生理学教学课件：Chapt-3 BLOOD

1、CHAPTER 3BLOOD我国古代 黄 帝 内 经中记载：“诸血皆属于心”，“经脉流行不止，环周不休”。1628年，英国医生William Harvey (1578-1658) De Motu Cordis心血管生理学的创始人。46年后，Marcello Malpighi (1628-1694) 观察到蛙肺中的毛细血管，完善了Harvey所提出的血液循环理论。英格兰著名生理学家Stephen Hales (1677-1761) 血流动力学的创始人。INTRODUCTIONINTRODUCTION Heart Blood vessels BloodINTRODUCTIONFunctions o

2、f blood Blood: (7-8% body weight, 70-80ml/kg)1. Transportation: O2, CO2, Nutrition, Excretion, Hormone2. Regulation: pH, Temperature 3. Protection: Clotting, Immunization 第一节 血液的组成和理化特性Body fluid: (60% body weight) Intracellular fluid: 2/3 Extracellular fluid: 1/3 Interstitial fluid: 3/4 Plasma: 1/4

3、 Internal environment = extracellular fluidHomeostasis:Composition of the bloodBlood: Plasma: 水，低分子物质(电解质、小分子有机化合物)，蛋白质，气体 Blood cells: Erythrocyte (red blood cell) Leukocyte (white blood cell) Platelet (thrombocyte)Composition of the blood血细胞比容(Hematocrit): 血细胞在血液中所占的容积百分比 正常人：成年男性 40%50% 成年女性 37%4

4、8% 新生儿 55%Composition of the bloodPlasma proteinsPlasma protein: 60-80g/LAlbumin: 40-50g/L （分子量较小，浓度最高）Globulin: 20-30g/L (1-、2-、-、-globulin)Fibrinogen：（分子量最大，浓度最低）白蛋白/球蛋白比值降低，临床上提示肝脏疾患Serum (plasma without fibrinogen)Plasma proteinsPlasma proteinsFunctions of plasma proteins 1. 运输功能 2. 营养功能 3. 形成胶体

5、渗透压 4. 参与凝血和抗凝血功能 5. 缓冲功能 6. 免疫功能Physical and chemical characteristics of blood血液的理化特性1. 血液的比重 全血比重：1.0501.060(红细胞多比重大) 血浆比重：1.0251.030(蛋白质含量多比重大) 红细胞比重：1.090 1.092(与血红蛋白含量呈正比)Physical and chemical characteristics of blood血液的理化特性2. 血液的粘滞性(viscosity) 由液体分子的内摩擦形成。与水相比，血液相对粘滞性为4 5，血浆为1.6 2.4。 红细胞数、血浆蛋白

6、含量和血流速度等影响决定粘滞性。(血流动力学)Physical and chemical characteristics of blood血液的理化特性3. 血浆渗透压(plasma osmotic pressure) 300 mmol/L (300 mOsm/Kg H2O,相当于770 kPa)。主要与溶液中溶质颗粒数目的多少呈正变。 晶体渗透压(crystal osmotic pressure)： 晶体物质所形成的渗透压。80%来自Na+和Cl-。 (细胞内外水平衡) 胶体渗透压(colloid osmotic pressure)： 由血浆中的蛋白质所形成的渗透压。其中白蛋白分子量小，故为

7、胶体渗透压的主要来源。(血管内外水平衡） Physical and chemical characteristics of blood血液的理化特性3. 血浆渗透压(plasma osmotic pressure) 晶体渗透压(crystal osmotic pressure)： 胶体渗透压(colloid osmotic pressure)： 血浆渗透压主要来自于溶解于其中的晶体物质 等渗溶液：与血浆渗透压相等的溶液 等张溶液：能使悬浮于其中的红细胞保持正常体积和形态的盐溶液。血浆晶体渗透压与胶体渗透压NaCl(1 mol/L+?)NaCl(0.1 mol/L-?)H2OH2O半透膜渗透压P

