摘要:血液是生命的河流,时刻在我们体内奔腾不息。但在这熟悉的红色液体之下,隐藏着多少超乎想象的秘密?本文精选了12个关于血液的有趣冷知识,可能会颠覆你对血液的认知。准备好你的好奇心了吗?我们现在开始!
血液是生命的河流,时刻在我们体内奔腾不息。但在这熟悉的红色液体之下,隐藏着多少超乎想象的秘密?本文精选了12个关于血液的有趣冷知识,可能会颠覆你对血液的认知。准备好你的好奇心了吗?我们现在开始!
人体内的血管网络是一个庞大而复杂的系统。虽然估计值略有不同,但科学家普遍认为,一个成年人体内的血管总长度约为 60,000 英里(约 96,560 公里),而地球的赤道周长约为 24,901 英里(约 40,075 公里)。这意味着,你体内的血管连接起来的长度足以绕地球赤道超过两圈半!
更令人惊叹的是血液循环的速度,血液在体内完成一次完整的循环大约只需要 60 秒。考虑到血液在这些血管中不断流动,在一天中(1440个60秒),你血液的总计行走的距离是一个天文数字,可以环绕地球2.5*60*1440=3600圈。
这个“庞大”的运输网络确保了氧气、营养物质能够到达身体的每一个角落,同时带走代谢废物,维持生命活动的正常进行。
人体血液的液体部分叫做血浆,占血液总体积的约 55%。血浆主要由水组成(约 92%),但也溶解了多种蛋白质(如白蛋白、球蛋白、纤维蛋白原)、葡萄糖、矿物离子、激素、二氧化碳等。
令人惊讶的是,研究发现人体血浆中含有微量的黄金。不过其含量极低,大约为每公升血液 0.02 毫克。这意味着,一个拥有 5 公升血液的成年人,体内黄金总量仅约 0.1 毫克。
科学家认为,这些微量元素(包括黄金)可能是通过饮食和环境进入人体的,它们在体内的具体生理功能尚不清楚,可能只是身体吸收环境中各种元素的一个体现。尽管如此,“血液含金” 这个事实本身就足够引人遐想,展示了人体与周围环境物质交换的复杂性。
血液的颜色主要取决于其携带氧气的呼吸色素。人类血液的红色来自于红血球中的血红蛋白(Hemoglobin),其中的铁离子与氧气结合后呈现鲜红色,失去氧气后则呈现暗红色。然而,并非所有生物都使用血红蛋白。例如:
蓝色血液:某些软体动物(如章鱼、鱿鱼、蜗牛)和节肢动物(如鲎)的血液是蓝色的。它们使用含铜的血蓝蛋白(Hemocyanin)来运输氧气。血蓝蛋白在与氧结合时呈现蓝色,脱氧时则为无色。血细胞(包括红血球、白血球和血小板)的寿命是有限的,需要不断更新。这个生产过程主要发生在骨髓中,称为造血作用(Hematopoiesis)。
红血球的平均寿命约为 120 天,白血球寿命从几小时到数年不等(取决于类型),血小板寿命约为 7 - 10 天。为了维持血液中各种细胞数量的相对稳定,身体必须非常高的速率进行再生产。
事实上,人体骨髓的造血干细胞具有惊人的再生能力。据估计,一个健康的成年人每秒钟大约能产生 200 万到 300 万个新的红血球!与此同时,骨髓也在持续不断地每秒生成数十万个白血球和血小板。
这个过程受到多种生长因子和激素的精密调控,确保身体能够应对各种生理需求,如氧气运输、免疫防御和止血。任何影响骨髓功能的因素,如某些疾病、药物或营养缺乏,都可能导致血细胞生成障碍,引发贫血、免疫缺陷或出血倾向。
我们大多数人只熟悉 ABO 血型系统(由红血球表面的 A、B 抗原决定)和 Rh 血型系统(主要由 D 抗原决定,即 Rh 阳性或阴性)。这可能是因为这两个系统在输血医学中至关重要,因为它们的抗原抗体反应最强烈,错配可能导致严重的溶血反应。
然而,国际输血协会(ISBT)目前已确认并分类了超过 40 种人类血型系统,包含超过 360 种不同的红血球抗原。这些系统包括 Kell、Duffy、Kidd、MNS、Lewis 等等。
