Роль гемоглобина в поддержании постоянства рн крови

24. РН крови. Буферные системы крови и их характеристика. Буферный резерв крови. Функциональная система поддержания оптимального для метаболизма постоянства реакции (pH) крови.

Концентрация водородных ионов, которая выражается отрицательным логарифмом молярной концентрации ионов водорода — рН (рН=1 означает, что концентрация равна 10-1 моль/л; рН=7 означает, что концентрация ионов составляет 10-7 моль/л, или 100нмоль), существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химическую свойства биомолекул и надмолекулярных структур. Норма рН: внутри клетки — рН=7,0 или 100 нмоль/л, внеклеточная жидкость — рН 7,4, или 40 нмоль/л, артериальная кровь — рН 7,4, или 40 нмоль/л, венозная кровь — рН 7,35, или 44 нмоль/л. Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, — 7,0-7,8, или от 16 до 100 нмоль/л.

Буферные системы крови:

1. Гемоглобиновый буфер находится в эритроцитах.

Поддержание оптимального кислотно-основного состояния крови. Восстановленный гемоглобин — HHb, HHb+КОН=КНb+H2O; KHb+KCl=HHb+KCl.

Представлен системой «дезоксигемоглобин-оксигемоглобин». При накоплении в эритроцитах избытка водородных ионов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе ион водорода (связывает ионы водорода). Этот процесс происходит в период прохождения эритроцита по тканевым капиллярам, благодаря чему не возникает закисления среды, несмотря на поступление в кровь большого количества угольной кислоты. В легочных капиллярах в результате повышения парциального напряжения кислорода гемоглобин присоединяет кислород, отдавая ионы водорода, которые используются для образования угольной кислоты и в дальнейшем выделяется через легкие.

2. Карбонатный буфер.

H2CO3+KOH=KHCO3+H2O; KHCO3+HCl=H2CO3+KCl; H2CO3=H2O+CO2. Емкость буфера пост. За счет частоты дыхания.

Представлен бикарбонатом (гидрокарбонатом) натрия и угольной кислотой (NaHCO3/H2CO3)/ В норме соотношение этих компонентов должно быть 20:1, а уровень бикарбонатов — в пределах 24 ммоль/л. При появлении в крови избытка ионов водорода в реакцию вступает бикарбонат натрия, в результате чего образуется нейтральная соль и угольная кислота, происходит замена сильной кислоты (хорошо диссоциирующей на анион и ионы водорода) на более слабую кислоту (она слабее диссоциирует на анион и ион водорода), какой является угольная кислота. Избыток угольной кислоты выделяется легкими. При появлении в крови избытка щелочи или щелочного продукта в реакцию вступает второй компонент бикарбонатного буфера — угольная кислота, в результате чего образуется бикарбонат натрия и вода. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Таким образом, благодаря легким и почкам соотношение между бикарбонатом и угольной кислотой поддерживается на постоянном уровне, равном 20:1.

3. Фосфатный буфер.

KH2PO4+KOH=K2HPO4+H2O; K2HPO4+HCl=KH2PO4+KCl.

Представлен солями фосфорной кислоты, двух- и однозамещенным натрием (Na2HPO4 и NaH2PO4) в соотношении 4:1. При появлении в среде кислого продукта образуется однозамещенный фосфат NaH2PO4 — менее кислый продукт, а при защелачивании образуется двузамещенный фосфат Na2HPO4. Избыток каждого компонента фосфатного буфера выводится с мочой.

4. Белковый буфер.

Функциональная система поддержания рН: ЦНС (гипоталамус, дыхательный центр) — поведение: внешнее дыхание; функции почек, функции ЖКТ, рег. Метаболизма — результат: 7,4 — хеморецепторы.

За счет наличия в составе белков плазмы щелочных и кислых аминокислот белок связывает свободные ионы водорода, т.е. препятствует закислению среды; одновременно он способен сохранить рН среды при ее защелачивании.

