《工程生理学》-第三章 血液

第一节血液的生理概述一、血液的组成血液由血浆和血细胞以及一些气体组成。(一)血浆如抽出一些血液注入备有抗凝剂的玻璃管中,离心沉淀后,上层淡黄色的透明部分称为血浆,血浆的基本成分为晶体物质溶液,包括水和溶解于其中的多种电解质、小分子有机化合物和一些气体。由于这些溶质和水都容易透过毛细血管壁与组织液中的物质进行交换,所以血浆中电解质的含量与组织液基本相同。血浆中除水和无机盐外,还有多种化学物质,包括血浆蛋白、非蛋白有机物以及酶、激素、O2、CO2等。下一页返回第一节血液的生理概述(二)血细胞血细胞包括红细胞、白细胞、血小板。如抽出一些血液注入备有抗凝剂的玻璃管中,离心沉淀后,血细胞下沉而分层,下层的部分为深红色不透明的红细胞;中间是呈灰白色不透明的白细胞和血小板;在血管中血细胞悬浮于血浆中。二、血量和血液的一般理化特性(一)血量人体内血液的总量称为血量,即血浆和血细胞的总和。正常成人血液总量约相当于体重的7%~8%。一个体重为60kg的人,血液总量为4200~4800ml。血液总量的绝大部分在心血管内迅速循环流动,这部分血液量称为循环血量;还有一小部分血液(其中红细胞含量较多)滞留于肝、肺和皮下等处的血窦、毛细血管和静脉丛内,流动缓慢,这部分血液量称为贮存血量。上一页下一页返回第一节血液的生理概述(二)血液的一般理化特性1.颜色。血液呈红色,这是红细胞内含有血红蛋白的缘故。动脉血中的血红蛋白含氧丰富,呈鲜红色;静脉血中的血红蛋白含氧较少,呈暗红色;血浆因含有微量血红蛋白的分解产物———胆色素,故呈淡黄色。2.比重。正常人全血比重为1.050~1.060,血浆比重为1.025~1.030,红细胞比重为1.090~1.092。血液和血浆比重的大小与红细胞数和血浆蛋白含量呈正比关系。3.黏度。血液的黏度为水的4~5倍。血浆的黏度为水的1.6~2.4倍。血液的黏度来源于液体内部的分子或颗粒之间的摩擦力。血液因含有大量血细胞和一定浓度的血浆蛋白质,故黏度较大。4.酸碱度和渗透压。血液呈弱碱性,pH值为7.35~7.45。血浆渗透压为720~797kPa(280~310mOsm)。血液中酸碱度与渗透压保持动态平衡。上一页下一页返回第一节血液的生理概述三、血液的功能(一)运输功能血液的主要功能是运输,特别是红细胞的运输O2和CO2的功能。细胞代谢所需要的各种物质,如水分、无机盐、营养物质、维生素等,还有各种代谢产物,都是通过血液的运输而满足细胞生命活动的需要。(二)调节功能血液中含有许多具有调节作用的物质,例如激素,通过血液这些物质可以到达其所调节的器官组织,传递信息发挥的作用。热量也可随血液被带往全身,因而血液在体温调节中也起着重要作用。此外,红细胞内和血浆中具有缓冲系统,所以血液可以在一定范围内调节内环境的酸碱平衡,通过调节功能,维持内环境的稳态。上一页下一页返回第一节血液的生理概述(三)防御功能血液中的白细胞和血浆中的抗体等免疫物质,可以对抗或消灭细菌或毒素,故血液具有使机体免于发生疾病的免疫功能。血小板和血浆中的某些因子参与止血和凝血过程,故血液具有防止出血,保护机体免于失血的功能。上一页返回第二节血浆血浆为血细胞的细胞外液,是机体内环境的重要组成部分,在沟通机体内、外环境中占有重要的地位(图3-1)。血浆的成分受机体的代谢活动和外环境的影响可发生相应变动,但在正常情况下,机体通过各种调节作用使血浆的成分保持相对恒定。当机体患病时,血浆中的某些成分变动可超出正常范围,因此测定血浆成分,可为某些疾病的诊断提供依据。一、血浆的成分及其作用(一)水水在血浆中占90%~92%。水的主要作用如下:(1)血浆中营养物质、代谢产物等大多是溶解于水而进行运输的。下一页返回第二节血浆(2)水还能运输热量,参与体温调节。(3)水的含量与维持循环血量的相对恒定密切相关。(二)血浆蛋白血浆蛋白是血浆中各种蛋白质的总称,可分为白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原三类。正常人的血浆蛋白总量为60~80g/L(6~8g/dL),其中白蛋白为40~50g/L(4~5g/dL),球蛋白为20~30g/L(2~3g/dL)。球蛋白又分为α1球蛋白、α2球蛋白、β球蛋白、γ球蛋白。白蛋白与球蛋白的比值为1.5~2.5。纤维蛋白原含量为2~4g/L(0.2~0.4g/dL)。血浆蛋白的作用如下:(1)形成血浆胶体渗透压。在这方面,以血浆白蛋白为主,因其分子量小、浓度大,故相对地能够产生较大的胶体渗透压。