Кровь. функции. свертываемость

 

 

 

 

 

Содержание.

 

1. Кровь, ее функции и состав.
2. Свертываемость крови.
3. Группы крови.
4. Кроветворные органы.
5. Возрастные особенности крови.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кровь, ее функции и состав.

Кровь человека составляет примерно 8% от массы тела. Кровь состоит из клеток, клеточных фрагментов и водного раствора, плазмы. Доля клеточных элементов в общем объеме называется гематокритом и составляет примерно 45%.

А. Функции крови

Кровь осуществляет в  организме различные функции. Она  является транспортным средством, поддерживает постоянство «внутренней среды» организма (гомеостаз) и играет главную роль в защите от чужеродных веществ.

Транспорт. Кровь переносит  газы — кислород и диоксид углерода, а также питательные вещества к печени и другим органам после всасывания в кишечнике. Такой транспорт обеспечивает снабжение органов и обмен веществ в тканях, а также последующий перенос конечных продуктов метаболизма для их выведения из организма легкими, печенью и почками. Кровь осуществляет также перенос гормонов в организме (см. рис. 359).

Гомеостаз. Кровь поддерживает водный баланс между кровеносной  системой, клетками (внутриклеточным  пространством) и внеклеточной средой. Кислотно-основное равновесие в крови  регулируется легкими, печенью и  почками (см. рис. 281). Поддержание температуры тела также зависит от контролируемого кровью транспорта тепла.

Защита. Против чужеродных молекул и клеток, проникающих  в организм, кровь обладает неспецифическими и специфическими механизмами защиты. К специфической защитной системе относятся клетки иммунной системы и антитела (см. с. 286 и сл.).

Гемостаз. Для предотвращения кровопотери при повреждении  кровеносных сосудов в крови  существует эффективная система  коагуляции — физиологическое свертывание (гемостаз, см. рис. 283). Растворение кровяных сгустков (фибринолиз) также обеспечивается кровью (см. рис. 285).

Б. Клетки крови

Нерастворимыми элементами крови являются эритроциты, лейкоциты  и тромбоциты.

К лейкоцитам принадлежат  различные формы гранулоцитов, моноцитов  и лимфоцитов. Эти клетки различаются между собой размерами, функцией и местом образования.

Тромбоциты являются клеточными фрагментами больших  клеток-предшественников мегакариоцитов костного мозга. Главная функция  тромбоцитов — участие в коагуляции крови.

В. Состав плазмы крови

Плазма крови является водным раствором электролитов, питательных  веществ, метаболитов, белков, витаминов, следовых элементов и сигнальных веществ.

Определение электролитного состава плазмы крови проводится в клинико-химических лабораториях. По сравнению с составом цитоплазмы в плазме крови обращают внимание относительно высокие концентрации ионов Na+, Са2+ и Cl-. Напротив, концентрации ионов К+, Mg2+ и фосфата ниже, чем в клетках. Концентрация белков также ниже, чем в клетках. Электролитный состав плазмы напоминает морскую воду, что указывает на эволюцию форм жизни из моря.

Список наиболее важных метаболитов плазмы крови приведен на рисунке справа. Белки плазмы крови рассмотрены в следующем  разделе.

Жидкая фаза, остающаяся после свертывания крови, называется сывороткой. Она отличается от плазмы тем, что не содержит фибриногена и других белков, которые отделяются при коагуляции крови.

Белки плазмы крови

 

Основную массу растворимых  нелетучих веществ плазмы крови  образуют белки. Их концентрация лежит  в пределах 60-80 г/л; они составляют примерно 4% всех белков организма.

А. Белки плазмы крови

В плазме крови человека содержится около 100 различных белков. По подвижности при электрофорезе (см. ниже) их можно грубо разделить  на пять фракций: альбумин, α1-, α2-, β- и γ-глобулины. Разделение на альбумин и глобулин первоначально основывалось на различии в растворимости: альбумины растворимы в чистой воде, а глобулины — только в присутствии солей.

В количественном отношении  среди белков плазмы наиболее представлен альбумин (около 45 г/л), который играет существенную роль в поддержании коллоидно-осмотического давления в крови и служит для организма важным резервом аминокислот. Альбумин обладает способностью связывать липофильные вещества, вследствие чего он может функционировать в качестве белка-переносчика длинноцепочечных жирных кислот, билирубина, лекарственных веществ, некоторых стероидных гормонов и витаминов. Кроме того, альбумин связывает ионы Са2+ и Mg2+.

