Кровь выглядит красной из-за присутствия гемоглобина, белка, содержащего железо. Гемоглобин связывается с кислородом в легких и переносит его через кровоток к тканям и органам. Железо в гемоглобине делает кровь красной. Существует несколько факторов, которые влияют на точный оттенок красного цвета в крови, включая концентрацию гемоглобина и степень его насыщенности кислородом.
Гемоглобин состоит из четырех белковых цепей — двух альфа-цепей и двух бета-цепей, — которые окружают железосодержащую группу, называемую гемом. Гем содержит железо в состоянии Fe2+ (двухвалентное), когда с ним не связан кислород. Это придает ему пурпурно-красный цвет. Когда гем связывается с кислородом, атом железа окисляется до состояния Fe3+ (трехвалентное). Этот ярко-красный оксигемоглобин отвечает за алый цвет, который мы ассоциируем с артериальной кровью.
Поскольку кровь циркулирует по телу и доставляет кислород к тканям и клеткам, насыщение гемоглобина уменьшается. Дезоксигенированный гемоглобин выглядит более темным, более красным из-за того, что железо в геме находится в состоянии Fe2+. Чем больше насыщена кислородом кровь, тем ярче она выглядит красной. Артериальная кровь прямо из легких сильно насыщена кислородом, обычно на 95-100%. Венозная кровь, возвращающаяся в сердце и легкие, в среднем насыщена примерно на 75%.
| Группа крови | Насыщение кислородом | Цвет |
|---|---|---|
| Артериальная кровь | 95-100% | Ало-красный |
| Венозная кровь | ~75% | Темно-красный |
В этой таблице обобщены различия в цвете между насыщенной кислородом артериальной кровью и дезоксигенированной венозной кровью.
Концентрация гемоглобина также влияет на внешний вид крови. Уровень гемоглобина измеряется в граммах на децилитр (г/дл) крови. Нормальный уровень обычно составляет 13,5–17,5 г/дл у мужчин и 12,0–15,5 г/дл у женщин. Более высокая концентрация гемоглобина делает кровь более ярко-красной, в то время как более низкие уровни делают ее более темной.
Такие состояния, как анемия, которые снижают уровень гемоглобина, делают кровь более бледной. Нарушения эритроцитоза, которые повышают концентрацию гемоглобина, усиливают красный оттенок. Чрезвычайно высокий уровень гемоглобина может сделать кровь почти фиолетово-черной.
Хотя гемоглобин является основным фактором, определяющим красный цвет крови, плазма и тромбоциты также играют определенную роль. Плазма составляет около 55% объема крови. В основном это вода вместе с белками, питательными веществами и продуктами жизнедеятельности. Желтоватый цвет жидкости плазмы немного разбавляет глубокий красный цвет гемоглобина.
Тромбоциты — это бесцветные фрагменты клеток, участвующие в свертывании крови. Но при активации тромбоциты выделяют химические вещества, которые изменяют баланс pH плазмы. Это изменение pH может усилить красный оттенок гемоглобина в том же образце крови.
Определенные заболевания и состояния здоровья могут изменять красный цвет крови по-разному. Эритроциты могут разрываться из-за травм, инфекций, аутоиммунных расстройств и механических клапанов сердца. Это высвобождает гемоглобин непосредственно в плазму, придавая ей розовато-красный оттенок, а не просто разбавляя кровь.
Желчные пигменты также выделяются в плазму, когда разрушаются эритроциты, окрашивая кровь в оранжево-желтый цвет, известный как желтуха. Это часто наблюдается у новорожденных, но также может указывать на заболевание печени у взрослых.
Кровь может казаться синевато-фиолетовой, если есть высокий уровень дезоксигенированного гемоглобина. Это наблюдается при таких состояниях, как цианоз, который нарушает функцию легких. Воздействие определенных токсинов, таких как окись углерода, препятствует нормальному связыванию гемоглобина с кислородом, что также вызывает синее окрашивание.
Диета и статус питания в некоторой степени влияют на красный оттенок крови. Дефицит железа, витамина B12, фолиевой кислоты и белка может потенциально привести к различной степени анемии и более бледной красной крови с течением времени.
Чрезмерное потребление красочных растительных пигментов, таких как ликопин и антоцианы, также может привести к изменению цвета. Диета с высоким содержанием каротиноидов может придать плазме желто-оранжевый оттенок. Свекла, в частности, как известно, придает красноватый цвет как плазме, так и моче после еды.
Однако эти диетические факторы оказывают относительно небольшое влияние на цвет крови по сравнению с основным влиянием концентрации гемоглобина и насыщения кислородом.
Подводя итог, можно сказать, что гемоглобин является ключевым компонентом, который делает кровь красной. Степень окисления железа в гемовых группах, наряду с концентрацией гемоглобина и уровнями насыщения кислородом, в первую очередь определяют точный оттенок от ярко-алого до темно-малинового. Содержание плазмы, диета и некоторые заболевания также могут в некоторой степени изменить красный цвет посредством различных механизмов.