Кровь
Клетки, плазма и транспорт кислорода и веществ.
Что такое кровь
Кровь — это жидкая ткань, которая непрерывно движется по сосудам тела. На первый взгляд кровь кажется просто «красной жидкостью», но по своей природе это настоящая ткань — соединительная, как кость или хрящ. Только если у кости межклеточное вещество твёрдое, то у крови оно жидкое — и называется плазмой.
У взрослого человека в теле около 5 литров крови — примерно 7% массы тела. Эта кровь постоянно циркулирует: доставляет кислород и питательные вещества ко всем клеткам, уносит продукты обмена, переносит гормоны и защищает от инфекций. О том, как она движется по телу, — в разделе Сердечно-сосудистая система.
Кровь — ткань, которая постоянно перемещается. Всё остальное в теле стоит на месте, а кровь работает курьером, охранником и дворником одновременно: что-то привозит, что-то увозит, а с чем-то борется.
Из чего состоит кровь
Кровь делится на две части: светлую жидкую — плазму (примерно 55%) и плотную клеточную — форменные элементы (примерно 45%). «Форменными элементами» в медицине называют все клетки и клеточные частицы крови — слово старое, но точное: они имеют свою форму.
Светлая, слегка желтоватая жидкость. В ней, как в растворе, «плавают» форменные элементы и растворены белки, питательные вещества, соли и гормоны. Именно плазма доставляет клеткам то, что им нужно.
Три вида: эритроциты (красные клетки), лейкоциты (белые клетки) и тромбоциты (кровяные пластинки). Долю форменных элементов в крови называют гематокритом — обычно это около 40–45%. О каждом виде — ниже.
Плазма и клетки постоянно друг с другом обмениваются: что-то переходит из плазмы в клетки, что-то — наоборот. Именно этот обмен и делает кровь живой системой, а не просто набором жидкости и телец.
Плазма: жидкая основа крови
Плазма на 90–92% состоит из воды. Всё остальное — это растворённые в воде вещества:
- Белки — главная и самая важная часть «сухого остатка». Их три основные группы: альбумины, глобулины и фибриноген.
- Питательные вещества — глюкоза, аминокислоты, жиры, которые кровь разносит по телу.
- Минеральные соли (электролиты) — натрий, калий, кальций и другие. Они поддерживают нужный состав внутренней среды.
- Гормоны и сигнальные молекулы — химические «команды», которые плазма доставляет к органам.
- Продукты обмена — то, что подлежит выведению: углекислый газ, мочевина и другие отходы.
Три группы белков плазмы заслуживают отдельного пояснения — каждая делает свою работу:
Самые многочисленные белки плазмы. Их главная задача — удерживать воду в сосудистом русле. Создавая так называемое онкотическое давление (силу, которая «притягивает» воду обратно в кровь), альбумины не дают жидкой части крови уйти в ткани. О том, как это работает на уровне микрососудов, — в статье Капилляры.
Белки-переносчики и защитники. Часть из них транспортирует вещества (например, железо и жиры), а часть — антитела — участвует в иммунной защите, распознавая и обезвреживая чужеродное. Подробнее — в разделе Иммунная система.
Белок свёртывания. Когда сосуд повреждён, именно из фибриногена образуется фибрин — сеть, которая задерживает клетки и формирует сгусток. О том, как кровь останавливает кровотечение, — в статье Тромбы и свёртывание крови.
Если из плазмы убрать фибриноген (дать крови свернуться и отделить жидкую часть), получится сыворотка. Это та же плазма, но без белков свёртывания. Путать эти два слова не стоит: плазма свёртываться может, а сыворотка — уже нет.
Эритроциты и гемоглобин
Эритроциты (от греч. «красная клетка») — самые многочисленные клетки крови: их около 4–5 миллионов в одном кубическом миллиметре (микролитре). Именно они придают крови красный цвет.
Эритроцит устроен необычно. Это не клетка в обычном смысле: у зрелого эритроцита человека нет ядра и почти нет внутренних органелл. По форме он — двояковогнутый диск: как булочка с вдавленными с двух сторон серединками. Такая форма не случайна, и обе её особенности важны:
- Отсутствие ядра освобождает место внутри — всё оно отдано гемоглобину. Поэтому один эритроцит может вместить максимум переносящего кислород белка.