8、hysical and chemical characteristics of blood血液的理化特性4. 血浆的pH值： 正常值为7.357.45。主要取决于血浆中的缓冲对，其中最主要缓冲对为NaHCO3/ H2CO3，比值为20。(肺和肾的排出） Summary Hemopoiesis造血(Hemopoiesis):血细胞的生成过程。(自学)Hemopoietic stem cellsErythrocyte 红细胞的形态和数量 The shape and count of erythrocyte双凹圆蝶形： a：增加表面积，表面积与体积之比较球形时大。 b：细胞中心薄，有利于气体进出红细

9、胞。 c：有利于可塑性变形，以通过口径比它小的毛细血管和血窦孔隙。RBC in a capillaryErythrocyteErythrocyte 红细胞的形态和数量 The shape and count of erythrocyte RBC: 男: 平均5.0* 1012/L, (4.5-5.5)*1012/L; 女: 平均4.2* 1012/L, (3.8-4.6)*1012/L; 新生儿: 平均6.0* 1012/L Hemoglobin: 男: 120-160g/L; 女: 110-150g/L; 新生儿: 200g/L(5d); 最低值(6m); 逐渐升高（1y)Hemoglobi

10、n Erythrocyte 红细胞的形态和数量 红细胞的生理特征 Physiological characteristics of erythrocyte 1. 细胞膜的通透性 (permeability) 2. 可塑变形性 (plastic deformability): bend or fold PermeabilityErythrocyte 红细胞的生理特征 3. 悬浮稳定性 (suspension stability) 概念：正常时红细胞能相当稳定地悬浮于血浆中，这一特性称为悬浮稳定性。 测定方法：将与抗凝剂混匀的血液静置于一支小玻璃管(如分血计)中，以红细胞在第一小时末下沉的距离表示

11、红细胞沉降的速度，称为红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)，简称血沉。 正常值(魏氏法)：男性为015 mm/h 女性为020 mm/h。 临床意义：血沉愈快则表示悬浮稳定性愈小。(RBC叠连表面积与容积比值与血浆摩擦力血沉加快)Erythrocyte 红细胞的生理特征1. 细胞膜的通透性 (permeability)2. 可塑变形性 (plastic deformability): bend or fold3. 悬浮稳定性 (suspension stability)4. 渗透脆性 (osmotic fragility) 红细胞在低渗盐溶液中发

12、生膨胀、破裂和溶血的特性。可表示RBC对低渗盐溶液的抵抗能力。渗透脆性大，表示RBC对低渗盐溶液的抵抗力小。 OsmosisErythrocyte 红细胞的功能 Functions of erythrocyte1. 主要功能是运输O2和CO2 : 由RBC运输O2 约为溶解于血浆O2的70倍(hemoglobin)，约为溶解于血浆CO2的18倍(碳酸酐酶，HCO3-)。2. 缓冲酸碱：RBC内有多种缓冲对 Erythrocytes红细胞的形态和数量 红细胞的生理特征和功能 1. 细胞膜的通透性 (permeability) 2. 可塑变形性 (plastic deformability) 3.

13、 悬浮稳定性 (suspension stability) 红细胞沉降率 4. 渗透脆性 (osmotic fragility) 等渗溶液/等张溶液主要功能：1. 运输O2和CO2 2. 缓冲酸碱：RBC内有多种缓冲对Erythrocytes红细胞生成的调节(Erythropoiesis and regulation) RBC生成所需的原料：1. 维生素B12(Vitamin B12)： VitB12 +内因子(胃粘膜壁细胞分泌) 复合物 吸收贮存在肝 与转钴蛋白II 结合到造血组织。2. 叶酸(folic acid)：以蝶酰单谷氨酸形式吸收，经体内反应形成叶酸 。叶酸的活化需要VitB12的

