Что делает кровь такой особенной
Без крови человек умирает. Эликсир жизни литрами течет по телу, снабжая его кислородом, витаминами и гормонами. Как это работает? Что делать, если клетки крови отказываются работать? И сможете ли вы когда-нибудь получить донорскую кровь без того, чтобы кто-то еще истекал кровью для этого?
Люди не могут жить без крови: по кровеносным сосудам взрослого человека проходит от четырех с половиной до шести литров. Если отсутствует третий, цикл прерывается. Кровь переносит кислород из легких и питательные вещества из пищеварительного тракта ко всем клеткам. Гормоны циркулируют в крови, как и клетки-мусорщики, которые по пути уничтожают вирусы и другие патогены. Организм выводит лишние вещества наружу через кровь к почкам, а токсины смываются в печень, которая занимается их расщеплением.
И это еще не все: Кровь поддерживает стабильный кислотно-щелочной баланс и даже постоянную температуру. Когда жарко, кровеносные сосуды расширяются, позволяя телу выделять тепло. Когда холодно, они сокращаются, чтобы терять как можно меньше тепла. Если кровеносный сосуд поврежден, высокоспециализированные клетки крови закрывают утечку. Так что кровь действительно эликсир жизни.
Это возможно благодаря тонко дозированной смеси клеток и жидкости. Что врачи могут прочесть из него? Каковы последствия нарушения клеток крови или белков? И сможете ли вы когда-нибудь получить донорскую кровь без того, чтобы кто-то еще истекал кровью для этого?
Что в крови?
Кровь выглядит жидкой, но жидкой является только плазма. Смесь составляет больше половины, а именно 55 процентов. В нем плавают питательные вещества и минералы, витамины, электролиты, гормоны, продукты жизнедеятельности и белки. Последние отвечают за свертываемость крови и важны для иммунной системы организма.
Миллиарды твердых частиц жужжат в каждом литре крови, клетках крови. 44 процента из них составляют эритроциты. Эти эритроциты связывают кислород, точнее пигмент гемоглобин, что придает им красный цвет. Последние проценты, в свою очередь, составляют лейкоциты и тромбоциты крови - называемые лейкоцитами и тромбоцитами. Лейкоциты используются для защиты, тромбоциты отвечают за коагуляцию.
"Срок жизни большинства лейкоцитов и тромбоцитов составляет от трех до четырех дней" (Эдгар Йост, врач)
Поскольку кровь должна постоянно обновляться, в костном мозге есть фабрика крови: там каждую секунду создается два миллиона новых клеток крови из стволовых клеток, говорит доктор Эдгар Йост, специалист по внутренним болезням в университете. Больница RWTH Аахен. Пополнение необходимо срочно: «Большинство лейкоцитов и тромбоцитов имеют продолжительность жизни от трех до четырех дней. Эритроцитов хватает на три-четыре месяца».
Серия: Наша кровь
Кровь в организме человека переносит кислород и питательные вещества к органам, регулирует тепло и защищает от патогенов. Из чего это сделано? Для чего это важно? А что, если он неправильно коагулирует? На эти и другие вопросы отвечаем в трехсерийном сериале «Наша кровь»:
- Наше тело: что делает кровь такой особенной. (11 октября 2021 г.)
- Гемофилия: да прекратится кровотечение. (12 октября 2021 г.)
- Донорство крови: без крови нет жизни.(13 октября 2021 г.)
Что делать, если кровь нарушена?
Чтобы уберечь людей от кровотечения при разрыве сосуда или ранении, кровь имеет свойство свертываться. Опять же, по мере того, как он течет по телу, он не должен становиться слишком вязким. В противном случае сосуды грозят закрыться. Система свертывания соответственно сложна.
Различные ферменты гарантируют, что все работает правильно. Принцип основан на ферментной цепи, в которой эффективные ферменты создаются из неэффективных предшественников факторов свертывания крови. Одно изменение ведет к другому. Это также означает, что если один фермент не выполняет в точности то, что должен, система нарушена.
Артерия или вена?
Кровеносные сосуды, несущие богатую кислородом кровь от сердца ко всем частям тела, называются артериями. Вены - это сосуды, которые несут деоксигенированную, использованную кровь обратно к сердцу и легким. Исключением является малое кровообращение, поскольку здесь все наоборот: легочная артерия, отводящая от сердца, бедна кислородом, легочная вена приносит свежий кислород из легких. Артерии находятся под большим давлением, чем вены.
Более крупные вены, например, в ногах, имеют клапаны, которые препятствуют обратному течению крови. Самая крупная артерия - аорта, идущая от сердца к брюшной полости. Самая большая вена в теле называется полой веной.
Чтобы каждая клетка снабжалась кровью, система кровеносных сосудов разветвляется через тонкие «артериолы» и «венолы» на крошечные капилляры, образующие переход между венами и артериями. В общей сложности сеть кровеносных сосудов по всему телу человека имеет протяженность почти 100 000 километров.
