Раздел 1 «экологические факторы и

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА»

Лекция 2

Тема: «Физиологические аспекты здоровья человека»

План

1. Физиология крови и сердца

2. Физиология сосудистой системы

3. Физиология лимфатической системы

4. Физиология дыхания

5. Пищеварение, обмен веществ и энергии

Физиология – важная область человеческого знания, наука о жизнедеятельности целостного организма, физиологических систем, органов, клеток и отдельных клеточных структур. Физиология стремится вскрыть механизмы регуляции и закономерности жизнедеятельности организма и взаимодействия его с окружающей средой. Врач оценивает состояние человека, уровень его дееспособности по степени функциональных нарушений, т.е. по характеру и величине отклонения от нормы важнейших физиологических функций. Для того чтобы вернуть эти отклонения к норме, необходимо учитывать индивидуальные возрастные, этнические особенности организма, а также экологические и социальные условия среды обитания.

Условия существования здорового человека определяется специфическими физическими и химическими особенностями внутренней и внешней среды, природно-климатическими факторами, а также социально-культурными традициями и качеством жизни населения. Феногенотипическую особенность каждого индивидуума надо учитывать при использовании фармакологических препаратов.

Кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая, плевральная, суставная и другие жидкости образуют внутреннюю среду организма. Внутренняя среда организма, в отличие от внешней среды организма, отличается постоянством своего состава и физико-химических свойств, что создает оптимальные условия для нормальной (здоровой) жизнедеятельности клеток организма. Главная роль в поддержании гомеостаза (постоянства состава внутренней среды организма) принадлежит крови.

Вопрос 1.Физиология крови и сердца.

Объем крови – общее количество крови в организме взрослого человека составляет в среднем 6-8 % от массы тела, что соответствует 5-6 л. Повышение объема крови называют гиперволемией, уменьшение – гиповолемией.

Относительная плотность крови – 1.050 – 1.060 зависит в основном от количества эритроцитов. Относительная плотность плазмы крови – 1.025 – 1.034, определяется концентрацией белков.

Вязкость крови – 5 усл.ед., плазмы – 1,7 – 2,2 усл.ед., если вязкость воды принять за 1. Обусловлена наличием в крови эритроцитов и в меньшей степени белков плазмы.

Осмотическое давление крови - в среднем составляет 7,6 атм. Оно обусловлено растворенными в ней осмотически активными веществами, главным образом неорганическими электролитами, в значительно меньшей степени – белками. Около 60% осмотического давления создается солями натрия (NaCl). Осмотическое давление определяет распределение воды между тканями и клетками. Функции клеток организма могут осуществляться лишь при относительной стабильности осмотического давления. Если эритроциты крови поместить в солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с кровью, они не изменяют свой объем. Такой раствор называют изотоническим, или физиологическим. Это может быть 0,85% раствор хлористого натрия. Растворы с более низким осмотическим давлением, чем давление крови, называется гипертоническим, а имеющие более низкое давление – гипотоническим.

Кислотно-основное состояние крови (КОС). Активная реакция крови обусловлена соотношением водородных и гидроксильных ионов. В норме рН крови – 7,36 (реакция слабоосновная); артериальной крови – 7,4; венозной – 7,35. При различных физиологических состояниях рН крови может изменяться от 7,3 до 7,5 Крайние приделы рН крови, совместимые с жизнью, равны 7,0 – 7,8. Сдвиг реакции крови в кислую сторону называется ацидозом, а в щелочную – алкалозом. Накоплению кислых соединений способствует потребление белковой пищи, а основных – потребление растительной пищи. Поддержание постоянства рН крови является важной физиологической задачей и обеспечивается буферными системами крови (гемоглобиновая, карбонатная, фосфатная, белковая). Буферные системы нейтрализуют значительную часть поступающую в кровь кислот и щелочей.

21

Состав крови. Кровь состоит из жидкой части плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. На долю форменных элементов приходится 40 — 45%, на долю плазмы — 55 — 60% от объема крови. Это соотношение получило название гематокритного соотношения, или гематокритного числа. Часто под гематокритным числом понимают только объем крови, приходящийся на долю форменных элементов.

Плазма крови. В состав плазмы крови входят вода (90 — 92%) и сухой остаток (8 — 10%). Сухой остаток состоит из органических и неорганичес­ких веществ. К органическим веществам плазмы крови относятся белки, которые составляют 7 — 8%. Белки представлены альбуми­нами (4,5%), глобулинами (2 — 3,5%) и фибриногеном (0,2 — 0,4%).

