生理學/血液

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血液是一種流體組織,充滿於心血管系統中,在心臟的推動下不斷循環流動。如果流經體內任何器官的血流量不足,均可能造成嚴重的組織損傷;人體大量失血血液循環嚴重障礙,將危及生命。血液在醫學診斷上有重要價值,因為很多疾病可導致血液組成成分或性質發生特徵性的變化。

血液與內環境的演化血液是在動物進化過程中出現的。生命最初出現在海洋中。當在遠古的海洋中出現比較複雜的多細胞生物時,機體的部分細胞已不可能與浸浴著整個機體的海洋環境直接接觸;這時,機體內開始出現了細胞外液,它一方面作為細胞直接生活的內環境,同時又是機體與外環境進行物質交換的媒介。可以認為在進化中,最初的細胞外液可能是由包繞在機體內部的那部分水形成的,因而它主要是一種鹽溶液,其基本成分可能與遠古的海水十分相似。以後,機體內出現了循環系統,細胞外液也進一步分化成為血管內的血漿和血管外的組織間隙液(簡稱組織液)。組織液仍然主要是鹽溶液,是直接浸浴著絕大部分機體細胞的液體環境;而血管內的液體,則又溶入了多種蛋白質,並逐步出現了各種血細胞,於是形成了血液。

人體內除細胞外液外,尚有更多的液體(約為前者的2倍)存在於細胞內部,稱為細胞內液。細胞外液和細胞內液總稱為體液,約佔機體總重量的60%。一般來說,細胞內液是細胞內各種生物化學反應得以進行的場所,細胞外液則是細胞直接生活的液體環境。因此,如果大氣是整個人體的外環境,細胞外液就是第一個細胞生活的具體環境,故稱為內環境。在細胞外液中,4/5在血管外構成組織液,1/5在血管內成為血漿的組成部分;而後者由於能在血管中不斷循環流動,是內環境中最為活躍的部分,成為溝通各部分組織液以及和外環境進行物質交換的中間環節。

血液與內環境穩態在一些疾病情況下,常可出現內環境理化性質的較大變化,如高熱酸中毒缺氧等,均將引起機體細胞功能的嚴重紊亂。在灌流離體器官的動物實驗中,所用灌流液的化學成分、含氧量、Ph、溫度與滲透壓等,必須與這些動物的血漿十分相近(表3-1),離體器官才能在一段時間內保持接近於正常功能的活動狀態。這些都說明,內環境理化性質的相對穩定,對於維持整個人體和體內所有細胞的正常功能都是非常必要的。這就是為什麼早在19世紀時,Claude Bernard就指出:內環境的穩定是「機體自由獨立生活的必要條件」。

然而在機體生活期間,干擾內環境理化性質的因素是不斷出現的。機體細胞與細胞外液的物質交換,經常改變著內環境的理化性質;一些外環境因素的急劇變化也傾向於直接或間接(通過機體活動變化)改變內環境的理化性質。但與此同時,消化道不斷補充營養物質,肺不斷補充氧和排出二氧化碳,腎不斷排出各種代謝尾產物、調整水與各種無機鹽及小分子物質的排泄量,皮膚也不斷散失代謝所產生的熱量;而且,這些活動都處於整體的神經體液調節之下,從而使內環境的理化性質只能作較小幅度的波動,保持著動態平衡。這一狀態稱為穩態(homeostasis)。

表3-1 血漿與生理鹽溶液成分對照

任(Ringer)氏液(用於蛙心灌流)(g) 蛙血漿(g) 樂(Locke)氏液(用於哺乳動物)(g) 哺乳動物血漿(g)
NaCI 0.65 0.55 0.9 0.7
KCI 0.014 0.023 0.042 0.038
CaCI2 0.012 0.025 0.024 0.028
NaHCO3 0.02 0.1 0.02 0.23
NaH2PO4 0.001 0.002 0.036
葡萄糖 0.04 0.1-0.25 0.07
到100ml 100ml 到100ml 100ml

血液對內環境某些理化性質的變化有一定的「緩衝」作用。例如血液中含有多種緩衝物質,可以減輕酸性代謝產物引起的pH變化;血液中的水比熱較大,可以吸收大量的熱量而使溫度升高不多。這類緩衝作用雖然有限,但在血液運輸各種物質的過程中可防止其理化性質發生太大的變化。

血量 人體內血液的總量稱為血量,是血漿量和血細胞量的總和;但是,除紅細胞外,其它血細胞數量很少,常可忽略不計。血漿量和紅細胞量均可按稀釋原理分別測定。例如可由靜脈注射一定量不易透出血管的大分子染料(通常用T1824)或131I標記的血漿蛋白,待與體內血漿混勻後,再抽血測定T1824或131I被稀釋的倍數,即可計算出血漿量。同樣,可由靜脈注射一定量用51Cr32P標記的紅細胞,待與體內的紅細胞混勻後,抽血以測定標記的紅細胞稀釋的倍數,即可計算出紅細胞總量。但由於標記的血漿白蛋白可逸出血管,因而從血流中「消失」較快,會影響測定結果,因此一般可先測出紅細胞總量後,再按紅細胞在血液中所佔容積的百分比來推算血液總量。正常成年人的血液總量約相當於體重的7%~8%,或相當於每公斤體重70~80ml,其中血漿量為40~50ml。幼兒體內的含水量較多,血液總量占體重的90%。

參看

32 平滑肌的結構和生理特性 | 血液的組成與特性 32
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