Электролитный состав плазмы крови

2. Электролитный состав плазмы крови. Осмотическое давление.

Состав плазмы крови.

Плазма представляет собой жидкую часть крови желтоватого цвета, слегка опалесцирующую, в состав которой входят различные соли (электролиты), белки, липиды, углеводы, продукты обмена, гормоны, ферменты, витамины и растворенные в ней газы.

Электролитный состав плазмы важен для поддержания ее осмотического давления, кислотно-щелочного состояния, функций клеточных элементов крови и сосудистой стенки, активности ферментов, процессов свертывания крови и фибринолиза. Поскольку плазма крови постоянно обменивается электролитами с микросредой клеток, содержание в ней электролитов в значительной мере определяет и фундаментальные свойства клеточных элементов органов — возбудимость и сократимость, секреторную активность и проницаемость мембран, биоэнергетические процессы.

Содержание натрия и калия в плазме и эритроцитах отличается также, как и в других клетках и внеклеточной среде, и, соответственно, обусловлено различиями проницаемости мембран и работой К- Na- насосов клеток. Часть катионов плазмы связана с анионами органических кислот и белков, что играет роль в поддержании кислотно-щелочного состояния и необходимо для реализации функций белков.

Отличается в плазме и эритроцитах содержание и ряда анионов, прежде всего хлора и бикарбоната. Эти различия обусловлены обменом этих анионов между эритроцитами и плазмой в капиллярах легких и тканей при дыхании.

Содержание натрия и калия в плазме крови — жесткие гомеостатические константы, зависящие от баланса процессов поступления и выведения ионов, а также их перераспределения между клетками и внеклеточной средой. Регуляция гомеостазиса этих катионов осуществляется изменениями поведения (большее или меньшее потребление соли) и системами гуморальной регуляции, среди которых основное значение имеют ренин-ангиотензин-альдостероновая система и натриуретический гормон предсердий. Жесткой гомеостатической константой является и концентрация кальция в плазме крови. Кальций содержится в двух формах: связанной (с белками, в комплексных соединениях, малорастворимых солях) и свободной, ионизированной (Са++). Основные биологические эффекты кальция обусловлены его ионизированной формой. В цитозоле клеток ионизированного кальция содержится мало, но его количество чрезвычайно тонко регулируется, поскольку этот катион является важнейшим регулятором обменных процессов и функций клеток. Поступление кальция в клетки из внеклеточной среды связано с его уровнем в микросреде и плазме крови, хотя в большей степени зависит от специальных транспортных мембранных механизмов (каналов, насосов, переносчиков). В клеточном цитозоле ионизированный кальций связывается с белками, а также удаляется с помощью специальных Са-насосов во внутриклеточные депо (митохондрии, цитоплазматический ретикулум) и наружу в микросреду клеток. Содержащийся в плазме крови ионизированный кальций помимо того, что является источником для транспорта внутрь клеток, необходим для обеспечения физико-химических свойств плазменных белков, активности ферментов, например, для реализации механизмов свертывания крови. Регуляция уровня ионизированного кальция в плазме крови осуществляется специальной гуморальной системой, включающей ряд кальций-регулирующих гормонов: околощитовидных желез (паратирин), щитовидной железы (кальцитонин и его аналоги), почек (кальцитриол).

В плазме крови содержится и большое число различных микроэлементов. Как минимум 15 микроэлементов, содержащихся в плазме крови, например, медь, кобальт, марганец, цинк, хром, стронций и др., играют важную роль в процессах метаболизма клеток и обеспечении их функций, поскольку входят в состав ферментов, катализируют их действие, участвуют в процессах образования клеток крови и гемоглобина (гемопоэзе) и др.

Осмотическое давление крови. Осмотическим давлением называется сила, которая заставляет переходить растворитель (для крови это вода) через полупроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор. Осмотическое давление крови вычисляют криоскопическим методом с помощью определения депрессии (точки замерзания), которая для крови составляет 0,56—0,58°С.