Белки плазмы крови выполняют разнообразные функции: 1) коллоидно-осмотический и водный гомеостаз; 2) обеспечение агрегатного состояния крови; 3) кислотно-основной гомеостаз; 4) иммунный гомеостаз; 5) транспортная функция; 6) питательная функция; 7) участие в свертывании крови.

Альбумины составляют около 60% всех белков плазмы. Благо­даря относительно небольшой молекулярной массе (70000) и вы­сокой концентрации альбумины создают 80% онкотического дав­ления. Альбумины осуществляют питательную функцию, являют­ся резервом аминокислот для синтеза белков. Их транспортная функция заключается в переносе холестерина, жирных кислот, билирубина, солей желчных кислот, солей тяжелых металлов, ле­карственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов). Аль­бумины синтезируются в печени.

Глобулины подразделяются на несколько фракций: α-, β- и γ-глобулины.

α-Глобулины включают гликопротеины, т.е. белки, простетической группой которых являются углеводы. Около 60% всей глю­козы плазмы циркулирует в составе гликопротеинов. Эта группа белков транспортирует гормоны, витамины, микроэлементы, липиды. К α-глобулинам относятся эритропоэтин, плазминоген, протромбин.

β-Глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холес­терина, стероидных гормонов, катионов металлов. К этой фракции относится белок трансферрин, обеспечивающий транспорт железа, а также многие факторы свертывания крови.

γ-Глобулины включают в себя различные антитела или имму­ноглобулины 5 классов: JgA, Jg G, Jg M, Jg D и Jg E, защищающие организм от вирусов и бактерий. К γ-глобулинам относятся также α и β — агглютинины крови, определяющие ее групповую при­надлежность.

Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах.

Фибриноген — первый фактор свертывания крови. Под воз­действием тромбина переходит в нерастворимую форму — фиб­рин, обеспечивая образование сгустка крови. Фибриноген обра­зуется в печени.

Белки и липопротеиды способны связывать поступающие в кровь лекарственные вещества. В связанном состоянии лекарства неактивны и образуют как бы депо. При уменьшении концентра­ции лекарственного препарата в сыворотке он отщепляется от белков и становится активным. Это надо иметь в виду, когда на фоне введения одних лекарственных веществ назначаются дру­гие фармакологические средства. Введенные новые лекарствен­ные вещества могут вытеснить из связанного состояния с белка­ми ранее принятые лекарства, что приведет к повышению кон­центрации их активной формы.

К органическим веществам плазмы крови относятся также небелковые азотсодержащие соединения (аминокислоты, поли­пептиды, мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак). Общее количество небелкового азота в плазме, так называемого оста­точного азота, составляет 11 — 15 ммоль/л (30 — 40 мг%). Содер­жание остаточного азота в крови резко возрастает при наруше­нии функции почек.

В плазме крови содержатся также безазотистые органичес­кие вещества: глюкоза 4,4-6,6 ммоль/л (80-120 мг%), нейтраль­ные жиры, липиды, ферменты, расщепляющие гликоген, жиры и белки, проферменты и ферменты, участвующие в процессах свертывания крови и фибринолиза.

Неорганические вещества плазмы крови составляют 0,9—1%. К этим веществам относятся в основном катионы Na⁺, Ca²⁺, К⁺, Мg²⁺ и анионы Сl^-, НР0₄^2-, НС0₃^-. Содержание катионов являет­ся более жесткой величиной, чем содержание анионов. Ионы обеспечивают нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых тканей, обусловливают осмотичес­кое давление, регулируют рН.

В плазме постоянно присутствуют все витамины, микроэле­менты, промежуточные продукты метаболизма (молочная и пировиноградная кислоты).

Форменные элементы крови. К форменным элементам крови относятся эритроциты, лей­коциты и тромбоциты.

Эритроциты. В норме в крови у мужчин содержится 4,0 —5,0х10¹²/л, или 4 000 000 - 5 000 000 эритроцитов в 1 мкл, у женщин - 4,5х10¹²/л, или 4 500 000 в 1 мкл. Повышение количества эритроцитов в кро­ви называется

22

эритроцитозом, уменьшение эритропенией, что часто сопутствует малокровию, или анемии. При анемии может быть снижено или число эритроцитов, или содержание в них ге­моглобина, или и то и другое. Как эритроцитозы, так и эритропении бывают ложными в случаях сгущения или разжижения кро­ви и истинными.

