КРОВЬ, жидкость, циркулирующая в кровеносной системе и переносящая газы и
другие растворенные вещества, необходимые для метаболизма либо образующиеся
в результате обменных процессов. Кровь состоит из плазмы (прозрачной
жидкости бледно-желтого цвета) и взвешенных в ней клеточных элементов.
Имеется три основных типа клеточных элементов крови: красные кровяные
клетки (эритроциты), белые кровяные клетки (лейкоциты) и кровяные пластинки
(тромбоциты).
Красный цвет крови определяется наличием в эритроцитах красного пигмента
гемоглобина. В артериях, по которым кровь, поступившая в сердце из легких,
переносится к тканям организма, гемоглобин насыщен кислородом и окрашен в
ярко-красный цвет; в венах, по которым кровь притекает от тканей к сердцу,
гемоглобин практически лишен кислорода и темнее по цвету.
Кровь – довольно вязкая жидкость, причем вязкость ее определяется
содержанием эритроцитов и растворенных белков. От вязкости крови зависят в
значительной мере скорость, с которой кровь протекает через артерии
(полуупругие структуры), и кровяное давление. Текучесть крови определяется
также ее плотностью и характером движения различных типов клеток.
Лейкоциты, например, движутся поодиночке, в непосредственной близости к
стенкам кровеносных сосудов; эритроциты могут перемещаться как по
отдельности, так и группами наподобие уложенных в стопку монет, создавая
аксиальный, т.е. концентрирующийся в центре сосуда, поток.
Объем крови взрослого мужчины составляет примерно 75 мл на килограмм веса
тела; у взрослой женщины этот показатель равен примерно 66 мл.
Соответственно общий объем крови у взрослого мужчины – в среднем ок. 5 л;
более половины объема составляет плазма, а остальная часть приходится в
основном на эритроциты.
Функции крови. Примитивные многоклеточные организмы (губки, актинии,
медузы) живут в море, и «кровью» для них является морская вода. Вода
омывает их со всех сторон и свободно проникает в ткани, доставляя
питательные вещества и унося продукты метаболизма. Высшие организмы не
могут обеспечить свою жизнедеятельность таким простым способом. Их тело
состоит из миллиардов клеток, многие из которых объединены в ткани,
составляющие сложные органы и органные системы. У рыб, например, хотя они и
живут в воде, не все клетки находятся настолько близко к поверхности тела,
чтобы вода обеспечивала эффективную доставку питательных веществ и удаление
конечных продуктов метаболизма. Еще сложнее дело обстоит с наземными
животными, вовсе не омываемыми водой. Ясно, что у них должна была
возникнуть собственная жидкая ткань внутренней среды – кровь, а также
распределительная система (сердце, артерии, вены и сеть капилляров),
обеспечивающая кровоснабжение каждой клетки. Функции крови значительно
сложнее, чем просто транспорт питательных веществ и отходов метаболизма. С
кровью переносятся также гормоны, контролирующие множество жизненно важных
процессов; кровь регулирует температуру тела и защищает организм от
повреждений и инфекций в любой его части.
Транспортная функция.
С кровью и кровоснабжением тесно связаны практически все процессы, имеющие
отношение к пищеварению и дыханию – двум функциям организма, без которых
жизнь невозможна. Связь с дыханием выражается в том, что кровь обеспечивает
газообмен в легких и транспорт соответствующих газов: кислорода – от легких
в ткани, диоксида углерода (углекислого газа) – от тканей к легким.
Транспорт питательных веществ начинается от капилляров тонкого кишечника;
здесь кровь захватывает их из пищева-
рительного тракта и переносит во все органы и ткани, начиная с печени, где
происходит модификация питательных веществ (глюкозы, аминокислот, жирных
кислот), причем клетки печени регулируют их уровень в крови в зависимости
от потребностей организма (тканевого метаболизма). Переход транспортируемых
веществ из крови в ткани осуществляется в тканевых капиллярах; одновременно
в кровь из тканей поступают конечные продукты, которые далее выводятся
через почки с мочой (например, мочевина и мочевая кислота.
Кровь переносит также продукты секреции эндокринных желез – гормоны – и тем
самым обеспечивает связь между различными органами и координацию их
деятельности.
Регуляция температуры тела.
Кровь играет ключевую роль в поддержании постоянной температуры тела у
гомойотермных, или теплокровных, организмов. Температура человеческого тела
в нормальном состоянии колеблется в очень узком интервале ок. 37° С.
Выделение и поглощение тепла различными участками тела должны быть
сбалансированы, что достигается переносом тепла с помощью крови. Центр
температурной регуляции располагается в гипоталамусе – отделе
промежуточного мозга. Этот центр, обладая высокой чувствительностью к
небольшим изменениям температуры проходящей через него крови, регулирует те
физиологические процессы, при которых выделяется или поглощается тепло.
