运动生理学第四章-血液

第四章血液血液在机体物质运输、机能调节、免疫和体温维持等方面发挥着重要作用。本章介绍血液的组成、性质和一般功能。血液的组成与特性血液的功能第一节血液的组成与特性一、血液的组成血浆：占血液总量的50%-55%，由水和溶质构成。血细胞：占血液总量的45%-50%，包括红细胞、白细胞、血小板。•血量占体重的7%-8%，或70-80ml/Kg血液的组成血浆血小板和白细胞红细胞50—60%1%40—50%红细胞比容（HCT）：指红细胞在全血中所占的容积百分比，男40—50%，女性37—48%（一）血浆的成分含多种溶质的水溶液，溶质主要为血浆蛋白，还包括其它小分子有机物和无机盐。血浆蛋白白蛋白：维持血浆胶体渗透压，参与水平衡球蛋白：α1、α2、β1、γ（Ig）载体、防御纤维蛋白原：促进血液凝固小分子有机物包括：尿素、尿酸、肌酐、多肽、葡萄糖、乳酸、脂糜微粒等。（二）血细胞1.红细胞（RBC）•形态：中间凹的圆盘形•寿命：平均为120天。•数量：成年男子4.5-5.5×1012个/L，平均为5×1012个/L；成年女子3.8-4.6×1012个/L，平均为4.2×1012个。•作用：运输氧和二氧化碳、缓冲血液的酸碱度。血红蛋白（Hb）•血红蛋白（Hb）是红细胞内的主要成分，由一分子的珠蛋白和四分子亚铁血红素组成。正常数量：男子：120-160g/L女子：110-150g/L贫血：成年人单位容积血液中血红蛋白或红细胞水平低于下限，可以诊断为贫血。红细胞的生成和破坏•红细胞的平均寿命是120天，在这120天里，在全身血液中每天约有1/120的红细胞破坏，同时有大致相等数量的红细胞成熟、释放，这就保持了血液中红细胞总数的相对稳定。•红细胞在骨髓中分化发育、增殖成熟和释放，因此骨髓造血功能正常是红细胞生成的前提。•促红细胞生长素（EPO）主要由肾组织产生，是调控红细胞生长的重要因子。缺氧时，血浆中EPO的浓度增加，大量的研究证明了在高原适应后血浆中EPO明显升高，因此，一些耐力运动员常通过高原训练诱导EPO产生的增加，以提高运动成绩。血型•血型（bloodgroup）通常是指红细胞膜上特异抗原的类型。目前已发现的25个血型系统中，与临床关系最密切的是ABO血型系统，它是根据不同个体红细胞表面的血型抗原(凝集原)不同,把人类血液分为A型、B型、AB型、O型四种类型。•在同一个体的血浆中,不会含有与它自身红细胞的血型抗原相对抗的血型抗体(凝集素)。在A型血的血浆中只有抗B抗体；B型血的血浆中只有抗A抗体；AB型血的血浆中两种抗体都没有；而在O型血的血浆中则两种抗体都有。2.白细胞（WBC）•形态：无色，有核，体积比红细胞大。•分类：粒细胞中性粒细胞嗜酸性粒细胞嗜碱性粒细胞淋巴细胞单核细胞•数目：4-10×109/L•特性：渗出性、变形运动、化学趋向性和吞噬活动•血液中白细胞的主要功能是通过吞噬及免疫作用，实现对机体的保护防御功能，抵抗外来微生物对机体的损害。•从免疫的功能看，可将白细胞分为吞噬细胞和免疫细胞两大类。吞噬细胞包括粒细胞和单核细胞，其功能主要是吞噬异物，参与炎症反应，由于这些功能活动不具有针对特定异物的特征，属非特异性免疫。免疫细胞是指淋巴细胞，又可分为T细胞、B细胞和NK细胞三种，淋巴细胞能产生抗体，每一种抗体都是针对某异类特异性抗原的，故称为特异性免疫。3.血小板（PLT）血小板又称血栓细胞，体积小，无核，是骨髓成熟的巨核细胞裂解的小块胞质。全身三分之一血小板储存于脾脏。正常成人血小板含量为100-300×109/L，血小板只存在于哺乳动物血液中，具有促进止血、加速凝血和保持毛细血管完整性等功能。在伤口愈合、炎症反应、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理过程中有重要作用。•血小板含有多种与凝血因子有关的因子，促进血液凝固。•当小血管受损时，血小板释放5-羟色胺和儿茶酚胺等使小血管收缩；•其次是血小板被激活后粘附、聚集于血管受损处，形成一个松软的止血栓堵塞伤口，从而起到止血的作用。