удерживает воду в крови. Онкотическое давление в крови выше, чем в тканевой жидкости. Кроме плохой проницаемости барьеров для белков, меньшая их концентрация в тканевой жидкости связана с вымыванием бел­ков из внеклеточной среды током лимфы. Онкотическое давление плазмы крови составляет в среднем 25-30 мм рт.ст., а тканевой жидкости - 4-5 мм рт.ст. Поскольку из белков в плазме больше всего содержится альбуминов, а их молекула меньше других белков, а молярная концентрация выше, то онко­тическое давление плазмы создается преимущественно альбуминами. Сни­жение их содержания в плазме ведет к потере воды плазмой и отеку тканей, а увеличение - к задержке воды в крови. В целом онкотическое давление влия­ет на образование тканевой жидкости, лимфы, мочи и всасывание воды в ки­шечнике.

Коллоидная стабильность плазмы крови обусловлена характером гидратации белков, наличием на их поверхности двойного электрического слоя ионов, создающего поверхностный фи-потенциал. Частью этого потен­циала является электро-кинетический (дзета) потенциал - это потенциал на границе между коллоидной частицей, способной к движению в электриче­ском поле, и окружающей жидкостью, т.е. потенциал поверхности скольже­ния частицы в коллоидном растворе. Наличие дзета-потенциала на границах скольжения всех дисперсных частиц формирует на них одноименные заряды и электростатические силы отталкивания, что обеспечивает устойчивость

коллоидного раствора и препятствует агрегации. Чем выше абсолютное зна­чение этого потенциала, тем больше силы отталкивания белковых частиц друг от друга. Таким образом, дзета-потенциал является мерой устойчивости коллоидного раствора. Величина его существенно выше у альбуминов, чем у других белков. Поскольку альбуминов в плазме значительно больше, то кол­лоидная стабильность плазмы крови преимущественно определяется этими белками, которые обеспечивают коллоидную устойчивость не только других белков, но и углеводов и липидов.

Суспензионная устойчивость крови связана с коллоидной стабильно­стью белков плазмы. Кровь представляет собой суспензию, или взвесь, т.к. форменные элементы находятся в ней во взвешенном состоянии. Взвесь эритроцитов в плазме поддерживается гидрофильной природой их поверхно­сти, а также тем, что эритроциты (как и другие форменные элементы) несут отрицательный заряд, благодаря чему отталкиваются друг от друга. Если от­рицательный заряд форменных элементов уменьшается, например, в при­сутствии нестабильных в коллоидном растворе и с меньшим дзета-потенциалом белков (фибриногена, гамма-глобулинов, парапротеина), несу­щих положительный заряд, то снижаются силы электрического отталкивания и эритроциты склеиваются, образуя «монетные» столбики. В присутствии этих белков суспензионная устойчивость уменьшается. В присутствии же альбуминов суспензионная способность крови увеличивается. Суспензион­ная стабильность эритроцитов оценивается по скорости оседания эритро­цитов (СОЭ) в неподвижном объеме крови. Суть метода заключается в оцен­ке (в мм/час) отстоявшейся плазмы в пробирке с кровью, в которую предва­рительно добавляется цитрат натрия для предотвращения ее свертывания. Величина СОЭ зависит от пола. У женщин - 2-15 мм/ч, у мужчин - 1-10 мм/ч. Изменяется этот показатель и с возрастом. Наибольшее влияние на СОЭ оказывает фибриноген: при увеличении его концентрации более 4 г/л ока повышается. СОЭ резко увеличивается во время беременности за счет значительного повышения в плазме уровня фибриногена, при эритропении, снижении вязкости крови и содержания альбуминов, а также при увеличе­нии в плазме глобулинов. Воспалительные, инфекционные и онкологические заболевания, а так же анемии сопровождаются увеличением этого показате­ля. Уменьшение СОЭ типично для эритремии, а также для язвы желудка, острого вирусного гепатита, кахексии.

Концентрация водородных ионов и регуляция рН крови. В норме рН артериальной крови - 7,37-7,43 в среднем 7,4 (40 нмоль/л), венозной -7,35 (44 нмоль/л), т.е. реакция крови слабощелочная. В клетках и тканях рН достигает 7,2 и даже 7,0, что зависит от интенсивности образования «кис­лых» продуктов метаболизма. Крайние пределы колебаний рН крови, со­вместимые с жизнью, - 7,0-7,8 (16-100 нмоль/л).