Поддержание рН крови является важнейшей физиологической задачей — если бы не существовало механизма поддержания рН, то огромное количество кислых продуктов, образующихся в результате метаболических процессов вызывало бы закисление (ацидоз). Можно выделить 4 основных механизма поддержания КЩР (кислотно-щелочного равновесия): буферирование; удаление углекислого газа при внешнем дыхании; регуляция реабсорбции бикарбонатов в почках; удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водорода в почках).

Дыхательный (респираторный) механизм регуляции, деятельность почек; ацидоз <= 7,4 <= алкалоз; респираторный ацидоз <= 7,4 => респираторный алкалоз (почки); почки ацидоз <= 7,4 => почки алкалоз (респират.)

25. Функциональная система поддержания оптимального для метаболизма агрегатного состояния крови: свертывающая и противосвертывающая системы крови. Механизм свертывания крови: основные стадии и их характеристики.

Кровь обладает текучестью, зависящей от уровня гематокрита, содержания в плазме белков и других факторов. Основная роль принадлежит системе РАСК (регуляции агрегатного состояния крови). В интактном организме текучесть крови максимальная, что способствует оптимальному кровообращении. При травме кровь должна свертываться. Это гемостаз. В основе гемостаза лежат сложнейшие механизмы, в которых принимают участие многочисленные факторы свертывающей, противосвертывающей и фибринолитической систем. Первые шаги по пути раскрытия механизмов свертывания крови сделал более 100 лет тому назад дерптский физиолог А. А. Шмидт. Он обнаружил некоторые факторы свертывания, признал ферментативную природу реакций и их фазность. В ответ на повреждение сосуда развертываются два последовательных процесса — сосудисто-тромбоцитарный гемостаз и коагуляционных гемостаз.

Противосвертывающие механизмы — это вещества, которые растворяют тромб, оказывая фибринолитическое действие, и вещества, препятствующие свертыванию крови, которые называются антикоагулянтами.

Свертывающая система крови.

Процесс свертывания: повреждение — сосудисто-тромбоцитарный гемостаз:

1. Констрикция (сужение) сосудов: рефлекторно (боль); серотонин, адреналин, тромбоксан А2.

2. Адгезия (тромбоциты начинают приклеиваться к стенкам поврежденного сосуда); агрегация тромбоцитов (слипаются друг с другом); «белый тромб» — сгусток тромбоцитов, уплотняется (ретракция)

Коагуляционный гемостаз — ряд последовательных реакций с участием факторов свертывания крови — эти факторы есть в плазме, в тканях, клетках, в клетках поврежденных сосудов; 12 факторов свертывания крови:

I. из фибриногена (синтезируется в печени) образуется фибрин (основной компонент тромба)

II. Протромбин — основной белок плазмы, образуется в печени — тромбин (активирует фибриноген)

III. тканевой тромбопластин — образуется в печени.

IV. ионы кальция

V. проакцелерин, или Ас-глобулин (он же VI фактор)

VI. нет. (был активированный проакцелерин)

VII. проконвертин

VIII. антигемофильный глобулин А

IX. антигемофильный глобулин В (фактор Кристмаса)

X. фактор Стюарта-Прауэра

XI. антигемофильный глобулин С (плазменный тромбопластин)

XII. фактор Хагемана (фактор контакта)

XIII. фибринстабилизирующий фактор

XIV. фактор Флетчера (прокалликреин)

XV. фактор Фитцжеральда (кининоген)

Свертывание происходит в 4 фазы. В первой фазе образуется протромбиназа — сложный комплекс — фермент, способствующий переходу протромбина в тромбин (вторая фаза). Третья фаза — образование фибрина из фибриногена под влиянием тромбина. Затем происходит 4-ая фаза — ретракция или уплотнение сгустка.

Основные этапы гемкоагуляции.

1. Образование протромбиназы (Xa+Va+Ca2++фосфолипиды) — протромбин→тробмин→фибриноген→фибрин. Самый долгий, происходит в тканях (внешний механизм)и внутри сосуда (внутренний).