•与此同时，血浆中的凝血系统被激活，在局部迅速出现血浆凝固，以纤维蛋白网加固血栓达到二期有效止血。•最后纤维组织增生，长入血凝块达到永久性止血。二、血液的理化特性（一）颜色和比重：鲜红色或暗红色，1.05-1.06（二）粘滞性：指血液在血管内运行时，由于液体内部各种物质的分子或颗粒之间的摩擦阻力。全血:4-5;血浆:1.6-2.4。粘滞性大小主要取决于红细胞数目和血浆蛋白含量。血液粘滞性对血流速度和血压有一定的影响。（三）渗透压渗透压指高浓度溶液所具有的吸引和保留水分子的能力。是一切溶液固有的特性，由溶质分子运动产生，大小决定于溶质分子或颗粒的数量。血浆渗透压来自于溶解于其中的电解质，称为晶体渗透压。还有一部分来源于血浆蛋白，称为胶体渗透压。•等渗溶液：正常人在体温37ºC时，血浆渗透压约为5800mmHg，以血浆的正常渗透压为标准，与血浆正常渗透压近似的溶液称为等渗溶液，如0.9%NaCl(称为生理盐水)、5%葡萄糖溶液等。血浆渗透压与溶液的关系•血浆渗透压的意义：•血浆渗透压的相对稳定是维持血容量、维持细胞正常形态和功能的必须条件。血浆渗透压的维持在进行剧烈肌肉运动时，由于大量排汗和代谢产物进入血液，渗透压暂时升高。大量饮水后，可以降低渗透压。这些变化可以很快通过肾脏排泄和皮肤泌汗进行调节，恢复稳态。（四）血浆PH值：正常血浆PH值介于7.35-7.45。人体生命活动所能耐受的最大PH值变化范围为6.9-7.8，超过这个范围将危及生命。血浆PH的相对恒定有赖于血液中的缓冲物质以及肺和肾的功能。第二节血液的功能•血液在心血管系统内周而复始的流动，起着沟通内、外环境，联系机体各部分的作用，主要功能表现在运输、维持内环境相对稳定、调节、保护和防御等方面。一、血液的运输功能•血液不断地将从呼吸器官吸入的氧和消化系统吸收的营养物质运送到身体各处，供给组织细胞进行代谢；同时，又将全身各组织细胞的代谢产物运输到肺、肾和皮肤等器官排出体外。•血液对气体的运输有物理溶解和化学结合两种方式，物理溶解的气体量很少。•绝大多数氧通过与血红蛋白（Hb）结合的形式进行运载。•Hb与氧结合生成氧合血红蛋白(Hb02)的过程称为氧合。Hb与氧分离，把氧释放出来供细胞代谢之需要的过程称为氧离。氧合或氧离取决于氧分压（Po2）的高低。（一）氧的运输Hb+O2组织HbO2肺部肺部毛细血管肌肉毛细血管肺部毛细血管肌肉O2HbHbO2血红蛋白氧饱和度、氧容量和氧含量•血红蛋白氧饱和度：血液中Hb与氧结合的程度，即血红蛋白氧含量与血红蛋白氧容量的百分比。•氧饱和度主要决定于血液中的氧分压（Po2）。平原地区健康人安静状态时，动脉血的氧饱和度为96~98%。氧离曲线•表示PO2与Hb结合O2量关系或PO2与氧饱和度关系的曲线。•氧离曲线反映了Hb与O2的结合量是随PO2的高低而变化，这条曲线呈“S”。•上段：PO2在60-lOOmmHg时，曲线坡度不大，形式平坦，即使PO2从1OOmmHg降至8OmmHg时，血氧饱和度仅从98%降至96%。①高原,PO2↓明显而Hb结合O2量变化不大；②轻度呼衰病人肺泡气PO2↓明显而Hb结合O2量变化不大。•对高原适应或有轻度呼吸机能不全的人均有好处。上段中段:•PO2在6OmmHg以下时，曲线逐渐变陡，意味着PO2下降，使血氧饱和度明显下降。•氧利用系数：血液流经组织时释放出的O2占动脉血O2含量百分比。安静时，氧利用系数为25%左右。中段下段:•PO2为40-lOmmHg时，曲线更陡，此时PO2稍有下降，血氧饱和度就大幅度下降。释放出大量的O2保证组织换气。•激烈运动时，氧利用系数可达78%以上，对人体的组织换气大为有利。下段（二）CO2的运输•CO2主要以碳酸氢盐（HCO3¯）（占88%）和氨基甲酸血红蛋白（占7%）形式的运输。其合成或解离取决于血液中CO2分压（Pco2）的大小。