Внутренняя среда организма

Внутренняя среда организма складывается из 3 тесно взаимосвязанных компонентов: кровь, лимфа и межклеточная жидкость (тканевая, интерстициальная).

Внутренние среды организма

В капиллярах стенка состоит из одного слоя клеток, что делает возможным газообмен и обмен питательными веществами с окружающими капилляр тканями. Через стенку сосуда газы, питательные вещества и вода из крови устремляются к клеткам. В клетках происходит тканевое дыхание, в межклеточную жидкость выделяется углекислый газ, который затем поступает в кровь, соединяется с гемоглобином и, достигая альвеол в легких, удаляется из организма.

У лимфатических сосудов есть особенность, которую вы всегда обнаружите на рисунке: они начинаются слепо, в отличие от кровеносных сосудов. Лимфу в них образует вода, поступающая из межклеточной жидкости. Лимфа участвует в перераспределении жидкости в организме.

Состав и функции крови

Кровь - важнейшая составляющая внутренней среды организма. Напомню, что эта ткань относится к жидким соединительным тканям и состоит из плазмы (на 55%) и форменных элементов (оставшиеся 45%). У взрослого человека объем крови составляет 4-6 литра.

Состав крови

Давайте систематизируем и углубим наши знания о крови. Кровь состоит из:

  • Плазмы на 55%
  • В состав плазмы входят различные белки: альбумины, глобулины, фибриноген, ионы Ca2+, K+, Mg2+, Na+, Cl-, HPO4-, HCO3-.

    Плазма выполняет ряд важных функций:

    • Трофическую (питательную) - белки плазмы являются источником аминокислот
    • Буферную - поддерживают кислотно-щелочное состояние (pH крови = 7,35-7,4)
    • Транспортную - белки глобулины транспортируют питательные вещества - жиры, а также гормоны, витамины
    • Защитную - в крови циркулируют антитела, белки крови (в частности фибриноген) обеспечивают гемостаз (свертывание крови)

    Отметьте, что плазма крови без фибриногена называется сывороткой (она не свертывается, в отличие от плазмы). Концентрация соли NaCl (хлорида натрия) в крови примерно постоянна и составляет 0,9%.

    Плазма и сыворотка крови
  • Форменных элементов
  • К ним относятся:

    • Эритроциты - от греч. ἐρυθρός — красный и κύτος — вместилище, клетка
    • Эритроциты - красные кровяные тельца, основная их функция - дыхательная - перенос газов: кислорода от альвеол легких к тканям и углекислого газа от тканей к альвеолам. В 1 мм3 крови находится около 4-5 млн. Основной белок эритроцита - гемоглобин, состоящий из железосодержащего гема (Fe) и белка глобина.

      Перенос кислорода эритроцитом

      Эритроциты имеют характерную двояковогнутую форму, лишены ядра (в отличие от эритроцитов других животных, например, эритроциты лягушки содержат ядро). Их маленький диаметр и способность складываться помогает им проникать через самые мельчайшие сосуды нашего тела - капилляры, диаметр которых меньше, чем диаметр эритроцита!

      Эритроциты

      Эритроциты дифференцируются в красном костном мозге (в губчатом веществе костей), срок их жизни составляет 120 дней. К окончанию жизненного цикла их форма становится шарообразной. Такие старые шарообразные эритроциты задерживаются в печени и селезенке, которая называется кладбищем эритроцитов. Здесь они разрушаются, а их остатки фагоцитируются.

      Из статьи о легких вы уже знаете, что гемоглобин образует соединения:

      • C кислородом - оксигемоглобин
      • C углекислым газом - карбгемоглобин
      • C угарным газом - карбоксигемоглобин

      Сродство гемоглобина к угарному газу в 300 раз выше, чем к кислороду, поэтому карбоксигемоглобин очень устойчив.

      Вообразите: при содержании во вдыхаемом воздухе 0,1% угарного газа 80% от общего количества гемоглобина связываются с угарным газом, а не кислородом! Угарный газ образуется при пожарах в замкнутом пространстве, отравиться им и потерять сознание можно очень быстро. Если немедленно не вынести человека на свежий воздух, то летальный исход становится неизбежным.

      Дым угарный газ

      Запомните, что у людей, живущих в горной местности, количество эритроцитов в крови несколько выше, чем у обитателей равнины. Это связано с тем, что концентрация кислорода в горах ниже средней, вследствие чего компенсаторно увеличивается содержание эритроцитов в крови, чтобы переносить больше кислорода.

