Рассуждение о морфомеханике. 1.2.3 Кровь

 

1.2.3 Кровь

По своему устройству, практически зеркальной противоположностью эпителиальным тканям является кровь. Кровь – это особый вид тканей внутренней среды, которая образована клетками, форменными элементами, а также жидким межклеточным веществом (гемоплазмой). На гемоплазму приходится 55-60%, а на форменные элементы 40-45% всего объема крови (Гистология…, 1972). У человека весом 70 кг имеется около 5 л крови, что составляет 6-8% от его общей массы (Воробьева Е.А. и соавт., 1981). Приблизительно на 90% кровь состоит из воды, 9% крови это органические и 1% неорганические вещества (Бойчук Н.В. и соавт., 1997).

К форменным элементам крови относятся эритроциты и тромбоциты. Форменные элементы представляют собой безъядерные клетки. В норме форменные элементы и лейкоциты между собой не соединены, являясь независимыми и автономными.

Все живые протоплазматические поверхности всегда заряжены отрицательно, в частности у эритроцитов величина электрокинетического потенциала порядка 16.3 мВ, он значительно слабее у лейкоцитов (Губанов Н.И., Утепбергенов А.А.М., 1978). Одинаковый знак заряда форменных элементов способствует их взаимному отталкиванию (Воробьев П.А., 1994) и препятствует осаждению. Это усиливает разобщение форменных элементов крови.

Объединяет клетки и форменные элементы крови в единую структуру - гемоплазма, а отграничивает от других тканей - эндотелий сердечно-сосудистой системы. Учитывая, отсутствие непосредственного соединения клеток и форменных элементов, а также низкие прочностные свойства протоплазматической мембраны, при рассмотрении механических свойств данной ткани, клетками можно пренебречь. Механические свойства крови определяются, прежде всего, ее гемоплазмой. У Я.А.Жизневского (1994) находим следующие физико-химические константы крови: плотность у мужчин 1.056-1.064, у женщин 1.051-1.060, плотность плазмы 1.029-1.034, сыворотки 1.028-1.032. Вязкость крови 4.45-3.75 сантипуаз, осмотическое давление 7.7-8.1 атм., онкотическое давление 28 мм рт. ст., рН 7.35-7.45. Близкое нормальное значение рН крови 7.36-7.46 приводит В.Долгов и соавт. (1995). Средняя плотность плазмы крови 1.024 – 1.030 (Березовский В.А., Колотилов Н.Н., 1990). Относительная плотность цельной крови 1.050-1.064, плазмы 1.024-1.034. Вязкость крови в 4-5 раз выше вязкости воды. При температуре 37°С осмотическое давление плазмы крови ~7.6 атм. (Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1990).

Форма зрелых эритроцитов приобретается в результате неравномерного распределения скоростей движения вокруг своей оси и вдоль стенок кровеносных сосудов, они вытягиваются в направлении их движения, сжимаясь в другом направлении (Аграненко В.А., Федорова Л.И., 1983). Таким образом, дисковидная форма эритроцита есть результат механического воздействия. Кроме этого, благодаря приблизительному равенству давления снаружи и внутри эритроцита снижается нагрузка на их мембрану, сохраняется ее целостность. Если давление снаружи поддерживается механически то, внутри эритроцита существует благодаря осмотическим явлениям. Изменяя давление в сосудистом русле и регулируя количество воды возможно нивелировать возникающие градиенты давлений внутри и снаружи.

Соединение форменных элементов крови между собой наблюдается лишь при некоторых патологических процессах. Так, например, агрегация тромбоцитов наблюдается при ранениях стенки кровеносного сосуда (Лавринович Т.С. и соавт., 1976), ДВС - синдроме (Лычев В.Г., 1993). Агрегация эритроцитов в виде «монетных столбиков» может быть обусловлена наличием в гемоплазме крупных белков: фибриногена, глобулина (Циммерман М. и соавт., 1996), причем указанные процессы обратимы и регулируемы.

В нормальных условиях, кроме форменных элементов и клеток, в межклеточном веществе крови - гемоплазме, какие-либо другие компоненты отсутствуют. Однако при гемостазе в крови могут появляться волокна фибрина (Довгялло Г.Х., Крыжановский В.Л., 1973). При этом резко изменяются физические свойства крови, прежде всего текучесть. Фибриновые волокна преобразуют кровь из жидкого состояния в аморфное – сгусток (син. – свёрток), обладающий уже упруго-эластическими свойствами (Рис.1.4).

Процесс образования кровяного сгустка, основу которого составляет переплетение волокон фибрина, так же обратим. В частности, его лизис наблюдается при реканализации вен после перенесенного тромбофлебита или флеботромбоза (Григорян А.В. и соавт., 1972, Веденский А.Н., 1979). Волокнистые элементы сгустка становятся еще одним фактором, соединяющим форменные элементы между собой, кроме изменения заряда их мембран.

С точки зрения физики, кровь, представляет собой суспензию - систему с дисперсией твердых частиц в жидкости (Глинка Н.Л., 1979). Физические, равно как и механические свойства, данной ткани, прежде всего, зависят от химического состава гемоплазмы, наличия в ней волокон, а также взаимодействия форменных элементов между собой и эндотелиальной выстилкой.

Основным физическим свойством крови, в нормальных условиях, является текучесть, связанной с ее жидким состоянием. Оно может быть описано плотностью, вязкостью и давлением. Для крови, плотность - показатель практически постоянный, ввиду достаточно стабильной температуры ее существования, а также концентрации форменных элементов и белков. Колебания происходят в небольших пределах, несущественно влияя на функции крови. Значительные же отклонения, неизбежно приводят к патологическим состояниям. Повышение плотности крови может наблюдаться при инфекционных заболеваниях сопровождающиеся большой потерей организмом жидкости и электролитов, например, при холере (Цинзерлинг А.В., 1993), или гастроэнтерите у детей (Эмонд Р. и соавт., 1998), приводящие иногда к летальному исходу.

