Изменение резистентности эритроцитов

Об эритроцитах красных кровяных тельцах

Известно, что эритроциты, или красные кровяные тельца — это главные клетки нашей крови, которые выполняют функцию обеспечения тканевого дыхания. Эритроциты переносят из лёгких кислород в органы и ткани, и забирают из них отработанный углекислый газ, который вновь несут в лёгкие для второй фазы газообмена. Эритроциты никогда не отдыхают. Они ежесекундно производятся в огромных количествах в красном костном мозге, и сразу же включаются в работу. Они постоянно находятся в кровотоке, из крупных сосудов они постепенно перемещаются во всё более мелкие, затем попадают в капилляры. Капилляры настолько узкие, что эритроциты с трудом через них протискиваются.

Для того, чтобы выполнить свою функцию наилучшим образом, эритроциты лишены всех внутренних структур, которые могут помешать размещению в них молекул гемоглобина. Для этого из эритроцитов удаляются ядра, и такие молодые красные кровяные тельца, в которых ещё остались следы ядерных структур, называются ретикулоцитами. Обычно ретикулоциты не попадают в кровоток, или имеются в нём в незначительном количестве. Для того чтобы увеличить площадь эритроцита, и, следовательно, площадь газообмена, эти клетки напоминают по форме двояковогнутые диски. Это очень мудрый ход природы. Если бы они были выпуклыми, они бы при той же площади занимали больший объём, и не могли бы проходить через узкое пространство капилляров.

Каждая эритроцит живет примерно 120 дней, или четыре месяца, и затем разрушается в селезенке. Это значит, что в течение 4 месяцев полностью обновляется весь объем крови, который для взрослого человека составляет более 5 л. Говоря иными словами, ежедневно обновляется около 40 миллилитров крови, в расчёте на красные кровяные тельца. Каждый час красный костный мозг производит около 2 мл крови. А это значит, что каждую секунду красный костный мозг выпускает более 2 миллионов красных кровяных телец, и столько же их разрушается в органе РЭС, или ретикулоэндотелиальной системы. Главным органом РЭС является селезенка.

Как видно из вышеприведенных фактов, на эритроциты постоянно приходится большая нагрузка. И главным структурным компонентом этих клеток, который позволяет выдерживать все нагрузки, является мембрана эритроцитов. Но мембрана испытывает не только физические воздействия в кровотоке, трение о стенки кровеносных сосудов и так далее. Мембрана очень четко реагирует на изменение концентрации поваренной соли, или хлорида натрия в плазме крови.

Что такое осмос

Представим, что у нас есть сосуд, разделённый пополам особой плёнкой, который является проницаемой. Если в обеих половинах сосуда находится раствор соли одной и той же концентрации, то ничего происходить не будет, точно так же, как и при одинаковом уровне воды в сообщающихся сосудах: это состояние устойчивого осмотического равновесия. Равенство концентраций вызывает состояние осмотического покоя.

А теперь представим себе, что в одну половину сосуда налита дистиллированная вода без всяких примесей: абсолютно пресная и несоленая. А во второй половине сосуда — концентрированный раствор поваренной соли. Теперь в действие сам собой приходит осмотический насос. Поскольку мембрана является проницаемой, то природа стремится выровнять эти концентрации. А это значит, что молекулы воды устремятся через мембрану из пресной части в соленую. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока концентрации не станут одинаковыми по обе стороны мембраны.

Энергия осмоса может использоваться, и уже используется в практических целях. Существует единственная в мире осмотическая электростанция в Норвегии, которая черпает энергию за счёт разной концентрации соли в морской и пресной воде. В результате развивается избыточное давление, который вращает турбину и вырабатывает электроэнергию. Пока мощность этой осмотической электростанции незначительна, и вырабатывает она не более 4 кВт-часов, но зато это непрерывный, возобновляемый источник практически неисчерпаемой энергии, и при этом электростанция не загрязняет окружающую среду.

Примерно такой же процесс происходит во время хранения банки с солёными помидорами. Все знают, что в банку хозяйка складывает помидоры гладкие, с ровной и тугой кожицей. А вот через несколько месяцев, после того как помидоры подают к новогоднему столу, их кожица будет сморщенной, зато рассол приобретает приятный вкус и аромат. Почему это произошло? Просто потому, что кожица помидора — это и есть та самая проницаемая мембрана. Помидоры потому и сморщились, что из них более пресный помидорный сок вышел в рассол и насытил его. А теперь представим, что вместо помидоров — эритроциты.

Изотоническая концентрация

Известно, что среди всех растворов, которые вводятся внутривенно во всех больницах мира, первое место по объемам занимает стерильный раствор хлорида натрия, который называется изотоническим. Его концентрация — 0,9%, или, точнее — 0,85%. Понятие «изотонический» означает, что раствор этой крепости имеет точно такую же солёность, как и плазма крови, внутренняя среда нашего организма. Для сравнения, обычная морская вода значительно солонее крови: в ней содержится вчетверо больше соли (3,47%).

Именно для такой концентрации поваренной соли и «рассчитана» устойчивость мембран всех клеточных структур, в том числе — и эритроцитов. Но что будет, если с целью эксперимента красные кровяные тельца лишить этой комфортной, физиологической солености и начать ее изменять? Что будет, если помещать красные кровяные тельца в раствор с уменьшающейся концентрацией соли, или, наоборот, с увеличивающейся? Это и будет проверкой на осмотическую стойкость, или резистентность эритроцитов.