上一页下一页返回第二节血浆(2)维持酸碱平衡。血浆蛋白与红细胞中的血红蛋白构成一对酸碱度缓冲对,对血液的酸碱度起缓冲作用。(3)转运某些物质。白蛋白可以与某些脂质相结合,还能与各种不同的离子相结合,从而使这些脂质和离子能在血液中运输;球蛋白能与多种类脂质结合而成为脂蛋白并能与一些脂溶性的维生素(A、D、E)相结合,起运输作用。(4)促使血液凝固和纤维蛋白溶解。血液凝固时所需的大多数凝血因子都属于血浆蛋白。纤维蛋白原就是参与血液凝固过程的重要物质。(5)血浆蛋白还有营养功能。(三)无机盐无机盐又称为电解质,约占血浆总量的0.9%,绝大部分呈离子状态(表3-1)。上一页下一页返回第二节血浆血浆中无机盐的作用如下:(1)形成血浆晶体渗透压。(2)维持酸碱平衡。(3)维持神经肌肉的兴奋性,Na+、K+、Ca2+的浓度适宜尤其是保持神经和肌肉的正常兴奋性所必须的条件。(4)各种离子是构成机体组织所必需的物质。例如,骨质中含有大量钙盐,当血浆中的Ca2+减少时,骨质中的Ca2+将进入血浆,血浆中的Ca2+增加时,有一部分将进入骨质,故血浆中的离子浓度在一定程度上反映了组织代谢情况。(四)非蛋白有机物非蛋白有机物包括含氮的和不含氮的两类。上一页下一页返回第二节血浆(1)血浆中的非蛋白含氮化合物有氨基酸,尿素,尿酸、肌酸、肌酐等,临床上把这些非蛋白含氮化合物中所含的氮总称为非蛋白氮(NPN)。(2)血浆中不含氮的有机物主要是葡萄糖,还有多种脂类(甘油三酯、胆固醇、磷脂等),以及酮体、乳酸等。二、血浆渗透压渗透压是指溶液中的溶质所具有的吸引水分子透过半透膜的力量。溶质的吸水力量取决于溶质的颗粒浓度,而与溶质分子的大小无关。在半透膜两侧放置渗透压不同的溶液,则水分子从渗透压低的一侧向渗透压高的一侧渗透。(一)血浆渗透压的形成和数值1.血浆渗透压由两部分溶质所形成:血浆渗透压为晶体渗透压和胶体渗透压之总和。上一页下一页返回第二节血浆(1)晶体渗透压是由血浆中的电解质、葡萄糖、尿素等小分子物质所形成的渗透压由于血浆中小分子晶体物质颗粒非常多,因此,血浆渗透压主要为晶体渗透压。(2)胶体渗透压是由血浆蛋白等大分子物质所形成的渗透压。通常血浆蛋白中白蛋白的含量较多、分子量较小,因此在维持胶体渗透压中白蛋白尤为重要。2.血浆渗透压的数值:在体温为37℃时,血浆渗透压为720~797kPa(280~310mOsm)。血浆胶体渗透压约为3.33kPa(25mmHg)。上一页下一页返回第二节血浆(二)血浆渗透压的生理意义血浆渗透压具有吸取水分透过生物半透膜的力量。细胞膜和毛细血管壁由于是两种不同性质的生物半透膜,故表现出晶体渗透压与胶体渗透压不同的生理作用。1.晶体渗透压的作用是调节细胞内、外的水平衡,保持细胞的正常形态与功能。因为,血浆与组织液中晶体物质的浓度几乎相等,细胞膜允许水分子通过,不允许蛋白质通过,对一些无机离子如Na+、Ca2+等大多严格控制,不易通过。这就造成细胞膜两侧溶液的渗透压梯度,从而导致渗透现象的产生。但由于晶体比胶体溶质颗粒多,形成的渗透压高,因此血浆的晶体渗透压对维持细胞内、外水分的正常交换和分布,保持红细胞的正常形态有重要作用。例如,当血浆的晶体渗透压降低时,进入红细胞内的水分增多,致使红细胞膨胀,直至细胞膜破裂。红细胞破裂而使血红蛋白逸出,这种现象称为溶血(图3-2)。上一页下一页返回第二节血浆2.胶体渗透压的作用是调节毛细血管内、外的水平衡,保持血容量。因为毛细血管壁只允许水分子和晶体物质通过,不允许蛋白质通过,血浆中蛋白质含量高于组织液,这造成了血管内、外的渗透压梯度,所以毛细血管内、外水分的交流取决于胶体渗透压。血浆中的胶体渗透压比组织液中的胶体渗透压大,故血浆的胶体渗透压对调节毛细血管内、外水分的正常分布,促使组织中水分渗入毛细血管以维持血容量具有重要作用(图3-3).三、血浆酸碱度正常人血浆的pH值为7.35~7.45。这对维持机体的正常代谢和功能活动是十分重要的。当血浆的pH值低于7.35时为酸中毒,高于7.45时为碱中毒,血浆的pH值低于6.9或高于7.8,将危及生命。上一页返回第三节血细胞一、红细胞生理(一)红细胞的形态和数量1.形态。在正常人体中,成熟的红细胞没有细胞核,呈双凹圆碟形,边缘厚,中央薄,直径为6~9μm,平均为8μm。2.数量。血细胞中数量最多的是红细胞,正常男性的红细胞数为4.0~5.5×1012/L,正常女性的红细胞数为3.5~5.0×1012/L。