Кровь - это разновидность соединительной ткани, состоящая из жидкого межклеточного вещества сложного состава и взвешенных в ней клеток - форменных элементов крови: эритроцитов (красных кровяных клеток), лейкоцитов (белых кровяных клеток) и тромбоцитов (кровяных пластинок) (рис.). 1 мм³ крови содержит 4,5-5 млн. эритроцитов, 5-8 тыс. лейкоцитов, 200-400 тыс. тромбоцитов.

При осаждении клеток крови в присутствии противосвертывающих веществ получается надосадочная жидкость, называемая плазмой. Плазма представляет собой опалесцирующую жидкость, содержащую все внеклеточные компоненты крови [показать] .

Красный цвет крови придают эритроциты, содержащие красный дыхательный пигмент - гемоглобин, присоединяющий кислород в легких и отдающий его в тканях. Кровь, насыщенную кислородом, называют артериальной, а обедненную кислородом - венозной.

Объем крови в норме составляет в среднем у мужчин 5200 мл, у женщин - 3900 мл, или 7-8% массы тела. Плазма составляет 55% объема крови, а форменные элементы - 44% от общего объема крови, в то время как на долю других клеток приходится лишь около 1%.

Если дать крови свернуться и затем отделить сгусток, получается сыворотка крови. Сыворотка - это та же плазма, лишенная фибриногена, который вошел в состав сгустка крови.

По физико-химическим свойствам кровь представляет собой вязкую жидкость. Вязкость и плотность крови зависят от относительного содержания клеток крови и белков плазмы. В норме относительная плотность цельной крови 1,050-1,064, плазмы - 1,024-1,030, клеток - 1,080-1,097. Вязкость крови в 4-5 раз выше вязкости воды. Вязкость имеет значение в поддержании артериального давления на постоянном уровне.

Кровь, осуществляя в организме транспорт химических веществ, объединяет биохимические процессы, протекающие в разных клетках и межклеточных пространствах в единую систему. Такая тесная взаимосвязь крови со всеми тканями организма позволяет поддерживать относительно постоянный химический состав крови за счет мощных регулирующих механизмов (ЦНС, гормональная системы и др.) обеспечивающих четкую взаимосвязь в работе таких важных для жизнедеятельности органов и тканей, как печень, почки, легкие и сердечно-сосудистая система. Все случайные колебания в составе крови в здоровом организме быстро выравниваются.

При многих патологических процессах отмечаются более или менее резкие сдвиги в химическом составе крови, которые сигнализируют о нарушениях в состоянии здоровья человека, позволяют следить за развитием патологического процесса и судить об эффективности терапевтических мероприятий.

Форменные элементы крови

[показать]

Эритроциты, или красные кровяные тельца, - это мелкие (7-8 мкм в диаметре) безъядерные клетки, имеющие форму двояковогнутого диска. Отсутствие ядра позволяет эритроциту вмещать большое количество гемоглобина, а форма способствует увеличению его поверхности. В 1 мм³ крови насчитывается 4-5 млн эритроцитов. Количество эритроцитов в крови непостоянно. Оно увеличивается при подъеме в высоту, больших потерях воды и т. д.

Эритроциты в течение всей жизни человека образуются из ядерных клеток в красном костном мозге губчатого вещества кости. В процессе созревания они теряют ядро и поступают в кровь. Длительность жизни эритроцитов человека составляет около 120 дней, затем в печени и селезенке они разрушаются и из гемоглобина образуется пигмент желчи.

Функция эритроцитов заключается в переносе кислорода и частично углекислого газа. Эту функцию эритроциты выполняют благодаря наличию в них гемоглобина.

Гемоглобин - красный железосодержащий пигмент, состоящий из железопорфириновой группы (гема) и белка глобина. В 100 мл крови человека содержится в среднем 14 г гемоглобина. В легочных капиллярах гемоглобин, соединяясь с кислородом, образует непрочное соединение - окисленный гемоглобин (оксигемоглобин) за счет двухвалентного железа гема. В капиллярах тканей гемоглобин отдает свой кислород и превращается в восстановленный гемоглобин более темного цвета, поэтому венозная кровь, оттекающая от тканей, имеет темно-красный цвет, а артериальная, богатая кислородом - алая.

Из капилляров тканей гемоглобин переносит к легким углекислый газ [показать] .

В 100 мл артериальной крови содержится 20 мл кислорода и 40-50 мл углекислого газа, венозной - 12 мл кислорода и 45-55 мл углекислого газа. Только очень небольшая часть этих газов непосредственно растворена в плазме крови. Основная масса газов крови, как видно из изложенного, находится в химически связанном виде. При уменьшенном количестве эритроцитов в крови или гемоглобина в эритроцитах у человека развивается малокровие: кровь плохо насыщается кислородом, поэтому органы и ткани получают недостаточное количество его (гипоксия).

Лейкоциты, или белые кровяные тельца, - бесцветные клетки крови диаметром 8-30 мкм, непостоянной формы, имеющие ядро; Нормальное количество лейкоцитов в крови - 6-8 тыс. в 1 мм³. Лейкоциты образуются в красном костном мозге, печени, селезенке, лимфатических узлах; продолжительность их жизни может колебаться от нескольких часов (нейтрофилы) до 100-200 и более суток (лимфоциты). Разрушаются они также в селезенке.

По строению лейкоциты разделяют на несколько групп [ссылка доступна зарегистрированным пользователям, имеющим на форуме 15 сообщений], каждая из которых выполняет определенные функции. Процентное соотношение этих групп лейкоцитов в крови называют лейкоцитарной формулой.

Основная функция лейкоцитов - защита организма от бактерий, чужеродных белков, инородных тел [показать].

Каждый вид лейкоцитов выполняет определенные функции. Эозинофилы поглощают и нейтрализуют аллергены и токсины паразитов (вирусов, бактерий, простейших, плоских и круглых червей). Лимфоциты вырабатывают антитела, которые делают организм невосприимчивым к инфекционным заболеваниям. Нейтрофилы и моноциты способны активно захватывать и поглощать бактерии, фрагменты клеток, твердые частицы.

Способность лейкоцитов к самостоятельному передвижению с помощью псевдоножек, позволяет им, совершая амебоидные движения, проникать через стенки капилляров в межклеточные пространства. Они чувствительны к химическому составу веществ, выделяемых микробами или распавшимися клетками организма, и передвигаются по направлению к этим веществам или распавшимся клеткам. Вступив с ними в контакт, лейкоциты своими ложноножками обволакивают их и втягивают внутрь клетки, где при участии ферментов они расщепляются (внутриклеточное пищеварение). В процессе взаимодействия с инородными телами многие лейкоциты гибнут. При этом вокруг чужеродного тела накапливаются продукты распада и образуется гной.

Это явление было открыто И. И. Мечниковым. Лейкоциты, захватывающие различные микроорганизмы и переваривающие их, И. И. Мечников назвал фагоцитами, а само явление поглощения и переваривания - фагоцитозом. Фагоцитоз - защитная реакция организма.

Мечников Илья Ильич (1845-1916) - русский биолог-эволюционист. Один из основоположников сравнительной эмбриологии, сравнительной патологии, микробиологии. Предложил оригинальную теорию происхождения многоклеточных животных, которая названа теорией фагоцителлы (паренхимеллы). Открыл явление фагоцитоза. Разрабатывал проблемы иммунитета. Основал в Одессе совместно с Н. Ф. Гамалеей первую в России бактериологическую станцию (в настоящее время НИИ им. И. И. Мечникова). Удостоен премий: двух им. К.М. Бэра по эмбриологии и Нобелевской за открытие явления фагоцитоза. Последние годы жизни посвятил изучению проблемы долголетия.

Фагоцитарная способность лейкоцитов чрезвычайно важна, поскольку защищает организм от инфекции. Но в определенных случаях это свойство лейкоцитов может быть вредным, например при пересадке органов. Лейкоциты реагируют на пересаженные органы так же, как и на болезнетворные микроорганизмы, - фагоцитируют, разрушают их. Чтобы избежать нежелательной реакции лейкоцитов, фагоцитоз угнетают специальными веществами.

Тромбоциты, или кровяные пластинки, - бесцветные клетки размером 2-4 мкм, количество которых составляет 200-400 тыс. в 1 мм³ крови. Образуются они в костном мозге. Тромбоциты очень хрупки, легко разрушаются при повреждении кровеносных сосудов или при соприкосновении крови с воздухом. При этом из них выделяется особое вещество тромбопластин, которое способствует свертыванию крови.

Белки плазмы крови

Из 9-10% сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится 6,5-8,5%. Используя метод высаливания нейтральными солями, белки плазмы крови можно разделить на три группы: альбумины, глобулины, фибриноген. Нормальное содержание альбуминов в плазме крови составляет 40-50 г/л, глобулинов - 20-30 г/л, фибриногена - 2-4 г/л. Плазма крови, лишенная фибриногена, называется сывороткой.

Синтез белков плазмы крови осуществляется преимущественно в клетках печени и ретикулоэндотелиальной системы. Физиологическая роль белков плазмы крови многогранна.

