Химические и физические свойства крови

Кровь есть жидкая ткань, состоящая из жидкости и плавающих в ней форменных элементов крови. Она представляет собой красную, густоватую и солоноватую на вкус жидкость. В крови 80% воды и 20% сухого вещества. Если предотвратить свертывание крови и поме­стить такую кровь в стакан, то через некоторое время можно будет заметить, что кровь разделится на два слоя. Сверху приблизительно ²/з объема будет занимать прозрачная, слегка желтоватая жидкость— кровяная плазма; снизу будет осадок красного цвета, занимающий около 1/3 объема . Этот осадок состоит из клеток трех видов:

эритроцитов, лейкоцитов и кровяных пластинок. Следовательно, кровь состоит из кровяной плазмы и форменных элементов, которые находят­ся в ней во взвешенном состоянии. Это обусловливает непрозрачность крови. Цвет крови изменяется в связи со степенью насыщения кислоро­дом. Кровь, богатая кислородом,—артериальная, имеет ярко-красный оттенок, а кровь, слабо насыщенная кислородом—венозная—более темный, темно-вишневый цвет.

Плазмы в крови примерно 60%. Слабо-желтый цвет ее зависит от пигмента лютеина, а также каротина (у жвачных) или ксантофила (у кур). В плазме—90—92% воды, 8—10% сухих веществ. Сухое вещество плазмы состоит преимущественно из белков и солей. Белков в плаз­ме 6—8%. Они подразделяются на две основных фракции: фракцию аль­буминов и фракцию глобулинов. В состав последней входит фибриноген, который имеет особое значение для организма, так как участвует в свер­тывании крови. Фибриногена содержится 0,1—0,4%.

По качественной характеристике в плазме преоб­ладают альбумины (в среднем 60%), среди белков печени основная доля падает на а и (3 глобулины.

Отношение альбуминов к глобулинам в крови жи­вотного называется белковым коэффициентом; у различных животных оно различно.

При нарушении динамического равновесия между белками печени и плазмы в сторону увеличения перехода белков печени в кровь отме­чается уменьшение в плазме крови альбуминов и увеличение содержа­ния в ней а- и |3- глобулинов.

Такого рода изменения в составе белков плазмы, как известно, встречаются наиболее часто при различного рода заболеваниях.

От количественного соотношения альбуминов и глобулинов зависят некоторые свойства крови, например, скорость оседания эритроцитов. Иммунные тела относятся к глобулинам.

Количество и состав белков в плазме постоянны. Если искусственно уменьшить количество белков в плазме (кровопусканием и последую­щим вливанием растворов, не содержащих белков), то нормальное количество белков вскоре восстанавливается.

Значительное снижение содержания белков в плазме резко нару­шает функции печени.

В опытах с введением в организм аминокислот с мечеными атомами азота установлено, что белки плазмы интенсивно образуются и, очевид­но, столь же быстро потребляются. Этими опытами показано непосред­ственное участие белков плазмы в обмене всего организма.

Высокое содержание общего белка плазмы крови, например, у уток, наблюдается в весеннее время и совпадает с периодом откладки яиц.

В регуляции содержания белков крови и половой продуктивности играет роль зрительный анализатор, раздражителем которого является длительность светового дня. Увеличение светового дня до 16 часов обусловливает увеличение содержания общего белка, изменение соот­ношения белковых фракций в сторону увеличения альбуминов при одно­временном снижении глобулинов (Ф. Н. Милованов).

Помимо белков, в плазме имеется незначительное количество промежуточных и конечных продуктов обмена белков—полипептиды, аминокислоты, креатин, мочевая кислота, аммиак и др. Азот всех этих

веществ называется остаточным азотом. Количество его в крови у здоровых животных составляет 0,02—0,035%.

Продукты белкового обмена с остаточным азотом всегда присут­ствуют в плазме и составляют часть среды клеток и тканей. Некоторые из этих продуктов белкового обмена оказывают влияние на функции организма, на деятельность сердца. Поэтому определение остаточного азота крови важно для клиники.

В плазме имеются и безазотистые органические вещества: углево­ды (0,06—0,16°/о)," жиры (0,1—0,2%) и продукты их распада. Углеводы в плазме содержатся в виде виноградного сахара. Содержание глюкозы в плазме крови постоянно, но различное у разных видов животных. После приема пищи, богатой сахаром, уровень глюкозы в крови может временно повыситься (гипергликемия). Стойкое повышение уровня глюкозы в крови связано с заболеванием —диабетом.

