Физико-химические свойства крови
К физико-химическим свойствам крови относятся: вязкость крови, относительная плотность, осмотическое давление крови, активная реакция крови (рН), суспензионные свойства крови.
Вязкость крови в 3-5 раз больше вязкости дистиллированной воды. Удельный вес составляет - 1,045, осмотическое давление - 7-7,5 атмосфер.
Осмотическое давление - сила, которая обеспечивает переход растворителя через биологическую мембрану из одной среды в другую в силу осмотического градиента (разность концентрации вещества). Осмотическое давление в основном создается минеральными веществами, так как частицы их очень малы, в единице объема их очень много.
Создают ли другие вещества плазмы крови осмотическое давление? Да! Белки, мочевина, глюкоза и др. Однако их роль в этом ничтожна (они для плазмы крови являются осмотически низкоактивными веществами), так как размеры этих веществ плазме крови большие, а в единице объема крови их ничтожно мало. Поэтому они создают небольшое осмотическое давление. Для определения осмотического давления чаще всего используется криоскопический метод (метод определения точки замерзания раствора). Известно, что одномолярный раствор неэлектролита, замерзающий при температуре (-1,85 0С), создает осмотическое давление, равное 22,4 атмосферы. Определив температуру крови и сравнив ее с эталоном, о котором говорилось выше, мы легко вычислим осмотическое давление крови (в 7,0-7,5 атмосферы).
В организме человека постоянно создаются условия для сдвига осмотического давления в ту или иную сторону: в одном случае, он потребляет жидкость, в другом - соли. Исследования свидетельствуют, что резкие отклонения осмотического давления приводить к нарушению функции, прежде всего, крови. Так, если заметно увеличивается давление крови вследствие поступления большого количества солей, то по законам осмоса (осмотического градиента) вода из клеток крови выходит в плазму, объем их уменьшается и наблюдается плазмолиз, сопровождающийся нарушением их функции. Если же осмотическое давление крови уменьшается вследствие поступления большого количества воды, то в этом случае наблюдается обратное явление: жидкость по концентрационному градиенту поступает из плазмы в клетку крови, клетки крови увеличиваются в объеме и могут подвергаться разрушению (гемолиз). Таким образом, резкие колебания осмотического давления могут быть несовместимы с жизнью организма. В связи с этим осмотическое давление следует учитывать при приготовлении искусственных растворов, которые используются в медицине с лечебной целью, и прежде всего, как кровезаменители. Согласно величине осмотического давления различают следующие растворы:
a) Изотонический - искусственно приготовленный раствор, осмотическое давление которого соответствует осмотическому давлению плазмы крови. Изотоническими растворами являются: 0,9%-й раствор поваренной соли, 5%-й раствор глюкозы и др. Учитывая не только величину осмотического давления, но и солевой, и другие компоненты состава крови, были предложены следующие изотонические растворы: раствор Рингера (по имени ученого), в который, кроме поваренной соли, добавляются соли кальция и калия; раствор Рингера-Локка – раствор Рингера с глюкозой; раствор Тироде, в котором кроме указанных выше веществ содержатся соли магния и бикарбонаты. Изотонический растворы можно вводить внутривенно, внутримышечно и подкожно, не опасаясь, что они сдвинуть осмотическое давление.
b) Гипертонический - искусственно приготовленный раствор, осмотическое давление которого больше осмотического давления плазмы крови. К таким растворам относятся: 40%-й раствор глюкозы, 20%-й раствор поваренной соли и др. Такие растворы с лечебной целью можно вводить только внутривенно, ибо при ряде путей введения (например, внутримышечно) они вызывают разрушение клеток и некроз ткани в целом. В основном, гипертонические растворы применяются наружно в виде аппликаций.
c) Гипотонический - искусственно приготовленный раствор, осмотическое давление которого меньше осмотического давления плазмы крови, которые практической медицине почти не используются.
