生理學(xué)：血液的功能

1、血液的功能,Function of Blood,第三篇,第六章 血細(xì)胞的生理,Transportation Buffer Sustained body temperature Homeostasis of internal environment Physiological hemostasia Defenses,Function of blood,第一節(jié) 血細(xì)胞概述,血液由血細(xì)胞和血漿(Plasma)組成,一、血液的組成,Hematocrit (血細(xì)胞比容),Blood is separated into plasma, erythrocytes, and a small amount of

2、 leukocytes and platelets, which rest on the erythrocytes. The Hematocrit measurement includes only the erythrocytes and does not measure the leukocytes and platelets.,血細(xì)胞占血液容積的百分比。 成年男性40%-50%，成年女性37%-48%。,Male,Female,人體各部分體液中電解質(zhì)的含量（mEq/kg H2O）,7,血漿蛋白(plasma proteins) 白蛋白、球蛋白(1、2、和)、纖維蛋白原,血漿蛋白電泳圖,血

3、漿膠體滲透壓，運(yùn)輸，緩沖pH變化，參與血凝、抗凝、纖溶、防御,血液的理化特性,血液的比重 全血：1.0501.060; 血漿：1.0251.030 血液的粘度(viscosity)：水相比的相對(duì)粘度。 全血：45，主要取決于紅細(xì)胞數(shù)。 血漿：1.62.4，主要取決于血漿蛋白含量。 血漿pH 7.357.45，緩沖對(duì) 血量 占體重78%，循環(huán)血量，儲(chǔ)存血量,血漿滲透壓,Osmosis (滲透作用) water moves along its concentration gradient across a semi-permeable membrane. Water moves to dilute

4、 a solute.,Osmotic pressure is pressure exerted to counter the movement of water to dilute something,Osmolarity,Describes the number of particles in solution The direction of water movement can be predicted Number of particles in 1 liter of solution Is expressed as osmoles/L, or OsM If very dilute:

5、milliosmoles/L, or mOsM Human body, approx 300 mOsM (770 kPa),Osmolarity : number of particles in 1L,NaCl = Na+ + Cl-,1 M glucose = 1 OsM glucose 1M NaCl = 2 OsM NaCl，because NaCl disassociates to 2 ions in solution.,血漿滲透壓及其作用,血漿滲透壓(osmotic pressure)：300 mOsM (770 kPa)，主要來(lái)自溶解在血漿中的晶體物質(zhì)。 1. 晶體滲透壓(crys

6、tal osmotic pressure)：血漿中晶體物質(zhì)形成，80%來(lái)自Na和Cl。意義：保持細(xì)胞內(nèi)外的水平衡。 2. 膠體滲透壓(colloid osmotic pressure)：3.3 kPa (25 mmHg)，血漿蛋白形成，主要是白蛋白。意義：保持血管內(nèi)外的水平衡。,1 mmHg = 0.133 kPa,與血漿滲透壓相比,血漿滲透壓： 等滲溶液 血漿滲透壓： 高滲溶液 血漿滲透壓： 低滲溶液,二、血細(xì)胞生成的部位,三、血細(xì)胞生成過(guò)程,All the types of blood cells are derived from stem cells in bone marrow.,CF

7、U-S: 脾集落形成單位；CFU-GEMM: 粒紅巨核巨噬系集落形成單位；BFU-E: 紅系爆式集落形成單位；CFU-E: 紅系集落形成單位；BFU-MK: 巨核系爆式集落形成單位；CFU-MK: 巨核系集落形成單位；CFU-GM: 粒單系集落形成單位；CFU-G: 粒系集落形成單位；CFU-M: 巨噬系集落形成單位；CFU-Eo: 嗜酸系集落形成單位；CFU-Ba: 嗜堿系集落形成單位；CFU-L: 淋巴系集落形成單位；CFU-B: B淋巴細(xì)胞集落形成單位；CFU-T: T淋巴細(xì)胞集落形成單位；G0:G0 期；G1/M: G1 期 /M 期,第二節(jié) 紅細(xì)胞生理,Erythrocyte (re