К альбуминовой фракции  принадлежит также транстиретин (преальбумин), который вместе с тироксинсвязывающим глобулином [ТСГл (TBG)] и альбумином транспортирует гормон тироксин и его метаболит иодтиронин.

Образование и разрушение. Большинство белков плазмы синтезируется  в клетках печени. Исключение составляют иммуноглобулины, которые продуцируются плазматическими клетками иммунной системы (см. рис. 287), и пептидные гормоны, секретируемые клетками эндокринных желез (см. рис. 371).

Кроме альбумина почти  все белки плазмы являются гликопротеинами. Они включают олигосахариды, присоединенные к аминокислотным остаткам N- и О-гликозидными связями (см. с. 50). В качестве концевого остатка углеводной цепи часто выступает N-ацетилнейраминовая кислота (сиаловая кислота). Если эта группа отщепляется нейраминидазой, ферментом находящимся в стенках кровеносных сосудов, на поверхности белка оказываются концевые остатки галактозы. Остатки галактозы асиалогликопротеинов (т. е. десиалированных белков) узнаются и связываются рецепторами галактозы на гепатоцитах. В печени эти «состарившиеся» белки плазмы удаляются путем эндоцитоза. Таким образом, олигосахариды на поверхности белка определяют время жизни белков плазмы, полупериод выведения (биохимический полупериод) которых составляет от нескольких дней до нескольких недель (см. рис. 179).

В здоровом организме  концентрация белков плазмы поддерживается на постоянном уровне. Однако их концентрация изменяется при заболевании органов, участвующих в синтезе и катаболизме  этих белков. Повреждение тканей посредством  цитокинов (см. рис. 379) увеличивает образование белков острой фазы, к которым принадлежат С-реактивный белок, гаптоглобин, фибриноген, компонент С-З комплемента и некоторые другие.

Б. Электрофорез

Белки и другие заряженные макромолекулы можно разделять  методами электрофореза. Среди различных электрофоретических методов наиболее простым является электрофорез на носителе, особенно на ацетилцеллюлозной пленке. При этом сывороточные белки, которые из-за наличия избыточного отрицательного заряда движутся к аноду, разделяются на пять вышеупомянутых фракций. После разделения белки можно окрашивать с помощью красителей и денситометрически оценивать количества белков в полученных окрашенных полосах.

При определенных заболеваниях изменяются концентрации отдельных  белков (так называемые диспротеинемии).

Липопротеины

 

Липопротеины плазмы подразделяются на две группы: белки, связанные с липидами ковалентно, и белки, связанные с липидами нековалентными связями. Липид, ковалентно связанный с липопротеином, служит якорем, с помощью которого белки  прикрепляются к мембране. Липопротеины второй группы не имеют строго определенного состава. Они скорее представляют собой агрегаты липидов с белками. Эти липопротеиновые комплексы имеют переменные размеры и состав. В плазме крови они обеспечивают транспорт водонерастворимых липидов.

А. Состав липопротеиновых  комплексов

Липопротеиновые комплексы  представляют собой шаровидные агрегаты, состоящие из ядра, образованного  неполярными липидами (триацилглицеринами и ацилхолестеринами), и оболочки толщиной примерно 2 нм, построенной из апопротеинов и амфифильных липидов (фосфолипидов и холестерина). Наружная сторона оболочки полярна, вследствие этого липиды растворимы в плазме. Чем больше липидное ядро, т. е. чем большую часть составляют неполярные липиды, тем меньше плотность липопротеинового комплекса.

Липопротеиновые комплексы  делятся на пять групп. Ниже они приведены  в порядке уменьшения размера  и увеличения плотности: это хиломикроны  и остатки хиломикронов, липопротеины очень низкой плотности [ЛОНП (VLDL от англ. very low density lipoproteins)], липопротеины промежуточной плотности [ЛПП (IDL от англ. intermediate density lipoproteins)], липопротеины низкой плотности [ЛНП (LOL от англ. low density lipoproteins)], липопротеины высокой плотности [ЛВП (HDL от англ. high density lipoproteins)]. Липопротеиновые комплексы несут на внешней поверхности характерный апопротеин, который «плавает» на оболочке (здесь в качестве примера ЛНП). Апопротеины играют решающую роль в функционировании липопротеинов: они служат молекулами узнавания для мембранных рецепторов и необходимыми партнерами для ферментов и белков, которые участвуют в метаболизме и обмене липидов.