Эритроциты человека лишены ядра и состоят из стромы, за­полненной гемоглобином, и белково-липидной оболочки. Эритро­циты имеют преимущественно форму двояковогнутого диска ди­аметром 7,5 мкм, толщиной на периферии 2,5 мкм, в центре — 1,5 мкм. Эритроциты такой формы называются нормоцитами. Особая форма эритроцитов приводит к увеличению диффузион­ной поверхности, что способствует лучшему выполнению основ­ной функции эритроцитов — дыхательной. Специфическая фор­ма обеспечивает также прохождение эритроцитов через узкие капилляры. Лишение ядра не требует больших затрат кислорода на собственные нужды и позволяет более полноценно снабжать организм кислородом.

Эритроциты выполняют в организме следующие функции:

1. основной функцией является дыхательная — перенос кис­лорода от альвеол легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;

2. регуляция рН крови благодаря одной из мощнейших бу­ферных систем крови — гемоглобиновой;

3. питательная — перенос на своей поверхности аминокислот от органов пищеварения к клеткам организма;

4. защитная — адсорбция на своей поверхности токсических веществ;

5. участие в процессе свертывания крови за счет содержания факторов свертывающей и противосвертывающей систем крови;

6. эритроциты являются носителями разнообразных фермен­тов (холинэстераза, угольная ангидраза, фосфатаза) и витаминов (В₁, В₂, В₆, аскорбиновая кислота);

7. эритроциты несут в себе групповые признаки крови.

Гемоглобин и его соединения

Гемоглобин — особый белок хромопротеида, благодаря кото­рому эритроциты выполняют дыхательную функцию и поддерживают рН крови. У мужчин в крови содержится в среднем 130—160 г/л гемоглобина, у женщин — 120—150 г/л.

Гемоглобин состоит из белка глобина и 4 молекул гема. Гем имеет в своем составе атом железа, способный присоединять или отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород, не изменяется, т.е. железо остается двухвалентным. Гемоглобин, присоединивший к себе кислород, превращается в оксигемоглобин. Это соединение не­прочное. В виде оксигемоглобина переносится большая часть кислорода. Гемоглобин, отдавший кислород, называется восста­новленным, или дезоксигемоглобином. Гемоглобин, соединенный с углекислым газом, носит название карбгемоглобина. Это соеди­нение также легко распадается. В виде карбгемоглобина перено­сится 20% углекислого газа.

В особых условиях гемоглобин может вступать в соединение и с другими газами. Соединение гемоглобина с угарным газом (СО) называется карбоксигемоглобином. Карбоксигемоглобин яв­ляется прочным соединением. Гемоглобин блокирован в нем угарным газом и неспособен осуществлять перенос кислорода. Сродство гемоглобина к угарному газу выше его сродства к кис­лороду, поэтому даже небольшое количество угарного газа в воз­духе является опасным для жизни!

При некоторых патологических состояниях, например, при отравлении сильными окислителями (бертолетовой солью, перманганатом калия и др.) образуется прочное соединение гемогло­бина с кислородом — метгемоглобин, в котором происходит окисление железа, и оно становится трехвалентным. В результате этого гемоглобин теряет способность отдавать кислород тканям, что может привести к гибели человека!

В скелетных и сердечной мышцах находится мышечный гемо­глобин, называемый миоглобином. Он играет важную роль в снаб­жении кислородом работающих мышц.

Имеется несколько форм гемоглобина, отличающихся строе­нием белковой части — глобина. У плода содержится гемогло­бин F. В эритроцитах взрослого человека преобладает гемоглобин А (90%). Различия в строении белковой части определяют сродст­во гемоглобина к кислороду. У фетального (F) гемоглобина оно на­много больше, чем у гемоглобина А. Это помогает плоду не испы­тывать гипоксии при относительно низком парциальном напря­жении кислорода в его крови.

Ряд заболеваний связан с появлением в крови патологичес­ких форм гемоглобина. Наиболее известной наследственной па­тологией гемоглобина является серповидноклеточная анемия. Форма эритроцитов напоминает серп. Отсутствие или замена не­скольких аминокислот в молекуле глобина при этом заболевании приводит к существенному нарушению функции гемоглобина

В клинических условиях принято вычислять степень насыще­ния эритроцитов гемоглобином. Это так назы

23

ваемый цветовой показатель. В норме он равен 1. Такие эритроциты называются нормохромными. При цветовом показателе более 1,1 эритроциты гиперхромные, менее 0,85 — гипохромные. Цветовой показатель важен для диагностики анемий различной этиологии.

Противосвертывающие механизмы. Наряду с веществами, способствующими свертыванию кро­ви, в кровотоке находятся вещества, препятствующие гемокоагу­ляции. Они называются естественными антикоагулянтами. Од­ни антикоагулянты постоянно находятся в крови. Это первичные антикоагулянты. Вторичные антикоагулянты образуются в про­цессе свертывания крови.