      Горное поселение
    • Лейкоциты - от др.-греч. λευκός — белый и κύτος — вместилище, тело
    • Лейкоциты - белые кровяные тельца, имеющие ядро и не содержащие гемоглобин. Дифференцируются в красном костном мозге, лимфатических узлах. С кровью переносятся к тканям организма, где проходит основная часть их жизненного цикла: они выполняют защитную функцию, которая заключается в:

      • Осуществлении фагоцитоза
      • Обезвреживании ядов, токсинов
      • Участие в клеточном и гуморальном иммунитете

      Число лейкоцитов в 1 мм3 крови 4-9 тысяч. Лейкоциты разнообразны по форме и строению, среди них встречаются нейтрофилы, лимфоциты, моноциты. Их деятельность направлена на защиту организма: они обеспечивают иммунитет.

      Если лейкоциты увеличены в анализе крови, то врач может заподозрить инфекционный процесс: во время него лейкоциты возрастают, чтобы уничтожить бактерии и вирусы, попавшие в организм.

      Нормальная кровь и лейкоцитоз

      Около 25-40% от всех лейкоцитов составляют лимфоциты, в популяции которых можно обнаружить T- и B-лимфоциты. Они выполняют важнейшие функции, благодаря которым формируется иммунитет.

      T-лимфоциты созревают в специальном органе - тимусе (вилочковой железе). Они обеспечивают клеточный иммунитет, выявляют и уничтожают мутантные (раковые) клетки, миллионы которых ежедневно образуются даже у здорового человека. Уничтожают в организме подобные клетки T-лимфоциты путем фагоцитоза.

      Тимус

      Фагоцитоз - процесс, при котором клетки захватывают и переваривают твердые частицы (другие клетки). Создатель фагоцитарной теории иммунитета И.И. Мечников провел опыт, который наглядно демонстрирует, что лейкоциты способны выходить из кровеносного русла в ткани (при воспалении), фагоцитировать попавшие в рану чужеродные белки, бактерии.

      Опыт Мечникова

      Гуморальный (греч. humor - жидкость) иммунитет обеспечивается B-лимфоцитами. После контакта с антигеном (чужеродное вещество в организме) B-лимфоцит превращается в плазмоцит - клетку, которая вырабатывает антитела. Антитела (иммуноглобулины) - белковые молекулы, препятствующие размножению микроорганизмов и нейтрализующие выделяемые ими токсины.

      Часть плазмоцитов может оставаться в организме после устранения антигена многие годы, эта часть обеспечивает иммунную память, благодаря которой в случае повторного попадания того же антигена - человек не заболеет, либо легко и быстро перенесет болезнь.

      B-лимфоциты антитела
    • Тромбоциты - от греч. θρόμβος — сгусток и κύτος — клетка
    • Устаревшее название тромбоцитов - кровяные пластинки. Тромбоциты - клеточные элементы крови, представляющие собой круглые безъядерные образования. В 1 мм3 насчитывается 250-400 тысяч клеток.

      Дифференцируются (образуются) тромбоциты в красном костном мозге. На их поверхности имеются рецепторы, которые активируются при повреждении кровеносного русла. Они играют важную роль в процессе гемостаза - свертывания крови, предотвращают кровопотерю.

      Тромбоциты

      Процесс гемостаза требует нашего особого внимания. Гемостаз (от греч. haima - кровь + stasis - стояние) - процесс свертывания крови, являющийся важнейшим защитным механизмом от кровопотери. Активируется при повреждении кровеносных сосудов.

      Гемостаз зависит от множества факторов, среди которых важное место отводится ионам Ca2+. Гемостаз происходит следующим образом: при повреждении сосуда из тромбоцитов высвобождаются тромбопластины, которые способствуют переходу протромбина в тромбин. В свою очередь, тромбин способствует переходу растворимого белка крови, фибриногена, в нерастворимый фибрин.

      Гемостаз

      Истинный тромб образуется при переходе растворимого белка крови, фибриногена, в нерастворимый фибрин, нити которого создают "сетку", где застревают эритроциты. В результате останавливается кровотечение из сосуда.