Б. Транспорт триацилглицеринов  и холестерина

Хиломикроны обеспечивают транспорт пищевых липидов от кишечника к тканям. Хиломикроны образуются в слизистой кишечника и транспортируются в кровь лимфатической системой (см. с. 266). В мышцах и жировой ткани они разрушаются липазой липопротеинов, активирующейся апопротеином С-II. Под действием этого фермента хиломикроны быстро теряют бóльшую часть своих триацилглицеринов. Остатки хиломикронов утилизируются печенью.

ЛОНП, ЛПП и ЛНП тесно  связаны между собой. Они транспортируют триацилглицерины, холестерин и фосфолипиды  от печени к тканям. ЛОНП образуются в печени и могут превращаться, как и хиломикроны, в ЛПП и ЛНП путем отщепления жирных кислот. Образующиеся ЛНП снабжают холестерином различные ткани организма.

ЛВП возвращают избыточный холестерин, образующийся в тканях, обратно в печень. Во время транспорта холестерин ацилируется жирными кислотами из лецитина (см. рис. 57). В этом процессе участвует лецитинхолестеринацилтрансфераза (КФ 2.3.1.43). Между ЛВП и ЛОНП также происходит обмен липидами и белками.

Эндоцитоз, опосредованный рецептором. При потреблении холестерина  клетки с помощью мембранных рецепторов, узнающих апо-В-100 и апо-Е, связывают ЛНП. «ЛНП-рецепторы» захватывают эти комплексы путем эндоцитоза. Поглощение происходит в так называемых «окаймленных ямках» — областях мембран, у которых внутренняя поверхность выстлана белком клатрином. Клатрин облегчает включение в ямку и содействует отделению везикулы ("окаймленная везикула"). Внутри клетки клатрин отделяется от везикулы и используется повторно. Везикула связывается с лизосомой, которая переваривает ее содержимое.

 

1. Свертываемость крови.

 

Свертывание крови

 

При нарушении целостности  кровеносной системы уменьшение кровопотери обеспечивает система  гемостаза. Гемостаз поддерживается двумя  путями: остановкой кровотечения с  помощью тромбоцитов и свертыванием крови. В данном разделе основное внимание уделено ферментативным реакциям свертывания крови.

Номенклатура факторов свертывания крови несколько  запутана. Факторы нумеруются римскими цифрами, при этом активированная форма  фактора в наименовании содержит дополнительно букву «а» после римской цифры. Многие факторы являются протеиназами. На схеме неактивные предшественники протеиназ представлены в виде окружностей, а активные ферменты — окрашенными кружочками с вырезанным сектором. Вспомогательные факторы показаны в виде прямоугольников.

А.Свертывание крови

При свертывании крови происходит ферментативное превращение растворимого белка плазмы фибриногена (фактора I, см. рис. 71) в фибриновый полимер, сеть волокон нерастворимого белка. В  этой реакции принимает участие  фермент тромбин (фактор IIа), который протеолитически отщепляет от молекулы фибриногена небольшой пептидный фрагмент, в результате чего освобождаются участки связывания, что позволяет молекуле фибрина агрегировать в полимер. Затем с помощью глутамин-трансферазы (фактора XIII) образуются изопептидные связи боковых цепей аминокислот фибрина, что приводит к формированию нерастворимого фибринового сгустка (тромба).

Свертывание крови может  запускаться двумя различными путями: вследствие нарушения целостности ткани (внесосудистый путь, на схеме справа) или процессами, которые начинаются на внутренней поверхности сосуда (внутрисосудистый путь, на схеме слева). В обоих случаях запускается каскад протеолитических реакций: из неактивных предшественников ферментов (зимогенов, условно обозначаемых на схеме окружностями) путем отщепления пептидов образуются активные сериновые протеиназы (обозначаемые на схеме окрашенными кружочками с вырезанным сектором), которые в свою очередь действуют на другие белки. Оба реакционных пути нуждаются в ионах Са2+ и фосфолипидах [ФЛ (PL)] и оба завершаются активацией фактором Ха протромбина (фактора II) с образованием тромбина (IIа).

Внутрисосудистый путь инициируется коллагеном, который в  норме не экспонирован на внутренней поверхности кровеносных сосудов; его контакт с кровью приводит к активации фактора XII. Внесосудистый путь активации начинается с освобождения фактора III (тканевого тромбопластина) из поврежденных клеток ткани. В течение нескольких секунд этот фактор приводит к свертыванию крови в области раны.