К первичным антикоагулянтам относят антитромбопластины, антитромбины, гепарин. Антитромбопластины обладают антитромбопластиновым и антипротромбиназным действием. Анти­тромбины связывают тромбин. Примером вторичных антикоа­гулянтов является антитромбин I, или фибрин, который адсорби­рует и инактивирует тромбин.

К факторам, ускоряющим процесс свертывания крови, отно­сятся: 1) тепло, так как свертывание крови является ферментатив­ным процессом; 2) ионы кальция, так как они участвуют во всех фазах гемокоагуляции; 3) соприкосновение крови с шероховатой поверхностью (поражение сосудов атеросклерозом, сосудистые швы в хирургии); 4) механические воздействия (давление, раз­дробление тканей, встряхивание емкостей с кровью, так как это приводит к разрушению форменных элементов крови и выходу факторов, участвующих в свертывании крови).

К факторам, замедляющим и предотвращающим гемокоагуляцию, относятся; 1) понижение температуры; 2) цитрат и оксалат натрия (связывают ионы кальция); 3) гепарин (подавляет все фа­зы гемокоагуляции); 4) гладкая поверхность (гладкие швы при сшивании сосудов в хирургии, покрытие силиконом или парафи-нирование канюль и емкостей для донорской крови).

Группы крови. Учение о группах крови возникло в связи с проблемой пере­ливания крови. В 1901 г. К. Ландштейнер обнаружил в эритроцитах людей агглютиногены АиВ.В плазме крови находятся агглю­тинины α и β (гамма-глобулины). Согласно классификации К.Ландштейнера и Я.Янского в зависимости от наличия или от­сутствия в крови конкретного человека агглютиногенов и агглю­тининов различают 4 группы крови. Эта система получила назва­ние АВО. Группы крови в ней обозначаются цифрами и теми агглютиногенами, которые содержатся в эритроцитах данной груп­пы. Групповые антигены — это наследственные врожденные свойства крови, не меняющиеся в течение всей жизни человека. Агглютининов в плазме крови новорожденных нет. Они образу­ются в течение первого года жизни ребенка под влиянием ве­ществ, поступающих с пищей, а также вырабатываемых кишеч­ной микрофлорой, к тем антигенам, которых нет в его собствен­ных эритроцитах.

1. группа (О) — в эритроцитах агглютиногенов нет, в плазме содержатся агглютинины α и β;

2. группа (А) — в эритроцитах содержится агглютиноген А, в плазме — агглютинин β;

3. группа (В) — в эритроцитах находится агглютиноген В, в плазме — агглютинин α;

4. группа (АВ) — в эритроцитах обнаруживаются агглютино­гены А и В, в плазме агглютининов нет.

У жителей Центральной Европы I группа крови встречается в 33,5%, II группа - 37,5%, III группа - 21%, IV группа - 8%. У 90% коренных жителей Америки встречается I группа крови. Более 20% населения Центральной Азии имеют III группу крови.

Агглютинация происходит в том случае, если в крови челове­ка встречаются агглютиноген с одноименным агглютинином: агглютиноген А с агглютинином А или агглютиноген В с агглютини­ном β. При переливании несовместимой крови в результате аг­глютинации и последующего их гемолиза развивается гемотрансфузионный шок, который может привести к смерти. Поэтому бы­ло разработано правило переливания небольших количеств кро­ви (200 мл), по которому учитывали наличие агглютиногенов в эритроцитах донора и агглютининов в плазме реципиента. Плаз­му донора во внимание не принимали, так как она сильно разбав­лялась плазмой реципиента. Согласно данному правилу кровь I группы можно переливать людям со всеми группами крови (I, II, III, IV), поэтому людей с первой группой крови называют универ­сальными донорами. Кровь II группы можно переливать людям со II и IV группами крови, кровь III группы — с III и IV. Кровь IV груп­пы можно переливать только людям с этой же группой крови. В то же время людям с IV группой крови можно переливать любую кровь, поэтому их называют универсальными реципиентами. При необходимости переливания больших количеств крови этим правилом пользоваться нельзя.