红细胞内血红蛋白含量的正常值,成年男性为120~160g/L,成年女性为110~140g。3.生理变动。初生婴儿的红细胞较多,可超过6.0×1012/L,在几周内减少;长期居住在高原的人要比居住于海平面的人的红细胞多;运动时比安静时红细胞多;营养好、体格强壮者一般红细胞较多。下一页返回第三节血细胞(二)红细胞的生理功能红细胞的主要功能是运输氧和二氧化碳,并对血液的酸碱度变化起缓冲作用,这两种生理功能都是由红细胞内的血红蛋白来实现的。在体内,血红蛋白只有存在于红细胞中才能发挥作用。红细胞被破坏时,血红蛋白被释放到血浆中就丧失作用。(三)红细胞的生理特性1.红细胞的可塑变形性。呈双凹碟形的红细胞表面积要比等体积的球形细胞增加40μm2,可以发生很大的变形。红细胞在全身血管中运行时,常要挤过口径比它直径小的毛细血管和血窦孔隙,这时红细胞将发生变形,通过后又恢复原状,这种变形称为愈可塑性变形(图3-4)。表面积与体积的比值愈大,变形的能力愈强。当红细胞的形状改变而使膜表面积减小或胞浆黏度升高,或膜弹性下降时,其变形能力均降低。例如,遗传性球形红细胞增多症患者的红细胞膜表面积减小,变形能力减弱。上一页下一页返回第三节血细胞2.红细胞膜的渗透脆性与溶血。(1)红细胞膜的渗透脆性是指红细胞膜对低渗溶液的抵抗力。(2)脆性试验。临床上将红细胞置于一系列渗透压不同的低渗溶液中,观察红细胞膜对低渗溶液抵抗力的大小,此为脆性试验。(3)生理意义。正常人的红细胞脆性也有差别。一般来说,初成熟的红细胞脆性小,衰老的红细胞脆性大。红细胞在脾脏内停留一段时间后,脆性大大增加。3.红细胞的悬浮稳定性(1)概念。虽然红细胞的比重大于血浆,但血液中的红细胞能够彼此间保持一定的距离,相当稳定地悬浮于血浆中,红细胞下沉的速度十分缓慢,这种特性叫作红细胞的悬浮稳定性。上一页下一页返回第三节血细胞(2)血沉。临床上,将血液置于含有抗凝剂的沉降管中,观察1小时末血柱上方出现的血浆层高度(毫米数)表示红细胞下沉的速率,此称为红细胞沉降率(简称“血沉”,ESR)。用韦氏法测定血沉,其正常值在成年男性第1小时末为0~15mm,女性为0~20mm。(3)血沉的意义。血沉的快慢是衡量红细胞悬浮稳定性的指标。在月经期,妊娠或患某些疾病,如活动性肺结核、风湿热、恶性肿瘤等疾病的病程中常出现血沉加快。这主要是因为血液中的红细胞发生了叠连。(四)红细胞的生成与破坏正常人的红细胞数量在一定范围内波动,这是红细胞的生成与破坏经常保持动态平衡的结果,即红细胞破坏增加时,红细胞生成也增加。各种原因破坏了这种平衡,都会导致疾病的发生。上一页下一页返回第三节血细胞1.红细胞生成。(1)红骨髓的正常造血功能。红骨髓的造血干细胞,分化成为红系定向祖细胞,增殖分化成原红母细胞,然后经早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞、网织红细胞而至成熟红细胞。从原红母细胞到中幼红细胞阶段,经历3~5次有丝分裂,每次有丝分裂约持续一天。一个原红母细胞可产生8~32个晚幼红细胞。晚幼红细胞不再分裂,成为网织红细胞。网织红细胞在骨髓中停留约2天。因此,由原红母细胞发育至网织红细胞并释放人血,历时6~7天。(2)足够的造血原料。铁和蛋白质是血红蛋白的基本组成成分,因而是重要的造血原料。通常饮食中的蛋白质供应量能满足需要,铁可因各种原因出现缺乏,铁是合成血红蛋白的原料之一。成人每天只需从食物中吸收1mg(约为日需量的5%)铁以补充排泄的铁,其余95%的铁来自体内红细胞破坏后铁的再利用。上一页下一页返回第三节血细胞(3)红细胞成熟因子。在红细胞的发育过程中,维生素B12和叶酸是红细胞DNA合成所不可缺少的辅酶。叶酸在体内须转化成四氢叶酸后,才能参与DNA的合成。叶酸的转化需要维生素B12的参与。维生素B12缺乏时,叶酸的利用率下降,这可引起叶酸的相对不足。因此,缺乏叶酸或维生素B12时,DNA的合成减少,幼红细胞分裂增殖减慢,红细胞体积增大,这导致巨幼红细胞性贫血。2.红细胞的破坏。红细胞的平均寿命为120天,每天有0.8%的衰老的红细胞被破坏。(1)破坏因素。衰老的红细胞脆性增加,细胞内酶异常的红细胞易发生破坏。在血流湍急处,脆性较大的红细胞可因机械撞击而破裂;在通过微小孔隙时,可塑性变形能力减退的红细胞容易滞留在脾、肝等处,而被巨噬细胞所吞噬。脾功能亢进,可使红细胞破坏增加,引起脾性贫血。上一页下一页返回第三节血细胞(2)破坏场所。