Факторы свертывания II, VII, IX и X содержат необычную аминокислоту, γ-карбоксиглутаминовую (Gla). Остатки Gla, которые образуются в результате посттрансляционного карбоксилирования  остатков глутаминовой кислоты, группируются в особых белковых доменах. Они присоединяют ионы Са2+ и вследствие этого связывают соответствующие регуляторные факторы с фосфолипидами на поверхности плазматической мембраны. На рисунке это схематически представлено на примере протромбинового комплекса (Va, Ха и II). Вещества, способные связывать свободные ионы Са2+ в виде комплекса, например цитрат, предотвращают это взаимодействие с фосфолипидами и тормозят свертывание. Для синтеза остатков Gla необходим в качестве кофактора витамин К (см. с. 342). Антагонисты витамина К, такие, как дикумарин, подавляют синтез активных факторов коагуляции и действуют поэтому также как ингибиторы свертывания.

Генетически обусловленный  дефицит отдельных факторов свертывания  приводит к кровоточивости (гемофилия).

Контроль за свертыванием крови (не показан на схеме). Процесс свертывания крови находится в постоянном равновесии между активацией и торможением. Для торможения в плазме имеются очень эффективные ингибиторы протеиназ. Сериновые протеиназы системы свертывания инактивируются антитромбином. Его действие усиливается сульфатированным глюкозаминогликаном — гепарином (см. с. 336). Тромбомодулин, расположенный на внутренней стенке кровеносных сосудов, инактивирует тромбин, образуя с ним стехиометрический комплекс. За протеолитическое разрушение факторов V и VIII в плазме отвечает белок с. Этот белок в свою очередь активируется тромбином и, тем самым, реализуется самотормозящийся механизм свертывания крови.

 

 

2. Группы крови.

Фибринолиз. Группы крови

 

А. Фибринолиз

Образующийся в результате свертывания крови фибриновый тромб (см. с. 282) растворяется благодаря действию плазмина — сериновой протеиназы плазмы крови. В плазме плазмин находится в виде предшественника — плазминогена. Последний может активироваться протеиназами различных тканей, например, активатором плазминогена из почек (урокиназой) и тканевым активатором плазминогена (ТАП) из эндотелия сосудов. Активность плазмина контролируется белком плазмы α2-антиплазмином, способным связывать и инактивировать активный плазмин.

Генно-инженерная урокиназа, ТАГ] и стрептокиназа бактерий являются фармакологическими препаратами, назначаемыми для рассасывания тромбов после инфаркта миокарда.

Б. Группы крови: система ABO

Попадание в кровь  чужеродных макромолекул вызывает образование  антител (см. с. 286). Этот феномен подробно изучен на примере группоспецифических антигенов.

На поверхности эритроцитов  и других клеток крови находятся  гликопротеины [ГП (GP)] и гликолипиды, которые могут действовать как  сильные антигены. Из 16 найденных  к настоящему времени систем групп крови с более чем 200 вариантами особенно важны для медицины системы АВО и резус фактор.

По системе АВО группы крови делятся на А, В, АВ и 0 (нулевая)*. У носителей группы крови А  на поверхности эритроцитов находятся  антигены (гликопротеины или гликолипиды) с характерной олигосахаридной группой. Характеристичный антиген людей с группой крови В отличается от А только заменой концевого остатка олигосахарида (галактоза вместо N-ацетилгалактозамина). Носители группы крови АВ имеют оба антигена А и В, а у носителей группы крови 0 олигосахарид гликопротеина укорочен на этот концевой остаток сахара (Η-антиген). Причиной групповых различий крови являются незначительные мутации в гликозил-трансферазах, которые переносят концевой остаток сахара на характеристичный олигосахарид гликопротеина мембраны эритроцита.

В крови носителей  группы А присутствуют антитела (типа IgM, не проходящие через плаценту) против антигена В. Вероятно, это является следствием иммунизации бактериальной  флорой кишечника, имеющей антигены, похожие на характеристичные. У носителей группы крови В имеются антитела против антигена А, а носители группы крови 0 (антиген Н) имеют антитела против антигенов А и В. В крови носителей группы крови АВ нет никаких антител против группоспецифичных антигенов. Если смешать кровь группы А с кровью или сывороткой группы В, которая содержит антитела против А-антигена, то это приведет к агглютинации эритроцитов антителами. По этой причине перед переливанием крови необходимо проверять на совместимость кровь донора и реципиента. В крови реципиента не должны присутствовать антитела против эритроцитов донора, а в крови донора — антитела против эритроцитов реципиента.

