Ф Е Д Е РАЛ Ь Н О Е АГ Е Н Т С Т В О П О О БРАЗО ВАН И Ю

В О РО Н Е Ж С КИ Й Г О С У ДАРС Т В Е Н Н Ы Й УН И В Е РС И Т Е Т

С ТРУК ТУРА ЗД О Р О В Ь Я

Учебное пособие для студентов С пеци а ль н о ст ь 0202001 (011600) - Би о ло ги я

Воронеж 2005

2

Утверждено научно-методическим советом

Биолого-почвенного факультета 23 и ю ня 2005 г. (протокол № 4)

Авторы : Салей А.П . М арты нова А.В .

Учебное пособие “Структура здоровья“ подготовлено на кафедре фи -зиологи и человека и животны х биолого-почвенного факультета Воронежско-го государственного университета.

Рекомендуется для студентов 5-го курса биолого-почвенного факульте-та по спец иальности 020201-Биология.

3

С О ДЕ РЖ А Н И Е

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Здоровье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. Конституц ия человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3. Реактивность и резистентность организма . . . . . . . . . 15 4. Ф и зиологические нормы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5. Клетка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6. Ф и зиологические механизмы старения . . . . . . . . . . . . . . 57 В опросы для самостоятельной работы . . . . . . . . . . . . . . 61 Л итература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

В В Е ДЕ Н И Е

Учебное пособие предназначено для студентов биолого-почвенного фа-культета, обучаю щ и хся по спец иальности 020201-Биология. М атериалы учеб-ного пособия могут бы ть использованы студентами при и зучени и курса “Ф и -зиология человека“, а также являю тся введением в спец иальны е курсы "П а-тологическая фи зиология" и “Актуальны е проблемы здоровья”, которы е читаю тся на кафедре фи зиологи и человека и животны х. В учебном пособи и дается оц енка структуры здоровья на основе фи зиологической нормы , рас-сматриваю тся проблемы конституц и и , реактивности и резистентности орга-низма.

В материалах рассматриваю тся различные фи зиологические нормы системы крови , клю чевы е показатели белкового, жирового, углеводного и водно-минерального обмена; анали зирую тся некоторы е морфофункц ио-нальны е и биохимические показатели при патологи и . В разделе "Клетка" и злагаю тся основы ее структуры и функц и и биомембран; обсуждаю тся меха-низмы наруш ения функц и й клетки при действи и на нее спец ифических и неспец ифических раздражителей, а также общ ие принц ипы антиоксидантной защ иты . В учебном пособи и представлен боль ш ой справочны й материал по различным разделам фи зиологи и человека и меди ц инской диагностики .

Учебное пособие после его и зучения студентами будет способствовать повы ш ени ю уровня и х профессионали зма в области биологи и и фи зиологи и . П о мнени ю академика РАН , лауреата Г осударственной премии Росси и Л .Д . Ф аддеева, “… самое лучш ее образование человек дает сам себе”.

Учебное пособие вклю чает 41 табли ц у и 16 источников литературы .

4

1. ЗДО Р О В Ь Е

Здоровье − это нормальное состояние организма, в котором структура и функц и и соответствую т друг другу, а регуляторны е системы обладаю т способность ю поддерживать постоянство внутренней среды организма (гемостаз).

С огласно определени ю В О З: "Здоровье − это состояние полного фи зического и соц иального благополучия, а не только отсутствие болезней и фи зических дефектов".

С остояние здоровья обусловлено биологической структурой и функц ией. Биологическая структура − определенная организац ия частей живого организма. Биологическая функц ия − деятельность систем и органов в зависимости от конкретны х условий. В сложны х организмах разнообразны е структуры вы полняю т спец иали зированны е функц и и : генерирование и передача потенц иала, сокращ ения и расслабления, секрец и и и экскрец и и , синтеза и его ингибирования, анаболи зма и катаболи зма.

В заимоотнош ения структуры и функц и и взаимосвязаны . Д ля ц елого органи зма важным являю тся механизмы реали зац и и управления его деятельность ю . И зменение структуры отдельны х частей органи зма (органов) всегда ведет к функц иональным перестройкам.

С овременны е достижения в области фармац и и и фармакологи и основаны на создани и лекарственны х препаратов, которы е оказы ваю т влия-ние на конкретные структуры организма (рец епторы ) и таким образом и збирательно и зменяю т и х функц и ю .

В настоящ ее время вы деляю т следую щ ие уровни жи знедеятельности : молекулярны й, субклеточны й, клеточны й, органны й и системны й.

Д ля лю бой живой системы важным является передача информац и и . О бмен сигналами между клетками осущ ествляется на нескольких уровнях:

– внутритканевое взаимодействие за счет мембранны х макромолекул; – адгезивное взаимодействие между основными клетками тканей и

компонентами межклеточного вещ ества; – взаимное распознание адгезивны х рец епторов и лигандов; – за счет различны х гуморальны х факторов (ц итокины , кейлоны ,

пептиды , нейромедиаторы и гормоны ). Ц елы й организм постоянно осущ ествляет обмен вещ еств с окружаю щ ей

средой. О бмен вещ еств и энергии − это совокупность фи зических, химиче-ских и фи зи ологических проц ессов в организме. Ж и знедеятельность орга-низма человека возможна только при непреры вном проц ессе обмена вещ еств и энергии . В ходе обмена вещ еств в организм поступаю т пластические вещ е-ства, необходимы е для биосинтеза и построения собственны х биологических структур. В поддержании проц есса жи знедеятельности можно вы делить уровни : уровень активности , уровень готовности , остановки (смерть ).

5

М ехани зм обмена слагается и з двух основны х проц ессов: – анаболи зм – совокупность проц ессов биосинтеза органических ве-

щ еств, компонентов клеток, структур тканей; – катаболи зм – расщ епление сложны х молекул, компонентов клеток и

тканей до просты х вещ еств и конечны х продуктов распада. Анаболи зм обеспечивает синтез собственны х белков, липидов,

углеводов, ферментов, ресинтез макроэргов, накопление субстратов, рост, развитие, обновление клеток и тканей и запасание э нерги и .

П роц ессы анаболизма и катаболи зма взаимосвязаны . В сопряжении эти х двух проц ессов важная роль принадлежит АТ Ф и Н АД Ф Н .

В ы деляю т механизмы обменны х проц ессов органи зма с окружаю щ ей средой и регуляц и ю метаболи зма в самом организме.

Различаю т пластический и энергетический обмен. П ластический обмен − это самообнавление клеточны х структур.

Энергетический обмен − доставка питательны х вещ еств и усвоение энерги и . В проц ессе обмена вещ еств в организме постоянно происходит

превращ ение энергии сложны х органических соединений, поступаю щ и х с пи -щ ей. Расход энергии происходит при мы ш ечном сокращ ени и , генерац и и и передачи потенц иала действия, вы работке биологически активны х вещ еств, поддержани и постоянства состава внутренней среды организма.

П роц ессы метаболи зма в органи зме вклю чаю т следую щ ие э тапы : и звлечение энерги и и з окружаю щ ей среды , ее использование для синтеза эндогенны х соединений, синтез структурны х компонентов клетки (белков, углеводов, липидов, нуклеиновы х кислот), синтез и распад БАВ (гормонов, медиаторов и др.)

Д ля образования энергии в организме использую тся два механизма: анаэробны й, т.е. гликоли з, и аэробны й. Аэробное окисление в 17 раз э ффективнее и экономичнее.

В настоящ ее время разработаны различны е методы определения мощ ности аэробного энергообеспечения. О дним и з них является способ определения максимального потребления кислорода. С этой ц ель ю человеку предлагается выполнение фи зической нагрузки (на велоэргометре, бег на определенное расстояние и др.) с одновременным определением максимального потребления кислорода.

Д ля определения уровня фи зического развития здоровья у человека определяю т ряд показателей: массу тела, рост, жи зненную емкость легких, частоту сердечны х сокращ ений, артериальное давление крови , силу кисти , время восстановления частоты пульса после окончания приседаний и др. Н а основании расчетов по этим показателям оц енивается уровень здоровья (низкий, ниже среднего, средний, вы ш е среднего, вы сокий).

Различаю т три уровня интенсивности обменны х проц ессов в организме: уровень поддержания жи зненны х функц ий, уровень готовности и уровень ак-тивности . С повы ш ением уровня интенсивности обмена расход энергии уве-личивается. Расход энергии в состояни и покоя (уровень поддержания жи з-ненны х функц и й) назы вается – основной обмен. У взрослого человека в сред-

6

нем он составляет 1 ккал/кг/час. В среднем основной обмен у мужчин равен 7117 кДж за сутки , у женщ ин на 10 % ниже. О бменны е проц ессы и зменяю тся в различны е периоды онтогенеза. В течение первы х лет жи зни ребенка ос-новной обмен увеличен по сравнени ю с его уровнем у взрослы х в 2-2,5 раза. П ри старени и организма начинаю т преобладать катаболические проц ессы , что сопровождается постепенным снижением основного обмена.

П ри выполнении умственной и особенно фи зической работы расход энергии и обмен вещ еств увеличиваю тся. Т акой обмен вещ еств назы вается рабочим (табл. 1).

Т абли ц а 1 С редн и е э н ергет и ч ески е за т ра т ы ч ело века в за ви си мо ст и о т выпо лн яемо й ра бо т ы

Классифи - кац ия по группам

В ид деятельности

П рофесси и Суточ- ны й расход энерги и , кДж

П отреб-ление кислорода, л/мин

Н улевая П окой − 7117 0,25 П ервая Умственны й

труд П реподаватели , студенты и другие ра-ботники умственного труда

9500 0,75

Вторая Л егкая фи зическая работа

Работники , заняты е легким фи зическим трудом

10500 1,0

Т ретья Умеренная фи зическая нагрузка

М еханизированны й труд, сфера обслуживания

11500 1,5

Ч етвертая И нтенсивная фи зическая нагрузка

Н едостаточная механи зированная прои зводственная деятельность

13000 2,7

П ятая О чень тяжелая работа

Ш ахтеры , землекопы , грузчики , металлурги

15000 и более

3,0

Д ля поддержания жи знедеятельности (основного и рабочего обмена)

затраты вещ еств и энергии должны пополняться за счет пищ евы х продуктов. П итание человека должно бы ть рац иональным, т.е. сбалансированным по белкам, жирам и углеводам. С оотнош ение между питательными вещ ествами по массе должно составлять 1:1,2:4, а по энергетической ц енности 15:30:55 %. Т акое соотнош ение питательны х вещ еств должно сохраняться в пищ евы х рац ионах всех групп населения (табл. 2). Кроме того, организм должен получать необходимы е минеральны е соли , витамины и воду.

П о калорийности следует соблю дать следую щ и й пищ евой рац ион за су-тки : завтрак – 25 %, полдник (второй завтрак) – 15 %, обед – 35 %, ужин – 25 %. В пищ евой рац ион должно входить 1/3 часть продуктов животного и 2/3 части продуктов растительного происхождения.

Т абли ц а 2

7

Ф и зиологические нормы питания (Ф и зиология человека, 2001)

Категория населения П и щ евы е

вещ ества в граммах

1 2 3 4 5 Белки 65-72 72-80 84-94 96-108 104-117 Ж и ры 70-80 83-93 98-110 113-128 137-153 Углеводы 300-350 366-411 432-484 499-566 524-586 Калори и 2450 2800 3500 3850 4200

Н ормальное питание человека обеспечивает его массу тела (М Т ).

Сущ ествую т различные варианты определения идеальной массы тела. Н аиболее простым способом такого расчета является индекс Брока и его модификац и и . М Т = [рост, см 100], для человека, имею щ его рост до 165 см.

М Т = [рост, см 106], для человека, имею щ его рост 166-175 см. М Т = [рост, см 110], для человека, имею щ его рост более 175 см. Д ля астеников следует отнять 10 % массы от найденной величины . Д ля

гиперстеников необходимо добавить 10 % массы к вычисленной величине. В нормальны х фи зиологических условиях в организме усваивается до

92 % белков, 95 % жиров и 98 % углеводов. П ри смеш анном питании у человека усваивается 90 % питательны х вещ еств.

Важным показателем является азотисты й баланс: соотнош ение количества азота, поступаю щ его в органи зм с пищ ей и вы деляю щ егося и з не-го. В связи с тем, что часть азота теряется органи змом, количество поступаю -щ его в организм азота всегда должно бы ть больш е, чем необходимо. Азот теряется организмом в основном с мочевиной, мочевой кислотой, креати -нином. П о количеству усвоенного азота определяю т общ ее количество усвоенного белка. 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Значит, после умно-жения найденного количества азота на 6,25, можно определить количество усвоенного белка.

П оложительным азотисты й баланс (рост организма, беременность , наращ ивание мы ш ечной массы , в период вы здоровления после тяжелой болезни ) считается, если поступление азота превы ш ает его вы деление.

Е сли поступление азота меньш е, чем его выделение, тогда азотисты й баланс квалифи ц ируется как отри ц ательны й (белковое голодание, отсутствие в пищ е незаменимы х аминокислот).

Е жедневно в различны х частях организма человека синтезируется и расщ епляется около 400 г белка. 75 % аминокислот, освободивш и хся при гидроли зе белка, вновь используется для его синтеза, а 25 % окисляется и и х энергия переходит в молекулы АТ Ф .

Важным показателем оц енки интенсивности обмена является ды хатель -ны й коэффи ц иент (Д К) – отнош ение количества вы деляемого при вдохе уг-лекислого газа (VCO2) к количеству потребляемого кислорода (VO2) за один и тот же промежуток времени . В норме он равен 0,7-1,0 и зависит от соотнош е-ния потребляемы х белков, жиров, углеводов.

8

Регуляц ия обмена белка в органи зме осущ ествляется в основном ней-роэндокринными механизмами . В этом проц ессе принимаю т участие гормо-ны : соматотропны й, тироксин, трийодтиронин, глю кокортикоиды , тестосте-рон, эстрогены . Г ормоны соматотропны й, тироксин и трийодтиронин уси -ливаю т синтез белка. Т и роксин повы ш ает скорость обменны х проц ессов во всех клетках. Г ормоны глю кокортикоиды (гидрокортизон, кортикостерон) усиливаю т распад белков в тканях и вы зы вает повы ш ение конц ентрац и и ами -нокислот в плазме крови , но в печени стимулирую т его синтез. Т естостерон и эстрогены оказы ваю т анаболический э ффект.

Д ля поддержания устойчивости органи зма необходимо рац иональное питание. О бщ ие требования к пищ евому рац иону должны удовлетворять по-требность органи зма не только в белках, углеводах, жирах, но и в минераль -ны х вещ ествах (табл. 3, 4)

Т абли ц а 3

С ут о ч н а я по т ребн о ст ь ч ело века в н еко т о рых ми н ера ль н ых вещест ва х

Элемент Количество И сточник Н атрий 2,0-3,0 г П оваренная соль , потребляемая с пищ ей и водой,

копченности , пищ евы е конц ентраты , сы р, кваш анная капуста

Кали й 2,0-3,0 г С пищ ей: мясо, овощ и , фрукты Каль ц и й 0,8-1,0 г О вощ и , молочны е продукты Х лор 3,0-5,0 г Растительная и животная пищ а, хлорид натрия Ф осфор 0,8-1,0 г М ясо, ры ба, молоко, яйц а, орехи Йод 0,1-0,2 мг О вощ и , морская капуста, ры бий жир Ф тор 0,5-1,0 мг Ч ай, продукты растительного происхождения Сера 1 мг М ясо, печень , ры ба, яйц а М едь 2,0-5,0 мг Крупы перловая, гречневая, пш еничная, почки ,

укроп, хлеб пш еничны й Ж елезо 10-15 мг Какао, печень коров, говядина, баранина,

абрикосы , ш околад Ц инк 10-20 мг Ф асоль , лук, крупа гречневая, свекла, баранина,

говядина, печень , яйц о Кобальт 100-200 мг Х леб пш еничны й, крупа гречневая, горох, речная

ры ба, печень , петруш ка М агни й 250-350 мг М ясо, молоко М арганец 5,0-10,0 мг М ука пш еничная, крупы гречневая, овсяная,

перловая, пш енная, рис, клю ква, клубника, малина, красны й перец , орехи

Х ром 200 мг Щ авель , свекла, марковь , картофель , укроп, фасоль М олибден 500 мг М ясо, печень , почки , бобы

9

Т абли ц а 4 При мерный н а бо р про дукт о в пи т а н и я для о дн о го ч ело века

в сут ки , за н и ма ю щего ся умст вен н ым т рудо м

Г раммы № пп

П родукты Коли - чество, г в день

Кило- кало- ри и

белки жи - ры

угле- воды

1. Х леб пш еничны й 250 467 11,7 1,8 98 2. Батон 100 243 6,3 2,1 48 3. Картофель 300 249 4,2 – 57 4. Каш а гречневая 50 155 4,0 1,1 31 5. М акароны 30 101 2,8 0,2 21 6. Рис 50 166 3,2 0,5 36 7. Ф асоль 100 291 16,2 1,9 50,5 8. М ясо, говядина 125 167 15 9,7 – 9. Сало 10 33 1,2 3 – 10. Ры ба, камбала 50 42 7,7 1,2 – 11. М асло подсолнечное 15 132 – 14,2 – 12. М асло сливочное 30 222 0,1 24 0,1 13. М олоко 250 160 8 9 11 14. М олочны е продукты 50 120 0,6 5 0,5 15. Яйц а (одно) 30 41 3,2 3 0,1 16. О вощ и 200 67 2,9 – 14 14. Ф рукты , яблоки 200 80 0,8 – 18 17. Сахар и конфеты 50 200 – – 50 18. Всего за сутки 2936 91,9 76,7 435,2

2. К О Н С ТИ ТУЦ И Я Ч Е Л О В Е К А

Конституц ия человека это совокупность относительно устойчивы х

структурны х и функц иональны х особенностей, оказы ваю щ и х влияние на реактивность организма и его сопротивляемость действи ю различны х фак-торов внеш ней среды , в том числе болезнетворны х.

Учение о конституц и и человека имеет многовековую истори ю . О сновоположником учения о конституц и и и ее связи с

предрасположенность ю к различным заболеваниям бы л древнегреческий учены й Г иппократ. О н предложил подразделять всех индивидуумов по темпераменту на холериков, флегматиков, сангвиников, меланхоликов. Г ален ввел понятие габитус. П од этим термином понимаю тся особенности телосложения. И зучение конституц иональны х типов человека бы ло начато в XIX веке. В 1826 году Э . Ростан предложил индивидуальны е особенности человека подразделить на мозговой, мы ш ечны й и пищ еварительны й типы .

К . С иго (1900) предложил четы ре типа конституц и и человека: ды ха-тельны й, пищ еварительны й, ц еребральны й и мы ш ечны й.

Д ы хательны й тип: длинная грудная клетка, остры й эпигастральны й угол, неболь ш ой живот.

10

П и щ еварительны й тип: грудная клетка короткая, эпигастральны й угол тупой, область живота увеличена.

Ц еребральны й тип: боль ш ой череп, тонкое телосложение, короткие конечности .

М ы ш ечны й тип: развитая мускулатура, ш ирокая грудная клетка, про-порц иональное телосложение.

В дальнейш ем тип конституц и и человека стали определять не только по антропометрическим данным. Бы ло предложено пац иентов подразделять в зависимости от преобладания тонуса парасимпатической или симпатической нервной системы . Х . Эппингер и Л . Г есс (1910) предложили выделять ваготоников, амфитоников и симпатотоников.

Н емец ки й психиатр Э . Кречмер (1921) на основани и телосложений индивидов вы делил четы ре типа конституц и и : лептосомны й, атлетический, пикнический и диспластический. Бы ло обосновано, что лептосомны й тип онтогенетически развивается замедленно. Д ля него характерно длинная плоская грудная клетка, остры й эпигастральны й угол, длинная ш ея, узкие плечи , тонкие и длинны е конечности . П икнический тип имеет ускоренны й проц есс онтогенетического развития. У такого индивида коренастая фигура, короткая ш ея, круглая голова, тупой эпигастральны й угол, выступаю щ и й живот. Атлетический тип по Э . Кречмеру идентичен описани ю мускульного типа по К . С иго.