1. Белки поддерживают коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление и тем самым постоянный объем крови. Содержание белков в плазме значительно выше, чем в тканевой жидкости. Белки, являясь коллоидами, связывают воду и задерживают ее, не позволяя выходить из русла крови. Несмотря на то, что онкотическое давление составляет лишь небольшую часть (около 0,5%) общего осмотического давления, именно оно обусловливает преобладание осмотического давления крови над осмотическим давлением тканевой жидкости. Известно, что в артериальной части капилляров в результате гидростатического давления безбелковая жидкость крови проникает в тканевое пространство. Это происходит до определенного момента - "поворотного", когда падающее гидростатическое давление становится равным коллоидно-осмотическому. После "поворотного" момента в венозной части капилляров происходит обратный поток жидкости из ткани, так как теперь гидростатическое давление меньше, чем коллоидно-осмотическое. При иных условиях в результате гидростатического давления в кровеносной системе вода просачивалась бы в ткани, что вызвало бы отек различных органов и подкожной клетчатки.
2. Белки плазмы принимают активное участие в свертывании крови. Ряд белков плазмы, в том числе фибриноген, является основными компонентами системы свертывания крови.
3. Белки плазмы в известной мере определяют вязкость крови, которая, как уже отмечалась, в 4-5 раз выше вязкости воды и играет важную роль в поддержании гемодинамических отношений в кровеносной системе.
4. Белки плазмы принимают участие в поддержании постоянного pH крови, так как составляют одну из важнейших буферных систем крови.
5. Важна также транспортная функция белков плазмы крови: соединяясь с рядом веществ (холестерин, билирубин, и др.), а также с лекарственными средствами (пенициллин, салицилаты и др.), они переносят их в ткань.
6. Белки плазмы крови играют важную роль в процессах иммунитета (особенно это касается иммуноглобулинов).
7. В результате образования с белками гглазмы недиализируемых соединений поддерживается уровень катионов в крови. Например, 40-50% кальция сыворотки связано с белками, значительная часть железа, магния, меди и других элементов также связана с белками сыворотки.
8. Наконец, белки плазмы крови могут служить резервом аминокислот.

Современные физико-химические методы исследования позволили открыть и описать около 100 различных белковых компонентов плазмы крови. При этом особое значение приобрело электрофоретическое разделение белков плазмы (сыворотки) крови [показать].

Характеристика основных белковых фракций

• Альбумины [показать].

  На долю альбуминов приходится более половины (55-60%) белков плазмы крови человека. Молекулярная масса альбуминов около 70 000. Сывороточные альбумины сравнительно быстро обновляются (период полураспада альбуминов человека равен 7 дням).

  Благодаря высокой гидрофильности, особенно в связи с относительно небольшим размером молекул и значительной концентрацией в сыворотке, альбумины играют важную роль в поддержании коллоидно-осмотического давления крови. Известно, что концентрация альбуминов в сыворотке ниже 30 г/л вызывает значительные изменения онкотического давления крови, что приводит к возникновению отеков. Альбумины выполняют важную функцию по транспортировке многих биологически активных веществ (в частности, гормонов). Они способны связываться с холестерином, желчными пигментами. Значительная часть кальция в сыворотке также связана с альбуминами.

  При электрофорезе в крахмальном геле фракция альбуминов у некоторых людей иногда делится на две (альбумин А и альбумин В), т. е. у таких людей имеется два независимых генетических локуса, контролирующих синтез альбуминов. Добавочная фракция (альбумин В) отличается от обычного сывороточного альбумина тем, что молекулы этого белка содержат два остатка дикарбоновых аминокислот или более, замещающих в полипептидной цепи обычного альбумина остатки тирозина или цистина. Существуют и другие редкие варианты альбумина (альбумин Ридинг, альбумин Джент, альбумин Маки). Наследование полиморфизма альбуминов происходит по аутосомному кодоминантному типу и наблюдается в нескольких поколениях.

  Помимо наследственного полиморфизма альбуминов, встречается преходящая бисальбуминемия, которая в некоторых случаях может быть принята за врожденную. Описано появление быстрого компонента альбумина у больных, получавших большие дозы пенициллина. После отмены пенициллина этот быстрый компонент альбумина вскоре исчезал из крови. Существует предположение, что повышение электрофоретической подвижности фракции альбумин - антибиотик связано с увеличением отрицательного заряда комплекса за счет СООН-групп пенициллина.

• Глобулины [показать].

  Сывороточные глобулины при высаливании нейтральными солями можно разделить на две фракции - эуглобулины и псевдоглобулины. Считают, что фракция эуглобулинов в основном состоит из γ-глобулинов, а фракция псевдоглобулинов включает α-, β- и γ-глобулины.

  α-, β- и γ-глобулины - это гетерогенные фракции, которые при электрофорезе, особенно в крахмальном или полиакриламидном геле, способны разделяться на ряд подфракций. Известно, что α- и β-глобулиновые фракции содержат липопротеиды и гликопротеиды. Среди компонентов α- и β-глобулинов имеются также белки, связанные с металлами. Большая часть антител, содержащихся в сыворотке, находится во фракции γ-глобулинов. Уменьшение содержания белков этой фракции резко снижает защитные силы организма.

В клинической практике встречаются состояния, характеризующиеся изменением как общего количества белков плазмы крови, так и процентного соотношения отдельных белковых фракций.

• Гиперпротеинемия - увеличение общего содержания белков плазмы [показать].

  Диарея у детей, рвота при непроходимости верхнего отрезка тонкой кишки, обширные ожоги могут способствовать повышению концентрации белков в плазме крови. Иными словами, потеря воды организмом, а следовательно, и плазмой приводит к повышению концентрации белка в крови.

  Чаще развивается относительная гиперпротеинемия, а не абсолютная. Однако при ряде патологических состояний может наблюдаться и абсолютная гиперпротеинемия, обусловленная резким увеличением уровня γ-глобулинов, например гиперпротеинемия в результате инфекционного или токсического раздражения ретикулоэндотелиальной системы. Сюда же можно отнести гиперпротеинемию при миеломной болезни. В сыворотке крови больных миеломной болезнью появляются специфические "миеломные" белки. Появление в плазме крови "патологических" белков, не существующих в нормальных условиях, принято называть парапротеинемией. Нередко при этом заболевании содержание белков в плазме достигает 100-160 г/л.

  Во многих случаях миеломной болезни "патологические" белки плазмы преодолевают почечный барьер и появляются в моче. Эти белки в моче получили название "белковые тела Бенс-Джонса". Явления парапротеинемии можно наблюдать и при макроглобулинемии Вальденстрема. Суть этого синдрома заключается в том, что в плазме крови появляется белок в довольно большой концентрации, с большой молекулярной массой (1000000-1 600000). При болезни Вальденстрема содержание макроглобулинов в плазме крови может достигать 80% от общего количества белка. Общая же концентрация белка при макроглобулинемии часто составляет 150-160 г/л.

• Гипопротеинемия, или уменьшение общего количества белка в плазме крови, происходит главным образом за счет уменьшения количества альбуминов [показать].

  Выраженная гипопротеинемия - постоянный и патогенетически важный симптом нефротического синдрома. Содержание общего белка снижается до 30-40 г/л. Гипопротеинемия наблюдается также при поражении печеночных клеток (острая атрофия печени, токсический гепатит и др.). Кроме того, гипопротеинемия может возникнуть при резко увеличенной проницаемости стенок капилляров, при белковой недостаточности (поражение желудочно-кишечного тракта, карцинома и др.). Следовательно, можно считать, что гиперпротеинемия, как правило, связана с гиперглобулинемией, а гипопротеинемия - с гипоальбуминемией.

• Диспротеинемия - изменение процентного соотношения отдельных белковых фракций при сохранении общего содержания белка в пределах нормы. [показать].

  

  На рис. 127 схематично представлен характер изменения белковых фракций сыворотки крови при ряде заболеваний. При составлении данной схемы не учитывались форма и стадии заболевания. Для многих болезней, связанных с общим воспалением (инфекционные заболевания, ревматизм и т. д.), отмечается несколько стадий, что, несомненно, сказывается и на белковом спектре крови.

Как отмечалось, α- и β-глобулиновые фракции белков сыворотки крови содержат липопротеиды и гликопротеиды. В состав углеводной части гликопротеидов крови входят в основном следующие моносахариды и их производные: галактоза, манноза, фукоза, рамноза, глюкозамин, галактозамин, нейраминовая кислота и ее производные (сиаловые кислоты). Соотношение этих углеводных компонентов в отдельных гликопротеидах сыворотки крови различно.

Чаще всего в осуществлении связи между белковой и углеводной частями молекулы гликопротеидов принимают участие аспарагиновая кислота (ее карбоксил) и глюкозамин. Несколько реже встречается связь между гидроксилом треонина или серина и гексозаминами или гексозами.

Нейраминовая кислота и ее производные (сиаловые кислоты)- наиболее лабильные и активные компоненты гликопротеидов. Они занимают конечное положение в углеводной цепочке молекулы гликопротечдов и во многом определяют свойства данного гликопротеида.