В процессе обмена веществ ткани выделяют в тканевую жидкость, а следовательно, и в кровь «кислые» продукты метаболизма (молочную, угольную кислоты), что должно привести к сдвигу рН в кислую сторону. Реакция же крови практически не изменяется, что объясняется наличием бу­ферных систем крови, а также работой почек, легких, печени.

Человека (и домашних животных) равна 1,050-1,060, для мужчин в среднем 1,057, для женщин - 1,053. Она зависит главным образом от количества или содержащегося в них гемоглобина и в меньшей степени — от состава жидкой части крови; возрастает после потери организмом, например, после потоотделения. При кровопотерях плотность уменьшается.

Вязкость крови обусловлена внутренним при перемещении одних ее частиц по отношению к другим. При определении вязкости крови единицей вязкости служит вода.

Вязкость цельной крови человека в физиологических условиях колеблется от 4 до 5, а вязкость плазмы крови - от 1,5 до 2. Вязкость цельной крови зависит главным образом от количества эритроцитов в крови и их объема и в меньшей степени - от (преимущественно от количества находящихся в ней белков и в меньшей степени - от содержания в ней солей).

Вследствие набухания эритроцитов вязкость венозной крови больше вязкости артериальной крови. Длительная работа средней тяжести понижает вязкость крови, а тяжелая работа повышает ее.

Солевой состав, осмотическое и коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление крови

Минеральные соли плазмы составляют около 0,9-1%. Количества солей в плазме относительно постоянны и в нормальных условиях колеблются в небольших пределах. У различных видов животных содержание минеральных веществ в плазме крови неодинаково.

Физиологическое значение электролитов крови заключается в том, что они: 1) поддерживают относительное постоянство осмотического крови; 2) поддерживают относительное постоянство активной реакции крови; 3) влияют на и 4) влияют на состояние коллоидов.

Относительное постоянство осмотического давления крови имеет большое биологическое значение, так как является условием сохранения относительного постоянства осмотического давления в тканях. Резкие колебания осмотического давления в тканях приводят к нарушениям их деятельности и даже к их гибели. Постоянство осмотического давления крови сохраняет целость эритроцитов.

В нормальных условиях осмотическое давление в эритроцитах, в плазме крови и в клетках тканей и органов человека и млекопитающих животных равно 778316 - 818748 Па.

Несмотря на большое содержание белков, число белковых в плазме невелико из-за их огромного молекулярного веса. Поэтому создаваемое ими коллоидное осмотическое (онкотическое) давление плазмы равно всего 3325 - 3990 Па, а осмотическое давление плазмы крови поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне главным образом минеральными веществами.

Среди минеральных веществ главная роль в поддержании осмотического давления принадлежит - хлористому натрию. Величина осмотического давления определяется криоскопическим методом по депрессии, или понижению точки замерзания крови ниже 0°. Показатель депрессии обозначается ∆ (дельта). У человека ∆ крови равна 0,56° (0,56-0,58°), следовательно, молекулярная концентрация в плазме крови составляет около 0,3 г-моль на 1 дм 3 .

Реакция крови

Активная реакция крови, как и всякого раствора, зависит от концентрации водородных (Н +) и гидроксильных (ОН —) ионов. Средняя рН крови человека, лошади и собаки при 37°С равна 7,35. Таким образом, реакция крови слабощелочная.

Тела не влияет на рН крови, которая сохраняется со значительно большим постоянством, чем температура тела. Это постоянство рН обеспечивается работой выделительных органов, а также составом эритроцитов и кровяной плазмы. То, что состав плазмы крови имеет существенное значение для поддержания постоянства рН, доказывается тем обстоятельством, что для сдвига реакции в щелочную сторону к плазме нужно добавить приблизительно в 70 раз больше едкого натра, чем к чистой воде, а для сдвиг а реакции в кислую сторону нужно прибавить более чем в 3,25 раз больше соляной кислоты, чем к воде (см. так же статью « «). Постоянство реакции крови зависит от буферных систем.

Стабилизированная антикоагулянтом, кровь в пробирке разделяется на осадок - форменные элементы (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты) иплазму . Плазма - прозрачная жидкость желтоватого цвета. При свёртывании крови вне организма (коагуляция крови) образуются кровяной сгусток, включающий форменные элементы и фибрин, и сыворотка. От плазмы сыворотка отличается, прежде всего, отсутствием фибриногена.

Плазма, состав плазмы крови, значение белков плазмы.