Один из механизмов состоит в регуляции тепловых потерь через кожу
посредством изменения диаметра кожных кровеносных сосудов кожи и
соответственно объема крови, протекающей вблизи поверхности тела, где тепло
легче теряется. В случае инфекции определенные продукты жизнедеятельности
микроорганизмов либо продукты вызванного ими распада тканей взаимодействуют
с лейкоцитами, вызывая образование химических веществ, стимулирующих центр
температурной регуляции в головном мозге. В результате наблюдается подъем
температуры тела, ощущаемый как жар.
Защита организма от повреждений и инфекции.
В осуществлении этой функции крови особую роль играют лейкоциты двух
типов: полиморфноядерные нейтрофилы и моноциты. Они устремляются к месту
повреждения и накапливаются вблизи него, причем большая часть этих клеток
мигрирует из кровотока через стенки близлежащих кровеносных сосудов. К
месту повреждения их привлекают химические вещества, высвобождаемые
поврежденными тканями. Эти клетки способны поглощать бактерии и разрушать
их своими ферментами. Таким образом, они препятствуют распространению
инфекции в организме. Лейкоциты принимают также участие в удалении мертвых
или поврежденных тканей. Процесс поглощения клеткой бактерии или фрагмента
мертвой ткани называется фагоцитозом, а осуществляющие его нейтрофилы и
моноциты – фагоцитами. Активно фагоцитирующий моноцит называют макрофагом,
а нейтрофил – микрофагом.
В борьбе с инфекцией важная роль принадлежит белкам плазмы, а именно
иммуноглобулинам, к которым относится множество специфических антител.
Антитела образуются другими типами лейкоцитов – лимфоцитами и
плазматическими клетками, которые активируются при попадании в организм
специфических антигенов бактериального или вирусного происхождения (либо
присутствующих на клетках, чужеродных для данного организма). Выработка
лимфоцитами антител против антигена, с которым организм встречается в
первый раз, может занять несколько недель, но полученный иммунитет
сохраняется надолго. Хотя уровень антител в крови через несколько месяцев
начинает медленно падать, при повторном контакте с антигеном он вновь
быстро растет. Это явление называется иммунологической памятью. При
взаимодействии с антителом микроорганизмы либо слипаются, либо становятся
более уязвимыми для поглощения фагоцитами. Кроме того, антитела мешают
вирусу проникнуть в клетки организма хозяина.
рН крови. pH – это показатель концентрации водородных (H) ионов, численно равный
отрицательному логарифму (обозначаемому латинской буквой «p») этой
величины. Кислотность и щелочность растворов выражают в единицах шкалы рН,
имеющей диапазон от 1 (сильная кислота) до 14 (сильная щелочь). В норме рН
артериальной крови составляет 7,4, т.е. близок к нейтральному. Венозная
кровь из-за растворенного в ней диоксида углерода несколько закислена:
диоксид углерода (СО2), образующийся в ходе метаболических процессов, при
растворении в крови реагирует с водой (Н2О), образуя угольную кислоту
(Н2СО3).
Поддержание рН крови на постоянном уровне, т.е., другими словами, кислотно-
щелочного равновесия, исключительно важно. Так, если рН заметно падает, в
тканях снижается активность ферментов, что опасно для организма. Изменение
рН крови, выходящее за рамки интервала 6,8–7,7, несовместимо с жизнью.
Поддержанию этого показателя на постоянном уровне способствуют, в
частности, почки, поскольку они по мере надобности выводят из организма
кислоты или мочевину (которая дает щелочную реакцию). С другой стороны, рН
поддерживается благодаря присутствию в плазме определенных белков и
электролитов, обладающих буферным действием (т.е. способностью
нейтрализовать некоторый избыток кислоты или щелочи).
КОМПОНЕНТЫ КРОВИ
Рассмотрим более подробно состав плазмы и клеточных элементов крови.
Плазма. После отделения взвешенных в крови клеточных элементов остается
водный раствор сложного состава, называемый плазмой. Как правило, плазма
представляет собой прозрачную или слегка опалесцирующую жидкость,
желтоватый цвет которой определяется присутствием в ней небольшого
количества желчного пигмента и других окрашенных органических веществ.
Однако после потребления жирной пищи в кровь попадает множество капелек
жира (хиломикронов), в результате чего плазма становится мутной и
маслянистой.