Внутренний путь: сводится к активации X фактора. III →VII→VIIa (Ca2+, фосфолипиды)→VIIa и VIIIa дают комплекс тот же, что и во внешнем механизме — X→Xa+Va+Ca2++ ФЛ.

Внешний путь: в результате взаимодействия крови с тканью активируется тканевой тромбопластин (III). XII→XIIa→XI→XIa→IX→IXa→VIII→VIIIa→тот же комплекс VIIa и VIIIa — X→Xa+Va+Ca2++ ФЛ.

2. Заключается в переходе протромбина в активный фермент тромбин. Для этого требуется протромбиназа. Процесс идет очень быстро и лимитирующим является лишь появление в крови протромбиназы.

3. Образование фибрина. Под влиянием тромбина и ионов кальция от фибриногена отщепляются фибринопептиды А и В и он превращается в растворимый белок — фибрин. Фибриноген→фибрин→полимер→ретракция «красный тромб». Для эффективной закупорки раны под влиянием тромбостенина тромбоцитов происходит ретракция сгустка.

Соседние файлы в предмете Нормальная физиология

• #
• #
• #

Источник

Какую роль в организме играет гемоглобин и что значит, если он повышен или понижен?

Цифры напротив символа Hb, или гемоглобина, в бланке с результатами общего анализа крови могут раскрыть врачу причины низкого давления, головокружения, судорог ног пациента, а также оповестить о надвигающихся серьезных угрозах. Своевременное выявление отклонений и приведение концентрации гемоглобина в норму позволит избежать серьезных проблем со здоровьем. Речь идет о снижении рисков инфарктов и инсультов у людей в возрасте, патологий развития детей, ухудшения состояния матери и плода во время беременности.

Что такое гемоглобин и каковы его функции

Гемоглобин (Hb) — сложный железосодержащий белок, содержащийся в эритроцитах (красных кровяных тельцах) крови и частично присутствующий в свободном виде в плазме. Именно он осуществляет перенос кислорода от легких к клеткам и углекислого газа — в обратном направлении. Если говорить образно, то эритроцит — это своеобразное грузовое судно, курсирующее по кровяному руслу, а молекулы гемоглобина — контейнеры, в которых транспортируется кислород и углекислый газ. В норме один эритроцит вмещает порядка 400 млн молекул гемоглобина.

Участие в газообмене — важнейшая, но не единственная функция «кровяных шаров» (от греч. haima — «кровь» + лат. globus — «шар»). Благодаря своим уникальным химическим свойствам гемоглобин является ключевым элементом буферной системы крови, поддерживающим кислотно-щелочной баланс в организме. Hb связывает и выводит на клеточном уровне кислые соединения (препятствует ацидозу — закислению тканей и крови). А в легких, куда он поступает в форме карбгемоглобина (HbCO2), за счет синтеза углекислоты предотвращает противоположный процесс — защелачивание крови, или алкалоз[1].

Производная Hb — метгемоглобин (HbOH) — обладает еще одним полезным свойством: прочно связывать синильную кислоту и другие токсичные вещества. Таким образом, железосодержащий белок принимает удар на себя и снижает степень отравления организма[2].

Итак, гемоглобин крайне важный элемент жизнедеятельности и патологическое уменьшение его концентрации (анемия или малокровие) может спровоцировать в лучшем случае ломкость ногтей и волос, сухость и шелушение кожи, мышечные судороги, тошноту и рвоту, головокружение. Острая же форма анемии вызывает кислородное голодание клеток, приводящее к обморокам, галлюцинациям и фатальным последствиям — гипоксии мозга, атрофии нервных клеток, параличу дыхательной системы.

Как должно быть в норме

Уровень гемоглобина в нашей крови может несколько увеличиваться и уменьшаться по естественным причинам. Обновление гемоглобина связано с жизненным циклом эритроцита, к которому он прикреплен. Так, примерно каждые 120 дней часть молекул гемоглобина вместе с эритроцитами отправляется в печень — на расщепление и после вновь синтезируется, присоединяясь к свободному эритроциту[3].

Количество гемоглобина зависит от возраста и пола, меняется в процессе вынашивания и рождения ребенка[4].

