第十二章细胞流变学

第十二章血细胞流变性

血细胞：

红细胞(RBC)占95%；白细胞(WBC)0.13%：血小板(PLT)4.9%

美丽、多变的红细胞第一节红细胞的流变性一、红细胞的基本结构

红细胞的结构比较简单，由细胞膜及内液（胞浆）组成。成熟的红细胞没有细胞核。细胞膜的结构致密带透明带致密带——质膜、生物膜、单位膜各厚约2.5nm总厚7.0~7.5nm电镜下分三层：细胞的基本功能膜的化学组成和分子结构各成分的排列形式：液态镶嵌模型（fluidmosaicmodel）1972年由Singer和Nicholson提出的假想模型膜的化学组成和分子结构

液态镶嵌模型的基本内容：膜的共同结构特点是以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和功能的蛋白质（α-螺旋或球形蛋白质为主）。

膜的化学组成和分子结构膜的化学组成和分子结构（一）细胞膜的脂质1、成分三类脂质磷脂类70%胆固醇＜30%少量鞘脂类2、分子结构（以磷脂为例）动物细胞膜中有四种磷脂分子：（碱基不同）磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇1分子甘油1羟基+1分子磷酸+1个碱基2羟基+2分子脂肪酸（2条脂酸烃链）亲水性极性基团疏水性非极性基团——双嗜性分子红细胞膜：脂质双分子层+膜骨架；脂质双分子层：磷脂(卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂、神经鞘磷脂)+胆固醇+糖脂（一）红细胞膜的骨架蛋白

球蛋白分子部分镶嵌于脂质双分子层内，部分突出于双分子层表面。这些球蛋白分子可在脂质双分子层上移动。这些可移动的球蛋白分子与脂质双分子层内表面的长链蛋白分子相连。

以这些蛋白分子为主体互相交联成的纤维网状结构，即为红细胞膜的骨架。（二）红细胞膜的骨架蛋白的功能和作用①对脂质双分子层起着支撑作用红细胞膜的骨架蛋白复合物是一个能变形的圆盘状的网架结构，通过蛋白连接到红细胞膜的脂质双层结构上。②膜骨架在决定膜的稳定性、红细胞的形状和变形性等力学性质方面起着重要的作用。（三）红细胞膜蛋白的组成1.血影蛋白：又称收缩蛋白，位于红细胞膜下，不属于红细胞膜蛋白，是红细胞膜骨架的主要成分。是一种长的可伸缩的纤维蛋白，有两个亚基构成。2.血型糖蛋白A：又称涎糖蛋白（GPA），是红细胞膜上含量最丰富的唾液酸糖蛋白。属单次跨膜蛋白，由131个氨基酸构成，N端在外侧，结合16个低聚糖侧链。除A型外，血型糖蛋白还有B、C、D型，血型糖蛋白含有大量的负电荷，防止红细胞在循环过程中相互聚集沉积在血管中。3.带3蛋白：属红细胞膜蛋白，在红细胞膜蛋白（PAGE）电泳中位于第3条带而得名。（1）参与跨膜信息传递和其他细胞功能如细胞生长、分化、相互间识别等的调节。（2）疏水性跨膜域的生理功能是介导Clˉ/HCOˉ的交换，在完成组织CO2ˉ运输、肺CO2ˉ排出过程中发挥重要作用。（3）由于带3蛋白具有阴离子转运功能，所以带3蛋白又被称为阴离子通道。

二、红细胞变形性（一）红细胞变形性概述

红细胞流过直径比它的直径还小的营养性毛细血管、孔道或受到切应力作用时，其形状就会顺着血流方向发生多种有利于流动的改变。

如切应力超过0.3牛顿/平方米，正常的红细胞其长轴与流体流动方向平行变成子弹头状、降落伞状、泪滴状、胚胎状、梭状等多种形状，如把切应力去除，红细胞又立即恢复到双凹圆盘型，这种红细胞在体内能随流动管道的形状、随当时当地的流动状态而改变自己形状的特性，就是红细胞的变形性。

