Значение и функции крови

Давно известно, что потеря большого количества крови ведет к смерти. Также смертельны прекращение движения крови по сосудам или же обмен газов, питательных веществ между кровью и тканями и внешней средой. Отсюда следует, что основное назначение крови — это образование внутренней среды организма и обеспечение постоянства ее состава и физико-химических свойств. При изменениях параметров внутренней среды включаются различные компенсаторные механизмы, которые восстанавливают нарушенные свойства. В ряде случаев устанавливается новый уровень гомеостатических показателей, позволяющих организму приспосабливаться к новым условиям жизнедеятельности.

Функции крови. Разнообразные функции крови можно объединить в три группы: транспортные, защитные и терморегуляторные.

Транспортные функции крови связаны с тем, что кровь, перемещаясь по системе сосудов, переносит из одного участка тела в другой все содержащиеся в ней компоненты. Питательные и минеральные вещества транспортируются между пищеварительным трактом, где они всасываются, и органами, в которых они депонируются или утилизируются. Кислород переносится от легких ко всем тканям организма. Продукты обмена веществ — диоксид углерода, вода, различные минеральные соли, пуриновые основания, мочевина, желчные пигменты и др. — кровью доставляются к органам выделения (почки, кожа, легкие, пищеварительный тракт). Очень важным для организма является перенос кровью биологически активных веществ — гормонов, ферментов, нервных медиаторов, цитомединов и др., благодаря чему осуществляются гуморальная регуляция функций всех структур организма, объединение их в единую систему. Обмен информацией между клетками и органами называется креаторной связью.

Защитные функции крови — ее участие в иммунитете. Иммунитет — это комплекс клеточных и гуморальных (химических) факторов защиты организма от чужеродного белка, микробов, вирусов, простейших, а также от собственных мутантных или отмерших клеток.

Клеточные факторы иммунитета — главным образом лейкоциты, которые борются с чужеродными телами, клетками и их токсинами (ядами). Гуморальные факторы — различные антитела, либо находящиеся в крови на протяжении всей его жизни, наследственно приобретенные, либо образующиеся в организме при внедрении антигенов. Антитела являются белками и называются иммуноглобулинами.

Терморегуляторная функция крови заключается в поддержании постоянства температуры тела. Она относит теплоту от более нагретых органов к менее нагретым. Например, печень, рубец, скелетные мышцы во время их активной деятельности выделяют много теплоты, которая вместе с оттекающей кровью переносится в другие органы и таким образом усредняется температура крови. Отдача теплоты с поверхности тела зависит от наполнения подкожных кровеносных сосудов. Если приток крови к коже увеличивается, то возрастает теплоотдача из организма. И наоборот, спазм кровеносных сосудов уменьшает приток крови к поверхности тела и ограничивает рассеивание теплоты.

Кровь циркулирует в замкнутой сосудистой сети, поэтому ее объем должен соответствовать объему сосудистого русла. Общий объем крови в организме является видовым признаком и обычно выражается в процентах от массы тела. Величина среднего объема крови: у лошади 9,8%, крупного рогатого скота 8, мелкого рогатого скота 8,2, свиньи сального типа 4,6, свиньи мясного типа 7 %. У человека объем крови около 7% массы тела.

У самцов, как правило, объем крови больше, чем у самок, из-за повышенного содержания эритроцитов. С возрастом объем крови уменьшается, наступает дегидратация (обезвоживание) организма.

Для определения объема крови в нее вводят какую-либо безвредную краску (например, конгорот). После того как краска распределится по всем сосудам, берут порцию крови из вены и определяют в ней концентрацию этой краски. Затем рассчитывают объем крови, в котором эта краска распределилась. С этой же целью используют метод меченых атомов. Берут кровь у животного, отделяют эритроциты и инкубируют их в растворе, содержащем радиоактивный фосфор. Эритроциты адсорбируют его из раствора и становятся «мечеными». Их снова вводят в кровь того же животного и через некоторое время определяют радиоактивность крови.

Из всего объема крови только примерно половина циркулирует по организму. Остальная же половина задерживается в расширенных капиллярах некоторых органов и называется депонированной. Органы, в которых депонирована кровь, называются кровяными депо (рис. 3.1).

Селезенка. Вмещает в своих лакунах — отростках капилляров до 16% всей крови. Эта кровь практически выключена из кругооборота и не смешивается с циркулирующей кровью. При сокращении гладких мышц селезенки лакуны сжимаются и кровь поступает в общее русло.

Печень. Вмещает в себя до 20% объема крови. Печень выполняет роль кровяного депо за счет сокращения сфинктеров печеноч;

Рис. 3.1. Схема депонирования крови в различных органах ных вен, по которым кровь оттекает от печени. Тогда в печень крови поступает больше, чем оттекает. Капилляры печени расширяются, кровоток в ней замедляется. Однако депонированная в печени кровь полностью не выключается из кровотока.

Подкожная клетчатка. Депонирует до 10% крови. В кровеносных капиллярах кожи имеются анастомозы. Часть капилляров расширяется, заполняется кровью, а кровоток совершается по укороченным путям (шунтам).