Гликопротеиды имеются почти во всех белковых фракциях сыворотки крови. При электрофорезе на бумаге гликопротеиды в большем количестве выявляются в α₁- и α₂-фракциях глобулинов. Гликопротеиды, связанные с α-глобулиновыми фракциями, содержат мало фукозы; в то же время гликопротеиды, выявляемые в составе β- и особенно γ-глобулиновых фракций, содержат фукозу в значительном количестве.

Повышенное содержание гликопротеидов в плазме или сыворотке крови наблюдается при туберкулезе, плевритах, пневмониях, остром ревматизме, гломерулонефритах, нефротическом синдроме, диабете, инфаркте миокарда, подагре, а также при остром и хроническом лейкозах, миеломе, лимфосаркоме и некоторых других заболеваниях. У больных ревматизмом увеличение содержания гликопротеидов в сыворотке соответствует тяжести заболевания. Это объясняется, по мнению ряда исследователей, деполимеризацией при ревматизме основного вещества соединительной ткани, что приводит к поступлению гликопротеидов в кровь.

Плазменные липопротеиды - это сложные комплексные соединения, имеющие характерное строение: внутри липопротеидной частицы находится жировая капля (ядро), содержащая неполярные липиды (триглицериды, эстерифицированный холестерин). Жировая капля окружена оболочкой, в состав которой входят фосфолипиды, белок и свободный холестерин. Основная функция плазменных липопротеидов - транспорт липидов в организме.

В плазме крови человека обнаружено несколько классов липопротеидов.

• α-липопротеиды, или липопротеиды высокой плотности (ЛПВП). При электрофорезе на бумаге они мигрируют совместно с α-глобулинами. ЛПВП богаты белком и фосфолипидами, постоянно находятся в плазме крови здоровых людей в концентрации 1,25-4,25 г/л у мужчин и 2,5- 6,5 г/л у женщин.
• β-липопротеиды, или липопротеиды низкой плотности (ЛПНП). Соответствуют по электрофоретической подвижности β-глобулинам. Они являются самым богатым холестерином классом липопротеидов. Уровень ЛПНП в плазме крови здоровых составляет 3,0-4,5 г/л.
• пре-β-липопротеиды, или липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП). Расположены на липо-протеинограмме между α- и β-липопротеидами (электрофорез на бумаге), служат главной транспортной формой эндогенных триглицеридов.
• Хиломикроны (ХМ). Они не перемещаются при электрофорезе ни к катоду, ни к аноду и остаются на старте (место нанесения исследуемого образца плазмы или сыворотки). Образуются в стенке кишечника в процессе всасывания экзогенных триглицеридов и холестерина. Сначала ХМ поступают в грудной лимфатический проток, а из него - в ток крови. ХМ являются главной транспортной формой экзогенных триглицеридов. Плазма крови здоровых людей, не принимавших пищи в течение 12-14 ч, не содержит ХМ.

Считают, что основным местом образования плазменных пре-β-липопротеидов и α-липопротеидов является печень, a уже из пре-β-липопротеидов в плазме крови при действии на них липопротеидлипазы образуются β-липопротеиды.

Следует заметить, что электрофорез липопротеидов можно проводить как на бумаге, так и в агаровом, крахмальном и полиакриламидном геле, ацетате целлюлозы. При выборе метода электрофореза основным критерием является четкое получение четырех типов липопротеидов. Наиболее перспективен в настоящее время электрофорез липопротеидов в полиакриламидном геле. В этом случае фракция пре-β-липопротеидов выявляется между ХМ и β-липопротеидами.

При ряде заболеваний липопротеидный спектр сыворотки крови может изменяться.

По существующей классификации гиперлипопротеидемий установлены следующие пять типов отклонения липопротеидного спектра от нормы [показать].

Отдельные наиболее изученные и интересные в клиническом отношении белки плазмы

• Гаптоглобин [показать].

  Гаптоглобин входит в состав α₂-глобулиновой фракции. Этот белок обладает способностью соединяться с гемоглобином. Образовавшийся гаптоглобин-гемоглобиновый комплекс может поглошаться ретикулоэндотелиальной системой, тем самым предупреждается потеря железа, входящего в состав гемоглобина как при физиологическом, так и при патологическом его освобождении из эритроцитов.

  Методом электрофореза выявлено три группы гаптоглобинов, которые были обозначены как Нр 1-1, Нр 2-1 и Нр 2-2. Установлено, что имеется связь между наследованием типов гаптоглобинов и резус-антителами.

• Ингибиторы трипсина [показать].

  Известно, что при электрофорезе белков плазмы крови в зоне α₁ и α₂-глобулинов двигаются белки, способные ингибировать трипсин и другие протеолитические ферменты. В норме содержание этих белков 2,0-2,5 г/л, но при воспалительных процессах в организме, при беременности и ряде других состояний содержание белков - ингибиторов протеолитических ферментов увеличивается.

• Трансферрин [показать].

  Трансферрин относится к β-глобулинам и обладает способностью соединяться с железом. Его комплекс с железом окрашен в оранжевый цвет. В железотрансферриновом комплексе железо находится в трехвалентной форме. Концентрация трансферрина в сыворотке крови составляет около 2,9 г/л. В норме только 1/3 трансферрина насыщена железом. Следовательно, имеется определенный резерв трансферрина, способного связать железо. Трансферрин у различных людей может принадлежать к разным типам. Выявлено 19 типов трансферрина, различающихся по величине заряда белковой молекулы, ее аминокислотному составу и числу молекул сиаловых кислот, связанных с белком. Обнаружение разных типов трансферринов связывают с наследственностью.

• Церулоплазмин [показать].

  Данный белок имеет голубоватый цвет, обусловленный наличием в его составе 0,32% меди. Церулоплазмин является оксидазой аскорбиновой кислоты, адреналина, диоксифенилаланина и некоторых других соединений. При гепатолентикулярной дегенерации (болезнь Вильсона-Коновалова) содержание церулоплазмина в сыворотке крови значительно снижается, что является важным диагностическим тестом.

  При помощи энзимэлектрофореза установлено наличие четырех изоферментов церулоплазмина. В норме в сыворотке крови взрослых людей обнаруживаются два изофермента, которые заметно различаются по своей подвижности при электрофорезе в ацетатном буфере при pH 5,5. В сыворотке новорожденных детей также были обнаружены две фракции, но эти фракции имеют большую электрофоретическую подвижность, чем изоферменты церулоплазмина взрослого человека. Следует заметить, что по своей электрофоретической подвижности изоферментный спектр церулоплазмина в сыворотке крови при болезни Вильсона-Коновалова сходен с изоферментным спектром новорожденных детей.

• С-реактивный белок [показать].

  Этот белок получил свое название в результате способности вступать в реакцию преципитации с С-полисахаридом пневмококков. С-реактивный белок в сыворотке крови здорового организма отсутствует, но обнаруживается при многих патологических состояниях, сопровождающихся воспалением и некрозом тканей.

  Появляется С-реактивный белок в острый период заболевания, поэтому его иногда называют белком "острой фазы". С переходом в хроническую фазу заболевания С-реактивный белок исчезает из крови и снова появляется при обострении процесса. При электрофорезе белок перемещается совместно с α₂-глобулинами.

• Криоглобулин [показать].

  Криоглобулин в сыворотке крови здоровых людей также отсутствует и появляется в ней при патологических состояниях. Отличительное свойство этого белка - способность выпадать в осадок или желатинироваться при снижении температуры ниже 37°С. При электрофорезе криоглобулин чаще всего передвигается совместно с γ-глобулинами. Криоглобулин можно обнаружить в сыворотке крови при миеломе, нефрозе, циррозе печени, ревматизме, лимфосаркоме, лейкозах и других заболеваниях.

• Интерферон [показать].

  Интерферон - специфический белок, синтезируемый в клетках организма в результате воздействия вирусов. В свою очередь этот белок обладает способностью угнетать размножение вируса в клетках, но не разрушает уже имеющиеся вирусные частицы. Образовавшийся в клетках интерферон легко выходит в кровяное русло и оттуда вновь проникает в ткани и клетки. Интерферон обладает видовой специфичностью, хотя и не абсолютной. Например, интерферон обезьяны угнетает размножение вируса в культуре клеток человека. Защитное действие интерферона з значительной степени зависит от соотношения между скоростями распространения вируса и интерферона в крови и тканях.

• Иммуноглобулины [показать].

  До недавнего времени было известно четыре основных класса иммуноглобулинов, входящих в фракцию у-глобулинов: IgG, IgM, IgA и IgD. В последние годы был открыт пятый класс иммуноглобулинов - IgE. Иммуноглобулины практически имеют единый план строения; они состоят из двух тяжелых полипептидных цепей Н (мол. м. 50 000-75000) и двух легких цепей L (мол. м. ~ 23 000), соединенных тремя дисульфидными мостиками. При этом иммуноглобулины человека могут содержать два типа цепей L (К или λ). Кроме того, каждый класс иммуноглобулинов имеет свой тип тяжелых цепей Н: IgG - γ-цепь, IgA - α-цепь, IgM - μ-цепь, IgD - σ-цепь и IgE - ε-цепь, которые отличаются по аминокислотному составу. IgA и IgM - олигомеры, т. е. четырехцепочечная структура в них повторяется несколько раз.