Осмотическое давление крови зависит в основном от растворенных в ней низкомолекулярных соединений, главным образом солей. Около 60% этого давления создается NaCl. Осмотическое давление в крови, лимфе, тканевой жидкости, тканях приблизительно одинаково и отличается постоянством. Даже в случаях, когда в кровь поступает значительное количество воды или соли, осмотическое давление не претерпевает существенных изменений. При избыточном поступлении в кровь вода быстро выводится почками и переходит в ткани и клетки, что восстанавливает исходную величину осмотического давления. Если же в крови повышается концентрация солей, то в сосудистое русло переходит вода из тканевой жидкости, а почки начинают усиленно выводить соли. Продукты переваривания белков, жиров и углеводов, всасывающиеся в кровь и лимфу, а также низкомолекулярные продукты клеточного метаболизма могут изменять осмотическое давление в небольших пределах.

Электролитный состав плазмы крови

Известно, что общее содержание воды в организме человека составляет 60–65% от массы тела, т.е. приблизительно 40–45 л (если масса тела 70 кг); 2/3 общего количества воды приходится на внутриклеточную жидкость, 1/3 – нa внеклеточную. Часть внеклеточной воды находится в сосудистом русле (5% от массы тела), большая часть – вне сосудистого русла – это межуточная (интерстициальная), или тканевая, жидкость (15% от массы тела). Кроме того, различают «свободную воду», составляющую основу внутри- и внеклеточной жидкости, и воду, связанную с различными соединениями («связанная вода»).

Распределение электролитов в жидких средах организма очень специфично по своему количественному и качественному составу.

Из катионов плазмы натрий занимает ведущее место и составляет 93% от всего их количества. Среди анионов следует выделить прежде всего хлор и бикарбонат. Сумма анионов и катионов практически одинакова, т.е. вся система электронейтральна.

Натрий. Это основной осмотически активный ион внеклеточного пространства. В плазме крови концентрация ионов Na+приблизительно в 8 раз выше (132–150 ммоль/л), чем в эритроцитах.

При гипернатриемии, как правило, развивается синдром, обусловленный гипергидратацией организма. Накопление натрия в плазме крови наблюдается при особом заболевании почек, так называемом паренхиматозном нефрите, у больных с врожденной сердечной недостаточностью, при первичном и вторичном гиперальдостеронизме.

Гипонатриемия сопровождается дегидратацией организма. Коррекция натриевого обмена достигается введением растворов хлорида натрия с расчетом дефицита его во внеклеточном пространстве и клетке.

Калий. Концентрация ионов К+ в плазме колеблется от 3,8 до 5.4 ммоль/л; в эритроцитах его приблизительно в 20 раз больше. Уровень калия в клетках значительно выше, чем во внеклеточном пространстве, поэтому при заболеваниях, сопровождающихся усиленным клеточным распадом или гемолизом, содержание калия в сыворотке крови увеличивается.

Гиперкалиемия наблюдается при острой почечной недостаточности и гипофункции коркового вещества надпочечников. Недостаток альдостерона приводит к усилению выделения с мочой натрия и воды и задержке в организме калия.

При усиленной продукции альдостерона корковым веществом надпочечников возникает гипокалиемия, при этом увеличивается выделение калия с мочой, которое сочетается с задержкой натрия в тканях. Развивающаяся гипокалиемия вызывает тяжелые нарушения в работе сердца, о чем свидетельствуют данные ЭКГ. Понижение содержания калия в сыворотке отмечается иногда при введении больших доз гормонов коркового вещества надпочечников с лечебной целью.

Кальций. В эритроцитах обнаруживаются следы кальция, в то время как в плазме содержание его составляет 2,25–2,80 ммоль/л.

Различают несколько фракций кальция: ионизированный кальций, кальций неионизированный, но способный к диализу, и недиализирующийся (недиффундирующий), связанный с белками кальций.

Кальций принимает активное участие в процессах нервно-мышечной возбудимости (как антагонист ионов К+), мышечного сокращения, свертывания крови, образует структурную основу костного скелета, влияет на проницаемость клеточных мембран и т.д.

Отчетливое повышение уровня кальция в плазме крови наблюдается при развитии опухолей в костях, гиперплазии или аденоме паращитовидных желез. В таких случаях кальций поступает в плазму из костей, которые становятся ломкими.

Важное диагностическое значение имеет определение уровня кальция при гипокалъциемии. Состояние гипокальциемии наблюдается при гипо-паратиреозе. Нарушение функции паращитовидных желез приводит к резкому снижению содержания ионизированного кальция в крови, что может сопровождаться судорожными приступами (тетания). Понижение концентрации кальция в плазме отмечают также при рахите, спру, обтурационной желтухе, нефрозах и гломерулонефритах.