Плазма крови на 90 - 92% состоит из воды, 7 - 8% плазмы составляют белки (альбумины - 4,5%, глобулины - 2 - 3%, фибриноген - до 0,5%), остальное количество сухого остатка приходится на питательные, минеральные вещества и витамины. Общее содержание минеральных веществ приблизительно равняется 0,9%. Условно выделяют макро- и микроэлементы. Границей является концентрация вещества 1мг%. Макроэлементы (натрий, калий, кальций, магний, фосфор) прежде всего обеспечивают осмотическое давление крови и необходимы для жизненно важных процессов: натрий и калий - для процессов возбуждения, кальций - свертывания крови, мышечных сокращений, секреции;микроэлементы (медь, железо, кобальт, йод) рассматриваются как компоненты биологически активных веществ, активаторы ферментативных систем, стимуляторы гемопоэза, метаболизма.

4. Физико-химические свойства плазмы. Онкотическое и осмотическое давление крови.

Онкотическое и осмотическое давление - сила, с которой молекулы органического и неорганичеcкого вещества притягивают к себе молекулу воды для создания водной оболочки. Осмотическое давление создают вещества неорганической природы, онкотическое - органической.

При общем осмотическом давлении плазмы 7,6 атм, онкотическое давление равно 0,03-0,04 атм (25-30 мм рт. ст.). Крупномолекулярные белки не проникают в интерстициальное пространство из сосудистого русла и являются фактором, определяющим обратный ток воды из межклеточного пространства в венулярном отделе микроциркуляторного русла. Осмотическое и онкотическое давление определяют объемное распределение воды между клеткой и внеклеточным пространством. Вода перемещается через мембрану в сторону более высокого осмотического давления. По величине осмотического давления (основная роль в поддержании которого на 80% принадлежит NaCl, на 15% глюкозе и на 5% мочевине) относительно плазмы все растворы можно разделить на:

1. Изотонические - равные по осмотическому давлению (0,9% раствор NaCl).

2. Гипотонические - с более низким по отношению к плазме осмотическим давлением.

3. Гипертонические - с превышающим осмотическое давление плазмы. Все инъекционные растворы должны быть изотоничными клетке, иначе могут вызвать или потерю воды клеткой (гипертонические растворы), или поступление воды в клетку с последующим ее набуханием и разрывом мембраны (гипотонические растворы).

Кислотно-основное состояние крови. Буферные системы. Алкалоз и ацидоз

Кислотно-основное состояние крови зависит от концентрации в среде ионов водорода, которое выражается в единицах рН. Концентрация водородных ионов (рН = -lg [ Н + ] на уровне 7,37 - 7,43 для артериальной крови является жёсткой константой организма. рН венозной крови в связи с более высокой концентрацией углекислого газа и органических кислот ниже и снижается до 7,30 - 7,35, внутриклеточный рН равняется 7,26 - 7,30. Повышение концентрации водородных ионов (снижение рН) определяется какацидоз , а снижение концентрации протонов обозначается какалкалоз . Сохранение постоянства рН крови обеспечивается физико-химическими буферными системами и функционированием физиологических систем организма - выделительной и дыхания.

Любая буферная система состоит из равновесного соотношения протонов (Н +), сопряжённого основания (А -) и недиссоциированной слабой кислоты: В соответствии с законом действующих масс повышение содержания протонов сопровождается увеличением концентрации недиссоциированной кислоты, а ощелачивание среды приводит к росту диссоциации кислоты с образованием протонов, и константа диссоциации (равновесия) К не изменяется.

Кровь представляет собой суспензию, в которой жидкая фаза - плазма, а частицы - форменные элементы. Как и все другие клетки организма, мембраны эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов по­ляризованы, причем наружная поверхность мембран заряжена поло­жительно по отношению к внутренней. Вокруг клеток крови, как и эндотелиальных клеток, формируется облако отрицательных заря­дов. Благодаря одноименным зарядам клетки крови отталкиваются друг от друга и от стенок кровеносных сосудов. При потере зарядов форменные элементы крови могут склеиваться и слипаться.

Кровь обладает следующими физико-химическими свойства­ми: плотностью, вязкостью, поверхностным натяжением, кис­лотно-щелочным равновесием (рН), коллоидно-осмотическим дав­лением и свертыванием.

