Изменение системы крови при мышечной деятельности

Базофилы продуцируют и содержат биологически активные вещества (гепарин, гистамин и др.), чем и обусловлена их функция в организме. Гепарин препятствует свертыванию крови в очаге воспаления. Гистамин расширяет капилляры, что способствует рассасыванию и заживлению. В базофилах содержатся также гиалуроновая кислота, влияющая на проницаемость сосудистой стенки; фактор активации тромбоцитов (ФАТ); тромбоксаны, способствующие агрегации тромбоцитов; лейкотриены и простагландины. При аллергических реакциях (крапивница, бронхиальная астма, лекарственная болезнь) под влиянием комплекса антиген-антитело происходит дегрануляция базофилов и выход в кровь биологически активных веществ, в том числе гистамина, что определяет клиническую картину заболеваний.

Моноциты обладают выраженной фагоцитарной функцией. Это самые крупные клетки периферической крови и их называют макрофагами. Моноциты находятся в крови 2-3 дня, затем они выходят в окружающие ткани, где, достигнув зрелости, превращаются в тканевые макрофаги (гистиоциты). Моноциты способны фагоцитировать микробы в кислой среде, когда нейтрофилы не активны. Фагоцитируя микробы, погибшие лейкоциты, поврежденные клетки тканей, моноциты очищают место воспаления и подготавливают его для регенерации. Моноциты синтезируют отдельные компоненты системы комплемента. Активированные моноциты и тканевые макрофаги продуцируют фактор некроза опухолей (ФНО), интерферон, тем самым осуществляя противоопухолевый, противовирусный, противомикробный и противопаразитарный иммунитет; участвуют в регуляции гемопоэза. Макрофаги принимают участие в формировании специфического иммунного ответа организма. Они распознают антиген и переводят его в так называемую иммуногенную форму (презентация антигена). Моноциты продуцируют как факторы, усиливающие свертывание крови (тромбоксаны, тромбопластины), так и факторы, стимулирующие фибринолиз (активаторы плазминогена).

Лимфоциты являются центральным звеном иммунной системы организма. Они осуществляют формирование специфического иммунитета, синтез защитных антител, лизис чужеродных клеток, реакцию отторжения трансплантата, обеспечивают иммунную память. Лимфоциты образуются в костном мозге, а дифференцировку проходят в тканях. Лимфоциты, созревание которых происходит в вилочковой железе, называются Т-лимфоцитами (тимусзависимые). Различают несколько форм Т-лимфоцитов. Т–киллеры (убийцы) осуществляют реакции клеточного иммунитета, лизируя чужеродные клетки, возбудителей инфекционных заболеваний, опухолевые клетки, клетки-мутанты. Т-хелперы (помощники), взаимодействуя с В-лимфоцитами, превращают их в плазматические клетки, т.е. помогают течению гуморального иммунитета. Т-супрессоры (угнетатели) блокируют чрезмерные реакции В-лимфоцитов. Имеются также Т-хелперы и Т-супрессоры, регулирующие клеточный иммунитет. Т-клетки памяти хранят информацию о ранее действующих антигенах.

В-лимфоциты (бурсозависимые) проходят дифференцировку у человека в лимфоидной ткани кишечника, небных и глоточных миндалин. В-лимфоциты осуществляют реакции гуморального иммунитета. Большинство В-лимфоцитов являются антителопродуцентами. В-лимфоциты в ответ на действие антигенов в результате сложных взаимодействий с Т-лимфоцитами и моноцитами превращаются в плазматические клетки. Плазматические клетки вырабатывают антитела, которые распознают и специфически связывают соответствующие антигены. Различают 5 основных классов антител, или иммуноглобулинов: JgA, Jg G, Jg М, JgD, JgЕ. Среди В-лимфоцитов также выделяют клетки-киллеры, хелперы, супрессоры и клетки иммунологической памяти.

Лейкоциты образуются в разных органах тела: в костном мозге, селезенке, тимусе, подмышечных лимфатических узлах, миндалинах и в слизистой оболочке желудка.

Лейкоциты делятся на две большие группы: гранулоциты и агранулоциты в зависимости от того, наблюдается или нет зернистость в их цитоплазме. 
У первых имеется ядро различных форм, они осуществляют фагоцитоз. Самые многочисленные и активные - это нейтрофилы (70% от общего числа); кроме них имеются базофилы (1%) и эозинофилы (4%). 
Незернистые лейкоциты - это моноциты, большего размера и с большой фагоцитарной активностью, и лимфоциты, подразделяющиеся на малые (90%) и большие (остальные 10%).

