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血液知識

全血

人體所有細胞都經由血液獲取養分。血液為細胞 (固體的血球) 及液體的血漿組成的混合物。心臟將血液打入動脈、微血管及靜脈,藉此將氧氣及養分帶至人體所有細胞。血液也會將細胞的廢料帶走。

成人體內約有 5 公升 (5.3 夸脫) 血液,佔體重的百分之 7 至 8。大約 2.75 至 3 公升的血液為血漿,其餘部分則由血球組成。

血漿為血液的液體部分。血球則漂浮於血漿中。除此之外,血漿中還有電解質、養分、維生素、荷爾蒙、凝血因子及蛋白質,例如蛋白素及免疫球蛋白 (對抗感染的抗體)。透過血液循環,血漿將其夾帶的成分分派至全身。

血液的細胞成分包含紅血球 (RBC)、白血球 (WBC) 及血小板。紅血球自肺臟攜帶氧氣;白血球協助人體抵抗感染;血小板則為人體凝血細胞的一部分。

血球的製造

所有的血球都由骨髓製造。孩童時期,幾乎所有的骨骼都能造血,但在成長過程中逐漸地僅剩脊椎 (椎骨)、胸骨 (胸板)、肋骨、骨盆及小部分的上臂和腿骨骨骼具造血功能。能製造血球的骨髓 (稱為「造血作用」的程序) 稱為紅髓,已喪失造血功能的骨髓稱為黃髓。

所有不同種類的血球都由同一種細胞生成,稱為多能造血幹細胞。這群細胞能製造各種血球,也能自我繁殖。而後,此細胞再生成能造出特定種類血球的幹細胞。

在這個過程中,紅血球逐漸喪失其細胞核,並以網狀紅血球細胞形式脫離骨髓。起初,網狀紅血球仍帶有些許胞器殘餘物。漸漸的胞器脫離細胞,此時成熟的紅血球方形成。紅血球在血液中的平均壽命為 120 天。當紅血球老化時,由肝臟及胰臟負責代謝。

一種名為紅血球生成素的荷爾蒙以及低含氧量控制紅血球的製造。任何降低人體含氧量的因素,如肺部疾病或貧血,都會提高體內紅血球生成素的量。而後紅血球生成素便刺激幹細胞,並加速紅血球熟成以提高紅血球的產量。大部分的紅血球生成素由腎臟分泌。當兩個腎臟都被摘除或腎功能衰竭時,患者會因體內紅血球生成素不足而貧血。在紅血球的製造中,鐵質、維生素 B-12 和葉酸都不可或缺。

紅血球

紅血細胞也稱為紅血球,是血液中數量最多的細胞。血液即因紅血球的顏色而為紅色。男性平均每立方毫米 (微升) 血液中約有 5,200,000 個紅血球,而女性血液中則平均每立方毫米有 4,600,000 個紅血球。紅血球約佔血液的百分之 40 至 45。這個百分比為血液中紅血球的經常測量值,稱為紅血球容積比。正常血液中細胞的比例為每一個白血球及 40 個血小板有 600 個紅血球。

紅血球有幾個特殊之處:

  • 形狀特別 -- 「兩面凹」的扁圓盤狀,類似淺盤。
  • 沒有細胞核。在細胞熟成時,細胞核便被擠出細胞外。
  • 當紅血球穿過微血管壁時,能以驚人的程度改變形狀而不破壞其結構 (微血管是人體交換氧氣、養分及廢料的細小血管)。
  • 紅血球內含血紅素,一種特別用於攜帶氧氣並運送至需氧細胞的分子。

紅血球的主要功能為自肺臟將氧氣運送至人體所有細胞。紅血球帶有一種稱為血紅素的蛋白質負載氧氣。
氧氣在微血管中釋放,供人體需氧細胞利用。血液中百分之九十七的氧氣由血紅素自肺臟攜出;剩下的百分之三則溶解在血漿中。

在含氧量高的肺臟中,血紅素與氧氣鬆散的結合,而在含氧量低的微血管中輕鬆的釋出。每個血紅素分子中有四個鐵原子,每個鐵原子可與一個氧分子結合 (其中包含兩個氧原子,稱為 O2),每個血紅素分子總共可攜四個氧分子 (4 * O2) 或八個氧原子。因血紅素中有鐵質,故血液為紅色。