Вязкость крови изменяется в физиологическом интервале 3.9-5.3 МПа с (Литвинов А.В., 1996) и определяется составом гемоплазмы, а также взаимодействием форменных элементов. В свою очередь, вязкость плазмы крови 1.9-2.3 относительных единиц, в значительной степени обусловлена концентрацией белков (Циммерман М. и соавт., 1996), на которые приходится 6% всех ее веществ (Бойчук Н.В. и соавт., 1997).

Влияющие на вязкость крови взаимодействия форменных элементов между собой, с гемоплазмой и эндотелием стенок сосудистой системы, зависят от заряда клеточных мембран, а также химического состава межклеточного вещества крови - плазмы. Ее химический состав, свойства форменных элементов и эндотелия достаточно стабильные характеристики, что и объясняет постоянство вязкости.

Давление крови в различных участках сосудистой системы колеблется в широких пределах. Среднее артериальное давление в восходящей аорте равно приблизительно 100 мм рт. ст., а в правом предсердии 5 мм рт. ст. и «...определяется общим периферическим сопротивлением и общей объемной скоростью кровотока (то есть сердечным выбросом)» (Циммерман М. и соавт., 1996). В крупных венах основания шеи и грудной клетки давление крови может быть даже отрицательным, что объясняется присасывающим действием сердца, дыхательными движениями, расслаблением скелетных мышц конечностей, увеличением просвета вен (Жданов Д.А., 1979). Невзирая на колебания давления крови в таких достаточно широких пределах, она как ткань сохраняет все свои функции: трофическую, дыхательную, защитную и гуморальную (Гистология..., 1972).

Пожалуй, наибольшее значение в рамках обсуждаемой темы является транспортная функция крови. Для реализации задачи переноса вещества, данная ткань должна отвечать нескольким важнейшим требованиям: быть несжимаема, то есть сохранять определенный объем, несмотря на внешние механические воздействия; свободно перемещаться на относительно значительные расстояния; легко деформироваться, двигаясь по сердечно-сосудистой системе, представляющей собой ветвящийся трубопровод, проникать через мельчайшие отверстия и заполнять сложные по форме полости (сердце, кавернозные тела, синусы, сосуды). Наиболее отвечающим этим условиям следует признать физическое состояние жидкости, что в норме как раз и характерно для крови.

Как было показано выше, давление крови зависит от насосной функции сердца и сопротивления сосудов, в частности их просвета. На него влияет деятельность гладкой мускулатуры сосудистой стенки, скелетных и дыхательных мышц. Таким образом, на кровь как на ткань, действует комплекс сторонних сил. По третьему закону Ньютона, кровь, с силой равной им по величине, действует изнутри на стенки сердечно-сосудистой системы, распространяя его по всем направлениям одинаково, в соответствии с законом Паскаля.

Особенности нагрузки на кровь и условия, в которых она функционирует, определяют требования к ее физическим свойствам. Ей должно быть присуще:

- деформируемость,

- подвижность,

- независимость от давления,

- способность транспортировать.

Перечисленным критериям более всего отвечает жидкое состояние ткани. Налицо соответствие физических свойств крови, определяемых ее строением, тем нагрузкам и деформациям, которые она испытывает со стороны сердечно-сосудистой системы. В данном случае также можно говорить, что механические воздействия на кровь отражаются на ее строении.

Известно, что сопротивление сосудов, зависит от вязкости крови (Образцов И.Ф., Ханин М.А., 1989), а значит и вязкость косвенно влияет на давление. Вязкость увеличивается, например, при агрегации форменных элементов, обезвоживании, повышении концентрации белков. Крайней же степенью увеличения вязкости можно считать тромбообразование, существенно изменяющее строение данной ткани и преобразующее ее из жидкого, в аморфное состояние.

Особенности строения определяют механические свойства тканей, их способность воспринимать нагрузку. Применительно к рассматриваемому виду ткани, речь идет о давлении стенок сердечно-сосудистой системы на кровь и наоборот, действии крови на ткани образующие сосуды. Вязкость изменяема и регулируема, является результатом особых процессов, происходящих в организме и крови, которые, следовательно, способны изменять давление.

Рассматривая строение крови с точки зрения морфомеханики, уместно сделать еще один важный вывод - отдельные биологические процессы не только участвуют в изменении строения ткани, но и в принципе способны регулировать величину нагрузки. Обращает на себя внимание то, что не только механические воздействия, но и особые биологические процессы влияют на строение ткани и, как следствие, изменяют значение действующих на ткани и в тканях сил. Допустимо предположить также мысль о непосредственном влиянии нагрузки на течение биологических процессов, которые либо изменяют величины и направления, действующих на ткань сил, либо через изменение строения адаптируют живую систему к ним.

Биологические процессы могут изменять строение ткани, которое, в свою очередь, определяет их способность переносить нагрузку. В основе изменения давления крови могут лежать биологические процессы, следовательно, можно утверждать, что биологические процессы способны, до известной степени, изменять и величины действующих на ткани сил. Кроме этого, наблюдаемые при некоторых биологических процессах изменения механических свойств тканей, скорее всего, являются не побочными явлениями, а непосредственной целью данных процессов.

 

Рис.1.4. Трансформация крови в сгусток

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика