В процессе эволюции живые организмы приспособились к жизни в определенной среде с определенными условиями. Все необходимое для жизни они получают из внешней среды. Внешняя среда обеспечивает их кислородом и пищей, необходимой для восполнения пластических и энергических затрат. Организм может нормально функционировать лишь в том случае, когда условия внешней среды - температура, давление, спектр света и т.д. – полностью соответствуют его потребностям. Таким образом, организм и внешняя среда составляют единое целое. Но условия внешней среды могут изменяться в весьма значительном диапазоне. Эти изменения могут в большой степени затруднять жизнедеятельность организма, а и иногда и создавать угрозу для его существования. Однако живые организмы способны переносить очень сильные колебания условий внешней среды. Это возможно потому, что в процессе эволюции они приобрели способность сохранять относительно неизменной свою внутреннюю среду.
Внутренняя среда организма. Любой живой организм – от самого простого до самого сложного – представляет собой систему, которая одновременно тесно связана с внешней средой и резко обособленна от нее. Каждый организм имеет свою внутреннюю среду, значительно отличающуюся от внешней. Внутренней средой организма человека являются кровь, лимфа и тканевая жидкость. Характерной чертой внутренней среды организма является ее относительное постоянство. При любых изменениях внешних условий внутренняя среда организма остается постоянной. Это необходимое условие жизнедеятельности организма. Впервые значение постоянства внутренней среды организма как важнейшего условия его существования отметил знаменитый французский физиолог Клод Бернар. В начале нашего века Кеннон назвал это явление гомеостазом. Гомеостаз– это комплекс сложных приспособительных реакций организма, направленных на устранение или максимальное ограничение влияния различных факторов внешней или внутренней среды организма. Показателями гомеостаза служат устойчивые количественные показатели, характеризующие нормальное состояние внутренней среды и всего организма. К наиболее распространенным из них относятся температура тела, осмотическое давление крови, концентрация в крови сахара, белков и др. нарушение гомеостаза, даже и небольшие, вызывают заболевания организма. Гомеостаз поддерживается комплексом динамических процессов. Значительная роль в поддержании гомеостаза принадлежит регуляторным системам - нервной и эндокринной. Сохранение постоянства внутренней среды возможно только при функционировании системы дыхания, сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения и выделения.
Количество и функции крови
Истинной внутренней средой организма человека является тканевая жидкость, которая заполняет пространство между кровеносными капиллярами и клетками тканей. Кровь находится в кровяных сосудах и не соприкасается непосредственно с большинством клеток организма. Однако, находясь в непрерывном движении, она обеспечивает постоянство состава тканевой жидкости. Тканевая жидкость обеспечивает переход питательных и биологически активных веществ, а также кислорода из крови в клетки тканей и продуктов распада и углекислого газа – в обратном направлении.
Тканевая жидкость находиться в движении и через лимфатические сосуды поступает в кровь.
Количество крови в организме зависит от возраста. У новорожденных оно составляет примерно 15% массы тела, в возрасте 1 года – 11%, у 14 летних подростков – 9%, у взрослого человека -7-8% массы тела. В организме взрослого человека массой 60-70 кг находится приблизительно 5-5,5 л крови.
Обычно не вся кровь циркулирует в кровяных сосудах. Некоторая её часть находится в кровяных депо. Роль депо крови выполняют сосуды селезёнки, кожи, печени и легких. Из депо кровь выходит в сосудистое русло, когда в этом возникает необходимость: во время мышечной работы, в условиях пониженного атмосферного давления, при острых кровопотерях. Это имеет приспособительное значение.
Увеличение количества циркулирующей крови повышает ее способность выполнять свои функции. Выход крови из депо регулируется как нервным, так и гуморальным путем.
Кровь в организме выполняет ряд жизненно важных функций.
Транспортная функция крови заключается в снабжении клеток и тканей тела всем необходимым (питательными веществами, кислородом, гормонами, антителами) и в доставке от них к органам выделения веществ, подлежащих удалению из организма- продуктов обмена, углекислого газа. Эта функция обеспечивается благодаря движению крови – кровообращению.
Защитная функция заключается в обезвреживание микроорганизмов и их ядов в разрушении чужеродных белков, проникши в организм. Она осуществляется благодаря наличию в крови лейкоцитов, к защитной функции относится и способность крови к свертыванию.
Терморегуляторная функция состоит в поддержании постоянной температуры тела. Благодаря большой теплоёмкости кровь переносит тепло от теплых участков тела к более холодным.