Особенно важным ферментом является тромбин. Этот фактор свертывания превращает фибриноген в нитевидный фибрин. Если его достаточно, жидкая кровь становится студенистой. Это очень хорошо, когда пытаются закупорить поврежденный сосуд, но плохо, когда в результате сосуды блокируются. Возможные серьезные последствия - сердечный приступ или инсульт.
У людей с нарушением свертываемости крови, также известным как гемофилия, верно обратное. Например, вы можете истечь кровью от крошечной травмы, потому что организм не вырабатывает должным образом ни один фактор свертывания крови. В основном существует два типа заболевания: у людей с гемофилией А изменен ген фактора свертывания крови VIII. Заболевает примерно один из 5000 новорожденных. Гемофилия B, при которой изменен фактор IX, встречается в шесть раз реже. Тяжесть заболевания зависит от типа и степени мутации.
Что такое рак крови (лейкемия)?
Стволовые клетки делятся и созревают. Снова и снова, пока не образуется клетка крови. Однако может случиться так, что незрелая клетка мутирует. Отныне клетки не продолжают расти, а усердно размножаются. В конце концов, миллиарды этих вырожденных клеток жужжат в организме, накапливаются и вытесняют здоровые. Результат: вырабатывается меньше эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
Однако без них кровь уже не функционирует. Увеличивается риск заражения возбудителями; может возникнуть анемия или кровотечение. Если дегенерированные клетки также распространяются по всему телу, это ослабляет такие органы, как почки, печень или даже мозг.
По данным Немецкого онкологического общества, ежегодно в Германии лейкемия диагностируется более чем у 13 000 человек. В зависимости от вовлеченного типа клеток врачи различают миелоидный и лимфатический лейкоз. Миелоидные лейкозы происходят из предшественников эритроцитов, тромбоцитов, гранулоцитов и моноцитов, остальные - из предшественников лимфоцитов.
Врачи также различают острые и хронические заболевания. «Хронический лимфолейкоз у людей старше 50 лет - наиболее распространенная, но менее опасная форма», - объясняет врач из Аахена Эдгар Йост. Вторая наиболее распространенная форма, острый миелоидный лейкоз, «необходимо лечить немедленно, чтобы избежать смерти».
Фобия брызг крови
Два-три процента взрослых не видят кровь. Врачи называют это «фобией инъекций крови». Результат: тахикардия, слабость в коленях, потливость, бледность, головокружение, потливость ладоней, тошнота, дискомфорт и звон в ушах. Трое из четырех кровофобов потеряли сознание от кровавых ранений. В крайних случаях просто чтение этой статьи может спровоцировать панику, которую трудно контролировать.
Для чего нужны анализы крови?
По сей день современная медицина немыслима без образцов крови. Потому что образец позволяет врачам увидеть, как поживает организм. Болезни можно увидеть в крови задолго до появления первых симптомов. Или наоборот: Врачи могут доказать незамеченный инфаркт, даже если ЭКГ снова показывает нормальные значения. Это происходит с помощью фермента креатинкиназы, который накапливается в крови из-за сердечного приступа.
Всего несколько миллилитров говорят врачам о многом: «Кровь показывает, здоровы ли печень и почки и есть ли у человека диабет», - говорит Йост. «Мы также видим, насколько хорошо человек питается и повышают ли холестерин и триглицериды риск сердечно-сосудистых заболеваний».
Кровь там, где ей не место
Кровь в моче или стуле является предупредительным признаком инфекции мочевыводящих путей, расширенного геморроя или опухоли в кишечнике. Если вы заметили кровь после посещения туалета, не медлите с обращением к врачу. То же касается кровянистой мокроты при кашле. Если десны кровоточат при чистке зубов, они воспалены. На первый взгляд это звучит безобидно, но может привести к пародонтиту, воспалению периодонта. Это опасно для всего организма, так как повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта и диабета.
Чтобы проверить, как себя чувствует пациент, врачи берут анализ крови. Они определяют размер и форму эритроцитов и лейкоцитов и смотрят, сколько эритроцитов находится в движении. Если что-то не так, врачу требуется дифференциальный анализ крови, при котором устройство подсчитывает различные типы лейкоцитов. Соотношение больше говорит о возможном заболевании: вызывает ли вирус проблемы? лекарство? Даже опухоль?
Йост убежден, что кровь скоро покажет гораздо больше: «Тест ПСА для раннего выявления рака простаты существует уже давно. Через два-десять лет, я уверен, мы сможем сделать крови исследуют больной генетический материал различных опухолевых клеток». Такие тесты все еще находятся в стадии разработки, но в последнее время многое произошло в исследованиях рака груди и легких. «Тесты на вирусную, бактериальную и грибковую ДНК также находятся на подъеме».
Можно ли сделать кровь искусственно?