Магний. В организме магний локализуется в основном внутри клетки – 15 ммоль/ на 1 кг массы тела; концентрация магния в плазме 0,8–1.5 ммоль/л, в эритроцитах – 2,4–2,8 ммоль/л. Мышечная ткань содержит магния в 10 раз больше, чем плазма крови. Уровень магния в плазме даже при значительных его потерях длительное время может оставаться стабильным, пополняясь из мышечного депо.

Фосфор. В клинике при исследовании крови различают следующие фракции фосфора: общий фосфат, кислоторастворимый фосфат, липоидный фосфат и неорганический фосфат. Для клинических целей чаще определяют содержание неорганического фосфата в плазме (сыворотке) крови.

Уровень неорганического фосфата в плазме крови повышается при гипопаратиреозе, гипервитаминозе D, приеме тироксина, УФ-облучении организма, желтой дистрофии печени, миеломе, лейкозах и т.д.

Гипофосфатемия (снижение содержания фосфора в плазме) особенно характерна для рахита. Очень важно, что снижение уровня неорганического фосфата в плазме крови отмечается на ранних стадиях развития рахита, когда клинические симптомы недостаточно выражены. Гипофосфатемия наблюдается также при введении инсулина, гиперпаратиреозе, остеомаляции, спру и некоторых других заболеваниях.

Железо. В цельной крови железо содержится в основном в эритроцитах (около 18,5 ммоль/л), в плазме концентрация его составляет в среднем 0,02 ммоль/л. Ежедневно в процессе распада гемоглобина эритроцитов в селезенке и печени освобождается около 25 мг железа и столько же потребляется при синтезе гемоглобина в клетках кроветворных тканей. В костном мозге (основная эритропоэтическая ткань человека) имеется лабильный запас железа, превышающий в 5 раз суточную потребность в железе. Значительно больше запас железа в печени и селезенке (около 1000 мг, т.е. 40-суточный запас). Повышение содержания железа в плазме крови наблюдается при ослаблении синтеза гемоглобина или усиленном распаде эритроцитов.

При анемии различного происхождения потребность в железе и всасывание его в кишечнике резко возрастают. Известно, что в двенадцатиперстной кишке железо всасывается в форме двухвалентного железа. В клетках слизистой оболочки кишечника железо соединяется с белком апоферрити-ном и образуется ферритин. Предполагают, что количество поступающего из кишечника в кровь железа зависит от содержания апоферритина в стенках кишечника. Дальнейший транспорт железа из кишечника в кроветворные органы осуществляется в форме комплекса с белком плазмы крови трансферрином. Железо в этом комплексе трехвалентное. В костном мозге, печени и селезенке железо депонируется в форме ферритина – своеобразного резерва легкомобилизуемого железа. Кроме того, избыток железа может откладываться в тканях в виде хорошо известного морфологам метаболически инертного гемосидерина.

Недостаток железа в организме может вызвать нарушение последнего этапа синтеза гема – превращение протопорфирина IX в гем. Как результат этого развивается анемия, сопровождающаяся увеличением содержания порфиринов, в частности протопорфирина IX, в эритроцитах.

Микроэлементы. Обнаруживаемые в тканях, в том числе в крови, в очень небольших количествах (10–6–10–12%) минеральные вещества получили название микроэлементов. К ним относят йод, медь, цинк, кобальт, селен и др. Большинство микроэлементов в крови находится в связанном с белками состоянии. Так, медь плазмы входит в состав церрулоплазмина, цинк эритроцитов целиком связан с карбоангидразой (карбонат-дегидратаза), 65–70% йода крови находится в органически связанной форме – в виде тироксина. В крови тироксин содержится главным образом в связанной с белками форме. Он составляет комплекс преимущественно со специфическим связывающим его глобулином, который располагается при электрофорезе сывороточных белков между двумя фракциями α-глобулина. Поэтому тироксинсвязывающий белок носит название интеральфаглобулина.

Кобальт, обнаруживаемый в крови, также находится в белково-связанной форме и лишь частично как структурный компонент витамина В12. Значительная часть селена в крови входит в состав активного центра фермента глутатионпероксидазы, а также связана с другими белками.

Предыдущая страница | Следующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

___

2. Электролитный состав плазмы крови. Осмотическое давление.

Состав плазмы крови.