Жиры в плазме находятся в виде нейтрального жира и отчасти в виде фосфатидов (лецитин), холестерина и его эфиров. После приема большого количества жира содержание жира в плазме крови повы­шается (липемия). При диабете в крови повышается содержание про­межуточных продуктов обмена жиров—кетоновых или ацетоновых тел (р—оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота, ацетон).

Минеральных солей в плазме около 0,9%. Количество солей в плаз­ме относительно п-остоянно и в нормальных условиях колеблется в очень небольших пределах. Больше всего в плазме поваренной соли (0,6%). Остальных солей (К, Са, М§) в форме хлоридов, фосфатов и карбонатов очень мало (табл. 14).

Таблица 14

Состав плазмы крупного рогатого скота (в %)

Наименование вещества	Цифровые показатели (в %)	Характер соединений
белки	8,0	коллоиды
глюкоза	0.06	молекулярные
холестерин	0,12	соединения
лецитин	0,17
натрий	0,35
калий	0,02
кальций	0,015	ионы
магний	0,003
хлор	0,38
бикарбонаты	0.16
сульфаты	0,21
фосфаты	0,14

В плазме содержатся в минимальных количествах вещества, играю­щие существенную роль в регуляции жизненных процессов (гормоны), в процессе обмена веществ (ферменты и витамины) ив защит­ных реакциях организма (противотела, или антитела).

Удельный вес крови домашних животных колеблется в преде­лах 1,050—1,060. Эритроциты имеют удельный вес 1,090; удельный вес плазмы составляет у разных животных 1,024—1,031. Больший, по сравне­нию с плазмой, удельный вес форменных элементов, обусловливает их осаждение. Количество эритроцитов значительно влияет на удельный вес цельной крови.

Вязкость крови сравнивают с вязкостью воды. Если вязкость воды принять за 1, то вязкость цельной крови будет 3—6. Вязкость крови зависит от количества белков плазмы и от количества эритроцитов.

Число эритроцитов Вязкость крови

6,7 млн. » 6,48

7,4 » 8,10

8,4 » 17,30

9,3 » 20,90

Осмотическое давление крови млекопитающих равно 7 атм. Его величина имеет важнейшее физиологическое значение. Если эритроциты погрузить в раствор МаС1 с более высоким, чем плазма кро-ви, осмотическим давлением (гипертонический раствор), то вода из них будет выходить в раствор электролитов; они сморщиваются, и процессы жизнедеятельности в них нарушаются. Обратное влияние на эритроциты оказывает раствор с меньшим осмотическим давлением (гипотонический); вода из такого раствора переходит в эритроциты, отчего они набухают, увеличиваются в объеме и, если понижение осмотического давления очень значительно, вовсе разрушаются.

Так же, как и на эритроциты, изменение осмотического давления крови и лимфы будет влиять и на любые клетки организма.

Вот почему сохранение постоянства осмотического давления крови и лимфы—важнейшее условие сохранения жизнедеятельности клеток. Осмотическое давление крови связано в основном с присутствием мине­ральных солей.

Осмотическое давление плазмы крови теплокровных животных при­близительно равно осмотическому давлению 0,9%-ного раствора МаС1. Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление, называют и з о-тоническими.0,9%-ный раствор поваренной соли изотоничен плазме крови млекопитающих животных и птиц (для амфибий—0,6%), почему он и получил название физиологического раствора

Величина осмотического давления определяется криоскопически, т. е. измерением температуры замерзания раствора.

Понижение точки замерзания раствора на 1° соответствует 12 атм. осмотического давления. Депрессия крови, т. е. понижение ее точки за­мерзания, равна 0,56°, что соответствует осмотическому давлению в 7 атм. ......

Незначительные изменения осмотического давления крови происхо­дят под влиянием обмена веществ. Клетки тела забирают из крови круп­номолекулярные питательные вещества: аминокислоты, углеводы, жиры, а выделяют в кровь мелкомолекулярные конечные продукты обмена. Поэтому осмотическое давление незначительно возрастает в жидкостях, оттекающих от работающего органа.

Незначительная часть осмотического давления зависит от коллоидов плазмы крови (25—30 мм рт. ст. из 7 атм общего осмотического давле­ния). Осмотическое давление, обусловленное коллоидами плазмы крови, называется онкотическим. Несмотря на свою незначительную ве­личину, онкотическое давление оказывает влияние на движение жидко­сти между капиллярами и тканями и имеет большое значение в лимфообразовании и в образовании мочи.

