第三章 血 液
血液 (blood)是由血浆和血细胞组成的流体组织，在心血管系统内循环流动，起着运输物质的作用。因此，运输是血液的基本功能。血液将从肺获取的氧和从肠道吸收的营养物质运送到各器官、细胞，将内分泌腺产生的激素运输到相应的靶细胞；另一方面，血液又将细胞代谢产生的CO2运送到肺，将其他代谢终产物运送到肾脏等排泄器官而排出体外。血液又具有缓冲功能，它含有多种缓冲物质，可缓冲进入血液的酸性或碱性物质引起的血浆pH变化。血液中的水分有较高的比热，有利于体温的相对恒定。因此，血液在维持机体内环境稳态中起着非常重要的作用。此外，血液还具有重要的防御和保护的功能。参与机体的生理性止血、抵抗细菌和病毒等微生物引起的感染和各种免疫反应。当血液总量或组织、器官的血流量不足时，可造成组织损伤，严重时甚至危及生命。很多疾病可导致血液的成分或性质发生特征性的变化，故临床血液检查在医学诊断上有重要的价值。
第一节 血液的组成和理化特性
一、血液的组成
血液由血浆 (plasma)和悬浮于其中的血细胞 (blood cells)组成。
(一)血浆
血浆的基本成分为晶体物质溶液，包括水和溶解于其中的多种电解质、小分子有机化合物和一些气体。由于这些溶质和水都很容易透过毛细血管壁与组织液中的物质进行交换，所以血浆中电解质的含量与组织液的基本相同 (表3-1)。临床检测循环血浆中各种电解质的浓度可大致反映组织液中这些物质的浓度。
血浆的另一成分是血浆蛋白 (plasma proteins)。血浆蛋白是血浆中多种蛋白的总称。从表3-1中可以看出，血浆与组织液的主要差别是后者蛋白含量甚少。用盐析法可将血浆蛋白分为白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原三类；用电泳法又可进一步将球蛋白区分为α1-、α2-、β-和γ-球蛋白等。正常成年人血浆蛋白含量为65-85g/L，其中白蛋白为40~48g/L，球蛋白为15~30g/L。除γ-球蛋白来自浆细胞外，白蛋白和大多数球蛋白主要由肝脏产生。肝病时常引起血浆白蛋白/球蛋白的比值下降。血浆蛋白的主要功能是：①形成血浆胶体渗透压，可保持部分水于血管内；②与甲状腺激素、肾上腺皮质激素、性激素等结合，使血浆中的这些激素不会很快地经肾脏排出，从而维持这些激素在血浆中相对较长的半衰期；③作为载体运输脂质、离子、维生素、代谢废物以及一些异物 (包括药物)等低分子物质；④参与血液凝固、抗凝和纤溶等生理过程；⑤抵御病原微生物 (如病毒、细菌、真菌等)的入侵；⑥营养功能。
(二)血细胞
血细胞可分为红细胞 (erythrocyte，或red blood cell，RBC)、白细胞 (1eukocyte，或white blood cell，WBC)和血小板 (platelet，或thrombocyte)三类，其中红细胞的数量最多，约占血细胞总数的99％，白细胞最少。若将一定量的血液与抗凝剂混匀，置于比容管中，以每分钟3000转的速度离心30min，由于比重的不同，血细胞将与血浆分开，比容管中上层的淡黄色液体为血浆，下层深红色，为红细胞，二者之间有一薄层白色不透明的白细胞和血小板。血细胞在血液中所占的容积百分比称为血细胞比容 (hematocrit)。正常成年男性的血细胞比容为40％~50％，成年女性为37％~48％。由于血液中自细胞和血小板仅占总容积的0.15％~1％，故血细胞比容可反映血液中红细胞的相对浓度。贫血患者血细胞比容降低。由于红细胞在血管系统中的分布不均匀，大血管中血液的血细胞比容略高于微血管。
二、血量
血量 (blood volume)是指全身血液的总量。全身血液的大部分在心血管系统中快速循环流动，称为循环血量，小部分血液滞留在肝、肺、腹腔静脉和皮下静脉丛内，流动很慢，称为储存血量。在运动或大出血等情况下，储存血量可被动员释放出来，以补充循环血量。正常成年人的血液总量相当于体重的7％~8％，即每公斤体重有70~80ml血液。因此，体重为60公斤的人，血量为4.2~4.8L。
血浆量和红细胞量均可按稀释原理分别进行测定。例如，静脉注射一定量不易透出血管的染料T-1824 (因为它能与血浆蛋白迅速结合，因而可滞留于血管中)或131I标记的血浆蛋白，待它们与体内的血浆混匀后，再抽血测定血浆中T-1824或131I的稀释倍数，即可计算出血浆量。由于标记的血浆白蛋白可逸出血管，因而测出的血浆量会偏高。同理，静脉注射一定量用51Cr或32P标记的红细胞，等待一定时间，使它们与体内的红细胞混匀，然后抽血测定标记红细胞的稀释倍数，即可计算出红细胞的总容积。一般可先测出红细胞总容积，再按红细胞在血液中所占容积的百分比来推算血液总量，即
血量=红细胞总容积/血细胞比容 (3-1) 血量=血浆量/ (1-血细胞比容) (3-2) 正常情况下，由于神经、体液的调节作用，体内血量保持相对恒定。血量的相对恒定是维持正常血压和各组织、器官正常血液供应的必要条件。
三、血液的理化特性
(一)血液的比重
正常人全血的比重为1.050~1.060。血液中红细胞数量越多，全血比重就越大。血浆的比重为1.025~1.030，其高低主要取决于血浆蛋白的含量。红细胞的比重为1.090~1.092，与红细胞内血红蛋白的含量呈正相关关系。利用红细胞和血浆比重的差异，可进行血细胞比容和红细胞沉降率的测定，以及红细胞与血浆的分离。
(二)血液的粘度
液体的粘度 (viscosity)来源于液体内部分子或颗粒问的摩擦，即内摩擦。如果以水的粘度为1，则全血的相对粘度为4~5，血浆的相对粘度为1.6~2.4 (温度为37℃时)。当温度不变时，全觑的粘度主要决定于血细胞比容的高低，血浆的粘度主要决定于血浆蛋白的含量。全血的粘度还受血流切率的影响 (见第四章)。水、酒精、血浆等液体的粘度不随切率的改变而变化，称为牛顿液体 (Newtonian fluid)。全血为非牛顿液体，其粘度与切率呈反变关系，即在低切率条件下，血液的粘度增大。血液的粘度是形成血流阻力的重要因素之一。当某些疾病使微循环处的血流速度显著减慢时，红细胞可发生叠连和聚集，血液粘度升高，使血流阻力明显增大，从而影响微循环的正常灌注。
(三)血浆渗透压
溶液渗透压 (osmotic pressure)的高低取决于溶液中溶质颗粒 (分子或离子)数目的多少，而与溶质的种类和颗粒的大小无关。血浆渗透浓度约为300mmol/L，即300mOsm/ (kg·H2O)，相当于770kPa或5 790mmHg血浆的渗透压主要来自溶解于其中的晶体物质。由晶体物质所形成的渗透压称为晶体渗透压 (crystal osmotic pressure)，它的80％来自Na+和Cl-。血浆中虽含有多量蛋白质，但因蛋白质的分子量大，分子数量少，所形成的渗透压小，一般为1.3mOsm/ (kg·H2O)，约相当于3.3kPa或25mmHg，由蛋白质所形成的渗透压称为胶体渗透压 (colloid osmotic pressure)。在血浆蛋白中，白蛋白的分子量小，其分子数量远多于球蛋白，故血浆胶体渗透压的75％~80％来自白蛋白。若血浆中白蛋白的数量减少，即使其他蛋白增加而保持血浆蛋白总量不变，血浆胶体渗透压也将明显降低。
水和晶体物质可自由通过毛细血管壁，血浆与组织液中晶体物质的浓度几乎相等，它们所形成的晶体渗透压也基本相等。细胞外液中的晶体物质大部分不易通过细胞膜，而且细胞外液的晶体渗透压保持相对稳定，这对保持细胞内、外水的平衡和细胞的正常体积极为重
要。血浆蛋白不易通过毛细血管壁，所以虽然血浆胶体渗透压较低，但在调节血管内、外水的平衡和维持正常的血浆容量中起重要的作用。
在临床上和生理实验中所使用的各种溶液，其渗透压与血浆渗透压相等，称为等渗溶液 (iso-osmotic solution)，渗透压高于或低于血浆渗透压的溶液称为高渗或低渗溶液。浓度为0.85％的：NaCl溶液为等渗溶液，红细胞悬浮于其中可保持正常形态和大小。须指出的是，并非每种物质的等渗溶液都能使悬浮于其中的红细胞保持其正常形态和大小，如1.9％的尿素溶液虽然与血浆等渗，但红细胞置于其中后，立即发生溶血。这是因为尿素分子可自由通过红细胞膜，并依其浓度梯度进入红细胞，导致红细胞内渗透压增高，水进入细胞，结果使红细胞肿胀破裂而发生溶血；NaCl却不易通过红细胞膜，因而不会发生上述现象。一般把能够使悬浮于其中的红细胞保持正常形态和大小的溶液称为等张溶液 (isotonic solution)。实际上，等张溶液是由不能自由通过细胞膜的溶质所形成的等渗溶液。因此，0.85％NaCl溶液既是等渗溶液，也是等张溶液；1.9％尿素虽是等渗溶液，却不是等张溶液。
(四)血浆pH值
正常人血浆pH值为7.35~7.45。血浆pH值的相对恒定有赖于血液内的缓冲物质，以及肺和肾的正常功能。血浆内的缓冲物质主要包括NaHCO3/H2CO3、蛋白质钠盐／蛋白质和Na2HPO4/NaH2PO4三个缓冲对，其中最重要的是NaHCO3/H2CO3。此外，红细胞内还有血红蛋白钾盐／血红蛋白、氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白、K2HPO4/KH2PO4、KHCO3/H2CO3，等缓冲对，参与维持血浆pH值的恒定。当酸性或碱性物质进入血液时，血浆中的缓冲物质可有效地减轻酸性或碱性物质对血浆pH值的影响，特别是肺和肾在保„持其正常功能，能排出体内过多的酸或碱的情况下，血浆pH值的波动范围就很小。
第二节 血细胞生理
一、血细胞生成的部位和一般过程
成人的各种血细胞均发源于骨髓。由于骨髓腔大约在妊娠第5个月才形成，因此胚胎早期造血是在其他部位进行，使得在个体发育过程中造血中心发生一系列的变迁。胚胎发育早期是卵黄囊造血；从胚胎第二个月开始，由肝、脾造血；胚胎发育到第四个月以后，肝、脾的造血活动逐渐减少，骨髓开始造血并逐渐增强。出生时，几乎完全依靠骨髓造血，此时的骨髓腔完全被造血细胞充满。在婴幼儿期，由于缺乏造血功能的储备，在造血需要增加时，肝、脾的造血功能可被重新激活而参与造血以补充骨髓功能的不足，此时的骨髓外造血具有代偿作用。儿童4岁后，骨髓腔的增长速度超过造血细胞增加的速度，脂肪细胞进入骨髓，逐步填充多余的骨髓腔。到18岁左右时，虽然只有脊椎骨、髂骨、肋骨、胸骨、颅骨和长骨近端骨骺处才有造血骨髓，但已足以进行正常造血。成人如果出现骨髓外造血，已无代偿意义，而是造血功能紊乱的表现。
各类血细胞均起源于造血干细胞。造血 (hemopoiesis)过程也就是各类造血细胞发育和成熟的过程。根据造血细胞的功能与形态特征，一般把造血过程分为造血干细胞 (hemopoietic stem cells)、定向祖细胞 (committed progenitors)和形态可辨认的前体细胞 (precursors)三个阶段。造血干细胞具有自我复制 (self renewal)和多向分化的能力。通过自我复制可保持自身细胞数量的稳定；通过多向分化则可形成各系定向祖细胞。此外，造血干细胞大多处于细胞周期之外，也即处于不进行细胞分裂的相对静止状态 (G0期)。一旦机体需要，可以有更多的造血干细胞从G0期进入细胞周期。因此，造血干细胞具有很强的增殖潜能。发育到定向祖细胞的阶段时，已经限定进一步分化的方向。将各系列的定向祖细胞在体外培养时，可形成相应血细胞的集落，即集落形成单位 (colony forming unit，CFU)。形成红细胞集落的定向祖细胞称为红系定向祖细胞 (CFU-E)，同理，定向祖细胞还有粒-单核系祖细胞 (CFU-GM)、巨核系祖细胞 (CFU-MK)和TB淋巴系祖细胞 (CFU-TB)。在前体细胞
阶段，造血细胞已发育成为形态学上可辨认的各系幼稚细胞，这些细胞进一步分化成熟，便成为具有特殊功能的各类终末血细胞，然后有规律地释放入血液循环 (图3-1)。由于造血干细胞主要存在于骨髓，临床上可抽取正常人的骨髓，给造血或免疫功能低下的病人进行骨髓造血干细胞移植 (又称骨髓移植)，可在受者重建造血和免疫功能。
在正常情况下，骨髓也可释放少量造血干细胞进入外周血液中，但外周血液中造血干细胞的数量只有骨髓浓度的1％左右。若采用适当的方法将骨髓中造血干细胞动员释放到外周血，可使外周血中造血干细胞的含量提高数十倍甚至百倍，此时在外周血中可获得足够数量的造血干细胞进行外周血干细胞移植。在进行造血干细胞移植时，造血干细胞的定居、增殖、分化仅局限于造血组织，这表明造血的发生需要适宜的造血微环境。造血微环境 (hemopoietic microenvironment)是指造血干细胞定居、存活、增殖、分化和成熟的场所 (T淋巴细胞在胸腺中成熟)，包括造血器官中的基质细胞、基质细胞分泌的细胞外基质和各种造血调节因子，以及进入造血器官的神经和血管，在血细胞生成的全过程中起调控、诱导和支持的作用。
机体受到某些物理因素 (γ射线、X射线)、化学因素 (如氯霉素、苯等)和生物因素 (如病毒)等损害，造血干细胞可发生质的异常和量的减少，或造血微环境的缺陷可引起再生障碍性贫血。
二、红细胞生理
(一)红细胞的数量和形态
红细胞是血液中数量最多的血细胞。一般用1L血液中红细胞的个数来表示红细胞的数量。我国成年男性红细胞的数量为 (4.0-5.5)×1012/L，女性为 (3.5-5.0)×1012/L。红细胞内的蛋白质主要是血红蛋白 (hemoglobin，Hb)。我国成年男性血红蛋白浓度为120~160g/L，成年女性为110~150g/L。正常人的红细胞数量和血红蛋白浓度不仅有性别差异，还可因年龄、生活环境和机体功能状态不同而有差异。例如，儿童低于成年人 (但新生儿高于成年人)；高原居民高于平原居民；妊娠后期因血浆量增多而致红细胞数量和血红蛋白浓度相对减少。若血液中红细胞数量、血红蛋白浓度低于正常，则称为贫血 (anemia)。
正常的成熟红细胞无核，呈双凹圆碟形，直径为7~8μm，周边最厚处的厚度为2.5μm，中央最薄处约为1μm。红细胞保持正常双凹圆碟形需消耗能量。成熟的红细胞无线粒体，糖酵解是其获得能量的唯一途径。红细胞从血浆摄取葡萄糖，通过糖酵解产生ATP，维持细胞膜上钠泵的活动，以保持红细胞内外Na+、K+的正常分布、细胞容积和双凹圆碟状的形态。
(二)红细胞的生理特征与功能
1．红细胞的生理特征 红细胞具有可塑变形性、悬浮稳定性和渗透脆性等生理特征，这些特征都与红细胞的双凹圆碟形有关。
(1)可塑变形性：正常红细胞在外力作用下具有变形的能力。红细胞的这种特性称为可塑变形性 (plastic deformarion)。外力撤销后，变形的红细胞又可恢复其正常的双凹圆碟形。红细胞在全身血管中循环运行时，须经过变形才能通过口径比它小的毛细血管和血窦孔隙 (图3-2)。可塑变形性是红细胞生存所需的最重要的特性。红细胞的变形性取决于红细胞的几何形状、红细胞内的粘度和红细胞膜的弹性，其中红细胞正常的双凹圆碟形的几何形状最为重要。正常成人红细胞的体积约为90μm3，表面积约为140μm2。若红细胞为等体积的球形，则其表面积仅100μm2。因此，正常的双凹圆碟形使红细胞具有较大的表面积与体积之比，这使得红细胞在受到外力时易于发生变形。如果红细胞成为球形，则其表面积与体积之比降低，变形能力就减弱。此外，当红细胞内的粘度增大或红细胞膜的弹性降低时，也会使红细胞的变形能力降低。血红蛋白发生变性或细胞内血红蛋白浓度过高时，可因红细胞内粘度增高而降低红细胞的变形性。
(2)悬浮稳定性：将盛有抗凝血的血沉管垂直静置，尽管红细胞的比重大于血浆，但正常时红细胞下沉缓慢，表明红细胞能相对稳定地悬浮于血浆中，红细胞的这一特性称为悬浮稳定性 (suspension stability)。通常以红细胞在第一小时末下沉的距离来表示红细胞的沉降速度，称为红细胞沉降率 (erythrocyte sedimentation rate，ESR)。正常成年男性红细胞沉降率为0~15mm/h，成年女性为0~20mm/h。沉降率愈快，表示红细胞的悬浮稳定性愈小。
红细胞能相对稳定地悬浮于血浆中，是由于红细胞与血浆之间的摩擦阻碍了红细胞的下沉。双凹圆碟形的红细胞具有较大的表面积与体积之比，所产生的摩擦较大，故红细胞下沉缓慢。在某些疾病 (如活动性肺结核、风湿热等)，红细胞彼此能较快地以凹面相贴，称为红细胞叠连 (rouleaux formation)。发生叠连后，红细胞团块的总表面积与总体积之比减小，摩擦力相对减小而红细胞沉降率加快。决定红细胞叠连快慢的因素不在于红细胞本身，而在于血浆成分的变化。若将正常人的红细胞置于红细胞沉降率快者的血浆中，红细胞也会较快发生叠连而沉降率加速，而将红细胞沉降率快者的红细胞置于正常人的血浆中，则沉降率正常。通常血浆中纤维蛋白原、球蛋白和胆固醇的含量增高时，可加速红细胞叠连和沉降率；血浆中白蛋白、卵磷脂的含量增多时则可抑制叠连发生，使沉降率减慢。
(3)渗透脆性：红细胞在低渗盐溶液中发生膨胀破裂的特性称为红细胞渗透脆性 (osmotic fragility)，简称脆性。红细胞在等渗的0.85％NaCl溶液中可保持其正常形态和大小。若将红细胞悬浮于一系列浓度递减的低渗NaCl溶液中，水将在渗透压差的作用下渗透入细胞，于是红细胞由正常双凹圆碟形逐渐胀大，成为球形；当NaCl浓度降至0.42％时，部分红细胞开始破裂而发生溶血；当NaCl浓度降至0.35％时，则全部红细胞发生溶血。这一现象表明红细胞对低渗盐溶液具有一定的抵抗力，且同一个体的红细胞对低渗盐溶液的抵抗力并不相同。生理情况下，衰老红细胞对低渗盐溶液的抵抗力低，即脆性高；而初成熟的红细胞的抵抗力高，即脆性低。有些疾病可影响红细胞的脆性，如遗传性球形红细胞增多症患者的红细胞脆性变大。故测定红细胞的渗透脆性有助于一些疾病的临床诊断。
2．红细胞的功能 红细胞的主要功能是运输氧和CO2。血液中98.5％的氧是与血红蛋白结合成氧合血红蛋白的形式存在的。红细胞运输的氧约为溶解于血浆中氧的65倍。血液中的CO2主要以碳酸氢盐和氨基甲酰血红蛋白的形式存在，分别占CO2运输总量的88％和7％。红细胞内含有丰富的碳酸酐酶，在它的催化下，CO2迅速与王H2O反应生成碳酸，后者再解离为H2CO3和H+。在红细胞的参与下，血液运输CO2的能力可提高18倍。双凹圆碟形使红细胞具有较大的气体交换面积，由细胞中心到大部分表面的距离都很短，故有利于细胞内、外氧和CO2的交换。红细胞运输氧的功能是靠细胞内的血红蛋白来实现的，一旦红细胞破裂，血红蛋白逸出到血浆中，即丧失其运输氧的功能。此外，红细胞内含有多种缓冲对，对血液中的酸、碱物质有一定的缓冲作用。红细胞表面还具有I型补体的受体 (CR1)，可与抗原-抗体-补体免疫复合物结合，促进巨噬细胞对抗原-抗体-补体免疫复合物的吞噬，防止抗原-抗体-补体免疫复合物沉积于组织内而引起免疫性疾病，因而具有免疫功能。
(三)红细胞的生成和调节
在成年人，骨髓是生成红细胞的唯一场所。红骨髓内的造血干细胞首先分化成为红系定向祖细胞，再经过原红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞和网织红细胞的阶段，成为成熟的红细胞。从原红细胞到中幼红细胞阶段，经历3~5次有丝分裂，每次有丝分裂约持续一天。一个原红细胞可产生8~32个晚幼红细胞。晚幼红细胞不再分裂，细胞内血红蛋白的含量已达到正常水平，细胞核逐渐消失，成为网织红细胞。网织红细胞在骨髓中停留2天左右。因此，由原红细胞发育至网织红细胞并释放入血，约历时6~7天。
1．红细胞生成所需物质 在红细胞生成的过程中，需要有足够的蛋白质、铁、叶酸和维生素B12的供应。蛋白质和铁是合成血红蛋白的重要原料，而叶酸和维生素B12：是红细胞成熟所必需的物质。此外，红细胞生成还需要氨基酸、维生素B12、维生素B2、维生素
C、维生素E和微量元素铜、锰、钻、锌等。由于红细胞可优先利用体内的氨基酸来合成血红蛋白，故单纯因缺乏蛋白质而发生贫血者较为罕见。
(1)铁：铁是合成血红蛋白的必需原料。正常成年人体内共有铁3~4g，其中约67％存在于血红蛋白中。血红蛋白的合成从原红细胞开始，持续到网织红细胞阶段。成人每天需要20~30mg的铁用于红细胞生成，但每天仅需从食物中吸收1mg以补充排泄的铁，其余95％来自于体内铁的再利用。衰老的红细胞被巨噬细胞吞噬后，血红蛋白分解所释放的铁可再利用于血红蛋白的合成。进入血液的铁通过与转铁蛋白 (transferrin)结合而被运送到幼红细胞。当铁的摄入不足或吸收障碍，或长期慢性失血以致机体缺铁时，可使血红蛋白合成减少，引起低色素小细胞性贫血，即缺铁性贫血。
(2)叶酸和维生素B12：叶酸和维生素B12是合成DNA所需的重要辅酶。叶酸在体内须转化成四氢叶酸后，才能参与DNA的合成。叶酸的转化需要维生素B12的参与。维生素B12缺乏时，叶酸的利用率下降，可引起叶酸的相对不足。因此，缺乏叶酸或维生素B12时，DNA的合成减少，幼红细胞分裂增殖减慢，红细胞体积增大，导致巨幼红细胞性贫血。正常情况下，食物中叶酸和维生素B12的含量能满足红细胞生成的需要，但维生素B12的吸收需要内因子 (intrinsic factor)的参与。内因子由胃黏膜的壁细胞产生，它与维生素B12结合，形成内因子-B12复合物，能保护维生素B12免受消化酶的破坏，并通过回肠黏膜上特异受体的介导，促进维生素B12在回肠远端的吸收。
当胃大部分切除或胃的壁细胞损伤时，机体缺乏内因子，或体内产生抗内因子抗体，或回肠被切除后，均可因维生素B12吸收障碍而导致巨幼红细胞性贫血。但在正常情况下，体内储存有1000~3000μg维生素B12而红细胞生成每天仅需1~3μg，故当维生素B12吸收发生障碍时，常在3~4年后才出现贫血。正常人体内叶酸的储存量为5~20mg，每天叶酸的需要量约为200μg，当叶酸摄入不足或吸收障碍时，3~4月后可发生巨幼红细胞性贫血。
2．红细胞生成的调节 红系祖细胞向红系前体细胞的增殖分化是红细胞生成的关键环节。红系祖细胞依其所处的发育阶段，可分为两个亚群：①早期红系祖细胞称为爆式红系集落形成单位 (burst forming unit-erythroid，BFU-E)，这是因为它们在体外培养时能形成很大的集落，组成集落的细胞分布呈物体爆炸后散布的形状。早期红系祖细胞在体外形成集落，依赖于爆式促进活性 (burst promoting activity，BPA)的刺激作用。据报道，白细胞介素-3 (interleukin-3，IL-3)和粒-巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)具有BPA的效应。②晚期红系祖细胞称为红系集落形成单位 (colony forming unit-erythroid，CFU-E)，它们在体外培养时只能形成较小的集落。晚期红系祖细胞对BPA不敏感，主要受促红细胞生成素 (erythropoietin，EPO)的调节。
(1)促红细胞生成素：动物实验表明，将失血性贫血动物的血浆输入正常动物体内，可引起正常动物的红细胞生成增多，表明贫血动物体内产生了某种可促进红细胞生成的体液因子。经过多年的研究，现已将其分离纯化，称为促红细胞生成素 (EPO)。EPO是一种糖蛋白，由165个氨基酸残基组成，分子量约34000。不同发育阶段的红系祖细胞上EPO受体的数量不同，随着红系祖细胞发育成熟，EPO受体的数目增加；此后，随红细胞的发育成熟，EPO受体的数目又进行性下降，故EPO主要是促进晚期红系祖细胞 (CFU-E)的增殖，并向原红细胞分化。EPO也可作为存活因子 (survival factor)抑制CFU-E的凋亡而促进红细胞的生成。此外，EPO还可加速幼红细胞的增殖和血红蛋白的合成，促进网织红细胞的成熟与释放，对早期红系祖细胞的增殖与分化也有一定的促进作用。EPO是机体红细胞生成的主要调节物。血浆EPO的水平与血液血红蛋白的浓度呈负相关，严重贫血时血浆中EPO浓度可增高1000倍左右。贫血时体内EPO增高可促进红细胞生成；而红细胞增高时，EPO分泌则减少，这一负反馈调节使血中红细胞的数量能保持相对稳定 (图3-3)。目前临床上已将重组的人EPO应用于促进贫血病人的红细胞生成。
肾是产生EPO的主要部位。肾皮质肾小管周围的间质细胞 (如成纤维细胞、内皮细胞)可产生EPO2与一般内分泌细胞不同的是，肾内没有EPO的储存。缺氧可迅速引起EPO基因表达增加，从而使，EPO的合成和分泌增多。EPO的半衰期 (T1/2)为4~12h。切除双肾后，血浆中．EPO的浓度急剧降低。生理情况下，血浆中有一定量的EPO，可维持正常的红细胞生成。完全缺乏EPO时，骨髓中几乎没有红细胞生成。而存在大量EPO时，只要提供足够的造血原料，红细胞的生成可比正常时提高10倍。组织缺氧是促进EPO分泌的生理性刺激因素。任何引起肾氧供不足的因素，如贫血、缺氧或肾血流减少，均可促进EPO的合成与分泌，使血浆EPO含量增加。因此，双肾实质严重破坏的晚期肾脏病患者常因缺乏EPO而发生肾性贫血。正常人从平原进入高原低氧环境后，由于肾产生EPO增多，可使外周血液的红细胞数量和血红蛋白含量增高。低氧促进EPO基因表达的机制与低氧诱导因子-1 (hypoxia-inducible factors-1，HIF-1)的作用有关。HIF-1是一种转录因子。低氧时肾内HIF-1的活性增强，可与位于EPO基因3‟端的增强子结合而促进EPO的表达。此外，肾外组织缺O2亦可促进肾分泌EPO，这可能是由于肾外组织产生去甲肾上腺素、肾上腺素和若干种前列腺素，后者再刺激肾产生EPO，除肾来源外，正常人体内有5％~10％的EPO是由肾外组织 (如肝)产生的，故双肾严重破坏而依赖人工肾生存的尿毒症患者，体内仍有低水平的红细胞生成。与一般内分泌细胞不同的是，肾细胞内没有EPO的储存。缺氧可迅速引起EPO基因表达增加，使EPO的合成和分泌增多。
(2)性激素：雄激素可提高血浆中EPO的浓度，促进红细胞的生成。若切除双肾或给予抗EPO抗体，可阻断雄激素的促红细胞生成作用。因此，雄激素主要通过刺激EPO的产生而促进红细胞生成。此外，也有实验显示，雄激素刺激骨髓红系祖细胞增殖的效应先于体内EPO的增加，这表明雄激素也可直接刺激骨髓，促进红细胞生成。雌激素可降低红系祖细胞对EPO的反应，抑制红细胞的生成。雄激素和雌激素对红细胞生成的不同效应，可能是成年男性红细胞数高于女性的原因之一。 此外，还有一些激素，如甲状腺激素和生长激素，也可促进红细胞生成。
(四)红细胞的破坏
正常人红细胞的平均寿命为120天。每天约有0.8％的衰老红细胞被破坏。90％的衰老红细胞被巨噬细胞吞噬。由于衰老红细胞的变形能力减退，脆性增高，难以通过微小的孔隙，因此容易滞留于脾和骨髓中而被巨噬细胞所吞噬，这称为血管外破坏。巨噬细胞吞噬红细胞后，将血红蛋白消化，释出铁、氨基酸和胆红素，其中铁和氨基酸可被重新利用，而胆红素则由肝排入胆汁，最后排出体外。此外，还有10％的衰老红细胞在血管中受机械冲击而破损，此称为血管内破坏。血管内破坏所释放的血红蛋白立即与血浆中的触珠蛋白结合，进而被肝摄取。血红蛋白的血红素经代谢释出铁，生成胆红素而经胆汁排出。当血管内的红细胞大量破坏，血浆中血红蛋白浓度过高而超出触珠蛋白的结合能力时，未能与触珠蛋白结合的血红蛋白将经肾排出，出现血红蛋白尿。
三、白细胞生理
(一)白细胞的分类与数量