Плотность и вязкость крови. Плотность (удельная масса) крови - это масса единицы объема. Плотность цельной крови равна 1,045...1,055. Это означает, что 1 мл крови имеет массу 1,045...1,055 г, а 1 л крови - 1,045.„1,055 кг. Поэтому концентра­цию веществ в крови выражают в граммах, в миллиграммах или молях, содержащихся в 1 л крови. Например, выражение 8 г/л означает, что в 1 л крови содержится 8 г какого-то вещества. До­пускается также расчет концентрации не на 1 л, а на 100 мл кро­ви (г/100 мл или г/%).

Плотность плазмы крови равна 1,025... 1,034, а эритроцитов - 1,090. Большая плотность эритроцитов по сравнению с плазмой объясняется наличием в них железа. Благодаря разной плотности эритроциты и плазму можно разделить при центрифугировании или отстаивании.

Плотность крови зависит от количества в ней эритроцитов, ге­моглобина, белков и солей в плазме. Большое количество липидов в плазме крови снижает ее плотность.

Вязкость крови - это сила внутреннего трения, или сцеп­ления, частиц жидкости. Она в 4...5 раз больше вязкости дистилли­рованной воды, это величина относительной вязкости крови. Чем больше эритроцитов в крови, тем больше вязкость крови. Увели­чивают вязкость крови глобулярные белки, особенно фибриноген. Альбумины в меньшей степени влияют на вязкость.

Интересно, что вязкость крови, движущейся по кровеносным сосудам (in vivo), отличается от вязкости крови, взятой для иссле­дования (in vitro). In vivo вязкость крови зависит от длины и диа­метра сосуда, от скорости кровотока. Например, в крупных сосу­дах, где большая скорость движения крови, форменные элементы перемещаются ближе к оси сосуда, а вблизи стенок течет плазма с меньшей вязкостью. В капиллярах вязкость крови уменьшается, так как форменные элементы могут проходить только по одному, а между ними располагается столбик плазмы. При резком замед­лении тока крови эритроциты могут слипаться и образовывать большие скопления - конгломераты. В этом случае вязкость кро­ви увеличивается.

Чем больше вязкость, тем больше сердцу приходится рабо­тать, чтобы проталкивать кровь по сосудам. Поэтому вязкость крови значительно влияет на гемодинамику и формирование кровяного давления.

Поверхностное натяжение крови. Поверхностное натяжение крови - это сила сцепления или взаимодействия молекул поверх­ностного слоя жидкости, направленная от поверхности внутрь. Поверхностное натяжение крови ниже, чем у воды, за счет при­сутствия в ней поверхностно-активных веществ (ПАВ): низко­молекулярных жирных кислот, желчных кислот, различных аро­матических веществ.

При увеличении в крови ПАВ поверхностное натяжение вна­чале уменьшается, но затем быстро - в течение нескольких ми­нут - восстанавливается до первоначального уровня. Считают, что в этих реакциях участвуют катионы кальция, которые осажда­ют различные органические кислоты, влияющие на поверхност­ное натяжение.

Поддержание постоянства поверхностного натяжения крови важно для нормальной транспортировки веществ между кровью и тканями и для движения крови по сосудам.

Кислотно-щелочное равновесие (КЩР) крови. В крови имеются кислотные и щелочные ионы. Суммарный заряд щелочных ионов больше, чем кислотных, и их соотношение называется кислотно-щелочным равновесием крови. Поэтому реакция крови слабоще-почная и рН составляет 7,35. Показатель концентрации водород­ных ионов (рН) является одним из самых жестких констант орга­низма. Это связано с тем, что любая химическая реакция протека­ет при" оптимальном для нее уровне рН. Всякое изменение рН крови ведет к нарушению сердечной деятельности, дыхания, рабо-

ты мозга, печени и других органов. Сдвиг рН крови на несколько десятых, особенно в кислую сторону, несовместим с жизнью.

Между тем в кровь постоянно поступают различные вещества, способные нарушить рН крови. Они всасываются из пищевари­тельного тракта, реабсорбируются из канальцев почек, образуются в тканях. Среди метаболитов преобладают кислые вещества - уголь­ная и молочная кислоты, кислые фосфаты и сульфаты, желчные кислоты и др. Но, несмотря на непрерывное изменение состава крови, ее рН остается на постоянном уровне. Как это происходит? Регуляция кислотно-щелочного равновесия осуществляется как химическими, так и физиологическими механизмами.

Химические механизмы регуляции протека­ют на молекулярном уровне. К ним относятся буферные системы крови и щелочной резерв. Физиологическая регуля­ция включает сложные нейрогуморальные механизмы, затраги­вающие функции различных систем органов.