8、d blood cell, RBC),Normal adults,RBC Male, (4.0-5.5)1012/L Female, (3.5-5.0)1012/L Hemoglobin (Hb) （血紅蛋白） Male, 120-160 g/L Female, 110-150 g/L,一、RBC的生理特性,1. 可塑變形性 2. 滲透脆性：紅細(xì)胞對(duì)低滲溶液的抵抗能力。抵抗能力?。ㄔ诘蜐B溶液中易破裂）滲透脆性大。 3. 懸浮穩(wěn)定性（suspension stability)：雖然紅細(xì)胞比重大于血漿，但在加有抗凝劑的血液中，紅細(xì)胞下沉十分緩慢，紅細(xì)胞能相對(duì)穩(wěn)定地懸浮于血漿中的特性稱為懸浮穩(wěn)定性。

9、,紅細(xì)胞沉降率 (血沉，erythrocyte sedimentation rate, ESR),臨床上測(cè)定紅細(xì)胞下沉的速率 正常值：成年男性第1 h未為015 mm，女性為020 mm ESR快慢與紅細(xì)胞的疊連 (rouleaux formation)有關(guān) 影響紅細(xì)胞疊連的因素主要存在于血漿。 血漿纖維蛋白原、球蛋白ESR 血漿白蛋白 風(fēng)濕熱、活動(dòng)性肺結(jié)核,二、RBC的功能,主要功能是運(yùn)輸O2與CO2。 對(duì)機(jī)體內(nèi)的酸堿具有緩沖作用。,三、紅細(xì)胞生成的主要原料,合成血紅蛋白的基本原料：鐵和蛋白質(zhì)。成人體內(nèi)共有鐵34 g，其中約70存于血紅蛋白中。 人體鐵的來(lái)源包括食物中的“外源性鐵”和紅細(xì)胞破

10、壞后釋放出來(lái)的“內(nèi)源性鐵”Fe2+。 缺鐵性貧血 (低色素小細(xì)胞性貧血)。,2. 促使紅細(xì)胞發(fā)育成熟的因子,葉酸 (folic acid)和維生素B12 (vitamine B12)，加快細(xì)胞的分裂和增殖，促進(jìn)紅細(xì)胞的發(fā)育成熟。合成DNA必須有葉酸和維生素B12作為合成核苷酸的輔因子。 胃粘膜壁細(xì)胞分泌的內(nèi)因子(intrinsic factor)促進(jìn)的維生素B12 吸收。 巨幼紅細(xì)胞性貧血 (大細(xì)胞性貧血)。,四、 RBC生成的調(diào)節(jié),紅細(xì)胞生成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)：紅系祖細(xì)胞向紅系前體細(xì)胞的增殖分化。 紅系祖細(xì)胞分類： 早期紅系祖細(xì)胞：體外培養(yǎng)形成的集落大，爆炸樣分布形態(tài)爆式紅系集落形成單位(burst

11、 forming unit-erythroid, BFU-E)。 晚期紅系祖細(xì)胞：體外培養(yǎng)形成的集落小紅系集落形成單位(colony forming unit-erythroid, CFU-E)。,（一）紅細(xì)胞生成素 (erythropoietin, EPO),缺氧腎EPO骨髓刺激骨髓中紅細(xì)胞系統(tǒng)的定向干細(xì)胞生成原始紅細(xì)胞，加速?zèng)Q血紅蛋白合成，并促進(jìn)網(wǎng)織紅細(xì)胞和成熟紅細(xì)胞進(jìn)入血液，從而保持血液中紅細(xì)胞數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定。 負(fù)反饋。,Erythropoietin, EPO,（二） 雄激素(androgen),雄激素促進(jìn)RBC生成。 直接刺激骨髓，促進(jìn)幼紅細(xì)胞分裂繁殖和血紅蛋白合成； 促進(jìn)腎分泌EPO