白细胞为无色、有核的细胞，在血液中一般呈球形。白细胞可分为中性粒细胞 (neutrophil)、嗜酸性粒细胞 (eosinophil)、嗜碱性粒细胞 (basophil)、单核细胞 (monocyte)和淋巴细胞 (lymphocyte)五类。前三者因其胞质中含有嗜色颗粒，故总称为粒细胞 (granulocyte)。正常成年人血液中白细胞数为 (4.0~10.0)×109/L，其中中性粒细胞占50％~70％，嗜酸性粒细胞占0.5％~5％，嗜碱性粒细胞占0％~1％，单核细胞占3％~8％，淋巴细胞占20％~40％。
正常人血液中自细胞的数目可因年龄和机体处于不同机能状态而有变化：①新生儿白细胞数较高，一股在15×109/L左右，婴儿期维持在10×109/L左右。新生儿血液中的自细胞主
要为中性粒细胞，以后淋巴细胞逐渐增多，可占70％，3~4岁后淋巴细胞逐渐减少，至青春期时与成年人基本相同；②有昼夜波动，下午白细胞数稍高于早晨；③进食、疼痛、情绪激动和剧烈运动等可使白细胞数显著增多；④女性在妊娠末期白细胞数波动于 (12~17)×109/L之间，分娩时可高达34×109/L。
(二)自细胞的生理特性和功能
各类白细胞均参与机体的防御功能。白细胞所具有的变形、游走、趋化、吞噬和分泌等特性是执行防御功能的生理基础。
除淋巴细胞外，所有的白细胞都能伸出伪足做变形运动。凭借这种运动，白细胞得以穿过毛细血管壁，这一过程称为白细胞渗出 (diapedesis)。白细胞的渗出有赖于白细胞与内皮细胞间的相互作用和黏附分子的介导。渗出到血管外的白细胞也可借助变形运动在组织内游走，在某些化学物质的吸引下，可迁移到炎症区发挥其生理作用。白细胞朝向某些化学物质运动的特性，称为趋化性 (chemotaxis)。能吸引白细胞发生定向运动的化学物质，称为趋化因子 (chemokine)。人体细胞的降解产物、抗原-抗体复合物、细菌毒素和细菌等都具有趋化活性。白细胞按照这些物质的浓度梯度游走到炎症部位，将细菌等异物吞噬 (phagocytosis)，进而将其消化、杀灭。白细胞还可分泌白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等多种细胞因子，通过自分泌、旁分泌作用参与炎症和免疫反应的调控。白细胞通过血液的运输，从它们生成的器官运送到达发挥作用的部位。
白细胞的吞噬具有选择性。正常细胞表面光滑，其表面存在可以排斥吞噬的保护性蛋白，故不易被吞噬。坏死的组织和外源性颗粒，因缺乏相应的保护机制而易被吞噬。此外，在特异性抗体和某些补体的激活产物的作用下，白细胞对外源性异物的识别和吞噬作用加强。
1．中性粒细胞 中性粒细胞的胞核呈分叶状，故又称多形核白细胞 (polymorphonuclear leukocyte)。血管中的中性粒细胞约有一半随血液循环，称为循环池，通常白细胞计数即反映这部分中性粒细胞的数量；另一半则滚动在小血管的内皮细胞上，称为边缘池。这两部分细胞可以相互交换，保持动态平衡。肾上腺素可促进中性粒细胞自边缘池进入循环池，在5~10min可使外周血中的中性粒细胞增高50％。此外，在骨髓中还储备有约2.5×1012个成熟的中性粒细胞，约为外周血液中性粒细胞总数的15~20倍。在机体需要时，储存的中性粒细胞可在数小时内大量进入循环血液。中性粒细胞在血管内停留的时间平均只有6~8h，一旦进入组织，它们就不再返回血液。
中性粒细胞是血液中主要的吞噬细胞，其变形游走能力和吞噬活性都很强。当细菌入侵时，中性粒细胞在炎症区域产生的趋化性物质作用下，自毛细血管渗出而被吸引到病变扩散。当中性粒细胞吞噬数十个细菌后，其本身即解体，释放的各种溶酶体酶又可溶解周围组织而形成脓液。炎症时，由于炎症产物的作用，可使骨髓内储存的中性粒细胞大量释放而使外周血液的中性粒细胞数目显著增高，有利于更多的中性粒细胞进入炎症区域。当血液中的中性粒细胞数减少到1×109/L时，机体的抵抗力就会明显降低，容易发生感染。此外，中性粒细胞还可吞噬和清除衰老的红细胞和抗原一抗体复合物等。
2．单核细胞 从骨髓进入血液的单核细胞仍是尚未成熟的细胞。单核细胞在血液中停留2~3天后迁移入组织中，继续发育成巨噬细胞 (macrophage)，细胞的体积增大，直径可达60~80μm，细胞内溶酶体颗粒和线粒体的数目增多，具有比中性粒细胞更强的吞噬能力，可吞噬更多的细菌 (约5倍于中性粒细胞)、更大的细菌和颗粒。此外，巨噬细胞的溶酶体还含有大量的酯酶，可消化某些细菌 (如结核杆菌)的脂膜。当有细菌入侵时，组织中已存在的巨噬细胞可立即发挥抗感染作用。由于单核细胞的趋化迁移速度较中性粒细胞慢，外周血和骨髓中储存的单核细胞数目较少，需要数天到数周时间巨噬细胞才能成为炎症局部的主要吞噬细胞。激活了的单核-巨噬细胞也能合成、释放多种细胞因子，如集落刺激因子 (CSF)、
白细胞介素 (IL-1、IL-3、IL-6等)、肿瘤坏死因子 (TNFα)、干扰素 (INF-α、-β)等，参与其他细胞活动的调控；激活的单核-巨噬细胞对肿瘤和病毒感染细胞具有强大的杀伤能力；单核一巨噬细胞还可有效地加工处理并呈递抗原，在特异性免疫应答的诱导和调节中起关键作用。此外，单核细胞还可在组织中发育成树突状细胞 (dendritic cell)。树突状细胞仅有微弱的吞噬活性，不直接参与宿主的防御功能，但它的抗原呈递能力远强于巨噬细胞，为目前所知功能最强的抗原提呈细胞，是机体特异免疫应答的始动者。
3．嗜酸性粒细胞 血液中嗜酸性粒细胞的数目有明显的昼夜周期性波动，清晨细胞数减少，午夜时细胞数增多，两者差异可大于-40％，这种周期性波动可能与血液中肾上腺皮质激素含量的昼夜波动有关。当血液中糖皮质激素浓度增高时，嗜酸性粒细胞数目减少。体内嗜酸性粒细胞主要存在于组织中，为血液中嗜酸性粒细胞的100倍。嗜酸性粒细胞的胞质中含有较大的椭圆形嗜酸性颗粒，因其含有过氧化物酶和主要碱性蛋白 (major basic protein，MBP)、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白等带大量正电荷的蛋白质而嗜酸性。它虽有较弱的吞噬能力，可选择性地吞噬抗原-抗体复合物，但吞噬缓慢，基本上无杀菌作用，在抗细菌感染防御中不起主要作用。嗜酸性粒细胞的主要作用是：①限制嗜碱性粒细胞和肥大细胞在I型超敏反应中的作用。嗜酸性粒细胞一方面通过产生前列腺素E抑制嗜碱性粒细胞合成和释放生物活性物质；另一方面又通过吞噬嗜碱性粒细胞、肥大细胞所排出的颗粒，以及释放组胺酶和芳香硫酸酯酶等酶类分别灭活嗜碱性粒细胞所释放的组胺、白三烯等生物活性物质。②参与对蠕虫的免疫反应。在特异性免疫球蛋白lgG、IgE抗体和补体C3的调理作用下，嗜酸性粒细胞可借助细胞表面的Fc受体和C3受体黏着于多种蠕虫的幼虫上，释放颗粒内所含的主要碱性蛋白、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白和过氧化物酶等，损伤幼虫虫体。但其成虫在体内和体外均能抵抗嗜酸性粒细胞的损伤作用。当机体发生过敏反应和寄生虫感染时，常伴有嗜酸性粒细胞增多。此外，在某些情况下，嗜酸性粒细胞也可导致组织损伤。嗜酸性粒细胞可释放多种促炎介质，释放的主要碱性蛋白对支气管上皮具有毒性作用，并能诱发支气管痉挛，目前认为嗜酸性粒细胞是在哮喘发生发展中组织损伤的主要效应细胞。
4．嗜碱性粒细胞 成熟的嗜碱性粒细胞存在于血液中，只有在发生炎症时受趋化因子的诱导才迁移到组织中。嗜碱性粒细胞的胞质中存在较大的碱性染色颗粒，颗粒内含有肝素、组胺、嗜酸性粒细胞趋化因子A等。当嗜碱性粒细胞被活化时，不仅能释放颗粒中的介质，还可合成释放白三烯 (过敏性慢反应物质)和IL-4等细胞因子。嗜碱性粒细胞释放的肝素具有抗凝血作用，有利于保持血管的通畅，使吞噬细胞能够到达抗原入侵部位而将其破坏。肝素还可作为酯酶的辅基，加快脂肪分解为游离脂肪酸的过程。组胺和过敏性慢反应物质可使毛细血管壁通透性增加，引起局部充血水肿，并可使支气管平滑肌收缩，从而引起荨麻疹、哮喘等I型超敏反应症状。此外，嗜碱性粒细胞被激活时释放的嗜酸性粒细胞趋化因子A，可吸引嗜酸性粒细胞，使之聚集于局部，以限制嗜碱性粒细胞在过敏反应中的作用。近年来的研究还显示，嗜碱性粒细胞还在机体抗寄生虫免疫应答中起重要作用。
5．淋巴细胞 淋巴细胞在免疫应答反应过程中起核心作用。根据细胞生长发育的过程、细胞表面标志和功能的不同，可将淋巴细胞分成T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞 (natural killer，NK)三大类。T细胞主要与细胞免疫有关，B细胞主要与体液免疫有关，而NK细胞则是机体天然免疫的重要执行者。淋巴细胞的功能详见免疫学。
(三)白细胞的生成和调节
白细胞与红细胞一样，也起源于骨髓中的造血干细胞。在细胞发育的过程中经历定向祖细胞、可识别的前体细胞等阶段，然后成为具有多种细胞功能的成熟白细胞。目前对淋巴细胞生成的调节机制还了解不多。粒细胞的生成受集落刺激因子 (colony stimulating factor，CSF)的调节。CSF在体外可刺激造血细胞形成集落。目前认为，CSF包括粒-巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子 (G-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF)等。
GM-CSF的分子量为22 000，由活化的淋巴细胞产生，能刺激中性粒细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞的生成。GM-CSF与骨髓基质细胞产生的干细胞因子联合作用，还可刺激早期造血干细胞与祖细胞的增殖与分化。G-CSF的分子量为20 000，由巨噬细胞、内皮细胞和间质细胞释放，主要促进粒系祖细胞和前体细胞的增殖和分化，增强成熟粒细胞的功能活性；还能动员骨髓中的干细胞与祖细胞进入血液。GM-CSF和M-CSF等能诱导单核细胞的生成。此外，乳铁蛋白和转化生长因子β等可抑制白细胞的生成，与促白细胞生成的刺激因子共同维持正常的白细胞生成过程。G-CSF和GM-CSF已在临床治疗中性粒细胞减少中获得成功。
(四)白细胞的破坏
由于白细胞主要在组织中发挥作用，淋巴细胞还可往返于血液、组织液和淋巴之间，并能增殖分化，故白细胞的寿命较难准确判断。循环血液只是将白细胞从骨髓和淋巴组织运送到机体所需部位的通路，白细胞在血液中停留的时间较短。一般来说，中性粒细胞在循环血液中停留8h左右即进入组织，4~5天后即衰老死亡，或经消化道排出；若有细菌入侵，中性粒细胞在吞噬过量细菌后，因释放溶酶体酶而发生“自我溶解”，与破坏的细菌和组织碎片共同形成脓液。单核细胞在血液中停留2~3天，然后进入组织，并发育成巨噬细胞，在组织中可生存3个月左右。
四、血小板生理
(一)血小板的数量和功能
血小板的体积小，无细胞核，呈双面微凸的圆盘状，直径为2~3μm。当血小板与玻片接触或受刺激时，可伸出伪足而呈不规则形状。电镜下可见血小板内存在α-颗粒、致密体等血小板储存颗粒。
正常成年人血液中的血小板数量为 (100~300)×109。正常人血小板计数可有6％~10％的变动范围，通常午后较清晨高，冬季较春季高，剧烈运动后和妊娠中、晚期升高，静脉血的血小板数量较毛细血管血的高。
血小板有助于维持血管壁的完整性。临床实践中早已观察到，当血小板数降至50×109/L时，患者的毛细血管脆性增高，微小的创伤或仅血压升高即可使之破裂而出现小的出血点。动物实验显示，在血小板减少时，输入新鲜血小板后，可在电镜下观察到血小板黏附并融合到血管内皮中，从而维持血管内皮的完整性。此外，血小板还可释放血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor，VEGF)和血小板源生长因子 (platelet-derived growth factor，PDGF)，促进血管内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞的增殖，也有利于受损血管的修复。循环中的血小板一般处于“静止”状态，当血管损伤时，血小板可被激活而在生理止血过程中起重要作用 (见第三节)。
(二)血小板的生理特性
1．黏附 血小板与非血小板表面的黏着称为血小板黏附 (platelet adhesion)。血小板不能黏附于正常内皮细胞的表面。当血管内皮细胞受损时，血小板即可黏附于内皮下组织。血小板的黏附需要血小板膜上的糖蛋白 (glycoprotein，GP)、内皮下成分 (主要是胶原纤维)和血浆von Willebrand因子 (简称vWF)的参与。血小板膜上有GP I b/Ⅸ、GPⅡb/Ⅲa等多种糖蛋白，其中GP I b是参与黏附的主要糖蛋白。血管受损后，内皮下胶原暴露，vWF首先与胶原纤维结合，引起vWF变构，然后血小板膜上的GP I b与变构的vWF结合，从而使血小板黏附于胶原纤维上。因此，vWF是血小板黏附于胶原纤维的桥梁。正常情况下，由于vWF未与胶原纤维结合，也就不能与血小板上的GP I b结合。在GP I b缺损、vWF缺乏和胶原纤维变性等情况下，血小板的黏附功能就受损，因而可能发生出血倾向。
2．释放 血小板受刺激后将储存在致密体、α-颗粒或溶酶体内的物质排出的现象，称为血小板释放 (platelet release)或血小板分泌 (platelet secretion)。从致密体释放的物质主要有ADP、ATP、5-羟色胺 (5-HT)、Ca2+外；从α-颗粒释放的物质主要有β-血小板球蛋白、
血小板因子4 (PF4)、vWF、纤维蛋白原、血小板因子V (PF5)、凝血酶敏感蛋白、PDGF等。此外，被释放的物质除来自于血小板颗粒外，也可来自是临时合成并即时释放的物质，如血栓烷A。 (thromboxane A2，TXA2)。能引起血小板聚集的因素，多数能引起血小板释放反应，而且血小板的黏附、聚集与释放几乎同时发生。许多由血小板释放的物质可进一步促进血小板的活化、聚集，加速止血过程。临床上也可通过测定血浆β-血小板球蛋白和PF4的含量来了解体内血小板的活化情况。