Состав плазмы крови

Плазма крови состоит из

• воды (около 90% массы), • низко молекулярных соединений органического и неорганического происхождения — солей или электролитов, • углеводов, • липидов, • органических кислот и оснований, • промежуточных продуктов обмена как содержащих азот, так и неазотистого происхождения, • витаминов (около 2% массы),

• белков, на долю которых приходится до 8% массы плазмы.

Таблица 2.1. Содержание электролитов в плазме крови, эритроцитах и микросреде тканей (ммоль/л) у человека

Из таблицы видно, что содержание натрия и калия в плазме и эритроцитах отличается также, как и в других клетках и внеклеточной среде (глава 1), и, соответственно, обусловлено различиями проницаемости мембран и работой К- Na- насосов клеток. Часть катионов плазмы связана с анионами органических кислот и белков, что играет роль в поддержании кислотно-щелочного состояния и необходимо для реализации функций белков.

Содержание натрия и калия в плазме крови — жесткие гомеостатические константы, зависящие от баланса процессов поступления и выведения ионов, а также их перераспределения между клетками и внеклеточной средой. Регуляция гомеостазиса этих катионов осуществляется изменениями поведения (большее или меньшее потребление соли) и системами гуморальной регуляции (см.главу 3), среди которых основное значение имеют ренин-ангиотензин-альдостероновая система и натриуретический гормон предсердий (см.главу 5). Жесткой гомеостатической константой является и концентрация кальция в плазме крови. Кальций содержится в двух формах: связанной (с белками, в комплексных соединениях, малорастворимых солях) и свободной, ионизированной (Са++). Основные биологические эффекты кальция обусловлены его ионизированной формой. В цитозоле клеток ионизированного кальция содержится мало, но его количество чрезвычайно тонко регулируется, поскольку этот катион является важнейшим регулятором обменных процессов и функций клеток. Поступление кальция в клетки из внеклеточной среды связано с его уровнем в микросреде и плазме крови, хотя в большей степени зависит от специальных транспортных мембранных механизмов (каналов, насосов, переносчиков). В клеточном цитозоле ионизированный кальций связывается с белками, а также удаляется с помощью специальных Са-насосов во внутриклеточные депо (митохондрии, цитоплазматический ретикулум) и наружу в микросреду клеток. Содержащийся в плазме крови ионизированный кальций помимо того, что является источником для транспорта внутрь клеток, необходим для обеспечения физико-химических свойств плазменных белков, активности ферментов, например, для реализации механизмов свертывания крови. Регуляция уровня ионизированного кальция в плазме крови осуществляется специальной гуморальной системой, включающей ряд кальций-регулирующих гормонов: околощитовидных желез (паратирин), щитовидной железы (кальцитонин и его аналоги), почек (кальцитриол).

В плазме крови содержится и большое число различных микроэлементов, называемых так из-за очень малых концентраций. Как минимум 15 микроэлементов, содержащихся в плазме крови, например, медь, кобальт, марганец, цинк, хром, стронций и др., играют важную роль в процессах метаболизма клеток и обеспечении их функций, поскольку входят в состав ферментов, катализируют их действие, участвуют в процессах образования клеток крови и гемоглобина (гемопоэзе) и др.

Из веществ органической природы в плазме крови находятся азотосодержащие продукты белкового катаболизма (мочевина, аминокислоты, мочевая кислота, креатин, креатинин, индикан), получившие название остаточного или небелкового азота.

Величина остаточного азота (в норме 14,3-28,6 ммоль/л) отражает не столько интенсивность катаболизма белка, сколько эффективность выделения продуктов белкового обмена через почки. При нарушениях экскреторной функции почек повышение остаточного азота крови является важным диагностическим показателем.

Необходимым для жизнедеятельности организма является содержание в плазме крови углеводов, из которых более 90% приходится на глюкозу. Благодаря высокой растворимости в воде, хорошей способности к мембранному транспорту и легкости использования в метаболических путях, глюкоза, для многих клеток организма является главным источником энергии. Содержание глюкозы в артериальной крови выше, чем в венозной, так как она непрерывно используется клетками тканей. У здорового человека в венозной крови содержится 3,6-6,9 ммоль/л глюкозы, причем колебания ее уровня преимущественно связаны с временем приема пищи и всасыванием из желудочно-кишечного тракта.

В целом уровень глюкозы в крови зависит от соотношения следующих факторов:

• всасывания из желудочно-кишечного тракта, • поступления из депо (гликоген печени), • новообразования из аминокислот и жирных кислот (глюконеогенез),

• утилизации тканями и депонирования в виде гликогена.

