红色河流的家庭成员概述
人类很早就知道血是红色的,也知道血对人的重要,如果血流尽了,人就会死去。对于人类生命来说血液是如此之重要,所以,在人类的语言中,关于血液的词汇也十分丰富,如血气方刚、热血沸腾、呕心沥血等等。那么,血液为什么是红色的呢。一般我们用肉眼看见的血液是红色的,然而,如果用显微镜看,血的颜色似乎变了,不再是鲜花的,而呈淡黄色。为什么?这就得从这条奔流在人体的红色河流的家庭成员谈起了。
红色河流的家庭成员分为两类:一类是在显微镜下能看得见的,称为“有形成分”,它们主要包括红细胞、白细胞和血小板,这三类细胞合称为血细胞。第二类是看不见的成员,称为“无形成分”血浆,属于非细胞成份。血浆中包括各种矿物质,如钠、钾、钙、镁、铜等;能源物质,如葡萄糖、乳糖等;脂类,如胆固醇、磷脂、甘油三酯等;激素,如胰岛素、甲状腺素等;蛋白质类物质,如白蛋白、球蛋白等;此外还有各种各样的酶、维生素以及少量的氧和二氧化碳。在显微镜下,血液中的血细胞不像肉眼看见的那么密集,淡黄色的血浆因而成为我们视界的底色。
如果将从血管中抽出的血液装入玻璃管内,同时加入适量的抗凝剂防止血液凝固,经过离心沉淀,可以看到玻璃管中的血液明显分为上下两层,上层的淡黄色透明液体是血浆,下层的红色物质是红细胞。红细胞的上面有薄薄一层白色物质是白细胞和血小板。由此可见,红细胞的比重比白细胞、血小板的要大,白细胞和血小板的比重比血浆的要大。在离心沉淀之前如果不在血液中加入抗凝剂,几分钟后血液就会凝固成胶冻状血块。这种血块在室温下搁置1小时以后便开始缩小,并在血块周围出现少量黄色澄清液,这种澄清液叫做血清。血浆和血清的区别主要在于:血浆是体内流动着的血液的液体部分,它含有纤维蛋白原;血清是血液流出血管外凝固后从血浆中分离出来的液体部分,它不含纤维蛋白原。也就是说,血清是去除了纤维蛋白原的血浆。
血液是人体中最重要的成分之一,占成年人体重的8%左右,相当于每千克体重中有70~80毫升的血液,也就是说一个体重60千克的成年人,体内约有4500毫升的血液。一正常情况下,血液中各类成分所占的容积百分比有一定范围,例如血浆占50%~60%,成年男子的红细胞占40%~50%,成年女子的红细胞占37%~48%,白细胞和血小板约占1%。
血浆
血浆和血清就像是一对孪生兄弟常常被我们一块提起。血浆常常又被比喻为江河中的“载舟之水”。如前文所述,血液没有经过凝血过程(如加入抗凝剂或及时离心分离)而得到的液体部分叫血浆;经过凝血过程而得到的液体部分叫血清。
血浆不仅能使血细胞悬浮其中,而且对维持人体内酸碱平衡、调节渗透压和体温正常都有十分重要的作用,在脂类物质的运输、血液的凝固和对细菌、病毒战斗中也少不了它。血浆是维持人体正常功能的重要液体。
血浆中含量最多的是水,约占血浆总量的90%~92%,其余8%~10%是各种溶质。溶质中以血浆蛋白含量最大,占血浆的6.2%~7.9%:无机盐较少,约占0.9%;其余为含氮的和不含氮的非蛋白质有机物以及气体等。
血浆蛋白包括白蛋白和球蛋白两大类,它们的分子量都很大。在100毫升血浆中,血浆蛋白总量为6~8克;其中白蛋白为3.5~5.5克,球蛋白为2~3克。血浆中的无机盐包括氯化钠、碳酸氢钠、氯化钾等,它们大多以带电荷的离子状态存在,所以称为电解质,其中以钠离子和氯离子为最多。除此之外,血浆中还含有微量的铁、碘等多种元素。