Как было отмечено выше, резкое уменьшение осмотического давления приводит к разрушению клеток или гемолизу, который рассматривается как осмотический, основанный на концентрационном градиенте. Однако, следует помнить, что клетки крови обладают значительной стойкостью (резистентностью) к осмотическим силам. Наблюдения показали что, например, эритроциты начинают разрушатся только в концентрации поваренной соли 0,45-0,40-й % (верхняя граница стойкости эритроцитов), а заканчивается это разрушение при концентрации поваренной соли 0,35-0,30% (нижняя граница стойкости эритроцитов). Неодинаковая устойчивость эритроцитов к осмотическим силам объясняется их возрастными различиями: “молодые” эритроциты - более стойкие к осмосу, “возрастные” - менее стойкие. Кроме осмотического гемолиза различают также температурный (действие высоких и низких температур), механический (механическое воздействие на клетки крови при соприкосновении их между собой и со стенками сосуда), биологический (действие на клетки разнообразных веществ, вызывающих разрушение клеток: токсины, выделяемые микроорганизмами, глистами и др.) и, наконец, химический гемолиз, имеющий место при воздействии на клетку крови химических веществ - кислот, щелочей. Изучение химической стойкости эритроцитов, в частности, нашло практическое применение в медицине. Метод изучения химической стойкости эритроцитов зародился в стенах Красноярского мединститута и был предложен учеными Гительзоном и Терсковым. Метод получил название кислотных эритрограмм. Сущность этого метода заключается в том, что кровь помещается в слабый (0,02%) раствор соляной кислоты, в котором эритроциты разрушаются не сразу, а в течение определенного времени и в зависимости от их возраста. Поэтому можно наблюдать, так называемую кинетику гемолиза клеток, используя фотоэлектроколориметрический метод, и представить ее графически в виде кривой, называемой эритрограмма. Как показали исследования, проведенные в этом направлении, гемолиз эритроцитов в указанном растворе начинается через 1,5-2 минуты, затем постепенно нарастает, достигая своего максимума на 4-й минуте, и заканчивается на 5-й минуте. Метод кислотных эритрограмм позволил дифференцировать эритроциты по химической стойкости на низкостойкие, среднестойкие и высокостойкие. Естественно, что любые сдвиги эритрограммы (вправо, влево) свидетельствуют, прежде всего, о нарушении костномозгового кроветворения или о том, что в крови появились вещества, которые изменяют стойкость эритроцитов. Отсюда метод кислотных эритрограмм и получил свое диагностическое значение.
Организм человека, несмотря на имеющиеся условия сдвига осмотического давления в ту или иную сторону, способен удерживать его на постоянном уровне. Об этом, в частности, свидетельствуют опыты ученого Гамбургера: в организм лошади вводится до 10 литров гипертонического раствора сернокислой магнезии (7%). Несмотря на это, через некоторое время осмотическое давление крови у лошади приходило к норме. Поддержание осмотического давления крови на относительно постоянном уровне осуществляется функциональной системой. Воспринимающая часть этой системы представлена особыми нервными окончаниями - осморецепторами, воспринимающими осмотическое давление. Установлено, что они находятся в сосудистых рефлексогенных зонах (стенки дуги аорты, синокаротидных образований [bulbus caroticus - место разветвления a. carotis communis на aa. carotis interna et externa]) и в области гипоталамуса [отдел промежуточного мозга]. К механизмам регуляции относится водно-солевой центр, расположенный в области гипоталамуса, и некоторые гормоны, участвующие в регуляции водно-солевого обмена (альдостерон, вазопрессин). Вазопрессин образуется в гипоталамусе и регулирует обратное всасывание в почках воды (чем больше гормона, тем больше всасывается воды и наоборот). Альдостерон - гормон надпочечников, регулирующий обратное всасывание Na+ из первичной мочи (чем больше выделяется гормона, тем больше подвергается всасыванию ионы натрия и наоборот). Исполнительной частью этой системы являются выделительные органы (почки, потовые железы, желудочно-кишечный тракт).
Как срабатывает эта функциональная система? Если в кровь поступает большое количество воды, то в ответ, получая информацию от осморецепторов, водно-солевой центр начинает вырабатывать меньше вазопрессина и стимулировать выработку гормона альдостерона. В результате в почках обратное всасывание воды из первичной мочи уменьшается, но увеличивается возврат в кровь ионов натрия. С течением времени осмотическое давление крови восстанавливается, при этом выделяется много мочи, в которой содержится мало солей.
Если же в кровь поступает большое количество солей, то продукция гормона вазопрессина увеличивается, но зато синтез гормона альдостерона уменьшается, в результате чего обратное всасывание в почках воды возрастает, но уменьшается поступление Na+ в кровь. В этом случае выделяется мало мочи, но в ней содержится много солей. Вследствие этих процессов осмотическое давление крови существенно не отклоняется от нормы.