Буферные системы крови - это вещества, которые могут взаимо­действовать либо с кислотными, либо с щелочными ионами, по­ступающими в кровь, и нейтрализовывать их. В результате хими­ческих реакций рН крови не изменяется, а уменьшается буферная емкость крови. При этом сами компоненты буферных систем не влияют на активную реакцию крови. Три буферные системы - би-карбонатная, фосфатная и белковая - находятся в плазме крови и одна - гемоглобиновая - в эритроцитах.

Бикарбонатная буферная система состоит из угольной кислоты (Na 2 C0 3) и бикарбонатов натрия и калия (NaHC0 3 и КНС0 3). При попадании в кровь какой-либо кислоты, более сильной, чем угольная, она взаимодействует с бикарбонатами. В результате об­разуются нейтральная соль и угольная кислота. Угольная кислота нестойкая, она разлагается на воду и диоксид углерода; последний выводится через легкие. При появлении в крови избытка щелоч­ных ионов они взаимодействуют с угольной кислотой и реакция крови не изменяется.

Фосфатная буферная система образована первичным (NaHjPO^ и вторичным (Na 2 HP04) фосфатом натрия. Первичный фосфат об­ладает свойствами слабой кислоты, вторичный - слабой щелочи. Емкость этой системы небольшая, но она имеет важное значение в регуляции выделения фосфорных солей почками.

Белковая буферная система плазмы крови выполняет свою функ­цию благодаря тому, что белки являются амфотерными соединени­ями и могут нейтрализовывать как кислоты, так и щелочи.

Гемоглобиновая буферная система находится в эритроцитах. Если буферные свойства крови принять за 100 %, то 75 % при­ходится на гемоглобиновую. Она состоит из оксигемоглобина, т. е. соединения гемоглобина с кислородом, и восстановленного гемоглобина, т. е. освободившегося от кислорода. Механизм рабо­ты гемоглобиновой буферной системы заключается в следующем.

В тканевых капиллярах оксигемоглобин, отдавая кислород, пре­вращается в восстановленный гемоглобин. Это вещество является очень слабой кислотой и существенно не влияет на рН крови. В ле­гочных капиллярах диоксид углерода выводится из крови, и реак­ция крови могла бы измениться в щелочную сторону. Однако этого не происходит, так как образующийся оксигемоглобин обладает кислотными свойствами и предотвращает защелачивание крови.

Таким образом, значение буферных систем заключается в том, что рН крови может довольно долго оставаться на уровне 7,35, несмотря на поступление в кровь кислотных или щелоч­ных компонентов.

Щелочной резерв крови - это сумма всех щелочных веществ кро­ви, главным образом бикарбонатов натрия и калия. Величину ще­лочного резерва крови определяют по количеству диоксида угле­рода, которое может выделиться из бикарбонатов при взаимодей­ствии с кислотой. В среднем щелочной резерв крови составляет 55...60 см 3 . Чем больше щелочной резерв крови, тем лучше она за­щищена от кислых метаболитов. Поэтому у высокопродуктивных молочных коров, у спортивных лошадей с более интенсивным об­меном веществ щелочной резерв крови находится на верхней гра­нице нормы. Для повышения щелочного резерва в некоторых слу­чаях в качестве подкормки жвачным животным дают питьевую соду - бикарбонат натрия, особенно это эффективно при скарм­ливании кислого силоса.

Наряду с щелочным резервом в крови имеется и кислотный ре­зерв, или кислотная емкость крови. Кислотная емкость крови име­ет меньшее физиологические значение, но она необходима для нейтрализации избытка щелочных ионов.

Таким образом, при увеличении содержания в крови кислот­ных или щелочных компонентов прежде всего КЩР крови восста­навливается на молекулярном уровне за счет буферных систем или щелочного резерва, что не требует активного участия нейрогумо-ральных механизмов.

Если же молекулярные механизмы не способны сохранить КЩР, то наступают активные изменения в работе выделительных систем организма - почек, потовых желез, легких и пищевари­тельного тракта.

Почки нейтрализуют или удаляют из крови избыток либо кис­лотных, либо щелочных солей. Поэтому реакция мочи может ко­лебаться в широких пределах - от 5,7 до 8,7. Потовые железы вы­полняют ту же функцию, удаляя из организма главным образом кислые ионы. Через легкие выводится из крови диоксид углерода, поэтому при повышенной концентрации углекислоты в крови на­ступает одышка, имеющая компенсаторное значение.