  

  Каждый тип иммуноглобулинов может специфически взаимодействовать с определенным антигеном. Термин "иммуноглобулины" имеет отношение не только к нормальным классам антител, но и к большему числу так называемых патологических белков, например миеломных белков, усиленный синтез которых происходит при множественной миеломе. Как уже отмечалось, в крови при этом заболевании миеломные белки накапливаются в относительно высоких концентрациях, в моче обнаруживается белок Бенс-Джонса. Оказалось, что белок Бенс-Джонса состоит из L-цепей, которые, по-видимому, синтезируются в организме больного в избыточном количестве по сравнению с Н-цепями и поэтому выводятся с мочой. С-концевая половина полипептидной цепи молекул белков Бенс-Джонса (фактически L-цепей) у всех больных миеломной болезнью имеет одну и ту же последовательность, а N-концевая половина (107 аминокислотных остатков) L-цепей имеет различную первичную структуру. Исследование Н-цепей миеломных белков плазмы крови также выявило важную закономерность: N-концевые фрагменты этих цепей у различных больных имеют неодинаковую первичную структуру, тогда как остальная часть цепи остается неизменной. Был сделан вывод: вариабельные участки L- и Н-цепей иммуноглобулинов являются местом специфического связывания антигенов.

  При многих патологических процессах содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови существенно изменяется. Так, при хроническом агрессивном гепатите отмечается повышение IgG, при алкогольном циррозе - IgA и при первичном билиарном циррозе-IgM. Показано, что концентрация IgE в сыворотке крови увеличивается при бронхиальной астме, неспецифической экземе, аскаридозе и некоторых других заболеваниях. Важно отметить, что у детей у которых наблюдается дефицит IgA, чаще встречаются инфекционные заболевания. Можно предположить, что это является следствием недостаточности синтеза определенной части антител.

Система комплемента

Система комплемента сыворотки крови человека включает 11 белков с молекулярной массой от 79 000 до 400 000. Каскадный механизм их активации запускается в ходе реакции (взаимодействия) антигена с антителом:

В итоге действия комплемента наблюдаются разрушение клеток путем их лизиса, а также активация лейкоцитов и поглощение ими чужеродных клеток в результате фагоцитоза.

По последовательности функционирования белки системы комплемента сыворотки крови человека могут быть разделены на три группы:

1. "узнающая группа", включающая три белка и связывающая антитело на поверхности клетки-мишени (этот процесс сопровождается выделением двух пептидов);
2. оба пептида на другом участке поверхности клетки-мишени взаимодействуют с тремя белками "активирующей группы" системы комплемента, при этом также происходит образование двух пептидов;
3. выделенные вновь пептиды способствуют образованию группы белков "мембранной атаки", состоящей из 5 белков системы комплемента, кооперативно взаимодействующих друг с другом на третьем участке поверхности клетки-мишени. Связывание белков группы "мембранной атаки" с поверхностью клетки разрушает ее путем образования сквозных каналов в мембране.

Ферменты плазмы (сыворотки) крови

Ферменты, которые обнаруживаются в норме в плазме или сыворотке крови, можно, правда, несколько условно, разделить на три группы:

• Секреторные - синтезируясь в печени, в норме выделяются в плазму крови, где играют определенную физиологическую роль. Типичными представителями данной группы являются ферменты, участвующие в процессе свертывания крови (см. с. 639). К этой же группе относится сывороточная холинэстераза.
• Индикаторные (клеточные) ферменты выполняют в тканях определенные внутриклеточные функции. Одни из них сосредоточены главным образом в цитоплазме клетки (лактатдегидрогеназа, альдолаза), другие - в митохондриях (глутаматдегидрогеназа), третьи - в лизосомах (β-глюкуронидаза, кислая фосфатаза) и т. д. Большая часть индикаторных ферментов в сыворотке крови определяется лишь в следовых количествах. При поражении тех или иных тканей активность многих индикаторных ферментов резко возрастает в сыворотке крови.
• Экскреторные ферменты синтезируются главным образом в печени (лейцинаминопептидаза, щелочная фосфатаза и др.). Эти ферменты в физиологических условиях в основном выделяются с желчью. Еще не полностью выяснены механизмы, регулирующие поступление данных ферментов в желчные капилляры. При многих патологических процессах выделение указанных ферментов с желчью нарушается и активность экскреторных ферментов в плазме крови повышается.

Особый интерес для клиники представляет исследование активности индикаторных ферментов в сыворотке крови, так как по появлению в плазме или сыворотке крови ряда тканевых ферментов в необычных количествах можно судить о функциональном состоянии и заболевании различных органов (например, печени, сердечной и скелетной мускулатуры).

Так, с точки зрения диагностической ценности исследования активности ферментов в сыворотке крови при остром инфаркте миокарда можно сравнить с введенным несколько десятков лет назад электрокардиографическим методом диагностики. Определение активности ферментов при инфаркте миокарда целесообразно в тех случаях, когда течение заболевания и данные электрокардиографии нетипичны. При остром инфаркте миокарда особенно важно исследовать активность креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы, лактатдегидрогеназы и гидроксибутиратдегидрогеназы.

При заболеваниях печени, в частности при вирусном гепатите (болезнь Боткина), в сыворотке крови значительно изменяется активность аланин- и аспартатаминотрансфераз, сорбитдегидрогеназы, глутаматдегидрогеназы и некоторых других ферментов, а также появляется активность гистидазы, уроканиназы. Большинство ферментов, содержащихся в печени, присутствует и в других органах и тканях. Однако существуют ферменты, которые более или менее специфичны для печеночной ткани. Органоспецифическими ферментами для печени считаются: гистидаза, уроканиназа, кетозо-1-фосфатальдолаза, сорбитдегидрогеназа; орнитинкарбамоилтрансфераза и несколько в меньшей степени глутаматдегидрогеназа. Изменения, активности этих ферментов в сыворотке крови свидетельствуют о поражении именно печеночной ткани.

В последнее десятилетие особо важным лабораторным тестом стало исследование активности изоферментов в сыворотке крови, в частности изоферментов лактатдегидрогеназы.

Известно, что в сердечной мышце наибольшей активностью обладают изоферменты ЛДГ₁ и ЛДГ₂, а в ткани печени - ЛДГ₄ и ЛДГ₅. Установлено, что у больных острым инфарктом миокарда в сыворотке крови резко повышается активность изоферментов ЛДГ₁ и отчасти ЛДГ₂. Изоферментный спектр лактатдегидрогеназы в сыворотке крови при инфаркте миокарда напоминает изоферментный спектр сердечной мышцы. Напротив, при паренхиматозном гепатите в сыворотке крови значительно возрастает активность изоферментов ЛДГ₅ и ЛДГ₄ и уменьшается активность ЛДГ₁ и ЛДГ₂.

Диагностическое значение имеет также исследование активности изоферментов креатинкиназы в сыворотке крови. Существует по крайней мере три изофермента креатинкиназы: ВВ, ММ и MB. В мозговой ткани в основном присутствует изофермент ВВ, в скелетной мускулатуре - ММ-форма. Сердце содержит преимущественно ММ-форму, а также МВ-форму.

Изоферменты креатинкиназы особено важно исследовать при остром инфаркте миокарда, так как MB-форма в значительном количестве содержится практически только в сердечной мышце. Поэтому повышение активности MB-формы в сыворотке крови свидетельствует о поражении именно сердечной мышцы. По-видимому, возрастание активности ферментов в сыворотке крови при многих патологических процессах объясняется по крайней мере двумя причинами: 1) выходом в кровяное русло ферментов из поврежденных участков органов или тканей на фоне продолжающегося их биосинтеза в поврежденных тканях и 2) одновременным резким повышением каталитической активности тканевых ферментов, переходящих в кровь.

Возможно, что резкое повышение активности ферментов при поломке механизмов внутриклеточной регуляции обмена веществ связан с прекращением действия соответствующих ингибиторов ферментов, изменением под влиянием различных факторов вторичной, третичной и четвертичной структур макромолекул ферментов, определяющей их каталитическую активность.

Небелковые азотистые компоненты крови

Содержание небелкового азота в цельной крови и плазме почти одинаково и составляет в крови 15-25 ммоль/л. Небелковый азот крови включает азот мочевины (50% от общего количества небелкового азота), аминокислот (25%), эрготионеина - соединение, входящее в состав эритроцитов (8%), мочевой кислоты (4%), креатина (5%), креатинина (2,5%), аммиака и индикана (0,5%) и других небелковых веществ, содержащих азот (полипептиды, нуклеотиды, нуклеозиды, глутатион, билирубин, холин, гистамин и др.). Таким образом, в состав небелкового азота крови входит главным образом азот конечных продуктов обмена простых и сложных белков.