Тромбоциты, или кровяные пластинки – плоские клетки неправильной округлой формы диаметром 2 – 5 мкм. Тромбоциты человека не имеют ядер - это фрагменты клеток, которые меньше половины эритроцита. Количество тромбоцитов в крови человека составляет 180 – 320х109/л, или 180 000 – 320 000 в 1 мкл. Имеют место суточные колебания: днем тромбоцитов больше, чем ночью. Увеличение содержания тромбоцитов в периферической крови называется тромбоцитозом, уменьшение – тромбоцитопенией.

Главной функцией тромбоцитов является участие в гемостазе. Тромбоциты помогают "ремонтировать" кровеносные сосуды, прикрепляясь к поврежденным стенкам, а также участвуют в свертывании крови, которое предотвращает кровотечение и выход крови из кровеносного сосуда. Способность тромбоцитов прилипать к чужеродной поверхности (адгезия), а также склеиваться между собой (агрегация) происходит под влиянием разнообразных причин. Тромбоциты продуцируют и выделяют ряд биологически активных веществ: серотонин (вещество, вызывающее сужение кровеносных сосудов уменьшение кровотока), адреналин, норадреналин, а также вещества, получившие название пластинчатых факторов свертывания крови. Так у тромбоцитов есть различные белки, способствующие коагуляции крови. Тромбоциты содержат большое количество серотонина и гистамина, которые влияют на величину просвета и проницаемость капилляров, определяя тем самым состояние гистогематических барьеров.

[10]

1.2. Система  крови  под влиянием физической  нагрузки

Мышечная работа приводит к значительным изменениям физико-химических и физиологических свойств крови. Несколько снижается объем циркулирующей крови, увеличивается количество форменных элементов, изменяются буферные и коллоидно-осмотические свойства крови, возрастает активность как свертывающей, так и противосвертывающей систем.

Во время мышечной работы часть плазмы через стенки капилляров уходит из сосудистого русла в межклеточное пространство работающих мышц. В результате объем циркулирующей крови уменьшается. Поскольку форменные элементы остаются в сосудистом русле, изменяется соотношение между общим объемом циркулирующей плазмы и форменных элементов так, что гематокрит повышается. Это явление называется рабочей гемоконцентрацией.

Например, если объем крови в покое равен 5,5 л, из них 2,9 л составляет плазма и 2,6 л – форменные элементы крови, что соответствует гематокриту 47%. Во время работы из сосудов уходит примерно 500 мл плазмы, объем циркулирующей крови снижается до 5л. Поскольку объем форменных элементов крови при этом не изменяется, гематокрит увеличивается до 52%.

В условиях покоя молочная кислота поступает в кровь главным образом из эритроцитов и из слизистой оболочки кишечника. Основными органами тела, утилизирующими (устраняющими) молочную кислоту из крови, служат печень, сердце и мышцы. В печени молочная кислота окисляется или используется для синтеза гликогена, а в сердце и неработающих мышцах служит субстратом окисления для их энергообеспечения. Концентрация молочной кислоты в крови в условиях покоя очень невелика – не более 10 мг(около 10мМ/л).

В начале работы, независимо от её мощности, усиливается образование молочной кислоты в рабочих (активных) мышцах. Это обусловлено относительно медленным развертыванием окислительных (аэробных) процессов в мышечных клетках и недостаточным их снабжением кислородом, так как кислородтранспортные системы (дыхание, кровообращение) лишь постепенно усиливают свою деятельность. Поступая в кровь, молочная кислота смещает кислотно-щелочное равновесие, снижая pH: чем выше концентрация молочной кислоты в крови, тем ниже pH. Общее количество образующейся в мышцах при работе молочной кислоты зависит от трех основных факторов: 1) мощности (интенсивности) работы; 2) продолжительности работы; 3) объема активной мышечной массы.

При работе относительно небольшой мощности - до 50- 60% от максимальной аэробной работы после периода врабатывания содержание молочной кислоты в мышцах и крови начинает постепенно снижаться, и в процессе работы концентрация молочной кислоты в крови может мало отличаться от условий покоя. Такое снижение концентрации молочной кислоты во время работы показывает, что скорость се образования в активных мышечных клетках становится меньше, чем скорость ее утилизации печенью, сердцем и неработающими мышцами.

При тяжелой мышечной работе содержание молочной кислоты в крови значительно превышает уровень покоя, в некоторых пределах оно тем больше, чем выше мощность выполняемой работы. Наибольшая концентрация молочной кислоты достигается при работе, которая может продолжаться не более 1-3 мин.

Эритроциты - высокоспециализированные клетки, основная функция которых связана с наличием в них гемоглобина, обеспечивающего перенос кислорода и возможность транспортирования кровью углекислого газа. Скорость образования эритроцитов в костном мозге - 2-3 миллиона в секунду, средняя продолжительность их жизни в периферической крови - 100-120 дней.