每100毫升血浆中各种物质的含量大致是:水90~91克;葡萄糖80~120毫克,脂类总量450~700毫克;尿素30毫克;肌酐1~2毫克;尿酸2-4毫克;钠310~330毫克;钾16~22毫克;钙9~11毫克;镁2~3毫克;氯370毫克。血浆中的上述成分有的是从消化道和肺吸收进来的,如葡萄糖和氧;有的是从组织细胞排放出来的,如二氧化碳和尿素,这些成分的量经常在一定范围内变动着。在疾病情况下,血浆中的某些成分才可能偏离正常范围。
红细胞
红细胞是血液最主要的构成。它占全部血液量的50%左右。所以,当这些红细胞悬浮在血浆中就使得血液成为红色的了。
红细胞又称红血球,没有细胞核,细胞质内也没有成形的结构。整体呈中央凹陷的扁圆盘状,直径约7.5微米。这种双面凹的圆盘状是红细胞所特有的,能使红细胞更有效地增加自身的表面积,尽可能多地运载氧气。
在每立方毫米(即1微升)血液中,我国成年男子红细胞数目为400万~550万个,成年女子为350万~500万个,新生儿可超过600万个。长期居住在高原的人比居住在海平面的;人红细胞数目要多,一个人运动时比安静时也多些。
血液中的红细胞有两种,一种是完全成熟的,叫成熟红细胞;另一种是接近完全成熟的,叫网织红细胞。网织红细胞比成熟的红细胞直径略大,可达8~9毫米。正常人的血液中每100个红细胞中有0.5~1.5个网织红细胞。
红细胞的主要戒分是一种名叫血红蛋白的物质,血红蛋白是一种含铁的结合蛋白质,由球蛋白和血红素组成,其中关键部分是能够携带氧分子的含铁血红素。由于每个红细胞有四个含铁血红素分子,所以一个红细胞可以携带四个氧分子。红细胞的颜色因含氧量不同而稍有变化。在我们人体的血液中,所含氧气量的多寡,是决定血液颜色的关键因素之一。动脉血因含氧量高,所以颜色鲜红;静脉血含氧量少,所以颜色暗红。当我们不小心划破皮肤时,从伤口处就会流出红色的液体,这就是我们人体的血液。
红细胞是血液中数量最多、存活时间最久、行程最长、工作最繁忙的成员。生成红细胞的器官是骨髓,骨髓每秒钟可产生出300万个红细胞。刚从骨髓产生的红细胞体积较大,中间有个大的细胞核,当红细胞发育成熟进入血液后体积就变小了,中间的那个大细胞核也随之消失。成熟红细胞里边的主要物质是血红蛋白。由于细胞核消失了,红细胞的身子也变得柔软起来,它可以通过很窄的毛细血管去接近每个组织细胞,把氧气和养料送给组织细胞,并将组织代谢过程中产生的二氧化碳和废料带走。
满载着氧气的红细胞像一辆小车,靠心脏加给它的力量,在血管里勤快地滑行。红细胞可以自由地伸缩和弯曲,不管是多么细的血管,都能通过。红细胞从组织细胞中带走二氧化碳并送到肺部,通过肺部的气体交换,红细胞释放出二氧化碳,吸收了新鲜的氧气后继续奔忙,将氧气输送到机体的各组织。红细胞的平均寿命为420天。在这120天里,每个红细胞在血管内不知疲倦地循环运动达30万次,在完成了自己的历史使命之后悄然解体。死亡的红细胞被脾脏内的巨噬细胞吞食掉,红细胞留下的铁质可作为造血的再生原料。在其短暂的生命历程中,它大约要走完160千米的路途,这些路途等于它本身长度的200多亿倍。所有的红细胞都是在它旅途奔波中悄然逝去的。红细胞衰老死亡之时,它仍然要将自己仅有的一点点铁交给人体重新利用。它可真算得上是鞠躬尽瘁了!