12、； 促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。 雌激素抑制紅細(xì)胞的生成。,五、衰老RBC的破壞和清除,RBC平均壽命120 d。 衰老RBC變形能力弱，脆性增加。血流湍急處收機(jī)械沖擊而破損血管內(nèi)破壞；滯留在肝、脾、骨髓的血管或血竇的狹窄處，被巨噬細(xì)胞吞噬血管外破壞。,tun,第三節(jié) 白細(xì)胞生理（leukocyte, white blood cell, WBC),Normal adults, (4.0-10.0)109/L,Lymphocyte 20-40% involved in specific immunity,Monocyte 3-8% destroys infectious microorganims,Eosi

13、nophil 0.5-5% attacks parasites,Basophil 0-1% involved in inflammation,Leutrophil 50-70% destroys infectious microorganims,第三節(jié) 血小板生理 （platelet, thrombocyte),（100300）109/L 維持血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的完整性功能 參與凝血和生理性止血功能 血小板減少出血傾向,一、 血小板的生理特性,1粘附（adhesion）： 血小板有粘附于血管壁或其它異物表面的特性。 血管損傷，膠原纖維暴露，血小板的粘附。 與膠原帶正電荷、血小板表面帶負(fù)電荷有關(guān)。

14、,2釋放 (release),血小板受刺激后，致密體、-顆粒、溶酶體向外釋放活性物質(zhì)，如ADP、ATP、5-HT和兒茶酚胺等。,3聚集（aggregation）,血小板彼此互相聚合成團(tuán)的反應(yīng)。,A ： ADP 引起血小板聚集時(shí)血小板懸液透光度的增加呈雙相變化，表明血小板先迅速聚集，然后解聚，進(jìn)而發(fā)生更強(qiáng)的不可逆性聚集； B ：膠原引起血小板聚集時(shí)血小板懸液透光度呈單相性持續(xù)增高，表明血小板呈單一的不可逆性聚集,血小板的聚集曲線,第一時(shí)相聚集：迅速，可逆，主要由組織損傷釋放外源性 ADP引起； 第二時(shí)相聚集：較慢，不可逆，主要由血小板釋放內(nèi)源性ADP引起。 生理性致聚劑：ADP、血栓烷素 (血栓

15、素A2，thromboxane A2, TXA2)、 膠原、凝血酶等； 病理性致聚劑：細(xì)菌、病毒、免疫復(fù)合物、藥物等。 致聚劑通常引起血小板中cAMP減少，IP3、Ca2和cGMP增多。,血小板和內(nèi)皮細(xì)胞中前列腺素的代謝,TXA2 ：血栓烷 A2 PGI2 ：前列環(huán)素 ：表示促進(jìn) ：表示抑制,血小板內(nèi)的收縮蛋白收縮可導(dǎo)致血凝塊回縮和血栓硬化，有利于止血。 5吸附 (adsorption) 血小板能吸附血漿中多種物質(zhì)，特別是一些凝血園子，如凝血因子、等。一旦血管破損，大量血小板粘著。聚集于破損部位，局部凝血因子濃度升高，有利于凝血。,4收縮 (contraction),二、血小板的生理功能,（一

16、）維持血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的完整性,血小板融入毛細(xì)血管內(nèi)皮,（二）參與止血和凝血功能,出血時(shí)間 （bleeding time)：用針刺破耳垂或指尖使血自然流出，測(cè)定出血延續(xù)的時(shí)間。13 min。 血小板減少或功能缺陷出血時(shí)間或出血不止。,生理性止血的基本過(guò)程, 血管攣縮, 血小板血栓形成,血液凝固,Steps in platelet plug formation,生理性止血過(guò)程示意圖,5-HT ： 5- 羥色胺； TXA2 ：血栓烷 A2,三、血小板的生成與破壞,從骨髓成熟的巨核細(xì)胞 (megakaryocyte)裂解脫落而來(lái) 血小板生成素(thrombopoietin,TPO)：肝臟生成 壽命為