Постоянство осмотического давления связано в основном с постоян­ством минерального состава крови. Почки, потовые железы, пищевари­тельный тракт быстро удаляют из организма все вещества, которые мог­ли бы изменить нормальный состав крови, а также излишнюю воду. Способность организма сохранять постоянство осмотического давления мож­но иллюстрировать следующим опытом. Лошади в вену вводится 7 л 5%-ного раствора сернокислого натрия, что может увеличить осмотичес­кое давление в два раза. Однако этого не происходит. Уже через 10 мин. осмотическое давление плазмы крови близко к норме, а через 2 часа оно становится совершенно нормальным. Избыток введенной соли выделя­ется с мочой, калом и слюной.

Благодаря деятельности выделительных органов процессы, постоян­но протекающие в организме (обмен веществ) и могущие вызывать сдвиг осмотического давления, не оказывают на него существенного влияния.

Наряду с регуляцией постоянства осмотического давления, важную роль играет регуляция постоянства соотношения между различными ионами, содержащимися в плазме. Основное значение имеет соотноше­ние между ионами Ма, Са, К.

Изменение нормального соотношения между этими ионами ведет, как мы увидим далее, к серьезным нарушениям в деятельности важней­ших органов: нервной системы, сердца и др. Поэтому во всех физиоло­гических исследованиях, когда нужно сохранить нормальную жизнедея­тельность организма или его отдельных тканей, необходимо пользовать­ся растворами, имеющими не только одинаковое с плазмой осмотичес­кое давление, но и одинаковое относительное содержание Ма, Са, К.

Вот почему физиологический раствор 0,9% NаС1 по существу не яв­ляется полноценным физиологическим раствором. Введение его в боль­ших количествах вызывает нарушение в соотношении катионов плазмы и приводит к серьезным нарушениям жизнедеятельности организма.

В представленной ниже таблице указаны употребляемые в физиоло­гической практике растворы.

В жидкость Тироде введены соли магния и фосфорной кислоты, играющие большую роль в процессах промежуточного обмена.

Реакция крови, как и всякого раствора, обусловлена концентра­цией в крови водородных (Н) и гидроксильных (ОН) ионов. Раствор имеет кислую реакцию, если в нем содержится избыток Н-ионов, он ста­новится щелочным при увеличении концентрации ОН-ионов.

Активная реакция крови, определяемая концентрацией водородных ионов, в значительной мере зависит от неорганического ее состава (угле­кислоты, углекислых солей).

Реакция крови слабощелочная, рН ее у разных сельскохозяйствен­ных животных отличается незначительно:

Вид животного рН крови (в среднем)

Лошади ........ 7,40

Крупный рогатый скот . 7,50

Овцы ......... 7,49

Свиньи ........ 7,47

Собаки ........ 7,40

Кролики ....... 7,58

Куры ......... 7,42

Величина активной реакции имеет важное биологическое значение, так как внутриклеточные процессы протекают нормально только при определенном рН. Сдвиги реакции, даже сравнительно небольшие, в сто­рону ли кислотности, в сторону ли щелочности резко нарушают физио­логические процессы в организме. Активная реакция крови поддер­живается на постоянной величине. Имеют место лишь кратковре­менные сдвиги в пределах увеличения или уменьшения рН на 0,1— 0,2. Длительный сдвиг крови больше чем на 0,3—0,4 несовместим с жизнью.

Поддержанию активной реакции крови способствуют так называе­мые буферные свойства крови. Буферными свойствами будет обла­дать раствор, в котором имеется слабая, малодиссоциированная кисло­та и щелочная соль этой кислоты. В крови слабая кислота—угольная (Н2СОз) и соль ее — двууглекислый натрий или калий (ВНСОз) обра­зуют буферную систему

(Н+) == К ^Н2С03 /BHCO3

где К—постоянная величина—константа, а В—ион натрия или калия. Если к раствору бикарбоната, т. е. к НСОз-ионам (к щелочным ионам или анионам) прибавляются Н-ионы (кислые ионы, или катионы), на­пример, крепкая кислота, то реакция все-таки не изменится в кислую сторону, так как катионы (Н-ионы) воспринимаются анионами бикарбо­ната (НСОз-ионами), и образуется молекула слабой, т. е. относительно мало распадающейся на ионы углекислоты (Н2СОз). В крови угольная кислота под влиянием фермента карбоангидразы распадается на воду и углекислый газ; последний выделяется с выдыхаемым воздухом через легкие.