Плазма участвует во многих процессах жизнедеятельности организма. Она
переносит клетки крови, питательные вещества и продукты метаболизма и
служит связующим звеном между всеми экстраваскулярными (т.е. находящимися
вне кровеносных сосудов) жидкостями; последние включают, в частности,
межклеточную жидкость, и через нее осуществляется связь с клетками и их
содержимым. Таким образом плазма контактирует с почками, печенью и другими
органами и тем самым поддерживает постоянство внутренней среды организма,
т.е. гомеостаз.
Основные компоненты плазмы и их концентрации приведены в табл. 1. Среди
растворенных в плазме веществ – низкомолекулярные органические соединения
(мочевина, мочевая кислота, аминокислоты и т.д.); большие и очень сложные
по структуре молекулы белков; частично ионизированные неорганические соли.
К числу наиболее важных катионов (положительно заряженных ионов) относятся
катионы натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+) и магния (Mg2+); к числу
важнейших анионов (отрицательно заряженных ионов) – хлорид-анионы (Cl–),
бикарбонат (HCO3–) и фосфат (HPO42– или H2PO4–). Основные белковые
компоненты плазмы – альбумин, глобулины и фибриноген.
|Таблица 1. КОМПОНЕНТЫ ПЛАЗМЫ |
|(в миллиграммах на 100 миллилитров) |
|Натрий |310–340 |
|Калий |14–20 |
|Кальций |9–11 |
|Фосфор |3–4,5 |
|Хлорид-ионы |350–375 |
|Глюкоза |60–100 |
|Мочевина |10–20 |
|Мочевая кислота |3–6 |
|Холестерин |150–280 |
|Белки плазмы |6000–8000 |
|Альбумин |3500–4500 |
|Глобулин |1500–3000 |
|Фибриноген |200–600 |
|Диоксид углерода (объем в миллилитрах, с|55–65 |
|поправкой на температуру и давление, в | |
|расчете на 100 миллилитров плазмы) | |
Белки плазмы
. Из всех белков в наибольшей концентрации в плазме присутствует альбумин,
синтезируемый в печени. Он необходим для поддержания осмотического
равновесия, обеспечивающего нормальное распределение жидкости между
кровеносными сосудами и экстраваскулярным пространством.При голодании или
недостаточном поступлении белков с пищей содержание альбумина в плазме
падает, что может привести к повышенному накоплению воды в тканях (отек).
Это состояние, связанное с белковой недостаточностью, называется голодным
отеком.
В плазме присутствуют глобулины нескольких типов, или классов, важнейшие из
которых обозначаются греческими буквами ? (альфа), ? (бета) и ? (гамма), а
соответствующие белки – ?1, ?2, ?, ?1 и ?2. После разделения глобулинов
(методом электрофореза) антитела обнаруживаются лишь во фракциях ?1, ?2 и
?. Хотя антитела часто называют гамма-глобулинами, тот факт, что некоторые
из них присутствуют и в ?-фракции, обусловил введение термина
«иммуноглобулин». В ?- и ?-фракциях содержится множество различных белков,
обеспечивающих транспорт в крови железа, витамина В12, стероидов и других
гормонов. В эту же группу белков входят и факторы коагуляции, которые
наряду с фибриногеном участвуют в процессе свертывания крови.
Основная функция фибриногена состоит в образовании кровяных сгустков
(тромбов). В процессе свертывания крови, будь то in vivo (в живом
организме) или in vitro (вне организма), фибриноген превращается в фибрин,
который и составляет основу кровяного сгустка; не содержащая фибриногена
плазма, обычно имеющая вид прозрачной жидкости бледно-желтого цвета,
называется сывороткой крови.
Эритроциты.
Красные кровяные клетки, или эритроциты, представляют собой круглые диски
диаметром 7,2–7,9 мкм и средней толщиной 2 мкм (мкм = микрон = 1/106 м). В
1 мм3 крови содержится 5–6 млн. эритроцитов. Они составляют 44–48% общего
объема крови.
Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, т.е. плоские стороны диска
как бы сжаты, что делает его похожим на пончик без дырки. В зрелых
эритроцитах нет ядер. Они содержат главным образом гемоглобин, концентрация
которого во внутриклеточной водной среде ок. 34%. [В пересчете на сухой вес
содержание гемоглобина в эритроцитах – 95%; в расчете на 100 мл крови
содержание гемоглобина составляет в норме 12–16 г (12–16 г%), причем у
мужчин оно несколько выше, чем у женщин.] Кроме гемоглобина эритроциты
содержат растворенные неорганические ионы (преимущественно К+) и различные
ферменты. Две вогнутые стороны обеспечивают эритроциту оптимальную площадь
поверхности, через которую может происходить обмен газами: диоксидом
углерода и кислородом. Таким образом, форма клеток во многом определяет
эффективность протекания физиологических процессов. У человека площадь
поверхностей, через которые совершается газообмен, составляет в среднем
3820 м2, что в 2000 раз превышает поверхность тела.