90%的衰老红细胞在网状内皮系统,如脾、肝和骨髓中进行。这些器官内含有吞噬细胞,能吞噬衰老的、受损的和形态异常的红细胞;血液中的中性粒细胞和单核细胞也能吞噬衰老的红细胞;轻度损伤和形态轻度异常的红细胞主要为脾脏所清除。因机械撞击而破裂的红细胞约占10%。(五)红细胞生成的调节在循环血液中,红细胞数量在一定的范围内波动。红细胞过多会增加血液黏滞性,不利于血液流动;红细胞过少又满足不了气体运输的需要。红细胞正常值的维持,与其形成和破坏器官协调活动有关。早期红系祖细胞称为爆式红系集落形成单位,其生成依赖于爆式促进因子(BPA)的刺激作用。晚期红系祖细胞称为红系集落形成单位,主要接受促红细胞生成素(EPO)的调节。上一页下一页返回第三节血细胞1.组织缺氧的反馈作用。关于红细胞生成的调节,目前一般认为血中氧分压(PO2)的变动是调控骨髓造血功能的主要因素。当血中氧分压降低时,肾脏可释放促红细胞生成素(EPO),EPO是一种分子量为34000的糖蛋白。其主要作用是促进晚期红系祖细胞的增殖和向前体细胞分化,并加速前体细胞的增殖分化,还促进骨髓释放网织红细胞。它对早期红系祖细胞的增殖和分化也有促进作用。当红细胞数量增加,机体缺氧得到缓解时,肾脏释放的促红细胞生成素也随之减少。因此,EPO还调节红细胞生成的反馈,使血中红细胞的数量保持相对恒定(图3-5)。2.雄激素的作用。雄激素能产生红细胞生成酶,直接刺激骨髓造血组织,使红细胞生成增多;也能作用于肾脏,使其分泌的促红细胞生成素增多。因此,青春期以后男性红细胞的数量和血红蛋白含量均高于女性,但未发现这与其反馈调节有关。上一页下一页返回第三节血细胞二、白细胞生理(一)白细胞的分类、计数和生理波动范围1.分类。按其形态可分为三类。一类的细胞质中有特殊的嗜颗粒,简称粒细胞,包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞;其他两类分别是单核细胞和淋巴细胞。2.计数。在血细胞中,白细胞数量最少。正常成人的白细胞总数为4.0~10.0×109/L,其中中性粒细胞占白细胞总数的50%~70%,嗜酸性粒细胞占0%~7%,嗜碱性粒细胞占0%~1%,淋巴细胞占20%~30%,单核细胞占2%~8%。3.生理波动范围。白细胞总数的生理波动范围较大,下午的白细胞总数比早晨多;每次进餐时也稍有增加;在激烈运动时白细胞总数显著增加,新生儿的白细胞总数特别多,平均超过20000/mm3,两周后达正常人的最高值,到青春期才接近成人的水平。上一页下一页返回第三节血细胞(二)白细胞的生理功能1.中性粒细胞又称为多形核白细胞,它占粒细胞的绝大部分。其在循环血液中的停留时间仅为6~8小时,很快进入组织中发挥作用。在血管内中性粒细胞的一半参与血液循环,称为循环池;另一半附着在小血管壁上,称为边缘池。(1)中性粒细胞具有非特异吞噬能力,是机体抵抗病原微生物,尤其是化脓性细菌感染的一道重要防线,在血液的非特异性细胞免疫系统中起重要作用。当炎症发生时,中性粒细胞被趋化因子吸引到炎症部位吞噬细菌,并用其所含的溶酶体酶将细菌及组织碎片分解。本身即解体并释放出溶酶体酶,后者可溶解周围组织,并与死亡的白细胞一起形成脓液。上一页下一页返回第三节血细胞(2)中性粒细胞的运动能力和吞噬活动很强。(3)中性粒细胞具有复杂的杀菌系统。临床上中性粒细胞增高,往往表示可能为化脓性细菌急性感染,如肺炎、扁桃体炎等。中性粒细胞数量减至1×109/L时,机体抵抗力明显降低。2.单核细胞。这类细胞胞体较大,在血液中大约循环72小时,然后进入组织,体积逐渐增大,成为巨噬细胞。(1)单核细胞具有非特异的吞噬能力,但吞噬能力较弱。当它进入肝、脾、肺、骨髓、淋巴结、浆膜腔等部位后,可转变为巨噬细胞,单核巨噬细胞内含有较多的非特异性酯酶及溶酶体颗粒,具有更强的吞噬作用。这类细胞被激活后能合成和释放多种细胞因子,例如白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子等,其吞噬力大为增加,能吞噬较大的颗粒,并消化入侵的病原微生物。上一页下一页返回第三节血细胞(2)处理衰老的、死亡的或受损的细胞及其碎片。(3)单核巨噬细胞还参与激活淋巴细胞的特异性免疫功能。调节其他细胞的生长,在细胞特异性免疫应答的诱导和调节中起重要作用。3.嗜酸性粒细胞。血液中嗜酸性粒细胞的数目有明显的昼夜周期性变化,清晨细胞数减少,午夜细胞数增多。嗜酸性粒细胞的胞质中含有较大的嗜酸性颗粒,内含氧化物酶和碱性蛋白。