А.А. Богмолец (1926) к астеническому типу относил лю дей с преобладанием тонкой, нежной соединительной ткани , а к гиперстеническому, имею щ и х преимущ ественно ры хлую и жировую ткань .

С огласно классификац и и М .В . Ч ерноруц кого (1928), вы делены три типа конституц и и человека: астенический, нормостенический и гиперстенический.

Астенический тип: относительно короткое туловищ е, длинны е конечности , узкая, плоская грудная клетка, остры й эпигастральны й угол, узкие плечи , длинная ш ея, небольш ой объем живота.

Г иперстенический тип: относительно длинное тулови щ е, короткие конечности , короткая ш ея, ш ирокая грудная клетка, боль ш ой живот.

Данная классификац ия типов конституц и и человека основы вается на вычислени и индекса Р. П инье:

[Рост (масса тела + окружность грудной клетки )]. В . Ш елдон (1940) предложил классификац и ю конституц и и человека на

основе развития зароды ш евы х листков: эктодермы , эндодермы и мезодермы . О тсю да бы ли предложены эктоморфны й, эндоморфны й и мезоморфны й кон-ституц иальны е типы . П ринц ипы такой классификац и и использую тся в на-стоящ ее время. Ч еловека фотографирую т в трех проекц иях и дается оц енка в баллах (от 1 до 7). Строится компью терная проекц ия человека в трехосной системе координат.

О чевидно, что здоровье человека зависит не только от типа его консти -туц и и и от психологических особенностей личности , а также от окружаю щ ей

11

соц иальной среды . Вместе с тем, лю ди определенного телосложения имею т предрасположенность к определенным заболеваниям (табл. 5).

Т абли ц а 5

При зн а ки ко н ст и т уци о н а ль н о го т и па (по А.Ш . За йч и ко ву, А.П. Чури ло ву, 2001)

П ри знак Замедленны й тип Ускоренны й тип Т елосложение Д оли хоморфия Брахиморфия П аль ц евы е узоры П росты е (дуги ) С ложны е: петли , завитки О бмен П реобладает аэробны й П реобладает анаэробны й М ы ш ц ы В ы ражена вы носливость В ы ражена мощ ность П ластический обмен П реобладание

катаболи зма П реобладание анаболи зма

Щ итовидная железа Т енденц ия к гиперфункц и и

Т енденц ия к гипофункц и и

Г ипофи з Т енденц ия к гиперфункц и и

Т енденц ия к гипофункц и и

Н адпочечники и гонады

Т енденц ия к гипофункц и и

Т енденц ия к гиперфункц и и

Л имфоц иты Боль ш е М ень ш е Эозинофилы Боль ш е М ень ш е Белок в крови Н иже В ы ш е Г лю коза крови М ень ш е Боль ш е Т ригли ц ериды Н иже В ы ш е Х олестерин Н иже В ы ш е Би лирубин Боль ш е М ень ш е Каль ц и й Н иже В ы ш е Г руппы крови Ч асто: I, II Ч асто: III, IY Стрессоустойчивость Н и зкая Боль ш ая Кислотно-щ елочной баланс

Н аклонность к алкалозу Н аклонность к ац идозу

П одкожны е вены Сетевидного типа М агистрального типа Н ервнопсихические функц и и

И нтровертированность Экстравертированность

Ж и зненная емкость легких

Боль ш е М ень ш е

Конц ентрац ия гемоглобина

М ень ш е Боль ш е

Артериальное давление

М ень ш е Боль ш е

Астеники имею т боль ш ую вероятность возникновения язвенной

болезни , гипотони и , патологической аменореи . Г иперстеники предрасположены к заболеваниям сердечно-сосудистой системы , в том числе к атеросклерозу и инфаркту миокарда. У них чащ е возникает ожирение.

12

У нормостеников боль ш е риск к заболеваниям верхних ды хательны х путей и опорно-двигательного аппарата. В то же время нормостенический тип считается метаболически сбалансированным.

Н а формирование конституц и и человека оказы ваю т влияние, как на-следственны е факторы , так и условия жи зни .

В разны е периоды жи зни одни и те же внеш ние раздражители не одинаково действую т на человека. В онтогенезе вы деляю т два периода: пренатальны й и постнатальны й. П оследний, в свою очередь , подразделяется на периоды роста, зрелости и старости . В последнем периоде происходит ослабление всех физи ологических функц и й.

В проц ессе развития организма происходит его рост и увеличение массы . Рост организма обеспечивается за счет: увеличения размера клеток, размножения клеток, накопления внеклеточного вещ ества и других про-дуктов жи знедеятельности (табл. 6).

Т абли ц а 6

С о времен н а я кла сси фи каци я во зра ст н о й пери о ди заци и ч ело века (по Т.В . Алейн и ко во й, 2000)

П ериоды В озраст

мужской пол женский пол Н оворожденны й 1-10 дней 1-10 дней Г рудной возраст 10 дней до 1 года 10 дней до 1 года Раннее детство 1 - 3 года 1 - 3 года П ервое детство 4 - 7 лет 4 - 7 лет Второе детство 8 - 12 лет 8 - 11 лет П одростковы й возраст 13 - 16 лет 12 - 15 лет Ю нош еский возраст 17 - 21 год 16 - 20 лет Зрелы й возраст, первы й период

22 - 35 лет 21 - 35 лет

Зрелы й возраст, второй период

36 - 60 лет 36 - 55 лет

П ожилой возраст 61 - 74 лет 56 - 74 лет Старческий возраст 75 - 90 лет 75 - 90 лет Д олгожители 90 лет и старш е 90 лет и старш е Различаю т два типа роста: ограниченны й и неограниченны й. П оследний

тип характерен для тех организмов, которы е растут в течение всей жи зни (например, ры бы ). Боль ш инство позвоночны х, в том числе человек, имею т ограниченны й тип роста.

В проц ессе развития организма происходит его рост и увеличение мас-сы . Рост организма обеспечивается за счет: увеличения размера клеток, раз-множения клеток, накопления внеклеточного вещ ества и других продуктов жи знедеятельности .

13

В нормальны х условиях скорость роста различны х частей организма неодинакова. Т акой проц есс носит название дифференц иальности . Другая способность организма к росту назы вается − эквифинальность , т. е. стремле-ние достигнуть типичного видового размера.

Скорость роста различна в отдельны е периоды эмбрионального и по-стэмбрионального периода. М аксимальны й рост эмбриона человека происхо-дит в течение первы х четы рех месяц ев развития. В дальнейш ем число мито-зов во всех тканях снижается, и рост плода замедляется. В постнатальном он-тогенезе скорость роста детей к четы рехлетнему возрасту постепенно замед-ляется и в дальнейш ем она идет медленно. В период полового созревания скорость роста человека вновь увеличивается (пуберантны й скачок роста). О н характерен только для обезьян и человека.

Регуляц ия роста в основном обеспечивается генетическими факторами . И х реали зац ия осущ ествляется через эндокринную систему органи зма. Н аиболее важными гормонами , которы е регулирую т рост, являю тся соматотропин, тироксин и стероиды надпочечников. Условия жи зни ребенка, особенно его питание, также оказы ваю т влияние на его рост.

С ледует отметить , что человек относится к незрелорождаю щ имся органи змам. У родивш егося ребенка недоразвиты многие сенсорны е систе-мы . Н апример, ц ветное зрение полностью формируется у человека только к 2 - 3 годам жи зни .

П осле рождения у ребенка полность ю сформированы первичны е зоны коры , а созревание вторичны х и третичны х зон коры не заверш ено (табл. 7).

Т абли ц а 7 Увели ч ен и е пло ща ди вт о ри ч н ых и т рет и ч н ых зо н ко ры у ребен ка

по о т н о ш ен и ю к по верхн о ст и по луша ри я взро сло го ч ело века (по А.Р. Лури я, 2002)

О бласти коры , проц енты Стади и онтогенеза

верхневисочная нижнетеменная теменно-височная

Н оворожденны й 22 17 10,0 6 месяц ев 47 52 44,3 1 год 55 63 5,40 2 года 80 85 77,9 4 года 88 88 73,9 7 лет 93 95 93,7 В зрослы й 100 100 100

П родолжительность жи зни различны х видов клеток многих органи змов

зависит от разны х уровней организац и и и тех функц и й, которы е они вы пол-няю т. Н аряду с клетками , старение которы х синхрони зировано с жи знедея-тельность ю всего организма (например, нервны е клетки ), сущ ествую т и та-кие, которы е живут и функц ионирую т всего несколько недель и ли дней. Т ак,

14

средняя продолжительность сущ ествования эпителия клеток ки ш ечника со-ставляет 1,4 дня (ежедневно обновляется в среднем около 70 % эпителиаль -ны х клеток ки ш ечника). Эритроц иты жи знеспособны 100-120 дней, лейкоц и -ты и тромбоц иты − 8-9 дней. Ретикулоц иты после вы хода и з костного мозга в крови сохраняю тся в течение суток.

П о среднестатистическим оц енкам продолжительность жизни человека должна составлять 100-120 лет. В 2000-2001 годах превы ш ение рождаемости над смертность ю популяц и и лю дей продолжало увеличиваться. П редполагается, что к 2051 году население Земли достигнет 9,3 млрд. человек и почти 50 % будут иметь возраст более 60 лет.

С ледует отметить , что в последние годы численность граждан России сокращ ается. Т олько за 1995 год число родивш и хся уменьш илось на 47,7 ты сяч человек, а суммарны й коэффи ц иент рождаемости снизился до 1,40 против 2,14, необходимого для простого воспрои зводства.

П родолжительность жи зни женщ ин боль ш е, чем мужчин. Среди различны х причин такого факта, вероятно, является и то, что в женском органи зме две Х хромосомы .

П родолжительность жи зни человека зависит не только от его генетической программы , но и от соц иальны х условий, в том числе воздействия среды обитания. Среди заболеваний человека встречается патология, когда у взрослы х лю дей начинается разрастание отдельны х органов и конечностей (акромегалия).

В настоящ ее время на основани и антропометрических данны х и функц иональны х параметров здоровья вы деляю т пять его уровней: 1 − низкий, 2 − ниже среднего, 3 − средний, 4 − вы ш е среднего, 5 − вы сокий (Г .Л . Апанасенко, 1998). Д ля и зучения фи зического развития применяю тся методики соматометрических, фи зиометрических и соматоскопических исследований. С этой ц ель ю определяю т массу тела, рост человека, окружность его груди , жи зненную емкость легких, мы ш ечную силу рук, состояние опорно-двигательного аппарата, и зменение частоты пульса и артериального давления крови при физических нагрузках, а также другие параметры . Степень и динамика и зменения фи зиологических параметров при тестировании , а также скорость и полнота и х восстановления отражаю т адаптац ионны е способности человека, резервны е возможности его организма.

Вместе с тем, для оц енки общ его здоровья человека необходимо выявление параметров организма, отражаю щ их э ффективность работы не только его сердечно-сосудистой и ды хательной систем, но и других функц иональны х параметров организма. В фи зиологи и и меди ц ине сущ ествует понятие – идеальная норма.

П од нормой или здоровьем понимаю т такую форму жи знедеятельности , которая обеспечивает ему наиболее соверш енную , оптимальную деятельность и адекватность сущ ествования в определенной среде.

15

Н орма и зменяется в различны х условиях сущ ествования, она не одина-кова для особей различны х видов и и х популяц и й, возрастов и полов. П оказа-тели нормы запрограммированы генетически и зависят от окружаю щ ей сре-ды , в которой живет организм.

Н орма − это средняя статистическая величина конкретны х фи зиологи -ческих и биохимических показателей у боль ш инства здоровы х лю дей. О на является той точкой отсчета, от которой начинаю тся заметные возрастны е и зменения. В то же время этот период для каждого человека индивидуален. К 20-25 годам человек достигает своего полного развития и в связи с этим фи -зиологические и биохимические показатели организма в этом возрасте можно принять за индивидуальную норму. О днако у отдельны х лю дей плато биоло-гической нормы продолжается до 30-40 лет. Ч ем больш е длится такой период, тем меньш е биологический возраст.

4. РЕ А К ТИ В Н О С ТЬ И РЕ ЗИ С ТЕ Н ТН О С ТЬ О РГА Н И ЗМ А

Реактивность − это способность органи зма отвечать и зменениями

жи знедеятельности на воздействия внутренней и внеш ней среды . Классификац ия видов реактивности : видовая, групповая,

индивидуальная, фи зиологическая, патологическая, спец ифическая и неспец ифическая. В идовая реактивность зависит от вида живы х организмов. Н апример, сезонное поведение, вы работка спец ифических антител, воспри имчивость к инфекц ионным заболеваниям, особенности реагирования на различны е раздражители , в том числе и они зирую щ ую радиац и ю . Д ля человека имеет значение вторая сигнальная система и соц иальны е факторы .

Г рупповая реактивность − это реактивность популяц и й животны х, отдельны х групп лю дей. О на зависит от возраста, пола, типа конституц и и , ти -па В Н Д , группы крови , расы и других факторов.

И ндивидуальная реактивность − это способность организма определенным образом реагировать на действия факторов внеш ней среды .

Ф и зиологическая реактивность − это реактивность , которая определяет-ся через адаптац и ю органи зма к различным раздражителям. П роявление та-кой реактивности свидетельствует о состояни и здоровья.

П атологическая реактивность возникает при заболевани и . О на обусловлена наруш ением гомеостаза и других функц иональны х способностей органи зма. П од спец ифической реактивность ю в основном понимаю т иммунологическую реактивность . Н еспец ифическая реактивность − это все и зменения в организме под действием внеш них факторов, кроме иммунологических. Различаю т формы реактивности : нормальную , повы ш енную (гиперер-гия), пониженную (гипоерги ю ), и звращ енную (дизерги ю ). Г иперергия − это течение болезни с хорош о вы раженными симптомами . Г и поергия − это стер-тая форма заболевания. Н етипичная реакц ия организма на патогенны й возбу-дитель − дизергия. О тсутствие реакц ий на внеш ний стимул − анергия. Н а-пример, развитие толерантности к антигену.

16

Реактивность органи зма оц енивается по его ответу на действие кон-кретного раздражителя. О на зависит от возраста и пола. П оказателями неспе-ц и фической реактивности являю тся скорость , интенсивность и длительность реакц и й на действие раздражителей. Сущ ествует взаимосвязь между реак-тивность ю и возбудимость ю различны х тканей организма. Возможны состоя-ния, при которы х на фоне вы сокой реактивности возбудимость снижается или , наоборот, повы ш ается. Разнообразны е наруш ения реактивности орга-низма могут менять хронакси ю тканей. Н апример, при анафилаксии хронак-сия укорачивается в период сенсибили зац и и организма и удлиняется во вре-мя анафилактического ш ока.

Реактивность организма сопряжена с функц иональной активность ю желез внутренней секрец и и . В механи змах формирования реактивности особое значение имею т гипофи з, надпочечники , щ итовидная, поджелудочная и половы е железы .

И ндивидуальны е механизмы реактивности очень разнообразны . О ни зависят от возраста и функц иональны х параметров органи зма (табл. 8).

Т абли ц а 8

Н еко т о рые фи зи о ло ги ч ески е па рамет ры в разли ч н ые во зра ст н ые пери о ды (по Т.В . Алейн и ко во й, 2000.)

Возраст, годы Ч астота

пульса С истолическое давление

Д иастолическое давление

Ч астота ды хания

Ж Е Л , мл

0-1 110-160 60-100 30-60 30-50 500-800 2 - 3 90-140 70-110 40-70 28-30 900-1000 4 - 5 85-130 105-120 60-80 24-26 1000-1100 6 - 8 70-115 110-120 65-75 22-26 1200-1600 9 - 12 65-110 110-120 60-70 20-22 1700-2000 13 - 16 60-100 110-120 60-70 18-19 2200-3800 17 и старш е 60-80 110-120 60-70 16-18 4000-5000

Н еодинаковой реактивность ю обладаю т лю ди с различным типом В Н Д

и конституц и и . Реактивность человека может и змениться под влиянием психогенны х факторов. Имеется определенная зависимость между реактивность ю и полом индивидуума. У мужчин различны е реакц и и органи зма более индивидуальны , а женщ ины имею т более узкий диапазон норм реакц и и . У боль ш инства женщ ин реактивность вы ш е, чем у мужчин. О днако женщ ины при действи и стрессорны х факторов чащ е занимаю т пассивно-оборонительную пози ц и ю .

Резистентность − это устойчивость организма. О на подразделяется на первичную (наследственную ) и вторичную (приобретенную ). Н апример, больны е серповидно-клеточной анемией не болею т малярией. Вторичная ре-зистентность определяется через отнош ение к попавш им в организм антиге-нам (перенесенны е заболевания, прививки ) и условиям внеш ней среды (по-

17

ниженное или повы ш енное барометрическое давление, пониженная или по-вы ш енная температура, снижение или увеличение гравитац и и ). Н а резистент-ность организма влияю т также фи зические и умственны е нагрузки .

Резистентность может бы ть пассивная и активная. П ассивная рези -стентность обеспечивается барьерными системами организма. Активная − вклю чением приспособительны х и компенсаторны х механизмов, в том числе, и зменениями в системах кровообращ ения, ды хания, обмене вещ еств. И мму-нологическая и гормональная защ ита также относятся к активной резистент-ности .

Условия внеш ней среды могут и зменять реактивность и резистентность органи зма человека. М ногие лю ди реагирую т на незначительны е и зменения барометрического давления, магнитны е бури и другие факторы внеш ней среды . И звестно сезонное обострение многих заболеваний (бронхиальная астма, ревматизм, туберкулез и др.). Колебания реактивности и резистентности коррелирую т со временем суток. Н аиболь ш ее влияние на проявления реактивности оказы ваю т влияние тропны е гормоны гипофи за, которы е стимулирую т гормональную активность коры надпочечников, щ итовидной железы и половы х желез. Н а реактивность человека оказы ваю т влияние соц иальны е факторы .

5. ФИ ЗИ О Л О ГИ Ч Е С К И Е Н О РМ Ы

Кровь − жидкая ткань (плазма и форменны е э лементы ). П лазма 55-60

%, форменны х э лементов 40-45 %. Количество крови составляет 8-9 % от массы тела. О на подразделяется на плазму (55-60 %) и форменны е э лементы , которы е представлены эритроц итами , лейкоц итами и тромбоц итами . В со-стояни и покоя до 45-50 % всей крови находится в кровяны х депо (селезенка, печень , легкие, кожа). Удельная плотность крови 1050-1060 г/л, вязкость кро-ви 5 усл. ед. (вязкость воды 1 усл. ед.). О бщ ее содержание белков в крови со-ставляет 65-85 г/л. pH артериальной крови − 7,4, а венозной 7,34.

Кровь является суспензией. Эритроц иты млекопитаю щ их – безъядерны е образования. В структурах

э ритроц итов различаю т строму – остов клетки и поверхностны й слой – мембрану. О коло 90 % сухого вещ ества э ритроц итов составляю т гемоглобин, остальны е 10 % - другие белки , липиды , глю коза и минеральны е соли (табл. 9). Боль ш ая суммарная поверхность эритроц итов и и х постоянное движе-ние по организму способствует тому, что кроме транспорта газов они являю т-ся идеальными переносчиками вещ еств, осущ ествляю щ и х межклеточны е взаимодействия – креаторны е связи , обеспечиваю щ ие сохранение структуры органов и тканей. Эритроц иты имею т на поверхности отри ц ательны й заряд и отталкиваю тся друг от друга. П ри снижени и и х заряда увеличивается ско-рость оседания эритроц итов (С О Э ). О днако С О Э в боль ш ей степени зависит от свойств плазмы , а не э ритроц итов. П ри воспалительны х проц ессах, бере-менности , стрессе, инфекц ионны х и онкологических заболевания С О Э увели -

18

чивается. В норме С О Э у мужчин − 2-10 мм/час, у женщ ин − 2-15 мм/час, у детей до года С О Э − 1-2 мм/час.