В организме плода примитивные красные кровяные клетки вначале образуются в
печени, селезенке и тимусе. С пятого месяца внутриутробного развития в
костном мозге постепенно начинается эритропоэз – образование полноценных
эритроцитов. В исключительных обстоятельствах (например, при замещении
нормального костного мозга раковой тканью) взрослый организм может вновь
переключиться на образование эритроцитов в печени и селезенке. Однако в
нормальных условиях эритропоэз у взрослого человека идет лишь в плоских
костях (ребрах, грудине, костях таза, черепа и позвоночника).
Эритроциты развиваются из клеток-предшественников, источником которых
служат т.н. стволовые клетки. На ранних стадиях формирования эритроцитов (в
клетках, еще находящихся в костном мозге) четко выявляется клеточное ядро.
По мере созревания в клетке накапливается гемоглобин, образующийся в ходе
ферментативных реакций. Перед тем как попасть в кровоток, клетка утрачивает
ядро – за счет экструзии (выдавливания) или разрушения клеточными
ферментами. При значительных кровопотерях эритроциты образуются быстрее,
чем в норме, и в этом случае в кровоток могут попадать незрелые формы,
содержащие ядро; очевидно, это происходит из-за того, что клетки слишком
быстро покидают костный мозг. Срок созревания эритроцитов в костном мозге –
от момента появления самой юной клетки, узнаваемой как предшественник
эритроцита, и до ее полного созревания – составляет 4–5 дней. Срок жизни
зрелого эритроцита в периферической крови – в среднем 120 дней. Однако при
некоторых аномалиях самих этих клеток, целом ряде болезней или под
воздействием определенных лекарственных препаратов время жизни эритроцитов
может сократиться.
Бульшая часть эритроцитов разрушается в печени и селезенке; при этом
гемоглобин высвобождается и распадается на составляющие его гем и глобин.
Дальнейшая судьба глобина не прослеживалась; что же касается гема, то из
него высвобождаются (и возвращаются в костный мозг) ионы железа. Утрачивая
железо, гем превращается в билирубин – красно-коричневый желчный пигмент.
После незначительных модификаций, происходящих в печени, билирубин в
составе желчи выводится через желчный пузырь в пищеварительный тракт. По
содержанию в кале конечного продукта его превращений можно рассчитать
скорость разрушения эритроцитов. В среднем во взрослом организме ежедневно
разрушается и вновь образуется 200 млрд. эритроцитов, что составляет
примерно 0,8% общего их числа (25 трлн.).
Гемоглобин.
Основная функция эритроцита – транспорт кислорода из легких к тканям
организма. Ключевую роль в этом процессе играет гемоглобин – органический
пигмент красного цвета, состоящий из гема (соединения порфирина с железом)
и белка глобина. Гемоглобин отличается высоким сродством к кислороду, за
счет чего кровь способна переносить гораздо больше кислорода, чем обычный
водный раствор. Степень связывания кислорода с гемоглобином зависит прежде
всего от концентрации кислорода, растворенного в плазме. В легких, где
кислорода много, он диффундирует из легочных альвеол через стенки
кровеносных сосудов и водную среду плазмы и попадает в эритроциты; там он
связывается с гемоглобином – образуется оксигемоглобин. В тканях, где
концентрация кислорода невелика, молекулы кислорода отделяются от
гемоглобина и проникают в ткани за счет диффузии. Недостаточность
эритроцитов или гемоглобина приводит к снижению транспорта кислорода и тем
самым к нарушению биологических процессов в тканях.
У человека различают гемоглобин плода (тип F, от fetus – плод) и гемоглобин
взрослых (тип A, от adult – взрослый). Известно много генетических
вариантов гемоглобина, образование которых приводит к аномалиям эритроцитов
или их функции. Среди них наиболее известен гемоглобин S, обусловливающий
серповидноклеточную анемию.
Лейкоциты.
Белые клетки периферической крови, или лейкоциты, делят на два класса в
зависимости от наличия или отсутствия в их цитоплазме особых гранул.
Клетки, не содержащие гранул (агранулоциты), – это лимфоциты и моноциты; их
ядра имеют преимущественно правильную круглую форму. Клетки со
специфическими гранулами (гранулоциты) характеризуются, как правило,
наличием ядер неправильной формы со множеством долей и потому называются
полиморфноядерными лейкоцитами. Их разделяют на три разновидности:
нейтрофилы, базофилы и эозинофилы. Они отличаются друг от друга по картине
окрашивания гранул различными красителями.