Гомеостазис глюкозы отражает особенности углеводного обмена в организме и регулируется вегетативной нервной системой и многочисленными сахар-регулирующими гормонами (инсулин, глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды и др.).

Важную роль в реализации питательной функции крови играют содержащиеся в плазме липиды и белки. Общее число белков плазмы крови составляет около 200, из них 70 выделены в чистом виде. Общее содержание белка в крови колеблется в норме от 65 до 85 г/л. Основными плазменными белками являются альбумины (38-50 г/л), глобулины (20-30 г/л) и фибриноген (2-4 г/л).

Таким образом, больше всего в плазме крови содержится альбуминов, и для оценки белкового состава плазмы в клинике обычно определяют альбумино/глобулиновый показатель или белковый коэффициент крови, составляющий у здоровых взрослых людей 1,3-2,2.

С помощью электрофореза, т.е. передвижения белковых частиц в электрическом поле, удается выделить так называемые белковые фракции, каждая из которых, кроме альбуминов, образована большим количеством разных по составу белковых молекул. Содержание в плазме основных белковых фракций приведено в табл.2.2.

Таблица 2.2. Основные белковые фракции плазмы крови человека

Выявление белковых фракций основано лишь на физико-химических свойствах белков, а не на физиологическом их значении, поэтому в одну и ту же фракцию попадают белки с разными функциональными свойствами. Наиболее же точную информацию о белковом составе плазмы можно получить определяя содержание индивидуальных белков.

Альбумины

Альбумины — самая однородная фракция белков плазмы. Основная их функция заключается в поддержании онкотического давления. Кроме того альбумины служат резервом аминокислот для белкового синтеза и выполняют тем самым питательную функцию. Благодаря большой поверхности мицелл и их высокому отрицательному заряду, альбумины обеспечивают стабильность коллоидного раствора и суспензионные свойства крови, адсорбируют на своей поверхности и транспортируют вещества не только эндогенного, но и экзогенного происхождения. Так, альбумины переносят неэстерифицированные жирные кислоты, билирубин, стероидные гормоны, соли желчных кислот, а также, пенициллин, сульфаниламиды, ртуть. Альбумины частично связывают гормон щитовидной железы тироксин и значительную часть ионов кальция.

Альфа-глобулины

Альфа-глобулины включают гликопротеины, т.е. белки, связанные с углеводами (2/3 всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеинов), а также ингибиторы протеолитических ферментов, транспортные белки для гормонов, витаминов и микроэлементов. К альфа-глобулинам относятся: эритропоэтин — гуморальный стимулятор кроветворения; плазминоген — предшественник фермента, растворяющего свернувшуюся кровь; протромбин — один из факторов свертывания крови и т.д. Альфа-глобулины осуществляют транспорт липидов, участвуя в образовании липопротеидных комплексов, в составе которых переносятся триглицериды, фосфолипиды, холестерин и сфингомиелины.

Бета-глобулины

Бета-глобулины — самая богатая липидами фракция белка. Находясь в составе липопротеидов, эти белки содержат 3/4 всех липидов плазмы крови, в том числе фосфолипиды, холестерин и сфингомиелины. К этой белковой фракции относятся белок трансферрин, обеспечивающий транспорт железа, большая часть белков системы комплемента, многие факторы свертывания крови.

Гамма-глобулины

Гамма-глобулины называют также иммуноглобулинами, поскольку в эту фракцию входят антитела или иммуноглобулины (Ig) 5 классов: IgA, IgG, IgM, IgD, IgE. В общем функции белков плазмы крови сводятся к обеспечению:

1) коллоидно-осмотического и водного гомеостаза, 2) агрегатного состояния крови и ее реологических свойств (вязкость, свертываемость, суспензионные свойства), 3) кислотно-щелочного гомеостаза, 4) иммунного гомеостаза, 5) транспортной функции крови и

6) питательной функции крови, как резерв аминокислот.

Электролитный состав плазмы крови

2. Электролитный состав плазмы крови. Осмотическое давление.

Электролитный состав плазмы крови

2. Электролитный состав плазмы крови. Осмотическое давление.

Состав плазмы крови

Альбумины

Альфа-глобулины

Бета-глобулины

Гамма-глобулины

Смотрите также