Люди болеют или попадают в аварии. Кровь доноров может помочь им, даже спасти им жизнь. Но постоянных доноров слишком мало, чтобы позаботиться обо всех. Надежда: искусственная кровь.
Однако все попытки искусственного производства человеческой крови пока не увенчались успехом. «Ученые уже несколько десятилетий пытаются воспроизвести эритроциты в лаборатории, - сообщает доктор Эдгар Йост. Прежде всего, работу затрудняет оболочка эритроцитов человека - ее практически невозможно сымитировать. «До сих пор искусственные переносчики кислорода были либо слишком большими и забивали фильтрующие системы почек, либо были слишком маленькими и просто выводились с мочой».
Искусственное производство крови «технически не так просто» (Эдгар Йост, врач)
Было бы преимуществом больше не зависеть от человеческой крови для переливания в будущем: больше не будет риска передачи болезней с замещающей кровью; и вам не нужно беспокоиться о совпадении групп крови, правильном хранении или ограниченной доступности и сроке годности. Искусственные продукты также прослужат дольше, чем настоящая кровь. «Но технически это не так просто», - говорит Йост.
Идей много. В Германии исследователи работают над стволовыми клетками, которые могут развиваться в функционирующие эритроциты. Группа китайских и американских исследователей воссоздала искусственные клетки крови с использованием оболочек из силикагеля и уже опробовала их на куриных яйцах и мышах. Согласно специализированному журналу «ACS Nano», частицы из лаборатории позже должны быть достаточно хороши, чтобы доставить лекарство в нужное место.
Врачи также используют перфторуглеродное соединение углерода для «жидкой вентиляции» с 1960-х годов. Больные получают не воздух, а жидкость, обогащенную кислородом. Этот метод так и не стал стандартом, но некоторые университеты все еще исследуют его.
А как насчет исследований гемоглобина?
Некоторые исследователи хотят использовать кровяной пигмент гемоглобин для получения заменителя крови. В США команда разработала продукт из бычьей крови, который уже одобрен для использования человеком в Южной Африке. Раствор, связывающий кислород, также позволяет снова использовать донорскую печень, которая изначально казалась непригодной для трансплантации.
Франк Зал думает, что он близок к идеальной искусственной крови. Идеальным заменителем крови для человека биолог из Франции видит в гемоглобине круглого червя. По его словам, молекула связывает в 40 раз больше кислорода, чем человеческий гемоглобин, и совместима со всеми группами крови. Зал уже испытал свой продукт на мышах и кроликах и использовал его для сохранения донорских органов - якобы без осложнений. Ожидается дальнейшее тестирование.
Как бы захватывающе ни звучали эти подходы: у них есть подвох. Потому что в конце всех представлений есть только переносчики кислорода, которые лишь берут на себя одну из многих функций крови. Пока жизненно важные компоненты, такие как тромбоциты или лейкоциты, отсутствуют, не может быть и речи о реальной замене. «Производство искусственной крови - это прекрасная мечта, - говорит гематолог из Аахена Йост.«Но в течение нескольких десятилетий мы все еще будем зависеть от доноров крови».
Что я могу сделать, чтобы улучшить свою кровь?
Возможности ограничены. Йост рекомендует здоровую диету с большим количеством свежих овощей. Например, салат, спаржа, горох и помидоры содержат фолиевую кислоту, которая необходима организму для производства красных и белых кровяных телец. Витамин B12 также важен для построения эритроцитов. Поскольку он в основном содержится в печени, рыбе, яйцах и сыре, веганы рискуют получить дефицит, предупреждает Йост: «Если они не принимают витамин B12, у них часто развивается анемия».
Регулярное донорство крови также рекомендуется для поддержания здоровья крови. Например, он ускоряет процесс обновления в костном мозге. Кроме того, донорство позволяет снизить артериальное давление у гипертоников и, таким образом, снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Перед сдачей кровь также проверяют на наличие возможных недостатков, таких как дефицит железа. После этого во многих местах проводится тест на инфекционные заболевания, такие как сифилис, ВИЧ или гепатит. А то, что известно, лечится.
Допинг крови в спорте
Поскольку в этом случае их мышцам доступно больше кислорода, некоторые спортсмены, занимающиеся выносливостью, особенно практикуют допинг крови. Это часто принимает форму переливания аутологичной крови: во время неважного тренировочного этапа у спортсмена берут пол-литра крови, которую затем хранят в замороженном виде. Организм компенсирует потерю в течение трех-четырех недель. Если затем спортсмен снова вводит взятую кровь, в целом ему становится доступно больше крови, что вызывает скачок в производительности. В отличие от других допинговых веществ, допинг крови не может быть обнаружен, потому что спортсмен использовал свою собственную кровь, а не лекарства. Только с тех пор, как Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА) в 2009 году ввело индивидуальные паспорта крови для лучших спортсменов, допинг в крови стал косвенно обнаруживаться посредством последующего контроля. Внезапное изменение отдельных показателей крови считается допинговым нарушением.