- Двояковогнутая форма увеличивает площадь поверхности: телу нужно, чтобы эритроцит как можно лучше соприкасался с растворённым в плазме кислородом.
Главное содержимое эритроцита — гемоглобин (от греч. «кровь» + лат. «шар»). Это сложный белок, в состав которого входит железо. Именно железо связывает кислород: в лёгких гемоглобин захватывает его, а в тканях — отдаёт. От соединения с кислородом гемоглобин становится ярко-красным, а отдав кислород — темнеет. Поэтому кровь, идущая от лёгких, ярче той, что возвращается от тканей. Об этом газообмене — в статье Дыхательная система.
Нормальное количество гемоглобина у взрослого — примерно 120–160 граммов на литр крови. Помимо кислорода гемоглобин переносит и часть углекислого газа — из тканей обратно в лёгкие. Живёт эритроцит около 120 дней: затем старый, изношенный, он разрушается в селезёнке и печени, а на его место костный мозг выпускает новый.
Лейкоциты: защитники
Лейкоциты (от греч. «белая клетка») — белые кровяные клетки, задача которых — защита. Их гораздо меньше, чем эритроцитов: примерно 4–9 тысяч в микролитре. От эритроцитов они отличаются и по виду, и по устройству: у лейкоцитов есть ядро, они крупнее и совсем иначе работают.
В отличие от эритроцитов, лейкоциты способны выходить из кровеносного сосуда в ткань. Когда где-то начинается инфекция, лейкоциты из крови «просачиваются» сквозь стенку капилляра к месту воспаления и там борются с возбудителем. Именно так начинается воспаление.
Лейкоцитов существует пять основных типов, и у каждого своя роль: одни первыми бросаются на бактерии (поглощая их — этот процесс называется фагоцитозом, от греч. «пожирание клетки»), другие вырабатывают антитела, третьи распознают «чужих» и запускают общий ответ. Подробнее обо всех защитных клетках — в разделе Иммунная система.
Тромбоциты: кровяные пластинки
Тромбоциты (от греч. «сгусток» + «клетка») — это не целые клетки, а маленькие клеточные фрагменты. Они отшнуровываются от огромных клеток костного мозга — мегакариоцитов («мега» — большой, «карио» — ядро, «цит» — клетка) и выходят в кровь. Ядра у них самих нет.
Тромбоцитов около 150–400 тысяч в микролитре. Их задача — останавливать кровотечение. Стоит сосуду повредиться, тромбоциты устремляются к месту разрыва, слипаются там и запускают свёртывание — так образуется сгусток, закупоривающий пробоину. Без тромбоцитов мы теряли бы кровь от любой царапины. О том, как это работает в подробностях, — в статье Тромбы и свёртывание крови.
Группы крови
На поверхности эритроцитов есть особые «метки» — антигены (вещества, по которым иммунная система распознаёт свои и чужие клетки). Именно по их набору и различают группы крови. Это важно, например, при переливании: нельзя давать человеку кровь, чьи метки его тело воспримет как чужеродные.
- Система АВО. Самые главные метки — это антигены A и B. По их наличию выделяют четыре группы: 0 (I) — нет ни A, ни B; A (II) — есть только A; B (III) — есть только B; AB (IV) — есть и A, и B.
- Резус-фактор. Ещё одна важная метка — резус (Rh). Если она есть, кровь называют резус-положительной, если нет — резус-отрицательной. Этот признак тоже обязательно учитывают при переливании и беременности.
Где рождается кровь
Форменные элементы крови живут недолго и постоянно обновляются. Рождаются они в красном костном мозге — особой ткани внутри некоторых костей. Этот процесс называют гемопоэзом (от греч. «кровь» + «создание»).
Начинается всё с стволовых клеток — особых «клеток-предков», которые могут превратиться в эритроцит, лейкоцит или дать начало тромбоцитам. Костный мозг — настоящая фабрика крови, и работает она всю жизнь. Подробнее — в статье Костный мозг.
Интересный факт: на скорость выпуска новых эритроцитов влияет гормон эритропоэтин. Вырабатывают его в первую очередь почки. Поэтому при болезнях почек может страдать и образование эритроцитов — так работа этих органов оказывается связана с кровью.