17、912天，僅最初兩天有生理功能 衰老的血小板主要在脾臟和肝臟被吞噬破壞（脾臟為主）,第七章 血液凝固和纖維蛋白溶解,血液由流動(dòng)的液體狀態(tài)變成不能流動(dòng)的凝膠狀態(tài)血液凝固或血凝 (blood coagulation)。 本質(zhì)是一系列酶促生化反應(yīng)，血漿中的纖維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿难w維。血纖維交織成網(wǎng)，將很多血細(xì)胞網(wǎng)羅在內(nèi)，形成血凝塊。,第一節(jié) 血液凝固,一、凝血因子 (blood clotting factors),血漿與組織中直接參與凝血的物質(zhì),凝血因子,除磷脂與因子(Ca2+)外，都是蛋白質(zhì)。 除 (組織因子，tissue factor, TF)外，均存在于血漿中。僅血細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞無(wú)TF表達(dá)。

18、 很多因子在肝臟合成，、的生成需維生素K參與。 具有酶特性的凝血因子都以無(wú)活性的酶原形式存在，需激活。如a。 最后的底物是。,二、凝血過(guò)程,三個(gè)基本步驟, ,Bloodclotting process,內(nèi)源性激活途徑和外源性激活途徑,因子x的激活可以通過(guò)兩種途徑： 內(nèi)源性激活途徑 (intrinsic route)：參與凝血的因子全部來(lái)源于血液。如僅血管內(nèi)膜受損或抽出血液置于玻璃管時(shí)發(fā)生的凝血。 外源性激活途徑 (extrinsic route)：始動(dòng)凝血的組織因子來(lái)自組織，而不是血液。如創(chuàng)傷出血后發(fā)生凝血的情況。,兩種激活途徑的起始步驟,intrinsic route 血管內(nèi)皮受損膠原纖維暴

19、露激活 extrinsic route 組織損傷釋放組織因子,凝血過(guò)程示意圖,血清,血液凝固后l2 h，血凝塊發(fā)生回縮，釋出淡黃色的液體血清(serum)。 血清與血漿的區(qū)別：血清缺乏纖維蛋白原和少量參與血凝的其他血漿蛋白質(zhì)，但又增添了少量血凝時(shí)由血小板釋放出來(lái)的物質(zhì)。,體內(nèi)生理性凝血機(jī)制,外源性凝血途徑在體內(nèi)生理性凝血反應(yīng)中起關(guān)鍵性作用。 組織因子是生理性凝血反應(yīng)的啟動(dòng)物，與結(jié)合后，激活X，啟動(dòng)凝血反應(yīng)。 由于組織因子鑲嵌在細(xì)胞膜上，可起錨定作用，使凝血過(guò)程局限于受損部位。,三、體內(nèi)血液凝固過(guò)程的調(diào)控,在時(shí)間和空間上都受到嚴(yán)格控制，多因素綜合作用。 （一）血管內(nèi)皮具有抗凝作用： 作為防止凝血

20、因子、血小板與內(nèi)皮下的成分接觸的屏障。 合成與釋放前列環(huán)素和NO，從而抑制血小板活化。 合成和釋放抗凝血酶III和組織因子途徑抑制物等抗凝物質(zhì)。,（二）凝血因子的激活局限于血管的受損部位,TF和膠原的暴露引起凝血因子激活和血小板粘附，TF鑲嵌在細(xì)胞膜上，起錨定作用。 因子X(jué)酶復(fù)合物對(duì)凝血酶原的激活在活化的血小板膜表面進(jìn)行，而血小板粘附在受損部位。 纖維蛋白吸附凝血酶。,（三）血流稀釋凝血因子、單核-巨噬細(xì)胞的吞噬作用等有助于防止凝血過(guò)程的擴(kuò)散（四）生理性抗凝物質(zhì)在抗凝中起重要作用,生理性抗凝物質(zhì),(1) 絲氨酸蛋白酶抑制物：以抗凝血酶為代表，可與凝血因子（a、a、a、a）上的絲氨酸殘基結(jié)合，將