虽然许多稀有血型系统的抗原在人群中分布频率较低,或者其对应的抗体引起的输血反应较弱,但在某些情况下(如多次输血的患者、特定族群或需要精确配型的移植手术),这些 “次要” 血型系统的匹配也变得非常重要。不匹配可能导致延迟性溶血反应或其他并发症。
因此,对这些复杂血型系统的研究有助于更安全的输血实践,也为人类遗传学和群体迁移研究提供了宝贵信息。例如,某些血型抗原的分布与特定疾病的易感性或抵抗力相关。
人体内绝大多数细胞都含有细胞核,细胞核内储存着遗传物质 DNA,控制着细胞的生长、代谢和繁殖。然而,哺乳动物(包括人类)的成熟红血球是一个例外。
在红血球发育的晚期阶段,它会将细胞核以及大部分细胞器(如线粒体)排出。这样做的主要目的是为了最大限度地增加细胞内部的空间,以便容纳更多的血红蛋白分子(负责携带氧气的关键蛋白质),使其携氧能力大大提高。一个红血球内约含有 2.7 亿个血红蛋白分子。
此外,没有细胞核和内部结构也使得红血球具有高度的柔韧性和可塑性,呈现独特的双凹圆盘状。这种形状不仅增加了表面积与体积的比率,有利于气体交换,还能让直径约 7 - 8 微米的红血球能够顺利通过直径仅有 2 - 3 微米的毛细血管。
不过,失去细胞核意味着红血球无法分裂增殖,也无法自行修复损伤,这也是其寿命有限(约 120 天)的原因之一。衰老的红血球最终会被脾脏和肝脏中的巨噬细胞清除。
血红蛋白的主要功能是运输氧气。在肺部,氧气与血红蛋白结合,形成氧合血红蛋白,随血液循环输送到全身组织,然后释放氧气。
一氧化碳(CO)是一种无色无味的气体,常见于不完全燃烧的产物中(如汽车尾气、燃煤取暖)。它的分子结构与氧气有些相似,也能够与血红蛋白中的铁离子结合。然而,血红蛋白对一氧化碳的亲和力(结合能力)是氧气的 200 到 250 倍!
这意味着,即使空气中只有少量的一氧化碳,它也能够优先抢占血红蛋白的结合位点,形成碳氧血红蛋白(Carboxyhemoglobin, HbCO)。更糟糕的是,碳氧血红蛋白一旦形成,其解离速度非常缓慢,远慢于氧合血红蛋白。这导致血液中能够有效携带氧气的血红蛋白数量急剧下降,组织细胞无法获得足够的氧气,从而引发缺氧。
更可怕的是,一氧化碳无色无味,中毒往往在不知不觉中发生,初期症状可能只是头痛、恶心,但随着碳氧血红蛋白浓度升高,会出现意识模糊、昏迷,最终因呼吸衰竭或心脏骤停而死亡。这就是一氧化碳被称为 “沉默杀手” 的原因。
脾脏是人体最大的淋巴器官,位于腹腔左上方。它在血液循环和免疫系统中扮演着多重角色。其中一个关键功能是过滤血液。
脾脏内部有着特殊的结构,称为脾索和脾窦,形成了一个复杂的微循环网络。当血液流经脾脏时,衰老(超过 120 天寿命)、形态异常或受损的红血球会因为失去柔韧性,难以通过脾脏狭窄的通道而被困住。脾脏中的巨噬细胞随后会识别并吞噬这些 “不合格” 的红血球。这个过程称为红血球的清除。
同时,脾脏还能从这些被破坏的红血球中回收有用的成分,特别是铁离子。铁会被释放到血液中,由转铁蛋白运输回骨髓,用于制造新的血红蛋白和红血球,实现资源的有效再利用。除了红血球,脾脏也能清除血液中的衰老血小板、某些病原体和细胞碎片。
此外,脾脏还是淋巴细胞(尤其是 B 细胞)成熟和活化的场所,并能储存一部分血小板和白血球,在需要时释放到循环中。
虽然没有脾脏人也能存活(肝脏和其他组织会接管部分功能),但失去脾脏会增加某些严重感染的风险。
胎儿在子宫内无法直接呼吸空气,必须通过胎盘从母体血液中获取氧气。为了确保有效的氧气转移,胎儿血液中含有一种特殊的血红蛋白,称为胎儿血红蛋白(Hemoglobin F, HbF)。