У здорового человека в 1 мм3 крови содержится от 4000 до 10 000 лейкоцитов
(в среднем около 6000), что составляет 0,5–1% объема крови. Соотношение
отдельных видов клеток в составе лейкоцитов может значительно варьировать у
разных людей и даже у одного и того же человека в разное время. Типичные
значения приведены в табл. 2.
|Таблица 2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕЙКОЦИТОВ В КРОВИ |
|Тип клетки |Число клеток в 1 |Соотношение в|
| |мм3 крови |% |
|Полиморфноядерные | | |
|клетки | | |
|Нейтрофилы |2500–7500 |50–70 |
|Эозинофилы |50–500 |1–5 |
|Базофилы |20–100 |0–1 |
|Моноциты |100–800 |2–10 |
|Лимфоциты |1500–4000 |20–45 |
Полиморфноядерные лейкоциты (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) образуются
в костном мозге из клеток-предшественников, начало которым дают стволовые
клетки, вероятно те же самые, что дают и предшественников эритроцитов. По
мере созревания ядра в клетках появляются гранулы, типичные для каждого
вида клеток. В кровотоке эти клетки перемещаются вдоль стенок капилляров в
первую очередь за счет амебоидных движений. Нейтрофилы способны покидать
внутреннее пространство сосуда и скапливаться в месте инфекции. Время жизни
гранулоцитов, по-видимому, ок. 10 дней, после чего они разрушаются в
селезенке.
Диаметр нейтрофилов – 12–14 мкм. Большинство красителей окрашивает их ядро
в фиолетовый цвет; ядро нейтрофилов периферической крови может иметь от
одной до пяти долей. Цитоплазма окрашивается в розоватый цвет; под
микроскопом в ней можно различить множество интенсивно-розовых гранул. У
женщин примерно 1% нейтрофилов несет половой хроматин (образованный одной
из двух X-хромосом) – тельце в форме барабанной палочки, прикрепленное к
одной из ядерных долей. Эти т.н. тельца Барра позволяют определять пол при
исследовании образцов крови.
Эозинофилы по своим размерам сходны с нейтрофилами. Их ядро редко имеет
больше трех долей, а цитоплазма содержит множество крупных гранул, которые
четко окрашиваются в ярко-красный цвет красителем эозином.
В отличие от эозинофилов у базофилов цитоплазматические гранулы
окрашиваются основными красителями в синий цвет.
Моноциты. Диаметр этих незернистых лейкоцитов составляет 15–20 мкм. Ядро
овальное или бобовидное, и лишь у небольшой части клеток оно поделено на
крупные доли, которые перекрывают друг друга. Цитоплазма при окраске
голубовато-серая, содержит незначительное число включений, окрашивающихся
красителем азуром в сине-фиолетовый цвет. Моноциты образуются как в костном
мозге, так и в селезенке и в лимфатических узлах. Их основная функция –
фагоцитоз.
Лимфоциты. Это небольшие одноядерные клетки. Большинство лимфоцитов
периферической крови имеет диаметр меньше 10 мкм, но иногда встречаются
лимфоциты и большего диаметра (16 мкм). Ядра клеток плотные и круглые,
цитоплазма голубоватого цвета, с очень редкими гранулами.
Несмотря на то что лимфоциты выглядят морфологически однородно, они
отчетливо различаются по своим функциям и свойствам клеточной мембраны. Их
делят на три большие категории: B-клетки, Т-клетки и 0-клетки (нуль-клетки,
или ни В, ни Т).
B-лимфоциты созревают у человека в костном мозге, после чего мигрируют в
лимфоидные органы. Они служат предшественниками клеток, образующих
антитела, т.н. плазматических. Для того чтобы B-клетки трансформировались в
плазматические, необходимо присутствие Т-клеток.
Созревание Т-клеток начинается в костном мозге, где образуются протимоциты,
которые затем мигрируют в тимус (вилочковую железу) – орган, расположенный
в грудной клетке за грудиной. Там они дифференцируются в Т-лимфоциты –
весьма неоднородную популяцию клеток иммунной системы, выполняющих
различные функции. Так, они синтезируют факторы активации макрофагов,
факторы роста B-клеток и интерфероны. Есть среди Т-клеток индукторные
(хелперные) клетки, которые стимулируют образование B-клетками антител.
Есть и клетки-супрессоры, которые подавляют функции B-клеток и синтезируют
фактор роста Т-клеток – интерлейкин-2 (один из лимфокинов).
0-клетки отличаются от B- и Т-клеток тем, что у них нет поверхностных
антигенов. Некоторые из них служат «естественными киллерами», т.е. убивают
раковые клетки и клетки, зараженные вирусом. Однако в целом роль 0-клеток
неясна.
Лейкоцитоз.