Т абли ц а 9

С редн и е по ка за т ели эри т ро ци т о в (Руко во дст во по гема т о ло ги и , 2002)

П оказатели Размерность Величина

Количество /л 4,0-5,1⋅1012 Г емоктокрит л/л 0,40-0,48 Д иаметр мкм 7,55 О бъем мкм3 88-90 Т олщ ина мкм 1,85-2,10 Т олщ ина мембраны нм 10 С ферический индекс относит. показатель 3,4-3,9 С О Э мм/час до 10 Ретикулоц иты % 0,8-1,0

Н ормальны й эритроц ит способен легко и зменять свою форму под

действием внеш них сил. И менно благодаря этому э ритроц иты проходят через капилляры , внутренний диаметр которы х меньш е поперечного свободного э ритроц ита (7,5 мкм). Вследствие такой пластичности э ритроц итов относительная вязкость крови в мелких сосудах сущ ественно меньш е, чем в сосудах, диаметр которы х намного превы ш ает 7,5 мкм. Это свойство э ритроц итов связано с наличием в них гемоглобина типа А. О дним и з свойств э ритроц итов является и х способность к деформируемости . Боль ш инство факторов, действую щ и х на эту функц и ю э ритроц итов, реали зует свое действие через и х мембрану. Д ля поддержания нормальной структуры ц итоскелета э ритроц ита необходимы ионы кальц ия, магния, магния, ц инка.

О дним и з показателей э ритрона (масса э ритроц итов, находящ аяся в ц иркулирую щ ей крови ) является гематокрит, которы й отражает долю объема крови , занимаемую э ритроц итами , вы ражается в проц ентах или в виде индекса в системе С И (л/л).

В лабораторной и клинической практике использую т различны е индексы эритроц итов.

Ц ветной показатель (Ц В ) = [3 ⋅ Hb] / [RBC], где RBC − количество э ритроц итов (первые три ц и фры );

и ли по формуле: Ц В = [Hb ⋅ 311] / [число э ритроц итов в 1 л крови ]. П оказатель гематокрита (HT): Ht = [11,72+5,045 ⋅ Эр] / [1011], где Эр − число эритроц итов в 1 л

крови . Средний объем эритроц ита (MCV): MCV = [гематокрит ⋅ 10] / [число э ритроц итов, млн в 1 мм3]. Средняя масса гемоглобина (MCH) в одном эритроц ите:

19

MCH пг = [гемоглобин, г/л] / [число э ритроц итов в млн в 1 мм3]. Средняя конц ентрац ия гемоглобина в эритроц ите (MCHC): MCHC, г/% = [гемоглобин, г/%] / [гематокрит, %]. Боль ш ая часть гемоглобина взрослого человека (95-97 %) состоит и з

фракц и и А1, от 2 до 3 % всего гемоглобина приходится на фракц и ю А2 и до 0,5-1 %, соответственно, на фракц и ю F. (табл. 10). Г емоглобин F имеет боль ш ое сродство к кислороду, так как он труднее вступает в связь с 2,3-лифосфогли ц ериновой кислотой, которая снижает его способность перехо-дить в оксигемоглобин. Г емоглобин F в боль ш и х конц ентрац иях содержится у плода и в первы е дни (недели ) после рождения ребенка, что обеспечивает предотвращ ение гипоксии , несмотря на низкое напряжение кислорода в его крови .

Т абли ц а 10 С о держ а н и е в кро ви гемо гло би н и фра кци й

(Руко во дст во по гема т о ло ги и , 2002)

П оказатели Размерность М ужчины Ж енщ ины Г емоглобин г/л 132-164 115-145 Г емоглобин А1 % 96-98 96-98 Г емоглобин А2 % 2-3 2-3 Г емоглобин F % 0,5-1,0 0,5-1,0 α2- макроглобулин г/л 1,5-3,5 1,75-4,2 Г аптоглобин г/л 0,3-1,9 0,3-1,9 Карбоксигемоглобин % 6-8 4-6 М етгемоглобин % 1-3 1-2 М и оглобин мкг/л 32-66 21-49 Содержание гемоглобина в э ритроц ите

пг

36-37

32-33

Ж елезо гемоглобина % 1-2 1-2 Ф ерритин мкг/л 15-200 12-150 Ц ветной показатель усл. ед. 0,82-1,05 0,80-1,0

Ф и зико-химические свойства мембран э ритроц итов определяю т по

осмотической устойчивости эритроц итов в растворах хлорида натрия и по кислотной резистентности в растворе соляной кислоты слабой конц ентрац и и . Количественное определение степени гемоли за э ритроц итов проводят с использование забуференны х гипотонических растворов при pH = 7,4.

В норме минимальная устойчивость э ритроц итов наблю дается в растворе хлорида натрия 0,45-0,50 %. П олны й гемоли з э ритроц итов − происходит в растворе хлорида натрия 0,35-0,40 % (максимальная устойчивость ).

Т ромбоц иты – бесц ветные двояковыпуклы е образования диаметром от 0,5 до 4 мкм. В крови здоровы х лю дей содержится 200-400⋅109 л тромбоц и -тов. О ни образую тся в костном мозге и з мегакариоц итов.

20

В состав мембран тромбоц итов входят липиды , которы е составляю т 15-20 % и х сухой массы . Л ипиды вклю чаю т 75 % фосфолипидов, 20 % – ней-тральны х липидов и 5 % гликолипидов. О сновными жирными кислотами фосфолипидов тромбоц итов являю тся пальмитиновая, стеариновая, линоле-вая, олеиновая и арахидоновая. Ж ирны е кислоты фосфолипидов мембран бы -стро обмениваю тся со свободными жирными кислотами плазмы .

В обычны х условиях тромбоц ит ц иркулирует в кровотоке, не контактируя с другими клетками крови и эндотелием сосудов. Т ромбоц итам принадлежит ведущ ая роль в первичной остановке кровотечений и з микросо-судов. П ри повреждении кровеносного сосуда тромбоц иты подвергаю тся действи ю различны х вещ еств, ини ц и ирую щ и х проц ессы агрегац и и (склеивания тромбоц итов друг с другом) и адгези и (прилипания клеток к поврежденной поверхности ), в результате которы х образуется тромбоц и -тарная пробка. В тромбоц итах находятся ионы кальц ия. Ч асть этого кальц ия (25 %) связана с мембранами тромбоц итов, но значительное его количество содержится в тубулярной системе и плотны х гранулах. П ри взаимодействи и с агрегирую щ ими агентами конц ентрац ия внутриклеточного кальц ия повы ш а-ется. П ри увеличени и конц ентрац и и свободны х ионов Са2+ в ц итоплазме тромбоц итов активирую тся кальц и й-зависимы е ферменты , ини ц и ирую щ ие сократительны е проц ессы , приводящ ие к структурно-морфологическим и зменениям тромбоц итов, агрегац и и и реакц и и вы свобождения. Эффект ионов Са2+ связан с внутриклеточным кальц и й-связы ваю щ им белком – кальмодулином. В зависимости от числа связанны х ионов Са2+ этот белок может принимать несколько различны х конформац ий, взаимодействовать с различными клеточными белками и тем самым вы зы вать различны е реакц и и клеток в зависимости от конц ентрац и и свободны х и онов кальц ия.

Активац ия тромбоц итов тромбином и другими агрегатами ведет к вы свобождени ю арахидоновой кислоты , которая в свою очередь может метаболи зироваться и вновь вклю чаться в фосфолипиды и диффундировать и з тромбоц итов. Арахидоновая кислота вы свобождается и з фосфолипидов мембран тромбоц итов главным образом и з фосфатидинхолина и фосфатидилинозитола фосфолипазой А2. П родукты метаболи зма арахидоновой кислоты – простогландины G2 и Н 2 и тромбоксан А2 являю тся мощ ными индукторами агрегац и и тромбоц итов. Т ромбоц иты принимаю т активное участие в запуске внутреннего механизма коагуляц и и . Участие тромбоц итов в гемостазе обусловлено и х способность ю адсорбировать на своей поверхности плазменны е факторы коагуляц и и . Т ромбоц иты также могут активно адсорбировать компоненты плазмы крови . Т ромбоц иты способны адсорбировать не только неорганические части ц ы , но и вирусы , бактери и . Т ромбоц иты являю тся также активаторами ды хательны х ферментативны х групп и групп системы дегидрогеназ.

Кроме основны х функц и й тромбоц иты осущ ествляю т транспорт креа-торны х вещ еств, важны х для сохранения структуры сосудистой стенки . О ни

21

поглощ аю тся клетками эндотелия, доставляя им находящ иеся в тромбоц итах макромолекулы . И звестны суточные колебания количества тромбоц итов: днем и х боль ш е, чем ночью . И х число и зменяется при эмоц иях, фи зической нагрузке, после еды (табл. 11, 12).

Т абли ц а 11

По ка за т ели сверт ыва ю щей и а н т и сверт ыва ю щей си ст ем кро ви (по В .И . Ф и ли мо н о ву, 2002)

№

фактора Н аименование Размерность Величина

Т ромбоц иты /л 200-400⋅109 I Ф и бриноген мг/мл 1500-4000 II П ротромбин мг/мл 150 III Т рансмембранны й белок − − IY И оны кальц ия мг/мл 0,9-1,2 Y П роакц ец елерин мг/мл 10

YII П роконвертин мг/мл меньш е 1,0 YIII Ф актор В и ллебранта мг/мл М ень ш е 0,5 IX Ф актор Кристмана мг/мл 5 X Ф актор Стю арта-П рауэра мг/мл 8 XI Антигемофильны й фактор мг/мл 5 XII Ф актор Х агемана мг/мл 35

П рекалликреин (фактор Ф летчера)

мг/мл

30

П лазминоген мг/мл 150

Т абли ц а 12 О сн о вн ые ла бо ра т о рн ые т ест ы при о пределен и и

сверт ыва ю щей а кт и вн о ст и кро ви (по Л .З. Ба рка га н у, 1993)

П оказатели Размерность Т ест Время кровотечения М инуты 2-4 Время сверты вания капиллярной крови Секунды 30-120 П ротромбиновое время (индекс) % 93-107 Т ромбиновое время Секунды 17-24 Т ромбопластиновое время Секунды 14 Время рекаль ц и фикац и и плазмы Секунды 80-130 Ф и бринолитическая активность плазы М инуты 275

П ри повреждени и кровеносны х сосудов защ итны е механизмы организ-

ма стремятся остановить кровотечение (гемостаз). В системе гемостаза вы де-ляю т три этапа сосудисто-тромбоц итарны й (клеточны й), коагуляц ионны й (плазменны й) и фибриноли з. И х механизмы тесно связаны между собой и направлены на образования тромба. В проц ессе тромбообразования боль ш ую роль играю т тромбоц иты . В ы деляю т три стади и коагуляц ионного гемостаза:

22

образование протромбиназы , тромбина и фибрина. Защ итны й механизм, ко-торы й препятствует и збы точному накоплени ю и отложени ю фибрина, назы -вается фибриноли зом.

И ндекс ретракц и и кровяного сгустка (И РКС ) отражает количество тромбоц итов и и х функц иональны е особенности . В норме он равен 0,3-0,5.

И РКС = [объем сы воротки ] / [объем крови ]. Л ейкоц иты подразделяю тся на гранулоц иты (базофилы , э озинофилы и

нейтрофилы ) и агранулоц иты (лимфоц иты и моноц иты ). П роц ентное соотнош ение всех форм лейкоц итов получило название – лейкограмма (табл. 13).

Т абли ц а 13 С редн и е по каза т ели лейко ци т о в и лейко граммы

кро ви взро сло го здо ро во го ч ело века ( по В .В . М ен ь ш и ко ву, 1987)

Клетки Размерность Количество

Л ейкоц иты /л 4,0-8,0⋅109

Базофи лы % 0-1 Эозинофилы % 0,5-6 Н ейтрофилы палочкоядерны е % 1-6 Н ейтрофилы сегментоядерны е % 47-72 М оноц иты % 3-11 Л имфоц иты % 19-37 М иелоц иты − отсутствую т П лазматические клетки − отсутствую т В -клетки % 15-30 Т -клетки % 60-75 Н улевы е клетки % 10

Н ейтрофилы – самая боль ш ая группа белы х кровяны х телец , они

составляю т 50-75 % всех лейц коц итов. Свое название они получили за способность и х зернистости окраш иваться нейтральными красками . В зависимости от формы ядра нейтрофилы делятся на ю ны е (метамиелоц иты ), палочкоядерны е – 1-5 %, сегментоядерны е – 45-70 %. П ри ряде заболеваний содержание молоды х нейтрофилов увеличивается. О соотнош ени и молоды х и зрелы х форм нейтрофилов судят по величине так назы ваемого сдвига влево (или индекса регенерац и и ). Этот сдвиг вычисляю т по отнош ени ю миелоц итов, ю ны х и палочкоядерны х форм к количеству сегментоядерны х. В норме этот показатель равен 0,05-0,1.

В крови ц иркулирует не более 1 % имею щ ихся в организме нейтрофилов. О сновная и х часть сосредоточена в тканях.

Базофилы (0-1 % всех лейкоц итов) представляю т самую малочислен-ную группу гранулоц итов. О сновны е и х функц и и синтез биологически ак-тивны х вещ еств. О дной и з основны х функц ий базофилов является участие в

23

аллергических реакц иях различного типа. С игналом к началу ответа базофи -лов является такое количество антигена, которое при взаимодействи и с опре-деленным количеством молекул антител IgE, вы зы вает и х связы вание и по-гружение в ц итоплазму. П ри этом происходит ц епь проц ессов, приводящ их к дегрануляц и и , вы делени ю гистамина и развити ю местной реакц и и . В орга-низме базофилы являю тся основными поставщ иками гистамина – главного медиатора в реакц иях гиперчувствительности немедленного типа.

Базофилы ц иркулирую т в крови , но выполняю т свои функц и и в тканях. Эозинофилы составляю т 1-5 % всех лейкоц итов. Зернистость в и х

ц итоплазме окраш ивается кислыми красками (э озином и др.). Эти клетки обладаю т фагоц итарной способность ю . П ри остры х воспалительны х проц ес-сах значительное количество э озинофилов накапливается по перифери и воспаления. Ф ункц иональная роль э озинофилов заклю чается в предупреждени и проникновения антигена в сосудистое русло, т.е. генерали зац и и иммунного ответа. Значительную роль играю т э озинофилы при развити и реакц и й гиперчувствительности немедленного типа. П ри проникновени и паразитов (гельминтов и и х личинок) э озинофил осущ ествляет местную киллерную функц и ю одновременно с антителами и базофилами . М оноц иты составляю т 2-10 % всех лейкоц итов. О ни способны к амебоидному движени ю , проявляю т вы раженную фагоц итарную и бактери -ц идную активность . М оноц иты появляю тся в очаге воспаления после ней-трофилов и проявляю т максимальную активность в кислой среде, в которой нейтрофилы теряю т свою активность .

В крови моноц иты составляю т от 1 до 6 % (редко более 10 %) всех лейкоц итов. М оноц иты крови дифференц ирую тся не только в антигенперерабаты ваю щ ие макрофаги , но и , в присутстви и определенны х факторов, в дендритны е клетки . Спец ифической функц ией дендритны х клеток является захват, переработка и представление антигенов лимфоц итам. В семейство дендритны х клеток объединены клетки Л ангерганса, интердигитальны е ретикулярны е клетки и дендритны е ретикулярны е клетки .

М оноц иты принимаю т участие в метаболи зме железа: − обеспечение рец иркуляц и и железа путем фагоц итоза состаривш и хся

э ритроц итов и освобождения железа и з гемоглобина; − хранение основны х фондов запасного железа в виде ферритина. Л имфоц иты заметно различаю тся между собой по размерам, однако

боль ш инство представлено лейкоц итами наимень ш его диаметра 8-10 мкм. Как правило, лимфоц иты округлы или овальны по форме, с круглым или э ллиптическим ядром, которое может бы ть слегка вдавлено.

О сновная функц ия лейкоц итов – формирование иммунитета. Л имфоц иты подразделяю тся на Т - и В -клетки . Т -лимфоц иты − основны е э ффекторы клеточного иммунитета, регулирую т иммунны й ответ, обеспечиваю т узнавание "своего" и "чужого".

24

В -лимфоц иты − после дифференц ировки в плазматические клетки осу-щ ествляю т синтез иммуноглобулинов, обеспечиваю т иммунную память , уча-ствую т в реакц иях клеточного иммунитета.

Г ранулоц иты и моноц иты обладаю т фагоц итарной активность ю . Уче-ние о фагоц итозе бы ло впервы е обосновано русским ученым И .И . М ечнико-вым. За откры тие фагоц итоза он бы л удостоен Н обелевской премии .

Д ля характеристики тяжести течения и прогнозирования воспаления рассчиты вается лейкоц итарны й индекс интоксикац и и (Л И И ) по формуле Я.Я. Кальф-Калифа.

Л И И = [(4М И + 3Ю +2П + С ) ⋅ (П Л + 1)] / [(Л + М О Н ) ⋅ (Э + 1)], где М И − миелоц иты , Ю − ю ны е нейтрофилы , П − палочкоядерны е нейтрофилы , С − сегментоядерны е нейтрофилы , П Л − плазматические клетки , Л − лим-фоц иты , М О Н − моноц иты , Э − э озинофилы .

П о А.Я. О сину (1987) информативность индексов соотнош ения лейкоц итов заклю чается в следую щ ем. О тнош ение нейтрофилов к лимфоц итам отражает соотнош ение клеток неспец ифической и спец ифической защ иты .

О тнош ение нейтрофилов к моноц итам − компонент микрофагально-макрофагальной системы .

О тнош ение лимфоц итов к моноц итам отражает взаимодействие аффекторного и э ффекторного звена иммунологического проц есса.

О тнош ение лимфоц итов к э озинофилам − ориентировочное соотнош е-ние проц ессов гиперчувствительности замедленного и немедленного типов.

О бразование форменны х э лементов крови осущ ествляется в костном мозге (табл. 14).

Т абли ц а 14 К лет о ч н ый со ст а в ко ст н о го мо зга , % (Руко во дст во по гема т о ло ги и , 2002)

П оказатели миелограммы

Вели -чины

П оказатели миелограммы

Вели чины

Ретикулярны е клетки 0,1-1,65 Л имфоц иты 4,3-13,7 Бласты 0,1-1,1 М оноц иты 0,7-2,1 Н ейтрофильны е клетки : Н ормоц иты : − промиелоц иты 1,0-4,1 − базофильны е 1,4-4,6 − миелоц иты 7,0-12,2 −полихроматрофы е 8,9-16,9 − метамиелоц иты 8,0-15,0 − оксифильны е 0,8-5,6 − палочкоядерные 12,8-23,7 Эозинофилы 0,5-5,8 − сегментоядерны е 13,1-24,1 Базофилы 0-0,5 Все нейтрофильны е э лементы

52,7-68,9 Все эритроид- ны е э лементы

14,5-26,5

Эритробласты 0,2-1,2 П ронормоц иты 0,1-1,2 П лазматические клетки 0,1-1,8 М иелобласты 0,2-1,7

25

Кроветворны е клетки происходят и з одной клетки -предш ественни ц ы : стволовой клетки . О дним и з ее свойств является самоподдержание. О но за-клю чается в том, что при делени и одна и з дочерних клеток остается стволо-вой, а другая подергается дальнейш ей дифференц ировке и пролиферац и и . Развитие клеток костного мозга идет по унипотентному принц ипу. П ервой образуется клетка, даю щ ая колони ю лимфоц итов. В дальнейш ем появляю тся клетки э ритроидного, нейтрофильного, э озинофильного, базофильного, мо-ноц итарного и мегакариоц итарного ряда. Д ля образования разнообразны х дочерних клеток стволовая клетка должна соверш ить 11-12 делений. П ро-должительность каждого митотического ц икла в среднем составляет одни су-тки . Т аким образом, для вы хода эритроц итов в кровь проходит 12 суток.

Важным показателем нормального функц ионирования клеток и тканей является кислотно-основное равновесие. О пределение такого состояния основано на уравнении Х ендерсона-Х ассельбаха:

pH = pK + (lg HCO3- / S) ⋅ pCO2 , где

pK − обратны й логарифм константы диссоц иац и и угольной кислоты , равны й 6,1; S − константа растворимости двуокиси углерода в плазме крови (0,03 ммоль /мм рт. ст.); pCO2 − парц иальное давление углекислого газа.

П остоянство pH крови необходимо для обеспечения нормальны х фи зиологических функц и й внутренней среды организма и всех органов (табл. 15).

