Кровь: состав, строение, функции и свойства

Кровь – самая сложная жидкая ткань организма, количество которой в среднем составляет до семи процентов от общей массы тела человека. У всех позвоночных эта подвижная жидкость имеет красный оттенок. А у некоторых видов членистоногих она голубая. Это обусловлено наличием в составе крови гемоцианина. Все о строении крови человека, а также о таких патологиях, как лейкоцитоз и лейкопения – вашему вниманию в этом материале.

Состав плазмы крови человека и её функции

Говоря о составе и строении крови, следует начать с того, что кровь представляет собой смесь различных твердых частиц, плавающих в жидкости. Твердые частицы — это кровяные тельца, которые составляют около 45 % объема крови: красные (их большинство, и они придают крови цвет), белые и тромбоциты. Жидкую часть крови составляет плазма: она бесцветна, состоит в основном из воды и переносит питательные вещества.

Плазма крови человека — это межклеточная жидкость крови как ткани. Она состоит из воды (90-92 %) и сухого остатка (8-10 %), который, в свою очередь, образуют как органические, так и неорганические вещества. В плазме постоянно присутствуют все витамины, микроэлементы, промежуточные продукты метаболизма (молочная и пировиноградная кислоты).

Содержание всех веществ, обуславливающих состав и функции плазмы крови, измеряют при биохимическом анализе. На основании этого врачи могут установить диагноз: так, при почечной недостаточности возрастает количество мочевины и креатинина, а при заболеваниях печени — билирубина.

Органические вещества плазмы крови: какую часть составляют белки

К органическим веществам относятся белки и другие соединения. Белки плазмы крови составляют 7-8 % от всей массы, они подразделяются на альбумины, глобулины и фибриноген.

Основные функции белков плазмы крови:

• коллоидно-осмотический (белковый) и водный гомеостаз;
• обеспечение правильного агрегатного состояния крови (жидкого);
• кислотно-основной гомеостаз, поддержание постоянного уровня кислотности рН (7,34-7,43);
• иммунный гомеостаз;
• ещё одна важная функция плазму крови — транспортная (перенос различных веществ);
• питательная;
• участие в свертывании крови.

Альбумины, глобулины и фибриноген плазмы крови

Альбумины, во многом обуславливающие состав и свойства крови, синтезируются в печени и составляют около 60 % всех белков плазмы. Они удерживают воду внутри просвета сосудов, служат резервом аминокислот для синтеза белков, а также переносят холестерин, жирные кислоты, билирубин, соли желчных кислот и тяжелых металлов и лекарственные препараты. При нехватке в биохимическом составе крови альбуминов, например вследствие почечной недостаточности, плазма теряет способность удерживать воду внутри сосудов: жидкость выходит в ткани, и развиваются отеки.

Глобулины крови образуются в печени, костном мозге, селезенке и лимфатических узлах. Эти вещества плазмы крови подразделяются на несколько фракций: α-, β- и γ — глобулины.

Кα-глобулинам, которые транспортируют гормоны, витамины, микроэлементы и липиды, относятся эритропоэтин, плазминоген и протромбин.

Кβ-глобулинам, которые участвуют в транспортировке фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов и катионов металлов, относятся белок трансферрин, обеспечивающий транспорт железа, а также многие факторы свертывания крови.

Основа иммунитета — γ-глобулины. Входя в состав крови человека, они включают в себя различные антитела, или иммуноглобулины, 5 классов: A, G, М, D и Е, защищающие организм от вирусов и бактерий. К этой фракции относятся также α — и β — агглютинины крови, определяющие ее групповую принадлежность.

Фибриноген крови — первый фактор свертывания. Под воздействием тромбина он переходит в нерастворимую форму (фибрин), обеспечивая образование сгустка крови. Фибриноген образуется в печени. Его содержание резко возрастает при воспалении, кровотечении, травме.