功德圆满的红细胞“圆寂”后,这时红骨髓中的造血干细胞又能“生产”和释放出同等数量的红细胞进入血液,维持血液中红细胞数量的相对稳定,保证人体内各个组织细胞氧气的供应。
然而,在某些情况下,红细胞也会误带上对人体有害的物质。例如,有一种称为一氧化碳的气体,也就是我们常说的煤气,与血红蛋白的亲合力特别强。一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧气大200多倍。在自然状况下,大气中的一氧化碳气体含量较低,对人体没有什么影响,但是,如果冬天在密闭的屋子里生火取暖,而通风条件又不好的话,室内因炭火燃烧所产生的一氧化碳就会迅速增加。当人们吸入大量的一氧化碳后,一氧化碳就同血红蛋白迅速结合,从而导致血红蛋白与氧气的结合能力下降,甚至丧失携带氧气的能力,使人体缺氧,造成煤气中毒。因此,冬天在家使用炭火取暖,一定要保持房间的良好通风。
海拔高的地方,氧气稀薄。为了保持机体细胞获得充足的氧气,人体会自动产生比在平原时候多得多的红细胞,以适应携带足够的氧气的需要。这也算是人体的一种自我调节和自然保护功能吧。人到那里去工作或旅游,就算吸入肺内的氧气比海拔低的地方少,体内代偿性增加的红细胞所携带的氧气可以弥补氧气来源的不足,供给机体足够的氧气。长期在高原地区生活的居民,体内的红细胞数量就比较高,所以,从外表上看,他们呈现出酱红的脸色。
很久以来,人们都一直认为红细胞是人体内一群当之无愧的、优秀的气体“运输兵”,履行着输送氧和二氧化碳的任务,此外再没有什么别的专长了。
近年来,随着人们对人体免疫功能认识的不断深入,人们发现红细胞还是一位了不起的卫士,只不过一直“隐姓埋名”罢了。它们成天埋头苦干,为保卫人体健康立下了汗马功劳,只是不喜欢抛头露面,才默默无闻至今。
红细胞在免疫战线上有哪些功绩呢?红细胞在人体免疫方面的重要功绩是清除免疫复合物。什么是免疫复合物呢?这还要从机体的抗原和抗体谈起。
在人体中有一种B淋巴细胞,它是淋巴细胞中的一种。淋巴细胞又属于人血液中白细胞的一员。B淋巴细胞受到抗原刺激后能转化为浆细胞,产生抗体,在人体内具有体液免疫功能。抗原就是能激发人体产生抗体和细胞免疫,并能与抗体相结合的物质,如病原微生物、寄生虫、异种血清、异体组织等。
人体内的B淋巴细胞,在抗原物质刺激下所合成的具有特异性免疫功能的球蛋白(又称免疫球蛋白),被称为抗体。抗体与相应抗原能发生特异性结合,从而促进白细胞的吞噬作用,将抗原清除,或使微生物类抗原失去致病性,对人体有保护作用。
当人体内的抗原与抗体相遇时,可以形成一种复合物,被称之为免疫复合物。血液中的免疫复合物一旦堆积过多,会激活补体(正常血浆中有协同、补充和放大机体免疫功能的一组球蛋白)。补体被过量激活,就会引起免疫复合病。那么,红细胞是怎样清除这些免疫复合物,防止人体得病的呢?
当外界的病原体侵人人体后,人体内的抗体就会发生相应的反应,在抗体消灭抗原的过程中,抗原和抗体之间形成了一种免疫复合物,这种免疫复合物随着血液循环在人身体各处游荡,千方百计地寻找被它激活了的补体并要与补体结合,它们二者一旦结合,就会像在人体内安放一颗定时炸弹一样,人随时有生病的可能。幸好在红细胞的细胞膜上有补体的“座位”,这个“座位”就像《西游记》中的小妖被齐天大圣孙悟空用法术定住一样动弹不得。这些对人体暗藏杀机、游荡在血液中的免疫复合物会及时被血液中输氧并兼有“巡逻”任务的红细胞所捕捉,并被红细胞紧紧地吸附在红细胞膜表面的补体中,然后红细胞将这些“坏蛋”押送到脾脏和肝脏,交脾脏和肝脏中的巨噬细胞加以清除,如此循环不已。
人体内95%以上的补体“座位”位于红细胞膜表面,加上每毫升血液中的红细胞又大大超过白细胞,因此免疫复合物与红细胞相遇的机会要比白细胞大500~1000倍。红细胞正是仗着它的“人多势众”,担负起了清除免疫复合物的责任,这是免疫战线上“得宠”的白细胞所替代不了的。
此外,人体内的红细胞还可增强吞噬细胞的吞噬作用。在抗体和补体的协同作用下,病原体被“拴”在红细胞上,从而容易被吞噬细胞捕捉和吞噬,并防止病原体扩散。红细胞还能识别和携带抗原,防止入侵的所有抗原集中到达免疫器官,从而调节了免疫器官反应的强度,对人体具有保护作用。
红细胞从“默默无闻”到成为免疫战线上的一名“红色卫士”,给医学家们很大的启迪。于是他们通过检查红细胞免疫功能,以判断某些疾病的病情,如在自身免疫性疾病、感染性疾病、癌症等患者的体内,往往存在着大量的免疫复合物,使红细胞超负荷运载。随着患者病情的恶化,红细胞的免疫功能越来越不堪重负。某些出血性疾病,由于红细胞丢失过多,机体就粗制滥造红细胞;有些贫血病患者,红细胞本身质量很差。因为这些患者体内红细胞的免疫功能低下,使免疫复合物的清除发生了障碍。医学治疗上,为了增强上述患者的免疫功能,必须输入新鲜的血液,以补充大量有战斗力的“红色卫士”。
红细胞这个独特而功勋卓着的免疫卫士越来越受到医学家们的青睐。