Отношение угольной кислоты к бикарбонату при этом остается прежним. При поступлении в кровь щелочей происходит нейтрализация угольной кислоты. Избыток образовавшегося при этом бикарбоната вы­водится почками. Отношение угольной кислоты к бикарбонату, как и в первом случае, остается прежним.

К буферам крови, т. е. веществам, которые защищают кровь от из­менения реакции при притоке кислот и щелочей, относятся:

1. Угольная кислота — двууглекислый натрий (карбонатная буфер­ная система).

2. Одноосновной и двуосновной фосфорнокислый натрий (фосфат­ная буферная система).

3. Белки плазмы, обладающие свойством отщеплять и водородные, и гидроксильные ионы в зависимости от активной реакции среды.

Наиболее значительна буферная способность гемоглобина—пигмен­та, содержащегося в эритроцитах и являющегося по химической природе сложным белком.

Благодаря буферным свойствам реакция крови отличается большим постоянством. Так, например, чтобы произвести сдвиг реакции крови в

кислую сторону, необходимо добавить к крови в 327 раз больше кислоты, чем к воде; к плазме нужно прибавить в 60 раз больше едкого натрия, чем к воде, чтобы вызвать одинаковое изменение реакции.

Накапливающиеся в процессах обмена углекислота, молочная кис­лота и другие продукты вследствие буферных свойств крови не вызы­вают обычно значительных изменений активной реакции крови. Особен­но хорошо защищен организм от сдвига реакции в кислую сторону, так как в процессе обмена веществ образуются в основном кислоты. Этому препятствуют щелочные соли крови. Они играют роль резерва основа­ний, могущих в случае необходимости нейтрализовать поступающие в кровь кислоты. Поэтому запас щелочей, содержащийся в плазме, обозна­чают как щелочной резерв. При кормлении животных кормами с преобладанием кислых эквивалентов щелочной резерв у них уменьша­ется, при кормлении же кормами с преобладанием щелочных эквивален­тов — увеличивается.

Исследованиями Пирогова показано, что лошади лучше выполняют напряженную работу и меньше утомляются, если у них в крови доста­точный щелочной резерв.

Резервная щелочность у разных животных неодинакова. Мала она у сосунов, поэтому у них легче может наступить смещение рН крови.

Резервная щелочность в 100 мл крови составляет:

Лошадь—

рысак— 560— 620 мг %

верховая —520—620 мг%

тяжеловоз—470—540

Овца —460—520 » » :

Крупный рогатый

Коза —380—520 »

Скот —460—540 » » Верблюд —700—780 » »

Во время интенсивной работы резервная щелочность крови расхо­дуется на нейтрализацию кислых продуктов (молочная кислота и др.), накапливающихся во время работы. Так, например, щелочной резерв крови у скаковых лошадей в состоянии покоя составлял 540 мг°1о, а после скачек только 270 мг°1о.

Несмотря на наличие буферов и хорошую защищенность организма от изменения активной реакции крови, сдвиги в сторону повышения кислотности или щелочности крови все же наблюдаются при некоторых физиологических и в особенности патологических условиях. Например, при напряженной мышечной работе, когда в кровь поступает большое количество молочной кислоты, так же как и при некоторых заболева­ниях, сопровождающихся поступлением в кровь больших количеств ор­ганических кислот, например, при сахарной болезни (диабет), регуляторные механизмы оказываются недостаточными, и реакция крови сдви­гается в кислую сторону. Такое состояние называется ацидозом. Аци­доз—это состояние, при котором в тканях организма имеется избыточ­ное, по сравнению с нормой, количество кислот. Если дело ограничива­ется только уменьшением щелочного резерва без действительного умень­шения рН крови, то такое состояние называют компенсированным ацидозом. Если же щелочного резерва уже не хватает для предот­вращения сдвига рН, то мы имеем дело с некомпенсированным ацидозом.

Алкалоз, или сдвиг реакции крови в щелочную сторону, наблю­дается, например, при усиленной вентиляции легких, когда много выво­дится углекислого газа.

В поддержании постоянной реакции крови имеет значение и работа выделительных органов, удаляющих из организма избыток кислот или щелочей.