Большое значение в регуляции рН крови имеют железы пище-нарительного тракта. В печени происходит нейтрализация серно­кислых соединений, аммиака. Со слюной, поджелудочным и ки-

Шечным соками выделяется много бикарбонатов. Например, со слюной у крупного рогатого скота за сутки удаляется до 300 г би­карбонатов. Энергичным способом удаления из крови водородных ионов является перевод их в состав желудочного сока. Обкладоч-ные железы желудка синтезируют из поступающих с кровью водо­родных ионов и ионов хлора соляную кислоту, а также переводят в желудочный сок органические кислоты. Этим, кстати, объясня­ется хорошо известный факт: после напряженной мышечной ра­боты усталость проходит после еды. И дело не в восстановлении затраченных калорий, ибо из пищи питательные вещества так быстро не всасываются, а в выделении из крови в желудок молоч­ной кислоты и других метаболитов, накопившихся в результате мышечной деятельности.

Физиологические механизмы, участвующие в регуляции КЩР и рН крови, включают в себя рецепторы, улавливающие концен­трацию водородных ионов, афферентные нервные пути, нервные центры, эфферентные нервы и органы-эффекторы.

Итак, рН крови имеет постоянную величину, что достигается как молекулярными, так и физиологическими регуляторными ме­ханизмами. Тем не менее кислотно-щелочной баланс может изме­няться. При некоторых физиологических и патологических реак­циях возможно увеличение в крови кислых или щелочных продук­тов. Сдвиг КЩР в кислую сторону называется ацидозом, а в ще­лочную - алкалозом.

По величине сдвига КЩР ацидозы и алкалозы бывают компен­сированными и некомпенсированными. Вначале при поступле­нии в кровь избытка кислот или щелочей рН крови не изменяется, но уменьшается запас буферной емкости. Такой ацидоз или алка­лоз - без сдвига рН - называется компенсированным, так как он компенсирован за счет запаса имевшегося в крови щелочного или кислотного резерва. Компенсированные ацидозы и алкалозы на­блюдаются часто у здоровых животных и отличаются кратковре­менностью.

Когда буферная емкость крови окажется исчерпанной, тогда ре­акция крови, естественно, изменяется. Такой ацидоз или алкалоз, когда изменяется рН крови, называется некомпенсированным.

По механизмам возникновения ацидозы и алкалозы могут быть газовыми и негазовыми. Газовый ацидоз наблюдается при затруд­нении дыхания, при содержании животных в душных, плохо вен­тилируемых помещениях. В крови тогда накапливается диоксид углерода, превращающийся в угольную кислоту. Негазовый, или метаболический, ацидоз возникает при накоплении в крови не угольной кислоты, а других кислот - молочной, фосфорной и др. Это возможно, например, при тяжелой мышечной работе или при скармливании большого количества кислого силоса.

Алкалозы встречаются реже, чем ацидозы. Газовый алкалоз воз­можен при усиленной вентиляции легких, когда кровь содержит

меньше диоксида углерода и защелачивается. Негазовый алкалоз обычно связан с поступлением в организм большого количества щелочных солей, в этом случае увеличивается резервная щелоч­ность крови.

Коллоидно-осмотическое давление крови. Осмотическое давле­ние - это сила, которая вызывает перемещение воды или раство­ренных в ней веществ через полупроницаемые мембраны. В орга­низме все мембраны - сосудистые стенки, оболочки клеток или поверхности внутриклеточных образований - полупроницаемые. Они хорошо пропускают воду, но избирательно - растворенные вещества. Перемещение веществ между клетками, тканевой жид­костью и кровью зависит от их концентрации. Чем больше кон­центрация растворенных веществ, тем больше осмотическое дав­ление данной жидкости.

В основном осмотическое давление крови определяется концен­трацией минеральных солей. Их суммарное количество в плазме крови составляет около 0,9 г в 100 мл, это соответствует осмотическо­му давлению в 7,6 ати, или 5776 мм рт. ст. Органические вещества (например, глюкоза) мало влияют на величину осмотического давле­ния. Объясняется это тем, что молекулы органических веществ на­много крупнее неорганических ионов, поэтому в единице объема ко­личество их частиц (молекул) меньше; осмотическое же давление за­висит именно от числа молекул растворенного вещества.