В дальнейшем было установлено, что агглютиногены А и В су­ществуют в разных вариантах, отличающихся по антигенной ак­тивности: А₁, А_2, А₃ и т.д., В₁, В₂ и т.д. Активность убывает в поряд­ке их нумерации. Наличие в крови людей агглютиногенов с низ­кой активностью может привести к ошибкам при определении группы крови, а значит, и переливанию несовместимой крови. Также было обнаружено, что у людей с I группой крови на мемб­ране эритроцитов имеется антиген Н. Этот антиген встречается и у людей с И, III и IV группами крови, однако у них он проявляется в качестве скрытой детерминанты. У людей с II и IV группами кро­ви часто встречаются антитела. По

24

этому при перелива­нии крови I группы людям с другими группами крови также могут развиться гемотрансфузионные осложнения. В связи с этим в на­стоящее время пользуются правилом, по которому переливается только одногруппная кровь.

Система резус. К.Ландштейнером и А.Винером в 1940 г. в эритроцитах обезь­яны макаки-резуса был обнаружен антиген, который они назвали резус-фактором. Этот антиген находится и в крови 85% людей бе­лой расы. У некоторых народов, например, эвенов резус-фактор встречается в 100%. Кровь, содержащая резус-фактор, называет­ся резус-положительной (Rh+ ). Кровь, в которой резус-фактор отсутствует, называется резус-отрицательной (Rh-). Резус-фак­тор передается по наследству. В настоящее время известно, что система резус включает много антигенов. Наиболее активными в антигенном отношении являются антиген D, затем следуют С, Е, d, с, е. Они и чаще встречаются. У аборигенов Австралии в эрит­роцитах не выявлен ни один антиген системы резус. Система ре­зус, в отличие от системы АВО, не имеет в норме соответствую­щих агглютининов в плазме. Однако если кровь резус-положи­тельного донора перелить резус-отрицательному реципиенту, то в организме последнего образуются специфические антитела по отношению к резус-фактору — антирезус-агглютинины. При по­вторном переливании резус-положительной крови этому же че­ловеку у него произойдет агглютинация эритроцитов, т.е. возни­кает резус-конфликт, протекающий по типу гемотрасфузионного шока. Поэтому резус-отрицательным реципиентам можно пере­ливать только резус-отрицательую кровь. Резус-конфликт также может возникнуть при беременности, если кровь матери резус-отрицательная, а кровь плода резус-положительная. Резус-агглютиногены, проникая в организм матери, могут вызвать выработку у нее антител. Однако значительное поступление эритроцитов плода в организм матери наблюдается только в период родовой деятельности. Поэтому первая беременность может закончиться благополучно. При последующих беременностях резус-положи­тельным плодом антитела проникают через плацентарный барь­ер, повреждают ткани и эритроциты плода, вызывая выкидыш или тяжелую гемолитическую анемию у новорожденных. С це­лью иммунопрофилактики резус-отрицательной женщине сразу после родов или аборта вводят концентрированные анти-D-антитела.

Любое переливание крови - это сложнейшая операция по своей иммунологии. Поэтому переливать цельную кровь надо только по жизненным показаниям, когда кровопотеря превышает 25% от общего объема. Если острая кровопотеря менее 25% от об­щего объема, необходимо вводить плазмозаменители (кристалло­иды, коллоиды), так как в данном случае более важно восстанов­ление объема. В других ситуациях более целесообразно перели­вать тот компонент крови, который необходим организму. Напри­мер, при анемии - эритроцитарную массу, при тромбоцитопении — тромбоцитарную массу, при инфекциях, септическом шо­ке — гранулоциты.

Средства, влияющие на гемостаз. В разных областях медицины применяют лекарственные средства, понижающие (противосвертывающие) или повышаю­щие (антигеморрагические) свертываемость крови.

Противосвертывающие и антитромботические средства. Для профилактики тромбообразования и развития тромбоэмбо­лии, часто возникающих после оперативных вмешательств, ин­фаркта миокарда, а также других заболеваниях применяют веще­ства, ингибирующие свертывание крови. К противосвертывающим веществам относятся антикоагулянты, фибринолитические средства и антиагрегантные препараты.

Антигеморрагичесие и гемостатические средства. В качест­ве антигеморрагических и гемостатических средств используют вещества различного механизма действия. При кровотечениях, связанных с повышением фибринолитической активности крови, применяют ингибиторы фибринолиза. К этой группе веществ от­носят как ингибиторы перехода плазминогена в плазмин за счет блокады активаторов плазминогена (аминокапроновая кислота), так и ингибиторы протеиназ плазмы, в частности плазмина (трасилол, контрикал: действующее вещество апротинин).

При геморрагическом синдроме с гипопротромбинемией, вы­званном, например, нарушением функции печени, используют препараты витамина К (викасол, фитоменадион). Из плазмы крови доноров получают естественный компонент свертываю­щей системы крови фибриноген.