3．聚集 血小板与血小板之间的相互黏着，称为血小板聚集 (platelet aggregation)。这一过程需要纤维蛋白原、Ca2+和血小板膜上GPⅡb/Ⅲa的参与。在未受刺激的静息血小板膜上的GPⅡb／Ⅲa并不能与纤维蛋白原结合。在致聚剂的激活下，GPⅡb/Ⅲa分子上的纤维蛋白原受体暴露，在Ca2+的作用下纤维蛋白原可与之结合，从而连接相邻的血小板，充当聚集的桥梁，使血小板聚集成团。
此外，处于活化状态的血小板膜上的GPⅡb/Ⅲa也能与vWF结合。此时，vWF也可作为“桥梁”，通过与活化状态血小板上的GPⅡb/Ⅲa的结合而参与血小板的黏附和聚集过程。与GP I b不同的是，GPⅡb/Ⅲa需要在活化状态下才能通过与纤维蛋白原或vWF的结合参与黏附和聚集反应；而在静息状态下，GP I b通过vWF的桥梁作用即可与胶原纤维结合而参与黏附过程。
体外实验中，在血小板悬液或富含血小板的血浆中加入致聚剂而诱发血小板聚集时，悬液的光密度降低 (透光度增加)，因此可根据血小板悬液的光密度变化来动态了解血小板的聚集情况 (图3-4)。血小板的聚集通常出现两个时相，即第一聚集时相和第二聚集时相。第一聚集时相发生迅速，也能迅速解聚，为可逆性聚集；第二聚集时相发生缓慢，但不能解聚，为不可逆性聚集。目前已知多种生理性因素和病理性因素均可引起血小板聚集。生理性致聚剂主要有ADP、肾上腺素、5-HT、组胺、胶原、凝血酶、TXA2等；病理性致聚剂有细菌、病菌、免疫复合物、药物等。血小板聚集反应的形式可因致聚剂的种类和浓度不同而有差异。例如，低浓度ADP引起的血小板聚集只出现第一聚集时相，并很快解聚；中等浓度ADP引起的聚集，在第一时相结束和解聚后不久，又出现不可逆的第二聚集时相，第二聚集时相的出现是由于血小板释放内源性ADP所致；高浓度ADP引起的聚集，由于第一聚集时相和第二聚集时相相继发生，只出现单一的不可逆性聚集。凝血酶所引起的血小板聚集反应与ADP相似，也呈剂量依赖方式，引起单相或双相血小板聚集。胶原只引起血小板单相的不可逆聚集，聚集反应与释放反应同时发生，故胶原所诱发的血小板单相聚集与内源性ADP的释放和TXA2的形成有关。
致聚剂引起血小板聚集的机制并未完全阐明。已知在血小板膜上存在各种致聚剂的相应受体，致聚剂与之结合后，通常引起血小板内第二信使的变化，通过一系列胞内信息传递过程而导致血小板聚集。凡能降低血小板内cAMP浓度，提高游离Ca2+浓度的因素，均可促进血小板聚集；反之，凡能提高血小板内cAMP浓度，降低Ca2+浓度的因素，均可以抑制血小板的聚集。
血小板释放的TXA2具有强烈的聚集血小板和缩血管作用。血小板内并无TXA2的储存，当血小板受刺激而被激活时，血小板内的磷脂酶A2也被激活，进而裂解膜磷脂，游离出花生四烯酸，后者在环加氧酶作用下生成前列腺素G2和H2 (PGG2和PGH2)，并进一步在血小板的血栓烷合成酶的催化下生成TXA2。TXA2可降低血小板内cAMP的浓度，对血小板的聚集有正反馈促进作用。阿司匹林可抑制环加氧酶而减少TXA2的生成，具有抗血小板聚集的作用。此外，血管内皮细胞中含有前列环素合成酶，可使PGH：转化为前列环素 (prostacyclin，PGI2) (图3-5)。PGI2与TXA2的作用相反，可提高血小板内cAMP的含量，具有较强的抑制血小板聚集和舒张血管的作用。正常情况下，血管内皮产生的PGI2与血小板生成的TXA2之间保持动态平衡，使血小板不致聚集。若血管内皮受损，局部PGI2生成
减少，将有利于血小板聚集的发生。
4．收缩 血小板具有收缩能力。血小板的收缩与血小板的收缩蛋白有关。在血小板中存在着类似肌肉的收缩蛋白系统，包括肌动蛋白、肌球蛋白、微管和各种相关蛋白。血小板活化后，胞质内Ca2+浓度增高可引起血小板的收缩反应。当血凝块中的血小板发生收缩时，可使血块回缩。若血小板数量减少或功能减退，可使血块回缩不良。临床上可根据体外血块回缩的情况大致估计血小板的数量或功能是否正常。
5．吸附 血小板表面可吸附血浆中多种凝血因子 (如凝血因子I、V、Ⅺ、Ⅻ等)。如果血管内皮破损，随着血小板黏附和聚集于破损的局部，可使局部凝血因子浓度升高，有利于血液凝固和生理止血。
(三)血小板的生成和调节
血小板是从骨髓成熟的巨核细胞 (megakaryocyte)胞质裂解脱落下来的具有生物活性的小块胞质。造血干细胞首先分化为巨核系祖细胞，然后再分化为原始巨核细胞，并经过巨幼核细胞，而发育为成熟巨核细胞。一般人体内的细胞均为二倍体 (2N)，而巨核细胞在进行核内有丝分裂时不伴随胞质的分裂，使细胞的染色体数成倍增加，形成4N、8N、16N、32N和少量的64N细胞，为多倍体细胞。在巨核细胞发育过程中，细胞膜折入胞质，形成分界膜系统 (demarcation．membrane system，DMS)。随着细胞的成熟，最后发展成网状，使胞质被分割成许多小区。骨髓窦壁外的成熟巨核细胞胞质伸向骨髓窦腔，并脱落成为血小板，进入血液。一个巨核细胞可产生200~700个血小板。从原始巨核细胞到释放血小板人血，需8~10天。进入血液的血小板，一半以上在外周血液中循环，其余储存在脾脏。
血小板的生成受血小板生成素 (thrombopoietin，TPO)的调节。TPO主要由肝实质细胞产生，肾也可少量产生。TPO为一种糖蛋白，其分子量为80 000~90 0000 TPO能刺激造血干细胞向巨核系祖细胞分化，并特异地促进巨核祖细胞增殖、分化，以及巨核细胞的成熟与释放血小板。TPO的促血小板生成作用是通过其受体Mp1 (为原癌基因c-mp1的表达产物)实现的。TPO是体内血小板生成调节最重要的生理性调节因子，敲除小鼠TPO或TPO受体后，其巨核细胞和血小板的量将减少90％。与EPO不同，TPO的生成速率并不受血小板数目的影响。无论血小板数目是否正常，肝脏的TPO都以恒定的速率生成并释放。血小板膜上含有高亲和力的TPO受体，该受体可与TPO结合而将TPO从循环中清除。当外周血的血小板计数正常时，血浆中大量的TPO结合于血小板上而被清除，以维持正常的血浆TPO浓度。当外周血的血小板计数降低时，血浆中TPO清除减少，使得血浆TPO浓度增高，进而促进骨髓血小板的生成。临床试验显示，重组人血小板生成素可有效促进血小板的生成。
(四)血小板的破坏
血小板进入血液后，其寿命为7~14天，但只在最初两天具有生理功能。用51C或32P标记血小板并观察其破裂情况，证明血小板的破坏随血小板的日龄增高而增多。衰老的血小板在脾、肝和肺组织中被吞噬破坏。此外，在生理止血活动中，血小板聚集后，其本身将解体并释放出全部活性物质，表明血小板除衰老破坏外，还可在发挥其生理功能时被消耗。
第三节 生理性止血
正常情况下，小血管受损后引起的出血，在几分钟内就会自行停止，这种现象称为生理性止血 (hemostasis)。生理性止血是机体重要的保护机制之一。当血管受损，一方面要求迅速形成止血栓以避免血液的流失；另一方面要使止血反应限制在损伤局部，保持全身血管内血液的流体状态。因此，生理性止血是多种因子和机制相互作用，维持精确平衡的结果。临床上常用小针刺破耳垂或指尖，使血液自然流出，然后测定出血延续的时间，这段时间称为出血时间 (bleeding time)，正常人不超过9min (模板法)。出血时间的长短可反映生理性止血功能的状态。生理性止血功能减退时，可有出血倾向；而生理性止血功能过度激活，则可导
致血栓形成。
一、生理性止血的基本过程
生理性止血过程主要包括血管收缩、血小板血栓形成和血液凝固三个过程。
1．血管收缩 生理性止血首先表现为受损血管局部和附近的小血管收缩，使局部血流减少。若血管破损不大，可使血管破口封闭，从而制止出血。引起血管收缩的原因有以下三个方面：①损伤性刺激反射性使血管收缩；②血管壁的损伤引起局部血管肌源性收缩；③黏附于损伤处的血小板释放5-HT、TXA2等缩血管物质，引起血管收缩。
2．血小板止血栓的形成 血管损伤后，由于内皮下胶原的暴露，1~2s内即有少量的血小板黏附于内皮下的胶原上，这是形成止血栓的第一步。通过血小板的黏附，可“识别”损伤部位，使止血栓能正确定位。局部受损红细胞释放的ADP和局部凝血过程中生成的凝血酶均可使血小板活化而释放内源性ADP和TXA2，进而促使血小板发生不可逆聚集，使血流中的血小板不断地聚集、黏着在已黏附固定于内皮下胶原的血小板上，形成血小板止血栓，从而将伤口堵塞，达到初步的止血作用。此外，受损血管内皮的PGI2生成减少，也有利于血小板的聚集。
3．血液凝固 血管受损也可启动凝血系统，在局部迅速发生血液凝固，使血浆中可溶性的纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白，并交织成网，以加固止血栓，称二期止血 (图3-6)。最后，局部纤维组织增生，并长入血凝块，达到永久性止血。
生理性止血虽然分为血管收缩、血小板血栓形成和血液凝固三个过程，但这三个过程相继发生并相互重叠，彼此密切相关。只有在血管收缩使血流减慢时，血小板黏附才易于实现；血小板激活后释放的5-HT、TXA2又可促进血管收缩。活化的血小板可为血液凝固过程中凝血因子的激活提供磷脂表面，血小板表面结合有多种凝血因子，血小板还可释放纤维蛋白原等凝血因子，从而大大加速凝血过程；而血液凝固过程中产生的凝血酶又可加强血小板的活化。此外，血凝块中血小板的收缩，可引起血块回缩，挤出其中的血清，而使血凝块变得更为坚实，牢固封住血管的破口。因此，生理性止血的三个过程彼此相互促进，使生理性止血能及时而快速地进行。由于血小板与生理性止血过程的三个环节均有密切关系，因此，血小板在生理性止血过程中居于中心地位。当血小板减少或功能降低时，出血时间就会延长。
二、血液凝固
血液凝固 (blood coagulation)是指血液由流动的液体状态变成不能流动的凝胶状态的过程。其实质就是血浆中的可溶性纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白的过程。纤维蛋白交织成网，把血细胞和血液的其他成分网罗在内，从而形成血凝块 (图3-7)。血液凝固是一系列复杂的酶促反应过程，需要多种凝血因子的参与。
(一)凝血因子
血浆与组织中直接参与血液凝固的物质，统称为凝血因子 (coagulation factor或clotting factor)。目前已知的凝血因子主要有14种，其中已按国际命名法按发现的先后顺序用罗马数字编号的有12种，即凝血因子I~ⅩⅢ简称F I~FⅩⅢ，其中FⅥ是血清中活化的FVa，已不再被视为一个独立的凝血因子)。此外还有前激肽释放酶、高分子激肽原等 (表3-2)。在这些凝血因子中，除FⅣ是Ca2+外，其余的凝血因子均为蛋白质，而且FⅡ、FⅦ、FⅨ、FX、FⅪ、FⅫ和前激肽释放酶都是丝氨酸蛋白酶，能对特定的肽链进行有限水解；但正常情况下这些蛋白酶是以无活性的酶原形式存在，必须通过其他酶的有限水解而暴露或形成活性中心后，才具有酶的活性，这一过程称为凝血因子的激活。习惯上在凝血因子代号的右下角加一个“a” (activated)表示其“活化型”，如FⅡ被激活为FⅡa。FⅢ、FV、FⅧ和高分子激肽原在凝血反应中起辅因子的作用，可使相应的丝氨酸蛋白酶凝血因子的催化速率增快成千上万倍。除FⅢ外，其他凝血因子均存在于新鲜血浆中，且多数在肝内合成，其中FⅡ、FⅦ、FⅨ、F X的生成需要维生素K的参与，故它们又称依赖维生素K的凝血因子。依赖维生素K的凝血
因子的分子中均含有γ-羧基谷氨酸，和Ca2+结合后可发生变构，暴露出与磷脂结合的部位而参与凝血。当肝脏病变时，可出现凝血功能障碍。
(二)凝血的过程
血液凝固是由凝血因子按一定顺序相继激活而生成的凝血酶 (thrombin)，最终使纤维蛋白原 (fibrinogen)变为纤维蛋白 (fibrin)的过程。因此，凝血过程可分为凝血酶原酶复合物 (也称凝血酶原激活复合物)的形成、凝血酶的激活和纤维蛋白的生成三个基本步骤 (图3-8)。
1．凝血酶原酶复合物的形成凝血酶原酶复合物可通过内源性凝血途径和外源性凝血途径生成。两条途径的主要区别在于启动方式和参与的凝血因子有所不同。但两条途径中的某些凝血因子可以相互激活，故两者间相互密切联系，并不各自完全独立。
(1)内源性凝血途径：内源性凝血途径 (intrinsic pathway)是指参与凝血的因子全部来自血液，通常因血液与带负电荷的异物表面 (如玻璃、白陶土、硫酸酯、胶原等)接触而启动。当血液与带负电荷的异物表面接触时，首先是FⅫ结合到异物表面，并被激活为FⅫa。FⅫa的主要功能是激活FⅪ成为FⅪa，从而启动内源性凝血途径。此外，FⅫa还能通过使前激肽释放酶的激活而正反馈促进FⅫa的形成。从FⅫ结合于异物表面到FⅪa的形成过程称为表面激活。表面激活还需要高分子量激肽原的参与，它作为辅因子可加速表面激活过程。 表面激活所生成的FⅪa在Ca2+存在的情况下可激活FⅨ生成FⅨa。FⅨa在Ca2+的作用下与FⅧa在活化的血小板提供的膜磷脂表面结合成复合物 (因子X酶复合物，tenase complex)，可进一步激活FX，生成FXa。在此过程中，FⅧa作为辅因子，可使FⅨa对FX的激活速度提高20万倍。在正常情况下，血浆中FⅧ与vWF以非共价形式结合成复合物，该复合物可避免FⅧ被活化的蛋白C降解，提高其稳定性，FⅧ须从该复合物释出后，才能活化成为FⅧa。
FⅧa和FⅨa为因子X酶复合物的重要组分，FⅧ或FⅨ的缺乏均可导致因子X酶复合物生成障碍，分别称为血友病A和血友病B，都表现为凝血过程缓慢，轻微外伤常可引起出血不止。