Вещества, растворенные в плазме крови, переходят через мемб­раны из более концентрированного раствора в менее концентри­рованный, а вода, наоборот, из среды с меньшей концентрацией в большую. Постоянство осмотического давления крови имеет зна­чение для обмена веществами между кровью, тканевой жидкостью и клетками и является столь же необходимым условием для жиз­ни, как и другие показатели гомеостаза - рН, температура.

Рассмотрим на примере эритроцитов, как изменяются свойства клеток в растворах с разным осмотическим давлением. Внутри эритроцитов (в цитоплазме) такая же концентрация солей, как и в плазме крови, т. е. внутренняя среда эритроцитов изотонична плаз­ме крови. Если эритроциты отделить от плазмы крови и поместить их в раствор соли с более высокой концентрацией (гипертоничес­кий), чем внутри эритроцитов, то вода будет переходить из эритро­цитов в раствор до выравнивания осмотического давления по обе стороны мембраны. Эритроциты будут обезвоживаться, сморщи­ваться, уменьшаться в размере. Вначале этот процесс обратимый, и если эритроциты вернуть в изотонический раствор, то они восста­новят и свою форму, и функции. В условиях, когда градиент кон­центрации солей по обе стороны мембраны большой, а эритроциты длительное время находятся в них, они погибают.

В растворах с более низкой концентрацией солей (гипотони­ческий), чем внутри эритроцитов, вода под действием осмоти­ческого давления переходит в эритроциты. Эритроциты вби-

Рают в себя воду, из двояковогнутых становятся сферическими (шарообразными), увеличиваются в объеме и разрываются. Такое явление - разрушение эритроцитов и выход из них гемоглоби­на - называется гемолизом (буквально - растворение крови). Ге­молиз, произошедший в гипотоническом растворе, называется осмотическим.

Исходя из изложенного, следует помнить, что внутривенно можно вводить лишь те растворы, которые изотоничны крови, т. е. имеют такое же осмотическое давление, как и плазма крови. Такие растворы называются физиологическими. Самый элементар­ный физиологический раствор - это раствор хлорида натрия кон­центрацией 0,85 % для млекопитающих и птицы и 0,65 % - для холоднокровных животных.

Поскольку плазма крови содержит коллоиды (белки), то кровь обладает также и коллоидным давлением. Коллоидное давление называется также онкотическим (греч. onkos - припухание, взду­тость). Оно составляет 15...35 мм рт. ст., т. е. менее 1 % от осмо­тического. Однако значение онкотического давления велико: это та сила, которая удерживает воду внутри сосудов и способствует переходу ее из тканевой жидкости в кровь. Это связано с гидро­фильными свойствами белков плазмы крови. Онкотическим это давление называется потому, что при уменьшении его (напри­мер, при голодании, когда снижается содержание белков в кро­ви) вода не удерживается в кровеносных сосудах и переходит в ткани, появляются «голодные» отеки. Внешний вид создается та­кой, будто ткани опухают.

Коллоидно-осмотическое давление складывается из осмоти­ческого и онкотического. При необходимости введения в кровь большого количества жидкостей или для перфузии органов и ис­кусственного кровообращения, а также для выращивания культу­ры тканей следует учитывать не только осмотическое и онкоти-ческое давление, но и оптимальный набор минеральных веществ. Поэтому физиологические растворы могут содержать кроме хло­рида натрия и другие вещества. Так, в растворе Рингера содержат­ся хлориды натрия, калия, кальция и бикарбонат натрия. В раст­вор Локка кроме перечисленных компонентов входит глюкоза, а в раствор Тироде - хлорид магния и однозамещенный фосфат натрия. Более сложные растворы в своем составе имеют белки (альбумины) и поэтому называются плазмозамещающими раст­ворами. Такие растворы в большей степени соответствуют плазме крови, так как имеют оптимальное коллоидно-осмотическое дав­ление, реакцию, соответствующую крови, и соотношение различ­ных компонентов.

В бывш. СССР была разработана искусственная кровь, содер­жащая помимо определенных катионов и анионов и других свой­ственных плазме крови компонентов фторуглеродные соедине­ния, способные связывать и переносить кислород. Эту жидкость, а ее

назвали «голубой кровью», можно использовать для замещения крови вместо донорской.

Регуляция коллоидно-осмотического давле­ния. Коллоидное давление крови зависит от содержания белков и, следовательно, обусловлено регуляцией белкового обмена. Осмо­тическое давление крови подвержено более частым колебаниям, обычно не выходящим из физиологических границ благодаря слож­ным регуляторным взаимодействиям между кровью и органами.

