Кровь — это жизненно важная жидкость, которая циркулирует по нашему телу, доставляя необходимые вещества, такие как кислород и питательные вещества, клеткам и унося отходы. Цвет крови часто выглядит как ярко-красный. Однако точный цвет крови может несколько варьироваться в зависимости от уровня кислорода и компонентов в ней.
Красный цвет крови в первую очередь обусловлен гемоглобином. Гемоглобин — это богатый железом белок в эритроцитах, который переносит кислород из легких в ткани и органы, а также переносит углекислый газ обратно в легкие. Гемоглобин содержит гемовые группы с атомами железа, которые могут образовывать связи с кислородом. Это позволяет каждой молекуле гемоглобина переносить 4 молекулы кислорода.
Оксигемоглобин относится к гемоглобину, который переносит кислород. Эта форма гемоглобина придает крови ее отчетливый ярко-красный цвет. Дезоксигемоглобин — это гемоглобин без связанного с ним кислорода. Дезоксигемоглобин выглядит скорее темно-красным бордовым цветом.
Артериальная кровь имеет более яркий красный цвет, потому что после выхода из легких она богата кислородом. Гемоглобин в основном находится в форме оксигемоглобина. Венозная кровь возвращается в сердце и легкие, обедненная кислородом, и содержит больше дезоксигемоглобина, что придает ей немного более темный красный оттенок.
Хотя гемоглобин и уровень его оксигенации являются основным определяющим фактором красного цвета крови, другие компоненты крови могут влиять на ее точный оттенок и интенсивность цвета:
Цвет крови можно количественно определить, измерив ее поглощение определенных длин волн света. С помощью спектрофотометра поглощение света кровью можно изобразить в виде спектра поглощения.
Оксигемоглобин и дезоксигемоглобин имеют немного разные спектры поглощения. Оксигемоглобин имеет более высокие уровни поглощения для длин волн в инфракрасной области около 940 нм. Дезоксигемоглобин имеет более высокий пик поглощения около 760 нм и более низкое поглощение в инфракрасной области. Это позволяет пульсоксиметрам оценивать насыщение кислородом, сравнивая поглощение между двумя длинами волн.
В следующей таблице показаны пики поглощения для оксигемоглобина и дезоксигемоглобина:
| Тип гемоглобина | Пиковая длина волны поглощения |
|---|---|
| Оксигемоглобин | 940 нм |
| Дезоксигемоглобин | 760 нм |
Изучая полный спектр поглощения крови, можно определить концентрацию гемоглобина, а также его насыщение кислородом.
Международная комиссия по освещению (МКО) разработала стандарт для количественная оценка видимого цвета с использованием функций сопоставления цветов и диаграмм цветности. Измеряя образцы крови в стандартизированных условиях освещения, можно определить координаты цветности CIE для крови.
В одном исследовании изучались цветовые профили CIE как для насыщенной кислородом ярко-красной крови, так и для дезоксигенированной более темной крови. Координаты цветности цветового пространства CIE xyY были представлены следующим образом:
На основании этих измерений оксигенированная артериальная кровь обычно выглядит как немного более оранжево-красная по сравнению с более темным бордово-красным оттенком дезоксигенированной венозной крови.
В рамках модели цветового пространства CIE L*a*b* оксигенированная кровь была измерена как L* = 36, a* = 16, b* = 1 по сравнению с дезоксигенированной кровью L* = 31, a* = 11, b* = -3. Более высокое значение a* для насыщенной кислородом крови коррелирует с ее более интенсивным красным цветом.
Рассмотрение крови под световым микроскопом дает более глубокое представление о компонентах, влияющих на ее цвет. При 400-кратном увеличении можно наблюдать отдельные эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
Эритроциты придают крови ее доминирующий красный цвет. Круглая двояковогнутая дисковая форма эритроцитов обеспечивает большую площадь поверхности для связывания с кислородом. Плазма составляет прозрачную желтоватую фоновую жидкость.
Лейкоциты и тромбоциты менее многочисленны, но все равно влияют на цвет крови. Нормальное количество лейкоцитов составляет 4500–11000 на микролитр крови, а тромбоцитов — 150000–450000 на микролитр.
Точный цвет, который мы воспринимаем как объект, во многом зависит от свойств падающего на него света. Взаимодействие крови со светом меняется в зависимости от таких факторов, как длина волны света, интенсивность и угол.
Когда свет проходит через кровь, определенные длины волн поглощаются гемоглобином, а другие длины волн отражаются обратно в наши глаза. Пики и впадины спектра поглощения гемоглобина напрямую формируют цвет крови.
Условия освещения могут усиливать или скрывать яркий красный цвет крови. Более яркое освещение подчеркивает красные оттенки, в то время как тусклое освещение может сделать кровь почти черной. Прямой свет подчеркивает красные оттенки, а непрямой свет выявляет больше фиолетовых оттенков.
Блеск и гладкость крови также влияют на ее цвет. Поскольку свет отражается от крови под разными углами, интенсивность красных тонов меняется.
Многие сложные факторы способствуют нашему восприятию крови как яркой, отчетливой красной жидкости. Однако содержащий железо белок гемоглобин в наибольшей степени отвечает за красный цвет крови, особенно при насыщении кислородом. Изменения концентрации, оксигенации и потока эритроцитов изменяют точный оттенок крови с ярко-вишнево-красного на темно-бордовый.
Хотя наши глаза могут видеть только «красный», цвет крови можно точно количественно определить с помощью абсорбционной спектрометрии, профилей цветности CIE, методов микроскопии и понимания физики взаимодействия света. Это показывает, что цвет крови зависит от сложного взаимодействия гемоглобина, плазмы, клеток, белков и окружающего света, освещающего ее.