Т абли ц а 15 По ка за т ели ки сло т н о -о сн о вн о го ра вн о веси я кро ви

(по А.Н . И н ь ко во й, 2001)

П оказатель Размерность Величина pH артериальной крови отн. ед. 7,40 pH капиллярной крови отн. ед. 7,37-7,45 pH венозной крови отн. ед. 7,32-7,42 Н асы щ ение гемоглобина кислородом % 95-96 Буферны е основания ммоль /л 43,7-53,6 О бщ ая угольная кислота ммоль /л 22,2-27,9 Бикарбонат в плазме капиллярной крови ммоль /л 18-23 Н апряжение кислорода в венозной крови мм рт. ст. 37-42 Н апряжение углекислого газа в венозной крови

мм рт. ст. 42-55

О дной и з констант организма являю тся водны е пространства организ-

ма, в том числе объем ц иркулирую щ ей крови (О Ц К). У мужчин он составля-ет 7 %, а у женщ ин 6 % от массы тела. О днако О Ц К не является абсолю тной величиной. О н зависит от возраста и уровня фи зического развития. У подго-товленны х спортсменов О Ц К может достигать 10 %. Н а плазму приходится − 55-60 % крови , на форменные э лементы 40-45 %. Бы страя (острая) потеря 30 % крови ведет к летальному исходу. Снижение О Ц К , прежде всего, вы зы вает уменьш ение венозного возврата крови к сердц у.

26

У здорового человека содержание свободной воды в организме состав-ляет 60 % от массы тела. П ричем 42 % составляет внутриклеточная вода и 18 % − внеклеточная. Н епреры вное поступление воды в организм является од-ним и з основны х условий поддержания его жи знедеятельности . С пищ ей че-ловека за сутки получает до 750 мл воды . Ч истой воды (чай, соки , кофе и т.д.) человека потребляет за день до 500-600 мл. О коло 300-320 мл воды образует-ся в органи зме в проц ессе метаболи зма при окислени и жиров, белков и угле-водов. В ы ведение воды и з организма в основном осущ ествляется через почки , а также с вы ды хаемым воздухом, потом и каловыми массами .

Важной константой является конц ентрац ия ионов в плазме крови (табл. 16, 17). Содержание катионов и анионов во внеклеточном и внутриклеточном пространствах не одинаково.

Т абли ц а 16 С о держ а н и е и о н о в в кро ви ч ело века

(по А.Г. Ги н еци н ско му, 1963)

Элементы Размерность П лазма крови Н атри й ммоль /л 130-156 Калий ммоль /л 3,4-5,8 Каль ц и й ммоль /л 2,3-2,7 М агний ммоль /л 0,7-1,2 Ж елезо мкмоль /л 9,0-31,0

Н еорганический фосфор ммоль /л 1,0-2,0 И оны HCO3

- ммоль /л 21,8-27,2 Х лориды ммоль /л 97-108

Т абли ц а 17

К о нцен т раци я элект ро ли т о в (ммо ль /л) в ж и дко ст ях т ела ч ело века (по A.C. Guyton, 1981)

Компоненты жидкостей тела

П лазма крови Внеклеточная жидкость

Внутриклеточная жидкость

Н атри й 135-142 144 10 Кали й 3,5-5,4 4,0 140-160 Каль ц и й 2,2-2,7 1,2 2-5⋅10-4

М агний 0,8-1,6 0,7-1,0 13,5-58,0 Х лориды 110 114 2-25 Ф осфаты 2,1-4,2 4,0-4,4 75-80 Бикарбонаты 27-29 30,5 8-10

Н атрий является основным катионом внеклеточного пространства. Е го

содержание во внеклеточной среде в несколько раз больш е, чем в клетках. Суточная потребность человека в хлориде натрия составляет 3-6 г.

Калий основной катион внутриклеточной жидкости . Е го суточная по-требность − 2-3 г.

27

Кальц и й основной структурны й компонент костей. О н принимает уча-стие в генерац и и потенц иала действия, в мы ш ечны х сокращ ениях, в сверты -вании крови и в других функц иях организма. Суточная потребность в каль -ц и и у человека до 1 г.

О дним и з показателей сы воротки крови является ее осмолярность (О С ). Е е прибли зительно можно рассчитать по формуле:

О С = [2⋅Na+ (моль /л)] + [конц ентрац ия глю козы (мг%) / 18] + + [азот мочевины (мг%) / 2,8]. В норме осмотическое давление всех жидки х сред человека 280 мО см/л, а осмомолярность организма составляет 13440 мО см. В регуляц и и фи зиологических функц и й активное участие принимает

гормональная (эндокринная) система организма. О сновны е связи между нервной и эндокринной системами осущ ествляю тся посредством взаимодействия гипоталамуса и гипофи за (табл. 18). Х арактер проц ессов, протекаю щ их в Ц Н С , во многом определяется состоянием эндокринной регуляц и и .

Т абли ц а 18 Би о регулят о ры н ейро секрет о рн ых клет о к ги по т а ламуса

(по А.Ш . За йч и ко в и А.П. Чури ло ву, 2001)

Г ормон Структура Г ормон Структура Т и ролиберин П ироглутамин-

гистидилпролинамид П ролактостатин (основной)

Д офамин

Кортиколибирин П ептид и з 41 амино-кислоты

П ролактостатин петид

П ептид и з 56 аминокислот

Л ю ли берин Декапептид М еланостатин П ролиллейц и л- гли ц инамид

Соматолиберин П ептид и з 41 амино-кислоты

М С Г рили зинг фактор

Н е идентифи -ц и рован

Соматостатин П ептид и з 14 амино-кислот

П ролактин рили - зинг фактор

Н е идентифи -ц и рован

Г ипоталамические либерины являю тся секреторными и митогенными

стимуляторами для клеток аденогипофиза. И х действие осущ ествляется через рец епторы , ассоц и ированны е с G-белками , путем повы ш ения в клетках ми ш енях конц ентрац и и ц -АМ Ф и кальц ия, ускорения кругооборота ионозит-фосфатидов и мобили зац и и соответствую щ и х протеокиназ. О ни также влияю т на экспресси ю генов и синтез м-РН К .

Ф ункц ия гормонов многогранна. О ни регулирую т рост и развитие, адаптирую т организм к меняю щ имся условиям внеш ней среды , обеспечиваю т поддержание постоянства внутренней среды организма, регулирую т все виды обмена (табл. 19).

28

Т абли ц а 19 Го рмо н ы и и х функци и

Ж елеза Г ормоны П рирода Ф и зи ологическая функц ия Конц ентрац ия

в крови С оматотропин

Белок С интез белка, транспорт глю козы и аминокислот в клетки , рост тканей.

до 118 пмоль /л

Адрено-кортико-тропны й

П ептид Стимуляц ия синтеза и секрец и и гормонов коры надпочечников

2,2-22 пмоль /л

Т и реотропны й

Г ликопротеин

Стимуляц ия синтеза и секрец и и гормонов щ итовидной железы

2-9 мкЕ Д /л

Ф олликулостимулирую щ и й

Г ликопротеин

Стимуляц ия сперматогенеза у мужчин и созревание фолликулов у женщ ин

М уж.3,4-15 мЕ Д /л, жен. до 100 мЕ Д /л

Л ю тени зирую щ и й

Г ликопротеин

Стимуляц ия половы х гормонов

Ж ен. до 200 мЕ Д /мл

П ередняя доля гипо-фи за и ли аденогипофи з

П ролактин

П олипептид

Стимуляц ия образования и секрец и и молока

М уж. 5 нг/мл, жен. 25 нг/мл

Средняя доля

М еланоц итстимулирую щ и й (М С Г )

П ептид

Стимуляц ия синтеза меланина. Активатор двигательной активности и повы ш ения уровня эмоц и й

У взрослого человека ме- нее 0,1 пг/мл

Вазопрессин, АД Г

П ептид Усиление реабсорбц и и воды в почках, снижение диуреза. Стимулятор памяти

1,4-3,8 пг/мл

Н ейрогипофи з

О кситоц ин

П ептид С окращ ение гладких мы ш ц . Антогонист АД Г . Снижает внимание и память

3,2 мкЕ Д /мл

Г ипоталамус

Т и реотропин

П ептид Стимуляц ия продукц и и тиреотропного гормона

20 пг/мл

Эпифи з М елатонин

П ептид, синтезируется и з триптофана

Регулирует пигментны й обмен, тормозит развитие половы х функц и й у детей. Антогонист М С Г . Регулирует ц и ркадианны е ритмы

0,1-1,0 пг/мл

Т ри йодтиронин (Т 3), тетраиодтиронин (Т 4)

Йодиро-ванная молекула амино-кислоты тирозина

Регуляц ия основного обмена, роста и развития, стимуляц ия теплопродукц и и и потребление кислорода клетками

Т 3 – 3 нмоль /л, Т 4 – 60-140 нмоль /л

Щ итовидная железа

Каль ц итонин

П ептид Снижает уровень кальц ия в крови и увеличивает отложение кальц ия в костях

29 пмоль /л, у женщ ин меньш е

П родолжение табли ц ы 19.

29

Ж елеза Г ормоны П рирода Ф и зи ологическая функц ия Конц ентрац ия

в крови П ара-щ ито-видная

П аратгор-мон

П ептид Увеличивает поступление кальц ия и снижает содер-жания фосфата в крови

20-65 пг/мл

Г лю ко-кортикои -ды

Стероид Регуляторы углеводного обмена. О сущ ествляю т син-теза глю козы и з аминокис-лот и гликогена в печени . Стимулирую т распад белков и тормозят образование жиров

Корти зол – 0,05-0,69 мкмоль /л

Кора надпо-чечни -ков

М инералокортикоиды

Стероид Усиление реабсорбц и и натрия в почках, увеличение артериального давления

Альдостерон 0,15-0,75 нмоль /л

Н орадреналин

О бразуется и з тирозина

Н ейромедиатор. 0,6-3,2 нмоль /л

Адреналин

Т о же Эффекты аналогичные действи ю симпатической системы . Эффективно связы вается с β-адренорец епто-рами

2-2,5 нмоль /л

М озговой слой надпочечников

Д офамин Т о же Н ейромедиатор 900 пмоль /л И нсулин Белок Стимуляц ия поглощ ения

глю козы клетками и снижение ее уровня в крови

6-24мкЕ Д /мл О стровки Л ангерганса Г лю кагон П олипеп

тид Стимуляц ия образования глю козы и з гликогена в печени

30-120 нг/л

Ж елеза Г ормоны П рирода Ф и зи ологическая функц ия Конц ентрац ия в крови

Семенники

Т естостерон

Стероид Регуляц ия сперматогенеза, развитие вторичны х мужски х при знаков

М уж.- 10-28 нмоль /л, жен. - 1,7 нмоль /л

Ф олликулы яичников

Эстрогены Стероиды

Развитие вторичны х женски х половы х при знаков, регуляц ия менструального ц икла

Ж ен. 0,04-0,4 нг/мл, при беременности до 35 нг/мл, муж. до 0,10 нг/мл

Х имическая природа гормонов отражается не только на особенностях

и х синтеза, но и конц ентрац и и в крови , скорость ю и х поглощ ения, разруш е-ния и вы ведения и з органи зма (табл. 20, 21).

30

Т абли ц а 20 Пери о д по лура спа да го рмо н о в (по В .И . Ф и ли мо н о ву, 2002)

Г ормон Т ½ , часы Г ормон Т ½ , часы

Т ироксин 96 Вазопрессин 15-20 П рогестерон 90-195 С оматотропин 15-17 Корти зол 70-90 М елатонин 10-25 Кортикостерон 50-60 Адренокортикотропны й 10-15 Алдостерон 30-50 Т и реотропны й 10-12 Т естстерон 30-40 И нсулин 8-10 Т ри и одтиронин 45 Рели зинг-гормоны 2,5-5,0 Эстрдиол 20-25 Катехоламины 0,5-2,5

Т абли ц а 21

К о нцен т раци я н еко т о рых го рмо н о в и меди а т о ро в в кро ви (по А.И . Х а за н о ву, 1988; Л .А. Д а н и ло во й, 2000)

П оказатели Размерность Величина Адреналин плазмы крови нмоль /л 1,91-2,46 Адренокортикотропны й гормон пг/мл до 50 Альдостерон плазмы крови пмоль /л 56-250 Ангиотензин I пг/мл до 80 Ангиотензин II пг/мл до 15 Вазопрессин в плазме крови пг/мл 3,8 Г лю кагон в сы воротке крови пмоль /л 5,7-28,7 И нсулин в сы воротке крови пмоль /л 29-181 Н орадреналин в плазме крови нмоль /л 0,615-3,23 Д офамин плазмы крови пмоль /л до 886 Серотонин в плазме крови мкмоль /л 0,28-1,70 Серотонин в крови мкмоль /л 0,34-1,10 Т естостерон крови (мужчины ) нг/мл 2-10 Т и роксин в сы воротки крови (свободны й)

пмоль /л 10-30

К внутренней среде органи зма относится лимфа. О на образуется и з

интерсти ц иальной (тканевой) жидкости . Ф ункц и и лимфатической системы : участие в перераспределени и жидкости в органи зме, возврат собранной и з тканевы х пространств жидкости в кровь , всасы вание жиров в тонком ки ш ечнике, дренажная, защ итная, иммунологическая (транспорт антигенов и антител), транспортная, обеспечение гуморальной связи между тканями и органами .

В ы деляю т резорбц ионную и абсорбц ионную функц и и лимфы . Резобц ионная функц ия − всасы вание и з межтканевы х пространств бел-

ков, и х продуктов обмена, липидов, инородны х части ц . За сутки в кровоток

31

возвращ ается до 100 г белка. Абсорбц ионная функц ия − поступление воды в лимфатические сосуды .

У человека в среднем ц и ркулирует 1,5-2,0 л лимфы . Е е удельны й вес состав-ляет 1010-1023. pH лимфы 8,4-9,2.

В состав лимфы входят белки , липиды ни зкомолекулярны е органиче-ские соединения (глю коза, аминокислоты ), лимфоц иты (табл. 22, 23). Т ром-боц иты в лимфе отсутствую т, э ритроц итов незначительное количество. В лимфе содержатся липопротеиды , в состав которы х входит холестерин. Со-держание липидов в лимфе зависит от пищ евого рац иона.

Л ейкоц итарны й состав лимфы : лимфоц итов 90 %, моноц итов 5 %, э о-зинофилов 2 %, нейтрофилов 1 %, другие клетки 2 %.

Т абли ц а 22 С о ст а в ли мфы

(Ф и зи о ло ги я ч ело века . Compendium, 2002)

С остав лимфы Размерность Конц ентрац ия О бщ и й белок г/л 25,0-56,1 Альбумины г/л 15,0-40,0 Г лобулины г/л 10,0-16,1 Ф и бриноген г/л 1,5-4,6 П ротромбин г/л 30,0-78,7 О бщ ие липиды г/л до 40 Н атри й ммоль /л 114,3-137,5 Кали й ммоль /л 3,6-5,8 Каль ц и й ммоль /л 2,0-3,1 М агни й ммоль /л 0,6-1,5 Бикарбонаты ммоль /л 115,0-135,0 Х лор ммоль /л 92,0-140,7

Т абли ц а 23

С о ст а в ли кво ра (по А.П. Ф ри дма н у. О сн о вы ли кво ро ло ги и , 1981)

Состав ликвора Размерность Конц ентрац ия О бщ и й белок г/л 0,12-0,33 Альбумины мг/л 150-300 Г лобулины мг/л 25-100 М очевина мг/л 60-150 Креатинин мг/л 5,0-15 Г лю коза ммоль /л 2,6-5,0 Х олестерин мг/л 2,0-3,0 Н атри й ммоль /л 130-150 Кали й ммоль /л 2,5-4,1 Каль ц и й ммоль /л 4,4-6,5 Давление в подпаутинном пространстве в положении лежа (1) и сидя (2)

кП а 1) 1,18-157 2) 2,45-2,94

Л ейкоц иты л до 3 ⋅106

32

Л иквор – жидкая среда, ц иркулирую щ ая в полостях желудочков голов-ного мозга, ликворопроводящ их путях, субарахноидальном пространстве го-ловного и спинного мозга. У взрослого человека количество спинномозговой жидкости в среднем составляет 120— 150 мл. О но полностью обновляется до 6 раз в сутки .

Ц ереброспинальная жидкость или ликвор, полученная при спинномозговой пункц и и в норме прозрачны й, бесц ветны й, имеет постоян-ны й удельны й вес 1002-1007.

Вязкость ц ереброспинальной жидкости в норме колеблется 1,01-1,06. Л иквор имеет слабощ елочную реакц и ю – рН 7,4-7,6. Х имический состав ликвора сходен с составом сы воротки крови : 89-

90 % воды ,10-11 % сухой остаток содержит органические и неорганические вещ ества. О рганические вещ ества представлены белками , аминокислотами , углеводами , мочевиной, гликопротеидами и липопротеидами . Н еорганические вещ ества – э лектролиты , неорганический фосфор, мик-роэлементы Спинномозговая жидкость является амортизатором для головного и спинного мозга, предохраняю щ ая его от механических повреждений. О на принимает участие в питани и , метаболических, обменны х проц ессах нервной ткани , в удалении за ее пределы продуктов обмена вещ еств. Л иквор обеспечивает функц и ю защ иты от осмотических сдвигов.

Важными показателями для диагностики нормы или патологи и являю тся биохимические анали зы крови (табл. 24). О ни позволяю т выявить молекулярны е механизмы углеводного, жирового и белкового обменов. П о активности ферментов и и зоферментов не только уточняется, но во многих случаях делается заклю чение о патологи и обменны х проц ессов в различны х органах или в органи зме в ц елом.

Углеводы поступаю т в организм в виде поли -, ди - и моносахаридов. И х конц ентрац ия в крови зависит от содержания в продуктах питания. О дним и з основны х компонентов углеводного обмена является глю коза. Е е уровень в крови поддерживается постоянным. О н зависит от величины поступления в органи зм экзогенной глю козы , скорости ее эндогенной продукц и и и бы стротой утили зац и и в тканях (табл. 25).

В гидроли зе углеводного принимаю т участие ферменты амилаза, мальтаза, лактаза и др. Разны е этапы углеводного обмена контролирую тся сложным комплексом стимуляторов и ингибиторов.

Конкретны е механизмы углеводного обмена контролирую тся и регули -рую тся гормонами (инсулин, глю кагон, адреналин, глю кокортикоиды , сома-тотропин). В клинической практике часто проводят различны е диагностиче-ские тесты . Н аиболее распространенным является тест толерантности к глю -козе. П осле определения конц ентрац и и глю козы в крови (натощ ак) пац иент принимает 75 глю козы с теплой водой. Ч ерез один и два часа повторно оп-ределяю т содержание глю козы в крови и сравниваю т его с первоначальной величиной.

33

Т абли ц а 24 Н еко т о рые н о рмаль н ые би о хи ми ч ески е по каза т ели

кро ви ч ело века (по А.Н . И н ь ко во й, 2001) П оказатель Размерность Величина О бщ ие липиды г/л 4,0-8,0 О бщ и й холестерин ммоль /л 4,5-5,2 Л ипопротеиды (α-) вы сокой плотности ммоль /л 0,9-1,9 Л ипопротеиды (β-) ни зкой плотности ммоль /л 2,2 Х олестерин β-липопротеидов ммоль /л < 4,9 Х олестерин α-липопротеидов ммоль /л > 0,9 β-липопротеиды оптич. ед. 35-55 Т ригли ц и риды ммоль /л 0,5-2,5 С иаловы е кислоты ммоль /л 2,0-2,3 Н Э Ж К моль /л 0,4-0,8 О бщ и й белок г/л 70-90 Альбумины % 56-66 Г лобулины % 34-44 γ-глобулины % 15-25 Креатинин в плазме крови мкмоль /л 15-76 М очевина в крови ммоль /л 4,2-8,3 М очевая кислота в крови ммоль /л 0,10-0,50 О бщ и й билирубин мкмоль /л 8,5,20,0 П рямой билирубин мкмоль /л до 5,0 Н епрямой билирубин мкмоль /л до 16,0 Аммиак крови мкмоль /л 12-65 О статочны й азот ммоль /л 14,3-28,6 И ндикан в крови мкмоль /л 0,19-3,18

Т абли ц а 25 Н о рмы со держ а н и я в кро ви ко мпо н ен т о в углево дн о го о бмен а

(по В .М . Ли фш и цу, В .И . С и дель н и ко во й, 1998) П оказатель Размерность Величина Г лю коза крови ммоль /л 3,3-5,6 Г лю коза плазмы ммоль /л 3,8-6,1 Г лю козамин сы воротки ммоль /л 3,4-4,3 Г алактоза сы воротки г/л 0,02-0,17 Г лю куроновая кислота сы воротки мг/л 12,0-13,0 П ировиноградная кислота мкмоль /л 83-95 Сахароза сы воротки мкмоль /л 1,75 Ф руктоза сы воротки мг/л 10-50

34

Более точны е показатели толерантности к глю козе определяю т после ее внутривенного введения (20 % раствор, 0,33 г/кг) и определения полупе-риода э лиминац и и глю козы и з крови с интервалом 10-20-30-40 и 50 ми -нут. Расчет прои зводят по формуле:

К = ln2/t0,5 = 0,693/t0,5. О ц енка теста: К = 1,0-2,5 − норма; К = 1,0-0,7 − снижение толерантно-

сти к глю козе; К< 0,7 − сахарны й диабет; К > 2,5 − гиперинсулини зм. В некоторы х случаях проводят тест с нагрузкой галактозой. Конечным продуктом гликолитического гидроли за глю козы является

пировиноградная кислота. Е е нормальное содержание в крови составляет 80-90 мкмоль /л. П ри и збы тке потребления углеводов и после тяжелой фи зической работы уровень пировиноградной кислоты в крови повы ш ается. Е е конц ентрац ия также увеличивается при патологи и печени , сердечной недостаточности , сахарном диабете, уреми и , токсикозе и отравлениях органическими соединениями .