男性正常的血紅素濃度為每公合血液 15.5 公克,女性則為每公合血液 14 公克 (一公合為 100 毫升或十分之一
公升)。

除了攜帶氧氣至人體細胞之外,紅血球同時也幫助人體排出二氧化碳 (CO2)。CO2 是細胞許多化學作用中產生的副產品,在微血管中被血液帶回肺臟並在呼氣時釋放。紅血球中有一種稱為碳酸酐酶的酵素,能幫助二氧化碳 (CO2) 及水 (H2O) 在反應中製造碳酸。碳酸再分離成氫離子與重碳酸鹽離子,前者與血紅素結合,而重碳酸鹽離子則溶入血漿。百分之七十的 CO2 以此方式代謝,其餘大部分直接與血紅素結合,釋放進入肺臟。

白血球

白血球 (WBC) 為免疫系統的一部分,幫助人體抵抗感染。白血球在血液中循環,可前往任何受感染的部分。正常人體中每微升血液約有 4,000 至 10,000 個白血球。當血液中白血球數量增加時,可能表示身體某部分受到感染。
白血球主要分為五大類:

  • 嗜中性白血球
  • 嗜酸性白血球
  • 嗜鹼性白血球
  • 淋巴性白血球
  • 單核白血球

嗜中性白血球、嗜酸性白血球及嗜鹼性白血球稱為顆粒性白血球,因為其細胞中帶有含消化酶的顆粒。嗜鹼性白血球帶有紫色顆粒,嗜酸性白血球帶有橘紅色顆粒,而嗜中性白血球則有淡藍粉紅色顆粒。

嗜中性白血球為人體對細菌的主要防禦。以稱為「吞噬作用」的程序吞入細菌並消滅。嗜中性白血球終生可吞噬五至 20 個細菌。嗜中性白血球具多葉、分段或「中性」的細胞核,因此也稱為 PMN、polys 或 segs。血液中稱為「帶狀細胞」的則是未成熟的嗜中性白血球細胞。當人體受到感染時,嗜中性白血球與帶狀細胞便會增加。

嗜酸性白血球消滅寄生蟲並在過敏反應出現時作用。

嗜鹼性白血球的功能不明,但在過敏反應中作用。嗜鹼性白血球會釋放組織胺,導致血管滲漏並吸引白血球及防止感染區域凝血的肝素,以便白血球可到達細菌所在位置。

單核白血球藉血管壁進入組織並轉化成較大的「巨噬細胞」。巨噬細胞可吞噬細菌 (終生最多可吞噬 100 個細菌)。同時也以類似「清潔大隊」的方式銷毀體內老舊、受損及死亡的細胞。巨噬細胞可見於肝臟、胰臟、肺臟、淋巴結、皮膚及腸道,組成所謂的「網狀內皮系統」。

嗜中性白血球及單核白血球以相似的機制消滅入侵的病菌。兩者都以稱做爬越作用的程序擠入血管間的開口,受免疫系統或細菌分泌的特定化學物質吸引。受「趨化性」影響這兩種白血球前往該化學物質濃度較高的部分。包圍細菌並以消化酶將之消化。

淋巴性白血球為幫助人體控管免疫系統的複雜細胞。T 淋巴球 (T cell) 負責「細胞媒介」的免疫,而 B 淋巴球則掌管抗體的製造 (也稱為「體液免疫」)。淋巴性白血球與其他白血球不同之處在於,此細胞能記憶並辨認曾入侵人體的細菌和病毒。

T 淋巴球有多種且各有其功能:

  • 輔助 T 細胞 - 輔助 T 細胞的細胞膜上有稱為 CD4 的蛋白質。輔助 T 細胞藉分泌細胞激素引導其餘的免疫系統。這些化學物質刺激 B 淋巴球轉化為能形成抗體的漿細胞。同時刺激細胞毒性 T 細胞及抑制性 T 細胞的製造,並活化巨噬細胞。輔助 T 細胞即為 AIDS 病毒攻擊的細胞之一。
  • 細胞毒性 T 細胞 - 細胞毒性 T 細胞分泌可破壞並消滅細菌的化學物質。
  • 記憶 T 細胞 - 若該微生物之前曾入侵過,記憶 T 細胞可幫助免疫系統更快地反應。
  • 抑制 T 細胞 - 抑制 T 細胞抑制免疫系統的反應,當不再需要免疫反應時,避免其失控而破壞其他的正常細胞。