Роль крови в регуляции теплообмена состоит и в изменении кровоснабжения отдельных частей тела. Находясь в непрерывном движении, кровь обеспечивает постоянство состава тканевой жидкости, непосредственно соприкасающейся с клетками. Следовательно, кровь выполняет важнейшую роль в обеспечении постоянства внутренней среды.
Состав и свойства крови.
Кровь представляет собой красную непрозрачную жидкость, если принять меры, предупреждающие свертывание крови, то при отстаивании, а еще лучше при центрифугировании она отчетливо разделяется на два слоя. Верхний слой- слегка желтоватаяя жидкость-плазма- и нижний- осадок темно-красного цвета. На границе между осадком и плазмой имеется тонкая светлая пленка. Осадок вместе с пленкой образован форменными элементами крови- эритроцитами, лейкоцитами и кровяными пластинками – тромбоцитами. Все клетки крови живут определенное время, после чего разрушаются. В кроветворных органах/ костном мозге, лимфатических узлах, селезенке/ происходит непрерывное образование новых клеток крови.
У здоровых людей соотношение между плазмой и форменными элементами колеблется незначительно / 55% плазмы и 45% форменных элементов/. У детей раннего возраста процентное содержание форменных элементов несколько выше.
Плазма крови.
Плазма состоит на 90-92% из воды, 8-10% составляют органические и неорганические соединения. Концентрация растворенных в жидкости веществ создает определенное осмотическое давление. Поскольку концентрация органических веществ (белки, углеводы, мочевина, жиры, гормоны и др.) невелика, осмотическое давление определяется, в основном, неорганическими солями. Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма.
Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, обладают избирательной проницательностью. Поэтому при помещении клеток крови в растворы с различной концентрацией солей, а следовательно, и с разным осмотическим давлением в клетках крови могут произойти серьезные изменения.
Растворы, которые по своему качественному составу и концентрации солей соответствуют составу плазмы, называют физиологическими растворами. Они изотоничны. Такие жидкости используют как заменители крови при кровопотерях.
Осмотическое давление в организме поддерживается на постоянном уровне за счет регулирования поступления воды и минеральных солей и их выделения почками и потовыми железами.
В плазме поддерживается также постоянство реакции, которая обозначается как РН крови; она определяется концентрацией ионов водорода. Реакция крови слабощелочная / РН= 7,36/. Поддержание постоянства РН достигается наличием в крови буферных систем, которые нейтрализуют избыточного поступившие в организм кислоты и щелочи. К ним относятся белки крови, бикарбонаты, соли фосфорной кислоты. В постоянстве реакции крови важная роль принадлежит также легким, через которые удаляется углекислый газ, и органами выделения, выводящими избыток веществ, имеющих кислую или щелочную реакцию.
Из органических веществ плазмы крови наибольшее значение имеют белки. Большая часть их синтезируется в печени.
Белки плазмы влияют на водный обмен между кровью и тканевой жидкостью, поддерживают водно-солевое равновесие в организме. Эту роль выполняют белки альбумины.
Белки участвуют в образовании защитных иммунных тел, связывают и обезвреживают проникающие в организм ядовитые вещества. Все антитела-белки относятся в группе глобулинов. Это, главным образом, гамма-глобулины. Поэтому гамма-глобулины нашли сейчас широкое применение как лечебные препараты, укрепляющие защитные силы организма.
Белок плазмы фибриноген – основной фактор свертывания крови. Его легко выделить из плазмы в осадок. Плазму, лишенную фибриногена, называют сывороткой крови. Сыворотка, в отличие от плазмы, не свертывается.
Белки придают крови необходимую вязкость, что важно для поддерживания давления крови на постоянном уровне.
Форменные элементы крови.
Эритроциты. У человека и многих млекопитающих животных эритроциты, или красные кровяные тельца, представляют собой безъядерные клетки, имеющие форму двояковогнутую диска. Отсутствие ядра позволяет эритроциту вмещать большое количество гемоглобина, а форма способствует увеличению его поверхности, общая поверхность всех эритроцитов крови достигает 3 000 м (кв), в 1500 раз превышая площадь поверхности всего тела человека. В крови человека и высших животных молодые эритроциты содержат ядра. В процессе созревания эритроцитов ядра исчезают.
Общее количество эритроцитов, находящихся в крови человека, огромно. В 1 мм (3) насчитывается 4-5 млн., а всего в крови человека – 25 трил. Эритроцитов. Эритроцит можно сравнить с тончайшей губкой, все поры которой заполнены гемоглобином. В каждом эритроците около 265 млн. молекул гемоглобина.