В состав гликопротеидов, гликолипидов и других глю коконъю гатов входят ац етилированны е прои зводны е нейроминовой кислоты − сиаловы е кислоты . П ри различны х воспалительны х проц ессах (миокардит, эндокардит, туберкулез, лимфогранулематоз, коллагеноз, остеомиелит) и х уровень в крови повы ш ается. П ри ц иррозе печени , гемахроматозе и перни ц и озной анемии и х конц ентрац ия снижается. В норме содержание сиаловы х кислот в сы воротке крови составляет 1,92-2,44 ммоль /л.

Г ликопротеидом, связы ваю щ им гемоглобин, является гаптоглобин. Е го нормальная конц ентрац ия в сы воротке крови равна 0,17-1,21 г/л. П ри остры х и хронических воспалениях, некрозе тканей, новообразованиях содержание этого белка в крови увеличивается. П ри патологи и печени и гемоли зе конц ентрац ия гаптоглобина в сы воротке крови снижается.

К липидам относятся ненасы щ енны е и насы щ енны е жирны е кислоты , моно-, ди - и тригли ц ериды , фосфолипиды , гликолипиды , стерины , воски и холестерин. Л ипиды входят в состав клеточны х мембран, регулирую т ее прони ц аемость , участвую т в передаче потенц иала действия, обеспечиваю т термои золяц и ю , являю тся растворителями для витаминов (А, Д , Е , К ), служат донорами энергии . Свободны е жирны е кислоты вместе с глю козой являю тся главным источником энерги и . Энзимны е комплексы липидов принимаю т участие в проц ессах пищ еварения, механизмах сверты вания крови и иммунологических реакц иях. Х олестерин является субстратом для синтеза желчны х кислот, кортикостероидны х и половы х гормонов

Т ригли ц ериды тканей человека имею т определенны й набор жирны х ки -слот. Содержание ненасы щ енны х жирны х кислот (имею т двойны е связи ме-жду атомами углерода) достигает в тканях 75 %. К ним относятся пальми -тоолеиновая, олеиновая, линолевая, арахидоновая и др. Н асы щ енны е жир-ны е кислоты : лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая и др. (табл. 26). Ж ирны е кислоты имею тся во многих пищ евы х продуктах, в наи -боль ш и х количествах они представлены в различны х маслах.

35

Т абли ц а 26 Ф и зи о ло ги ч ески ва ж н ые н а сыщен н ые и н ен а сыщен н ые

ж и рн ые ки сло т ы (по А.Н . К ли мо ву, Н .Г. Н и куль чево й, 1999)

Н асы щ енны е жирны е кислоты Н енасы щ енны е жирны е кислоты Н азвание Встречаемость в

пищ евы х продуктах

% в жировой ткани

Н аз-вание

Встречаемость в пищ евы х продуктах

% в жировой ткани

Л ауриновая

Ж ивотны е жиры , кокосовы е орехи , лавровы й лист

0,7 П аль -мито-олеи -новая

Ж и вотны е масла

5

М и ристиновая

Ж ивотны е жи -ры , мускатны й орех

3,0 О леи -новая

В о всех жирах и маслах

46

П альми -тиновая

Ж ивотны е и растительны е жиры

20,0 Л ино-левая

В растительны х маслах

10

Стеари -новая

Ж ивотны е и растительны е жиры

5,0 Арихи -доновая

В арахисовом масле, в мозге животны х

0,2

Ж ировая ткань у взрослого мужчины составляет около 30 % от массы

тела, а у женщ ин ее количество может достигать 35 % и более. В состав жировой ткани входят различны е липиды , в том числе 65 % составляю т тригли ц ериды . П ри и х липоли зе освобождаю тся свободны е или неэтери -фированны е жирны е кислоты (Н Э Ж К). Реакц и ю катали зирует фермент ли -паза. В крови человека определяю тся все фракц и и липидов, содержащ иеся в тканях. И х интегральным показателем является общ ие количество липидов в сы воротке крови . В норме оно составляет не более 2 ммоль /л.

Спец ифические транспортны е белки , ответственны е за формирование липидов, получили название апопротеины . О ни подразделяю тся на апопротеин А (Апо-А) и апопротеин В (Апо-В ). Апо-А − белок, формирую щ и й липиды вы сокой плотности (Л П В П ). Апо-В − белок ответственны й за формирование липопротеидов очень низкой, низкой и промежуточной плотности .

Н ормальное соотнош ение (Апо-А) / (Апо-В ) = 1,4 (муж) и 1,6 (жен). Д ругим показателем липидного обмена является атерогенны й

коэффи ц иент. К = [Х С (общ ий) Х С (Л П Н П )] / Х С (Л П В П ), где Х С − холестерин. В норме этот коэффи ц иент равен: до 30 лет − 2,5; после 40 лет − 3,0-

3,5. П овы ш ение этого коэффи ц иента наблю дается при гипертонической бо-лезни , и ш емии сердечной мы ш ц ы и при развити и атеросклероза.

36

С огласно классификац и и липопротеидов (по э лектрофоретической подвижности ) различаю т: β-липопротеиды , пре-β-липопротеиды и α-липопротеиды (табл. 27).

Т абли ц а 27 Н о рмы со держ а н и я в кро ви ко мпо н ен т о в

ли пи дн о го о бмен а (по В .М . Ли фш и ц, В .И . С и дель н и ко во й, 1998)

П оказатель Размерность Величина О бщ ие липиды сы воротки г/л 4,0-8,0 α-липопротеиды г/л 1,3-4,2 пре-β-липопротеиды г/л 0,8-1,5 β-липопротеиды г/л 3,2-4,5 Свободны е жирны е кислоты г/л 0,08-0,2 Т ригли ц ериды г/л 0,5-1,5 Ф осфолипиды сы воротки г/л 1,2-2,7 Х олестерин г/л 2,0

В настоящ ее время основную классификац и ю липопротеидов

обосновы ваю т по и х плотности . Г равитац ионная плотность (после ультрац ентрифугирования) липопротеидов, вы раженная в граммах на 1 мл, находится в пределах 0,93-1,16. Размер части ц находится в обратной зависимости от плотности (табл. 28).

Т абли ц а 28 Про цен т н о е ра спределен и е ли по про т еи до в

по ра зли ч н о й пло т н о ст и (по А.Н . К ли мо ву, Н .Г. Н и куль чево й, 1999)

О сновны е классы липопротеидов

Л П О Н П , пре-β-Л П

Л П Н П , β-Л П

Л П В П , α-Л П

Х олестерин 13 70 17 Т ригли ц ериды 55 30 10 Ф осфолипиды 9 43 48

П римечание: Л П О Н П − липопротеиды очень ни зкой плотности , Л П Н П − липопротеиды низкой плотности , Л П В П − липопротеиды вы сокой плотности .

Белковы й обмен, также как углеводны й и жировой, является важней-ш им для жи знедеятельности организма. Белки содержатся в животной и рас-тительной пищ е. П о составу аминокислот они подразделяю тся на полноц ен-ны е и неполноц енны е (табл. 29). К первым относятся белки , содержащ ие полны й набор незаменимы х аминокислот. Д ля человека незаменимыми ами -нокислотами являю тся: лейц ин, и золейц ин, валин, метионин, ли зин, треонин, фенилаланин, триптофан. Среди заменимы х аминокислот в мозге человека в наиболь ш и х количествах содержатся глутаминовая кислота, глутамин, аспа-

37

рагиновая кислота, Г АМ К и N-ац етиласпарагиновая кислота. В связи с этим введено понятие о белковом минимуме питания. О н равен 45-55 г белка в су-тки для человека с массой 70 кг.

Т абли ц а 29

С о держ а н и е н езамен и мых ами н о ки сло т в мо зге и кро ви (по И .П. Ашмари н у и др., 1999)

Н азвание М озг, мкмоль /г ткани Кровь , мкмоль /л Валин 0,2 141-317 И золейц ин 0,1 37-98 Л ейц ин 0,1 75-175 Л и зин 0,1 83-238 М етионин 0,1 6-40 Т реонин 0,2 74-234 Т риптофан 0,05 25-73 Ф енилаланин 0,1 46-109

Д ля уточнения многих диагнозов определяю тся показатели активности

ферментов и и зоферментов. Ф ерменты − биологические катализаторы белковой природы .

Т ермины "газ", "фермент" бы ли предложены естествоиспы тателем Я. Ван-Г ельмонтом (1577-1644). Русский химик К .С . Кирхгоф (1764-1833) и зучал проц есс разложения крахмала под действием экстракта и з солода и наш ел, что в последнем содержатся вещ ества, бы стро разлагаю щ ие крахмал в сахар. П родолжая исследования К .С . Кирхгофа, А. П айен и В . П ерсо в 1833 году откры ли фермент амилазу. В 1876 году немец кий биолог Т . Ш ванн откры л фермент желудочного сока − пепсин, разлагаю щ и й белки . Русский учены й В .И . П алладин (1859-1922) разработал теори ю ды хания растений как ферментативного проц есса. В лабораторны х условиях синтез фермента (рибонуклеаза) впервы е бы л осущ ествлен в 1969 году американским биохимиком Б. М еррифилдом.

В настоящ ее время учение о ферментах − энзимология является составной частью биохимии .

Ф ерменты подразделяю тся на внеклеточные и внутриклеточны е. О со-бую группу ферментов составляю т сложны е мультиферментны е комплексы , катали зирую щ ие последовательны е реакц и и превращ ения какого-либо суб-страта. О сновная функц ия ферментов − и зменение скорости ферментативной реакц и и . О ни принимаю т участие в биосинтезе вещ еств, клеточном метабо-ли зме, фи зиологической регуляц и и и т.д. Важнейш им свойством ферментов является и х способность и збирательно действовать на субстрат. Т акое и х свойство получило название субстратной спец ифичности ферментов. О на может бы ть абсолю тной и относительной.

38

Все ферменты имею т белковую природу. О ни имею т боль ш ую молеку-лярную массу (пепсин 32 100 Да, каталаза 248 000 Да). Ф ерменты работаю т в определенном диапазоне pH, в боль ш инстве случаев они сохраняю т свою ак-тивность при pH = 6,0-8,0. П од действием различны х фи зических (нагрева-ние, У Ф и рентгеновское и злучение) и химических (кислоты , щ елочи , соли тяжелы х металлов) факторов происходит денатурац ия ферментов и они раз-руш аю тся.

Согласно классификац и и М еждународного биохимического сою за ферменты делятся на ш есть основны х классов (табл. 30). В биохимических лабораториях для уточнения диагноза заболевания проводится определение активности ферментов в сы воротке крови .

Т абли ц а 30

С о времен н а я кла сси фи каци я фермен т о в

№ Класс ферментов Т ип катали зирую щ ей реакц и и 1 О ксидоредуктазы О кислительно-восстановительны е реакц и и

всех типов 2 Т рансферазы П еренос групп атомов от донорской

молекуле к акц епторной 3 Г идролазы Г идролитическое (с участием молекулы

воды ) расщ епление связей 4 Л и азы О тщ епление от субстратов групп (не путем

гидроли за) с образованием двойной связи и ли , наоборот, присоединение групп по двойным связям

5 И зомеразы В заимопревращ ения различны х и зомеров 6 Л и газы (синтетазы ) О бразование связей в реакц иях конденсац и и

двух различны х соединений с участием АТ Р как источника химической энерги и

Распространено следую щ ее деление ферментов, используемое в

диагностических ц елях. 1. Секрец ионны е, или плазмаспец ифические, ферменты синтезирую тся

органоидами гепатоц итами (в основном рибосомами ). В нормальны х условиях секретирую тся в плазму крови , где они играю т определенную фи зиологическую роль . К этим ферментам относятся холинэстераза (псевдохолинэстераза), боль ш ая часть прокоагулянтов и ц ерулоплазмин. П ри повреждении печени и , в частности , ее рибосомального аппарата активность секрец ионны х ферментов отчетливо снижается.

2. И ндикаторные (клеточны е) ферменты . К ферментам этой группы от-носят аминотрансферазы (трансаминазы ), глутамат-, сорбит-, лактатдегидро-геназы , орнитин-карбамоилтрансферазы и ряд других ферментов. Боль ш ин-ство и з них в нормальны х условиях находится в плазме крови в относительно

39

небольш и х количествах. П ри патологических проц ессах, сопровождаю щ и хся распадом клеток, активность этих ферментов возрастает во много раз.

3. Экскрец ионны е ферменты синтезирую тся в печени (лейц инамино-пептидаза) и в других органах (щ елочная фосфатаза). В нормальны х услови -ях эти ферменты выделяю тся в сы воротку крови и в желчь .

П о другой классификац и и вы деляю т ц итоплазматические, митохонд-риальны е, ли зосомальны е, рибосомальны е ферменты (табл. 31).

Т абли ц а 31

Вели ч и н ы н о рма ль н о й а кт и вн о ст и фермен т о в в сыво ро т ке кро ви (по А.И . Х а за н о ву, 1988)

П оказатель Размерность Активность Аланинаминотрансфераза нмоль /(с⋅л) 28-190 Аспартатаминотрансфераза нмоль /(с⋅л) 28-127 γ-Г лутамилтрансфераза нмоль /(с⋅л) 167-1767 Г лутаматдегидрогеназа нкат/л 67 Л актатдегидрогеназа нмоль /(с⋅л) 3200 С орбитолдегидрогеназа нмоль /(с⋅л) до 5,6 Альдолаза И Е /л 1-5 Алкогольдегидрогеназа И Е /л 2,8 Аргиназа И Е /л 0,8-7,9 Ац етилхолинэстераза Е Д /г Hb 33-40 Г лю козо-6-фосфатдегидрогеназа Е Д /г Hb 6,8-9,9 Г лутатионредуктаза ммоль 56-62 И зоц итратдегидрогеназа Е Д /л 1,2-7,0 Креатинфосфокиназа нмоль /(с⋅л) до 100 Л ейц инаминопептидаза нмоль /(с⋅л) 33-100 М алатдегидрогеназа Е Д /л 80-130 5-Н уклеотидаза нмоль /(с⋅л) 11-122 Супероксиддисмутаза усл. ед/г Hb 1,0-1,1 Кислая фосфатаза нмоль /(с⋅л) 67-167 Щ елочная фосфатаза нмоль /(с⋅л) 278-830

Аланинаминотрансфераза (АлАт) − фермент, которы й катали зирует

обратимы й перенос аминогруппы с аланина на α-кетоглю таровую кислоту с образованием пирувата. Н аиболь ш ая активность этого фермента определяется в клетках печени .

Аспартатаминотрансфераза (АсАт) − фермент, катали зирую щ и й обратимы й перенос аминогруппы с аспартата на α-кетоглю таровую кислоту с образованием оксалатац етата. Н аиболь ш ая активность этого фермента определяется в клетках миокарда и гепатоц итах. И звестно два и зофермента АсАт: митохондриальны й (АсАт-I) и ц итоплазматический (АсАт-II).

40

Супероксиддисмутаза (С О Д ) катали зирует реакц и ю дисмутац и и супер-оксидного анион-радикала. О бнаружено несколько и зоферментов этого белка, различаю щ ихся локали зац ией, строением активного ц ентра и фи зико-химическими свойствами . Ф ермент является основным во внутриклеточной антирадикальной защ ите.

Ф осфатазы − ферменты гидроли зую щ ие э фиры фосфорной кислоты . Эту функц и ю вы полняю т кислая и щ елочная фосфатаза.

Кислая фосфатаза (КФ ) содержится во всех органах человека. Н аи -боль ш ая ее активность отмечена в предстательной железе, печени , почках и костях. Ф ермент также определяется в э ритроц итах и тромбоц итах. КФ вы -полняет гидролитическую и трансферазную функц и ю . О птиум ее pH 3,5-5,5.

Щ елочная фосфатаза (Щ Ф ) также содержится во всех животны х тканях. Н аиболь ш ая ее активность имеется в печени , костях, ки ш ечнике, плац енте. Этот энзим имеет 5 и зоферментов: костны й, печеночны й, плац ен-тарны й, ки ш ечны й, почечны й. В сы воротке крови преимущ ественно определяется ки ш ечная форма и зофермента. П очечная и зоформа Щ Ф в сы -воротке крови не обнаруживается, а плац ентарная и зоформа появляется только во время беременности .

В крови находится фермент холинэстераза. Различаю т два ее типа: ац етилхолинэстеразу (АХ Э ) и псевдохолинэстеразу.

Ф ермент АХ Э гидроли зует ац етилхолин с образованием холина и уксусной кислоты . О н является важным звеном в реали зац и и передачи потенц иала действия через синапсы . В случае прекращ ения гидроли за ац етилхолина в области рец епторов постсинаптической мембраны дальней-ш ая передача потенц иалов действия будет невозможна. В крови АХ Э локали зована в э ритроц итах. Н ормальная ее активность составляет 33-40 Е Д /г гемоглобина. И з мембран эритроц итов вы делено три и зофермента АХ Э . Д ля неспец ифической холинэстеразы (псевдохолинэстеразы ) субстратом является бутирилхолин. Н ормальная активность в сы воротке крови составляет 50-155 мкмоль /(с⋅л) или 4,9-11,9 Е Д /мл.

Конц ентрац ия холина в плазме крови составляет 4,4 мг/л. Ф ерментом, катали зирую щ им гидроли з тригли ц еридов, является

липаза. Е е активность в сы воротке крови в норме составляет не более 28 мкмоль /л (минута ⋅л). В ыявлены и зоферменты липазы .

Ф ерменты и и зоферменты находятся в различны х компонентах клеток. И зменение активности ферментов в крови зависит о степени повреждения клетки .

Ф ерменты , сосредоточенны е в основном в митохондриях: аспартатаминотрансфераза (АсАт), глутаматдегидрогеназа (Г лД Г ), алкогольдегидрогеназа (АлД Г ), карбамилфосфатсинтетаза (КФ С ), орнитин-транскарбамилаза (О Т К).

В ц итоплазме находятся следую щ ие ферменты : аланинаминотрансфе-раза (АлАт); лактатдегидрогеназа (Л Д Г ); сорбитдегидрогеназа (С Д Г ); или l-идитолдегидрогеназа; орнитин-карбамоилтрансфераза (О КТ ); аргиназа (Арг);

41

алкогольдегидрогеназа (АлД Г ); γ-глутамилтрансфераза (Г Г Т Ф или Г Г Т П ); фруктозобисфосфат-альдолаза (АЛ Д ); глутатионтрансфераза.

Ф ерменты , сосредоточенны е в основном в ли зосомах: кислая фосфота-за, катепсин D, β-глю куронидаза, β-гексозаминидаза, α-глю козидаза, рибо-нуклеаза, дезоксирибонуклеаза.