嗜酸性粒细胞的主要作用是:(1)嗜酸性粒细胞具有较弱的变形运动和吞噬能力。(2)它能在过敏反应的局部聚集,产生前列腺素E,能限制嗜碱性粒细胞和肥大细胞在过敏反应中的作用,释放组胺酶等酶类,分解破坏嗜碱性粒细胞释放的组胺等活性物质,抑制嗜碱性粒细胞合成和释放生物活性物质;吞噬抗原抗体复合物,并通过溶酶体的消化作用,减轻抗原抗体复合物对机体的损伤作用。上一页下一页返回第三节血细胞(3)它参与对蠕虫的免疫反应。嗜酸性粒细胞可借助其膜表面的免疫球蛋白FC片段的受体和补体粘着于蠕虫体上,并利用其颗粒内所含的酶类损伤蠕虫体。4.嗜碱性粒细胞。这类细胞在血液中平均循环约12小时。细胞质中含有较大的嗜碱性颗粒,它们均无吞噬能力,这类细胞表面有IgE的FC受体,当与相应IgE的FC段结合后,可导致细胞脱颗粒,释放各种介质,引起变态反应。嗜碱性粒细胞胞浆中较大的碱性深染的颗粒中含有多种生物活性物质,主要有:(1)肝素作为酯酶的辅基,可增强血浆中脂肪的分解过程,同时肝素具有抗凝血作用。上一页下一页返回第三节血细胞(2)组胺和过敏性慢反应物质,均可使毛细血管的通透性增加,局部充血水肿,并可使支气管平滑肌收缩,而引起哮喘、荨麻疹,甚至过敏性休克等过敏反应。(3)嗜碱性粒细胞被激活时,释放的嗜酸性粒细胞趋化因子A可吸引嗜酸性粒细胞,使其聚集于局部,以限制嗜碱性粒细胞在过敏中的作用。5.淋巴细胞具有后天获得的特异的体液免疫和细胞免疫功能,是构成机体防御系统的重要组成部分。通过体液免疫,可产生特异性抗体,以凝集、沉淀、中和及溶解入侵的病原微生物和病毒;通过细胞免疫,淋巴细胞可释放细胞毒性物质以毁坏入侵的真菌和病毒以及肿瘤细胞。血液中的淋巴细胞按其发生和免疫功能的差异,通常分为T淋巴细胞和B淋巴细胞两类。上一页下一页返回第三节血细胞(三)白细胞的生成和破坏1.白细胞的生成。白细胞的分化和增殖受一组造血生长因子,又称集落刺激因子(CSF)的调节。这些因子是由淋巴细胞、单核巨噬细胞、成纤维细胞及内皮细胞合成和分泌的。成人的各类白细胞均起源于骨髓的干细胞。除淋巴细胞外,其他细胞均在骨髓中发育成熟。目前有两种干细胞:一种是髓系干细胞,生成各种定向祖细胞,而后形成各种粒细胞、单核细胞、红细胞和血小板;另一类是淋巴系干细胞,由此生成各种淋巴细胞。淋巴细胞和单核细胞主要在脾、淋巴结、消化管壁内的淋巴组织中发育成熟。在白细胞的生成过程中,需要维生素B12、叶酸、蛋白质的参与。粒细胞的生成受集落刺激因子(CSF)的调节。CSF包括:粒巨噬细胞集落刺激因子(GMCSF)、粒细胞集落刺激因子(GCSF)、巨噬细胞集落刺激因子(MCSF)等。上一页下一页返回第三节血细胞2.白细胞的破坏。衰老的白细胞主要被肝、脾内的单核巨噬细胞吞噬分解;还有一部分白细胞可由黏膜上皮渗出,随分泌物一起排出体外。3.白细胞的寿命。各种白细胞的寿命不同。一般来说,粒细胞在血液中的寿命不到1天。中性粒细胞在循环血液中停留8小时左右进入组织,3~4天后衰老死亡。单核细胞在血液中仅停留几小时至几天,然后进入组织,并发育成巨噬细胞,在组织中可存活3个月。T淋巴细胞的生存时间可超过1年,B淋巴细胞仅生存数天。三、血小板生理血小板也称血栓细胞,是参与血液凝固和生理性止血功能的重要成分。正常人的血小板含量为(100~300)×109/L。血小板经常随着机体情况的不同而改变,通常午后较清晨高,冬季较春季高,餐后和运动后,血小板均增加;组织损伤、外科手术,以及大量失血后,血小板都随着增加。上一页下一页返回第三节血细胞(一)血小板的主要功能1.参与生理性止血的全过程,包括血管收缩、血小板血栓的形成和纤维蛋白凝块的形成与维持。小血管破裂出血时,引起一系列止血过程,通常数分钟后出血自然停止,这称为生理性止血。生理性止血机制主要与血小板的功能和血液凝固密切相关。其过程是:首先,局部发生血管收缩反应。由于神经反射作用和血小板释放的5羟色胺(5HT)等缩血管物质的作用,局部受损伤血管发生收缩反应,以缩小或封闭血管伤口,减缓血流,产生暂时性的止血效应。接着血小板粘附、聚集,形成松软的血小板栓子。最后,在血小板的参与下促进血液凝固,并进一步使血块收缩,形成坚实的血小板栓子(图3-6)。上一页下一页返回第三节血细胞2.参与凝血功能。在血液凝固这一复杂的生化反应中,血小板起重要作用。(1)激活的血小板可释放血小板第Ⅲ因子(PF3),即血小板磷脂,为凝血因子提供磷脂表面,参与内、外源性凝血途径中第Ⅹ和第Ⅱ因子的激活。