動物解剖學與生理學/心血管系統/血液
在本節結束後，您應該瞭解
- 血液的主要功能
- 術語紅細胞壓積或血細胞比容 (PCV) 的含義
- 血液中有什麼
- 什麼是血漿，血漿中有什麼
- 紅細胞 (RBCs) 的外觀和功能
- 白細胞的外觀和功能，特別是粒細胞、淋巴細胞和
- 單核細胞
- 血小板和纖維蛋白原在血液凝固中的作用
- 氧氣和二氧化碳是如何在血液中運輸的
- 一些抗凝劑的名稱及其在體內和獸醫診所中的作用
血液是一種獨特的含細胞的液體，由心臟透過稱為迴圈系統的管道系統泵送到動物體內。它將氧氣和營養物質輸送到身體細胞，並將廢物（如二氧化碳）從細胞中帶走。血液對於保持身體條件恆定也很重要，換句話說，對於維持穩態很重要。它有助於保持酸度或 pH 值穩定，並有助於保持身體恆定溫度。血液在防禦疾病方面也起著重要作用（在免疫力方面起著重要作用）。
瞭解血液中有什麼的一種簡單方法是從動物體內取出少量血液，將其放入含有防止血液凝固的物質（抗凝劑）的試管中。如果您將試管放置幾個小時，您會發現它會沉澱成兩層。頂層由淺黃色的液體組成，即血漿，底層由紅細胞 (RBCs) 組成。如果您仔細觀察，您還可以看到這兩層之間有一層薄薄的米黃色層。這由白細胞 (WBCs) 組成（見圖 8.1）。
上述過程通常透過將血液樣本放入離心機中幾分鐘來更快地完成。該機器就像一個超級脫水機，以每分鐘約 10,000 轉的速度旋轉，並將較重的顆粒（紅細胞）壓在試管底部。由此產生的樣本稱為血細胞比容 (P.C.V.) 或紅細胞壓積。它是衡量血液中紅細胞濃度非常有用的指標。對於大多數動物來說，血細胞比容在 30-45% 的範圍內。如果低於此範圍，則意味著紅細胞濃度低，動物貧血。如果讀數高於此範圍，則可能意味著動物脫水。生活在高海拔地區的動物也有較高的 PCV，以補償那裡的低氧濃度。
圖 8.1 - 血液的血細胞比容
血漿由水 (91%) 組成，其中溶解著許多物質。這些溶解的物質包括
- 鹽類（或電解質）
- 蛋白質
- 營養物質
- 廢物
- 溶解的氣體（主要是二氧化碳）
- 以及其他化學物質，如激素
血漿中的鹽類以離子或電解質的形式存在，包括鈉、鉀、鈣、氯、磷酸鹽和碳酸氫鹽。血漿將這些離子輸送到需要的地方，例如骨骼所需的鈣，它們還有助於將血液的滲透壓和酸鹼平衡 (pH) 維持在所需的水平內。
血漿中的蛋白質是具有重要功能的大分子。一些蛋白質有助於滲透壓（見第 3 章）和血液的粘度（厚度），因此有助於保持血液量和壓力穩定。其他蛋白質充當抗體，攻擊細菌和病毒，而另一些蛋白質在血液凝固中很重要。從腸道吸收並輸送到血漿中細胞的營養物質包括氨基酸、葡萄糖、脂肪酸和維生素。廢物包括蛋白質分解產生的尿素。
紅細胞也稱為 RBCs 或紅細胞。它們使血液呈紅色。當您在顯微鏡下觀察血塗片時，就像您將在其中一堂實驗課上做的那樣，您會看到 RBCs 是血液中最常見的細胞。（實際上每毫升約有 500 萬個）。如果您專注於單個 RBC，您會看到它們呈圓盤狀或甜甜圈狀，中央部分很薄，周圍是較粗的邊緣。這種形狀有很多優點，其中一個優點是使細胞能夠摺疊並透過最窄的毛細血管（見圖 8.2）。
圖 8.2 - 紅細胞或紅細胞
哺乳動物的成熟 RBCs 既沒有細胞核，也沒有其他細胞器，可以被認為是血紅蛋白的囊。血紅蛋白是一種含有鐵的紅色蛋白質，與氧氣結合，使血液能夠將其運輸到身體細胞。RBCs 不斷地在骨髓中產生，壽命約為 120 天。然後它們在肝臟和脾臟中被破壞，它們組成的分子被回收用於製造新的 RBCs。如果 RBCs 的破壞速度超過 RBCs 的“產生”速度，就會導致貧血。
請注意，如果您碰巧在顯微鏡下觀察鳥類、爬行動物、青蛙或魚類的血液，您會看到這些脊椎動物的 RBCs 都有一箇中央細胞核。