（1）.骨髓中新产生的红细胞直径约7~8微米，要通过直径为0.3微米的骨髓窦才能进入周围血液循环，所以要求此时的红细胞有很大的变形性。（2）.红细胞主要功能最直接的体现是运输氧和二氧化碳，血液通过微循环，在血液和组织液之间进行物质交换。（3）.高剪变率下的全血粘度高低，主要取决于红细胞的变形性，血液在大、中血管内流动的速度较快、血流的剪变率高（二）红细胞变形的生理意义1.红细胞变形性是保证微循环灌流的重要条件。2.红细胞变形性是影响血液粘度和血流阻力的重要因素。3.红细胞变形性降低对微循环的影响。

⑴红细胞膜的力学性质流动性：膜上磷脂可处于晶胶相(凝胶相)和液晶相(溶胶相)两种相态。晶胶相膜的脂肪酸链排列整齐致密脂双层流动性小；液晶相膜的脂肪酸链排列整齐但疏松，脂双层流动性大。

（三）影响红细胞变形性的因素1.影响红细胞变形性的内在因素：

常温下红细胞膜的磷脂多处于液晶相态，膜的微粘度愈大，膜的流动性愈小；脂双层中胆固醇与磷脂的比值愈高，膜的流动性愈差。红细胞膜绕内液的坦克履带样运动

⑵红细胞内粘度

当血红蛋白浓度从27g/dl→37g/dl时，内粘度从5mPas→15mPas对其变形性影响不大；当血红蛋白浓度>37g/dl时,红细胞内粘度呈指数增长。此时，红细胞内粘度成为影响红细胞变形的决定因素。内粘度增，粘度增。血红蛋白的理化性质：溶解度、稳定性、氧饱和度及PH值都可影响红细胞内粘度。

⑶红细胞的几何形状

平均体积:94μm3

同体积球表面积:100μm2自由静止红细胞表面积:135μm2

（4）膜的粘弹性：膜的粘弹性取决于膜的成分，膜粘弹性降低或黏度升高，可使红细胞变形能力降低。（5）细胞内钙离子的影响

细胞内钙离子浓度升高引起的红细胞变形能力的下降。（6）体内自由基对红细胞变形能力的影响

自由基的强氧化性使红细胞膜的脂质发生过氧化，使膜上的不饱和脂肪酸减少，流动性下降。（7）衰老的红细胞变形能力下降（8）红细胞膜的流动性2.影响红细胞的变形性的外在因素⑴流场中的剪变率：力大—变形大⑵毛细血管直径：小-变形大⑶血细胞浓度：高-变形增⑷介质粘度：粘度高，变形增⑸pH值：高低都影响⑹渗透压：高低都影响

（四）红细胞变形性的测定方法

1.粘度测定变形性的方法红细胞的变形使血液在高切变率下的粘度降低，因此，高切变率下的血液粘度能间接地反映出红细胞的变形性。2.激光衍射法所反映的也是红细胞的平均变形性。3.微孔滤过法这是目前应用最广的检测方法。采用的指标为滤过指数。4.微吸管法微吸管法是用内径3~5cm的微管，在一定的负压下吮吸红细胞（五）红细胞变形异常1.血液在大、中血管内流动速度快，剪变率高，红细胞变形能力降低使高切变率下的血液粘度增加，血流阻力增加，影响动脉血压，使舒张压增高。

2.当红细胞在微循环中运行时，由于红细胞变形能力减低，很难通过口径比它小的毛细血管和血窦孔隙，使微循环临界半径增大，微循环阻力增大，流量减少，影响微循环灌注，甚至造成微循环障碍，引起淤滞。

3.红细胞变形性降低，使红细胞的寿命缩短。三、

红细胞聚集性（一）红细胞的聚集两个或两个以上的红细胞叠连、聚集在一起的状态叫红细胞的聚集。红细胞聚集的结构形态，聚集与解聚的动态变化、速度、程度和强度等特性，称为红细胞的聚集性。血液中的红细胞，即使是正常的，无论在体内还是体外，当处于静止或缓慢流动时，就会发生这种聚集，聚集的形态在不同状态下不相同，有团块状、网络状、缗钱状等。红细胞聚集性愈大，在低剪变率下聚集程度愈高，血液粘度愈高。（二）影响红细胞聚集性的因素1.