14、参与。 VitB12、叶酸均为幼红细胞发育中合成DNA的辅酶，缺乏时引起巨幼红细胞性贫血。 Erythrocytes红细胞生成的调节(Erythropoiesis and regulation) RBC生成所需的原料：1. 维生素B12(Vitamin B12)：2. 叶酸(folic acid)：3. 铁(iron)：合成血红蛋白的必需原料。食物中吸收仅5%，主要是铁的再利用(巨噬细胞，铁蛋白ferritin，转铁蛋白transferrin)。 慢性出血等体内铁贮存减少 造血功能增强供铁相对不足小细胞性贫血(缺铁性贫血) Erythrocyte红细胞生成的调节(Erythropoiesis

15、and regulation) RBC生成所需的原料：RBC生成的调节： 造血干细胞多系造血祖细胞红系定向祖细胞(BFU-E CFU-E) 原红细胞早幼红细胞中幼红细胞晚幼红细胞网织红细胞成熟红细胞 5-10%的幼红细胞凋亡(apoptosis)。原红细胞网织红细胞，释放入血约6-7天。 调节：爆式促进因子、促红细胞生成素、雄激素、甲状腺激素和生长激素。Erythropoiesis干细胞爆式红系集落形成单位(burst forming unit-erythroid, BFU-E)红系集落形成单位(colony forming unit-erythroid, CFU-E)红系前体细胞红细胞 O2

16、感受器（O2 时刺激）EPO生成部位（肾为主，肝少量）促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)血O2分压（促其分化，增殖）爆式促进因子(burst promoting activator, BPA) 早、晚期红系祖细胞ErythropietinErythrocytes红细胞的形态和数量 红细胞的生理特征和功能红细胞生成的调节红细胞的破坏 平均寿命120天。 破损、溶血(血管内) 停滞在脾、骨髓中被巨噬细胞吞噬(血管外)Leukocyte白细胞的分类和数量 The classification and count of leukocyte一类有核的血细胞。正常成年人：(4.010

17、)109/L。 变异：初生儿，昼夜，进食，疼痛，运动，怀孕等 中性粒细胞：50%70% ( 吞噬细菌、坏死细胞) 嗜酸性粒细胞： 0.5%5% (抑制组胺释放) 嗜碱性粒细胞：0%1% (释放组胺与肝素) 单核细胞：3%8% (参与特异免疫) 淋巴细胞：20%40% (吞噬细菌与衰老红细胞)LeukocyteLeukocyte白细胞的生理特征和功能 Physiological characteristics and functions of leukocyte 1. 变形运动：所有的白细胞(除淋巴细胞)都能伸出伪足作变形运动，并凭藉这种运动穿过血管壁，这一过程称为血细胞渗出(diapedisi

18、s) 。2.化学趋化性：白细胞具有趋向某些化学物质游走的特性，称为化学趋化性(chemotaxis)。 3.吞噬作用：白细胞游走到达产生这些化学物质的发源地，把异物包围起来并吞入胞质内的过程，称为吞噬作用(phagocytesis)。 Platelet血小板的数量和功能 The count and functions of platelet 血小板是从骨髓中成熟的巨核细胞胞浆裂解脱落下来的具有生物活性的小块胞质。呈两面微凸的圆盘状，其平均直径2-4m，平均容积8m3，厚度为0.5-0.75m 。 正常成年人：(100300)109/L。 主要功能：止血和血栓形成。Platelet血小板的生成和

19、调节促血小板生成素(thrombopoietin, TPO)（产生于肾脏）造血干细胞分化巨核系祖细胞增殖、分化巨核细胞成熟血小板生成Platelet血小板的数量和功能血小板的生成和调节血小板的破坏 血小板的平均寿命为714天。 生理止血：血小板聚集后解体并释放活性物质 融入血管内皮细胞 衰老的血小板在脾、肝和肺组织中被吞噬BLOOD第一节 血液的组成和理化特性第二节 血细胞生理第三节 生理性止血Physiological hemostasis生理性止血：正常时，小血管破损后引起的出血在几分钟内自行停止的现象称为生理性止血。出血时间：针刺耳垂或指尖使血液自然流出，然后测定出血延续的时间，这段时间