Легкие также можно отнести к органам, депонирующим кровь. Объем сосудистого русла легких непостоянен, он зависит от вентиляции альвеол, величины кровяного давления в них и от кровенаполнения сосудов большого круга кровообращения.

Таким образом, депонированная кровь выключена из кровотока и в основном не смешивается с циркулирующей кровью. Вследствие всасывания воды депонированная кровь более густая, она содержит больше форменных элементов.

Значение депонированной крови заключается в следующем. Когда организм находится в состоянии физиологического покоя, его органы и ткани не нуждаются в усиленном снабжении кровью. В этом случае депонирование крови снижает нагрузку на сердце, и в результате оно работает на 1/5… 1/6 своей мощности. При необходимости кровь из кровяных депо может быстро перейти в кровоток, например при физической работе, сильных эмоциональных переживаниях, вдыхании воздуха с высокой концентрацией диоксида углерода — т. е. во всех ситуациях, когда требуется увеличить доставку кислорода и питательных веществ органам.

В механизмах перераспределения крови между депонированной и циркулирующей участвует вегетативная нервная система: симпатические нервы вызывают увеличение объема циркулирующей крови, а парасимпатические — переход крови в депо. При поступлении в кровь большого количества адреналина происходит выход крови из депо.

При кровопотерях объем крови восстанавливается прежде всего за счет перехода тканевой жидкости в кровь, а затем в кровоток поступает депонированная кровь. В результате объем плазмы восстанавливается значительно быстрее, чем количество форменных элементов.

При увеличении объема крови (например, при введении в кровь большого объема кровезаменителей или при выпаивании большого количества воды) часть жидкости быстро выводится почками, но большая часть переходит в ткани и затем уже постепенно выводится из организма. Таким образом восстанавливается объем крови, заполняющей сосудистое русло.

Кровь относится к опорно-трофическим тканям. Она состоит из клеток — форменных элементов и межклеточного вещества — плазмы. К форменным элементам крови принадлежат эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Плазма крови представляет собой жидкость. Кровь — единственная ткань организма, где межклеточное вещество является жидкостью.

Чтобы отделить форменные элементы от плазмы, кровь надо предохранить от свертывания и отцентрифугировать. Форменные элементы как более тяжелые осядут, а над ними будет слой прозрачной, слегка опалесцирующей жидкости желтого цвета — плазма крови.

Если объем крови принять за 100%, то форменные элементы составляют около 40…45%, а плазма — 55…60%. Объем форменных элементов в крови, главным образом эритроцитов, называется гематокритной величиной или гематокритом. Гематокрит может быть выражен в процентах (40…45%) или в литрах эритроцитов, находящихся в 1 л крови (0,40…0,45 л/л).

Когда животное давно не поили или оно потеряло много жидкости (сильное потение, понос, обильная рвота), то гематокритная величина увеличивается. В этом случае говорят о «сгущении» крови. Такое состояние неблагоприятно для организма, так как существенно увеличивается сопротивление крови при ее движении, что заставляет сердце сильнее сокращаться. В порядке компенсации происходит переход воды из тканевой жидкости в кровь, уменьшается ее выведение почками и, как следствие, возникает жажда. Уменьшение гематокрита чаще имеет место при заболеваниях — при понижении образования эритроцитов, усиленном их разрушении или после кровопотери.

Химический состав крови. Плазма крови содержит 90…92% воды и 8… 10% сухого остатка. Сухой остаток составляют белки, липиды, углеводы, промежуточные и конечные продукты их обмена, минеральные вещества, гормоны, витамины, ферменты и другие биологически активные вещества. Важно отметить, что, несмотря на постоянный обмен веществ между кровью и тканями, состав плазмы крови существенно не меняется. Очень узкие границы колебаний содержания общего белка, глюкозы, минеральных веществ — электролитов. Поэтому самые незначительные отклонения в их уровне, выходящие за пределы физиологических границ, приводят к тяжелым нарушениям в работе организма. Другие составные компоненты крови — липиды, аминокислоты, ферменты, гормоны и пр. — могут иметь более широкий спектр колебаний. В состав крови также входят кислород и диоксид углерода.

Рассмотрим физиологическое значение отдельных веществ, содержащихся в крови.

Белки. Белки крови состоят из нескольких фракций, которые можно разделить различными способами, например методом электрофореза. В каждую фракцию входит большое количество белков, обладающих специфическими функциями.

Альбумины. Образуются в печени, имеют сравнительно с другими белками небольшую молекулярную массу. В организме выполняют трофическую, или питательную, функцию, являясь источником аминокислот, и транспортную, участвуя в переносе и связывании в крови жирных кислот, пигментов желчи, некоторых катионов.

Глобулины. Синтезируются в печени, а также различными клетками—лейкоцитами, плазмоцитами. Молекулярная масса глобулинов больше, чем альбуминов. Глобулиновую фракцию белков дополнительно можно разделить на три группы — альфа-, бетаи гамма-глобулины. Альфаи бета-глобулины участвуют в транспорте холестерина, фосфолипидов, стероидных гормонов, катионов. Гамма-глобулиновая фракция включает в себя различные антитела.