21、其滅活。 (2) 蛋白質(zhì)C系統(tǒng)：蛋白質(zhì)C由肝合成，以酶原形式存在于血液中。凝血酶能激活蛋白質(zhì)C，使其有活性。在輔助因子的參與下，能滅活因子Va和a等，并能促進(jìn)纖維蛋白溶解。 (3) 組織因子途徑抑制物（TFPI）：主要來(lái)自血管內(nèi)皮細(xì)胞，是體內(nèi)主要的生理性抗凝物質(zhì)。可抑制a和a的活性。 (4) 肝素(heparin)：,酸性粘多糖 肥大細(xì)胞和嗜堿粒細(xì)胞產(chǎn)生 與抗凝蛋白結(jié)合，增強(qiáng)其活性 使抗凝血酶與凝血酶親和力增加100倍 使肝素輔助因子滅活凝血酶的速度加快1000倍 刺激內(nèi)皮細(xì)胞釋放TFPI和其它抗凝物質(zhì) 抗凝劑,肝素 (Heparin),體外延緩或阻止血液凝固的方法,降低溫度：參與凝血的酶活性

22、下降； 光滑的表面：減少血小板的聚集和解體，減弱對(duì)凝血過(guò)程的觸發(fā)。例如將血液表面涂有硅膠或石蠟的容器內(nèi)，可延緩血凝； 去Ca2：血凝固的多個(gè)環(huán)節(jié)都需Ca2。如在血液中加入某些能與鈣結(jié)合形成不易離解或不溶解的物質(zhì)，使血液缺乏Ca2，便可阻止血液凝固； 枸櫞酸鈉可與Ca2結(jié)合形成不易解離但可溶解的絡(luò)合物血庫(kù) 草酸銨、草酸鉀能與Ca2結(jié)合成不易溶解的草酸鈣化驗(yàn)(體外) 肝素體內(nèi)、體外。,第二節(jié) 纖維蛋白溶解 (纖溶,fibrinolysis),血凝過(guò)程中形成的不溶性纖維蛋白可在水解酶的作用下，變成可溶性的纖維蛋白降解產(chǎn)物。 意義: 使纖維蛋白凝塊溶解，防止血栓形成，保證血流通暢。 還參與組織修復(fù)和血

23、管再生過(guò)程。,血漿中有纖溶酶原，被激活成纖溶酶(plasmin)后，可水解纖維蛋白等凝血因子。 (1) 內(nèi)源性激活途徑：某些凝血因子如a、激肽釋放酶等 (2) 外源性激活途徑：纖溶酶原激活物 內(nèi)皮細(xì)胞合成釋放血管激活物 其它組織合成釋放組織激活物(腎尿激酶),在組織修復(fù)、傷口愈合時(shí)釋放較多。 鏈激酶,一、 纖溶酶原(plasmiongen)的激活,纖溶酶可水解纖維蛋白原和纖維蛋白成可溶性的纖維蛋白降解產(chǎn)物，這些降解產(chǎn)物不會(huì)再凝固。,二、纖維蛋白與纖維蛋白原的降解,三、纖溶抑制物,纖溶酶原激活物抑制劑-1 (plasminogen activator inhibitor type-1，PAI-1

24、)：抑制纖溶酶原激活物。 2-抗纖溶酶：抑制纖溶酶。 防止血塊過(guò)早溶解和避免出現(xiàn)全身性纖溶。,Fibrinolysis,催化作用 變化方向 抑制作用,血型(blood group)：血細(xì)胞上特異抗原的類型。 紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板都有血型，通常指紅細(xì)胞血型。 白細(xì)胞與血小板上除了存在A、B、H、MN、P等紅細(xì)胞抗原外，還存在特有的抗原。 人白細(xì)胞抗原 (human leukocyte antigen, HLA)是人類白細(xì)胞上最強(qiáng)的同種抗原。HLA系統(tǒng)由數(shù)量眾多的抗原所組成。 血小板上還存在PI、Zw、Ko等特有的抗原。 器官移植、免疫排斥反應(yīng)、輸血,第八章 血型、血量與輸血,紅細(xì)胞凝集 (ag

