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血液

血液(blood)
Venous and arterial blood.jpg
动脉(颜色较浅的)及静脉(颜色较深的)的血
细节
识别标示
拉丁文haema
MeSHD001769
TA98A12.0.00.009
TA23892
FMAFMA:9670
解剖学术语

血液(英语:blood)是在动物的循环系统心脏血管腔内循环流动的一种组织,可以将氧气送到各器官,并将细胞的代谢废弃物带离细胞。血液组织是结缔组织的一种,由血浆血细胞组成。血浆内含血浆蛋白白蛋白球蛋白纤维蛋白原)、脂蛋白等各种营养成分以及无机盐激素抗体和细胞代谢产物等。血细胞有红细胞白细胞血小板哺乳类的血液具有凝血机制,血管破裂时,血小板会结集,堵塞血管破口,此时血浆中原本可水溶的血纤维蛋白等凝固成为血块,剩余的透明液体就叫做血清

生物体的生理变化和病理变化往往引起血液成分的改变,所以血液成分的检测有重要的临床意义。

以人类的血液为例,成人的血液约占体重的十三分之一,比重为1.050~1.060,pH值为7.3~7.4,渗透压为313毫摩每升。ABO血型是人类的主要血型之分类,可分为A型B型AB型O型,另外还有Rh血型系统MNS血型系统P血型系统等血型系统。

另外,人类还有淋巴循环系统,跟血液和组织液有关系。昆虫等的循环系统液体称为血淋巴,作用不是免疫而是类似血液运输营养和废物。

功能

血液循环:
红色代表动脉
蓝色代表静脉
  • 运输:血液通过毛细血管壁与组织间液进行物换,又与外环境进行物质交换。例如,通过肺的毛细血管与大气交换气体,通过肠道吸收各种营养物质,通过肾脏、汗腺排出各种代谢物。物质溶解于水中,在血液中运输。但不少脂溶性物质,运输通过:氧与血红蛋白结合在红细胞内运输,更多脂溶性物质成为水溶性化合物进行运输;二氧化碳在血浆中溶解度不大,但大量进入红细胞,经碳酸酐酶催化形成水溶性的碳酸根离子后,透出在血浆中运输。胆固醇、甘油三酯等,与某些血浆蛋白质结合,形成脂蛋白运输。非水溶性的类固醇激素、甲状腺素等,与某些血浆蛋白质结合成水溶性物质在血浆中运输。血液流经肾脏,分子量小的物质从肾小球滤出。血液运输小分子物质,防止从尿中流失:金属离子中的等和小分子激素与大分子血浆蛋白质结合,形成不能通过肾小球的复合物;葡萄糖与一般无机离子从肾小球滤出后,经肾小管重吸收。
  • 维持内环境:在保持内环境理化性质相对恒定中,血液起重要作用:各种干扰内环境的代谢物等,依靠肺、肾处理,代谢产生大量热,通过皮肤散发,但在全身组织细胞与肺、肾、皮肤之间各种物质与热量的运输必须依靠血液。血液缓冲一些酸性代谢产物引起的变化。血浆中的水比热较大,可吸收大量热而温度升高不多,可防止运输过程中内环境发生较大波动。组织间液微小的变化,可刺激血管壁上的化学感受器(如颈动脉体)和中枢神经系统的感受细胞,为维持内环境稳定提供必要的反馈信息。
  • 免疫:白细胞、补体、免疫球蛋白参与免疫。此外,激肽释放酶―激肽系统与补体同时激活,促进吞噬。补体是血浆中广泛参与免疫的一组蛋白质因子,大都是蛋白水解酶的酶原,通过一系列水解逐步激活。在白细胞中,吞噬细胞吞噬异物,参与炎症反应,在异物入侵的组织,出现一些特殊化学物质,向四周扩散,浓度逐渐降低,吞噬细胞渗出血管,朝向这些物质,游走到入侵异物的周围,“识别”和吞噬异物,特异性免疫球蛋白IgG等包裹入侵异物,显著增强识别、吞噬。在吞噬细胞中,中性粒细胞抵御急性化脓性细菌入侵,将入侵细胞局限,消灭,参与清除免疫复合物、坏死组织,单核―巨噬细胞对付细胞内致病物,如病毒、疟原虫、真菌、结核分支杆菌等。巨噬、淋巴细胞的相互激活后,吞噬致病微生物,也能识别、杀伤肿瘤细胞,吞噬衰老、损伤细胞、细胞碎片。免疫细胞为特异性免疫。淋巴细胞包括T细胞B细胞两大免疫细胞。
  • 止血:小血管损伤后血液流出,数分钟后出血将自行停止。血小板减少导致出血不止。血浆中一些蛋白质因子完成的血液凝固过程,也十分重要,凝血功能有缺陷时常会出血不止。小血管受伤后立即收缩,若破损不大即可封闭;血管内膜损伤暴露出来的内膜下组织,可同时激活血小板、血浆中的凝血因子,激活的血小板粘附于破损处血管内膜下组织聚集成团,成为一个松软的血栓,堵塞伤口。同时此局部血浆中的纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白分子多聚体,血栓被纤维蛋白丝网罗在内,逐步形成强韧的止血栓,制止出血。此外,在止血栓子上还会出现纤维蛋白溶解活性,使构成血栓的纤维蛋白又逐渐溶解,可使被破损修复后的局部血管再行畅通。