(2)血小板质膜表面还结合了多种凝血因子,如第Ⅰ、第Ⅴ、第Ⅵ、第因子等,这可增加局部凝血因子浓度,加速凝血过程。(3)血小板内收缩蛋白收缩,可使血块收缩。临床上常作血块收缩试验,以检验血小板的功能。上一页下一页返回第三节血细胞3.维持血管内皮的完整性。血小板对毛细血管内皮细胞有营养和支持作用,有维持毛细血管的正常通透性,使红细胞不易逸出的作用。血小板能填补血管壁内皮脱落处的空隙,并融合入毛细血管内皮细胞。这表明,血小板对修复和维持毛细血管内皮的完整具有重要作用。4.促进和抑制纤维蛋白溶解。在纤维蛋白形成的早期,血小板释放第Ⅵ因子(PF6),这可抑制纤维蛋白溶解过程的发生;当血小板粘附、聚集后释放5羟色胺,可刺激血管内皮细胞释放血管激活物,激活纤溶酶原,促使纤维蛋白降解。可见血小板既促进纤溶,又抑制纤溶。上一页下一页返回第三节血细胞(二)血小板的生理特性1.粘附。血小板与非血小板表面的粘着称为粘附。参与血小板粘附的主要成分包括血小板膜糖蛋白、血管内皮下组织及血浆成分,主要是vonWillebrand因子(简称vWF)。粘附的可能机制是,血管受损后血管壁胶原纤维暴露,vWF首先与胶原纤维结合,然后与血小板膜糖蛋白结合,因此vWF起桥梁作用。血小板粘附功能出现障碍时,会产生出血倾向。2.聚集。血小板相互粘着的过程称为聚集。血小板发生粘附后即被迅速激活,产生变形、粘附、聚集和释放反应。聚集开始,血小板由圆盘形变成球形,伸出一些小的伪足,并释放其胞浆颗粒内的活性物质。上一页下一页返回第三节血细胞3.释放。血小板被激活后,释放其颗粒中内容物的过程称为释放。致密颗粒释放的主要物质有ADP、ATP、5羟色胺、Ca2+;a颗粒释放的物质有血小板因子4、5(PF4、PF5),vWF、纤维蛋白原、凝血酶敏感蛋白、血小板源性生长因子等;溶酶体主要释放酸性蛋白水解酶和组织水解酶。这些物质均与血小板的功能相关。引起血小板释放的机制尚不清楚,人们目前认为其可能与血小板内Ca2+浓度及微管环状带和骨架蛋白的收缩有关。4.收缩。血小板具有收缩能力。血小板的收缩与血小板的收缩蛋白有关。在血小板中存在着类似肌肉的收缩蛋白系统,包括肌动蛋白、肌凝蛋白、微管及各种相关蛋白。5.吸附。血小板表面可吸附血浆中的多种凝血因子,如果血管内皮破损,随着血小板粘附和聚集于破损的局部,局部凝血因子浓度升高,这有利于血液凝固和生理性止血。上一页下一页返回第三节血细胞(三)血小板的生成、破坏和调节1.血小板的生成。血小板也是来源于骨髓的造血干细胞。造血干细胞分化成巨核系祖细胞,再分化为巨核细胞。不同于一般细胞的是,巨核细胞能进行核的有丝分裂,但胞浆不分裂,因此其染色体数不是二倍体,而是成倍增加,甚至达64倍体。在发育过程中,巨核细胞膜折入胞质中形成分界膜,并逐渐发育成网,将胞质分隔成许多小区,骨髓窦壁外的成熟巨核细胞的胞质伸向窦腔并脱落,即成为血小板进入血流。进入血液的血小板约70%在外周血中循环,其余部分贮存于脾中。2.血小板的破坏。进入血液循环的血小板的平均寿命为4~14天,但只在开始的两天具有生理活性。在生理性止血活动中,血小板聚集后自身解体,释放出全部活性物质。血小板还可以融入血管内皮细胞,这属于在发挥生理功能时的消耗。血小板的衰老是被破坏的主要原因。衰老的血小板在脾、肝及肺组织被吞噬掉。因此,脾功能亢进时会产出血倾向。上一页下一页返回第三节血细胞3.血小板的调节。血小板生成素(TPO)是特异性调节巨核细胞系的生长因子,是体内血小板生成调节最重要的生理性调节因子。TPO还能促进造血干细胞的生长,主要由肝细胞产生,肾脏可少量产生。TPO是由332个氨基酸组成的糖蛋白,其分子量为50~70kD。它能刺激造血干细胞向巨核系祖细胞分化,并促进巨核系祖细胞增殖、分化,以及巨核细胞的成熟和释放血小板。TPO的生成速率不受血小板数目的影响,无论血小板的数量是多少,肝脏TPO都是以恒定的速率生成并释放。血小板膜上含有高亲和力的TPO受体,该受体可与TPO结合而将TPO从循环中清除。上一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解一、血液凝固血液由流动状态变成胶冻状血块的过程,称为血液凝固。血液凝固是一系列复杂的生物化学反应过程。其实质就是血浆中的可溶性纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白的过程。这种血纤维交织成网,把血细胞网罗起来形成血凝块。