与成人血红蛋白(Hemoglobin A, HbA)相比,HbF 对氧气具有更高的亲和力。这意味着,在胎盘的毛细血管中,即使母体血液中的氧气浓度相对较低,胎儿的 HbF 也能够更有效地 “抓住” 氧气,将其从母体血红蛋白中转移过来。
这种更高的氧亲和力确保了胎儿即使在子宫内相对低氧的环境中也能获得充足的氧气供应,满足其快速生长发育的需求。出生后,随着婴儿开始用肺呼吸,身体会逐渐停止生产 HbF,转而生产品 HbA。通常在出生后 6 个月到 1 年内,HbA 会取代大部分 HbF,成为血液中主要的血红蛋白类型。
人体需要将核心体温维持在一个相对狭窄的范围内(约 37°C 或 98.6°F)以确保酶和其他生理过程的正常运作,而血液循环在体温调节中扮演着至关重要的角色。
当身体过热时(例如在高温环境或剧烈运动后),位于皮肤表层附近的血管会扩张(血管舒张,Vasodilation)。这使得更多的温暖血液流向体表,增加了皮肤与周围环境之间的热量交换,有助于散热,降低体温(这也是运动后皮肤泛红的原因)。
相反,当身体感到寒冷时,皮肤表层的血管会收缩(血管收缩,Vasoconstriction)。这会减少流向体表的血液量,将温暖的血液更多地保留在身体核心部位,保护重要器官免受低温影响,减少热量散失(这也是寒冷时皮肤变得苍白的原因)。
这个由自主神经系统精密调控的血管舒缩反应,就像一个内置的恒温器,通过调节血液的分布来控制热量的散发和保存,帮助身体在变化的环境温度中维持稳定的核心体温。
水在 0°C(32°F)时会结冰。如果生物体内的血液结冰,冰晶会刺破细胞膜,导致组织损伤和死亡。
然而,生活在极地或高纬度寒冷水域的某些鱼类、昆虫和植物,却能在体液温度降至冰点以下而不结冰。它们的秘密武器是一类被称为 “抗冻蛋白”(Antifreeze Proteins, AFPs)或 “热滞蛋白”(Thermal Hysteresis Proteins)的特殊蛋白质。
这些蛋白质并不像盐类那样通过降低溶液的冰点来防止结冰(依数性效应),而是通过一种非依数性的机制起作用。AFPs 能够识别并结合到微小冰晶的表面,特别是冰晶的生长点。通过这种结合,它们抑制了冰晶的进一步长大和形成宏观的冰结构,从而阻止了体液的冻结。这种现象被称为 “热滞后”,即冰点(实际结冰的温度)被显著降低,而熔点(冰融化的温度)基本不变。
不同生物产生的 AFPs 结构多样,但功能相似。这种生物防冻策略使得这些生物能够在冰冷的海水中生存。对 AFPs 的研究不仅揭示了生命适应极端环境的奥秘,也启发了在食品工业(防止冷冻食品形成大冰晶)、医学(低温器官保存)和农业(提高作物抗寒性)等领域的应用。
当你捐献一次全血(通常约 450 - 500 毫升)后,这袋血液并非直接输给一个病人。血液中心会对其进行成分分离处理,将其分成不同的血液制品,以满足不同患者的具体需求。通常,一袋全血可以被分离成:
红细胞浓厚液(Packed Red Blood Cells):主要用于治疗贫血、手术失血或创伤导致的氧气携带能力不足。这是最常用的血液成分。血浆(Plasma):可以进一步制成新鲜冰冻血浆(FFP),用于补充凝血因子(治疗出血性疾病或肝病患者)或作为血容量扩充剂。血浆也可以用于提取白蛋白、免疫球蛋白等药品。血小板浓厚液(Platelet Concentrate):用于治疗因血小板减少或功能异常导致的出血,常见于化疗患者、白血病患者或某些手术后。
由于一袋全血可以分离成至少三种主要的血液成分(红细胞、血浆、血小板),而每种成分可以输给有相应需求的病人,因此,理论上你的一次捐血行为最多可以帮助到三位不同的患者。
来源:十万个冷知识