人的血液

两管以EDTA抗凝血处理后的血液,左管是红血细胞沉降在底部后的血;右管是新取出的血。

以人为例,成人大约有5升血液。以体积计,血细胞约占血液的45%。每升血液有:

  • 5 × 1012红血细胞(约占血液体积的45%):在哺乳类,成熟的红血细胞没有细胞核细胞器。在红血细胞上的糖蛋白决定了血型是哪一类。人体所有红血细胞的表面积总和大约是人体外皮肤面积的2000倍。[1]
  • 3 × 1011血小板(约占血液体积少于1%):凝血。纤维蛋白结成网状聚集红血细胞形成血栓,血栓阻止更多血液流失,并帮助阻止细菌进入体内。
  • 9 × 109白细胞(约占血液体积的1.0%):它们是免疫系统的一部分,负责破坏及移除年老或异常的细胞及细胞残骸,及攻击病原体及外来物体。

生理学

制造及降解

血细胞在骨髓产生。蛋白质构成部分,包括凝血因子,主要由肝脏产生,而激素内分泌腺产生,至于水状成分则由丘脑下部调节肾脏去维持,肠道也有份间接参与。

血细胞在脾脏库佛氏细胞降解,肝也有移除一些蛋白质、脂肪及氨基酸。肾脏把身体的废物带进尿液。正常的红血细胞在血浆中约有120天寿命。

输送氧气

一个在正常气压环境中呼吸的健康人类,他的动脉血液中的氧约有98.5%与血红素结合,只有1.5%是溶于其它血液成分中。血红素也是哺乳类及许多其它物种的主要氧输送者。

除了肺动脉、脐动脉及两者的对应静脉外,带氧血液从心脏经过动脉小动脉及毛细血管到达身体各处,然后脱氧血液经小静脉及静脉流回心脏。

在正常情形下,人在休息时,离开肺部的血液中的血红素约有98—99%被氧饱和。一个健康成人在休息时,回到肺部的“脱氧”血液仍然约有75%氧饱和。[2][3]持续运动增加氧的消耗,减少静脉血液的氧饱和,在一个受过训练的运动员身上可降至少于15%,即使呼吸率及血流增加,动脉血液的氧饱和在这些情形下可降至95%或更低。[4]

由于母体供应胎盘的血液的氧分压只有成人肺部的20%,胎儿制造了一种具有更强氧亲和力的血红素(血红素F),确保可以从血液中尽可能地取得足够的氧。[5]

除了氧外,一些物质也可与血红素结合,有时可造成身体的永久性损害。如一氧化碳与血红素结合成不可还原的碳氧血红素[6],降低血液的载氧量,严重时可引致身体缺氧,造成器官的永久性损害甚至死亡。

昆虫

除双翅目(只有一对翅膀的昆虫,如苍蝇、蚊子)、摇蚊幼虫等少数昆虫因含有血红素而血液呈红色外,大多数昆虫的血液为无色、黄色、绿色、蓝色或淡琥珀色,是因为它们血液中所含的色素物质使得其血液呈现出特定的颜色。昆虫的血液其实只是一个运送营养物质和代谢废物的内部介质,所以又称血淋巴。由血浆和血细胞组成。因呼吸作用在气管中进行。故昆虫的血液无呼吸色素。

血液的颜色

血液的颜色(血色素)主要是因为血液中负责输送氧气的蛋白质所造成,不同种类的动物,其血液中的蛋白质也有所不同。

血红蛋白

流血的手指
捐血收集的血液

血红蛋白是脊椎动物血液为红色的主要原因。每一个血红蛋白中有四个血红素,他们和不同分子的作用会影响其颜色。在脊椎动物及其他有血红蛋白的生物中,动脉微血管中血红蛋白和氧结合,呈现鲜红色。静脉中的血氧气含量较少,呈暗红色,一般捐血或是血液様本的颜色也呈暗红色,这是因为含氧的血红蛋白和脱氧的血红蛋白其吸收光谱不同所造成[7]