血液凝固后1~2小时,血块又发生收缩,并析出淡黄色液体,后者称为血清。血清与血浆的区别在于血清中缺乏纤维蛋白原和被消耗的其他某些凝血因子。血液凝固是一系列复杂的酶促反应过程,需要多种凝血因子的参与。(一)凝血因子参与凝血过程的物质称为凝血因子。凝血因子主要有14种。世界卫生组织(WHO)按其发现的先后,以罗马数字依次命名12种(简称FⅠ~FⅩⅢ,其中FⅥ是血清中活化的FVa,它已不再被视为独立的凝血因子),作为国际上通用的名称(表3-1)。下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解(二)血液凝固过程血液凝固是由凝血因子按一定顺序相继激活而生成的凝血酶最终使纤维蛋白原变成纤维蛋白的过程。血液凝固的基本过程大致分为凝血酶原酶复合物的形成、凝血酶的形成及纤维蛋白的形成三个步骤,即1.凝血酶原酶复合物的形成。凝血酶原酶复合物是因子Xa、V、Ca2+和PF3同时并存的总称。只有这四种物质同时出现才能发挥激活凝血酶原的作用。其中因子X的激活过程,按其起始点和参与的凝血因子的不同,可分为内源性激活和外源性激活两条途径。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解(1)内源性凝血途径。完全依靠血浆内的凝血因子,从因子Ⅻ激活开始,至因子X激活的过程,称为内源性凝血途径。心血管内膜受损后暴露出来的胶原纤维可使因子Ⅻ被激活成Ⅻa,Ⅻa又能激活前激肽释放酶,使之成为激肽释放酶;后者对因子Ⅻ的激活有正反馈作用。Ⅻa能激活因子Ⅺ。以上过程通称为表面激活阶段。(2)外源性凝血途径。在血管外组织释放的因子Ⅲ(组织因子)的参与下,因子X被激活的过程,称为外源性凝血途径。当组织损伤、血管破裂时,组织细胞释放因子Ⅲ,从而启动外源性凝血过程。因子Ⅲ与血浆中的Ca2+和因子Ⅶ共同组成因子Ⅶ复合物,促使因子X被激活成Xa。外源性凝血的特点是速度快(图3-7)。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解2.凝血酶的形成。在凝血酶原酶复合物的作用下,凝血酶原被激活成为凝血酶。凝血酶原复合物中的因子V可使Xa激活凝血酶原酶的速度加快几十倍。凝血酶具有多种功能:①使纤维蛋白原(四聚体)从N端脱下四段小肽,转变成纤维蛋白单体;②激活F,生成a,在Ca2+的参与下,使纤维蛋白单体相互聚合,形成不溶于水的纤维蛋白多聚体凝块;③活化FV、FⅧ、FⅪ,形成凝血过程中的正反馈机制;④使血小板活化,为因子Ⅹ酶复合物和凝血酶原酶复合物的形成提供有效的磷脂表面,也可加速凝血。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解3.纤维蛋白的形成。凝血酶原被水解而激活成凝血酶时,便脱离了PF3的磷脂表面而进入血浆。凝血酶本身也具有加速凝血酶原水解的正反馈作用。凝血酶的主要作用是使纤维蛋白原转变为纤维蛋白。同时凝血酶还激活因子Ⅻ,在Ca2+的参与下,Ⅻa使纤维蛋白单体形成稳固的纤维蛋白多聚体,这个过程称为血纤维形成阶段。(三)抗凝系统正常血液中虽含有各种凝血因子,但不会发生血管内广泛的凝血现象。其原因为:①正常血管内皮完整光滑,血液中无因子Ⅲ,故不会启动内源性或外源性凝血过程。②凝血过程早期阶段较缓慢,而血液循环很快,可不断将少量被活化的凝血因子稀释冲走并被肝脾等处的巨噬细胞吞噬破坏,这使早期的凝血过程不能完成。③正常血浆中存在着抗凝系统,分为细胞抗凝系统(如单核吞噬细胞系统)和体液抗凝系统(如抗凝血酶Ⅲ等)。抗凝血酶和肝素是血浆中最主要的抗凝物质。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解1.抗凝血酶Ⅲ是由肝细胞和血管内皮细胞分泌的。它占血浆生理性抗凝活性的75%,是通过本身分子中的精氨酸残基与Ⅱa、Ⅶa、Ⅸa、Xa等凝血因子活性部位的丝氨酸残基结合,使活化型的因子Ⅱa、Ⅶa、Ⅸa、Xa失活。在正常情况下,抗凝血酶Ⅲ作用不强,不能有效地抑制凝血,但它与肝素结合后,抗凝作用可增加上千倍。2.肝素主要由肺和肠黏膜的肥大细胞和嗜碱性粒细胞产生。它的强大抗凝作用是由于它能增强抗凝血酶的作用。肝素在一定条件下对血小板的粘附、聚集和释放也具有抑制作用,它能抑制因子Ⅸ的激活和纤维蛋白的形成。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解3.