К органическим веществам плазмы крови относятся также небелковые азотсодержащие соединения (аминокислоты, полипептиды, мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак). Общее количество так называемого остаточного (небелкового) азота в составе плазмы крови составляет 11-15 ммоль/л (30-40мг%). Содержание его в составе системы крови резко возрастает при нарушении функции почек, поэтому при почечной недостаточности ограничивают употребление белковой пищи.

Кроме того, в состав плазмы крови входят безазотистые органические вещества: глюкоза 4,46,6 ммоль/л (80-120 мг %), нейтральные жиры, липиды, ферменты, жиры и белки, проферменты и ферменты, участвующие в процессах свертывания крови.

Неорганические вещества в составе плазмы крови, их особенности и влияние

Говоря о строении и функциях крови, нельзя забывать о входящих в её состав минеральных веществах. Эти неорганические соединения плазмы крови составляют 0,9-1 %. К ним относятся соли натрия, калия, кальция, магния, хлора, фосфора, йода, цинка и другие. Концентрация их близка к концентрации солей в морской воде: ведь именно там миллионы лет назад впервые появились первые многоклеточные существа. Минеральные вещества плазмы совместно участвуют в регуляции осмотического давления, рН крови и ряде других процессов. Например, основное влияние в составе крови ионов кальция оказывается на коллоидное состояние содержимого клеток. Также они участвуют в процессе свертывания крови, регуляции мышечного сокращения и чувствительности нервных клеток. Большинство солей в составе плазмы человеческой крови связано с белками или другими органическими соединениями.

В некоторых случаях возникает потребность в переливании плазмы: например, при заболеваниях почек, когда содержание альбуминов в крови резко снижается, или при обширных ожогах, поскольку через ожоговую поверхность теряется много содержащей белки тканевой жидкости. Существует обширная практика собирания донорской плазмы крови.

Форменные элементы в составе плазмы крови

Форменные элементы — это общее название клеток крови. К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Каждый из этих классов клеток в составе плазмы крови человека, в свою очередь, делится на подклассы.

Поскольку необработанные специальным образом клетки, которые изучаются с помощью микроскопа, практически прозрачны и бесцветны, образец крови наносится на лабораторное стекло и окрашивается специальными красителями.

Клетки различаются по размерам, форме, форме ядра и способности связывать краски. Все эти признаки клеток, обуславливающие состав и особенности крови, называются морфологическими.

Эритроциты в крови человека: форма и состав

Эритроциты в составе крови (от греч. erythros — «красный» и kytos — «вместилище», «клетка») – это красные кровяные тельца, наиболее многочисленный класс клеток крови.

Популяция эритроцитов человека по форме и размерам неоднородна. В норме основную массу их (80-90 %) составляют дискоциты (нормоциты) — эритроциты в виде двояковогнутого диска диаметром 7.5 мкм, толщиной на периферии 2,5 мкм, в центре — 1.5 мкм. Увеличение диффузионной поверхности мембраны способствует оптимальному выполнению основной функции эритроцитов — транспортировки кислорода. Специфическая форма этих элементов состава крови обеспечивает также прохождение их через узкие капилляры. Поскольку ядро отсутствует, много кислорода на собственные нужды эритроцитам не требуется, что позволяет им полноценно снабжать кислородом весь организм.

Помимо дискоцитов в строении крови человека различают также планоциты (клетки с плоской поверхностью) и стареющие формы эритроцитов: шиловидные, или эхиноциты (~ 6 %); куполообразные, или стоматоциты (~ 1—3 %); шаровидные, или сфероциты (~ 1 %).

Строение и функции эритроцитов в организме человека

Строение эритроцита человека таково, что они лишены ядра и состоят из каркаса, заполненного гемоглобином, и белковолипидной оболочки — мембраны.

Основные функции эритроцитов в крови:

• транспортная (газообмен): перенос кислорода от альвеол легких к тканям и углекислого газа в обратном направлении;
• ещё одна функция эритроцитов в организме – регуляция рН крови (кислотности);
• питательная: перенос на своей поверхности аминокислот от органов пищеварения к клеткам организма;
• защитная: адсорбция на своей поверхности токсических веществ;
• за счет своего строения, функцией эритроцитов является и участие в процессе свертывания крови;
• являются носителями разнообразных ферментов и витаминов (В1, В2, В6, аскорбиновая кислота);
• несут в себе признаки определенной группы крови гемоглобин и его соединения.