一氧化碳中毒的血液因形成碳氧血红蛋白而呈鲜红色。中毒时人体无法吸收氧气,因此静脉的血液仍为和氧结合的状态,颜色也比较红。有些情形会影响血红蛋白中的血红素,使血红蛋白脱氧,皮肤呈现蓝色,此时称为发绀。若血红素氧化成为高铁血红蛋白,颜色会呈棕色,无法输送氧气。硫血红蛋白血症英语sulfhemoglobinemia是一种少见的情形,部分动脉血红蛋白被氧化,呈现偏蓝的暗红色。

靠近皮肤的静脉颜色会呈现蓝色,原因可能是因为皮肤的光散射特性以及视觉皮层对影像的处理,而不是静脉血液的颜色[8]

有鳞目石龙子因为体内的代谢产物胆绿素,因此血液是绿色[9]

血蓝蛋白

大部分软体动物(包括头足纲腹足纲),以及像之类的节肢动物,血液是蓝色的,其中含有含铜的血蓝蛋白,浓度为每升50克[10]。在缺氧时血蓝蛋白是无色的,在含氧时则为深蓝色。软体动物一般生活在寒冷且低氧的环境中,血蓝蛋白呈灰白至浅黄色[10],当血蓝蛋白接触到空气中的氧气时会变成深蓝色[10],这是因为血蓝蛋白在空气中被氧化的结果[10]。血蓝蛋白在细胞外液中输送氧气,和哺乳类红血细胞中的血红蛋白的原理不同[10]

血绿蛋白

大部分环节动物门及一些海中的多毛纲利用血绿蛋白来输送氧气。血绿蛋白在稀溶液中呈绿色[11]

蚯蚓血红蛋白

蚯蚓血红蛋白是海中的星虫动物门鳃曳动物门腕足动物门及蚯蚓血液中输送氧气的成分。当和氧气结合时呈紫红色至粉红色[11]

血钒蛋白

海鞘尾索动物亚门的血液中含有一种称为钒绑定蛋白英语vanabins的蛋白,是生物体内少数含有钒的蛋白质。这些生物体内的钒浓度比周围的海水高二百倍。目前还不清楚血钒蛋白英语Hemovanadin的作用,但是一般不认为其与氧气输送有关。[12]

病症

一般医学病况

血液学病况

一氧化碳中毒

除了氧气外,其他物质也会和血红蛋白结合,有时会造成身体不可逆的伤害。例如一氧化碳,若呼吸中吸入一氧化碳,进到血液中,一氧化碳会和血红蛋白结合成为碳氧血红蛋白,可以运送氧气的血红蛋白减少,血液可以运送的氧气量也会下降,这会不知不觉造成窒息,而在通风不良的密闭室内燃烧物体,也会产生一氧化碳。

参见

参考资料

  1. ^ Martini, Frederic, et al (2006). Human Anatomy. 5th ed. Page 529. San Francisco, California: Pearson Education, Inc. ISBN 978-0-8053-7211-3
  2. ^ Ventilation and Endurance Performance. [2007-05-23]. (原始内容存档于2010-03-23).
  3. ^ Transplant Support- Lung, Heart/Lung, Heart页面存档备份,存于互联网档案馆) MSN groups
  4. ^ J Physiol. 2005 July 1
  5. ^ Oxygen Carriage in Blood - High Altitude. [2007-05-23]. (原始内容存档于1999-05-02).
  6. ^ 血紅素(Heme). [2014-09-10]. (原始内容存档于2021-01-08).
  7. ^ Prahl. Optical Absorption of Hemoglobin. [2012-12-30]. (原始内容存档于2002-01-05).
  8. ^ Kienle, Alwin; Lothar Lilge; I. Alex Vitkin; Michael S. Patterson; Brian C. Wilson; Raimund Hibst; Rudolf Steiner. Why do veins appear blue? A new look at an old question (PDF). Applied Optics. 1996-03-01, 35 (7): 1151–60 [2014-09-10]. PMID 21085227. doi:10.1364/AO.35.001151. (原始内容 (PDF)存档于2012-02-10).
  9. ^ Austin CC, Perkins SL. Parasites in a biodiversity hotspot: a survey of hematozoa and a molecular phylogenetic analysis of Plasmodium in New Guinea skinks. J. Parasitol. 2006, 92 (4): 770–7. PMID 16995395. doi:10.1645/GE-693R.1.
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 Shuster, Carl N. Chapter 11: A blue blood: the circulatory system. Shuster, Carl N, Jr; Barlow, Robert B; Brockmann, H. Jane (编). The American Horseshoe Crab. Harvard University Press. 2004: 276–7. ISBN 0-674-01159-7.
  11. ^ 11.0 11.1 Carnegie Library of Pittsburgh, The Handy Science Answer Book, p. 465, Visible Ink Press, 2011 ISBN 978-1-57859-321-7.
  12. ^ Underwood EJ (1962). Trace elements in human and animal nutrition. Academic Press

外部链接


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