书城科普读物智慧百科(人体卷)
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第15章 循环系统

心血管系统

心血管系统是一个“密闭”的管道系统,心脏是泵血的肌性动力器官,而运输血液的管道系统就是血管系统。

它分布于全身,无处不至,负责将心脏搏出的血液输送到全身的各个组织器官,以满足机体活动所需的各种营养物质,并且将代谢终产物(或废物)运回心脏,通过肺、肾等器官排出体外。

血管系统按其流过的血液是新鲜的还是用过的,是离开还是返回心脏的特性而分为动脉和静脉。

输送新鲜血液离开心脏的血管称为动脉,动脉内血液压力较高,流速较快,所以动脉管壁较厚,富有弹性和收缩性等特点。根据动脉结构和功能的特点,将其分为弹性动脉、肌性动脉和小动脉;输送用过了的血液回到心脏的血管叫静脉。与同级的动脉相比,管壁较薄,而管腔较大,数目也较多,四肢和肋间静脉还含有静脉瓣,这些形态结构的特点都是与静脉压较低、血流缓慢等机能特点相适应的。体动脉血中因心脏的外形和血管(后面观)含氧较多,故颜色鲜红;体静脉血中因含有较多的二氧化碳,所以颜色暗红。但小循环与上述的大循环相反,肺动脉中却含静脉血,而肺静脉中却含带氧丰富的动脉血。在动静脉之间有一种极细的血管叫做毛细血管。其管径很细,管壁薄,通透性高,血压低,血流缓慢,彼此连结成网,是血液和组织进行物质交换的场所。一个成人的毛细血管总数在300亿根以上,长约11万公里,足可绕地球2.7圈。

可见,人体的血管系统是如此的庞大,包含着所有的动脉、静脉和毛细血管。

心脏的构造

说起心脏,很多人可能会觉得又了解又不太了解。一般人会认为心脏是一个单一的器官,实际上心脏是由两个泵组成的,每个泵又分成两个部分。心脏的右边接受体内回流的血液,输送到肺部,重新补充氧气。心脏的左边接受从肺部已经充氧的血液,然后输送到身体的其他部分。

心脏的左边较小,但肌肉较发达,它的工作任务较重,要用高压把血液送到身体最远的部位。右边只负责输送血液到附近的肺脏,不需要很大的压力。心脏每一边的上部壁薄,叫做心房,专门接收抽进来的血液;下部壁厚,肌肉较发达,叫做心室,心室比心房大一些,压送血液的实际工作,主要是在这里进行的。

心脏的两边有膜相隔,互不相通,各自与大静脉和大动脉相连。但心房和心室之间有单向的瓣膜装置让血液从心房流到心室,再从心室流入动脉。

整个心脏由一个松动的薄囊包着,叫做心包,搏动时不会和胸壁摩擦。心脏有三层特殊的组织,外层是心外膜,薄而发亮;中层比较厚,是强有力的肌肉组成的心肌,承担心脏的主要工作。心脏的内层是光滑发亮的心内膜,也是心肌的内衬。整个心脏由冠状动脉供应的新鲜血液获取营养。这些动脉搏因为分布的形状像一顶王冠盖在心脏之上,因此早期的解剖学家称之为冠状动脉。

心脏的功能

心脏的作用是推动血液流动,向器官、组织提供充足的血流量,以供应氧和各种营养物质,并带走代谢的终产物(如二氧化碳、尿素和尿酸等),使细胞维持正常的代谢和功能。体内各种内分泌的激素和一些其它体液因素,也要通过血液循环将它们运送到靶细胞,实现机体的体液调节,维持机体内环境的相对恒定。此外,血液防卫机能的实现,以及体温相对恒定的调节,也都要依赖血液在血管内不断循环流动,而血液的循环是由于心脏“泵”的作用实现的。成年人的心脏重约300克,它的作用是巨大的,例如一个人在安静状态下,心脏每分钟约跳70次,每次泵血70毫升,则每分钟约泵5升血,如此推算一个人的心脏一生泵血所作的功,大约相当于将3万公斤重的物体向上举到喜马拉雅山顶峰所作的功。