20、称为出血时间。 正常出血时间：13分钟 (反映生理性止血功能的好坏)。生理性止血过程：1.血管挛缩(损伤刺激，缩血管物质)。 2.血小板激活，血小板血栓。 3.局部凝血系统激活，纤维蛋白凝块。 (同时也有抗凝与纤溶系统的激活，限制凝血过程，防止血凝块不断增大，保证正常血液循环) HemostasisHemostasis血小板的止血功能Hemostasis of thrombocyte血小板的生理特性1. 粘附(adhesion) ：血小板与非血小板表面的粘着，称为血小板粘附。2. 聚集(aggregation)：血小板彼此粘着的现象称为血小板聚集。3.释放(release reaction)

21、：血小板受到刺激后，将贮存在致密体、-颗粒或溶酶体内的许多物质释出的现象，称为血小板释放。(ADP, serotonin, TX A2) Hemostasis2. 聚集(aggregation)： 第一聚集时相(可逆聚集相) ： 低浓度ADP，中等剂量ADP 第二聚集时相(不可逆聚集相) ： 中等剂量ADP，高浓度ADP 主要致聚剂： a) ADP: Ca2+、纤维蛋白原和能量参与。 b) 血栓烷A2 (thromboxane A2, TX A2 , 也称血栓素A2 ) c) 胶原(collagen) ：血小板不可逆聚集和释放反应 d) 凝血酶(thrombin)：剂量依赖关系，并使血小板颗粒

22、内的纤维蛋白原释放。Hemostasis血小板在生理性止血中的作用血小板参与生理性止血的全过程：血小板的促凝活性：1. 为凝血因子提供磷脂表面，参与内源性和外源性凝血途径因子和凝血酶原的激活； 2. 血小板质膜表面结合有许多凝血因子，这些因子的相继激活可加速凝血过程 ； 3. 血小板激活后释放颗粒内容物，促进纤维蛋白网的形成，加固凝块；血块中的血小板还有伪足伸入纤维蛋白网，加上血小板收缩蛋白的收缩，使血块收缩，挤出其中的血清而形成坚实的止血栓。HemostasisBlood coagulation and anticoagulation血液凝固与抗凝血液凝固(blood coagulation

23、)定义： 血液由流动的液体状态变成不能流动的凝胶状态的过程。 凝血因子(blood clotting factor)： 血浆与组织中直接参与凝血的物质，统称为凝血因子(F IF XIII)。以罗马字母排列的12个因子, 再加上前激肽释放酶、高分子激肽原、PFs凝血过程： 是一系列凝血因子相继酶解激活过程纤维蛋白凝块。凝血过程 大体过程(三个阶段) 凝血酶原激活物的形成 凝血酶原被激活为凝血酶 纤维蛋白原转变为纤维蛋白 详细过程(瀑布学说) 内源性凝血：以因子 启动 外源性凝血：以因子启动 两条途径汇合点：因子 因子a血液凝固的瀑布学说Blood coagulation内源性凝血途径(intri

24、nsic pathway of blood coagulation)： 参与凝血的因子全部来自血液。 1. 表面激活阶段(FXII )； 2. 磷脂表面阶段(FXIa )； 3. 纤维蛋白形成阶段(FXa )外源性凝血途径(extrinsic pathway of blood coagulation)： 始动凝血的组织因子来自组织。 由F VII、TF与Ca+形成F VII复合物，并由F VII提供磷脂表面，使F X活化为F Xa，随后的反应与内源性凝血途径完全相同。Blood coagulation共同途径(common pathway)： 1. F X被激活(F XF Xa)； 2. 凝血