25、glutination),將血型不相容的兩個(gè)人的血滴放在玻片上混合，其中的紅細(xì)胞即凝集成簇凝集。紅細(xì)胞凝集有時(shí)還伴有溶血。 輸血：血型不合紅細(xì)胞凝集堵塞血管、溶血、過(guò)敏反應(yīng)危及生命。 紅細(xì)胞凝集的本質(zhì)是抗原抗體反應(yīng)。,凝集原與凝集素,凝集原(agglutinogen)抗原，其特異性完全取決于鑲嵌于紅細(xì)胞膜上的一些特異糖蛋白。 凝集素(agglutinin)抗體，能與紅細(xì)胞膜上的凝集原起反應(yīng)的特異抗體。 凝集素由-球蛋白構(gòu)成，溶解在血漿中。 每個(gè)抗體上具有10個(gè)左右與抗原結(jié)合的部位，因而發(fā)生抗原-抗體反應(yīng)時(shí)紅細(xì)胞聚集成簇。,已確定ABO、Rh、MNSs、Lutheran、Kell、Lewis、D

26、uff、Kidd等29種血型系統(tǒng) 。 ABO血型系統(tǒng)、Rh血型系統(tǒng)最重要。,紅細(xì)胞血型,1ABO血型的分型：4種A、B、AB和O。 分型依據(jù)：紅細(xì)胞膜是否存在凝集原A和凝集原B。 在血漿中有與凝集原A和凝集原B相對(duì)應(yīng)的抗體，即抗A凝集素和抗B凝集素。 凝集素遇到相應(yīng)的凝集原會(huì)發(fā)生抗原-抗體反應(yīng)，導(dǎo)致帶有該抗原的紅細(xì)胞發(fā)生凝集。 AB0血型系統(tǒng)還存在亞型，如A1、A2亞型。,一、AB0血型系統(tǒng),ABO Blood Group,“血型抗原” “有原無(wú)抗”,2. ABO血型的鑒定,74,ABO血型鑒定,基因型 AO, AA BO,BB AB OO 表現(xiàn)型 A B AB O,3ABO血型的發(fā)生與分布,

27、A、B和O三個(gè)等位基因，A和B為顯性基因，O為隱性基因,我國(guó)ABO血型分布,4. ABO血型的抗體有IgM和IgG兩類,出生后28個(gè)月開始出現(xiàn)ABO血型天然抗體，810歲達(dá)高峰。 多屬于IgM，分子量大，不能通過(guò)胎盤。 接受自身不具有的抗原刺激可產(chǎn)生免疫性血型抗體，為IgG，可通過(guò)胎盤。 但不發(fā)生新生兒溶血或輕微（抗體進(jìn)入被中和；抗原數(shù)量少）。,1. Rh血型的發(fā)現(xiàn)與分布 Rh血型抗原最初發(fā)現(xiàn)于恒河猴(Rhesus monkey)的紅細(xì)胞上，后發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人的紅細(xì)胞膜上亦存在此類抗原物質(zhì)。 我國(guó)漢族和其他大部分民族：Rh陽(yáng)性占99，Rh陰性只占1左右。 某些少數(shù)民族：Rh陰性的人較多，如苗族為123，塔塔爾族為158。,二、Rh血型系統(tǒng),Rh血型系統(tǒng)有5種抗原其中D抗原的抗原性最強(qiáng)。 紅細(xì)胞上有D抗原的稱為Rh陽(yáng)性，缺乏D抗原的稱為Rh