血液

血液是流动在心脏和血管内的不透明红色液体,主要成分包括血浆、血细胞和血小板三种。血细胞又分为红细胞和白细胞。血液中含有各种营养成分,如无机盐、氧、代谢产物、激素、酶和抗体等,有营养组织、调节器官活动和防御有害物质的作用。人体各器官的生理和病理变化,通常会引起血液成分的改变,故患病后常常要通过验血来诊断疾病。

人体内的血液量大约是体重的7~8%,如体重60公斤,则血液量约4200~4800毫升。各种原因引起的血管破裂都可导致出血,如果失血量较少,不超过总血量的10%,则通过身体的自我调节,可以很快恢复;假如失血量较大,达总血量的20%时,则出现脉搏加快,血压下降等症状;假如在短时间内丧失的血液达全身血液的30%或更多,就可能危及生命。

血液有四种成分组成:血浆,红细胞,白细胞,血小板。血浆约占血液的55%,是水,糖,脂肪,蛋白质,钾盐和钙盐的混合物。也包含了许多止血必需的血凝块形成的化学物质。血细胞和血小板组成血液的另外45%。

红细胞

人类的红细胞是双面凹的园饼状。边缘较厚,而中间较薄,就如同一个甜甜圈一样,只是当中没有一个洞而已。这种形状可以最大限度的从周围摄取氧气。同时它还具有柔韧性,这使得它可以通过毛细血管,并释放氧分子,直径通常是6~8微米。

由于这种特别的形状使得体积比较小,所以表面积对体积的比值较大,使氧气以及二氧化碳能够快速地渗透细胞内外。红细胞的细胞膜含有特别的多醣类以及蛋白质,但是这种结构因人而异,这些结构是构成血型的基本要素。

成人体内大约有2~3×1013个红细胞(女性大约为4~5百万/立方毫米血液,男性为5~6百万/立方毫米血液)。女性比男性少的原因,是因为生理出血造成的现象。另外睾丸酮也具有刺激红细胞生成激素制造红细胞的功能。

在人的红细胞内所含的血红蛋白占血球总量的30%以上,是血液中最常见的一种血细胞,在干重9%时,占94%,随着氧分压的变化与氧结合或游离,但它的解离曲线和纯血红素的溶液不同,在氧分压低的组织,红细胞具有放出多量氧的能力。此外,在红细胞内,存在有碳酸脱氢酶,在将二氧化碳转化为碳酸氢离子的可逆反应中起触媒作用。因此红细胞运送血液二氧化碳的能力很强。

白细胞

白血球,又叫白细胞,是血液中一种重要的血细胞。除白血球外,人体血液中还含有红血球、血小板和血浆。

白血球作为免疫系统的一部分帮助身体抵抗传染病以及外来的东西。正常情况下白细胞在健康成人体内为4×109到11×109/每升血液。

白细胞也通常被叫做免疫细胞。除了在血液外,白细胞还存在于淋巴系统、脾以及身体的其它组织中。

血液中的白细胞有五种,按照体积从小到大是:淋巴细胞、嗜碱粒细胞、中性粒细胞、单核细胞和嗜酸细胞。

白细胞是一类有核的血细胞。正常人的血细胞数目是4000~10000/μL(微升),每日不同的时间和机体不同的功能状态下,白细胞在血液中的数目是有较大范围变化的。当每微升超过10000个时,叫做白细胞增多;而每微升少于4000个时,则叫做白细胞减少。机体有炎症(即发炎)时会出现白细胞增多;白细胞减少可有遗传性、家族性、获得性等。其中获得性占多数。药物、放射线、感染、毒素等均可使粒细胞减少,药物引起者最常见。