Функции крови
Всё, что делает кровь, сводится к трём большим группам задач:
Доставка кислорода от лёгких к тканям и перенос питательных веществ от кишечника к клеткам. Обратно уносятся углекислый газ и продукты обмена — к лёгким, почкам и другим органам выделения. Переносятся также гормоны и тепло.
Кровь помогает удерживать температуру тела на постоянном уровне, поддерживает нужную кислотность среды и баланс воды и солей. О постоянстве внутренней среды — в разделе Гомеостаз.
Лейкоциты обезвреживают возбудителей и чужеродные частицы, а механизм свёртывания останавливает кровь при повреждении сосудов. Так кровь и защищает тело, и сама себя «запечатывает» при поломке.
Что происходит при нарушениях
Сбои в составе или работе крови сказываются на всём организме — ведь она питает каждую ткань. Вот основные группы нарушений.
При анемии в крови слишком мало эритроцитов или гемоглобина, поэтому ткани получают меньше кислорода. Проявляется слабостью, бледностью, быстрой утомляемостью, одышкой при нагрузке. Самая частая причина — недостаток железа, без которого гемоглобин не построить; так бывает при плохом питании или после кровопотерь. Понимание роли гемоглобина из этой статьи прямо объясняет, почему железо так важно.
При лейкозе нарушается работа костного мозга: он начинает бесконтрольно размножать незрелые лейкоциты. Эти клетки не выполняют защитной функции, а правильные клетки крови почти не образуются. Так «фабрика крови» даёт сбой, и страдает вся система крови сразу.
Свёртывание — тонкий баланс. Если он склоняется в сторону образования сгустков, в сосудах появляются тромбы. Если же, наоборот, свёртывание слишком слабое (мало тромбоцитов или белков), возникают кровотечения и синяки без явной причины. Обе крайности опасны, поэтому тело постоянно держит этот механизм в равновесии.
Иногда эритроцитов становится слишком много — полицитемия полицитемия («поли» — много, «цит» — клетка, «емия» — от греч. «кровь»; буквально — «многоклеточность крови»). Кровь при этом гуще и вязче, ей труднее течь по сосудам, а значит — растёт риск образования тромбов. Это прямая иллюстрация того, что для крови важен не только состав, но и её текучесть.
Связи с другими системами
- Сердце и сосуды: кровь — тот самый «груз», который переносят сосуды. Сердце задаёт ей движение, артерии и вены направляют путь, а в капиллярах она отдаёт вещества тканям. Без крови эта система была бы пустой.
- Дыхательная система: в лёгких кровь набирает кислород, а в тканях — отдаёт его. Именно гемоглобин делает возможным этот перенос. Две системы работают в тесной связке. Подробнее — в разделе Дыхательная система.
- Иммунная система: лейкоциты крови — это её главные клетки-защитники. Часть из них рождается и «учится» в органах иммунной системы. Оборона и кровь связаны неразрывно. Подробнее — в разделе Иммунная система.
- Костный мозг: это фабрика, где рождаются все форменные элементы крови. Сколько их будет и каких — во многом определяет именно костный мозг. Подробнее — в статье Костный мозг.
- Почки и выделительная система: кровь приносит к почкам продукты обмена, а почки, фильтруя её, ещё и подсказывают, когда нужно производить больше эритроцитов (через эритропоэтин). Подробнее — в разделе Почки.
- Обмен веществ и энергия: кровь доставляет клеткам глюкозу и кислород — топливо и окислитель для добычи энергии. Поэтому её состав напрямую определяет, сколько энергии доступно тканям. Подробнее — в разделе Обмен веществ и энергия.
Кровь — это жидкая ткань, без которой не работало бы ничего: она несёт кислород и питание каждой клетке, уносит отходы, переносит гормоны, защищает от инфекций и сама запечатывает повреждённые сосуды. Несмотря на простоту на вид, её состав удивительно продуман: вода и белки плазмы держат баланс жидкостей, эритроциты с гемоглобином переносят кислород, лейкоциты обороняют, а тромбоциты чинят прорывы. Рождается вся эта сложная «команда» из стволовых клеток в костном мозге и обновляется на протяжении всей жизни. Понимание того, из чего сделана кровь и какие задачи решает каждый её компонент, — основа для всех тем о дыхании, питании, иммунитете и энергии тела.