B 淋巴球在接觸入侵的微生物或受輔助 T 細胞活化時轉為漿細胞。B 淋巴球可製造大量的抗體 (又稱為免疫球蛋白或伽瑪球蛋白)。免疫球蛋白又分五種:IgG、IgM、IgE、IgA 及 IgD。此為僅能與一種特定抗原結合的 Y 形分子。結合可鎖定、中和或破壞抗原。同時啟動補體系統。

補體系統為一系列可幫助免疫系統中抗體及其他成分消滅入侵人體抗原的酶。此系統會吸引並活化嗜中性白血球及巨噬細胞,中和病毒並破壞微生物。

血液中各種白血球的平均百分比為:

  • 嗜中性白血球 - 百分之 58
  • 帶狀細胞 - 百分之 3
  • 嗜酸性白血球 - 百分之 2
  • 嗜鹼性白血球 - 百分之 1
  • 單核白血球 - 百分之 4
  • 淋巴性白血球 - 百分之 33

血小板

血小板 (血栓細胞) 以形成所謂的血小板「栓塞」方式幫助血液凝結。另一種凝血方式則是利用蛋白質凝血因子的結合。每微升血液中大約有 150,000 至 400,000 個血小板 (平均為 250,000 個)。
血小板在骨髓中稱為大核細胞的巨大細胞中生成。這些大核細胞分裂為片段,這些片段即稱為血小板。血小板不具有細胞核且無法自我繁殖,但當血小板需求增加時會由大核細胞取代。通常血小板的壽命為 10 天。

血小板內含幫助凝血的化學物質。其中包含:

  • 肌動蛋白與肌凝蛋白原,以利收縮
  • 助凝血過程起始的化學物質
  • 吸引其他血小板的化學物質
  • 刺激血管修復的化學物質
  • 穩定血塊的化學物質

血漿

血漿為澄清、略帶黃色的液體,在油膩的飲食後或血脂高的人身上有時呈乳狀。百分之 90 的血漿為水。溶於其中的養分可在體內循環並擴散進需要該物質的組織。養分從濃度高的區塊擴散至濃度低的區塊。廢料則反向流動,自該細胞流入血流中並流至腎臟或肺臟代謝。

血壓則將液體擠出略微「滲漏」的血管。「膠體滲透壓」(由溶於血中的蛋白質造成) 則可平衡此現象,可使液體保留於血管內。蛋白質分子比水分子大得多,較難以穿透微血管的毛孔,故多傾向留存於血管內。與流出血管外相較,蛋白質分子往往吸引水分子以維持其在血管中的相對濃度。此為人體保持血液固定容量的方式之一。

每公合的血液中,血漿含 6.5 至 8.0 公克的蛋白質。其中主要是蛋白素 (百分之 60)、球蛋白 (alpha-1、alpha-2、beta 及伽瑪球蛋白 (免疫球蛋白)) 和凝血蛋白 (特別是血纖維蛋白原)。這些蛋白質 (尤其是蛋白素) 和膠體滲透壓一同運送如血脂、荷爾蒙、藥物、維生素及其他養分等物質。這些蛋白質的作用為免疫系統的一環 (免疫球蛋白),幫助血液凝結 (凝血因子),維持 pH 值平衡,同時也是人體化學作用中所需的酶。

「電解質」為溶解於血漿中的另一大類物質。其中包含:

  • 鈉 (Na+)
  • 鉀 (K+)
  • 氯化物 (Cl-)
  • 重碳酸鹽 (HCO3-)
  • 鈣 (Ca+2)
  • 鎂 (Mg+2)

這些化學物質對許多人體的功能不可或缺,包括體液平衡、神經傳導和肌肉收縮。

其他溶解在血漿中的尚有碳水化合物 (葡萄糖)、膽固醇、荷爾蒙和維生素。在血液循環中,膽固醇通常附著於脂蛋白上,如低密度脂蛋白 (LDL) 和高密度脂蛋白 (HDL)。

當血漿凝結時,剩餘的液體稱為「血清」。有些從病患身上採得的血液可凝結,使細胞及凝血因子降至底部,而血清留在頂部。而後血清可用於各種檢驗以判定是否有任何異常。

 
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