血型

血型是针对每个人血液内红血球细胞表面各有不同物质的描述。人类血型最常见的分类为“ABO”及“Rh”(恒河因子)。除此以外,还有其他比ABO及Rh罕见的其他四十六种抗原。

下面主要介绍以下ABO血型:

人类的血液内有以下的抗原、抗体,组成不同的血型:

A型血的人红血球表面有A型抗原,他们的血清中会产生对抗B型抗原的抗体。一个血型为A型的人只可接受A型或O型的血液。

B型血的人跟A型血的人相反,他们红血球表面有B型抗原,血清中会产生对抗A型抗原的抗体。

AB型血的人的红血球表面同时有A型及B型抗原,他们的血清不会产生对抗A或B型抗原的抗体。因此,AB型血的人是“全适受血者”。但他们也只可捐血予同样血型的人。

O型血的人红血球表面A或B型抗原都没有。他们的血清对两种抗原都会产生抗体。所以,O型血的人是“全适捐血者”。但他们亦只可接受来自同样血型的血。例如,O型的人只能接受O型的血。

基本上,O型是世界上最常见的血型。但在某些地方,如挪威,A型血型的人较多。A型抗原一般比B型抗原较常见。AB型血型因为要同时有A及B抗原,因此也是ABO血型中最少的。ABO血型分布跟地区及种族有关。

人类为何会对未接触过的抗原产生抗体的原因未知。一般相信可能是与某些细菌的抗原跟A及B型的糖蛋白相似有关。

血液循环

血液在心脏与全部血管的完整封闭式管道中,作周而复始的流动,又称血液循环。心脏即“血泵”,是血液循环的动力器官。血管则是血液运行的主要干道。血液在全身的流动,就像一支“运输队”,运输着体内的营养物质和代谢废物,以维持机体内环境的相对稳定。

血液循环又分体循环和肺循环。血液由左心房泵出,流经大、中、小、微动脉直至组织细胞周围的毛细血管网,将氧和营养物质输送给全身的组织细胞,并将组织细胞的局部代谢产物运走,再通过微静脉、体循环小静脉到上、下腔静脉,流回右心房。这部分的血液循环就叫做体循环。体循环的结果是将鲜红色的动脉血变成了暗红色的静脉血。

肺循环是将流回右心房的静脉血,经右心房泵至肺动脉,至肺毛细血管部位与肺泡进行气体交换,吸入氧气,排出二氧化碳,再由肺静脉肺循环流回至左心房,这就是肺循环。肺循环的结果是将右心房排出的静脉血变成了富含氧气等的动脉血。

体循环和肺循环在心脏处连通在一起,组成身体的一条完整的环形运输线。血液循环一旦停止,则会造成运输障碍,脑、心、肾等是对缺血缺氧最敏感而耐受力又低的重要器官。尤其是大脑,缺血3~10秒会丧失意识,缺血5~10分钟就会出现不可逆性损害或死亡。

血压

血液在血管内向前流动时,因为血液使血管充盈,则对血管壁造成一种侧压力,就叫血压。它来自于心脏收缩时释放的能量。由于血液在沿着血管流动的过程中,需不断克服阻力,消耗能量,所以血压在循环过程中是逐渐下降的。

通常所说的血压,是指体循环的动脉压,是血管壁受到的侧压力与大气压之差。临床上一般是用血压计在上壁的肱动脉处测量。血压的单位过去用毫米汞柱表示,如今使用我国法定的计量单位“千帕(kPa)”来表示。动脉血压在心脏一缩一舒的过程中也是变化着的。一般在心脏收缩时,动脉血压所达到的最高数值,叫做收缩压。心脏在舒张时,动脉血压所降到的最低值就叫舒张压。医生一般在测量之后,就用一分子式形式记录下来。例如16/10kPa,就代表某人收缩压16kPa,舒张压是10kPa。健康成人的血压正常值一般是收缩压13.3kPa~16kPa,舒张压8~10.7kPa。如果收缩压持续高21kPa,或舒张压超过12kPa,则是高血压。如果收缩压持续低于12kPa,则是低血压。