      Нити фибрина и эритроциты

Группы крови и трансфузия (переливание)

Не могу утаить, что существует более 30 различных систем групп крови. Наиболее широко используемая (в том числе и в медицине при переливании крови) - система AB0. Она основана на том факте, что на мембране эритроцитов располагаются различные антигены, определенные генетически. На основании сходства этих антигенов людей делят на 4 группы.

Наибольшее значение в системе AB0 имеют агглютиногены A и B, расположенные на поверхности эритроцитов, и агглютинины α и β. Если встречаются два одинаковых компонента, к примеру: агглютиноген A и агглютинины α, то начинается реакция агглютинации - эритроциты начинают склеиваться.

Агглютиногены и агглютинины

Агглютинацию ни в коем случае нельзя допустить, она может сильно ухудшить состояние пациента вплоть до летального исхода. При переливании крови строго соблюдается следующее правило: переливается только кровь, относящаяся к одной и той же группе. Это наилучший вариант, однако, и здесь бывают неудачные переливания, заканчивающиеся гибелью пациента, ведь ранее я уточнил, что система AB0 является лишь одной из 30 систем групп крови, а учесть их все не представляется возможным.

Ниже вы найдете схему, где группы крови (по системе AB0) проверяют на совместимость. Реципиентом называют того, кому переливают кровь, а донором - от кого переливают. Если вы видите сгустки эритроцитов, то это значит, что произошла агглютинация, и переливание крови от донора к реципиенту ни к чему хорошему не приведет.

Проверка крови на совместимость

Предлагаю еще раз расставить все точки над i, ответив на вопрос - "Почему агглютинация произошла при смешении II (A) и I (O) групп крови?" Ответить можно, вспомнив, что II(A) содержит агглютиноген A и агглютинин β; I (O) группа содержит агглютинины α и β.

Из-за того, что вместе оказываются агглютинин α и агглютиноген A между эритроцитами начинается агглютинация - они склеиваются.

Резус-фактор (Rh-фактор) и резус-конфликт

Помимо агглютиногенов системы AB0 на поверхности эритроцитов могут присутствовать резус-антигены. "Могут" - потому что у большинства людей они есть (85%), а у некоторых резус-антигены отсутствуют (15%). Если данные белки имеются, то говорят, что у человека положительный резус-фактор, если белки отсутствуют - отрицательный резус-фактор.

Проверка крови на совместимость

Особую важность приобретает резус-фактор у матери и плода. Если женщина резус-отрицательна, а плод резус-положителен, то при повторной беременности существует риск резус-конфликта: антитела матери начнут атаковать эритроциты плода, которые разрушатся и плод погибент от гипоксии (нехватки кислорода).

Резус-конфлик

Заметьте - при первой беременности нет угрозы резус-конфликта. Если женщина резус-положительна, то никакого резус-конфликта не может быть априори, независимо от того резус-положительный или резус-отрицательный плод.

Опасность резус-конфликта вовсе не значит, что вы должны выбирать свою половинку руководствуясь наличием или отсутствием резус-антигенов)) Они не должны вам препятствовать!) Доложу вам, что на сегодняшней день арсенал лекарственных препаратов помогает устранить резус-конфликт и успешно рожать женщине во 2, 3, и т.д. раз. Главное, чтобы беременность протекала под наблюдением врача с самого раннего срока.

Резус-конфлик
Лимфа, лимфатическая система

Лимфа, как и кровь, образует внутреннюю среду организма. В самом начале статьи была схема, на которой видно, как кровь, тканевая жидкость и лимфа соотносятся друг с другом. В норме избыток жидкости выводится из тканей по лимфатическим сосудам.

Состав лимфы близок к плазме крови: в лимфе можно обнаружить антитела, фибриноген и ферменты. Лимфатические сосуды впадают в лимфатические узлы, которые М.Р. Сапин, выдающийся анатом, называл "сторожевые посты". Здесь появляются лимфоциты - важнейшее звено иммунитета, и происходит фагоцитоз бактерий.

Подытоживая полученные знания, давайте соберем вместе функции лимфатической системы:

  • Защитная - в лимфатических узлах образуются лимфоциты, происходит фагоцитоз бактерий
  • Транспортная - в лимфатические сосуды кишечника всасываются жиры
  • Возврат белка в кровь из тканевой жидкости
  • Перераспределение жидкости в организме

Лимфатические сосуды и узлы

Куда же течет вся лимфа с жирами, лимфоцитами и белками? В конечном итоге лимфатическая система соединяется с кровеносной, впадая в нее в области левого и правого венозных углов. Таким образом, лимфатическая и кровеносная системы теснейшим образом связаны друг с другом.