（三）其他物质的运输•血液在运载气体的同时还运载其他物质，一方面将消化吸收的营养物质，如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、水、无机盐、维生素等物质运输到全身各组织，供代谢或暂时储存；同时，又将组织细胞的代谢产物运送到排泄器官排出体外，保证新陈代谢的进行。二、血液维持内环境相对稳定作用•什么是内环境？•相对于人体生存的外界环境，细胞外液是细胞生存的直接环境，称为内环境。•细胞外液包括血浆（约占体重的5%）、淋巴和组织液。人体内环境示意图•内环境稳定是机体正常生命活动的必需条件。由于人体内有多种调节机制，使内环境中理化因素的变动不超出正常生理范围，以保持动态平衡。•血液能维持水、氧和营养物质的含量;维持渗透压、酸碱度、体温和血液有形成分等的相对稳定。这些因素的相对稳定会使人体的内环境相对稳定。血液如何维持内环境酸碱度？•血液在维持正常人体内环境PH的相对恒定中具有重要作用。机体在代谢过程中不断产生各种酸性和碱性物质，这些物质首先进入血液，血液中存在的缓冲对体系是调节酸碱平衡的第一道防线，缓冲体系中每一个缓冲对是由一种弱酸与该种弱酸盐组成的，血浆和红细胞中都含有缓冲物质。血浆中的缓冲对物质：血液中有数对具有抗酸和抗碱作用的物质，称为缓冲对。其中最重要的缓冲对为NaHCO3/H2CO3，另外还有蛋白质钠盐／蛋白质，Na2HPO4/NaH2PO4等；红细胞内有KHCO3/H2CO3;血红蛋白钾盐／血红蛋白；氧合血红蛋白钾盐／氧合血红蛋白；K2HPO4/KH2PO4等。•当酸进入血液：•当碱性物质(主要来自食物)进入血浆后与弱酸发生作用，形成弱酸盐，降低碱度。•碱贮备：血液中缓冲酸性物质的主要成分是碳酸氢钠，通常以每100毫升血浆的碳酸氢钠含量来表示碱贮备量。•意义：碱贮备是一个很重要的生理生化指标，它能反映身体在运动时的缓冲能力，从而了解体内的代谢情况。有人测定运动员的碱贮备量比未受过训练的人高10%。经常锻炼的人可使血液的缓冲能力提高，碳酸肝酶的活性增强。血液如何维持体温？通过皮肤的血管舒缩活动，血液在调节体温过程中发挥重要作用。温度升高时，皮肤的血管舒张，血液将体内深部产热器官产生的热运送到体表散发；温度降低时，皮肤血管则收缩，减少皮肤的血流量，以维持体温。三、血液的防御和保护作用•通过白细胞吞噬及免疫作用，实现对机体的保护防御功能，抵抗外来微生物对机体的损害。•血小板有加速凝血和止血作用，机体损伤出血时，血液能够在伤口发生凝固，防止继续出血，修复破损血管，对人体具有保护作用。第三节运动对血液成分的影响•一、运动对血浆的影响•运动时，由于储存的血液被动员，使循环血量增加。运动员特别是耐力性项目运动员增加比无训练者大得多，可增加25%以上。•进行长时间耐力运动时，体液流失较多，使血浆容量减少，同时代谢产物增加，血液浓缩。•运动训练还可以使血浆容量呈现增加的适应性改变。二、运动对红细胞的影响•运动中红细胞暂时性增加，相同时间运动中，运动量越大，红细胞增加越多。运动停止后1-2小时，红细胞数量可恢复正常。•运动中红细胞的增加可能与储存血量释放和血浆浓缩有关。•经系统训练的耐力项目运动员，安静红细胞水平甚至低于正常值，但红细胞总数高于常人，这是由于其血浆量增加更多所致。与此同时，运动员红细胞变形能力增加，这些变化既降低了安静时的血粘度，减少血循环的阻力，减轻了心脏负荷，又保证了在肌肉运动时血红蛋白含量的相应提高。三、血红蛋白与运动•血红蛋白（Hb）俗称血色素，是红细胞中一种含铁的蛋白质。血红蛋白的主要生理功能是运输氧和二氧化碳，并对酸性物质起缓冲作用，参与体内的酸碱平衡调节。血红蛋白的含量对运动员的运动能力影响很大，对耐力运动员的专项素质尤为重要。在训练和比赛期间，运动员的血红蛋白含量受营养、运动负荷及休息等因素的影响。因此，定期测定血红蛋白的含量有助于了解运动员的营养、对负荷的适应及身体机能水平等情况。血红蛋白与运动员的运动能力密切相关，是影响运动成绩的主要生理因素之一，运动员血红蛋白的含量应达到最大有氧代谢能力要求的水平。血红蛋白含量高，其结合的氧量多，但不能认为血红蛋白含