(2)外源性凝血途径：由来自于血液之外的组织因子 (tissue factor，TF)暴露于血液而启动的凝血过程，称为外源性凝血途径 (extrinsic pathway)，又称组织因子途径。组织因子是一种跨膜糖蛋白，存在于大多数组织细胞。在生理情况下，直接与循环血液接触的血细胞和内皮细胞不表达组织因子，但约有0.5％的FⅦ处于活化状态 (FⅦa)。当血管损伤时，暴露出组织因子，后者与FⅦa相结合而形成FⅦa-组织因子复合物，后者在磷脂和Ca2+存在的情况下迅速激活FX生成FXa。在此过程中，组织因子既是FⅦ和FⅦa的受体，使FⅦa-组织因子复合物定位于损伤部位；组织因子又是辅因子，它能使FⅦa催化FX激活的效力增加1 000倍。生成的FXa又能反过来激活FⅦ，进而可使更多FX激活，形成外源性凝血途径的正反馈效应。此外，FⅦa-组织因子复合物在Ca2+的参与下还能激活FⅨ生成FⅨa。FⅨa除能与FⅧa结合而激活FX外，也能反馈激活FⅦ。因此，通过FⅦa-组织因子复合物的形成，使内源性凝血途径和外源性凝血途径相互联系，相互促进，共同完成凝血过程。须指出的是，在病理状态下，细菌内毒素、补体C5a、免疫复合物、肿瘤坏死因子等均可刺激血管内皮细胞和单核细胞表达组织因子，从而启动凝血过程，引起弥漫性血管内凝血。
由内源性和外源性凝血途径所生成的FXa，在Ca2+存在的情况下可与FVa在磷脂膜表面形成FXa-FVa-Ca2+-磷脂复合物，即凝血酶原酶复合物 (prothrombinase complex)，进而激活凝血酶原。
2．凝血酶原的激活和纤维蛋白的生成 凝血酶原在凝血酶原酶复合物的作用下激活成为凝血酶。凝血酶原酶复合物中的FVa为辅因子，可使FXa激活凝血酶原的速度提高10 000倍。凝血酶是一种多功能凝血因子，其主要作用是使纤维蛋白原 (四聚体)从N端脱下四段小肽，即两个A肽和两个B肽，转变为纤维蛋白单体。凝血酶也能激活FⅩⅢ，生成FⅩⅢa。
FⅩⅢa在Ca2+的作用下使纤维蛋白单体相互聚合，形成不溶于水的交联纤维蛋白多聚体凝块。此外，凝血酶还可激活FV、FⅧ、FⅪ，成为凝血过程中的正反馈机制；凝血酶又可使血小板活化，从而为因子X酶复合物和凝血酶原酶复合物的形成提供带负电荷的磷脂表面，可大大加速凝血过程。在未激活的血小板，带负电荷的磷脂 (如磷脂酰丝氨酸等)存在于膜的内表面。当血小板活化后，带负电荷的磷脂翻转到外表面，促进因子X酶复合物和凝血酶原酶复合物的形成。上述凝血过程可概括地表达于图3-9中。
由于凝血是一系列凝血因子相继酶解激活的过程，每步酶促反应均有放大效应，也即少量被激活的凝血因子可使大量下游凝血因子激活，逐级连接下去，整个凝血过程呈现出巨大的放大现象。例如1分子FⅪa最终可产生上亿分子的纤维蛋白。
将静脉血放入玻璃试管中，自采血开始到血液凝固所需的时间称为凝血时间 (clotting time，CT)，主要反映自FⅫ被异物表面 (玻璃)激活至纤维蛋白形成所需的时间，正常人为4~12min。血液凝固后1~2小时，因血凝块中的血小板激活，使血凝块回缩，释出淡黄色的液体，称为血清 (serum)。由于在凝血过程中一些凝血因子被消耗，故血清与血浆的区别在于前者缺乏纤维蛋白原和FⅡ、FV、FⅧ、FⅫ等凝血因子，但也增添了少量凝血过程中由血小板释放的物质。
(三)体内生理性凝血机制
在体内，当组织和器官损伤时，暴露出的组织因子和胶原虽可分别启动外源性凝血途径和内源性凝血途径，但临床观察发现，先天性缺乏FⅫ和前激肽释放酶或高分子量激肽原的患者，几乎没有出血症状，这表明这些凝血因子并不是机体生理性止血机制所必需的，亦即这些因子所参与的表面接触激活过程在体内生理性凝血的启动中不起重要作用。目前认为，外源性凝血途径在体内生理性凝血反应的启动中起关键性作用分组织因子是生理性凝血反应过程的启动物。由于组织因子镶嵌在细胞膜上，可起“锚定”作用，有利于使生理性凝血过程局限于受损血管的部位。
目前认为，体内凝血过程分为启动和放大两个阶段。当组织因子与FⅦa结合成复合物后，可激活FX，生成FXa，从而启动凝血反应。由于组织因子途径抑制物„ (详见后)的存在，对FXa与FⅦa一组织因子复合物的灭活作用，在启动阶段由外源性凝血途径仅能形成少量凝血酶，尚不足以维持正常止血功能。但这些少量的凝血酶l通过对FV、FⅧ、FⅪ和血小板的激活作用而产生放大效应，通过“截短的”内源性途径形成大量因子X酶复合物，从而激活足量的FXa和凝血酶，完成纤维蛋白的形成过程。因此，组织因子是生理性凝血反应的启动物，而“截短的”内源性途径在放大阶段对凝血反应开始后的维持和巩固起非常重要的作用。FⅧ或FⅨ缺陷的患者可有明显的出血倾向。
(四)血液凝固的调控
正常人在日常活动中常有轻微的血管损伤发生，体内也常有低水平的凝血系统的激活，但循环血液并不凝固。即使当组织损伤而发生生理性止血时，止血栓也只局限于病变部位，并不延及未损部位。这表明体内的生理性凝血过程在时间和空间上受到严格的控制。这是一个多因素综合作用的结果，其中血管内皮细胞在防止血液凝固反应的蔓延中起重要作用。
1．血管内皮的抗凝作用 正常的血管内皮作为一个屏障，可防止凝血因子、血小板与内皮下的成分接触，从而避免凝血系统的激活和血小板的活化。血管内皮还具有抗凝血和抗血小板的功能。血管内皮细胞能合成硫酸乙酰肝素蛋白多糖，使之覆盖于内皮细胞表面，血液中的抗凝血酶 (antithrombin) (过去曾称为抗凝血酶Ⅲ)与之结合后，可灭活凝血酶、FXa等多种活化的凝血因子。内皮细胞能合成并在膜上表达凝血酶调节蛋白 (thrombomodulin，TM)，通过蛋白质C系统可灭活FVa、FⅧa。内皮细胞还能合成、分泌组织因子途径抑制物 (tissue factor pathway inhibitor，TFPI)和抗凝血酶等抗凝物质。血管内皮细胞可以合成、释放前列环素 (PGI2)和一氧化氮 (NO)，从而抑制血小板的聚集。通过上述过程，内皮细胞可灭
活自凝血部位扩散而来的活化凝血因子，阻止血栓延伸到完整内皮细胞部位。此外，血管内皮细胞还能合成、分泌组织型纤溶酶原激活物 (tissue plasminogen activator，t-PA)，后者可激活纤维蛋白溶解酶原为纤维蛋白溶解酶，通过降解已形成的纤维蛋白，保证血管的通畅。
2．纤维蛋白的吸附、血流的稀释和单核-巨噬细胞的吞噬作用 纤维蛋白与凝血酶有高度的亲和力。在凝血过程中所形成的凝血酶，85％~90％可被纤维蛋白吸附，这不仅有助于加速局部凝血反应的进行，也可避免凝血酶向周围扩散。进入循环的活化凝血因子可被血流稀释，并被血浆中的抗凝物质灭活和被单核-巨噬细胞吞噬。实验证明，给动物注射一定量的凝血酶时，若预先用墨汁封闭单核-巨噬细胞系统，则动物可发生血管内凝血；如未封闭单核-巨噬细胞系统，则不会发生血管内凝血，这表明单核-巨噬细胞系统在体内抗凝机制中起重要的作用。
3．生理性抗凝物质 正常人每1ml血浆充分激活可生成凝血酶300单位。但在生理性止血时，每1ml血浆所表现出的凝血酶活性很少超过8~10单位，这表明正常人体内有很强的抗凝血酶活性。体内的生理性抗凝物质可分为丝氨酸蛋白酶抑制物、蛋白质C系统和组织因子途径抑制物三类，分别抑制激活的维生素K依赖性凝血因子 (FⅦa除外)、激活的辅因子FVa和FⅧa，以及外源性凝血途径。
(1)丝氨酸蛋白酶抑制物：血浆中含有多种丝氨酸蛋白酶抑制物，主要有抗凝血酶、肝素辅因子Ⅱ、C1抑制物、α1抗胰蛋白酶、α2-抗纤溶酶和α2-巨球蛋白等。抗凝血酶是最重要的抑制物，负责灭活60％~70％的凝血酶，其次肝素辅因子Ⅱ，可灭活30％的凝血酶。抗凝血酶由肝和血管内皮细胞产生，能与内源性途径产生的蛋白酶如凝血酶和凝血因子FⅨa、FXa、FⅪa、FⅫa等分子活性中心的丝氨酸残基结合而抑制其活性。在缺乏肝素的情况下，抗凝血酶的直接抗凝作用慢而弱，但它与肝素结合后，其抗凝作用可增强2 000倍。但在正常情况下，循环血浆中几乎无肝素存在，抗凝血酶主要通过与内皮细胞表面的硫酸乙酰肝素结合而增强血管内皮的抗凝功能。
(2)蛋白质C系统：在凝血过程中，FⅧa和FVa是FX和凝血酶原激活的限速因子。蛋白质C系统可使FⅧa和FVa灭活。蛋白质C系统主要包括蛋白质C (protein C，PC)、凝血酶调节蛋白、蛋白质S和蛋白质C的抑制物。蛋白质C由肝合成，其合成需要维生素K的参与。蛋白质C以酶原的形式存在于血浆中。当凝血酶离开损伤部位而与正常血管内皮细胞上的凝血酶调节蛋白结合后，可激活蛋白质C，后者可水解灭活FⅧa和FVa，抑制F X和凝血酶原的激活，从而有助于避免凝血过程向周围正常血管部位扩展。此外，活化的蛋白质C还有促进纤维蛋白溶解的作用。血浆中的蛋白质S是活化蛋白质C的辅因子，可使对FⅧa和FVa的灭活作用大大增强。
(3)组织因子途径抑制物：组织因子途径抑制物 (TFPI)是一种糖蛋白，其分子量为34000，主要由血管内皮细胞产生，是外源性凝血途径的特异性抑制物。目前认为，TFPI是体内主要的生理性抗凝物质。TFPI虽能与FXa和FⅦa一组织因子复合物结合而抑制其活性，但它只有结合FXa后才能结合FⅦa一组织因子复合物。因此，TFPI并不阻断组织因子对外源性凝血途径的启动，待到生成一定数量的FXa后才负反馈地抑制外源性凝血途径。TFPI可与内皮细胞表面的硫酸乙酰肝素结合，注射肝素可引起内皮细胞结合的TFPI释放，血浆TFPI水平可升高几倍。
(4)肝素：肝素 (heparin)是一种酸性黏多糖，主要由肥大细胞和嗜碱性粒细胞产生。肺、心、肝、肌肉等组织中含量丰富，生理情况下血浆中几乎不含肝素。肝素具有强的抗凝作用，但在缺乏抗凝血酶的条件下，肝素的抗凝作用很弱。因此，肝素主要通过增强抗凝血酶的活性而发挥间接抗凝作用。此外，肝素还可刺激血管内皮细胞释放TFPI，故肝素在体内的抗凝作用强于体外。
临床工作中常常需要采取各种措施保持血液不发生凝固或者加速血液凝固。外科手术
时常用温热盐水纱布等进行压迫止血。这主要是因为纱布是异物，可激活因子Ⅻ和血小板；又因凝血过程为一系列的酶促反应，适当加温可使凝血反应加速。反之，降低温度和增加异物表面的光滑度 (如表面涂有硅胶或石蜡的表面)可延缓凝血过程。此外，血液凝固的多个环节中都需要Ca2+的参加，故通常用枸橼酸钠、草酸铵和草酸钾作为体外抗凝剂，它们可与Ca2+结合而除去血浆中的Ca2+，从而起抗凝作用。由于少量枸橼酸钠进入血液循环不致产生毒性，因此常用它作为抗凝剂来处理输血用的血液。维生素K拮抗剂 (如华法令)可抑制FⅡ、FⅦ、FⅨ、FX等维生素K依赖性凝血因子的合成，因而在体内也具有抗凝作用。肝素在体内、体外均能立即发挥抗凝作用，已广泛应用于临床防治血栓形成。
天然肝素是一种分子量不均一 (3 000~57 000)的混合物。分子量在7 000以下的肝素 (称为低分子量肝素)只能与抗凝血酶结合，对FXa的抑制大于对凝血酶的抑制，而天然肝素除能与抗凝血酶结合外，还能与血小板结合，不仅可抑制血小板表面凝血酶的形成，而且能抑制血小板的聚集与释放。因此天然肝素的作用较复杂且能产生明显的出血倾向等副作用。低分子量肝素不仅有较强的抗凝效果，而且半衰期长，引起出血倾向等副作用少，所以更适于临床应用。
三、纤维蛋白的溶解
正常情况下，组织损伤后所形成的止血栓在完成止血使命后将逐步溶解，从而保证血管的畅通，也有利于受损组织的再生和修复。止血栓的溶解主要依赖于纤维蛋白溶解系统 (简称纤溶系统)。若纤溶系统活动亢进，可因止血栓的提前溶解而有重新出血的倾向；而纤溶系统活动低下，则不利于血管的再通，加重血栓栓塞。因此，生理情况下止血栓的溶解液化在空间与时间上也同样受到严格控制。
纤维蛋白被分解液化的过程称为纤维蛋白溶解 (fibrinolysis，简称纤溶)。纤溶系统主要包括纤维蛋白溶解酶原 (plasminogen，简称纤溶酶原，又称血浆素原)、纤溶酶 (plasmin，又称血浆素)、纤溶酶原激活物 (plasminogen activator)与纤溶抑制物。纤溶可分为纤溶酶原的激活与纤维蛋白 (或纤维蛋白原)的降解两个基本阶段 (图3-10)。
(一)纤溶酶原的激活
正常情况下，血浆中的纤溶酶是以无活性的纤溶酶原形式存在的。纤溶酶原主要由肝产生。嗜酸性粒细胞也可合成少量纤溶酶原。纤溶酶原在激活物的作用下发生有限水解，脱下一段肽链而激活成纤溶酶。纤溶酶原激活物主要有组织型纤溶酶原激活物 (t-PA)和尿激酶型纤溶酶原激活物，分别主要由血管内皮细胞和肾小管、集合管上皮细胞产生。正常情况下t-PA对纤溶酶原的激活作用较低，在纤维蛋白的存在下，t-PA对纤溶酶原的亲和力大大增加，激活纤溶酶原的效应可增加1 000倍。t-PA以非酶原的低活性单链形式分泌以及与纤维蛋白结合后活性增加的特性可能有利于确保纤维蛋白生成时纤溶的即刻启动和将纤溶限制于血凝块局部，并增强局部的纤溶强度。
此外，FⅫa、激肽释放酶等也可激活纤溶酶原，但正常情况下其激活活性约占总激活能力的15％。当血液与异物表面接触而激活FⅫ时，一方面启动内源性凝血系统，另一方面也通过FⅫa激活激肽释放酶而激活纤溶系统，使凝血与纤溶相互配合，保持平衡。在体外循环的情况下，由于循环血液大量接触带负电荷的异物表面，此时FⅫa、激肽释放酶可成为纤溶酶原的主要激活物。
(二)纤维蛋白与纤维蛋白原的降解
纤溶酶属于丝氨酸蛋白酶，它最敏感的底物是纤维蛋白和纤维蛋白原。在纤溶酶作用下，纤维蛋白和纤维蛋白原可被分解为许多可溶性小肽，称为纤维蛋白降解产物。纤维蛋白降解产物通常不再发生凝固，其中部分小肽还具有抗凝血作用。纤溶酶是血浆中活性最强的蛋白酶，特异性较低，除主要降解纤维蛋白和纤维蛋白原外，对FⅡ、FV、FⅧ、FX、FⅫ等凝血因子也有一定的降解作用。当纤溶亢进时，可因凝血因子的大量分解和纤维蛋白降解产物的