Небелковый азот крови называют также остаточным азотом, т. е. остающимся в фильтрате после осаждения белков. У здорового человека колебания в содержании небелкового, или остаточного, азота крови незначительны и в основном зависят от количества поступающих с пищей белков. При ряде патологических состояний уровень небелкового азота в крови повышается. Это состояние носит название азотемии. Азотемия в зависимости от причин, вызвавших ее, подразделяется на ретенционную и продукционную. Ретенционная азотемия наступает в результате недостаточного выделения с мочой азотсодержащих продуктов при нормальном поступлении их в кровяное русло. Она в свою очередь может быть почечной и внепочечной.

При почечной ретенционной азотемии концентрация остаточного азота в крови увеличивается вследствие ослабления очистительной (экскреторной) функции почек. Резкое повышение содержания остаточного азота при ретенционной почечной азотемии происходит в основном за счет мочевины. В этих случаях на азот мочевины приходится 90% небелкового азота крови вместо 50% в норме. Внепочечная ретенционная азотемия может возникнуть в результате тяжелой недостаточности кровообращения, снижения артериального давления и уменьшения почечного кровотока. Нередко внепочечная ретенционная азотемия является результатом наличия препятствия оттоку мочи после ее образования в почке.

Продукционная азотемия наблюдается при избыточном поступлении азотсодержащих продуктов в кровь, как следствие усиленного распада тканевых белков. Нередко наблюдаются азотемии смешанного типа.

Как уже отмечалось, по количеству главным конечным продуктом обмена белков в организме является мочевина. Принято считать, что мочевина в 18 раз менее токсична, чем остальные азотистые вещества. При острой почечной недостаточности концентрация мочевины в крови достигает 50-83 ммоль/л (норма 3,3-6,6 ммоль/л). Нарастание содержания мочевины в крови до 16,6-20,0 ммоль/л (в расчете на азот мочевины [Значение содержания азота мочевины приблизительно в 2 раза, а точнее в 2,14 раза меньше числа, выражающего концентрацию мочевины.]) является признаком нарушения функции почек средней тяжести, до 33,3 ммоль/л - тяжелым и свыше 50 ммоль/л - очень тяжелым нарушением с неблагоприятным прогнозом. Иногда определяют специальный коэффициент или, точнее, отношение азота мочевины крови к остаточному азоту крови, выраженное в процентах: (Азот мочевины / Остаточный азот) X 100

В норме коэффициент ниже 48%. При почечной недостаточности эта цифра повышается и может достигать 90%, а при нарушении мочевинообразовательной функции печени коэффициент снижается (ниже 45%).

К важным безбелковым азотистым веществам крови относится также мочевая кислота. Напомним, что у человека мочевая кислота является конечным продуктом обмена пуриновых оснований. В норме концентрация мочевой кислоты в цельной крови составляет 0,18-0,24 ммоль/л (в сыворотке крови - около 0,29 ммоль/л). Повышение содержания мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) - главный симптом подагры. При подагре уровень мочевой кислоты в сыворотке крови возрастает до 0,47-0,89 ммоль/л и даже до 1,1 ммоль/л; В состав остаточного азота входит также азот аминокислот и полипептидов.

В крови постоянно содержится некоторое количество свободных аминокислот. Часть из них экзогенного происхождения, т. е. попадает в кровь из желудочно-кишечного тракта, другая часть аминокислот образуется в результате распада белков тканей. Почти пятую часть содержащихся в плазме аминокислот составляют глутаминовая кислота и глутамин (табл. 46). Естественно, в крови имеются и аспарагиновая кислота, и аспарагин, и цистеин, и многие другие аминокислоты, входящие в состав природных белков. Содержание свободных аминокислот в сыворотке и плазме крови практически одинаково, но отличается от уровня их в эритроцитах. В норме отношение концентрации азота аминокислот в эритроцитах к содержанию азота аминокислот в плазме колеблется от 1,52 до 1,82. Это отношение (коэффициент) отличается большим постоянством, и только при некоторых заболеваниях наблюдается его отклонение от нормы.

Суммарное определение уровня полипептидов в крови производят сравнительно редко. Однако следует помнить, что многие из полипептидов крови являются биологически активными соединениями и их определение представляет большой клинический интерес. К таким соединениям, в частности, относятся кинины.

Кинины и кининовая система крови

Кинины иногда называют кинин-гормонами, или местными гормонами. Они вырабатываются не в специфических железах внутренней секреции, а освобождаются из неактивных предшественников, постоянно присутствующих в межтканевой жидкости ряда тканей и в плазме крови. Кинины характеризуются широким спектром биологического действия. Главным образом это действие направлено на гладкую мускулатуру сосудов и капиллярную мембрану; гипотензивное действие - одно из основных проявлений биологической активности кининов.

Важнейшими кининами плазмы крови являются брадикинин, каллидин и метионил-лизил-брадикинин. Фактически они образуют кининовую систему, обеспечивающую регуляцию местного и общего кровотока и проницаемость сосудистой стенки.

Полностью установлена структура этих кининов. Брадикинин - полипептид из 9 аминокислот, каллидин (лизил-брадикинин) - полипептид из 10 аминокислот.

В плазме крови содержание кининов обычно очень мало (например, брадикинина 1-18 нмоль/л). Субстрат, из которого освобождаются кинины, получил название кининогена. В плазме крови существует несколько кининогенов (не менее трех). Кининогены - это белки, связанные в плазме крови с α₂-глобулиновой фракцией. Местом синтеза кининогенов является печень.

Образование (отщепление) кининов из кининогенов происходит при участии специфических ферментов - кининогеназ, которые получили название калликреинов (см. схему). Калликреины являются протеиназами типа трипсина, они разрывают пептидные связи, в образовании которых участвуют НООС-группы аргинина или лизина; протеолиз белков в широком понятии не свойствен этим ферментам.

Существуют калликреины плазмы крови и калликреины тканей. Одним из ингибиторов калликреинов является выделенный из легких и слюнной железы быка поливалентный ингибитор, известный под названием "трасилол". Он является также ингибитором трипсина и находит лечебное применение при острых панкреатитах.

Часть брадикинина может образоваться из каллидина в результате отщепления лизина при участии аминопептидаз.

В плазме крови и тканях калликреины находятся преимущественно в виде своих предшественников - калликреиногенов. Доказано, что в плазме крови прямым активатором калликреиногена является фактор Хагемана (см. с. 641).

Кинины отличаются кратковременным действием в организме, они быстро инактивируются. Это объясняется высокой активностью кининаз - ферментов, инактивирующих кинины. Кининазы найдены в плазме крови и почти во всех тканях. Именно высокая активность кининаз плазмы крови и тканей определяет местный характер действия кининов.

Как уже отмечалось, физиологическая роль кининовой системы сводится главным образом к регуляции гемодинамики. Брадикинин является самым сильным сосудорасширяющим веществом. Кинины действуют непосредственно на гладкую мускулатуру сосудов, вызывая ее расслабление. Они активно влияют и на проницаемость капилляров. Брадикинин в этом отношении в 10-15 раз активнее гистамина.

Имеются сведения, что брадикинин, усиливая сосудистую проницаемость, способствует развитию атеросклероза. Установлена тесная связь кининовой системы с патогенезом воспаления. Возможно, что кининовая система играет важную роль в патогенезе ревматизма, а лечебный эффект салицилатов объясняется торможением образования брадикинина. Сосудистые нарушения, характерные для шока, также, вероятно, связаны со сдвигами в кининовой системе. Известно участие кининов и в патогенезе острдго панкреатита.

Интересной особенностью кининов является их бронхоконстрикторное действие. Показано, что в крови страдающих астмой резко снижена активность кининаз, что создает благоприятные условия для проявления действия брадикинина. Несомненно, что исследования по изучению роли кининовой системы при бронхиальной астме весьма перспективны.

Безазотистые органические компоненты крови

В группу безазотистых органических веществ крови входят углеводы, жиры, липоиды, органические кислоты и некоторые другие вещества. Все эти соединения являются либо продуктами промежуточного обмена углеводов и жиров, либо играют роль питательных веществ. Основные данные, характеризующие содержание в крови различных безазотистых органических веществ, представлены в табл. 43. В клинике большое значение придают количественному определению этих компонентов в крови.

Электролитный состав плазмы крови

Известно, что общее содержание воды в организме человека составляет 60-65% от массы тела, т. е. приблизительно 40-45 л (если масса тела 70 кг); 2/3 общего количества воды приходится на внутриклеточную жидкость, 1/3 - на внеклеточную жидкость. Часть внеклеточной воды находится в сосудистом русле (5% от массы тела), большая же часть - вне сосудистого русла - это межуточная (интерстициальная), или тканевая, жидкость (15% от массы тела). Кроме того, различают "свободную воду", составляющую основу внутри- и внеклеточной жидкостей, и воду, связанную с коллоидами ("связанная вода").

Распределение электролитов в жидких средах организма очень специфично по своему количественному и качественному составу.

Из катионов плазмы натрий занимает ведущее место и составляет 93% от всего их количества. Среди анионов следует выделить прежде всего хлор, далее бикарбонат. Сумма анионов и катионов практически одинакова, т. е. вся система электронейтральна.

• Натрий [показать].

  Натрий - основной осмотически активный ион внеклеточного пространства. В плазме крови концентрация Na⁺ приблизительно в 8 раз выше (132-150 ммоль/л), чем в эритроцитах (17-20 ммоль/л).

