Физиологическая роль крови и формирование внутренней среды организма

Физиологическая роль крови

Функционирование любого высокоорганизованного живого существа неразрывно связано с поддержанием постоянства условий внутри его тела. Клетки не могут существовать в условиях резких перепадов температуры, кислотности или концентрации питательных веществ. Именно поэтому в процессе эволюции сформировался сложный механизм стабилизации, который обеспечивает оптимальные условия для каждой клеточной структуры. В физиологии это понятие получило статус одного из самых фундаментальных принципов жизнедеятельности.

Важно отметить, что данная биологическая система изолирована от внешнего мира и не имеет с ним прямого соприкосновения. Для защиты от агрессивных факторов внешней среды природа предусмотрела надежные физиологические барьеры. К числу таких естественных преград относят:

• кожные покровы;
• слизистые оболочки дыхательных путей;
• эпителий желудочно-кишечного тракта.

Классическая физиология выделяет три основных компонента, формирующих эту замкнутую систему: кровь, лимфу и тканевую жидкость. Тканевая жидкость образуется непосредственно из жидкой части крови, фильтруясь через стенки тончайших капилляров. Именно поэтому биологи и медики называют кровь универсальной базой для формирования всех остальных жидких сред тела. Для глубокого понимания физиологических процессов крайне важна внутренняя среда значение крови и ее состав, которые определяют здоровье человека.

Кровь выполняет колоссальное количество жизненно важных функций, среди которых ведущее место занимает транспортная задача. Данная функция заключается в непрерывном переносе респираторных газов, разнообразных питательных нутриентов, а также продуктов клеточного метаболизма. Кроме того, по сосудистому руслу циркулируют гормоны, электролиты и медиаторы, обеспечивающие гуморальную регуляцию. Многие из этих веществ транспортируются в неизменном виде, тогда как другие образуют сложные биохимические комплексы с белками плазмы, как это происходит при связывании кислорода с молекулами гемоглобина.

Основные физиологические функции кровеносной системы

Питательная, или трофическая, функция кровеносной системы имеет критическое значение для поддержания энергетического баланса. Она заключается в доставке базовых питательных веществ от органов пищеварения ко всем без исключения клеткам тела. При возникновении повышенной потребности, например, во время интенсивной физической нагрузки, организм мобилизует резервы питательных элементов из специализированных кровяных депо. После этого мобилизованные нутриенты оперативно доставляются к активно работающим мышечным группам или органам.

Параллельно с питанием осуществляется экскреторная, или выделительная, функция. Клетки в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают токсичные продукты обмена, такие как мочевина и мочевая кислота. Поток крови забирает эти шлаки, а также излишки солей и воды от периферических тканей. В дальнейшем эти вещества транспортируются к специализированным органам выделения, включая почки, потовые железы, легкие и кишечник, где происходит их окончательная утилизация.

Физико-химические свойства и количественные показатели

Общий объем крови в теле взрослого человека со среднестатистическими физическими параметрами составляет примерно 8 процентов от общей массы. В абсолютных цифрах этот показатель равен приблизительно пяти-шести литрам жидкой ткани. У детей в связи с особенностями метаболизма и активным ростом относительный объем крови несколько превышает показатели взрослых. Кровеносная система крайне чувствительна к потерям: утрата около трети от общего объема жидкости представляет серьезную угрозу для жизни и может привести к летальному исходу.

Состав периферической крови строго регламентирован и включает в себя два базовых компонента:

• жидкую часть, называемую плазмой;
• разнообразные форменные элементы крови.

Если взять пробу крови, добавить в нее специальное противосвертывающее вещество и поместить в центрифугу, произойдет четкое разделение на фракции. В верхней части пробирки образуется прозрачный слой желтоватого оттенка, который и является плазмой. В нижней части осядет плотный красный осадок, состоящий из эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. Между этими двумя слоями можно заметить тончайшую белую пленку, состоящую из лейкоцитов, что объясняется их меньшей удельной плотностью по сравнению с красными кровяными тельцами.

Компонентный состав плазмы

Плазма представляет собой сложнейшую биологическую субстанцию, которая находится в тесной функциональной взаимосвязи со всеми тканевыми жидкостями. Основную долю плазмы, порядка 90-92 процентов, составляет вода, в которой растворены как органические, так и неорганические соединения. Важнейшую роль играют белковые фракции: альбумины составляют около 5 процентов, глобулины - примерно 3,5 процента, а на долю фибриногена приходится 0,4 процента. Эти протеины обеспечивают поддержание онкотического давления и участвуют в процессах свертывания.

Кроме белков, в плазме растворены специфические небелковые азотсодержащие вещества. К ним относят аминокислоты, мочевину, креатинин, аммиак и креатин, которые в совокупности отражают уровень белкового обмена в теле человека. Органические вещества, не содержащие азот, представлены молекулами глюкозы, липидами и нейтральными жирами. Также в жидкой части присутствуют жизненно важные ферменты, такие как профибринолизин и протромбин, которые регулируют каскад реакций коагуляции. Неорганические соли, состоящие из катионов и анионов, занимают не более 1 процента объема.

Клеточные элементы и их специализация

Клеточная масса крови представлена тремя основными популяциями: эритроцитами, лейкоцитами и тромбоцитами. Эритроциты, или красные кровяные тельца, представляют собой узкоспециализированные безъядерные клетки, заполненные однородной протоплазмой. Они имеют уникальную форму двояковогнутого диска, что значительно увеличивает площадь их поверхности для газообмена. Количество этих клеток может колебаться под влиянием факторов среды, при этом патологическое снижение их уровня в медицине обозначается термином эритропения.

Основная миссия эритроцитов заключается в газообмене, который осуществляется благодаря железосодержащему пигменту гемоглобину. Однако их функционал не ограничивается только дыханием. Эритроциты способны адсорбировать на своей мембране аминокислоты, перенося их от пищеварительного тракта к тканям. Защитный потенциал красных телец проявляется в их способности связывать циркулирующие токсины с помощью антител. Кроме того, в протоплазме эритроцитов содержатся специфические ферменты, например, истинная холинэстераза.

Иммунная защита и система гемостаза

Белые кровяные тельца, или лейкоциты, в отличие от эритроцитов, обладают полноценным ядром и протоплазмой. Научные исследования классифицируют их на две большие группы: гранулоциты (зернистые) и агранулоциты (незернистые). Лейкоциты отличаются амебоидной подвижностью и способны самостоятельно покидать сосудистое русло, проникая через стенки капилляров в ткани посредством диапедеза. Главное их оружие - это способность к фагоцитозу, позволяющая им захватывать и уничтожать патогены.

Помимо уничтожения инфекции, лейкоциты стимулируют регенеративные процессы в поврежденных тканях. Они активно утилизируют отмершие клеточные структуры, расчищая пространство для формирования новых здоровых клеток. Именно деятельность лейкоцитарного звена лежит в основе формирования надежного иммунитета.

Тромбоциты, известные как кровяные пластинки, представляют собой безъядерные фрагменты клеток округлой или овальной формы. Эти микроскопические структуры обладают целым рядом уникальных свойств: они способны к адгезии (прилипанию), агрегации (склеиванию между собой) и фагоцитозу. Тромбоциты играют ключевую роль в сложном механизме свертывания крови, предотвращая критическую потерю жидкости при травмах сосудов. Кроме того, они регулируют проницаемость капиллярных стенок и секретируют ферменты, необходимые для стабилизации тромба. Регулярный мониторинг состава крови позволяет врачам вовремя выявлять сбои в системе гомеостаза и назначать адекватную терапию.