Строение системы крови: виды гемоглобина

Начинкой красных кровяных клеток является гемоглобин — особый белок, благодаря которому эритроциты выполняют функцию газообмена и поддерживают рН крови. В норме у мужчин в каждом литре крови содержится в среднем 130-160 г гемоглобина, а у женщин — 120-150 г.

Гемоглобин состоит из белка глобина и небелковой части — четырех молекул гема, в каждую из которых входит атом железа, способный присоединять или отдавать молекулу кислорода.

При соединении гемоглобина с кислородом получается оксигемоглобин — непрочное соединение, в виде которого переносится большая часть кислорода. Гемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным, или дезоксигемоглобином. Гемоглобин, соединенный с углекислым газом, носит название карбогемоглобина. В виде этого соединения, которое также легко распадается, переносится 20 % углекислого газа.

В скелетных и сердечной мышцах находится миоглобин — мышечный гемоглобин, который играет важную роль в снабжении работающих мышц кислородом.

Существует несколько видов и соединений гемоглобина, отличающихся строением его белковой части — глобина. Так, в крови плода содержится гемоглобин F, тогда как в эритроцитах взрослого человека преобладает гемоглобин А.

Различия в белковой части строения системы крови определяют сродство гемоглобина к кислороду. У гемоглобина F оно намного больше, что помогает плоду не испытывать гипоксию при относительно низком содержании кислорода в его крови.

В медицине принято вычислять степень насыщения эритроцитов гемоглобином. Это так называемый цветовой показатель, который в норме равен 1 (нормохромные эритроциты). Определение его важно для диагностики различных видов анемий. Так, гипохромные эритроциты (менее 0,85) свидетельствуют о железодефицитной анемии, а гиперхромные (более 1,1) — о нехватке витамина В12 или фолиевой кислоты.

Эритропоэз – что это такое?

Эритропоэз – это процесс образования эритроцитов, происходит в красном костном мозге. Эритроциты вместе с кроветворной тканью носят название красный росток крови, или эритрон.

Для образования эритроцитов необходимы прежде всего железо и определенные витамины.

Железо организм получает как из гемоглобина разрушающихся эритроцитов, так и с пищей: всосавшись, оно транспортируется плазмой в костный мозг, где включается в молекулу гемоглобина. Избыток железа складируется в печени. При недостатке этого важнейшего микроэлемента развивается железодефицитная анемия.

Для образования эритроцитов требуются витамин В12 (цианокобаламин) и фолиевая кислота, которые участвуют в синтезе ДНК в молодых формах эритроцитов. Витамин В2 (рибофлавин) необходим для образования каркаса эритроцитов. Витамин В6 (пиридоксин) принимает участие в образовании гема. Витамин С (аскорбиновая кислота) стимулирует всасывание железа из кишечника, усиливает действие фолиевой кислоты. Витамины Е (альфа-токоферол) и РР (пантотеновая кислота) укрепляют мембрану эритроцитов, защищая их от разрушения.

Для нормального эритропоэза необходимы и другие микроэлементы. Так, медь помогает всасыванию железа в кишечнике, а никель и кобальт участвуют в синтезе красных кровяных телец. Интересно, что 75 % всего цинка, который содержится в человеческом организме, находится в эритроцитах. (Недостаток цинка вызывает также и уменьшение количества лейкоцитов.) Селен, взаимодействуя с витамином Е, защищает мембрану эритроцита от повреждения свободными радикалами (радиацией).

Как происходит регуляция эритропоэза и что его стимулирует?

