Физико-химические свойства крови

Цвет крови определяется наличием в эритроцитах особого белка — гемоглобина. Артериальная кровь имеет ярко-красную окраску, что зависит от содержания в ней гемоглобина (оксигемоглобина). Венозная кровь имеет темно-красную с синеватым оттенком окраску, это зависит не только от окисленного, но и восстановленного гемоглобина. Более темной венозная кровь выглядит тогда, когда она отдала больше кислорода тканям.

Относительная плотность крови колеблется от 1,058 до 1,062 и зависит преимущественно от содержания эритроцитов. Относительная плотность плазмы крови в основном определяется концентрацией белков и составляет 1,029−1,032.

Вязкость крови определяется по отношению к вязкости воды и соответствует 4,5−5,0. Зависит она главным образом от содержания эритроцитов и в меньшей степени от белков плазмы. Вязкость артериальной крови меньше, чем венозной. Возрастает она при опорожнении депо крови, содержащей большее число эритроцитов. Вязкость плазмы не превышает 1,8−2,2. При обильном белковом питании вязкость плазмы, а, следовательно, и крови может повышаться.

Осмотическим давлением (в том числе и крови) называется сила, которая заставляет переходить растворитель (для крови это вода) через полупроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор. Вычисляют его криоскопическим методом с помощью определения депрессии (точки замерзания), которая для крови составляет 0,56−0,58°С. Осмотическое давление крови зависит в основном от растворенных в ней низкомолекулярных соединений, главным образом солей. Примерно 60% этого давления создается NaCl. Осмотическое давление в крови, лимфе, тканевой жидкости, тканях приблизительно одинаково и отличается постоянством. Даже в случаях, когда в кровь поступает значительное количество воды или соли, осмотическое давление не претерпевает существенных изменений. Вода быстро выводится почками и переходит в ткани и клетки, что восстанавливает исходную величину осмотического давления. При повышении концентрации солей в крови, вода переходит из тканевой жидкости в кровеносные сосуды, а почки начинают усиленно выводить соли. Продукты переваривания белков, жиров и углеводов, всасывающиеся в кровь и лимфу, а также низкомолекулярные продукты клеточного метаболизма могут изменять осмотическое давление в небольших пределах. Постоянство осмотического давления имеет важное значение в жизнедеятельности клеток.

Онкотическое давление крови не превышает 30 мм рт. ст., оно является частью осмотического и зависит от содержания крупномолекулярных соединений (белков) в растворе, в большей степени на него оказывают влияние альбумины (80% онкотического давления создают альбумины). Обусловлено это большим количеством молекул в плазме и с их относительно малой молекулярной массой. От величины онкотического давления зависит образование тканевой жидкости, лимфы, мочи и всасывание воды в кишечнике. Поэтому кровезамещающие растворы должны содержать в своем составе коллоидные вещества, способные удерживать воду. Уменьшение концентрации белков в плазме приводит к развитию отеков, так как вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани.

Температура крови колеблется в пределах 37−40°С, она зависит от интенсивности обмена веществ и выше в тех органах, где больше обмен. При движении крови не только происходит некоторое выравнивание температуры в различных сосудах, но и создаются условия для отдачи или сохранения тепла в организме.

В норме рН крови соответствует 7,36, т. е. реакция слабоосновная. Колебания величины рН крови очень малы. В условиях покоя рН артериальной крови соответствует 7,4, а венозной — 7,34. В клетках и тканях рН достигает 7,2 и даже 7,0, что зависит от образования продуктов метаболизма. При интенсивной мышечной работе, гипоксии, гипервентиляции легких, нарушении функции почек рН крови может изменяться как в кислую (до 7,3), так и в щелочную (до 7,5) сторону. Более значительные отклонения рН сопровождаются тяжелейшими последствиями для организма. Так, при рН крови 6,95 наступает потеря сознания, и если эти сдвиги в кратчайший срок не ликвидируются, то неминуема смерть. Если же концентрация ионов Н+ уменьшается и рН становится равным 7,7, то наступают тяжелейшие судороги (тетания), что также может привести к смерти. В процессе обмена веществ происходит поступление в кровь «кислых» продуктов обмена, что должно приводить к сдвигу рН в кислую сторону. Так, в результате интенсивной мышечной деятельности в кровь человека может поступать в течение нескольких минут до 90 г молочной кислоты. Если это количество молочной кислоты прибавить к объему дистиллированной воды, равному объему циркулирующей крови, то концентрация ионов Н+ возросла бы в ней в 40 000 раз. Реакция же крови при этих условиях практически не изменяется, что объясняется наличием буферных систем крови. Постоянство рН сохраняется за счет работы почек и легких, удаляющих из крови СО2, избыток солей, кислот и оснований (щелочей), буферными системами: гемоглобиновой, карбонатной, фосфатной и белками плазмы. Самой мощной является буферная система гемоглобина. На ее долю приходится 75% буферной емкости крови. Эта система включает восстановленный гемоглобин (ННb) и калиевую соль восстановленного гемоглобина (КНb). Буферные свойства системы обусловлены тем, что КНb как соль слабой кислоты отдает ион К+ и присоединяет при этом ион Н+, образуя слабодиссоциированную кислоту. Величина рН крови, притекающей к тканям, благодаря восстановленному гемоглобину, способному связывать СО2 и Н±ионы, остается постоянной. В этих условиях ННb выполняет функции основания. В легких гемоглобин ведет себя как кислота (оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем СО2), что предотвращает защелачивание крови.