Лимфатическая система
Виды иммунитета

Мы уже отчасти касались темы иммунитета в нашей статье и отмечали особый вклад И.И. Мечникова в создании фагоцитарной теории иммунитета.

Иммунитет - способ защиты организма и поддержания гомеостаза внутренней среды, предупреждающий размножение в организме инфекционных агентов. Выделяют естественный и искусственный иммунитет.

Виды иммунитета

Естественный иммунитет включает в себя врожденный (видовой) и приобретенный (индивидуальный).

Врожденный иммунитет заключается в невосприимчивости человека к болезням животных: человек не может заболеть многими болезнями собак, и, наоборот, собаки невосприимчивы ко многим заболеваниям человека.

Приобретенный (индивидуальный) иммунитет бывает активный и пассивный.

  • Активный
  • Вырабатывается человеком в ответ на внедрение инфекционного агента через 10-12 дней (образование антител)

  • Пассивный
  • Состоит в переходе материнских антител в кровь плода, также антитела поступают вместе с грудным молоком. Пассивным этот вид иммунитета называется потому, что сам организм антитела не вырабатывает, а использует уже готовые.

Естественный иммунитет

Искусственный иммунитет делится на активный и пассивный.

Активный искусственный создается с помощью прививок - вакцинации. При вакцинации в организм здорового человека вводят разрушенные или ослабленные инфекционные агенты (вакцину), с которыми лейкоциты легко справляются, в результате чего вырабатываются антитела. Это напоминает тренировку перед матчем: когда настоящий вирус/бактерия попадут в организм, лейкоцитам будет все о них известно, и они быстро выработают антитела, за счет чего заболевание пройдет либо в легкой, либо в бессимптомной форме.

Пассивный искусственный иммунитет подразумевает применение лечебной сыворотки, которая содержит готовые антитела к возбудителю заболевания. Часто сыворотки применяются в экстренных случаях, когда заболевание протекает тяжело и медлить нельзя. Существует противоботулиническая сыворотка (применятся при тяжелейшем заболевании - ботулизме), антирабическая сыворотка (против вируса бешенства).

Лечебные сыворотки получают из крови животных, зараженных определенным вирусом или бактерией. Получение сыворотки заключается в выделении из крови готовых антител к данному возбудителю. Применяются сыворотки не только в лечебных, но и в профилактических целях.

Искусственный иммунитет

Позвольте добавить краткую и важную историческую сводку. Первая прививка была сделана Эдвардом Дженнером в 1796 году. Он заметил, что доярки, переболевшие коровьей оспой, невосприимчивы к натуральной. Получив согласие родителей ребенка, Дженнер заразил ребенка (!) коровьей оспой, тот перенес ее и через две недели был невосприимчив к натуральной оспе. Так Эдвард Дженнер начал эпоху вакцинации.

Эдуард Дженнер делает первую прививку

Луи Пастер также внес огромнейший вклад, создав и сделав первую прививку от бешенства в 1885 году. Мать привезла к нему в Париж сына, которого покусала бешеная собака. Было очевидно, что без вмешательства мальчик умрет. Пастер взял на себя огромную ответственность (к слову, не имея врачебной лицензии) и 14 дней вводил мальчику изобретенную вакцину. Мальчик вылечился, симптомы бешенства не развились. Примечательно, что всю взрослую жизнь спасенный юноша посвятил Пастеру, работая сторожем в Пастеровском музее.

Луи Пастер изобрел вакцину от бешенства
Заболевания

Анемия (от др.-греч. ἀν- — приставка со значением отрицания и αἷμα «кровь»), или малокровие - снижение концентрации гемоглобина в крови, очень часто с одновременным уменьшением количества эритроцитов. Вам уже известна основная функция эритроцитов, и вы легко сможете догадаться, что при анемии кислорода к тканям поступает меньше должного уровня - отсюда и развиваются симптомы анемии.

Пациенты могут жаловаться на непривычную одышку (учащение дыхания) при незначительных физических нагрузках, общую слабость, быструю утомляемость, головную боль, сердцебиение, шум в ушах. При анализе крови анемию выявить легко, гораздо сложнее выявить причину, из-за которой анемия возникла.

Анемия