Гемоглобин /Нв/- сложное химическое соединение, состоящее из белка глобина и железа, придающего крови красный цвет. Содержание гемоглобина в крови измеряется либо в абсолютных величинах, либо в процентах. За 100% принято наличие 16,7 г гемоглобина в 100 мл. крови. Содержание гемоглобина зависит от количества эритроцитов в крови, питания, в котором важно наличие необходимого для гемоглобина железа, пребывания на свежем воздухе и других причин. В капиллярах легких гемоглобин легко и быстро соединяется с кислородом, образуя нестойкое соединение оксигемоглобин. Своей способности соединяется с кислородом гемоглобин обязан присутствую в его составе двухвалентного железа.
В капиллярах тканей оксигемоглобин легко распадается с освобождением кислорода и гемоглобина. Этому способствует высокое содержание в тканях углекислого газа.
Оксигемоглобин имеет ярко-красный цвет, а гемоглобин – темно-красный. Этим объясняется различие в окраске венозной и артериальной крови.
Гемоглобин способен образовывать соединение и с углекислым газом. Этот процесс происходит в капиллярах тканей. В капиллярах легких, где содержание углекислого газа значительно меньше, чем в капиллярах тканей, соединение гемоглобина с углекислым газом распадается. Наиболее прочное соединение гемоглобин образует с угарным газом /СО/. С ним гемоглобин вступает в соединение гораздо быстрее и легче, чем с кислородом. Поэтому при содержании в воздухе 0,1 % угарного газа больше половины гемоглобина крови соединяется с ним, в связи с чем в клетке и ткани не обеспечиваются необходимым количеством кислорода. В результате кислородного голодания появляются мышечная слабость, потеря сознания, судороги и может наступить смерть. Первая помощь при отравлении угарным газом - обеспечить приток свежего воздуха, напоить пострадавшего крепким чаем, а затем необходимо оказать медицинскую помощь.
Таким образом, благодаря наличию в эритроцитах гемоглобина, они обеспечивают транспорт газов и поддерживают относительное постоянство газового состава крови.
Количество эритроцитов в крови непостоянно .Оно увеличивается при подъеме на высоту ,низком атмосферном давлении, больших потерях воды ,мышечной работы ,эмоциональном возбуждении .При болезни ,при плохом питании количество эритроцитов может уменьшиться на 10-20%,а в тяжелых случаях даже на 40%.Иногда количество их остается нормальным, но в каждом эритроците уменьшается содержание гемоглобина на 20-30% и больше. И в том и в другом случае понижается способность крови насыщаться кислородом. В результате организм получает недостаточно кислорода и окислительные процессы замедляются. Это вызывает общую слабость и вялость, головокружение, шум в ушах, плохой аппетит и быструю утомляемость. Кожа становится бледной, восковидной, с желтоватым оттенком. Такое состояние известно под названием малокровия.
Образуются эритроциты в красном костном мозге, а разрушаются в селезенке и частично в печени. Средняя продолжительность жизни эритроцитов 100-120 суток.
Скорость оседания эритроцитов /СОЭ/.
Если кровь предохранить от свёртывания и оставить на несколько часов в капиллярных трубочках, то эритроциты в силу тяжести начинают оседать. Они оседают с определенной скоростью: у мужчин - 10 мм в час, у женщин 2-15 мм\ч. Скорость оседания эритроцитов широко используется в медицине как важный диагностический показатель. При воспалительных процессах в организме и других патологических состояниях скорость оседания эритроцитов повышается. Это связано с тем, что при воспалительных процессах в крови увеличивается количество белков глобулинов; глобулины адсорбируются эритроцитами, что изменяет свойства их поверхности и приводит к ускорению СОЭ.
Лейкоциты. Это бесцветные клетки, имеющие ядро и способные к самостоятельному передвижению/ остальные форменные элементы крови не обладают этой способностью и пассивно переносятся кровью/. Их нередко называют блуждающими клетками за способность, подобно амёбам, изменять свою форму ,выпуская ложноножки, и таким образом активно передвигаться вдоль стенки сосудов. Иногда даже против тока крови.