Отношение количества альбуминов к глобулинам называется белковым коэффициентом. У лошадей и крупного рогатого скота глобулинов больше, чем альбуминов, а у свиней, овец, коз, собак, кроликов и у человека преобладают альбумины. Такая особенность влияет на некоторые физико-химические свойства крови.

Белки играют большую роль в свертывании крови. Так, фибриноген, относящийся к глобулиновой фракции, во время свертывания переходит в нерастворимую форму — фибрин и становится основой кровяного сгустка (тромба). Белки могут образовывать комплексы с углеводами (гликопротеины) и с липидами (липопротеины).

Независимо от функции каждого белка, а их в плазме крови насчитывают до 100, они в совокупности определяют вязкость крови, создают в ней определенное коллоидное давление, участвуют в поддержании постоянного pH крови.

Физиологические колебания количества общего белка крови связаны с возрастом, полом, продуктивностью животных, а также с условиями их кормления и содержания. Так, у новорожденных животных в крови отсутствуют гамма-глобулины (естественные антитела), они поступают в организм с первыми порциями молозива. С возрастом в крови увеличивается содержание глобулинов и одновременно снижается уровень альбуминов. При высокой молочной продуктивности коров содержание белков в крови повышается. После вакцинации животных увеличение содержания белков в крови происходит за счет иммуноглобулинов. У здоровых животных общее количество белка в крови составляет 60…80 г/л, или 6…8 г/100 мл.

Как известно, характерной особенностью химического состава белков является наличие азота, поэтому многие методы определения количества белков в крови и тканях основаны на определении концентрации белкового азота. Однако азот присутствует и во многих других органических веществах, являющихся продуктами распада белков, — это аминокислоты, мочевая кислота, мочевина, креатин, индикан и многие другие. Совокупный азот всех этих веществ (за исключением белкового азота) называется остаточным, или небелковым, азотом. Его количество в плазме составляет 0,2…0,4 г /л. Остаточный азот в крови определяют с целью оценки состояния белкового обмена: при усиленном распаде белка в организме содержание остаточного азота возрастает.

Липиды. Липиды крови подразделяют на нейтральные липиды, состоящие из глицерина и жирных кислот (моно-, дии триглицериды), и сложные — холестерин, его производные и фосфолипиды. В крови присутствуют также свободные жирные кислоты. Содержание общих липидов в крови может изменяться в больших пределах (например, у коров в норме колебание липидов в пределах.

1…10 г/л). При увеличении содержания в крови липидов (например, после приема жирной пищи) плазма начинает заметно опалесцировать, мутнеет, приобретает молочный оттенок, а у кур при отстаивании плазмы жир может всплывать в виде толстой капли.

Углеводы. Углеводы крови представлены главным образом глюкозой. Но содержание глюкозы определяют не в плазме, а в цельной крови, так как глюкоза частично адсорбируется на эритроцитах. Концентрация глюкозы в крови у млекопитающих удерживается в очень узких границах: у животных с однокамерным желудком 0,8…1,2 г/л, а с многокамерным желудком 0,04…0,06 г/л. У птиц содержание глюкозы в крови выше, что объясняется особенностями гормональной регуляции углеводного обмена.

Кроме глюкозы в плазме крови содержатся и некоторые другие углеводы — гликоген, фруктоза, а также продукты промежуточного обмена углеводов и липидов — молочная, пировиноградная, уксусная и другие кислоты, кетоновые тела. В крови жвачных животных присутствует больше летучих жирных кислот (ЛЖК), чем у животных других видов, это обусловлено особенностями рубцового пищеварения. В форменных элементах крови имеется небольшое количество гликогена.

Как уже было сказано, в крови содержатся различные биологически активные вещества — ферменты, гормоны, медиаторы и др.

Минеральный состав крови. Неорганические вещества в крови могут находиться как в свободном состоянии, т. е. в виде анионов и катионов, так и в связанном, входя в структуру органических веществ. Больше всего в крови катионов натрия, калия, кальция, магния, анионов хлора, бикарбонатов, фосфатов, гидроксильной группы ОН^-. В крови также содержатся йод, железо, медь, кобальт, марганец и другие макрои микроэлементы. Общее содержание минеральных веществ в крови постоянная величина (до 10 г/л) для каждого вида животного.

Следует иметь в виду, что концентрация отдельных ионов в плазме крови и в форменных элементах неодинакова. Так, преимущественно в плазме находятся натрий, кальций, хлор, бикарбонаты, в эритроцитах же более высокая концентрация калия, магния и железа. Однако и в эритроцитах, и в лейкоцитах, и в плазме крови уровень концентрации отдельных ионов (ионограмма) постоянный, что поддерживается непрерывным активным и пассивным транспортом ионов через полупроницаемые мембраны клеток.

Физиологические колебания содержания минеральных веществ в крови обусловлены питанием, возрастом, продуктивностью животных и их физиологическим состоянием. От их содержания зависят такие свойства крови, как плотность, pH, осмотическое давление.