Иммуногенным вариантом  белка на поверхности эритроцитов  является резус-фактор (на схеме не показан). Он был открыт впервые у обезьян макак резус. Наиболее распространен вариант резус D (белок из 417 аминокислот); он встречается у 84% всех европеоидов, которые являются поэтому «Rh-положительными». Если у Rh-отрицательной матери рождается Rh-положительный ребенок эритроциты плода могут во время родов попасть в кровоток матери и там вызвать сильное образование антител (тип IgG, плацентарный) против резус D-антигена, что впрочем не вызывает серьезных осложнений ни у матери, ни у ребенка. Только повторная беременность Rh-положительным ребенком приводит к осложнениям, так как антирезусные антитела матери, которые переходят перед родами через плаценту в кровоток Rh-положительного ребенка, могут разрушать эритроциты ребенка (эритробластоз плода).

 

3. Кроветворные органы.

Кроветворные  органы

Кроветворные органы, Органы животных и человека, в которых образуются форменные элементы крови и лимфы. У взрослых млекопитающих и у человека основной К. о. — костный мозг, где формируются красные кровяные клетки (эритроциты), зернистые белые клетки крови (зернистые лейкоциты), кровяные пластинки (тромбоциты) и часть незернистых белых клеток крови (лимфоцитов). В др. К. о. — лимфатических узлах, селезёнке, вилочковой железе развиваются главным образом лимфоциты; лишь в селезёнке некоторых млекопитающих, кроме того, — зернистые лейкоциты и эритроциты. У зародышей млекопитающих животных и человека К. о. служат также желточный мешок и печень, а у низших позвоночных животных — почки и печень. У беспозвоночных животных клетки крови образуются непосредственно в полостных жидкостях игемолимфе.

В течение всей жизни организма  в К. о. происходит интенсивное размножение  и созревание кроветворных и лимфоидных клеток. Этим достигается восполнение естественной убыли кровяных клеток и лимфоцитов, продолжительность жизни которых составляет от нескольких дней до нескольких месяцев. Кроветворение в К. о. поддерживается стволовыми клетками, общими для всей кроветворной ткани. Они находятся главным образом в костном мозге и с кровью могут поступать в другие К. о. В зависимости от того, в какой из К. о. попали стволовые клетки, они развиваются либо в эритроциты, либо в лейкоциты, либо в тромбоциты.

Помимо кроветворных клеток, в состав К. о. входит поддерживающая ткань — строма, взаимодействие которой со стволовыми клетками во многом определяет тип кроветворения в данном К. о. В К. о. происходит образование иммунологически активных клеток (лимфоцитов, плазматических клеток) и осуществляются важные этапы воздействия антигенов на эти клетки (см.Компетенция, Иммунология).

 

 

4. Возрастные особенности крови.

 

При рождении и в первые часы жизни количество эритроцитов повышено до 6-7*1012/л. Наблюдается анизоцитоз с преобладанием макроцитов. Повышено содержание ретикулоцитов. Затем содержание эритроцитов постепенно снижается, к 10-м – 14-м суткам достигает уровня взрослого человека, но далее продолжает снижаться. Минимальное количество эритроцитов наблюдается на 3-6 месяце жизни. Это состояние «физиологической анемии». Далее содержание эритроцитов в крови медленно растёт и достигает нормы взрослого человека к периоду полового созревания. 
Лейкоциты. 
У новорождённого общее количество лейкоцитов повышено до 10-30 *109/л. К 14-м суткам жизни их количество снижается до 9-15*109/л, к 14 годам становится равным уровню взрослого человека. Это касается общего числа лейкоцитов, а процентное содержание нейтрофилов и лимфоцитов претерпевает иные изменения. У новорождённого соотношение нейтрофилов и лимфоцитов равно таковому у взрослого человека. Затем число нейтрофилов снижается, а число лимфоцитов возрастает. На 3-4 сутки их количество уравнивается. Это первый физиологический перекрест. Далее число нейтрофилов продолжает падать и достигает минимума к 1-2 годам (25%в лейкоцитарной формуле), а лимфоциты продолжают увеличиваться в числе и к 1-2 годам достигают 65% в лейкоцитарной формуле. Затем начинается обратный процесс. Число лимфоцитов постепенно падает, а нейтрофилов – растёт. В 4 года показатели снова уравниваются. Это второй физиологический перекрест. Лимфоциты продолжают снижаться в количестве, а нейтрофилы – расти. К 14 годам показатели нейтрофилов и лимфоцитов в лейкоцитарной формуле соответствуют таковым у взрослого человека.