Содержание в крови белых клеток может по разным причинам возрастать
значительно выше нормального уровня. Это возрастание обозначается как
лейкоцитоз. Причины его лучше всего рассмотреть на примере отдельных типов
лейкоцитов. Обычно лейкоцитоз связан с повышением содержания нейтрофилов в
ответ на бактериальную инфекцию. Например, при долевой пневмонии число
лейкоцитов в крови нередко достигает 25 000–30 000 в 1 мм3. Аналогичное
явление могут вызывать также раковые заболевания и повреждения тканей в
результате травм или патологических процессов (тромбоз коронарной артерии,
тяжелые ожоги или кровотечения). Эозинофильный лейкоцитоз возникает при
аллергических реакциях, бронхиальной астме и паразитарных инвазиях. Уровень
базофилов возрастает довольно редко. Лимфоцитоз наблюдается при вирусных
инфекциях (корь, свинка, инфекционный мононуклеоз) и при лимфолейкозе.
Уровень плазматических клеток тоже возрастает редко; вирусные инфекции
сопровождаются лишь небольшим его повышением, хотя при некоторых раковых
заболеваниях (миеломная болезнь, плазмоцитома) численность плазматических
клеток может увеличиться весьма существенно. При ряде острых и хронических
инфекций (брюшной тиф, паратиф, инфекционный мононуклеоз, бруцеллез и
туберкулез) повышается уровень моноцитов.
Тромбоциты
Представляют собой бесцветные безъядерные тельца сферической, овальной или
палочкообразной формы диаметром 2–4 мкм. В норме содержание тромбоцитов в
периферической крови составляет 200 000–400 000 на 1 мм3. Продолжительность
их жизни – 8–10 дней. Стандартными красителями (азур-эозин) они
окрашиваются в однородный бледно-розовый цвет. С помощью электронной
микроскопии показано, что по структуре цитоплазмы тромбоциты сходны с
обычными клетками; однако по сути они являются не клетками, а фрагментами
цитоплазмы очень крупных клеток (мегакариоцитов), присутствующих в костном
мозге. Мегакариоциты происходят из потомков тех же стволовых клеток,
которые дают начало эритроцитам и лейкоцитам. Как будет показано в
следующем разделе, тромбоциты играют ключевую роль в свертывании крови.
Повреждения костного мозга под действием лекарств, ионизирующего излучения
или при раковых заболеваниях могут приводить к значительному снижению
содержания тромбоцитов в крови, что служит причиной спонтанных гематом и
кровотечений.
СВЕРТЫВАНИЕ КРОВИ
Свертыванием крови, или коагуляцией, называется процесс превращения жидкой
крови в эластичный сгусток (тромб). Свертывание крови в месте ранения –
жизненно важная реакция, обеспечивающая остановку кровотечения. Однако этот
же процесс лежит и в основе тромбоза сосудов – крайне неблагоприятного
явления, при котором происходит полная или частичная закупорка их просвета,
препятствующая кровотоку.
Гемостаз (остановка кровотечения).
Когда повреждается тонкий или даже средний кровеносный сосуд, например при
надрезе или сдавливании тканей, возникает внутреннее или наружное
кровотечение (геморрагия). Как правило, остановка кровотечения наступает за
счет образования в месте повреждения сгустка крови.
Через несколько секунд после повреждения просвет сосуда сокращается в ответ
на действие высвобождаемых химических веществ и нервных импульсов. При
повреждении эндотелиальной выстилки кровеносных сосудов обнажается
расположенный под эндотелием коллаген, на который быстро налипают
циркулирующие в крови тромбоциты. Они высвобождают химические вещества,
вызывающие сужение сосуда (вазоконстрикторы). Тромбоциты секретируют и
другие вещества, которые участвуют в сложной цепи реакций, ведущей к
превращению фибриногена (растворимого белка крови) в нерастворимый фибрин.
Фибрин образует кровяной сгусток, нити которого захватывают клетки крови.
Одно из важнейших свойств фибрина – его способность полимеризоваться с
образованием длинных волокон, которые сжимаются и выталкивают из сгустка
сыворотку крови.
Последовательность реакций, ведущих к образованию тромба, легче понять,
если представить два различных пути, которые в конце концов сливаются в
общий (третий) путь. Два первых называются внутренним и внешним: и тот, и
другой ведут к переводу протромбина (фактора II) в активную форму – фермент
тромбин (фактор IIa), который относится к классу эстераз. (По международной
номенклатуре большинство факторов свертывания крови обозначают римскими
цифрами; добавление буквы «а» указывает на активную форму фактора.)