25、酶原被激活(F II F IIa)； 3. 纤维蛋白原被激活(F I F Ia)。Summary： 因子、由肝脏合成, 需VitK参与 Ca2+在多个环节起作用, 可利用这一点促凝或抗凝 因子缺乏可导致A类血友病 PF3即为血小板磷脂表面, 促凝作用极强 凝血过程是一个正反馈 凝血过程本质是个酶促生化反应, 连锁进行 凝血过程多为内、外源性凝血同时进行, 相互促进Blood-clotting processPathway of blood coagulationAnticoagulative system血液凝固与抗凝血液凝固(blood coagulation)抗凝系统(anticoagul

26、ative system) 1. 丝氨酸蛋白酶抑制物 2. 蛋白质C系统 3. 组织因子途径抑制物 (TFPI) 4.肝素(heparin) Fibrinolysis and antifibrinolysis纤维蛋白溶解与抗纤溶纤维蛋白溶解系统(fibrinolytic system) 纤维蛋白溶解: 纤维蛋白的溶解过程，简称纤溶。 纤溶系统: 参与这个活动过程的有关物质系统称为纤维 蛋白溶解系统，简称纤溶系统。 1. 纤溶酶原的激活： 2. 纤维蛋白与纤维蛋白原的降解： 3. 纤溶抑制物及其作用 纤维蛋白溶解系统及过程FibrinolysisBLOOD第一节血液的组成和理化特性第二节血细胞生

27、理第三节生理性止血第四节血型与输血原则Blood group & transfusion血型与红细胞凝集 1901年Landsteiner 发现ABO血型系统血型定义：红细胞膜上特异性抗原的类型。红细胞凝集(agglutination)：血型不相容的血液混合后，红细胞凝集成簇的现象(抗原-抗体反应)。凝集原(agglutinogen)：红细胞膜上的一些特异蛋白质、糖蛋白或糖脂起抗原作用，称为凝集原。 凝集素(agglutinin)：血浆中能与红细胞膜上的凝集原起反应的特异抗体则称为凝集素。 白细胞与血小板上除了红细胞抗原外，还有它们所特有的抗原。 Agglutination reactionI

28、f red blood cells from one blood type are mixed with antibodies from the plasma of the other blood type, an agglutination reaction occurs. In this reaction, RBC stick together because of antigen-antibody binding.Blood group红细胞血型 红细胞膜上有193种不同的抗原，因而具有不同的血型系统。与临床关系最密切的是ABO血型系统和Rh血型系统。ABO血型系统 1. A B O血型

29、的分型 根据红细胞膜上是否存在凝集原A与凝集原B而将血液分成4种不同类型。 Blood group 不同血型的血清中含有不同的凝集素。 四种血型的红细胞膜上都含有H抗原，但其抗原性弱，血清中均无抗H抗体。而A、B抗原正是在H抗原的基础上分化出来的。 ABO血型系统还有亚型，例如A型还可再分为A1和A2亚型，输血时要注意。 血型红细胞上凝集原血清中凝集素AA抗BBB抗AABA和BO抗A和抗BBlood group ABO血型亚型的临床意义 引起血型误定: 如果血清效价低, 易将亚型漏掉 造成错误: A2 O; A2BB 干扰交叉配血试验: A1凝聚素的干扰较多见血型亚型凝集原凝集素与标准血清的反应抗A抗B抗A1A1A和A1抗B+A2A抗B、抗A1(10%)+A1BA、A1、B+A2BA和B抗A1(25%)+Blood groupABO血型系统 1. ABO血型的分型 2. ABO血型的发生与分布 由A、B、O三个基因控制 A、B基因是显性基因; O基因是隐性基因 ABO血型抗原的分布，依地域和民族的不同而异。基因型表现型基因型表现型OOOBB, BOBAA, AOAABABBlood groupABO血型系统 1. ABO血型的分型 2. ABO血型的发生与分布 3. A B O血型的检测 正确测定血型是保证输血安全的基础。