Ф ерменты , сосредоточенны е преимущ ественно в гранулярном эндоплазматическом ретикулуме: холинэстераза (Х Э ), холестерол-лец итин- ац илтрансфераза. В гладком эндоплазматическом ретикулуме обнаруживаю т глю козо-6-фосфатазу, билирубингликозилтрансферазу (УД Ф -глю куронил-трансферазу).

Резкие и зменения рН среды и повреждение ли зосом могут приводить к активи зац и и гидролаз и разруш ени ю клетки . Т аковы , в частности , э лементы патогенеза субмасивны х и массивны х некрозов печени .

Ф ерменты , сосредоточенны е в основном в микроворсинках: щ елочная фосфотаза (Щ Ф ), 5-нуклеотидаза (5-Н Т ), аланинаминопептидаза (ААП ), γ-глутамилтрансфераза или γ-глутамилтранспептидаза (часть ее сосредоточена в ц итоплазме).

П осле разруш ения клетки и вы хода ферментов в кровь продолжительность и х ц иркуляц и и в ней различная. В связи с этим необходимо учиты вать период полураспада ферментов в плазме крови (табл. 32).

Т абли ц а 32 Пери о д по лура спа да н еко т о рых фермен т о в в пла зме кро ви (по А.И . Х а за н о ву, 1988)

Ф ермент П ериод полураспада Амилаза 3-6 часов Аланинаминотрансфераза 37-57 часов Аспартатаминотрансфераза 12-22 часа γ-Г лутамилтрансфераза 3-7 суток Г лутаматдегидрогеназа 17-19 часов Л актатдегидрогеназа, и зофермент 1 до 113 часов Л актатдегидрогеназа, и зофермент 5 8-12 часов Х олинэстераза до 10 суток Щ елочная фосфатаза 3-7 суток

Е дини ц а и змерения каталитической активности (активность фермента)

записы вается: нкат/л или нмоль /(л⋅с). Активность фермента часто представ-ляется в каталах. Катал − такая активность фермента, которая преобразует 1 моль субстрата в 1 с. О днако на практике пользую тся долей катала (нкат) в определенном объеме раствора (литр). И нтернац иональная ферментная еди -ни ц а (И Е ) − это количество фермента, которое при 25 0С вы зы вает распад 1 ммоль субстрата в 1 минуту.

42

Важную функц и ю в органи зме вы полняю т витамины . О ни являю тся со-ставными компонентами ферментны х систем и играю т роль катали заторов в обменны х проц ессах. В итамины подразделяю тся на две группы : водораство-римы е (В , С , РР и др.) и жирорастворимы е (А, Д , Е , К) (табл. 33).

Т абли ц а 33

В и т ами н ы (по Б.И . Тка чен ко , 1994)

Н азвание О боз- начение

Суточная потребность

Н аилучш и й источник

Ретинол А 0,9-1,8 мг Ж ивотны й жир, мясо, сливочное масло, ры ба, яйц о

Аскорбиновая кислота

С

50 мг

Свежие фрукты , особенно щ иповник, смородина, лимон, апельсин

Каль ц и ферол Д 2,5 мг П ечень , яйц о Т окоферол Е 10-12 мг Растительное масло, яйц о,

зелены е листья овощ ей Биотин Н 150-200 мг Яичны й желток, молоко, печень В икасол К 1 мг Зелены е листья овощ ей, печень Н икотиновая кислота

РР

150 мг

М ясо, печень , почки , ры ба, дрожжи

Т иамин В 1 1,4-2,4 мг Зерно, бобы , печень , почки , отруби , дрожжи

Рибофлавин В 2 2-3 мг Зерно, бобы , печень , молоко, дрожжи , яйц о

П антотеновая кислота

В 3

10 мг

Зерно, бобы , картофель , печень , ры ба, яйц о

П иридоксин В 6 1-3 мг Зерно, бобы , дрожжи , мясо, ры ба, печень

Ц ианкобала- мин

В 12

2 мкг

П ечень

Ф олиевая кислота

–

400 мг

Зелены е листья овощ ей, дрожжи , мясо, печень , молоко

Среди различны х лабораторно-клинических тестов определенная роль

отводится исследовани ю мочи . В норме она соломенно-желтого ц вета, прозрачна, объем за сутки до 1,5 л, pH = 5-7. Конц ентрац ия хлоридов в моче должна бы ть в пределах 10-15 г. Суточная экскрец ия в норме составляет: натрия − 170-260 ммоль /л, калия − 50-80 ммоль /л, кальц ия − до 5 ммоль /л, магния − до 4 ммоль /л. За сутки с мочой может выделиться до 100 мг белка. Суточная экскрец ия мочевины составляет 25-35 г (333-583 ммоль ), мочевой кислоты до 0,7 г (1,2-7,1 ммоль ). У здорового человека желчны е кислоты и желчны е пигменты в моче отсутствую т. П очки за сутки вы водят в среднем 1,5 г (7,1-17,7 ммоль ) креатинина.

43

Н ормальная активность амилазы мочи не более 44 мг/(с⋅л). Содержание глю козы в моче зависит от количества углеводов в пищ евом рац ионе. П ри конц ентрац и и глю козы в крови не более 6 ммоль /л глю коза в моче не обна-руживается. В осадке мочи здорового человека может находиться не более 3-5 лейкоц итов в поле зрения (при использовани и микроскопа). Н аличие ц и -линдров в моче также должно бы ть незначительным.

Ц вет мочи может меняться при употреблени и некоторы х пищ евы х продуктов и лекарственны х препаратов (табл. 34).

Т абли ц а 34

Пи щевые про дукт ы и лека рст вен н ые препа ра т ы, вызыва ю щи е и змен ен и е цвет а мо ч и (по В .В . М едведеву и др., 2000)

Ц вет мочи П и щ евы е продукты и лекарства Красны й Антипирин, амидопирин Розовы й Свекла, морковь , ац етилсали ц и ловая кислота Коричневы й М едвежьи уш ки , активированны й уголь Т емно-буры й Салол, нафтол

6. К Л Е ТК А

Клетка, − реально сущ ествую щ ая конструктивная э лементарная биоло-

гическая едини ц а (биосистема, живая материя), основа онтогенетического развития. Каждая и з них является самостоятельной функц иональной и гене-тической едини ц ей, а проц ессы , протекаю щ ие в организме, представляю т со-бой совокупность координированны х функц и й клеток.

Т ермин “клетка” бы л введен Робертом Г уком в 1665 году. В 1831 году Робертом Брауном бы ло откры то ядро в растительны х клетках. В 1840 году чеш ски й учены й Ян П уркинье для клеточного содержимого предложил термин – протоплазма.

В 1838-1839 годах немец кий зоолог Т еодор Ш ванн обобщ ил имею щ иеся к этому времени знания о клетке и сделал вы вод, что клетки растений и животны х сходны по своему строени ю и представляю т основную едини ц у строения всех живы х организмов. Совместно с ботаником М аттиасом Ш лейденом им бы ла сформулирована клеточная теория, согласно которой клетки являю тся структурной и функц иональной основой живы х органи змов. Д альнейш ее развитие клеточная теория получила развитие во второй половине прош лого века. Н емец кий патолог Рудольф В ирхов в 1859 году при ш ел к вы воду, что клетка может возникнуть только и з предш ествую щ ей клетки .

В 1866 году Э . Г еккель установил, что хранение и передачу наследственны х признаков осущ ествляет клеточное ядро. В 1874 году бы л откры т митоз у растительны х клеток (И .Д . Ч истяков), а в 1898 году впервы е описан мейоз (В .И . Беляев). В 1914 году Т омас М орган сформулировал хромосомную теори ю наследственности .

44

Клеточная теория в настоящ ее время основы вается на трех главны х по-ложениях:

– жи знь в ее структурном, функц иональном и генетическом отнош ени и обеспечивается клеткой;

– единственным способом возникновения новы х клеток является деле-ние и х предш ественников;

– структурно-функц иональными едини ц ами многоклеточны х сущ еств являю тся клетки .

Клетка может сущ ествовать как отдельны й организм (архебактерии , бактери и , ц ианобактери и , простейш ие, водоросли , грибы ) и в составе многоклеточны х растений и животны х.

Клетки варьирую т по форме, видоспец ифичности и величине (отростки нервны х клеток крупны х животны х достигаю т 2 м). Н есмотря на это, сущ ествует структурная универсали зац ия клеток, следствием чего является наличие сходны х субклеточны х структур, вы полняю щ и х спец ифичны е для них функц и и . В то же время имеется отличие между про- и э укариотическими клетками (табл. 35).

Т абли ц а 35 Х а ра кт ерн ые при зн а ки о сн о вн ых т и по в клет о к

(по А.В . При сн о му, 1995)

Клетка П оказатель прокариотическая э укаритическая

Средние размеры 1-10 мкм 10-100 мкм Н уклеарная область не обособлена и золирована мембраной Л инейны е молекулы Д Н К отсутствую т имею тся Коль ц евая РН К в ц итоплазме в митохондриях

и пластидах Рибосомы одного типа двух типов Ц итоскелет отсутствует хорош о развит Н аружная мембрана имеется имеется П ротоплазма имеется имеется

Все субклеточны е структуры , органеллы клетки расположены сис-

темно. О бы чно в ц ентре находится ядро, вбли зи которого находится ц ентро-сома с отходящ ими от нее микротрубочками , образую щ ими кортикальны й скелет или ц итоскелет под мембраной. Ц итоскелет – система микротрубочек и микрофиламентов − составляет в совокупности сеть фибрилл ц итоплазмы . И сследования показали , что микротрубочки э укариотических клеток пред-ставляю т собой тонкие образования (около 24 нм). О ни состоят и з спирально упакованны х едини ц белка тубулина и отходят от ц ентросомы или располо-жены под мембраной. В ыявлено, что такие органеллы , как ц ентросома, ц ен-триоль , базальны е тельц а, жгутики , реснички состоят и з [(2⋅9) +2] или [(3⋅9) +2] фибрилл. Т онкие нити и з белка актина входят в состав микрофиламентов. Т ак же, как и микротрубочки , они обеспечиваю т движение. В клетках с ак-

45

тивным движением идет непреры вная сборка и разруш ение микрофиламен-тов.

Д ля живой ц итоплазмы характерна активность . Это одно и з ее важны х свойств. Степень активности ц итоплазмы может меняться. Н аиболее ин-тенсивное ее движение происходит в период клеточного деления. Движение плазмы способствует обмену вещ еств в клетке.

Д ля сохранения жизнедеятельности клетки необходима ее ц елостность , поддержание постоянства pH, проц ессов ды хания и гликоли за, трансмембранного переноса биологически активны х вещ еств. Ж ивая клетка обеспечивает свой э лектрический градиент. О н устанавливается за счет поддержания внутри клетки постоянства и онного состава. Т ранспорт ионов против конц ентрац ионного градиента обеспечиваю т Na+,K+-АТ Ф азы . О ни содержатся в наружны х плазматических мембранах клеток и являю тся и х маркерными ферментами . Na+,K+-АТ Ф азы представляю т собой интегральны й белок, которы й встроен в мембрану и контактирует как с внеклеточной средой, так и с ц итоплазмой. М олекула фермента состоит и з двух субъеди -ни ц : α-липопротеина и β-гликопротеина. Д ля обеспечения активного транспорта ионов необходима затрата энерги и . За счет использования одной молекулы АТ Ф и з клетки вы качивается три иона натрия и закачивается два иона калия. Кроме Na,K-насоса сущ ествует два типа кольц евы х насосов. О дин и з них обеспечивает вы брос и онов и з клетки в межклеточное пространство, а другой откачивает ионы и з ц итоплазмы вовнутрь ц итоплазматического ретикулума (депо кальц ия).

В органи зме животны х и человека выявлено 70 химических э лементов. Ч асть и з них случайно попадает в организм и его клетки и з окружаю щ ей среды и не имеет сущ ественного значения для осущ ествления жи зненны х проц ессов. Н а первом месте и з химических э лементов живой системы стоят углерод, кислород, водород и азот. И х соотнош ение в живы х системах можно представить , как 7800:1,5:70:160. Всего доля четы рех названны х э лементов составляет около 97-98 %.

Д ругими необходимыми э лементами являю тся кальц и й, фосфор, калий, сера, хлор, натрий, магний, ц инк, железо, медь , йод, марганец , ванадий, молибден, кобальт, селен. В сумме и х количество не превы ш аю т 1,9-2 %. Содержание остальны х э лементов, входящ их в состав микропримесей, не более 0,01 %.

В строении сложной структуры живой матери и (ц итоплазмы ) прини -мает участие около 44 э лемента периодической системы . В то же время в отдельны х тканях и органах обнаруживаю тся в очень неболь ш и х количествах и другие э лементы (табл. 36).

Элементны й состав ц итоплазмы различны х клеток может варьировать и находится в связи со спец ифическими функц иями того или иного типа.

Т абли ц а 36

46

С о держ а н и е н еко т о рых элемен т о в в о рга н и зме ч ело века (по да н н ым ВО З)

Элемент Размер-

ность Количе-ство

Элемент Размер-ность

Количе-ство

Азот г 1800 Н атри й г 100 Алю миний мг 61 Н икель мг 10 Барий мг 22 О лово мг 17 Берили й мкг 36 Ради й нг 0,031 Бор мг 20 Рубидий г 0,68

Ванадий мг 18 Свинец г 0,12 В одород г 7000 Селен мг 13 Ж елезо г 4,2 Сера г 140 Йод мг 113 Стронц и й г 0,32 Кали й г 140 Углерод г 16000 Каль ц и й г 1000 Уран мг 0,09 Кислород г 43000 Ф осфор г 780 Кобальт мг 1,5 Ф тор г 2,6 Л ити й мг 0,67 Х лор г 95 М агни й г 19 Х ром мг 6,6 М арганец мг 12 Ц ези й мг 1,5 М едь мг 72 Ц инк г 2,3

М олибден мг 9,5 Ц ирконий г 0,42 П о количественным параметрам э лементы , входящ ие в ц итоплазму

клеток, можно отнести к макро-, микро- и ультрамикроэлементам (табл. 37).

Т абли ц а 37 Э лемен т ы, вхо дящи е в со ст а в т ка н ей ра зли ч н ых о рга н и змо в

(по А.П. Авци н о ву и др., 1991) Н еобходимы е для органи зма э лементы О сновны е э лементы

М акро- э лементы

М икроэлементы

П остоянно содержащ иеся в органи зме ультрамикроэлементы

H, C, N, O, P

Na, K, Ca, Mg, Fe, S, Cl, Cu

Zn, I, Mn, V, Mo, Co, Se

Al, Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Br, Cd, Cr, Cs, Ga, Ge, F, Hg, Ni, Li, Ra, Rb, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Th, Ti, U

Н аходящ иеся в клетке анионы фосфатов, хлоридов, иодидов и др., ка-

тионы Na, K, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, Co и др. обеспечиваю т нормальную функ-ц и ю обмена вещ еств в клетке. В состав различны х ферментов организма че-ловека вклю чены кобальт, марганец , молибден, медь , ц инк и другие металлы .

47

Болезни и симптомы , обусловленны е и збы тком или дисбалансом мик-роэлементов, назы ваю тся микроэлементозами .

Все органеллы клеток построены по общ ему, мембранному принц ипу: мембраны отделяю т клетку от межклеточной жидкости ; ядро, ли зосомы − от ц итоплазмы . Аппарат Г ольджи и эндоплазматическая сеть у всех живы х ор-ганизмов представляю т собой каналы , ограниченны е от ц итоплазмы мембра-нами . Н еобычно развиты мембраны митохондрий, на которы х пространст-венно разделены отдельны е ферменты , что обеспечивает последовательное протекание ряда реакц и й окисления при синтезе АТ Ф . О днотипно и строение самих мембран. Все они имею т толщ ину 7-12 нм и состоят и з трех слоев: од-норядны й слой белка, двухрядны й слой липидов и ещ е один слой белка. И с-клю чение составляю т митохондрии , мембрана которы х удваивается, и за счет этого формируется структура и з пяти слоев. О бщ и й план строения суб-клеточны х структур служит ещ е одним доказательством реали зац и и едины х принц ипов организац и и всех живы х организмов.

Впервы е модель биологической мембраны (на основе доказательств, что ее липиды органи зованы в бислой) бы ла предложена Э . Г ортером и Ф . Г ренделем в 1925 году.

В 1935 г. Д ж. Даниелли и Х . Давсон обосновали первую принц ипиально общ ую для всех клеток модель мембраны как трехслойной структуры : между двумя слоями белка лежит двухрядны й слой липидов. В 1956 году Д ж . Даниелли и В . Стейн дополнили эту модель допущ ением возможности проникновения гидрофобной части белковой молекулы в липидны й бислой. М одель Даниелли -Д авсона получила многочисленны е экспериментальны е подтверждения и в модифи ц ированном виде используется и в настоящ ее время. Д оказательства строения биологической мембраны бы ли получены методом э лектронной микроскопи и с ее многочисленными разновидностями (темного и светлого поля, замораживания-скалы вания, сканирую щ ей э лектронной микроскопи и и др.).

В 1959-1960 гг. Д . Робертсон предложил унитарную (единообразную ) модель строения биомембран. В классическую модель Даниелли -Давсона он внес дополнение о том, что на наружной поверхности мембран лежит слой фибриллярного гликопротеина в развернутой конформац и и . В 1972 году С . С ингер и Г . Н иколсон предложили жидкостно-мозаичную модель мембраны , согласно которой глобулярны е белки вставлены в липидны й бислой, но одни и з них прони зы ваю т его насквозь , а другие погружены только частично. В ц елом мембрана построена и з многократно повторяю щ и хся субъедини ц , которы е образую т гидрофильны е области (каналы ) пропускаю щ ие воду, и оны (Na+, K+, Ca++, H+) и растворимы е вещ ества.

Биологическая мембрана – это трехслойная э ластическая структура. Н аружны й и внутренний ее слои , кажды й толщ иной 2-3 нм, состоят и з белка, а между ними находится двойной фосфолипидны й слой, имею щ ий толщ ину 3,5-5,0 нм. Н а наружной поверхности мембраны располагается слой фибриллярного гликопротеида.

48

М ембрана имеет поры (каналы ), через которы е осущ ествляется движе-ние (транспорт) вещ еств и з окружаю щ ей среды и обратно.

М ежду ц итоплазмой клетки и внеш ней средой сущ ествует разность по-тенц иалов (в среднем −70 мВ ). Внутренняя поверхность мембраны заряжена отри ц ательно, наружная − положительно. Т акое состояние обеспечивается тем, что в покое мембрана почти не прони ц аема для всех ионов, кроме К+. Количество входящ их в клетку ионов калия и вы ходящ их и з нее в основном и обеспечивает потенц иал покоя. П оддержание его определенного уровня осу-щ ествляется за счет работы спец иального Na+/K+ - насоса. Биологическая мембрана является хорош им ди электриком. Е е удельное сопротивление со-ставляет 103 ом·см2, а емкость − 0,5-1,5 мкФ ·см2 .

М ембраны отделяю т, отграничиваю т органеллы , выполняю т барьерную функц и ю , делят ц итоплазму на отсеки и создаю т тем гетерогенную фи зико-химическую среду. М ембраны регулирую т водны й обмен (осмотическая функц ия). Д ля сохранения активности ферментов необходимо, чтобы липиды мембран находились в жидком агрегатном состояни и . “Затвердение” липидов, связанны е с качественными перестройками в и х жирокислотном составе, приводит к наруш ени ю липидного окружения белков – ферментов, в результате чего и х функц ия наруш ается. М ембраны поддерживаю т градиент конц ентрац и и и э лектрохимический градиент, осущ ествляю т транспорт вещ еств. Н а мембранах происходит аккумуляц ия и трансформац ия энерги и (синтез АТ Ф сопряжен с образованием э лектрохимического мембранного потенц иала ионов Н +); на мембранах осущ ествляю тся биосинтетические проц ессы с образованием фосфолипидов, углеводов, терпеноидов (эндоплазматический ретикулум). М ембраны участвую т в секреторны х проц ессах. Т ак, плазмалемма (наружная мембрана) взаимодействует с везикулами , прои зводными аппарата Г ольджи и эндоплазматического ретикулума (Э Р). Е ю вы полняется важная рец епторно-регуляторная функц ия, благодаря присутстви ю на мембранах – хемо-, фото- и механорец епторов белковой природы , воспринимаю щ и х сигналы и отвечаю щ и х на них.