На гемоглобин также оказывают влияние специфические условия труда или проживания (например, повышенные показатели бывают у пилотов и жителей гористой местности), приверженность вегетарианству и донорство (эти факторы, напротив, снижают гемоглобин)[5].

Согласно рекомендациям ВОЗ[6], нормой гемоглобина считается:

• для детей от полугода до 5 лет — 110 г/л и выше;
• для детей 5-11 лет — 115 г/л и больше;
• для детей 12-14 лет, а также девушек и женщин (15 лет и старше) — 120 г/л и выше;
• для мужчин (15 лет и старше) — 130-160 г/л.

Беременным женщинам, обеспечивающим минералами (в том числе железом) себя и малыша, важно следить, чтобы уровень гемоглобина не падал ниже 110 г/л. Отметим, что, по данным ВОЗ, железодефицитная анемия (ЖДА) диагностируется у 38,2% беременных на планете[7]. Дефицит молекул гемоглобина может возникнуть после 20-й недели «интересного положения»: из-за увеличения объема циркулирующей крови, растущих потребностей плода, уменьшения поступления и всасывания железа вследствие токсикоза и расстройств ЖКТ. В это время женщину может мучить слабость, головокружение, одышка даже при непродолжительной ходьбе, судороги нижних конечностей. Опасное следствие острых форм ЖДА — преждевременные роды, задержки в развитии плода.

Кстати, необычные вкусовые запросы беременных (вплоть до анекдотичных, таких как салат из жареной клубники и селедки) порой тоже связаны с потребностью в железе для синтеза гемоглобина. Роды, сопровождающиеся потерей крови, ведут к дополнительному понижению гемоглобина. В целом от зачатия до появления ребенка на свет организм женщины утрачивает порядка 700 мг железа, еще 200 мг — за период лактации[8]. На восстановление запасов требуется не менее трех лет.

Виды анализов на гемоглобин

Подсчет числа молекул гемоглобина производится при общем анализе крови. Помимо количества белка (строка Hb), в бланке анализа могут указать MCH/MCHC, что соответствует среднему содержанию/концентрации гемоглобина в эритроците. Это уточнение позволяет подсчитать полезный железопротеин и исключить из расчета аномальные, нестабильные формы гемоглобина, не способные переносить кислород.

Для измерения гемоглобина во внелабораторных условиях — в машинах скорой помощи или при проведении профилактических выездных осмотров — применяются специальные гемоглобинометры. Это портативные приборы, в которые помещается кровь с реагентом для фотометрического автоматического определения количества гемоглобина.

Для массового тестирования на анемию в странах третьего мира ВОЗ разработала малозатратный колорометрический метод исследования. При колориметрии каплю крови наносят на специальную хроматографическую бумагу и сопоставляют ее со шкалой цветов, соответствующих разным показателям гемоглобина с шагом 20 г/л[9].

Уровень гликированного гемоглобина определяется и при биохимическом анализе венозной крови. Цель исследования в данном случае — определение глюкозы в крови, которая образует прочное соединение с гемоглобином и лишает его возможности транспортировать кислород. Показатель важен для диагностики сахарного диабета и оценки эффективности его лечения.

Чем опасен повышенный гемоглобин в крови

Высокий гемоглобин может быть вызван объективной нехваткой кислорода, стимулирующей организм на увеличенное производство этого белка крови. Подобная патология часто фиксируется у экипажей воздушных судов и часто летающих пассажиров, жителей высокогорья, альпинистов, горнолыжников. В силу большей потребности в кислороде повышенный уровень гемоглобина свойственен профессиональным спортсменам, преимущественно лыжникам, легкоатлетам, борцам, тяжелоатлетам. Это физиологический механизм компенсации, не вызывающий никаких медицинских опасений (кавказское долголетие — яркий тому пример).

Повысить гемоглобин может и пагубная привычка: во время курения человек вдыхает меньше кислорода, чем требуется, и организм реагирует на это выработкой дополнительного гемоглобина.