Рассмотрим следующий опыт: лошади ввели в вену 7 л 5%-ного раствора сульфата натрия. По расчету это должно повысить осмо­тическое давление крови в два раза, однако уже через 10 мин оно восстановилось. Каким образом происходит восстановление осмо­тического давления?

Процесс начинается с перераспределения воды между кровью и тканевой жидкостью. Если этого недостаточно и осмотическое давление не восстанавливается, то вступают в действие более слож­ные регуляторные механизмы.

В стенках кровеносных сосудов имеются рецепторные клетки, чувствительные к изменению осмотического давления крови. Эти клетки называются осморецепторами. Помимо кровеносных сосу­дов они находятся также в определенных структурах мозга, напри­мер в гипоталамусе (промежуточный мозг). При изменении осмо­тического давления крови в осморецепторах возникает потенциал действия, который по центростремительным нервным волокнам передается в гипоталамус и в кору больших полушарий. Центро­бежные нервные пути идут к выделительным органам. При учас­тии почек, потовых желез, желудочно-кишечного тракта из орга­низма уменьшается или увеличивается выделение воды и солей. Одновременно регулируется активность центра жажды, что вызы­вает изменение потребления животным воды и солей.

В эфферентную часть рефлекторной дуги часто вовлекаются как самостоятельные звенья железы внутренней секреции - гипо­физ, надпочечники, щитовидная и паращитовидные железы, и их гормоны влияют на выделение воды и отдельных минеральных ве­ществ из организма.

Таким образом, при изменении коллоидно-осмотического дав­ления крови включаются нейрогуморальные механизмы, быстро восстанавливающие нормальные параметры крови.

(плазмы) и числа ее форменных элементов (клеток крови). Является очень важным показателем состояния крови, определяющим максимальный срок нормального функционирования сердца и сосудов.

Свойства физиологического процесса
Для нормального кровообращения вязкость крови имеет большое значение, так как связана с сопротивлением, которое приходится преодолевать при работе мышце сердца. В течение дня происходят только незначительные колебания вязкости крови.
Вязкость крови повышают:

• снижение температуры тела (охлаждение);
• малое употребление жидкости;
• прием алкоголя;
• вдыхание паров эфира;
• повышенный уровень углекислоты в крови;
• ограничение употребления поваренной соли ниже физиологической потребности;
• употребление мочегонных средств;
• употребление потогонных, жаропонижающих средств;
• редкий прием пищи (1-2 раза в день);
• переедание за один прием пищи, особенно с последующим приемом ферментных препаратов для улучшения пищеварения;
• однократное употребление значительного количества крахмалистых (овощи, крупы, макаронные и хлебобулочные изделия) или белковых (мясо, рыба) продуктов;
• длительная тяжелая работа.

Вязкость крови снижают:

• препараты хинного дерева;
• длительная умеренная работа;
• высокий уровень кислорода в крови;
• повышение температуры тела ;
• горячие ванны;
• фосфорная кислота.

Виды нарушений физиологического процесса

1. Уменьшение вязкости крови. Наблюдается в условиях восстановления объема жидкой части крови при значительном уменьшении числа ее форменных элементов (например, на этапе компенсации количества жидкости при острой кровопотере).
2. Увеличение вязкости крови. Наблюдается при повышении количества кровяных клеток относительно объема плазмы. Приводит к затруднению основной транспортной функции крови, что является причиной нарушения окислительно-восстановительных процессов во всех органах и тканях - головном мозге, легких, сердце, печени, почках (что проявляется быстрой утомляемостью, сонливостью в течение дня, ухудшением памяти).

Заболевания
Увеличение вязкости крови:

• образование тромбов в сосудах и сердце (тромбоз);
• тромбоэмболия (закупоривание тромбом просвета сосуда);
• острая сердечная недостаточность;
• снижение или повышение уровня артериального давления;
• ишемический либо геморрагический инсульт;
• острая легочная недостаточность;

Уменьшение вязкости крови:

• снижение свертываемости крови, сочетающееся нередко с геморрагическим синдромом (массивными кровотечениями);
• анемия.

Создано по материалам:

1. Благов О. В., Гиляров М. Ю., Недоступ А. В. Медикаментозное лечение нарушений ритма сердца / под ред. В. А. Сулимова. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011.
2. Зайко Н. Н. , Быць Ю. В., Атаман А. В. и др. Патологическая физиология. Учебник для студентов медицинских вузов. - К.: Логос, 1996.