М ембрана выполняет также следую щ ие функц и и : – и золирует клетку от окружаю щ ей среды ; – защ и щ ает ее от неблагоприятны х услови й внеш ней среды ; – соединяет клетки в ткани ; – обеспечивает обмен вещ еств и энергии с внеш ней средой; – регулирует поступление вещ еств в клетку; – обладает свойством прони ц аемости или полупрони ц аемости . Биомембраны подразделяю тся на прони ц аемы е, полупрони ц аемы е и

и збирательно-полупрони ц аемы е. П ервы е хорош о пропускаю т ионы и моле-кулярны е вещ ества в обоих направлениях; вторы е – ли ш ь некоторы е вещ ест-ва в обои х направлениях; селективны е мембраны пропускаю т одни и не про-пускаю т другие, бли зкие по структуре. Благодаря мембране обеспечивается возможность свободного движения молекул липидов и белков, но многие белки (интегральны е) и часть липидов (аннулярны е) находятся в фиксирован-

49

ном состояни и с резко ограниченной подвижностью . И звестны различные виды биологических мембран (табл. 38).

Т абли ц а 38 Би о ло ги ч ески е мембра н ы

П оверхностны е мембраны Внутренние мембраны

М ембраны внеш ней поверхности клетки

Л и зосомальны е, митохондриаль -ны е, пероксисомальны е, эндоплаз-матического ретикулума, хлоропла-стны е, ядерны е

М ембранным транспортом назы ваю т лю бой переход атомов, ионов,

молекул вещ еств через мембрану, и з среды в клетку или в обратном направлении , независимо от путей, сил и механизмов переноса. П од прони -ц аемость ю мембран понимаю т ее способность пропускать через себя атомы , ионы , молекулы вещ еств. В зависимости от характера связи между транспортом иона металла или молекулы конкретного вещ ества и переносом других и онов или молекул вы деляю т:

− унипорт, т.е. транспорт ионов или молекул через мембрану независимо от транспорта других соединений, например молекул газов, воды ;

− симпорт, т.е. одновременны й и однонаправленны й перенос и онов или молекул двух различны х вещ еств, например перенос ионов натрия и глю козы через мембрану клеток эпителия тонкой ки ш ки ;

− антипорт, т.е. одновременны й транспорт ионов и ли молекул вещ ества через мембрану в противоположны х направлениях (например, обмен ионами Na+ и Н + в проксимальны х канальц ах нефрона).

И ногда использую т термин "котранспорт", т.е. взаимозависимы й транспорт ионов или молекул вещ еств через мембрану. К котранспорту отно-сят симпорт и антипорт. Биомембраны являю тся вы сокоспец иали зирован-ными транспортными системами , обеспечиваю щ ими и збирательную прони ц аемость вещ еств преимущ ественно в одном направлени и .

В ы деляю т четы ре основны х механизма поступления или вы хода вещ еств в клетку и и з нее: осмос, диффузия, активны й транспорт, эндо- и эктоц итоз.

Различны е повреждаю щ ие факторы могут оказы вать на клетку прямое и косвенное действие. Н епосредственно на клетку действую т яды , отсутствие кислорода, и зменение рН среды , наруш ения осмотического давления и конц ентрац и и ионов в организме. Клетка также и зменяет свои функц и и под влиянием инфракрасного, ультрафиолетового и иони зирую щ его и злучения.

Вторичное наруш ение функц и й клеток происходит при косвенном дей-стви и повреждаю щ и х факторов. Н апример, под действием антигенов других клеток.

50

П овреждение клеток может бы ть механическое, под влиянием фи зиче-ских и химических факторов. Т ермическое повреждение клетки и зменяет ее ферментативны е функц и и и внутриклеточную регуляц и ю . О тдельны е хими -ческие соединения вы зы ваю т ингибирование ферментов или прекращ ения проц есса ды хания. Ультрафиолетовая (У Ф ) и иони зирую щ ая радиац ия вы зы -вает образование свободны х радикалов. Н аруш ение осмотического равнове-сия в организме приводит к перераспределени ю водны х пространств. П ри по-ступлени и и збы тка воды в клетки развивается и х набухание с последую щ им разры вом мембраны . Н апример, э ритроц иты в гипотоническом растворе увеличиваю тся в объеме (сферуляц ия), что приводит к и х гемоли зу.

Спец ифические и неспец ифические повреждения клетки . Спец ифические и зменения в клетке − это наруш ения ее молекулярной

структуры . О ни могут бы ть обратимыми (стадия паранекроза) и необратимыми .

Г ипотезу о неспец ифических реакц иях клеток на повреждаю щ и й стимул вы двинули Н .Д . Н асонов и В .Я. Александров. Н езависимо от причины в клетке и зменяю тся одни и те же функц и и :

− уменьш ение дисперсности коллоидов ц итоплазмы и ядра; − увеличение вязкости протоплазмы ; − наруш ение функц и й наружной мембраны ; − и зменение сорбц ионны х свойств ц итоплазмы и ядра; − повы ш ение кислотности ц итоплазмы (ац идоз); − и зменение э лектропроводности наружной мембраны . П ри неспец ифической реакц и и клетки на повреждение могут также

наруш аться структура и функц ия михохондрий, эндоплазматическая сеть , генетический аппарат (табл. 39).

Т абли ц а 39

Н еспеци ф и ч ески е реа кци и клет о к н а по вреж да ю щи й а ген т (по Е .Б . М ен ь щи ко й, Н .К . Зенко ву, 1993)

М орфологические наруш ения

И зменение функц и й

Увеличение прони ц аемости ц итоплазматических мембран

В ы ход и онов калия и з клетки , накопление и онов кальц ия в клетке, увеличение э лектропроводности , снижение мембранного потенц иала, повы ш ение сорбц ионны х свойств ц итоплазмы , набухание клеток

Н аруш ение структуры митохондрий

Увеличение прони ц аемости митохон-дриальны х мембран, набухание органелл, снижение потребления кислорода, умень ш ение содержания кальц ия в клетке

П овреждение ли зосом Активац ия ферментов ли зосом, ац идоз

51

П атологические и зменения в мембранах вы зы ваю т появление складча-тости , инвагинац ий, наруш ение ц елостности и х состава. В мембранах ста-рею щ их или стары х клеток увеличивается содержание холестерина, растет доля пальмитиновой кислоты , и зменяется липидны й состав. Эти и зменения приводят к наруш ени ю вязкости мембран, и х “текучести”. П ри патологи и митохондриальны х мембран сердц а развивается наруш ение сердечной дея-тельности вследствие неспособности митохондрий сердц а обеспечивать его энергией. В клетках печени человека с возрастом и зменяется соотнош ение различны х белков и активность ферментов, входящ их в состав мембран. Н а-руш ение структуры и функц и и мембран снижает скорость и точность переда-чи информац и и в нервной системе.

П ри действи и на биомембраны иони зирую щ его и злучения происходит наруш ение структуры всех ее компонентов, ингибирую тся транспортны е и метаболические проц ессы и т.д. П ри этом подавляется работа натрий-калиевого насоса. Ч ем вы ш е доза и злучения, тем больш е тормозится транспорт ионов Na+ и K+ до полной инактивац и и . И они зирую щ ее и злучение снижает уровень мембранны х фосфолипидов и повы ш ает содержание холестерина. Это приводит к увеличени ю вязкости и наруш ени ю текучести . П од влиянием ультрафиолетового и злучения (У Ф ) в биомембранах усиливается проц есс пероксидного фотоокисления ненасы щ енны х жирны х кислот липидов, что и зменяет структуру и функц и ю мембран.

О кисление мембранны х липидов за счет свободны х активны х радикалов приводит к наруш ени ю прони ц аемости биомембран для катионов. В эти х условиях снижается уровень калия, увеличивается содержание натрия и возрастает конц ентрац ия кальц ия в ц итоплазме.

П ри повреждении митохондрий снижается и х мембранны й потенц иал и прекращ ается окислительное фосфорилирование. О дновременно наруш ается способность органелл к накоплени ю ионов кальц ия. Содержание ионов кальц ия в митохондриях уменьш ается и увеличивается в ц итоплазме. Н акопление ионов кальц ия и активац ия фермента фосфолипазы вы зы вает наруш ение барьерны х функц и й мембраны клетки . И звестно, что фосфолипаза активируется ионами кальц ия и ингибируется ионами магния. В норме этот фермент находится в малоактивном состоянии . П овы ш ение ее активности вы зы вает гидроли з фосфолипидов и образование свободны х жирны х кислот.

Важным морфологическим признаком является набухание митохондрий. Т акой проц есс вы зы вает разры в мембран митохондрий с наруш ением и х барьерны х функц и й и дальнейш ей гибель ю . Различаю т пассивное и активное набухание митохондрий. П ри пассивном набухани и органелл вы ход калия и з клетки увеличивается.

Различны е повреждаю щ ие агенты могут разруш ать ли зосомы , что приводит в увеличени ю в них осмотического давления. Активное набухание митохондрий развивается при наруш ени и ц епи переноса э лектронов.

В проц ессе жи знедеятельности в организме образую тся свободны е ра-дикалы , т.е. молекулярны е части ц ы , имею щ ие непарны й э лектрон на внеш -

52

ней орбите и обладаю щ ие вы сокой реакц ионной способность ю . О ни подраз-деляю тся на первичны е и вторичны е (табл. 40).

Т абли ц а 40 Акт и вн ые фо рмы ки сло ро да и и х по вреж да ю щи й эффект

(по Е .Б . М ен ь щи ко й, Н .К . Зен ко ву, 1993; В .Г. Арт ю хо ву, М .А. Н аква си н о й, 2000)

Активны е формы

М ехани зм образования Биологическое действие

Супероксид-ны й анион- радикал (О 2

-)

О дноэлектронное восста-новление кислорода ксанти -ноксидазой и другими окси -дазами

О бразование пероксида во-дорода, синглетного кисло-рода и других радикалов, индукц ия П О Л , разруш ение э ритроц итов, усиление про-лиферац и и лимфоц итов

П ергидроксильны й радикал (HO2

-)

Реакц ия H2O2 с органи -ческими пероксидами , промежуточны й продукт в реакц иях восстановления флавинов с О 2

И ндукц ия П О Л , ц итотоксическое действие, образование пероксида водорода и супероксидного анион-радикала

П ероксид водорода (H2O2)

Реакц ия дисмутац и и О 2 - с

участием и ли без участия супероксиддисмутазы , двухэ лектронное восста-новление кислорода

Ц итоксическое действие, образование гидроксильного радикала, сосудорасш иряю щ и й э ффект, ингибирование пролиферац и и лимфоц итов

Г идроксильны й радикал (OH-)

Разложение пероксида водорода и онами металлов переменной валентности

И ндукц ия П О Л , повреждение молекул белков и нуклеиновы х кислот, ц и тотоксическое, мутагенное и канц ерогенное действие С инглетны й

кислород (1O2)

О бразуется при спонтанной дисмутац и и супероксидного анион-радикала

Т о же

П ероксидны й радикал

В заимодействие кислорода с органическими радикалами , реакц и и О 2

-, 1O2, OH- и других радикалов с ненасы щ енными жирными кислотами

О бразование алькильны х радикалов липидов и гидропероксидов

П овреждение мембран митохондрий могут вы звать соли тяжелы х

металлов (ртуть , свинец , серебро и др.), продукты перекисного окисления липидов, состояние гипокси и .

В ответ на повреждение в клетке увеличивается конц ентрац ия натрия. Н акопление ионов в клетке вы зы вает вход в нее дополнительного количества

53

воды и ее набухание. Результатом увеличения объема клеток является сдав-ливание капилляров и наруш ение микроц иркуляц и и .

Снижение уровня АТ Ф в клетке приводит к вы клю чени ю ионны х насосов, к вы ходу в ц итоплазму и активац и и гидролитических ферментов.

Л ю бое повреждение клетки сопровождается развитием ац идоза в ее ц и -топлазме. Т акой ац идоз назы вается первичным в отличие от вторичного, ко-торы й развивается при воспалени и .

П ервичны е радикалы : супероксид кислорода, монооксид азота и дру-гие. О ни образую тся в клетках в проц ессе ферментативны х реакц и й. Вторич-ны е радикалы : гидроксил-радикалы , радикалы липидов. О ни возникаю т в ре-зультате реакц ий с ионами железа, ц епного окисления липидов. О ни образу-ю тся также при действи и У Ф и некоторы х соединений (ксенобиотиков), в том числе после приема определенны х лекарств.

Увеличение содержания свободны х радикалов в органи зме приводит к наруш ени ю функц иональны х свойств биомембран.

П ерекисное окисление липидов сопровождается окислением SH-групп мембранны х белков. П родукты перекисного окисления увеличиваю т ионную прони ц аемость липидного слоя мембран. М еняется стабильность этого слоя, что может привести к э лектрическому пробою мембраны собственным потенц иалом. П ри этом наруш ается защ итная функц ия мембраны клетки . Н аиболее часто самопробой происходит в мембранах митохондрий. И х потенц иал в норме равен 175 мВ , а потенц иал пробоя составляет 200 мВ . П рочность мембраны клетки к самопробою может бы ть повы ш ена. Т аким фактором, например, является холестерин, так как он увеличивает вязкость липидного слоя. П атологическое влияние на клетку оказы ваю т различны е активны е формы кислорода и родственны е им соединения.

Антиоксидантная система защ иты организма Действие антиоксидантной системы защ иты организма направлено, в

первую очередь , на снижение уровня активированны х кислородны х метаболитов (АФ К), являю щ ихся токсичными и вредными для органи зма, при увеличении и х конц ентрац и и , во-вторы х, на устранение пула металлов переменной валентности , в частности меди и железа.

П од антиоксидантами понимаю т ш и роки й класс вещ еств, в которы й входят соединения, снижаю щ ие активность радикальны х окислительны х проц ессов по одному или нескольким механи змам. К антиоксидантной системе (АО С ) относятся:

− гидрофильны е и гидрофобны е вещ ества с редуц ирую щ ими свойствам;

− ферменты , поддерживаю щ ие гомеостаз эти х вещ еств; − антиперекисны е ферменты . П остоянно функц ионирую щ ая антиоксидантная система организма

ограничивает проц есс перекисного окисления липидов (П О Л ). В то же время П О Л – это физиологический проц есс, обеспечиваю щ ий в организме синтез простагландинов, лейкотриенов, холестерина, прогестерона, фаго- и пиноц итоз.

54

С истема реакц и й П О Л , протекаю щ их на мембранны х структурах в при -сутстви и ионов железа, вклю чает несколько окислительны х реакц и й. В ы со-кая биологическая активность различны х продуктов пероксидного окисления липидов, а также других различны х интермедиатов кислорода обусловила не-обходимость постоянного функц ионирования в организме спец иальны х меха-низмов противоокислительной (антиоксидантной) биологической защ иты . К компонентам АО С относятся: акц епторы э лектронов – витамины Е и К3; ак-ц епторы О 2

• – метионин, ц истеин; ловуш ки О Н • – алифатические спирты , а также факторы обезвреживания токсических продуктов П О Л – токоферол (Т Ф ), ионол, С О Д , глутатионпероксидаза (Г П О ), хелаторы металлов перемен-ной валентности и др. Е стественны е антиоксиданты − это липидны е вещ ества (витамин Е , К , А, стероидны е гормоны , убихинон и некоторы е другие), кото-ры е играю т важную роль в защ ите фосфолипидов или погруженны х в ли -пидны й слой белков и водорастворимые: низкомолекулярны е тиолы и аскор-биновая кислота, проявляю щ ие свое протекторное действие в ц итоплазме или плазме крови .

Ф ерментативное звено АО С представлено группой антиперекисны х ферментов:

− супероксиддисмутаза (С О Д ) обеспечивает превращ ение супероксидного аниона в менее активную перекись водорода;

− каталаза и пероксидаза, разруш аю щ ие перекись водорода; − глутатионпероксидазы (Г П О ), которы е обезвреживаю т гидроперекиси

жирны х кислот путем превращ ения и х в жирны е оксикислоты . С О Д (КФ 1.15.1.1) обезвреживает супероксид- анион путем его

дисмутац и и и превращ ения в перекись водорода и триплетны й кислород: O2

• + O2• + 2Н + → О 2 + Н 2О 2.

С О Д является ц ентральным ферментом в системе антиоксидантной защ ите организма. У вы сш и х организмов обнаружено два типа фермента. О дин и з них содержит медь и находится в ц итозоле клеток, второй вклю чает марганец и находится в митохондриях. Н аличие в составе С О Д металлов переменной валентности обеспечивает э лектротранспортную функц и ю активны х ц ентров фермента.

Каталаза (КФ 1.11.1.6) – это гемопротеин, содержащ ий 4 гемовы е группы . О на разлагает перекись водорода, образую щ ую ся при действии аэробны х дегидрогеназ:

2Н 2О 2 → 2Н 2О + О 2 Каталаза присутствует в крови , костном мозге, мембранах сли зисты х

оболочек, почках и печени . П ероксидаза (КФ 1. 11. 1. 7) в отличие от каталазы содержит одну

геминовую группу в молекуле. О на восстанавливает Н 2О 2 до воды , используя в качестве доноров водорода фенолы , амины , органические кислоты . Г лутатионпероксидаза (КФ 1.11.1.9) – фермент, имею щ ий в активном ц ентре селен, локали зован преимущ ественно в э ритроц итах. Г П О катали зи -

55

рует реакц и ю разложения перекиси водорода или гидроперекиси Н Ж К с по-мощ ью восстановленного глутатиона:

П оддержание достаточного уровня восстановленного глутатиона осущ ествляется ферментом – глутатионредуктазой (КФ 1.6.4.2).

В ферментативном звене антиоксидантной системы организма прини -мает также участие глутатионредуктаза (КФ 1. 6. 4. 2). Активность этого фермента зависит от обеспечения организма рибофлавином (витамином В 2). В качестве доноров водорода для восстановления окисленного глутатиона этот фермент использует Н АД Ф Н или Н АД Н .

Уровень внутриклеточны х ферментативны х антиоксидантов находится под генетическим контролем. Ф ерментативны е антиоксиданты характеризу-ю тся: вы сокой спец ифичность ю действия, направленного против определен-ны х АФ К ; спец ифичность ю клеточной и органной локали зац и и , а также ис-пользованием в качестве катали заторов металлы : Cu, Zn, Mn, Fe.

В нормальны х условиях уровень содержания антиоксидантов постоянен и мало зависит от пола, возраста, массы тела и других фи зиологических па-раметров, в то же время ряд патологических состояний сопровождается и зме-нением и х конц ентрац и и и активности . Е сть данны е, что на функц ионирова-ни и АО С оказы ваю т влияние факторы питания, старения, стресса, двигатель -ной активности , наличие болезней и т.д.

И оны тяжелы х металлов (ртуть , серебро, свинец ) связы ваю т SH-группы белков, в том числе мембранны х ферментов и ионны х каналов.

К неферментативному звену антиоксидантной защ иты относится, прежде всего, жирорастворимы й витамин Е (α-токоферол).

В 90-х годах XX века бы ло выявлено, что в качестве свободного радикала в клетках присутствует оксид азота (NO). М олекула NO не имеет заряда, но она легко окисляется или восстанавливается с образованием NO+ и NO-. С интез окиси азота осущ ествляется с участием фермента синтазы (КФ 1.14.13.39). И дентифи ц ированы три основные и зоформы NO-синтазы , каждая и з которы х кодируется собсвенным геном. Две и зофоры получили название – конситутивны е. О дна и з них, эндотелиальная (eNOS, тип III), впервы е бы ла идентифи ц ирована в эндотели и кровеносны х сосудов. Д ругая − нейрнальная (nNOS, тип I), бы ла обнаружена в нервной ткани . Конститутивны е и зофоры NO-синтазы экспрессированы в эндотелиоц итах нейронаx и другиx клеткаx.

Т ретья и зоформа NO-синтазы − индуц ибельная (iNOS, тип II) выявлена в ц итоплазме иммунны х, эпителиальны х, печеночны х, гладкомы ш ечны х и других клеток. О на, в отличие от nNOS и eNOS, не экспрессируется постоянно (конститутивно). И ндуц ибельная кальц и йнезависимая NO-cинтаза синтезиpуетcя в течение неcколькиx чаcов в ответ на действие ц итокинов, эндо- и ли экзотокcинов. Н акопление и збы точны х количеств NO зависит от различны х и зоформ синтазы .