Наибольшее увеличение концентрации эритроцитов в крови зарегистрировано после очень тяжелой кратковременной работы: после бега на 100 м концентрация эритроцитов возрастает более чем на 20%. Во время продолжительной работ (бег на 3000 м) - на 10%.

Истинный эритроцитоз - повышение содержания эритроцитов в циркулирующей крови в результате усиления костно-мозгового кроветворения (эригроиоэза). Наиболее ярким примером истинного эритроцитоза служит повышение содержания эритроцитов (и гемоглобина) у людей, проживающих на больших высотах (в горах).

Во время очень продолжительной мышечной работы наряду с распадом эритроцитов может происходить увеличение объема плазмы крови (за счет обратного движения жидкости из тканевых пространств в сосудистое русло). В результате концентрация эритроцитов в крови снижается, развивается рабочая эритропения.

Величина внутрисосудистого гемолиза в наибольшей степени зависит от усиленной травматизации эритроцитов из-за механических сотрясений тела (особенно при беге по твердому грунту) и в связи с большой скоростью кровотока во время мышечной работы. В результате разрушения эритроцитов в плазме крови и в моче появляются гемоглобин и гематин, снижается гаптоглобин плазмы. Это происходит после очень продолжительной напряженной мышечной работы (марафонский бег, длительный марш и т. д.), однако во всех случаях степень гемолиза крайне невелика.

Количество лейкоцитов в крови здорового человека колеблется в довольно широких пределах - от 4000 до 10000 в мм3. При оценке количественных изменений лейкоцитов в крови существенны не только изменение их общего числа, но и сдвиги в лейкоцитарной формуле, т. е. процентное соотношение между разновидностями лейкоцитов - гранулоцитами (нейтрофилами, эозинофилами и базофилами), лимфоцитами и моноцитами.

При мышечной работе наблюдается увеличение содержания лейкоцитов в циркулирующей крови - рабочий лейкоцитоз с одновременным уменьшением в крови эозинофилов (эозинопенией). Если картина красной крови во время мышечной работы и после нее пассивно отражает изменения в объеме крови, то изменения в белой крови нельзя объяснить только этой причиной. Степень рабочего лейкоцитоза существенно больше, чем степень рабочей гемоконцентрации, и изменяется во времени иначе, чем объем циркулирующей крови.

Концентрация лейкоцитов в циркулирующей крови увеличивается на протяжении работы и зависит от ее мощности. К концу длительной работы концентрация лейкоцитов в крови может в три и более раз превышать уровень покоя и достигать 30-40 тысяч в мм3. В определенных пределах степень лейкоцитоза зависит от длительности и работы.

Тромбоцитам принадлежит ведущая роль в процессе свертывания крови, кроме того, они обладают иммуногенными свойствами. При мышечной работе содержание тромбоцитов в циркулирующей крови несколько возрастает. Сразу после работы следует период быстрого уменьшения их концентрации в крови, который длится 30-60 мин. Затем наступает период быстрого увеличения концентрации тромбоцитов, и через 1-2 ч после работы их число превышает предрабочий уровень. На протяжении последующих нескольких часов исходное содержание тромбоцитов в крови восстанавливается. Причины этих изменений пока неизвестны.

 Во  время мышечной работы усиливается  активность свертывающей и противосвертывающей систем. В процессе работы свертываемость крови увеличивается, и как следствие сокращаются время кровотечения, время свертывания крови и протромбиновое время. Несколько повышается содержание тромбопластина, что можно связать с увеличением в крови антигемофилического фактора, необходимого для образования тромбопластина. Более того, при мышечной работе в крови возрастает содержание тромбоцитов, увеличивается их адгезивность, что также может обусловливать повышенную свертываемость крови. Увеличение концентрации фибриногена в крови при мышечной работе также усиливает агрегацию тромбоцитов (и объединение, или аггломерацию, эритроцитов в «эритрацитарные столбики»).

Наряду с повышением активности свертывающей системы при мышечной работе усиливается активность противосвертывающей системы. Резко возрастает фибринолитическая активность крови, определяемая скоростью растворения кровяных сгустков, которые могут образовываться на стенках кровеносных сосудов. Так, например, после 5- минутной максимальной аэробной работы до отказа, фибринолитическая активность увеличивается в 7 раз, что связано с появлением в крови активаторов плазминогена. При более легкой работе фибринолитическая активность усиливается постепенно: от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от мощности выполняемой работы. Таким образом, мышечная работа вызывает более быстрое свертывание крови, которое компенсируется более быстрым распадом фибриновых нитей кровяных сгустков.

В целом антикоагуляционная (фибринолитическая) активность крови увеличивается во время работы больше, чем ее коагуляционная способность, обеспечивает поддержание жидкого состояния крови и препятствует повышению се вязкости. [1]