  При гипернатриемии, как правило, развивается синдром, связанный с гипергидратацией организма. Накопление натрия в плазме крови наблюдается при особом заболевании почек, так называемом паренхиматозном нефрите, у больных с врожденной сердечной недостаточностью, при первичном и вторичном гиперальдостеронизме.

  Гипонатриемия сопровождается дегидратацией организма. Коррекция натриевого обмена осуществляется введением растворов натрия хлорида с расчетом дефицита его во внеклеточном пространстве и клетке.

• Калий [показать].

  Концентрация К⁺ в плазме колеблется от 3,8 до 5,4 ммоль/л; в эритроцитах его приблизительно в 20 раз больше (до 115 ммоль/л). Уровень калия в клетках значительно выше, чем во внеклеточном пространстве, поэтому при заболеваниях, сопровождающихся усиленным клеточным распадом или гемолизом, содержание калия в сыворотке крови увеличивается.

  Гиперкалиемия наблюдается при острой почечной недостаточности и гипофункции коры надпочечников. Недостаток альдостерона приводит к усилению выделения с мочой натрия и воды и задержке в организме калия.

  Наоборот, при усиленной продукции альдостерона корой надпочечников возникает гипокалиемия. При этом увеличивается выделение калия с мочой, которое сочетается с задержкой натрия в тканях. Развивающаяся гипокалиемия вызывает тяжелые нарушения работы сердца, о чем свидетельствуют данные ЭКГ. Понижение содержания калия в сыворотке отмечается иногда при введении больших доз гормонов коры надпочечников с лечебной целью.

• Кальций [показать].

  В эритроцитах обнаруживаются следы кальция, в то время как в плазме содержание его составляет 2,25-2,80 ммоль/л.

  Различают несколько фракций кальция: ионизированный кальций, кальций неионизированный, но способный к диализу, и недиализирующийся (недиффундирующий), связанный с белками кальций.

  Кальций принимает активное участие в процессах нервно-мышечной возбудимости как антагонист К⁺, мышечного сокращения, свертывания крови, образует структурную основу костного скелета, влияет на проницаемость клеточных мембран и т. д.

  Отчетливое повышение уровня кальция в плазме крови наблюдается при развитии опухолей в костях, гиперплазии или аденоме околощитовидных желез. Кальций в этих случаях в плазму поступает из костей, которые становятся ломкими.

  Важное диагностическое значение имеет определение кальция при гипокальциемии. Состояние гипокальциемии наблюдается при гипопаратиреозе. Выпадение функции околощитовидных желез приводит к резкому снижению содержания ионизированного кальция в крови, что может сопровождаться судорожными приступами (тетания). Понижение концентрации кальция в плазме отмечают также при рахите, спру, механической желтухе, нефрозах и гломерулонефритах.

• Магний [показать].

  Это в основном внутриклеточный двухвалентный ион, содержащийся в организме в количестве 15 ммоль на 1 кг массы тела; концентрация магния в плазме 0,8-1,5 ммоль/л, в эритроцитах 2,4-2,8 ммоль/л. В мышечной ткани магния в 10 раз больше, чем в плазме крови. Уровень магния в плазме даже при значительных его потерях длительное время может оставаться стабильным, пополняясь из мышечного депо.

• Фосфор [показать].

  В клинике при исследовании крови различают следующие фракции фосфора: общий фосфат, кислоторастворимый фосфат, липоидный фосфат и неорганический фосфат. Для клинических целей чаще пользуются определением неорганического фосфата в плазме (сыворотке) крови.

  Содержание неорганического фосфата в плазме крови увеличивается при гипопаратиреозе, гипервитаминозе D, при приеме тироксина, облучении организма ультрафиолетовыми лучами, при острой желтой атрофии печени, миеломе, лейкозах и т. д.

  Гипофосфатемия (снижение содержания фосфора в плазме) особенно характерна для рахита. Очень важно, что снижение уровня неорганического фосфата в плазме крови отмечается на ранних стадиях развития рахита, когда клинические симптомы недостаточно выражены. Гипофосфатемия наблюдается также при введении инсулина, гиперпаратиреозе, остеомаляции, спру и некоторых других заболеваниях.

• Железо [показать].

  В цельной крови железо содержится в основном в эритроцитах (- 18,5 ммоль/л), в плазме концентрация его составляет в среднем 0,02 ммоль/л. Ежедневно в процессе распада гемоглобина эритроцитов в селезенке и печени освобождается около 25 мг железа и столько же потребляется при синтезе гемоглобина в клетках кроветворных тканей. В костном мозге (основная эритропоэтическая ткань человека) имеется лабильный запас железа, превышающий в 5 раз суточную потребность в железе. Значительно больше запас железа в печени и селезенке (около 1000 мг, т. е. 40-суточный запас). Повышение содержания железа в плазме крови наблюдается при ослаблении синтеза гемоглобина или усиленном распаде эритроцитов.

  При анемии различного происхождения потребность в железе и всасывание его в кишечнике резко возрастают. Известно, что в кишечнике железо всасывается в двенадцатиперстной кишке в форме двухвалентного железа (Fe²⁺). В клетках слизистой оболочки кишечника железо соединяется с белком апоферритином и образуется ферритин. Предполагают, что количество поступающего из кишечника в кровь железа зависит от содержания апоферритина в стенках кишечника. Дальнейший транспорт железа из кишечника в кроветворные органы осуществляется в форме комплекса с белком плазмы крови трансферрином. Железо в этом комплексе находится в трехвалентной форме. В костном мозге, печени и селезенке железо депонируется в форме ферритина - своеобразного резерва легкомобилизуемого железа. Кроме того, избыток железа может откладываться в тканях в виде хорошо известного морфологам метаболически инертного гемосидерина.

  Недостаток железа в организме может вызвать нарушение последнего этапа синтеза гема - превращение протопорфирина IX в гем. Как результат этого развивается анемия, сопровождающаяся увеличением содержания порфиринов, в частности протопорфирина IX, в эритроцитах.

  Минеральные вещества, обнаруживаемые в тканях, в том числе и в крови, в очень небольших количествах (10^-6-10^-12%) получили название микроэлементов. К ним относятся йод, медь, цинк, кобальт, селен и др. Считают, что большинство микроэлементов в крови находится в связанном с белками состоянии. Так, медь плазмы входит в состав церулоплазмина, цинк эритроцитов целиком принадлежит карбоангидразе (угольная ангидраза), 65-76% йода крови находится в органически связанной форме - в виде тироксина. В крови тироксин содержится главным образом в связанной с белками форме. Он комплексируется преимущественно со специфически связывающим его глобулином, который располагается при электрофорезе сывороточных белков между двумя фракциями α-глобулина. Поэтому тироксинсвязывающий белок носит название интеральфаглобулина. Кобальт, обнаруживаемый в крови, также находится в белковосвязанной форме и лишь частично как структурный компонент витамина B₁₂. Значительная часть селена в крови входит в состав активного центра фермента глутатионпероксидазы, а также связана с другими белками.

Кислотно-основное состояние

Кислотно-основным состоянием называется соотношение концентрации водородных и гидроксильных ионов в биологических средах.

Учитывая сложность использования при практических расчетах величин порядка 0,0000001, приблизительно отражающих концентрацию ионов водорода, Зёренсон (1909) предложил применять отрицательные десятичные логарифмы концентрации ионов водорода. Этот показатель назван pH по первым буквам латинских слов puissance (potenz, power) hygrogen - "сила водорода". Соотношения концентраций кислых и основных ионов, соответствующие различным значениям pH, приведены в табл. 47.

Установлено, что состоянию нормы соответствует лишь определенный диапазон колебаний pH крови - с 7,37 до 7,44 со средней величиной 7,40. (В других биологических жидкостях и в клетках pH может отличаться от pH крови. Например, в эритроцитах pH составляет 7,19±0,02, отличаясь от pH крови на 0,2.)

Как ни малы кажутся нам пределы физиологических колебаний pH, тем не менее, если их выразить в миллимолях на 1 л (ммоль/л), то окажется, что эти колебания относительно существенны - от 36 до 44 миллионных долей миллимоля на 1 л, т. е. составляют примерно 12% от средней концентрации. Более значительные изменения pH крови в сторону повышения или понижения концентрации водородных ионов связаны с патологическими состояниями.

Регуляторными системами, непосредственно обеспечивающими постоянство pH крови, являются буферные системы крови и тканей, деятельность легких и выделительная функция почек.

Буферные системы крови

Буферными свойствами, т. е. способностью противодействовать изменению pH при внесении в систему кислот или оснований, обладают смеси, состоящие из слабой кислоты и ее соли с сильным основанием или слабого основания с солью сильной кислоты.

Важнейшими буферными системами крови являются:

• Бикарбонатная буферная система [показать].