老年人因为动脉管壁硬化,弹性较差,易患高血压。如果血压过高,心脏负担过重,久而久之,易出现心力衰竭。另外血管内壁也易受损伤,例如脑血管受损出血,造成脑溢血,危及生命。如果血压过低,又会造成供血不足,使器官组织缺血,尤其是肾、脑、心等。

血管

血管是指血液流过的一系列管道。人体除角膜、毛发、指(趾)甲、牙质及上皮等处外,血管遍布全身。

按血管的构造功能不同,分为动脉、静脉和毛细血管三种。

动脉起自心脏,不断分支,口径渐细,管壁渐薄,最后分成大量的毛细血管,分布到全身各组织和细胞间。毛细血管再汇合,逐级形成静脉,最后返回心脏。

动脉和静脉是输送血液的管道,毛细血管是血液与组织进行物质交换的场所,动脉与静脉通过心脏连通,全身血管构成封闭式管道。人体内血管分布常具有对称性,并与机能相适应,大的血管走向多与身体长轴平行,并与神经一起被结缔组织膜包裹成血管神经束。

淋巴系统

淋巴系统是脉管系的一个组成部分,由各级淋巴管道、淋巴器官和散在的淋巴组织构成。淋巴系统内流动着无色透明的淋巴(液)。

当血液经动脉流到毛细血管时,其中部分液体物质透过毛细血管壁进入组织间隙,形成了组织液。组织液与细胞之间进行物质交换后,大部分经毛细血管静脉端吸收入血液,小部分含水份及大分子物质的组织液进入毛细淋巴管形成淋巴。淋巴沿各级淋巴管向心流动,并经过诸多淋巴结的滤过,最后汇入静脉。因此淋巴系统可视作静脉的辅助结构。

淋巴系统不仅能协助静脉运送体液回归血循环,而且能转运脂肪和其他大分子物质。淋巴器官和淋巴组织还可繁殖增生淋巴细胞、过滤淋巴液、参与免疫过程,是人体的重要防护屏障。

淋巴器官

淋巴器官是以淋巴组织为主的器官,在体内实现免疫功能,故又称免疫器官。根据发生和功能的不同,可分为中枢淋巴器官和周围淋巴器官两类。

中枢淋巴器官在胚胎发生时期出现较早,如胸腺和骨髓,它们的发生与功能不受抗原刺激的影响。由于受激素及微环境的作用,在出生前已基本发育完善,它是造血干细胞增殖、分化成为处女型T、B淋巴细胞的场所,并向周围淋巴器官输送淋巴细胞,促进周围淋巴器官的发育。T淋巴细胞由胸腺产生,B淋巴细胞则来自上腔上囊或、或囊类同器官。腔上囊为鸟类所特有,哺乳类和人则无。目前认为囊类同器官在人可能是胚胎期的肝和骨髓。人胚从第7周起,肝便有造血干细胞的增殖分化,形成B淋巴细胞。6个月后B淋巴细胞逐渐由肝转移到骨髓,故人的肝和骨髓具有囊类同器官的作用,但一般不称肝和骨髓为中枢淋巴器官。

周围淋巴器官于胚胎发生时出现较晚,如淋巴结、脾、扁桃体以及粘膜内的淋巴组织。接受和容纳由中枢淋巴器官迁来的淋巴细胞。在抗原刺激下。淋巴细胞增殖分化,产生参与免疫应答的T效应细胞或浆细胞。T效应细胞产生和释放各种淋巴因子,浆细胞分泌抗体。因此,周围淋巴器官是免疫活性细胞定居和增殖的场所,也是免疫应答的重要部位。周围淋巴器官广泛分布于全身各重要部位,形成第二道免疫防线。