Регуляция эритропоэза происходит за счет гормона эритропоэтина, образующегося главным образом в почках, а также в печени, селезенке и в небольших количествах постоянно присутствующего в плазме крови здоровых людей. Он усиливает продукцию эритроцитов и ускоряет синтез гемоглобина. При тяжелых заболеваниях почек выработка эритропоэтина снижается и развивается анемия.

Эритропоэз стимулируют мужские половые гормоны, что обусловливает большее содержание эритроцитов в крови у мужчин, чем у женщин. Торможение эритропоэза вызывают особые вещества — женские половые гормоны (эстрогены), а также ингибиторы эритропоэза, образующиеся при увеличении массы циркулирующих эритроцитов, например при спуске, с гор на равнину.

Об интенсивности эритропоэза судят по числу ретикулоцитов — незрелых эритроцитов, количество которых в норме составляет 1-2 %. Созревшие эритроциты циркулируют в крови в течение 100-120 дней. Разрушение их происходит в печени, селезенке и костном мозге. Продукты распада эритроцитов также являются стимуляторами кроветворения.

Эритроцитоз и его виды

В норме содержание эритроцитов в крови составляет у мужчин — 4,0-5,0х10-12/л (4 000 000-5 000 000 в 1 мкл), у женщин — 4,5х10-12/л (4 500 000 в 1 мкл). Повышение количества эритроцитов в крови называется эритроцитозом, а уменьшение — анемией (малокровием). При анемии может быть снижено как число эритроцитов, так и содержание в них гемоглобина.

В зависимости от причины возникновения различают 2 вида эритроцитозов:

• Компенсаторные — возникают в результате попытки организма адаптироваться к нехватке кислорода в какой-либо ситуации: при длительном проживании в высокогорной местности, у профессиональных спортсменов, при бронхиальной астме, гипертонической болезни.
• Истинная полицитемия — заболевание, при котором вследствие нарушения работы костного мозга увеличивается выработка красных кровяных клеток.

Виды и состав лейкоцитов в крови

Лейкоцитами (от греч. Leukos — «белый» и kytos — «вместилище», «клетка») называются белые кровяные тельца — бесцветные клетки крови размером от 8 до 20 мкм. В состав лейкоцитов входит ядро и цитоплазма.

Основных видов лейкоцитов крови два: в зависимости от того, является ли цитоплазма лейкоцитов однородной или содержит зернистость, они подразделяются на зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты).

Гранулоциты бывают трех видов: базофилы (окрашиваются щелочными красками в голубой и синий цвета), эозинофилы (окрашиваются кислыми красками в розовый цвет) и нейтрофилы (окрашиваются и щелочными, и кислыми красками; это наиболее многочисленная группа). Нейтрофилы по степени зрелости делятся на юные, палочкоядерные и сегментоядерные.

Агранулоциты, в свою очередь, бывают двух видов: лимфоциты и моноциты.

Подробно о каждом виде лейкоцитов и их функциях – в следующем разделе статьи.

Какую функцию выполняют все виды лейкоцитов в крови

Основные функции лейкоцитов в крови – защитные, однако каждый вид лейкоцитов выполняет свою функцию по-разному.

Основная функция нейтрофилов — фагоцитоз бактерий и продуктов распада тканей. Процесс фагоцитоза (активного захвата и поглощения живых и неживых частиц фагоцитами — специальными клетками многоклеточных животных организмов) чрезвычайно важен для иммунитета. Фагоцитоз представляет собой первую стадию заживления раны (ее очистку). Именно поэтому у людей с пониженным числом нейтрофилов раны затягиваются медленно. Нейтрофилы вырабатывают интерферон, обладающий противовирусным действием, и выделяют арахидоновую кислоту, которая играет важную роль в регуляции проницаемости кровеносных сосудов и в запуске таких процессов, как воспаление, боль и свертывание крови.

Эозинофилы обезвреживают и уничтожают токсины чужеродных белков (например, пчелиный, осиный, змеиный яды). Они вырабатывают гистаминазу — фермент, который разрушает гистамин, освобождающийся при различных аллергических состояниях, бронхиальной астме, глистных инвазиях, аутоиммунных заболеваниях. Именно поэтому при данных болезнях увеличивается количество эозинофилов в крови. Также данный вид лейкоцитов выполняет такую функцию, как синтез плазминогена, который снижает свертываемость крови.