抗凝作用而有出血倾向。
(三)纤溶抑制物
体内有多种物质可抑制纤溶系统的活性，主要有纤溶酶原激活物抑制物-1 (plasminogen activator inhibitor type-1，PAI-1)和α2-抗纤溶酶 (α2-AP)。PAI-1主要由血管内皮细胞产生，通过与t-PA和尿激酶结合而使之灭活。α2-AP主要由肝产生，血小板α-颗粒中也储存有少量α2-AP。α2-AP通过与纤溶酶结合成复合物而迅速抑制纤溶酶的活性，因此纤溶酶的T1/2很短，约0.1~0.5s。在纤维蛋白凝块中，纤溶酶上α2-AP的作用部位被纤维蛋白所占据，因此不易被α2-AP灭活。
在正常安静情况下，由于血管内皮细胞分泌的PAI-1量10倍于t-PA，加之α2-AP对纤溶酶的灭活作用，血液中的纤溶活性很低。当血管壁上有纤维蛋白形成时，血管内皮分泌t-PA增多。同时，由于纤维蛋白对t-PA和纤溶酶原有较高的亲和力，t-PA、纤溶酶原与纤维蛋白的结合，既可避免PAI-1对t-PA的灭活，又有利于t-PA对纤溶酶原的激活。结合于纤维蛋白上的纤溶酶还可避免血液中α2-AP对它的灭活。这样就能保证血栓形成部位既有适度的纤溶过程，又不致引起全身性纤溶亢进，维持凝血和纤溶之间的动态平衡。
第四节 血型和输血原则
一、血型与红细胞凝集
血型 (blood group)通常是指红细胞膜上特异性抗原的类型。若将血型不相容的两个人的血液滴加在玻片上并使之混合，则红细胞可凝集成簇，这一现象称为红细胞凝集 (agglutination)。在补体的作用下，可引起凝集的红细胞破裂，发生溶血。当给人体输入血型不相容的血液时，在血管内可发生红细胞凝集和溶血反应，甚至危及生命。因此，血型鉴定是安全输血的前提。由于血型是由遗传决定的，血型鉴定对法医学和人类学的研究也具有重要的价值。
红细胞凝集的本质是抗原一抗体反应。红细胞膜上抗原的特异性取决于其抗原决定簇，这些抗原在凝集反应中被称为凝集原 (agglutinogen)。根据红细胞血型抗原决定簇的生物化学结构可将其分为糖和多肽两类。人出生时，抗原决定簇为多肽的红细胞表面血型抗原已发育成熟，而决定簇为糖分子的血型抗原则在出生后逐渐发育成熟。能与红细胞膜上的凝集原起反应的特异抗体则称为凝集素 (agglutinin)。凝集素为γ-球蛋白，存在于血浆中。发生抗原-抗体反应时，由于每个抗体上具有2~10个抗原结合位点，因此抗体可在若干个带有相应抗原的红细胞之间形成桥梁，使它们聚集成簇。
白细胞和血小板除也存在一些与红细胞相同的血型抗原外，还有它们自己特有的血型抗原。白细胞上最强的同种抗原是人类白细胞抗原 (human leukocyte antigen，HLA)。HLA系统是一个极为复杂的抗原系统，在体内分布广泛，是引起器官移植后免疫排斥反应的最重要的抗原。由于在无关个体间HLA表型完全相同的几率极低，所以HLA的分型成为法医学上用于鉴定个体或亲子关系的重要手段之一。人类血小板表面也有一些特异的血小板抗原系统，如PI、Zw、Ko等。血小板抗原与输血后血小板减少症的发生有关。
二、红细胞血型
自1901年Landsteiner发现第一个人类血型系统——ABO血型系统以来．至今已发现29个不同的红细胞血型系统。医学上较重要的血型系统是ABO、Rh、MNSs、Lutheran、Kell、Lewis、Duff和Kidd等，将这些血型的血液输入血型不相容的受血者，都可引起溶血性输血反应，其中，与临床关系最为密切的是ABO血型系统和Rh血型系统。
(一)ABO血型系统
1．ABO血型的分型 根据红细胞膜上是否存在A抗原和B抗原可将血液分为四种ABO血型：红细胞膜上只含A抗原者为A型；只含B抗原者为B型；含有A与B两种抗
原者为AB型；A和B两种抗原均无者为。型。不同血型的人的血清中含有不同的抗体，但不会含有与自身红细胞抗原相对应的抗体。在A型血者的血清中，只含有抗B抗体；B型血者的血清中只含有抗A抗体；AB型血的血清中没有抗A和抗B抗体；而。型血的血清中则含有抗A和抗B两种抗体。ABO血型系统还有几种亚型，其中最为重要的亚型是A型中的A1和A2亚型。A1型红细胞上含有A抗原和A1抗原，而A2型红细胞上仅含有A抗原；A1型血的血清中只含有抗B抗体，而A2型血的血清中则含有抗B抗体和抗A1抗体。同样，AB型血型中也有A1B和A2B两种主要亚型 (表3-3)。虽然在我国汉族人中A2型和A2B型者分别只占A型和AB型人群的1％以下，但由于A1型红细胞可与A2型血清中的抗A1抗体发生凝集反应，而且A2型和A2B型红细胞比A1型和A1B型红细胞的抗原性弱得多，在用抗A抗体作血型鉴定时，容易将A2型和A2B型血误定为O型和B型。因此在输血时仍应注意A2和A2B亚型的存在。
2．ABO血型系统的抗原 ABO血型系统各种抗原的特异性决定于红细胞膜上的糖蛋白或糖脂上所含的糖链。这些糖链都是由暴露在红细胞表面的少数糖基所组成的寡糖链。A和B抗原的特异性就决定于这些寡糖链的组成与连接顺序。A、B抗原都是在H抗原的基础上形成的。在A基因的控制下，细胞合成的A酶能使一个乙酰半乳糖胺基连接到H物质上，形成A抗原；而在B基因控制下合成的B酶，则能把一个半乳糖基连接到H物质上，形成B抗原。O型红细胞虽然不含A、B抗原，但有H抗原。实际上，H抗原又是在另一个含四个糖基的前驱物质的基础上形成的。在H基因编码的岩藻糖基转移酶的作用下，在前驱物质半乳糖末端上连接岩藻糖而形成H抗原。若H基因缺损，将缺乏岩藻糖基转移酶，则不能生成H抗原以及A、B抗原，但有前驱物质，其血型为孟买型。前驱物质、H、A和B抗原的寡糖链的结构见图3-11。
因此，基因通过决定生成的糖基转移酶的种类而决定催化何种糖基连接在前驱物质的哪个位置上，进而间接控制决定血型抗原特异性的寡糖链的组成，并决定其血型的表现型。 在5~6周龄的人胚胎红细胞膜上已可检测到A和B抗原。婴儿红细胞膜上A、B抗原的位点数仅为成人的1/3，到2~4岁时才完全发育。正常人A、B抗原的抗原性终生不变。血型抗原在人群中的分布按地域和民族的不同而有差异。在中欧地区的人群中，40％以上为A型，近40％为O型，10％左右为B型，6％左右为AB型；而在美洲土著民族中，则90％为O型。在我国各民族中，ABO血型的分布也不尽相同，详见表3-4。
A、B、H抗原不仅存在于红细胞膜上，也广泛存在于淋巴细胞、血小板以及大多数上皮细胞和内皮细胞的膜上。组织细胞还能分泌可溶性A、B、H抗原进入唾液、泪液、尿液、胃液、胆汁、血浆和羊水等多种体液中，其中以唾液中含量最为丰富。体液中含有这种血型物质者称分泌型．体液中不含该血型物质者为非分泌型。通过测定体液或分泌物中的血型物质也可帮助确定血型。个体的分泌型或非分泌型也是由遗传基因所决定的。
3．ABO血型系统的抗体 血型抗体有天然抗体和免疫性抗体两类。ABO血型系统存在天然抗体。新生儿的血液尚无ABO血型系统的抗体，出生后2~8个月开始产生，8~10岁时达到高峰。天然抗体多属IgM，分子量大，不能通过胎盘。因此，血型与胎儿血型不合的孕妇，体内的天然ABO血型抗体一般不能通过胎盘到达胎儿体内，不会使胎儿的红细胞发生凝集破坏。免疫抗体是机体接受自身所不存在的红细胞抗原刺激而产生的。免疫性抗体属于IgG抗体，分子量小，能通过胎盘进入胎儿体内。因此．若母体过去因外源性A或B抗原进入体内而产生免疫性抗体时．在与胎儿ABO血型不合的孕妇．可因母体内免疫性血型抗体进入胎儿体内而引起胎儿红细胞的破坏，发生新生儿溶血病。
4．ABO血型的遗传人类 ABO血型系统的遗传是由9号染色体 (9q34.1-q34.2)上的A、B和O三个等位基因来控制的。在一对染色体上只可能出现上述三个基因中的两个，分别由父母双方各遗传一个给子代。三个基因可组成六组基因型 (表3-5)。由于A和B基因为
显性基因，O基因为隐性基因，故血型的表现型仅有四种。血型相同的人其遗传基因型不一定相同。例如，表现型为A型血型的人，其遗传型可为AA或AO2但红细胞上表现型为。者，其基因型只能是OO2由于表现型为A或B者可能分别来自AO和BO基因型，故A型或B型血型的父母完全可能生下O型表现型的子女。利用血型的遗传规律，可以推知子女可能有的血型和不可能有的血型，因此也就可能从子女的血型表现型来推断亲子关系。但必须注意的是，法医学上依据血型来判断亲子关系时，只能做出否定的判断，而不能做出肯定的判断。
5．ABO血型的鉴定 正确鉴定血型是保证输血安全的基础。常规ABO血型的定型包括正向定型 (forward typing)和反向定型 (reverse typing)。正向定型是用抗A与抗B抗体检测来检查红细胞上有无A或B抗体；反向定型是用已知血型的红细胞检测血清中有一无抗A或抗B抗体，结果判断见表3-6。同时进行正向定型和反向定型是为了相互印证。
(二)Rh血型系统
1．Rh血型的发现和分布 1940年Landsteiner和Wiener用恒河猴 (Rhesus monkey)的红细胞重复多次注射入家兔体内，使家兔体内产生抗恒河猴红细胞的抗体，再用含这种抗体的家兔血清与人的红细胞混合，发现在白种人中约85％的人的红细胞可被这种血清凝集，表明这些人的红细胞上具有与恒河猴红细胞同样的抗原，因此把这种血型称为Rh阳性血型；另有约15％的人的红细胞不被这种血清凝集，称为Rh阴性血型。这一血型系统称为Rh血型系统。在我国各族人群中，汉族和其他大部分民族的人群中，Rh阳性者约占99％，Rh阴性者只占1％左右。在有些民族的人群中，Rh阴性者较多，如塔塔尔族约15.8％，苗族约12.3％，布依族和乌孜别克族约8.7％。在这些民族居住的地区，Rh血型的问题应受到特别重视。
2．Rh血型系统的抗原与分型 Rh血型系统是红细胞血型中最复杂的一个系统。已发现40多种Rh抗原 (也称Rh因子)，与临床关系密切的是D、E、C、c、e五种。从理论上推断，有3对等位基因，即C与c、D与d和E与e，控制着6种抗原。但是实际上血清中未发现单一的抗d抗体，因而认为d是“静止基因”，在红细胞表面不表达d抗原。Rh血型的抗原性强度仅次于ABO血型系统的A、B抗原。在5种Rh血型的抗原中，其抗原性的强弱依次为D，E，C，c，e。因D抗原的抗原性最强，故临床意义最为重要。医学上通常将红细胞上含有D抗原者称为Rh阳性；而红细胞上缺乏D抗原者称为Rh阴性。
控制Rh血型抗原的等位基因位于1号染色体，其表达产物是分子量为30 000~32 000的蛋白质，抗原的特异性决定于蛋白质的氨基酸序列。Rh抗原只存在于红细胞上，出生时已发育成熟。
3．Rh血型的特点及其临床意义 与ABO系统不同，人的血清中不存在抗Rh的天然抗体，只有当Rh阴性者在接受Rh阳性的血液后，才会通过体液性免疫产生抗Rh的免疫性抗体，输血后2~4月血清中抗Rh抗体的水平达到高峰。因此，Rh阴性受血者在第一次接受Rh阳性血液的输血后，一般不产生明显的输血反应，但在第二次或多次输入Rh阳性的血液时，即可发生抗原一抗体反应，输入的Rh阳性红细胞将被破坏而发生溶血。
Rh系统与ABO系统之间的另一个不同点是抗体的特性。Rh系统的抗体主要是IgG，因其分子较小，因而能透过胎盘。当Rh阴性的孕妇怀有Rh阳性的胎儿时，Rh阳性胎儿的少量红细胞或D抗原可进入母体，使母体产生免疫性抗体，主要是抗D抗体。这种抗体可透过胎盘进入胎儿的血液，使胎儿的红细胞发生溶血，造成新生儿溶血性贫血，严重时可导致胎儿死亡。由于一般只有在妊娠末期或分娩时才有足量的胎儿红细胞进入母体，而母体血液中的抗体的浓度是缓慢增加的，故Rh阴性的母体怀第一胎Rh阳性的胎儿时，很少出现新生儿溶血的情况；但在第二次妊娠时，母体内的抗Rh抗体可进入胎儿体内而引起新生儿
溶血。若在Rh阴性母亲生育第一胎后，及时输注特异性抗D免疫球蛋白，中和进入母体的D抗原，以避免Rh阴性母亲致敏，可预防第二次妊娠时新生儿溶血的发生。
三、输血原则
输血已成为治疗某些疾病、抢救伤员生命和保证一些手术得以顺利进行的重要手段。但若输血不当或发生差错，就会给病人造成严重的损害，甚至引起死亡。为了保证输血的安全和提高输血的效果，必须遵守输血的原则，注意输血的安全、有效和节约。
在准备输血时，首先必须鉴定血型，保证供血者与受血者的ABO血型相合。对于生育年龄的妇女和需要反复输血的病人，还必须使供血者与受血者的Rh血型相合，特别要注意Rh阴性受血者产生抗Rh抗体的情况。
输血最好采用同型输血。即使在ABO系统血型相同的人之间进行输血，输血前也必须进行交叉配血试验 (cross-match test)，把供血者的红细胞与受血者的血清进行配合试验，称为交叉配血主侧；再将受血者的红细胞与供血者的血清作配合试验，称为交叉配血次侧。这样，既可检验血型鉴定是否有误，又能发现供血者和受血者的红细胞或血清中是否还存在其他不相容的血型抗原或血型抗体。如果交叉配血试验的两侧都没有发生凝集反应，即为配血相合，可以进行输血；如果主侧发生凝集反应，则为配血不合，受血者不能接受该供血者的血液；如果主侧不发生凝集反应，而次侧发生凝集反应称为配血基本相合，这种情况可见于将O型血输给其他血型的受血者或AB型受血者接受其他血型的血液。由于输血时首先考虑供血者的红细胞不被受血者血清所凝集破坏，故在缺乏同型血源的紧急情况下可输入少量配血基本相合的血液 (
随着医学和科学技术的进步，由于血液成分分离机的广泛应用以及分离技术和成分血质量的不断提高，输血疗法已从原来的输全血发展为成分输血。成分输血 (blood component therapy)是把人血中的各种不同成分，如红细胞、粒细胞、血小板和血浆，分别制备成高纯度或高浓度的制品，再输注给病人。不同的病人对输血有不同的要求，严重贫血患者主要是红细胞量不足，总血量不一定减少，故适宜输注浓缩红细胞悬液；大面积烧伤患者主要是由于创面渗出使血浆大量丢失，因此适宜输入血浆或血浆代用品，如右旋糖酐溶液等；对各种出血性疾病的患者，可根据疾病的情况输入浓缩的血小板悬液或含凝血因子的新鲜血浆，以促进止血或凝血过程。因此，成分输血可增强治疗的针对性，提高疗效，减少不良反应，且能节约血源。