Внутренний путь начинается с активации факторов крови при контакте с
поверхностью. Активирующим действием могут обладать поверхности кожи, мышц,
соединительной ткани, некоторые жирные кислоты, а также стекло. В то же
время поверхности ряда пластиков, силикона, воска и в особенности эндотелия
сосудов активирующим действием не обладают. Указанное свойство эндотелия
имеет первостепенное значение, поскольку таким образом предотвращается
образование тромбов внутри сосудов.
Изучение тромбообразования в экспериментах in vitro показало, что в только
что взятой крови фактор IIa образуется из фактора II примерно за 4 мин. В
этом процессе происходит несколько последовательных реакций, в каждой из
которых принимают участие два фактора. При контакте с поверхностью
активируется фактор XII с образованием XIIa – активного фермента, который,
в свою очередь, переводит фактор XI в XIa. Дальнейшая последовательность
такова: фактор XIa активирует фактор IX (отсутствующий у лиц, страдающих
гемофилией В) с образованием IXa, а фактор VIII (отсутствующий у больных
гемофилией А) переходит в VIIIa, после чего IXa и VIIIa совместно
активируют фактор X.
Внешний путь, тоже ведущий к активации фактора X, начинается с повреждения
ткани и высвобождения тканевого фактора, который вступает в реакцию с
присутствующим в крови фактором VII; в результате образуется комплекс,
активирующий фактор X. Этот процесс занимает всего 15 с.
Общий (третий) путь включает взаимодействие активированного фактора X с
фактором V, находящимися в крови ионами кальция и фосфолипидом поврежденных
тромбоцитов. В присутствии всех этих компонентов протромбин превращается в
тромбин, который в свою очередь переводит фактор I (фибриноген) в Ia
(фибрин) с образованием фибринового сгустка. Конечно, это всего лишь
упрощенное описание чрезвычайно сложного процесса, многие детали которого
еще предстоит выяснить.
Тромбоз – аномальное свертывание крови в артериях или венах. В результате
артериальных тромбозов ухудшается поступление крови в ткани, что вызывает
их повреждение. Это происходит при инфаркте миокарда, вызванном тромбозом
коронарной артерии, или при инсульте, обусловленном тромбозом сосудов
головного мозга. Тромбоз вен препятствует нормальному оттоку крови от
тканей. Когда происходит закупорка тромбом крупной вены, вблизи места
закупорки возникает отек, который иногда распространяется, например, на всю
конечность. Случается, что часть венозного тромба отрывается и попадает в
кровоток в виде движущегося сгустка (эмбола), который со временем может
оказаться в сердце или легких и привести к опасному для жизни нарушению
кровообращения.
Выявлено несколько факторов, предрасполагающих к внутрисосудистому
тромбообразованию; к ним относятся: 1) замедление венозного кровотока
вследствие малой физической активности; 2) изменения сосудов, вызванные
повышением кровяного давления; 3) локальное уплотнение внутренней
поверхности кровеносных сосудов вследствие воспалительных процессов или – в
случае артерий – вследствие т.н. атероматоза (отложения липидов на стенках
артерий); 4) повышение вязкости крови вследствие полицитемии (повышенного
содержания в крови эритроцитов); 5) увеличение количества тромбоцитов в
крови.
Как показали исследования, последний из перечисленных факторов играет
особую роль в развитии тромбоза. Дело в том, что целый ряд содержащихся в
тромбоцитах веществ стимулирует образование кровяного сгустка, а потому
любые воздействия, вызывающие повреждение тромбоцитов, могут ускорять этот
процесс. При повреждении поверхность тромбоцитов становится более липкой,
что приводит к их соединению между собой (аггрегации) и высвобождению их
содержимого. Эндотелиальная выстилка кровеносных сосудов содержит т.н.
простациклин, который подавляет высвобождение из тромбоцитов тромбогенного
вещества – тромбоксана А2. Большую роль играют также другие компоненты
плазмы, препятствующие тромбообразованию в сосудах за счет подавления ряда
ферментов системы свертывания крови.
Попытки предотвратить тромбозы до сих пор дают лишь частичные результаты. В
число профилактических мер входят регулярные физические упражнения,
снижение повышенного кровяного давления и лечение антикоагулянтами; после
операций рекомендуется как можно раньше начинать ходить. Следует отметить,
что ежедневный прием аспирина даже в небольшой дозе (300 мг) уменьшает
слипание тромбоцитов и значительно понижает вероятность тромбозов.
ГРУППЫ КРОВИ
У человека и высших животных на поверхности клеток крови, особенно
эритроцитов, имеются генетически обусловленные факторы – т.н. вещества
групп крови. Эти факторы имеют огромное значение при переливании крови,
поскольку именно они в основном определяют совместимость крови донора и
реципиента. Они служат также объектом генетических исследований и
используются в судебной медицине (например, при установлении отцовства).