白細胞或白細胞遠不如紅細胞多。實際上，每 1000 個紅細胞中只有一個白細胞。它們實際上不是白色的，而是無色的，因為它們不含血紅蛋白，儘管與 RBCs 不同，它們確實有細胞核。如果您製作血塗片並在顯微鏡下觀察它，您很難看到白細胞。要使它們可見，您需要用特殊的染料或染色劑對其進行染色。可以使用多種染色劑，但大多數染色劑會將細胞核染成深紫色或粉紅色。染色劑也可能顯示出一些白細胞的細胞質中存在的顆粒。白細胞根據細胞核的形狀以及細胞質中是否有顆粒分為兩大類。
- 1.粒細胞或多形核白細胞（“多形核白細胞”或“polys”）在細胞質中含有顆粒，並具有紫色的葉狀核（見圖 8.3）。最常見的是（中性粒細胞）可以從毛細血管中擠出來，參與吞噬和破壞外來入侵者，如細菌（見圖 8.4）。一些（嗜酸性粒細胞）對抗過敏，在寄生蟲感染期間數量增加。其他（嗜鹼性粒細胞）產生肝素，阻止血液凝固。
圖 8.3 - 粒細胞
圖 8.4 - 中性粒細胞從毛細血管中逸出
- 2. 無粒白細胞或單核白細胞具有大的非裂片狀細胞核，細胞質中沒有顆粒。無粒白細胞有兩種型別。最常見的是淋巴細胞，它與免疫反應有關。第二種型別是單核細胞，它是最大的血細胞，透過吞噬作用吞噬細菌等（見圖 8.5）。
圖 8.5 - 無粒白細胞
血小板
[edit | edit source]除了紅細胞和白細胞，血液中還含有稱為血小板的小而形狀不規則的細胞碎片。它們參與血液凝固（見後文）。
氧氣的運輸
[edit | edit source]紅細胞中血紅蛋白的作用是從肺部將氧氣輸送到組織。事實上，它使血液攜帶的氧氣量是沒有任何血紅蛋白的情況下能攜帶的氧氣量的25倍左右。
當氧氣濃度高時，例如在肺部的血液毛細血管中，血紅蛋白與氧氣結合形成一種叫做氧合血紅蛋白的化合物。這種化合物呈鮮紅色，使從受損動脈中噴出的含氧血呈現出鮮紅色的特徵。當血液到達氧氣濃度低的組織時，氧氣從血紅蛋白中分離並擴散到組織中。大多數靜脈中的血紅蛋白已經釋放了氧氣，這種血液被稱為脫氧血。它呈紫紅色。
一氧化碳中毒
[edit | edit source]一氧化碳是一種無色無味的無味氣體，存在於汽車尾氣和菸草煙霧中。它與血紅蛋白的結合方式與氧氣相同，但不會釋放。這意味著血紅蛋白分子無法將氧氣輸送到組織，動物或人會窒息。一氧化碳中毒通常是致命的，但可以透過給患者吸入純氧來治療，純氧會慢慢取代一氧化碳。這可以在數值上被認為是一個機率問題：一氧化碳與血紅蛋白中鐵原子的結合強度是氧氣的 200 倍，但這種結合具有動態狀態，其中 CO 分子暫時從鐵原子中移開，然後取決於氧原子是否足夠靠近鐵原子以接管靜電鍵。如果周圍有足夠的氧氣分子，一氧化碳分子就會被擠出去，並從鐵原子中進一步移開，足以克服一氧化碳對鐵部分的 200 倍吸引力。
二氧化碳的運輸
[edit | edit source]二氧化碳是細胞產生的廢氣。它擴散到血液毛細血管中，並透過血液輸送到肺部。大部分以碳酸氫根離子的形式存在於血漿中，一小部分直接溶解在血漿中，還有一部分與血紅蛋白結合。
其他物質的運輸
[edit | edit source]血液將水輸送到細胞和器官，以及溶解在血漿中的可溶性食物物質（糖類、氨基酸、脂肪酸和維生素）以及激素。這些物質透過包圍細胞的組織液（見本章後面的內容）傳遞給細胞。血液還從細胞中吸收廢物，如二氧化碳和尿素，在將肝臟和肌肉產生的熱量分佈到全身方面也很重要。
血液凝固
[edit | edit source]當您或您的動物受傷時，很容易看到導致血液凝固的機制。然而，在腸道、肺部和皮膚等經歷磨損的區域，輕微的損傷會一直髮生。如果沒有凝血機制，動物會因輕微損傷和內部出血而迅速死亡。這就是患有血友病等凝血障礙的動物和人以及被殺鼠劑（如華法林）毒害的動物所發生的情況。