Ещё в 1882 году выдающийся русский учёный И.И. Мечников установил, что лейкоциты принимают участие в защитных функциях организма. Они, подобно амёбам, захватывают и втягивают в себя, а затем переваривают попавшие в организм микробы, а также разрушающиеся клетки тела. Лейкоциты и другие клетки, обладающие способностью захватывать и переваривать чужеродные тела, были названы Мечниковым фагоцитами, т.е., пожирающими клетками, а сам процесс такого «пожирания»- фагоцитозом.
По внешнему виду, строению и свойствам различают три основных вида лейкоцитов: зернистые, или гранулоциты; моноциты;лимфоциты. Среди зернистых лейкоцитов по способности зёрен окрашиваться различными красками выделяют нейтрофилы, эозинофилы,базофилы. В I мм3 крови здорового человека содержится около 6000 – 8000 лейкоцитов. Существует определённое соотношение между разными типами лейкоцитов, выраженное в процентах, так называемое лейкоцитарная формула. При патологических состояниях изменяется как общее число лейкоцитов, так и лейкоцитарная формула. Среди лейкоцитов существует определённая специализация: каждый вид лейкоцитов выполняет определённые функции.
Нейтрофилы вырабатываются в красном костном мозге: они являются самыми многочисленными лейкоцитами и выполняют основную роль в фагоцитозе. Один нейтрофил может поглотить 20-30 микробов. Через час все они оказываются переваренными внутри нейтрофила. Это происходит при участии специальных ферментов, разрушающих микроорганизмы.
Способны к фагоцитозу и моноциты- клетки, образующиеся в селезёнке и печени. Лимфоциты образуются, в основном, в лимфатических узлах. Они не способны к фагоцитозу, но, вырабатывая антитела, играют большую роль в обеспечении иммунитета.
Эозинофилы поглощают и нейтрализуют вредные для организма вещества – аллергены и токсины, которые выделяют проникшие в организм патогенные микроорганизмы.
Срок жизни лейкоцитов различен: от нескольких часов/нейтрофилы / до десятилетий/ лимфоциты/, но большинство форм лейкоцитов живут 2-4 дня.
Тромбоциты. Тромбоциты/кровяные пластинки/- самые мелкие из форменных элементов крови. Количество их варьирует от 200 до 400 тыс. в I мм3. После тяжёлой мышечной работы количество кровяных пластин увеличивается в 3-5 раз. Образуются тромбоциты в красном костном мозге и живут 5-7 дней.
Тромбоцитам принадлежит ведущая роль в свёртывании крови. Этот физиологический процесс имеет важное биологическое значение, так как потеря около 50% крови, содержащейся в организме человека, опасно для жизни.
Как же происходит остановка кровотечения при нарушении целостности сосуда? Прежде всего, в месте повреждения максимально сокращаются сосудистые мышцы, просвет сосудов значительно уменьшается и соответственно уменьшается количество крови, притекающей к месту повреждения. Далее в процессе свёртывания включаются форменные элементы крови.
Процесс свертывания крови проходит в 3 стадии. На первой стадии в результате взаимодействия особого вещества, выходящего в кровь из тромбоцитов при их разрушении, солей кальция и белков крови образуется тромбопластин.
На второй стадии тромбопластин, воздействуя на протромбин – вещество постоянно находящееся в крови, - превращает его в активный белок – фермент тромбин. Этот процесс ускоряют особые вещества, содержащиеся в крови, например, тромботропин и соли кальция.
И, наконец, на третьей стадии под воздействием тромбина при участии солей кальция из белка фибриногена, растворенного в плазме крови, образуется фибрин – нерастворимый белок. Нити фибрина, соединяясь друг с другом, образуют густую сеть, плотно закрывающую место повреждения. Этому способствуют форменные элементы крови, застревающие в фибриновой сети.
Таким образом, формируются кровяной сгусток, или тромб, прочно и надежно закрывающий место повреждения сосуда и препятствующий большой кровопотере. Процессы тромбообразования ускоряются также веществами, выделяемыми сосудистой стенкой при её повреждении. В нормальных условиях кровь в неповрежденных кровеносных сосудах не свёртывается благодаря наличию в организме пртивосвёртывающих факторов. При некоторых воспалительных процессах, сопровождающихся повреждением внутренней стенки сосуда, и при сердечно – сосудистых заболеваниях происходит свёртывание крови, образуется тромб. Образование внутрисосудистого тромба создает угрозу для жизни человека. Нормальное функционирование кровообращения, препятствуещее как кровопотере, так и свёртыванию крови внутри сосуда, достигается определенным равновесием двух существующих в организме систем – свёртывающей и противосвёртывающей.