Карбонатная буферная система занимает второе место по своей мощности. Ее функции осуществляются следующим образом: NаНСО3 диссоциирует на ионы Na+ и НСО3-. Если в кровь поступает кислота более сильная, чем угольная, то происходит обмен ионами Na+ с образованием слабодиссоциированной и легко растворимой угольной кислоты, что предотвращает повышение концентрации ионов Н+ в крови. Увеличение же концентрации угольной кислоты приводит к ее распаду (это происходит под влиянием фермента карбоангидразы, находящегося в эритроцитах) на Н2О и СО2. Последний поступает в легкие и выделяется в окружающую среду. Фосфатная буферная система образована натрия дигидрофосфатом (NaH2PО4) и натрия гидрофосфатом (Na2HPO4) Белки плазмы крови обладают амфотерными свойствами и играют роль буфера, так как: в кислой среде ведут себя как основания, а в основной — как кислоты.

Постоянство рН крови зависит также от нервной регуляции. При этом преимущественно раздражаются хеморецепторы сосудистых рефлексогенных зон, импульсы от которых поступают в продолговатый мозг и другие отделы ЦНС, что рефлекторно включает в реакцию периферические органы — почки, легкие, потовые железы, желудочно-кишечный тракт и др., деятельность которых направлена на восстановление исходной величины рН. Так, при сдвиге рН в кислую сторону почки усиленно выделяют с мочой анион Н2РО4. При сдвиге рН крови в щелочную сторону увеличивается выделение почками анионов НРО2 и НСО3. Потовые железы человека способны выводить избыток молочной кислоты, а легкие — СО2.

При различных патологических состояниях может наблюдаться сдвиг рН как в кислую, так и в щелочную сторону. Первый из них носит название ацидоза, второй — алкалоза.

Кровь представляет собой суспензию, или взвесь, так как форменные элементы ее находятся в плазме во взвешенном состоянии. Взвесь эритроцитов в плазме поддерживается гидрофильной природой их поверхности, а также тем, что эритроциты (как и другие форменные элементы) несут отрицательный заряд, благодаря чему отталкиваются друг от друга. Если отрицательный заряд форменных элементов уменьшается, что может быть обусловлено адсорбцией таких положительно заряженных белков, как фибриноген, у-глобулины, парапротеины и др., то снижается электростатическое отталкивание между эритроцитами, которые склеиваясь друг с другом, образуют так называемые монетные столбики. Положительно заряженные белки выполняют роль межэритроцитарных мостиков. Такие «монетные столбики», застревая в капиллярах, препятствуют нормальному кровоснабжению тканей и органов.

В пробирке кровь (если предварительно добавить в нее вещества, препятствующие свертыванию) через некоторое время делится на два слоя: верхний состоит из плазмы, а нижний представляет собой форменные элементы, главным образом эритроциты. Исходя из этих свойств, определяют скорость их оседания в крови, свертываемость которой устранялась предварительным добавлением цитрата натрия. Этот показатель получил наименование «скорость оседания эритроцитов» (СОЭ). Величина СОЭ зависит от возраста и пола. У новорожденных СОЭ равна 1−2 мм/ч, у детей старше 1 года и у мужчин — 6−12 мм/ч, у женщин — 8−15 мм/ч, у пожилых людей обоего пола — 15−20 мм/ч. Наибольшее влияние на величину СОЭ оказывает содержание фибриногена: при увеличении его концентрации более 4 г/л СОЭ повышается. СОЭ резко увеличивается во время беременности, когда содержание фибриногена в плазме значительно возрастает. Повышение СОЭ наблюдается при воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваниях, а также при значительном уменьшении числа эритроцитов (анемия). Уменьшение СОЭ у взрослых людей и детей старше 1 года является неблагоприятным признаком.

Величина СОЭ зависит в большей степени от свойств плазмы, чем эритроцитов. Так, если эритроциты мужчины с нормальной СОЭ поместить в плазму беременной женщины, то эритроциты мужчины оседают с такой же скоростью, как и у женщин при беременности.

Форменные элементы крови — эритроциты, лейкоциты и тромбоциты — образуются в костном мозге из единой полипотентной, или плюрипотентной, стволовой клетки (ПСК).

Они собраны ввиде гроздей и окружены фибробластами и эндотелиальными клетками. Созревшие клетки проходят через расщелины между фибробластами и эндотелием, в синусы, откуда поступают затем в венозную кровь. Хотя все клетки крови являются потомками единой кроветворной клетки, они несут различные специфические функции, но и обладают общими свойствами. Так, все клетки крови, независимо от их специфики, участвуют в транспорте различных веществ, выполняют защитные и регуляторные функции.