К сожалению, повышенный гемоглобин может указывать и на патологии системы кроветворения: эритроцитоз, рак крови, обезвоживание организма, порок сердца и легочно-сердечную недостаточность, а также на непроходимость кишечника[10].

Увеличенное количество гликированного гемоглобина отмечается при сахарном диабете: часть молекул Hb «перетягивает» на себя глюкозу, и для нормального дыхания требуются добавочные кислородные «контейнеры»[11].

Повышенный свободный гемоглобин в плазме фиксируется и при ожоговых поражениях вследствие разрушения эритроцитов с высвобождением из них гемоглобина[12].

Опасность высокого гемоглобина (+20 г/л от нормы и более) заключается в сгущении и увеличении вязкости крови, приводящему к образованию тромбов. Тромбы, в свою очередь, могут вызвать инсульт, инфаркт, кровотечение в ЖКТ или венозный тромбоз[13].

Гемоглобин ниже нормы: что это значит и к чему приводит

Железо — один из самых распространенных и легко добываемых химических элементов на Земле. При этом, как ни парадоксально, от дефицита железа в организме страдает больше людей, чем от какого-либо другого нарушения здоровья[14]. В группе риска население из низких социальных слоев, не получающее достаточного количества железа из продуктов питания, женщины репродуктивного возраста и дети, то есть люди, у которых «приход» элемента меньше «расхода».

Причиной низкого уровня гемоглобина (минус 20 г/л от нормы и более) зачастую являются скудное или несбалансированное питание — недостаточное поступление железа и меди, витаминов A, С и группы B или употребление железосодержащей пищи совместно с цинком, магнием, хромом или кальцием, которые не позволяют Fe усваиваться[15].

Низкие показатели могут наблюдаться у вегетарианцев, т.к. негемовое железо из растительной пищи усваивается намного хуже, чем гемовое, источником которого служат продукты животного происхождения[16].

Смежная причина — наличие кишечных паразитов, которые перехватывают поступающие микроэлементы и витамины. Усвоению железа могут также мешать проблемы с желудочно-кишечным трактом.

Заметное снижение уровня гемоглобина сопровождает кровопотери, вызванные ранениями, оперативным вмешательством, менструацией, кровотечениями, возникающими во время родов и абортов, а также при донации крови и ее компонентов.

На уровень гемоглобина влияют и скрытые кровопотери при патологии ЖКТ (язвы желудка и ДКП), варикозе, миомах и кистах органов женской половой системы, кровоточивость десен.

Причины снижения гемоглобина, возникающие во время беременности и лактации, а также осложнения, к которым они могут привести, мы рассмотрели выше. Длительный железодефицит у мужчин, детей и небеременных женщин имеют сходную симптоматику: ухудшение состояния кожи, ногтей и волос, головокружение, обмороки, онемение рук и ног, беспричинная слабость.

Кислородное голодание вследствие недостатка гемоглобина может привести к ухудшению памяти, замедлению нервных реакций, в запущенной форме — к атрофии клеток мозга и других органов и систем организма.

Усиленное кровообращение (более частый прогон гемоглобина от легких к тканям и обратно) чревато проблемами с сердцем и сосудами: кардиомиопатией и развитием сердечной недостаточности.

Низкий гемоглобин негативно отражается на буферной функции: это значит, что закисление крови подрывает иммунную защиту организма, снижает сопротивляемость простудным и инфекционным заболеваниям.

Наиболее уязвимы перед анемией дети и подростки. Острый дефицит жизненно важного минерала может сказаться на их умственном и физическом развитии[17].

Гемоглобин — незаменимый участник жизнедеятельности, на который возложены важнейшие функции: перенос кислорода и углекислого газа, сохранение кислотно-щелочного баланса, противостояние ядам. Еще одна функция — сигнальная — помогает по отклонению уровня гемоглобина от нормы выявить риски развития патологий и принять контрмеры. Таким образом, контроль и оперативная коррекция уровня гемоглобина — не прихоть врачей, а действенный способ сохранить здоровье.

Источник