血浆大分子的桥联作用纤维蛋白原、球蛋白分子可吸附在红细胞表面，把相邻的红细胞桥联起来形成聚集体。

2.红细胞表面静电斥力血细胞都带负电荷，其静电斥力抑制红细胞的聚集。另外影响红细胞流变性的因素还有①饮食因素②酒精因素③吸烟因素3.红细胞受到的切应力切变率大，切应力也大，实验证明，当切变率时，正常人红细胞就开始聚集。四、红细胞压积（一）红细胞压积概念

红细胞压积（PCV）指红细胞在血液中所占的容积比值。又名红细胞比积、红细胞比容。正常值：成年男性：0.40~0.50(40％~50％)；成年女性：0.37~0.45(37％~45％)（二）红细胞压积对血液粘度的影响在任一剪变率下，Hct愈大，血液黏度愈大。特别是在Hct>45%的高压积状态下，随Hct的增大而急剧增大。（三）影响红细胞压积的因素

1.温度：

当环境温度升高，大量排汗，血液浓缩，从而使Hct升高。低温状态时。体温降低利尿，血液浓缩，也会导致Hct升高。当Hct升高到0.06左右时，血液粘度将会升高10倍甚至100倍。人Hct在寒冷地区和炎热地区要比气候相对温和地区高。2.海拔高度

高原地区居民的Hct明显高于平原地区，以适应高原空气中氧分压低的状况。3.吸烟

有长期吸烟史的人的红细胞压积明显高于不吸烟的人。这是因为吸烟时，吸入体内的一氧化碳与血红蛋白有很高的亲和力，过度吸入一氧化碳，使之与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白。当它的浓度增高时，会使体内血氧缺乏，造成持续性缺氧，促使红细胞数量增加。

4.酒精

长期过量饮酒，可使红细胞聚集性增加，血液严重沉积、瘀滞。酒精中毒者，往往引起红细胞损伤，造成溶血，使Hct下降。

5.心理因素

观察表明，忧虑者可引起Hct等血液粘滞诸因素异常。据分析，应激可使儿茶酚胺、肾上腺素、去甲肾上腺素分泌增加，导致红细胞压积增加。

第二节血小板的流变性一、血小板的形态和结构㈠血小板的结构呈两面凸起的圆盘形或椭圆形，厚约1μm直径为2～4μm。血小板可分为三个区域：外周区、溶胶—凝胶区和细胞器（颗粒状）区胞浆通常呈淡蓝色，染色后呈浅红色呈淡紫红色。（1）外周区：(外衣.膜和膜下区)①外衣：包在血小板最外面，含有糖蛋白和一些酶。功能——粘附、聚集②膜：丰富的脂蛋白、磷脂化合物（血小板因子——凝血）③膜下区：膜下细丝作用——支持形态

（2）溶胶-凝胶区(微管、微丝)成分是有收缩性的蛋白质——维持形态和收缩凝血块①.微管—微管环状带系一柔韧的细胞支架,使血小板维持圆盘状形态。②微丝—是球形肌动蛋白的聚合体,在血小板收缩和细胞支架中起重要作用。（3）细胞器区(α颗粒、致密体)—止血、凝血

α颗粒：血小板纤维蛋白原、酸性水解酶致密体：含多种物质参与止血、凝血过程，收缩血管（二）血小板的生理功能

正常值：（100～300）×109／L。午后较清晨高，冬季较春季高，静脉血较毛细血管高。运动后高，妊娠中、晚期高。血小板的主要功能是粘附、聚集、释放、收缩和吸附等。这些功能在止血、凝血和血栓形成过程中起着重要作用，也是血小板的主要流变特性。1.维护血管壁完整性（1）血管壁结构：血管壁分位①内膜层包括内皮细胞、基底膜；②中膜层包括：弹力纤维、平滑肌、胶原；③外膜：为结缔组织。（2）血管的止血作用：①血管收缩；②激活血小板；③激活凝血系统。（3）用电子显微镜观察到血小板可以融入血管壁的内皮细胞。2.参与生理性止血过程