(罗自强)
第三章 血 液
血液 (blood)是由血浆和血细胞组成的流体组织，在心血管系统内循环流动，起着运输物质的作用。因此，运输是血液的基本功能。血液将从肺获取的氧和从肠道吸收的营养物质运送到各器官、细胞，将内分泌腺产生的激素运输到相应的靶细胞；另一方面，血液又将细胞代谢产生的CO2运送到肺，将其他代谢终产物运送到肾脏等排泄器官而排出体外。血液又具有缓冲功能，它含有多种缓冲物质，可缓冲进入血液的酸性或碱性物质引起的血浆pH变化。血液中的水分有较高的比热，有利于体温的相对恒定。因此，血液在维持机体内环境稳态中起着非常重要的作用。此外，血液还具有重要的防御和保护的功能。参与机体的生理性止血、抵抗细菌和病毒等微生物引起的感染和各种免疫反应。当血液总量或组织、器官的血流量不足时，可造成组织损伤，严重时甚至危及生命。很多疾病可导致血液的成分或性质发生特征性的变化，故临床血液检查在医学诊断上有重要的价值。
第一节 血液的组成和理化特性
一、血液的组成
血液由血浆 (plasma)和悬浮于其中的血细胞 (blood cells)组成。
(一)血浆
血浆的基本成分为晶体物质溶液，包括水和溶解于其中的多种电解质、小分子有机化合物和一些气体。由于这些溶质和水都很容易透过毛细血管壁与组织液中的物质进行交换，所以血浆中电解质的含量与组织液的基本相同 (表3-1)。临床检测循环血浆中各种电解质的浓度可大致反映组织液中这些物质的浓度。
血浆的另一成分是血浆蛋白 (plasma proteins)。血浆蛋白是血浆中多种蛋白的总称。从表3-1中可以看出，血浆与组织液的主要差别是后者蛋白含量甚少。用盐析法可将血浆蛋白分为白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原三类；用电泳法又可进一步将球蛋白区分为α1-、α2-、β-和γ-球蛋白等。正常成年人血浆蛋白含量为65-85g/L，其中白蛋白为40~48g/L，球蛋白为15~30g/L。除γ-球蛋白来自浆细胞外，白蛋白和大多数球蛋白主要由肝脏产生。肝病时常引起血浆白蛋白/球蛋白的比值下降。血浆蛋白的主要功能是：①形成血浆胶体渗透压，可保持部分水于血管内；②与甲状腺激素、肾上腺皮质激素、性激素等结合，使血浆中的这些激素不会很快地经肾脏排出，从而维持这些激素在血浆中相对较长的半衰期；③作为载体运输脂质、离子、维生素、代谢废物以及一些异物 (包括药物)等低分子物质；④参与血液凝固、抗凝和纤溶等生理过程；⑤抵御病原微生物 (如病毒、细菌、真菌等)的入侵；⑥营养功能。
(二)血细胞
血细胞可分为红细胞 (erythrocyte，或red blood cell，RBC)、白细胞 (1eukocyte，或white blood cell，WBC)和血小板 (platelet，或thrombocyte)三类，其中红细胞的数量最多，约占血细胞总数的99％，白细胞最少。若将一定量的血液与抗凝剂混匀，置于比容管中，以每分钟3000转的速度离心30min，由于比重的不同，血细胞将与血浆分开，比容管中上层的淡黄色液体为血浆，下层深红色，为红细胞，二者之间有一薄层白色不透明的白细胞和血小板。血细胞在血液中所占的容积百分比称为血细胞比容 (hematocrit)。正常成年男性的血细胞比容为40％~50％，成年女性为37％~48％。由于血液中自细胞和血小板仅占总容积的0.15％~1％，故血细胞比容可反映血液中红细胞的相对浓度。贫血患者血细胞比容降低。由于红细胞在血管系统中的分布不均匀，大血管中血液的血细胞比容略高于微血管。
二、血量
血量 (blood volume)是指全身血液的总量。全身血液的大部分在心血管系统中快速循环流动，称为循环血量，小部分血液滞留在肝、肺、腹腔静脉和皮下静脉丛内，流动很慢，称为储存血量。在运动或大出血等情况下，储存血量可被动员释放出来，以补充循环血量。正常成年人的血液总量相当于体重的7％~8％，即每公斤体重有70~80ml血液。因此，体重为60公斤的人，血量为4.2~4.8L。
血浆量和红细胞量均可按稀释原理分别进行测定。例如，静脉注射一定量不易透出血管的染料T-1824 (因为它能与血浆蛋白迅速结合，因而可滞留于血管中)或131I标记的血浆蛋白，待它们与体内的血浆混匀后，再抽血测定血浆中T-1824或131I的稀释倍数，即可计算出血浆量。由于标记的血浆白蛋白可逸出血管，因而测出的血浆量会偏高。同理，静脉注射一定量用51Cr或32P标记的红细胞，等待一定时间，使它们与体内的红细胞混匀，然后抽血测定标记红细胞的稀释倍数，即可计算出红细胞的总容积。一般可先测出红细胞总容积，再按红细胞在血液中所占容积的百分比来推算血液总量，即
血量=红细胞总容积/血细胞比容 (3-1) 血量=血浆量/ (1-血细胞比容) (3-2) 正常情况下，由于神经、体液的调节作用，体内血量保持相对恒定。血量的相对恒定是维持正常血压和各组织、器官正常血液供应的必要条件。
三、血液的理化特性
(一)血液的比重
正常人全血的比重为1.050~1.060。血液中红细胞数量越多，全血比重就越大。血浆的比重为1.025~1.030，其高低主要取决于血浆蛋白的含量。红细胞的比重为1.090~1.092，与红细胞内血红蛋白的含量呈正相关关系。利用红细胞和血浆比重的差异，可进行血细胞比容和红细胞沉降率的测定，以及红细胞与血浆的分离。
(二)血液的粘度
液体的粘度 (viscosity)来源于液体内部分子或颗粒问的摩擦，即内摩擦。如果以水的粘度为1，则全血的相对粘度为4~5，血浆的相对粘度为1.6~2.4 (温度为37℃时)。当温度不变时，全觑的粘度主要决定于血细胞比容的高低，血浆的粘度主要决定于血浆蛋白的含量。全血的粘度还受血流切率的影响 (见第四章)。水、酒精、血浆等液体的粘度不随切率的改变而变化，称为牛顿液体 (Newtonian fluid)。全血为非牛顿液体，其粘度与切率呈反变关系，即在低切率条件下，血液的粘度增大。血液的粘度是形成血流阻力的重要因素之一。当某些疾病使微循环处的血流速度显著减慢时，红细胞可发生叠连和聚集，血液粘度升高，使血流阻力明显增大，从而影响微循环的正常灌注。
(三)血浆渗透压
溶液渗透压 (osmotic pressure)的高低取决于溶液中溶质颗粒 (分子或离子)数目的多少，而与溶质的种类和颗粒的大小无关。血浆渗透浓度约为300mmol/L，即300mOsm/ (kg·H2O)，相当于770kPa或5 790mmHg血浆的渗透压主要来自溶解于其中的晶体物质。由晶体物质所形成的渗透压称为晶体渗透压 (crystal osmotic pressure)，它的80％来自Na+和Cl-。血浆中虽含有多量蛋白质，但因蛋白质的分子量大，分子数量少，所形成的渗透压小，一般为1.3mOsm/ (kg·H2O)，约相当于3.3kPa或25mmHg，由蛋白质所形成的渗透压称为胶体渗透压 (colloid osmotic pressure)。在血浆蛋白中，白蛋白的分子量小，其分子数量远多于球蛋白，故血浆胶体渗透压的75％~80％来自白蛋白。若血浆中白蛋白的数量减少，即使其他蛋白增加而保持血浆蛋白总量不变，血浆胶体渗透压也将明显降低。
水和晶体物质可自由通过毛细血管壁，血浆与组织液中晶体物质的浓度几乎相等，它们所形成的晶体渗透压也基本相等。细胞外液中的晶体物质大部分不易通过细胞膜，而且细胞外液的晶体渗透压保持相对稳定，这对保持细胞内、外水的平衡和细胞的正常体积极为重
要。血浆蛋白不易通过毛细血管壁，所以虽然血浆胶体渗透压较低，但在调节血管内、外水的平衡和维持正常的血浆容量中起重要的作用。
在临床上和生理实验中所使用的各种溶液，其渗透压与血浆渗透压相等，称为等渗溶液 (iso-osmotic solution)，渗透压高于或低于血浆渗透压的溶液称为高渗或低渗溶液。浓度为0.85％的：NaCl溶液为等渗溶液，红细胞悬浮于其中可保持正常形态和大小。须指出的是，并非每种物质的等渗溶液都能使悬浮于其中的红细胞保持其正常形态和大小，如1.9％的尿素溶液虽然与血浆等渗，但红细胞置于其中后，立即发生溶血。这是因为尿素分子可自由通过红细胞膜，并依其浓度梯度进入红细胞，导致红细胞内渗透压增高，水进入细胞，结果使红细胞肿胀破裂而发生溶血；NaCl却不易通过红细胞膜，因而不会发生上述现象。一般把能够使悬浮于其中的红细胞保持正常形态和大小的溶液称为等张溶液 (isotonic solution)。实际上，等张溶液是由不能自由通过细胞膜的溶质所形成的等渗溶液。因此，0.85％NaCl溶液既是等渗溶液，也是等张溶液；1.9％尿素虽是等渗溶液，却不是等张溶液。
(四)血浆pH值
正常人血浆pH值为7.35~7.45。血浆pH值的相对恒定有赖于血液内的缓冲物质，以及肺和肾的正常功能。血浆内的缓冲物质主要包括NaHCO3/H2CO3、蛋白质钠盐／蛋白质和Na2HPO4/NaH2PO4三个缓冲对，其中最重要的是NaHCO3/H2CO3。此外，红细胞内还有血红蛋白钾盐／血红蛋白、氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白、K2HPO4/KH2PO4、KHCO3/H2CO3，等缓冲对，参与维持血浆pH值的恒定。当酸性或碱性物质进入血液时，血浆中的缓冲物质可有效地减轻酸性或碱性物质对血浆pH值的影响，特别是肺和肾在保„持其正常功能，能排出体内过多的酸或碱的情况下，血浆pH值的波动范围就很小。
第二节 血细胞生理
一、血细胞生成的部位和一般过程
成人的各种血细胞均发源于骨髓。由于骨髓腔大约在妊娠第5个月才形成，因此胚胎早期造血是在其他部位进行，使得在个体发育过程中造血中心发生一系列的变迁。胚胎发育早期是卵黄囊造血；从胚胎第二个月开始，由肝、脾造血；胚胎发育到第四个月以后，肝、脾的造血活动逐渐减少，骨髓开始造血并逐渐增强。出生时，几乎完全依靠骨髓造血，此时的骨髓腔完全被造血细胞充满。在婴幼儿期，由于缺乏造血功能的储备，在造血需要增加时，肝、脾的造血功能可被重新激活而参与造血以补充骨髓功能的不足，此时的骨髓外造血具有代偿作用。儿童4岁后，骨髓腔的增长速度超过造血细胞增加的速度，脂肪细胞进入骨髓，逐步填充多余的骨髓腔。到18岁左右时，虽然只有脊椎骨、髂骨、肋骨、胸骨、颅骨和长骨近端骨骺处才有造血骨髓，但已足以进行正常造血。成人如果出现骨髓外造血，已无代偿意义，而是造血功能紊乱的表现。
各类血细胞均起源于造血干细胞。造血 (hemopoiesis)过程也就是各类造血细胞发育和成熟的过程。根据造血细胞的功能与形态特征，一般把造血过程分为造血干细胞 (hemopoietic stem cells)、定向祖细胞 (committed progenitors)和形态可辨认的前体细胞 (precursors)三个阶段。造血干细胞具有自我复制 (self renewal)和多向分化的能力。通过自我复制可保持自身细胞数量的稳定；通过多向分化则可形成各系定向祖细胞。此外，造血干细胞大多处于细胞周期之外，也即处于不进行细胞分裂的相对静止状态 (G0期)。一旦机体需要，可以有更多的造血干细胞从G0期进入细胞周期。因此，造血干细胞具有很强的增殖潜能。发育到定向祖细胞的阶段时，已经限定进一步分化的方向。将各系列的定向祖细胞在体外培养时，可形成相应血细胞的集落，即集落形成单位 (colony forming unit，CFU)。形成红细胞集落的定向祖细胞称为红系定向祖细胞 (CFU-E)，同理，定向祖细胞还有粒-单核系祖细胞 (CFU-GM)、巨核系祖细胞 (CFU-MK)和TB淋巴系祖细胞 (CFU-TB)。在前体细胞
阶段，造血细胞已发育成为形态学上可辨认的各系幼稚细胞，这些细胞进一步分化成熟，便成为具有特殊功能的各类终末血细胞，然后有规律地释放入血液循环 (图3-1)。由于造血干细胞主要存在于骨髓，临床上可抽取正常人的骨髓，给造血或免疫功能低下的病人进行骨髓造血干细胞移植 (又称骨髓移植)，可在受者重建造血和免疫功能。
在正常情况下，骨髓也可释放少量造血干细胞进入外周血液中，但外周血液中造血干细胞的数量只有骨髓浓度的1％左右。若采用适当的方法将骨髓中造血干细胞动员释放到外周血，可使外周血中造血干细胞的含量提高数十倍甚至百倍，此时在外周血中可获得足够数量的造血干细胞进行外周血干细胞移植。在进行造血干细胞移植时，造血干细胞的定居、增殖、分化仅局限于造血组织，这表明造血的发生需要适宜的造血微环境。造血微环境 (hemopoietic microenvironment)是指造血干细胞定居、存活、增殖、分化和成熟的场所 (T淋巴细胞在胸腺中成熟)，包括造血器官中的基质细胞、基质细胞分泌的细胞外基质和各种造血调节因子，以及进入造血器官的神经和血管，在血细胞生成的全过程中起调控、诱导和支持的作用。
机体受到某些物理因素 (γ射线、X射线)、化学因素 (如氯霉素、苯等)和生物因素 (如病毒)等损害，造血干细胞可发生质的异常和量的减少，或造血微环境的缺陷可引起再生障碍性贫血。
二、红细胞生理
(一)红细胞的数量和形态
红细胞是血液中数量最多的血细胞。一般用1L血液中红细胞的个数来表示红细胞的数量。我国成年男性红细胞的数量为 (4.0-5.5)×1012/L，女性为 (3.5-5.0)×1012/L。红细胞内的蛋白质主要是血红蛋白 (hemoglobin，Hb)。我国成年男性血红蛋白浓度为120~160g/L，成年女性为110~150g/L。正常人的红细胞数量和血红蛋白浓度不仅有性别差异，还可因年龄、生活环境和机体功能状态不同而有差异。例如，儿童低于成年人 (但新生儿高于成年人)；高原居民高于平原居民；妊娠后期因血浆量增多而致红细胞数量和血红蛋白浓度相对减少。若血液中红细胞数量、血红蛋白浓度低于正常，则称为贫血 (anemia)。