Увеличение продукц и и оксида азота происходит пропорц ионально по-ступлени ю в ц итоплазму ионов Ca2+. Г лавны й фактор, инактивирую щ и й ок-сид азота - супероксидны й радикал. В результате его взаимодействия с моле-

56

кулой NO происходит образование вы сокотоксичны х радикалов − нитропе-роксильного и гидропероксильного. П ри истощ ении своего основного суб-страта L-аргинина, NO-синтаза сама может генеририровать супероксидны й радикал. Ф акторами , стимулирую щ ими вход кальц ия в клетку и тем самым по-вы ш аю щ ими кальц и йзависимую активность фермента, является ац етилхолин, серотонин, глутамат, АД Ф и другие биологически активны е вещ ества. Акти -вируясь при увеличении конц ентрац и и внутриклеточного кальц ия в ответ на стимуляц и ю рец епторов одним и з медиаторов синтаза в течение нескольких секунд синтезирует неболь ш ие (пикомолярны е) количества оксида азота, участвуя, таким образом, в передаче фи зиологического сигнала. П редвари -тельно ионы Ca2+ должны связаться с кальмодулином, которы й является ц и -топлазматическим рец ептором. Д ля и зучения роли NO в реали зац и и фи зиологических функц иях ис-пользую тся как донаторы , так и ингибиторы образования оксида азота. Раз-личны е ингибиторы блокирую т разны е и зоформы NO-синтазы . В качестве конкурентного ингибитора фермента чащ е используется NG-монометил-L-аргинин (L-NMMA), NG-нитро-L-аргинин (L-NNA), метиловы й э фир N-нитро-L-аргинина (L-NAME), аминогуанидин, которы й селективно ингибиру-ет индуц ибельную NO-cинтазу, предотвpащ аю т её индукц и ю и глю кокоpт-икоиды . В качестве донаторов оксида азота наиболее часто использую тся L-аргинин, нитропруссид натрия, 5-нитрозо-пениц илламин. П ри и х введении в ор-ганизм происходит выделение NO во внеклеточное пространство.

О бразование NO в организме человека и животны х происходит при ферментативном окислени и L-аргинина. Установлено, что NO-синтезирую щ ие нейроны ш ироко распространены в Ц Н С . В нейронах мозга конц ентрац ия L-аргинина составляет 0,1 мкмоль /г ткани . О ксид азота регулирует многие гипоталамо-гипофи зарны е нейроэндокринны е проц ессы от секрец и и гормонов до портального тока крови . О н оказы вает влияние на различны е мотивац ионны е формы поведения, вклю чая сексуальны й, агрессивны й и глотательны й рефлексы .

В настоящ ее время обосновано представление о системе генерац и и NO как об обособленной стресс-лимитирую щ ей системе. О на активируется при действии на организм различны х стресс-факторов и в проц ессе адаптац и и к повторным воздействиям факторов среды .

О ксид азота предохраняет мембраны в различны х патологических си -туац иях, особенно в условиях и збы точной генерац и и свободны х радикалов и активи зац и и проц ессов перекисного окисления липидов. Эта молекула уча-ствует в детоксикац и и супероксида с образованием пероксинитрита (ONOO–) и перекиси водорода. Вместе с тем пероксинитрит обладает вы сокой ток-сичность ю . Сущ ественны й вклад в ц итотоксическое действие последнего вносит, образую щ ейся и з него в результате неферментативной реакц и и при снижении pH OH-радикал.

57

О ксид азота может служить не только источником возникновения пе-роксинитрита и OH-радикала, но синглетного кислорода. Т аким образом, NO не только вы полняет многие фи зиологические функц и и , но, подобно дейст-ви ю других форм АКМ , может оказы вать ц итотоксическое действие на клет-ки и ткани собственного организма.

В регуляц и и функц и й клеток принимает участие эндокринная система. В общ ем виде механизм действия гормонов на клетку заклю чается в

следую щ ем. 1. П ерераспределение вещ еств в клетке. 2. Усиление скорости ферментативны х проц ессов в клетке. 3. И зменение индукц и и клеточны х белков. 4. Х имическая модификац ия клеточны х белков. 5. М одификац ия ионной прони ц аемости клеточны х мембран. 6. Г ормоны имею т рец епторы , которы е взаимодействую т с рец епторами

клеточны х мембран. 7. Реали зац ия действия гормона на клетку осущ ествляется или путем и х

связы вания с рец епторами клетки , или после проникновения в клетку. Клетки -ми ш ени имею т рец епторы к гормонам. В результате взаимодействия гормона с рец епторами клеточной мембраны активи зируется мембранны й фермент аденилатц иклаза. О на запускает ц икл биохимических и зменений в клетке. Т акой механи зм характерен для белково-пептидны х гормонов и катехоламинов. Д ругие гормоны легко проникаю т в клетку через ее мембрану (стероидны е, гормоны Щ Ж ). В этом случае гормон взаимодействует с определенными участками ядерной Д Н К , что приводит к синтезу особой матричной РН К с последую щ им синтезом определенного белка.

ФИ ЗИ О Л О ГИ Ч Е С К И Е М ЕХА Н И ЗМ Ы С ТА РЕ Н И Я

Ф и зиологическое старение является естественным (нормальным)

проц ессом. Н а клеточном уровне проц ессы старения подразделяю т: − первичное старение клеток; − вторичное старение клеток под влиянием комплекса регуляторны х

механизмов; Д ля проц есса старения характерна гетерогенность . В различны х

структурах клетки (ядре, митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме, мембранах) он возникает не одновременно. В одних органах механи змы старения проявляю тся рань ш е, в других позже. Д ля разны х тканей и органов имеется свой собственны й отсчет времени начала интенсивного старения. В различны е возрастны е периоды темп и зменения обменны х проц ессов различен.

У больш инства лю дей снижение уровня обменны х проц ессов (анабо-ли зма и катаболи зма) начинается после 30-35 лет, а к 100-летнему возрасту и х уровень равен всего 50% от тех же показателей в 30 лет.

58

Т емпы старения организма усиливаю тся после 40 лет жизни . Н ачаль -ными признаками старения является снижение функц и й нервной и эндокрин-ной систем. О бъективными показателями такого проц есса является снижение скорости распространения потенц иала действия по нервным волокнам и и з-менение функц ионирования половы х желез. П ериод жи зни с 55 до 75 лет ха-рактери зуется ускоренным развитием инволю ц ионны х перестроек.

С возрастом у человека увеличивается вероятность возникновения за-болеваний, снижается внимание, память и работоспособность .

В пожилом и старческом возрасте в организме происходят адаптац ион-ны е перестройки , и зменяю тся морфо-функц иональны е показатели организма, наруш ается взаимодействие между нервной и иммунной системами . П роц ес-сы старения подразделяю тся на два класса: клеточны е и системны е. Старение органи зма – это неизбежны й проц есс. О н начинается с периода оплодотворе-ния.

В проц ессе старения клеток они теряю т способность к делени ю , что ве-дет к снижени ю и х количества. В условиях ц елостного организма старение клеток зависит от ряда услови й. В ы деляю т три типа клеток: а) которым свой-ственно первичное старение; б) у которы х результат старения обусловлен собственными возрастными и зменениями , а также зависит от и зменений в других тканях; в) когда старение вторично, т.е. опосредованно через ком-плекс механизмов всего организма. Структура и функц ия различны х систем, органов и тканей (например, почек, ки ш ечника, мотонейронов спинного моз-га, мы ш ечны х волокон, форменны х э лементов крови , эндокринны х желез) с возрастом и зменяется не одинаково. П оследовательность старения различны х клеток зависит от уровня и х дифференц ировки , спец иали зац и и , принадлеж-ности к конкретной ткани .

П роц ессы старения для многих органов и тканей имею т общ ие механизмы . Н апример, для всех старею щ и х клеток характерным является дистрофия и атрофия. Ядра стары х клеток имею т неровную поверхность , расш иренное перинуклеарное пространство. Со временем теряет нормальную структуру мембрана ядра клетки (становится складчатой). Ядро может резорбироваться под влиянием кариолитических проц ессов или распадаться на отдельны е фрагменты (ядерны й пикноз).

О дновременно и зменяется плотность ц итоплазматического матрикса клетки . У стары х клеток идет проц есс набухания митохондрий с последую щ им и х разруш ением или появляю тся гигантские митохондри и . Вместе с тем площ адь михондриальны х мембран на едини ц у объема митохондрий в стары х клетках снижается. Количество ли зосом уменьш ается, а у отдельны х клеток увеличивается. О дновременно в лизосомах и зменяется активность и х ферментов, в частности , повы ш ается активность кислы х фосфатаз. Разруш ение ранее интактны х мембран ли зосом приводит к бесконтрольному энзиматическому действи ю .

В комплексе Г ольджи при старени и уменьш ается площ адь мембран. В ходе старения снижается количество мембранны х рец епторов. В проц ессе

59

старения происходят и зменения в белковосинтери зирую щ ей системе клеток. В результате старения в клетках снижается содержание АТ Ф , креатинфос-фата и гликогена. О три ц ательную роль играет дегидратац ия − обезвоживание коллоидов ц итоплазмы и , как следствие, ее структурная перестройка.

В одних органах старение начинается рань ш е, в других позже. У одних лю дей первоначально старею т структуры ц ентральной нервной системы , у других эти проц ессы начинаю тся с эндокринной системы , у третьи х с систе-мы кровообращ ения и т.д. В дальнейш ем проц ессы старения распространя-ю тся на весь организм. В таких условиях постоянство гемеостаза поддержи -вается путем снижения многих функц и й организма. Н апример, нормальная частота сокращ ений сердц а зависит от одновременного понижения функц и й парасимпатической и симпатической нервной систем. В то же время у пожи -лы х лю дей под воздействием внеш них факторов гомеостатические константы не только легче и зменяю тся, но более медленно восстанавливаю тся.

Н аруш ение нормальной функц и и иммунологических проц ессов приво-дит к неспособности лимфоц итами различать “свои” и “чужие” белки .

В проц ессе старения органи зма и зменяю тся параметры всех видов об-мена. С возрастом меняется соотнош ение синтезируемы х белков, расположе-ние ц епей белковы х молекул, скорость синтеза ферментов, наруш аю тся меха-низмы регулирования ферментны х комплексов. П ри старении наруш ается транспорт ионов через мембрану клеток, снижается активность внутрикле-точны х посредников. В то же время с возрастом продолжительность жи зни белков увеличивается, что ослабляет и х фи зиологические функц и и . Н аруш а-ется э ффективность системы репарац и и повреждений Д Н К .

П ри старении клетки происходят наруш ения биоэнергетических проц ессов, регуляц и и синтеза и функц и и Д Н К и ферментов, катали зи -рую щ и х э тот проц есс. Возрастны е и зменения мембран отри ц ательно влияю т на прохождение гликоли за и окислительного фосфорилирования, перенос и транслокац и ю биомакромолекул.

С одержание общ и х липидов в мозге человека увеличивается с возрас-том. О днако после 30 лет жи зни начинается снижение и х уровня (табл. 41).

Т абли ц а 41

Уро вен ь хо лест ери н а (ммо ль /л) и его фра кци й в разли ч н ые во зра ст н ые пери о ды (по А.Н . И н ь ко во й, 2001)

Возраст, годы

О бщ ий холестерин

Х С Л П Н П Х С Л П В П

Д о 19 3,1-5,9 1,6-3,5 0,8-1,8 20-29 3,1-6,2 1,6-4,5 0,8-1,9 30-39 3,6-7,0 1,8-4,9 0,8-2,1 40-49 3,9-8,0 2,1-5,3 0,8-2,2 50-59 4,1-8,5 2,3-5,7 0,8-2,2

60

С возрастом и зменяется содержание холестерина в органи зме. О но увеличивается до 70-75 лет, а затем начинает снижаться.

Конц ентрац ия холестерина в крови у человека среднего возраста расц е-нивается следую щ им образом: 4 ммоль /л − очень хорош ая, до 5,15 ммоль /л − нормальная, до 6,45 ммоль /л − умеренно повы ш енная и более 6,45 ммоль /л − вы сокая.

В период созревания мозга происходит рост нейронов, формирование синаптических связей, митоз глиальны х клеток, аксодендритная пролифера-ц ия и его миелини зац ия. В ходе старения эти проц ессы замедляю тся, что ве-дет к наруш ени ю передачи информац и и в организме. П осле 60 лет потеря нейронов может достигать 1,5 % в год. О дновременно снижаю тся функц ио-нальны е возможности функц ионирую щ и х нейронов. И зменения в синаптиче-ских мембранах приводят к снижени ю скорости передачи информац и и в нервной системе. И звестно, что вследствие возрастны х перестроек снижается уровень адренергических, холинергических и других медиаторов. С интез ац етилхолина в Ц Н С уменьш ается. Деградац ия рец епторны х белков (холи -нергических рец епторов) к ац етилхолину ведет к снижени ю способности за-поминания. О бщ ей закономерность ю старения клеток головного мозга явля-ется снижение объема памяти и ее воспрои зведения. В первую очередь сни -жается функц ия кратковременной памяти . Активность внимания и мы ш ления понижается.

Старение сопровождается наруш ением функц и й, прежде всего, дофаминергических нейронов. В дальнейш ем развивается патология холинергической, серотонинергической и адреноергической систем. Дегенерац ия нейронов мозга и особенно ядер его основания вы зы вает болезнь Альц геймера (старческое слабоумие). В патогенезе этого заболевания определенную роль играет накопление β-амилоидного белка, которы й оказы вает нейротоксическое действие. В результате возникаю т дегенеративны е проц ессы в М -холинергических системах коры и гиппокампа.

С возрастом в клетках идет “сш ивание” мембранны х белков, что вы зы вает накопление высокомолекулярны х биополимеров за счет скрепления и х дисульфидными мостиками . В проц ессе старения организма и зменяется липидны й состав митохондриальны х мембран, меняется и х вязкость , текучесть , способность к синтезу АТ Ф . О дновременно наруш ается функц ия гематоэнц ефалического барьера.

П роц ессы старения и расстройства функц и й мозга могут бы ть обуслов-лены демиели зац ией нейронов Ц Н С . Следствием такого проц есса является рассеянны й склероз. П ри дегенеративны х и зменениях нейронов коры и гип-покампа развивается старческое слабоумие (болезнь Альц геймера). О снов-ным повреждаю щ им фактором при этом заболевани и является β-амилоидны й белок, которы й оказы вает нейротоксическое действие на структуры мозга. П ри этом утрачиваю тся холинергические связи между нейронами . Болезнь Альц геймера, как правило, возникает в возрасте 60-65 лет и , по-видимому,

61

эта патология является результатом мутац и и гена, которы й контролирует расщ епление особого трансмембранного белка − предш ественника амилоида.

Сущ ествует около 100 теорий старения. Н аиболее оптимальными и з них являю тся: соматическая мутац ия, сш ивка макромолекул, свободны х ра-дикалов, и збы точное накопление биологически активны х вещ еств, аутоим-мунологические и зменения.

И зменения в обменны х проц ессах в клетках нервной системы в проц ес-се старения отражаю тся на э лектрогенезе нейронов. В среднем возрасте час-тота α-ритма у человека равна 10,2±0,15 Г ц , у 75-летних она снижается до 9,2±0,15 Г ц , а − 90-летних, соответственно, до 8,6±0,10 Г ц

Г ибель живой клетки может прои зойти в результате некроза или апоп-тоза. Этиология некроза: механическое или осмотическое наруш ение ц елост-ности мембран, действие химических или термических факторов на клетку, влияние биологически активны х вещ еств или ядов, накопление свободны х радикалов или наруш ения обмена вещ еств. Апоптоз стимулируется спец и -альными внутриклеточными ферментами , индукц ия и активац ия которы х происходит при получени и клеткой внеш него сигнала или при ее поврежде-ни и , не приводящ его к некрозу. Н апример, иони зирую щ ая радиац ия.

Вместе с тем апоптоз имеет положительное значение: удаление стадиоспец ифических тканей и органов в эмбриогенезе, удаление коротко-живущ и х (несколько часов) клеток крови , позитивная и негативная селекц ия тимоц итов.

В опросы для самостоятельной работы

1. Ф ункц и и костного мозга. Клеточны й состав костного мозга. 2. С остав и функц и и крови . 3. Строение и функц и и э ритроц итов. Эритроц итарны е индексы . 4. Г емоглобин, строение, функц и и . 5. Л ейкоц иты . Л ейкограмма. Л ейкоц итарны е индексы . 6. Сверты ваю щ ая система крови .

7. О сновны е компоненты углеводного, белкового и липидного обмена 8. Компоненты водно-минерального обмена. 9. Ф ерменты , и х классификац ия. И зоферменты .

10. Сравнительны й состав лимфы и ликвора. 11. В итамины , и х классификац ия. 12. Значение макроэлементов и микроэлементов для организма. 13. Классификац ия гормонов. Н ормы и х конц ентрац и и в крови . 14. Структура и функц и и клетки .

15. Спец ифические и неспец ифические повреждения клетки . 16. Активны е формы кислорода и и х повреждаю щ и й э ффект. 17. С истема антиоксидантной защ иты . 18. Ф и зиологические механизмы старения.

62

Л итература

О сновная Руководство по гематологи и / под ред. А.И . Воробьева. – М . :

Н ь ю диамед, 2002. – Т . 1-2. – 405 с. Ф и зиология человека. Compendium : учебник / под ред. Б.И . Т каченко,

В .Ф . П ятина. – М . : С П б-Самара, 2002. − 416 с. Ф и зиология человека : учебник / под ред. В .М . П окровского, Г .Ф .

Коротько. – М .: М еди ц ина, 2001. – Т . 1. – с. ; Т . 2. – с. Ф илимонов В .И . Руководство по общ ей и клинической фи зи ологи и /

В .И . Ф илимонов. − М . : М И А, 2002. − 958 с. Х и ц ова Л .Н . Биология с основами паразитологи и : учеб. пособие / Л .Н .

Х и ц ова, А.П . Салей, А.К . Буторина. − Воронеж : И зд-во В Г У , 2004. − 336 с.

Д ополнительная

Артю хов В .Г . Биологические мембраны / В .Г . Артю хов, М .А. Н аквасина. − В оронеж : В Г У , 2000. − 296 с.

Зайчик А.Ш . О сновы патохими и : учебник для мед. вузов / А.Ш . Зайчик, Л .П . Ч урилов. − С П б. : Э Л БИ -С П б, 2001. − 688 с.

Зайчик А.Ш . П атофи зиология : учебник для мед. / А.Ш . Зайчик, Л .П . Ч урилов. − С П б .: Э Л БИ -С П б, 2001. − 624 с.

Зайчик А.Ш . П атофи зиология. М ехани змы развития болезней и синдромов. / А.Ш . Зайчик, Л .П . Ч урилов. − С П б. : Э Л БИ -С П б, 2002. − 604 с.

Зенков Н .К . О кислительны й стресс / Н .К . Зенков, В .З. Л анкин, Е .Б. М ень ш икова. − М . : Н аука, 2001. − 336 с.

Климов А.Н .. О бмен липидов и липопротеидов и его наруш ения : руководство для врачей / А.Н . Климов, Н .Г . Н икульчева. − С П б. : П итер, 1999. − 505 с.

П атологическая физиология : учебник для мед. вузов / под ред. А.Д . Адо [и др.] − М . : Т риада-Х , 2001. − 574 с.

Л абораторны е методы исследований в клинике : cправочник / под ред. В .В .М ень ш икова. − М . : М еди ц ина, 1987. − 365 с.

Л и фщ и ц В .М . М еди ц инские лабораторны е анали зы : справочник / В .М . Л ифщ и ц , В .И . С идельникова. − М . : Т риада-Х , 2002. − 312 с.

Л уговская С .А. Л абораторная гематология / С .А. Л уговская [и др.] − М . : М еди ц ина, 2002. − 267 с.

М етодическое пособие по и зучени ю проц ессов перекисного окисления липидов и системы антиоксидантной защ иты организма и животны х / В .С . Бузлама [и др.] − Воронеж, 1997. − 35 с.

63

Авторы : Салей Анатолий П етрович М арты нова Алла В итальевна Редактор Т и хомирова О .А.