Базофилы вырабатывают и содержат важнейшие биологически активные вещества. Так, гепарин препятствует свертыванию крови в очаге воспаления, а гистамин расширяет капилляры, что способствует его рассасыванию и заживлению. В базофилах также содержатся гиалуроновая кислота, влияющая на проницаемость сосудистой стенки; фактор активации тромбоцитов (ФАТ); тромбоксаны, способствующие агрегации (слипанию) тромбоцитов; лейкотриены и гормоны простагландины.

При аллергических реакциях базофилы выделяют в кровь биологически активные вещества, в том числе гистамин. Зуд в местах укусов комаров и мошек появляется вследствие работы базофилов.

Моноциты — самые крупные клетки периферической крови, обладают выраженной фагоцитарной функцией в кислой среде. Они очищают место воспаления и подготавливают его для регенерации. Активированные моноциты осуществляют противоопухолевый, противовирусный, противомикробный и противопаразитарный иммунитет. Количество моноцитов в крови повышается при инфекционном мононуклеозе.

Моноциты вырабатываются в костном мозге. Они находятся в крови не более 2-3 дней, а затем выходят в окружающие ткани, где достигают зрелости, превращаясь в тканевые макрофаги (крупные клетки).

Лимфоциты — главное действующее лицо иммунной системы. Они формируют специфический иммунитет (защиту организма от различных инфекционных заболеваний): выполняют синтез защитных антител, лизис (растворение) чужеродных клеток, обеспечивают иммунную память. Лимфоциты образуются в костном мозге, а специализацию (дифференцировку) проходят в тканях.

Выделяют 2 класса лимфоцитов: Т-лимфоциты (созревают в вилочковой железе) и В-лимфоциты (созревают в кишечнике, нёбных и глоточных миндалинах).

В зависимости от выполняемых функций различаются:

Т-киллеры (убийцы), растворяющие чужеродные клетки, возбудителей инфекционных заболеваний, опухолевые клетки, клетки-мутанты;

Т-хелперы (помощники), взаимодействующие с В-лимфоцитами;

Т-супрессоры (угнетатели), блокирующие чрезмерные реакции В-лимфоцитов.

В клетках памяти Т-лимфоцитов хранится информация о контактах с антигенами (чужеродными белками): это своего рода база данных, куда заносятся все инфекции, с которыми наш организм встречался хотя бы один раз.

Большинство В-лимфоцитов вырабатывают антитела — белки класса иммуноглобулинов. В ответ на действие антигенов (чужеродных белков) В-лимфоциты взаимодействуют с Т-лимфоцитами и моноцитами, превращаются в плазматические клетки. Эти клетки синтезируют антитела, которые распознают и связывают соответствующие антигены, чтобы затем их уничтожить. Среди В-лимфоцитов также есть киллеры, хелперы, супрессоры и клетки иммунологической памяти.

Лейкоцитозы и лейкопении крови

Количество лейкоцитов в периферической крови взрослого человека в норме колеблется в пределах 4,0-9,0х109/л (4000-9000 в 1 мкл). Увеличение их называется лейкоцитозом, а уменьшение — лейкопенией.

Лейкоцитозы могут быть физиологическими (пищевой, мышечный, эмоциональный, а также возникающий при беременности) и патологическими. При патологических (реактивных) лейкоцитозах происходит выброс клеток из органов кроветворения с преобладанием молодых форм. Наиболее тяжелый лейкоцитоз бывает при лейкозах: лейкоциты не способны выполнять свои физиологические функции, в частности защищать организм от патогенных бактерий.