  Бикарбонатная буферная система - мощная и, пожалуй, самая управляемая система внеклеточной жидкости и крови. На долю бикарбонатного буфера приходится около 10% всей буферной емкости крови. Бикарбонатная система состоит из углекислоты (Н₂СО₃) и бикарбонатов (NaHCO₃ - во внеклеточных жидкостях и КНСО₃ - внутри клеток). Концентрацию водородных ионов в растворе можно выразить через константу диссоциации угольной кислоты и логарифм концентрации недиссоциированных молекул Н₂СO₃ и ионов НСО₃^-. Эта формула известна как уравнение Гендерсона - Гессельбаха:

  

  Поскольку истинная концентрация Н₂СO₃ незначительна и находится в прямой зависимости от концентрации растворенной СO₂, удобнее пользоваться вариантом уравнения Гендерсона-Гессельбаха, содержащим "кажущуюся" константу диссоциации Н₂С0₃ (K₁), учитывающую общую концентрацию СO₂ в растворе. (Молярная концентрация Н₂СO₃ по сравнению с концентрацией СО₂ в плазме крови очень низка. При РCO₂ = 53,3 гПа (40 мм рт. ст.) на 1 молекулу Н₂СO₃ приходится примерно 500 молекул СО₂.)

  Тогда вместо концентрации Н₂СО₃ может быть подставлена концентрация СО₂:

  

  Исходя из этой формулы, нетрудно рассчитать, что при нормальном значении pH крови (7,4) концентрация бикарбоната (НСО₃^-) в плазме крови превышает концентрацию СO₂ примерна в 20 раз:

  

  Иными словами, при pH 7,4 соотношение между физически растворенной в плазме крови углекислотой и количеством углекислоты, связанной в форме бикарбоната натрия, равно 1:20.

  Механизм буферного действия этой системы заключается в том, что при выделении в кровь больших количеств кислых продуктов водородные ионы соединяются с анионами бикарбоната, что приводит к образованию слабодиссоциирующей угольной кислоты.

  Кроме того, избыток углекислоты тотчас же разлагается на воду и углекислый газ, который удаляется через легкие в результате их гипервентиляции. Таким образом, несмотря на некоторое снижение концентрации бикарбоната в крови, нормальное соотношение между концентрацией Н₂СО₃ и бикарбоната (1:20) сохраняется. Это обеспечивает возможность удержания pH крови в пределах нормы.

  Если увеличивается в крови количество основных ионов, то они, соединяясь со слабой угольной кислотой, образуют анионы бикарбоната и воду. Для сохранения нормального соотношения основных компонентов буферной системы в этом случае подключаются физиологические механизмы регуляции кислотноосновного состояния: происходит задержка в плазме крови некоторого количества СО₂ в результате гиповентиляции легких, а почки при этом начинают выделять в большем, чем обычно количестве основные соли (например, Na₂HP0₄). Все это способствует сохранению нормального соотношения между концентрацией свободной углекислоты и бикарбоната в крови.

• Фосфатная буферная система [показать].

  Фосфатная буферная система составляет всего лишь 1% буферной емкости крови. Однако в тканях эта система является одной из основных. Роль кислоты в этой системе выполняет одноосновной фосфат (NaH₂PO₄):

  NaH₂PO₄ -> Na⁺ + H₂PO₄^- (H₂PO₄^- -> Н⁺ + HPO₄^2- ),

  
  а роль соли - двуосновной фосфат (Na₂HP0₄):

  Na₂HP0₄ -> 2Na⁺ + НРО₄^2- (HPO₄^2- + Н⁺ -> Н₂РO₄^-).

  Для фосфатной буферной системы справедливо следующей уравнение:

  

  При pH 7,4 соотношение молярных концентраций одноосновного и двуосновного фосфатов равняется 1:4.

  Буферное действие фосфатной системы основано на возможности связывания водородных ионов ионами НРО₄^2- с образованием Н₂РO₄^-(Н⁺ + НРО₄^2- -> Н₂РO₄^-), а также на взаимодействии ионов ОН^- с ионами Н₂РO₄^- (ОН^- + Н₄РO₄^- -> НРО₄^2- + Н₂O).

  Фосфатный буфер в крови находится в тесной связи с бикарбонатной буферной системой.

• Белковая буферная система [показать].

  Белковая буферная система - довольно мощная буферная система плазмы крови. Поскольку белки плазмы крови содержат достаточное количество кислых и основных радикалов, то буферные свойства связаны в основном с содержанием в полипептидных цепях остатков активно ионизируемых аминокислот-моноаминодикарбоновых и диаминомонокарбоновых. При сдвиге pH в щелочную сторону (следует помнить об изоэлектрической точке белка) диссоциация основных групп угнетается и белок ведет себя как кислота (НРr). Связывая основание, эта кислота дает соль (NaPr). Для данной буферной системы можно написать следующее уравнение:

  

  С увеличением pH возрастает количество белков в форме соли, а при уменьшении растет количество белков плазмы в форме кислоты.

• Гемоглобиновая буферная система [показать].

  Гемоглобиновая буферная система - самая мощная система крови. Она в 9 раз мощнее бикарбонатной: на ее долю приходится 75% всей буферной емкости крови. Участие гемоглобина в регуляции pH крови связано с его ролью в транспорте кислорода и углекислоты. Константа диссоциации кислотных групп гемоглобина меняется в зависимости от его насыщения кислородом. При насыщении гемоглобина кислородом он становится более сильной кислотой (ННbO₂) и увеличивает отдачу в раствор ионов водорода. В случае, если гемоглобин отдает кислород, он становится очень слабой органической кислотой (ННb). Зависимость pH крови от концентраций ННb и КНb (или соответственно ННbO₂ и КНb0₂) можно выразить следующими сравнениями:

  

  Системы гемоглобина и оксигемоглобина являются взаимопревращающимися системами и существуют как единое целое, буферные свойства гемоглобина прежде всего обусловлены возможностью взаимодействия кислореагирующих соединений с калиевой солью гемоглобина с образованием эквивалентного количества соответствующей калийной соли кислоты и свободного гемоглобина:

  КНb + H₂CO₃ -> КНСО₃ + ННb.

  Именно таким образом превращение калийной соли гемоглобина эритроцитов в свободный ННb с образованием эквивалентного количества бикарбоната обеспечивает сохранение pH крови в пределах физиологически допустимых величин, несмотря на поступление в венозную кровь огромного количества углекислоты и других кислореагирующих продуктов обмена.

  Попадая в капилляры легких, гемоглобин (ННb) превращается в оксигемоглобин (ННbО₂), что приводит к некоторому подкислению крови, вытеснению части Н₂СО₃ из бикарбонатов и понижению щелочного резерва крови.

  Щелочной резерв крови - способность крови связывать СO₂ - исследуют теми способами, что и общую СО₂, но в условиях уравновешивания плазмы крови при РCO₂ = 53,3 гПа (40 мм рт. ст.); определяют общее количество СO₂ и количество физически растворенной СО₂ в исследуемой плазме. Вычитая из первой цифры вторую, получают величину, которая называется резервной щелочностью крови. Она выражается в объемных процентах СO₂ (объем СO₂ в миллилитрах на 100 мл плазмы). В норме у человека резервная щелочность составляет 50-65 об.% СO₂.

Итак, перечисленные буферные системы крови играют важную роль в регуляции кислотно-основного состояния. Как отмечалось, в этом процессе, помимо буферных систем крови, активное участие принимают также система дыхания и мочевыделительная система.

Нарушения кислотно-основного состояния

При состоянии, когда компенсаторные механизмы организма не способны предотвратить сдвиги концентрации водородных ионов, наступает расстройство кислотно-основного состояния. При этом наблюдается два противоположных состояния - ацидоз и алкалоз.

Ацидоз характеризуется концентрацией водородных ионов выше нормальных пределов. При этом, естественно, pH уменьшается. Снижение величины pH ниже 6,8 вызывает смерть.

В тех случаях когда концентрация водородных ионов уменьшается (соответственно pH растет), наступает состояние алкалоза. Предел совместимости с жизнью - pH 8,0. В клиник практически такие величины pH, как 6,8 и 8,0, не встречаются.

В зависимости от механизма, развития расстройств кислотно-основного состояния выделяют респираторный (газовый) и нереспираторный (метаболический) ацидоз или алкалоз.

• ацидоз [показать].

  Респираторный (газовый) ацидоз может возникнуть в результате уменьшения минутного объема дыхания (например, при бронхите, бронхиальной астме, эмфиземе легких, асфиксии механического порядка и т. д.). Все эти заболевани ведут к гиповентиляции легких и гиперкапнии, т. е. повышение РCO₂ артериальной крови. Естественно, что развитию ацидоза препятствуют буферные системы крови, в частности бикарбонатный буфер. Содержание бикарбоната возрастает, т. е. увеличивается щелочной резерв крови. Одновременно повышается выведение с мочой свободных и связанных в форме аммонийных солей кислот.

  Нереспираторный (метаболический) ацидоз обусловлен накоплением в тканях и крови органических кислот. Этот вид ацидоза связан с нарушением обмена веществ. Нереспираторный ацидоз возможен при диабете (накопление кетоновых тел), голодании, лихорадке и других заболеваниях. Избыточное накопление водородных ионов в этих случаях первоначально компенсируется за счет снижения щелочного резерва крови. Содержание СО₂ в альвеолярном воздухе также уменьшено, а легочная вентиляция ускорена. Кислотность мочи и концентрация аммиака в моче увеличены.