Факторы групп крови – это макромолекулы, относящиеся к классу
мукополисахаридов; они присутствуют на поверхности эритроцитов и
представляют собой группу особых антигенов, т.н. агглютиногенов. Кроме
того, в плазме крови большинства людей содержатся антитела, или
агглютинины, реагирующие с определенными агглютиногенами. Такого рода
иммунная реакция возникает в случае переливания несовместимой крови. При
этом мембраны донорских эритроцитов, несущие определенные агглютиногены,
реагируют с агглютининами, присутствующими в плазме реципиента; в
результате этого взаимодействия донорские эритроциты агглютинируют, т.е.
слипаются друг с другом, так как между ними образуются мостики из антител.
Система АВ0.
Основные агглютиногены крови были впервые описаны в 1900 К.Ландштейнером,
который обозначил их буквами А и В. Эти два фактора дают четыре группы
крови: А, В, АВ (в крови имеются оба фактора) и 0 (оба фактора
отсутствуют). В табл. 3 приведены антигены системы АВ0 и соответствующие им
изоагглютинины. Эти антитела отсутствуют в крови новорожденных, но
появляются уже в младенчестве – возможно, при контакте со сходными
антигенами каких-то бактерий; действительно, при содержании
экспериментальных животных в стерильных условиях изоагглютинины (т.н.
естественные антитела) у них не образуются. Не считая исключительных
случаев, большинство антител против факторов эритроцитов, не входящих в
систему АВ0, образуется лишь после контакта организма с эритроцитами,
несущими эти факторы.
|Таблица 3. АНТИГЕНЫ И АНТИТЕЛА СИСТЕМЫ АВ0 |
|Группа крови |Антигены |Антитела |
| |(агглютиногены) в |(изоагглютинины) в |
| |эритроцитах |плазме |
|А |А |Анти-В |
|В |В |Анти-А |
|АВ |А и В |Нет антител |
|0 |Нет антигена |Анти-А и анти-В |
Группы крови АВ0 имеют первостепенное значение при подборе крови для
переливания. Если донорская кровь относится к группе А, В или АВ, а у
реципиента группа крови 0, то имеющиеся в крови у реципиента антитела (анти-
А, анти-В или оба сразу) вызовут агглютинацию донорских эритроцитов и их
разрушение (гемолиз). При этом эритроциты теряют гемоглобин и другие
вещества, что приводит к тяжелым последствиям для реципиента – шоку,
кровотечению и нарушению функции почек. Благодаря современным методам
лечения смертность в связи с переливанием несовместимой крови значительно
уменьшилась. Точно так же кровь групп А и АВ нельзя переливать больным с
группой В, а кровь групп В и АВ – больным с группой А.
Поскольку в случае группы крови 0 эритроциты вообще не несут антигенов и
потому не агглютинируют при контакте с анти-А или анти-В антителами,
создается впечатление, что кровь группы 0 – универсальная донорская кровь,
которую можно переливать любому человеку. Подобное мнение предопределило, в
частности, широкое использование этой крови для переливания в военных
условиях. Однако такая практика довольно опасна – главным образом потому,
что кровь донора и кровь реципиента различаются между собой не только
антигенами группы АВ0. Кроме того, сыворотка донорской крови группы 0 (в
которой имеются антитела анти-А и анти-В) может привести к агглютинации
эритроцитов реципиента, несущих антигены А, В или АВ (именно поэтому
переливают обычно не цельную кровь группы 0, а выделенную из нее
эритроцитарную массу). По тем же причинам нельзя считать универсальными
реципиентами людей с группой АВ.
Согласно статистическим исследованиям, группа 0 – самая распространенная в
мире. У индейцев центральных районов Америки она выявляется в 90–95%
случаев; однако среди североамериканских индейцев менее 25% имеют группу 0,
а 75% – группу А. У эскимосов больше всего распространена группа А, но
группа 0 тоже встречается часто. Во всем мире группа В – довольно редкая;
она полностью отсутствует во многих племенах американских индейцев и у
австралийских аборигенов. Если группа В статистически редкая, то еще реже
встречается группа АВ. Только в тех популяциях, где высока частота группы
В, распространенность группы AB достигает 10%.
Резус-система. Еще одна важная и весьма сложная система факторов крови –
это резус-система (Rh). Ее название происходит от вида обезьян Macacus
rhesus, на которых в 1940 К.Ландштейнер и А.Винер проводили свои
эксперименты. Они обнаружили, что при введении эритроцитов этой обезьяны
кролику у него вырабатываются антитела, вызывающие у части людей
агглютинацию эритроцитов вне зависи