Лейкопении наблюдаются при воздействии радиации (особенно в результате поражения костного мозга при лучевой болезни) и рентгеновского излучения, при некоторых тяжелых инфекционных заболеваниях (сепсис, туберкулез), а также вследствие применения ряда лекарственных препаратов. При лейкопении происходит резкое угнетение защитных сил организма в борьбе с бактериальной инфекцией.

При изучении анализа крови имеет значение не только общее количество лейкоцитов, но и процентное соотношение отдельных их видов, получившее название лейкоцитарной формулы, или лейкограммы. Увеличение количества юных и палочкоядерных нейтрофилов называется сдвигом лейкоцитарной формулы влево: он свидетельствует об ускоренном обновлении крови и наблюдается при острых инфекционных и воспалительных заболеваниях, а также при лейкозах. Кроме того, сдвиг лейкоцитарной формулы может иметь место при беременности, особенно на поздних сроках.

Какую функцию выполняют тромбоциты в крови

Тромбоцитами (от греч. trombos — «ком», «сгусток» и kytos— «вместилище», «клетка») называются кровяные пластинки — плоские клетки неправильной округлой формы диаметром 2-5 мкм. У человека они не имеют ядер.

Тромбоциты образуются в красном костном мозге из гигантских клеток мегакариоцитов. Живут кровяные пластинки от 4 до 10 дней, после чего разрушаются в печени и селезенке.

Основные функции тромбоцитов в крови:

• Предотвращение большой кровопотери при ранении сосудов, а также заживление и регенерация поврежденных тканей. (Тромбоциты способны прилипать к чужеродной поверхности или склеиваться между собой.)
• Также тромбоциты выполняют такую функцию, как синтез и выделение биологически активных веществ (серотонина, адреналина, норадреналина), а также помогают в свертывании крови.
• Фагоцитоз инородных тел и вирусов.
• Тромбоциты содержат большое количество серотонина и гистамина, которые влияют на величину просвета и проницаемость кровеносных капилляров.

Нарушение функций тромбоцитов в крови

Количество тромбоцитов в периферической крови взрослого человека в норме составляет 180-320х109/л, или 180 000-320 000 в 1 мкл. Имеют место суточные колебания: днем тромбоцитов больше, чем ночью. Уменьшение содержания тромбоцитов называется тромбоцитопенией, а увеличение — тромбоцитозом.

Тромбоцитопении возникают в двух случаях: когда в костном мозге образуется недостаточное количество тромбоцитов или когда они быстро разрушаются. Негативно повлиять на выработку кровяных пластинок могут радиация, прием ряда лекарственных препаратов, дефицит некоторых витаминов (В12, фолиевой кислоты), злоупотребление алкоголем и, в особенности, серьезные заболевания: вирусный гепатит В и С, цирроз печени, ВИЧ и злокачественные опухоли. Повышенное разрушение тромбоцитов чаще всего развивается при сбое в работе иммунной системы, когда организм начинает вырабатывать антитела не против микробов, а против своих же клеток.

При таком нарушении тромбоцитов, как тромбоцитопения, наблюдаются склонность к легкому образованию синяков (гематом), возникающих при незначительном нажатии или вообще без причины; кровоточивость при мелких травмах и операциях (удаление зуба); у женщин — обильные кровопотери во время менструаций. Если вы заметили у себя хоть один из этих симптомов, необходимо обратиться к врачу и выполнить анализ крови.

При тромбоцитозе наблюдается обратная картина: вследствие увеличения количества тромбоцитов возникают тромбы — кровяные сгустки, которые закупоривают кровоток по сосудам. Это очень опасно, поскольку может привести к инфаркту миокарда, инсульту и тромбофлебиту конечностей, чаще нижних.

В ряде случаев тромбоциты, несмотря на то, что количество их соответствует норме, не могут полноценно выполнять свои функции (обычно вследствие дефекта мембраны), и наблюдается повышенная кровоточивость. Подобные нарушения функций тромбоцитов могут быть как врожденными, так и приобретенными (в том числе развившимися под воздействием длительного приема медикаментов: например, при частом бесконтрольном приеме болеутоляющих лекарств, в состав которых входит анальгин).