蛋白质C(PC)主要由肝脏合成,以酶原的形式存在于血浆,当凝血酶与血管内皮细胞上的凝血酶调制素结合后,激活蛋白质C,后者可水解FⅧa和FVa,抑制FX及凝血酶原的激活,同时还能促使纤维蛋白溶解。4.组织因子途径抑制物(TFPI)主要由血管内皮细胞产生,是外源性途径特异性抑制剂,也是体内主要的生理性抗凝物质,可与FXa、FⅦa组织因子途径复合物结合,形成组织因子FⅦaTFPIFXa四聚体,从而灭活FⅦa组织因子复合物,因此负反馈性抑制外源性凝血途径。(四)血液凝固的加速与抗凝1.加速血液凝固:(1)如进行外科手术时,常用温盐水纱布或明胶海绵压迫伤口,这就是利用粗糙面激活因子Ⅺ并促使血小板解体释放凝血因子。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解(2)利用温热加速酶促反应,使血液凝固加速,有利于止血。(3)为防止维生素K的缺乏,病人在手术时大出血,常在术前注射维生素K,促使肝脏合成凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、X,以加速血液凝固。2.抗凝。在血液检验和输血中,需要不凝固的血液,常在抽出体外的血液中加入适量的抗凝剂。如加入草酸铵或草酸钾,它们可与血浆中的Ca2+结合成不易溶解的草酸钙;加入柠檬酸钠,它可与Ca2+形成不易电离的可溶性络合物。两者都可使血浆中的Ca2+显著减少或消失,达到抗凝作用。由于草酸盐对机体有毒性,故不宜用于输血,但为血液检验所常用。而少量柠檬酸钠对机体无毒性,因此临床上输血时常被用作抗凝剂。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解二、纤溶系统纤维蛋白溶解纤溶系统是纤维蛋白溶解系统的简称。血纤维被血浆中的纤溶系统分解液化的过程,称为纤维蛋白溶解,简称“纤溶”。纤溶系统主要包括纤溶酶原、纤溶酶、纤溶原激活物和纤溶抑制物。纤溶可分为纤溶酶原的激活与纤维蛋白的降解两个基本阶段(图3-8)。(一)纤溶过程1.纤溶酶原的激活。(1)纤溶酶原激活物主要在肝、骨髓、嗜酸性粒细胞和肾内生成。正常人血浆中纤溶酶原的浓度为100~200mg/L。它平时以无活性的状态存在,经各种激活物的作用,可被水解成纤溶酶。纤溶酶原激活物主要有以下几种:上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解①血管激活物由小血管内皮合成并释放入血液,它使血浆内激活物浓度维持在基础水平。②组织激活物存在于很多细胞的溶酶体中,当组织损伤时组织激活物被释放出来促进纤维蛋白溶解。③活化的因子Ⅻ可使血浆中无活性的前激肽释放酶激活成激肽释放酶,间接激活纤溶酶原。这种作用可能对维持血凝与纤溶之间的动态平衡具有一定的意义。(2)纤溶酶原激活的途径。纤溶酶原激活的途径有两条:①内源性途径:当FⅫ被激活时,前激肽释放酶经FⅫa作用转化为激肽释放酶,后者使纤溶酶原转变为纤溶酶,引起纤溶过程。上一页下一页返回第四节血液凝固和纤维蛋白溶解2.纤维蛋白与纤维蛋白原的降解:纤溶酶原在纤溶酶原激活物的作用下转变为纤溶酶。纤溶酶是一种丝氨酸蛋白酶,其性质与胰蛋白酶相似,在血浆中是一种活性最强的蛋白酶,但特异性较小。它可使纤维蛋白原和纤维蛋白肽链分子中的赖氨酸精氨酸键裂解,使整个分子分割成多个可溶性的小肽,称为纤维蛋白降解产物(简称EDP),从而使血纤维溶解。这些降解产物通常不再发生凝固。(二)纤溶抑制物血浆中还有多种对抗纤溶的物质,称为纤溶抑制物。其按作用环节分两类:抑制纤溶酶原激活的抗活化素;抑制纤溶酶作用的抗纤溶酶和ɑ2巨球蛋白。它们能抑制纤溶酶或纤溶酶原激活物的活性。正常血液中抗纤溶酶的作用远强于纤溶酶,故纤溶酶难以发挥作用,不易对血浆中的纤维蛋白原和其他凝血因子起水解作用。上一页返回第五节血型一、血型与红细胞凝集血型是指红细胞膜上特异性抗原的类型。若将血型不相同的两个人的血液滴加在玻片上并使之混合,则红细胞可聚集成族,这一现象称为红细胞凝集。补体的作用,可引起凝集的红细胞破裂,发生溶血。当给人体输入血型不相容的血液时,在血管内可发生红细胞凝集和溶血反应,甚至危及生命。因此,血型鉴定是输血的前提。由于血型是由遗传决定的,血型鉴定对法医学和人类学的研究也具有重要价值。红细胞凝集的本质是抗原抗体反应。红细胞膜上抗原的特异性决定了其抗原决定族,这些抗原在凝集反应中被称为凝集原,能与红细胞膜上的凝集原起反应的特异抗体则