血小板在血液凝固中起著重要作用。當血管受損時，釋放的物質會導致血小板分解。這會刺激一系列複雜的反應，導致蛋白質纖維蛋白原轉化為纖維蛋白。纖維蛋白在傷口表面形成一個緻密的纖維網，阻止血液進一步流出。鈣和維生素K對凝血過程至關重要，任何缺乏都會導致凝血問題。
血清和血漿
[edit | edit source]當血液凝固時，它會分離成包含大部分細胞和血小板的凝塊，留下一種淡黃色的液體。這種液體被稱為血清。它看起來像血漿，組成也很相似，但有一個很大的區別。它不含纖維蛋白原，即形成凝塊的蛋白質。
抗凝劑
[edit | edit source]抗凝劑是干擾凝血過程的物質。當收集血液用於輸血或檢測時，通常需要防止血液凝固，為此可以使用多種抗凝劑。含有不同抗凝劑的試管用不同的顏色編碼，以便於識別。
- 肝素（顏色程式碼 - 綠色）是一種由白細胞產生的天然抗凝劑，但也經常在實驗室中用於檢測鉛等重金屬的樣本。
- EDTA（顏色程式碼 - 淡紫色）用於常規血細胞計數。
- 氟化物（顏色程式碼 - 灰色）用於生化檢測葡萄糖。
- 檸檬酸鹽（顏色程式碼 - 淡藍色）用於儲存大量血液，例如輸血中使用的血液。
溶血
[edit | edit source]溶血是指紅細胞質膜的破裂，釋放出血紅蛋白。我們在討論滲透壓時已經遇到過這個過程，因為溶血通常發生在紅細胞置於低滲溶液中時，水透過半透性質膜流入，導致細胞膨脹並最終破裂。因此，在從動物體內採集血液時，務必確保注射器或試管中沒有水。由於搖晃試管或抽血過快造成的過度運動也會導致質膜破裂，造成溶血。
血型
[edit | edit source]如果您最近捐過血，您可能知道自己的血型。您的血型可能是 O 型、A 型或 B 型，甚至是最稀有的 AB 型。血型是紅細胞表面不同抗原分子造成的。這些抗原會引起抗體的產生，攻擊病毒和細菌。輸血時瞭解患者的血型至關重要，因為如果給患者輸注不匹配血型的血液，紅細胞會粘在一起，阻塞血管，可能導致死亡。
許多動物也有血型。貓有三種血型，在給異國品種輸血時，必須非常謹慎地確保血型相容。犬的情況略有不同。它們有幾種血型，但第一次輸血通常不會有問題。但是，第一次輸血會使免疫系統敏感，因此在第二次及以後的輸血中可能會出現問題。
當動物接觸到各種毒物和毒素時，可能會發生溶血。例如，當動物食用有毒植物、被蛇咬傷或感染破壞紅細胞的細菌（溶血性細菌）時，就會發生這種情況。
血液佔動物體重的 6% 到 10%，具體取決於物種和生命階段。當出現稱為休克的狀況時，動物無法承受超過總血容量 3% 的損失。
- 血液的主要功能是運輸氧氣、食物、廢物等，維持體內平衡，以及防禦疾病。
- 血液由液體血漿組成，其中懸浮著紅細胞和白細胞。血細胞通常佔血液體積的 30% 到 45%。
- 血漿由含溶解物質的水組成，如蛋白質、營養物質和二氧化碳。
- 紅細胞含有血紅蛋白，用於運輸氧氣。
- 白細胞防禦身體免受入侵。主要分為兩種型別
- 顆粒性白細胞包括中性粒細胞、嗜鹼性粒細胞和嗜酸性粒細胞。中性粒細胞破壞細菌，數量最多。嗜酸性粒細胞與過敏反應和寄生蟲感染有關。
- 非顆粒性白細胞包括淋巴細胞，產生抗體來攻擊細菌和病毒，以及單核細胞，吞噬和破壞細菌和病毒。
- 血小板參與血液凝固。
《血液工作表》中的練習將幫助您學習如何識別不同型別的血細胞及其功能。
1. 血液的液體部分被稱為
2. 血液中主要有兩種型別的細胞。它們是
- a)
- b)
3. 血液中最多的細胞是
4. 紅細胞的主要功能是
5. 在顯微鏡下觀察紅細胞和白細胞時，您如何區分它們？（至少給出 2 個區別）
6. 血液如何幫助抵抗細菌和病毒的入侵？
7. 如果沒有血小板，血液會發生什麼？
顯示血液成分，包括紅細胞、白細胞、血小板和血漿。甚至展示瞭如何製作血塗片並在血塗片上識別白細胞，以及如何製作和閱讀紅細胞壓積。有些部分稍微太高階了。
- 維基百科提供了關於紅細胞和白細胞的良好資訊。