血小板通过以下生理特性参与生理性止血过程①粘附、聚集在血管破损处，形成白色血栓；②释放活性物质，促进血小板聚集，增强血管收缩；③促进凝血过程；④血块收缩，形成稳固血栓；⑤维持血管壁的完整性，毛细血管的通透性­——血小板参与血管内皮的再生和修复过程，增强血管壁的抵抗力，减低血管壁的通透性和脆性。二、血小板流变性（一）血小板的聚集性

血小板与血小板之间发生互相黏着、聚集成团的现象称为血小板聚集。血小板的这种特性称为聚集性。聚集性是血小板的重要流变学特性。

1.诱导血小板聚集的因素（1）剪切力作用激活血小板的剪应力范围是：0.0005～0.0015当τ≥0.0005时，尽管很小但足以改变血小板形态，使其肿胀成球形，伸出伪足，形成聚集体。（2）诱导剂与抑制剂的作用

①可引起血小板聚集的诱导剂是很多的，包括ADP、凝血酶，胶原、5-羟色胺、肾上腺素、儿茶酚胺、前列环素（PGI2）、血栓烷A2（TXA2）和血小板激活因子、胶原、等。②抑制血小板聚集的物质也很多种，例如前列腺素E1、6-酮-PGE1、环内过氧化物、前列腺环素、潘生丁或阿司匹林等。2.血小板聚集可分为两个时相

第一时相聚集：是血小板最先发生的聚集，发生的非常迅速，但血小板聚集后还町解聚，故称为逆性聚集。第二时相聚集：是血小板在第一时相聚集后，释放了内源性的ADP，而随后发生的聚集，聚集发生的缓慢，但聚集是不可逆转，临床可应用血小板聚集仪测定血小板的聚集性。

说明：ADP诱导血小板聚集的一个重要条件是必须有纤维蛋白原存在。血小板变形时，其表面就形成纤维蛋白原受体，使纤维蛋白原结合到血小板膜上而形成聚集。血小板无力症患者，其血小板膜上缺乏糖蛋白IIb/IIIa，纤维蛋白原不能结合，因此二磷酸腺苷不能诱导其血小板聚集。在高剪应力作用下，红细胞会发生破裂，会释放出二磷酸腺苷，促进血小板粘附和聚集。㈡血小板粘附性血小板黏附于异物、血管内皮损伤处或粗糙表面的现象，称为血小板黏附。参与血小板粘附过程的主要因素包括：①血小板膜糖蛋白GPIb；②血管性假血友病因子vWF；③皮下组织。

正常血管内皮表面有防止血小板黏附的作用，至少有三个原因：①

有薄而光滑内皮细胞内衬，循环中血小板不可能与内皮接触；②血管内皮表面吸附着带负电的蛋白质分子层，对血小板和凝血因子起排斥作用；③血管内皮细胞能产生前列腺环素(PGI2)，抑制血小板黏附。

三、血小板的收缩微管和微丝(收缩蛋白)占血小板蛋白15～20%,可使血小板聚集体收缩，凝血块回缩变固，血小板伪足形成、伸展以及释放反应中颗粒内容物分泌。

四、血小板的释放（一）血小板的释放

是血小板颗粒内容物被释放到细胞外的现象。

血小板受到刺激后，将贮存在致密体、α-颗粒或溶酶体内的许多物质排出的现象。致密体释放：ADP、ATP、5-羟色胺、Ca2+。

α-颗粒释放：β血小板巨球蛋白、血小板因子Ⅳ、Ⅴ、VWF、纤维蛋白原、凝血酶敏感蛋白、血小板源生长因子。

（二）血小板释放的时相

第一时相，又称原发性释放：主要释放致密颗粒内容物，如ADP，5-羟色胺等。

第二时相，称为继发性释放主要释放a颗粒内容物和各种溶酶体酶。如ADP、ATP、纤维蛋白原、各种溶酶体酶等物质。受刺激还能放出血栓素A2。释放反应后，血小板膜依然完整，并非解体。五、血小板