• алкалоз [показать].

  Респираторный (газовый) алкалоз возникает при резком увеличении дыхательной функции легких (гипервентиляция). Например, при вдыхании чистогo кислорода, компенсаторной одышке, сопровождающей ряд заболеваний, при нахождении в разряженной атмосфере и других состояниях может наблюдаться респираторный алкалоз.

  Вследствие понижения содержания угольной кислоты в крови происходит сдвиг в бикарбонатной буферной системе: часть бикарбонатов превращается в угольную кислоту, т. е. снижается резервная щелочность крови. Необходимо отметить также, что РCO₂ в альвеолярном воздухе уменьшено, легочная вентиляция ускорена, моча имеет низкую кислотность и содержание аммиака в моче снижено.

  Нереспираторный (метаболический) алкалоз развивается при потере большого количества кислотных эквивалентов (например, неукротимая рвота и др.) и всасывании щелочных эквивалентов кишечного сока, которые не подвергались нейтрализации кислым желудочным соком, а также при накоплении щелочных эквивалентов в тканях (например, при тетании) и в случае неразумной коррекции метаболического ацидоза. При этом увеличиваются щелочной резерв крови и РCO₂ в авельвеолярном воздухе. Легочная вентиляция замедлена, кислотность мочи и содержание аммиака в ней понижены (табл. 48).

  Таблица 48. Наиболее простые показатели оценки кислотно-основного состояния
  Сдвиги (изменения) кислотно-основного состояния	Моча, pH	Плазма, НСО2-, ммоль/л	Плазма, НСО2-, ммоль/л
  Норма	6-7	25	0,625
  Респираторный ацидоз	снижено	повышено	повышено
  Респираторный алкалоз	повышено	снижено	снижено
  Метаболический ацидоз	снижено	снижено	снижено
  Метаболический алкалоз	повышено	повышено	повышено

На практике изолированные формы респираторных или нереспираторных расстройств встречаются крайне, редко. Уточнить характер расстройств и степень компенсации помогает определение комплекса показателей кислотно-основного состояния. В течение последних десятилетий для изучения показателей кислотно-основного состояния широкое распространение получили чувствительные электроды для прямого измерения pH и РCO₂ крови. В клинических условиях удобно пользоваться приборами типа "Аструп" либо отечественными аппаратами - АЗИВ, АКОР. При помощи этих приборов и соответствующих номограмм можно определять следующие основные показатели кислотно-основного состояния:

1. актуальный pH крови - отрицательный логарифм концентрации водородных ионов крови в физиологических условиях;
2. актуальное РCO₂ цельной крови - парциальное давление углекислоты (Н₂СO₃ + СO₂) в крови в физиологических условиях;
3. актуальный бикарбонат (АВ) - концентрация бикарбоната в плазме крови в физиологических условиях;
4. стадартный бикарбонат плазмы крови (SB) - концентрация бикарбоната в плазме крови, уравновешенной альвеолярным воздухом и при полном насыщении кислородом;
5. буферные основания цельной крови или плазмы (ВВ)-показатель мощности всей буферной системы крови или плазмы;
6. нормальные буферные основания цельной крови (NBB)-буферные основания цельной крови при физиологических значениях pH и РCO₂ альвеолярного воздуха;
7. излишек оснований (BE)-показатель избытка или недостатка буферных мощностей (ВВ - NBB).

Некоторые белки плазмы крови играют важную роль в системах свертывания и противосвертывания крови.

Свертывание крови - защитная реакция организма, предохраняющая его от кровопотери. Люди, у которых кровь не способна свертываться, страдают тяжелым заболеванием - гемофилией.

Механизм свертывания крови очень сложен. Суть его состоит в образовании сгустка крови - тромба, закупоривающего раневой участок и останавливающего кровотечение. Тромб образуется из растворимого белка фибриногена, который в процессе свертывания крови переходит в нерастворимый белок фибрин. Превращение растворимого фибриногена в нерастворимый фибрин происходит под влиянием тромбина - активного белка-фермента, а также ряда веществ, в том числе тех, который выделяются при разрушении тромбоцитов.

Запуск механизма свертывания крови происходит при порезе, проколе, травме, приводящем к повреждению мембраны тромбоцита. Процесс протекает в несколько этапов.

При разрушении тромбоцитов образуется белок-фермент тромбопластин, который соединяясь с ионами кальция, присутствующими в плазме крови, переводит неактивный белок-фермент плазмы протромбин в активный тромбин.

Кроме кальция, в процессе свертывания крови принимают участие и другие факторы, например витамин К, без которого нарушается образование протромбина.

Тромбин также является ферментом. Он и завершает образование фибрина. Растворимый белок фибриноген переходит в нерастворимый фибрин и выпадает в осадок в виде длинных нитей. Из сети этих нитей и кровяных телец, которые задержались в сети, образуется нерастворимый сгусток - тромб.

Эти процессы происходят только при наличии солей кальция. Поэтому если из крови удалить кальций, связав его химически (например, лимоннокислым натрием), то такая кровь теряет способность свертываться. Этот метод используют для предотвращения свертывания крови при ее консервировании и переливании.

Внутренняя среда организма

Кровеносные капилляры не подходят к каждой клетке, поэтому обмен веществ между клетками и кровью, связь между органами пищеварения, дыхания, выделения и т.д. осуществляется через внутреннюю среду организма, которая состоит из крови, тканевой жидкости и лимфы.

Внутренняя среда	Состав	Местонахождение	Источник и место образования	Функции
Кровь	Плазма (50-60% объема крови): вода 90-92%, белки 7%, жиры 0,8%, глюкоза 0,12%, мочевина 0,05%, минеральные соли 0,9%	Кровеносные сосуды: артерии, вены, капилляры	За счет поглощения белков, жиров и углеводов, а также минеральных солей пищи и воды	Взаимосвязь всех органов организма в целом с внешней средой; питательная (доставка питательных веществ), выделительная (выведение продуктов диссимиляции, СО2 из организма); защитная (иммунитет, свертывание); регуляторная (гуморальная)
	Форменные элементы (40-50% от объема крови): эритроциты, лейкоциты, тромбоциты	Плазма крови	Красный костный мозг, селезенка, лимфатические узлы, лимфоидная ткань	Транспортная (дыхательная) - эритроциты транспортируют О2 и частично CO2; защитная - лейкоциты (фагоциты) обезвреживают болезнетворные микроорганизмы; тромбоциты обеспечивают свертывание крови
Тканевая жидкость	Вода, растворенные в ней питательные органические и неорганические вещества, О2, СО2, продукты диссимиляции, выделившиеся из клеток	Промежутки между клетками всех тканей. Объем 20 л (у взрослого человека)	За счет плазмы крови и конечных продуктов диссимиляции	Является промежуточной средой между кровью и клетками организма. Переносит из крови в клетки органов O2, питательные вещества, минеральные соли, гормоны. Возвращает в кровяное русло через лимфу воду, продукты диссимиляции. Переносит в кровяное русло СO2 выделившийся из клеток
Лимфа	Вода, растворенные в ней продукты распада органических веществ	Лимфатическая система, состоящая из лимфатических капилляров, заканчивающихся мешочками, и сосудов, сливающихся в два протока, которые впадают в полые вены кровеносной системы в области шеи	За счет тканевой жидкости, всосавшейся через мешочки на концах лимфатических капилляров	Возвращение в кровяное русло тканевой жидкости. Фильтрация и обеззараживание тканевой жидкости, которые осуществляются в лимфатических узлах, где вырабатываются лимфоциты

Жидкая часть крови - плазма - проходит сквозь стенки тончайших кровеносных сосудов - капилляров - и образует межклеточную, или тканевую, жидкость. Эта жидкость омывает все клетки тела, отдает им питательные вещества и забирает продукты обмена веществ. В организме человека тканевой жидкости до 20 л, она образует внутреннюю среду организма. Большая часть этой жидкости возвращается в кровеносные капилляры, а меньшая, проникая в закрытые с одного конца лимфатические капилляры, образует лимфу.

Цвет лимфы желтовато-соломенный. Она на 95% состоит из воды, содержит белки, минеральные соли, жиры, глюкозу, а также лимфоциты (разновидность лейкоцитов). Состав лимфы напоминает состав плазмы, но белков здесь меньше, и в разных участках тела она имеет свои особенности. Например, в области кишечника в ней много жировых капель, что придает ей беловатый цвет. Лимфа по лимфатическим сосудам собирается к грудному протоку и через него попадает в кровь.

Питательные вещества и кислород из капилляров по законам диффузии вначале поступают в тканевую жидкость, а из нее поглощаются клетками. Таким образом осуществляется связь между капиллярами и клетками. Диоксид углерода, вода и другие продукты обмена, образующиеся в клетках, также за счет разности концентраций выделяются из клеток сначала в тканевую жидкость, а потом поступают в капилляры. Кровь из артериальной становится венозной и доставляет продукты распада к почкам, легким, коже, через которые они удаляются из организма.