正常的成熟红细胞无核，呈双凹圆碟形，直径为7~8μm，周边最厚处的厚度为2.5μm，中央最薄处约为1μm。红细胞保持正常双凹圆碟形需消耗能量。成熟的红细胞无线粒体，糖酵解是其获得能量的唯一途径。红细胞从血浆摄取葡萄糖，通过糖酵解产生ATP，维持细胞膜上钠泵的活动，以保持红细胞内外Na+、K+的正常分布、细胞容积和双凹圆碟状的形态。
(二)红细胞的生理特征与功能
1．红细胞的生理特征 红细胞具有可塑变形性、悬浮稳定性和渗透脆性等生理特征，这些特征都与红细胞的双凹圆碟形有关。
(1)可塑变形性：正常红细胞在外力作用下具有变形的能力。红细胞的这种特性称为可塑变形性 (plastic deformarion)。外力撤销后，变形的红细胞又可恢复其正常的双凹圆碟形。红细胞在全身血管中循环运行时，须经过变形才能通过口径比它小的毛细血管和血窦孔隙 (图3-2)。可塑变形性是红细胞生存所需的最重要的特性。红细胞的变形性取决于红细胞的几何形状、红细胞内的粘度和红细胞膜的弹性，其中红细胞正常的双凹圆碟形的几何形状最为重要。正常成人红细胞的体积约为90μm3，表面积约为140μm2。若红细胞为等体积的球形，则其表面积仅100μm2。因此，正常的双凹圆碟形使红细胞具有较大的表面积与体积之比，这使得红细胞在受到外力时易于发生变形。如果红细胞成为球形，则其表面积与体积之比降低，变形能力就减弱。此外，当红细胞内的粘度增大或红细胞膜的弹性降低时，也会使红细胞的变形能力降低。血红蛋白发生变性或细胞内血红蛋白浓度过高时，可因红细胞内粘度增高而降低红细胞的变形性。
(2)悬浮稳定性：将盛有抗凝血的血沉管垂直静置，尽管红细胞的比重大于血浆，但正常时红细胞下沉缓慢，表明红细胞能相对稳定地悬浮于血浆中，红细胞的这一特性称为悬浮稳定性 (suspension stability)。通常以红细胞在第一小时末下沉的距离来表示红细胞的沉降速度，称为红细胞沉降率 (erythrocyte sedimentation rate，ESR)。正常成年男性红细胞沉降率为0~15mm/h，成年女性为0~20mm/h。沉降率愈快，表示红细胞的悬浮稳定性愈小。
红细胞能相对稳定地悬浮于血浆中，是由于红细胞与血浆之间的摩擦阻碍了红细胞的下沉。双凹圆碟形的红细胞具有较大的表面积与体积之比，所产生的摩擦较大，故红细胞下沉缓慢。在某些疾病 (如活动性肺结核、风湿热等)，红细胞彼此能较快地以凹面相贴，称为红细胞叠连 (rouleaux formation)。发生叠连后，红细胞团块的总表面积与总体积之比减小，摩擦力相对减小而红细胞沉降率加快。决定红细胞叠连快慢的因素不在于红细胞本身，而在于血浆成分的变化。若将正常人的红细胞置于红细胞沉降率快者的血浆中，红细胞也会较快发生叠连而沉降率加速，而将红细胞沉降率快者的红细胞置于正常人的血浆中，则沉降率正常。通常血浆中纤维蛋白原、球蛋白和胆固醇的含量增高时，可加速红细胞叠连和沉降率；血浆中白蛋白、卵磷脂的含量增多时则可抑制叠连发生，使沉降率减慢。
(3)渗透脆性：红细胞在低渗盐溶液中发生膨胀破裂的特性称为红细胞渗透脆性 (osmotic fragility)，简称脆性。红细胞在等渗的0.85％NaCl溶液中可保持其正常形态和大小。若将红细胞悬浮于一系列浓度递减的低渗NaCl溶液中，水将在渗透压差的作用下渗透入细胞，于是红细胞由正常双凹圆碟形逐渐胀大，成为球形；当NaCl浓度降至0.42％时，部分红细胞开始破裂而发生溶血；当NaCl浓度降至0.35％时，则全部红细胞发生溶血。这一现象表明红细胞对低渗盐溶液具有一定的抵抗力，且同一个体的红细胞对低渗盐溶液的抵抗力并不相同。生理情况下，衰老红细胞对低渗盐溶液的抵抗力低，即脆性高；而初成熟的红细胞的抵抗力高，即脆性低。有些疾病可影响红细胞的脆性，如遗传性球形红细胞增多症患者的红细胞脆性变大。故测定红细胞的渗透脆性有助于一些疾病的临床诊断。
2．红细胞的功能 红细胞的主要功能是运输氧和CO2。血液中98.5％的氧是与血红蛋白结合成氧合血红蛋白的形式存在的。红细胞运输的氧约为溶解于血浆中氧的65倍。血液中的CO2主要以碳酸氢盐和氨基甲酰血红蛋白的形式存在，分别占CO2运输总量的88％和7％。红细胞内含有丰富的碳酸酐酶，在它的催化下，CO2迅速与王H2O反应生成碳酸，后者再解离为H2CO3和H+。在红细胞的参与下，血液运输CO2的能力可提高18倍。双凹圆碟形使红细胞具有较大的气体交换面积，由细胞中心到大部分表面的距离都很短，故有利于细胞内、外氧和CO2的交换。红细胞运输氧的功能是靠细胞内的血红蛋白来实现的，一旦红细胞破裂，血红蛋白逸出到血浆中，即丧失其运输氧的功能。此外，红细胞内含有多种缓冲对，对血液中的酸、碱物质有一定的缓冲作用。红细胞表面还具有I型补体的受体 (CR1)，可与抗原-抗体-补体免疫复合物结合，促进巨噬细胞对抗原-抗体-补体免疫复合物的吞噬，防止抗原-抗体-补体免疫复合物沉积于组织内而引起免疫性疾病，因而具有免疫功能。
(三)红细胞的生成和调节
在成年人，骨髓是生成红细胞的唯一场所。红骨髓内的造血干细胞首先分化成为红系定向祖细胞，再经过原红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞和网织红细胞的阶段，成为成熟的红细胞。从原红细胞到中幼红细胞阶段，经历3~5次有丝分裂，每次有丝分裂约持续一天。一个原红细胞可产生8~32个晚幼红细胞。晚幼红细胞不再分裂，细胞内血红蛋白的含量已达到正常水平，细胞核逐渐消失，成为网织红细胞。网织红细胞在骨髓中停留2天左右。因此，由原红细胞发育至网织红细胞并释放入血，约历时6~7天。
1．红细胞生成所需物质 在红细胞生成的过程中，需要有足够的蛋白质、铁、叶酸和维生素B12的供应。蛋白质和铁是合成血红蛋白的重要原料，而叶酸和维生素B12：是红细胞成熟所必需的物质。此外，红细胞生成还需要氨基酸、维生素B12、维生素B2、维生素
C、维生素E和微量元素铜、锰、钻、锌等。由于红细胞可优先利用体内的氨基酸来合成血红蛋白，故单纯因缺乏蛋白质而发生贫血者较为罕见。
(1)铁：铁是合成血红蛋白的必需原料。正常成年人体内共有铁3~4g，其中约67％存在于血红蛋白中。血红蛋白的合成从原红细胞开始，持续到网织红细胞阶段。成人每天需要20~30mg的铁用于红细胞生成，但每天仅需从食物中吸收1mg以补充排泄的铁，其余95％来自于体内铁的再利用。衰老的红细胞被巨噬细胞吞噬后，血红蛋白分解所释放的铁可再利用于血红蛋白的合成。进入血液的铁通过与转铁蛋白 (transferrin)结合而被运送到幼红细胞。当铁的摄入不足或吸收障碍，或长期慢性失血以致机体缺铁时，可使血红蛋白合成减少，引起低色素小细胞性贫血，即缺铁性贫血。
(2)叶酸和维生素B12：叶酸和维生素B12是合成DNA所需的重要辅酶。叶酸在体内须转化成四氢叶酸后，才能参与DNA的合成。叶酸的转化需要维生素B12的参与。维生素B12缺乏时，叶酸的利用率下降，可引起叶酸的相对不足。因此，缺乏叶酸或维生素B12时，DNA的合成减少，幼红细胞分裂增殖减慢，红细胞体积增大，导致巨幼红细胞性贫血。正常情况下，食物中叶酸和维生素B12的含量能满足红细胞生成的需要，但维生素B12的吸收需要内因子 (intrinsic factor)的参与。内因子由胃黏膜的壁细胞产生，它与维生素B12结合，形成内因子-B12复合物，能保护维生素B12免受消化酶的破坏，并通过回肠黏膜上特异受体的介导，促进维生素B12在回肠远端的吸收。
当胃大部分切除或胃的壁细胞损伤时，机体缺乏内因子，或体内产生抗内因子抗体，或回肠被切除后，均可因维生素B12吸收障碍而导致巨幼红细胞性贫血。但在正常情况下，体内储存有1000~3000μg维生素B12而红细胞生成每天仅需1~3μg，故当维生素B12吸收发生障碍时，常在3~4年后才出现贫血。正常人体内叶酸的储存量为5~20mg，每天叶酸的需要量约为200μg，当叶酸摄入不足或吸收障碍时，3~4月后可发生巨幼红细胞性贫血。
2．红细胞生成的调节 红系祖细胞向红系前体细胞的增殖分化是红细胞生成的关键环节。红系祖细胞依其所处的发育阶段，可分为两个亚群：①早期红系祖细胞称为爆式红系集落形成单位 (burst forming unit-erythroid，BFU-E)，这是因为它们在体外培养时能形成很大的集落，组成集落的细胞分布呈物体爆炸后散布的形状。早期红系祖细胞在体外形成集落，依赖于爆式促进活性 (burst promoting activity，BPA)的刺激作用。据报道，白细胞介素-3 (interleukin-3，IL-3)和粒-巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)具有BPA的效应。②晚期红系祖细胞称为红系集落形成单位 (colony forming unit-erythroid，CFU-E)，它们在体外培养时只能形成较小的集落。晚期红系祖细胞对BPA不敏感，主要受促红细胞生成素 (erythropoietin，EPO)的调节。
(1)促红细胞生成素：动物实验表明，将失血性贫血动物的血浆输入正常动物体内，可引起正常动物的红细胞生成增多，表明贫血动物体内产生了某种可促进红细胞生成的体液因子。经过多年的研究，现已将其分离纯化，称为促红细胞生成素 (EPO)。EPO是一种糖蛋白，由165个氨基酸残基组成，分子量约34000。不同发育阶段的红系祖细胞上EPO受体的数量不同，随着红系祖细胞发育成熟，EPO受体的数目增加；此后，随红细胞的发育成熟，EPO受体的数目又进行性下降，故EPO主要是促进晚期红系祖细胞 (CFU-E)的增殖，并向原红细胞分化。EPO也可作为存活因子 (survival factor)抑制CFU-E的凋亡而促进红细胞的生成。此外，EPO还可加速幼红细胞的增殖和血红蛋白的合成，促进网织红细胞的成熟与释放，对早期红系祖细胞的增殖与分化也有一定的促进作用。EPO是机体红细胞生成的主要调节物。血浆EPO的水平与血液血红蛋白的浓度呈负相关，严重贫血时血浆中EPO浓度可增高1000倍左右。贫血时体内EPO增高可促进红细胞生成；而红细胞增高时，EPO分泌则减少，这一负反馈调节使血中红细胞的数量能保持相对稳定 (图3-3)。目前临床上已将重组的人EPO应用于促进贫血病人的红细胞生成。
肾是产生EPO的主要部位。肾皮质肾小管周围的间质细胞 (如成纤维细胞、内皮细胞)可产生EPO2与一般内分泌细胞不同的是，肾内没有EPO的储存。缺氧可迅速引起EPO基因表达增加，从而使，EPO的合成和分泌增多。EPO的半衰期 (T1/2)为4~12h。切除双肾后，血浆中．EPO的浓度急剧降低。生理情况下，血浆中有一定量的EPO，可维持正常的红细胞生成。完全缺乏EPO时，骨髓中几乎没有红细胞生成。而存在大量EPO时，只要提供足够的造血原料，红细胞的生成可比正常时提高10倍。组织缺氧是促进EPO分泌的生理性刺激因素。任何引起肾氧供不足的因素，如贫血、缺氧或肾血流减少，均可促进EPO的合成与分泌，使血浆EPO含量增加。因此，双肾实质严重破坏的晚期肾脏病患者常因缺乏EPO而发生肾性贫血。正常人从平原进入高原低氧环境后，由于肾产生EPO增多，可使外周血液的红细胞数量和血红蛋白含量增高。低氧促进EPO基因表达的机制与低氧诱导因子-1 (hypoxia-inducible factors-1，HIF-1)的作用有关。HIF-1是一种转录因子。低氧时肾内HIF-1的活性增强，可与位于EPO基因3‟端的增强子结合而促进EPO的表达。此外，肾外组织缺O2亦可促进肾分泌EPO，这可能是由于肾外组织产生去甲肾上腺素、肾上腺素和若干种前列腺素，后者再刺激肾产生EPO，除肾来源外，正常人体内有5％~10％的EPO是由肾外组织 (如肝)产生的，故双肾严重破坏而依赖人工肾生存的尿毒症患者，体内仍有低水平的红细胞生成。与一般内分泌细胞不同的是，肾细胞内没有EPO的储存。缺氧可迅速引起EPO基因表达增加，使EPO的合成和分泌增多。
(2)性激素：雄激素可提高血浆中EPO的浓度，促进红细胞的生成。若切除双肾或给予抗EPO抗体，可阻断雄激素的促红细胞生成作用。因此，雄激素主要通过刺激EPO的产生而促进红细胞生成。此外，也有实验显示，雄激素刺激骨髓红系祖细胞增殖的效应先于体内EPO的增加，这表明雄激素也可直接刺激骨髓，促进红细胞生成。雌激素可降低红系祖细胞对EPO的反应，抑制红细胞的生成。雄激素和雌激素对红细胞生成的不同效应，可能是成年男性红细胞数高于女性的原因之一。 此外，还有一些激素，如甲状腺激素和生长激素，也可促进红细胞生成。
(四)红细胞的破坏
正常人红细胞的平均寿命为120天。每天约有0.8％的衰老红细胞被破坏。90％的衰老红细胞被巨噬细胞吞噬。由于衰老红细胞的变形能力减退，脆性增高，难以通过微小的孔隙，因此容易滞留于脾和骨髓中而被巨噬细胞所吞噬，这称为血管外破坏。巨噬细胞吞噬红细胞后，将血红蛋白消化，释出铁、氨基酸和胆红素，其中铁和氨基酸可被重新利用，而胆红素则由肝排入胆汁，最后排出体外。此外，还有10％的衰老红细胞在血管中受机械冲击而破损，此称为血管内破坏。血管内破坏所释放的血红蛋白立即与血浆中的触珠蛋白结合，进而被肝摄取。血红蛋白的血红素经代谢释出铁，生成胆红素而经胆汁排出。当血管内的红细胞大量破坏，血浆中血红蛋白浓度过高而超出触珠蛋白的结合能力时，未能与触珠蛋白结合的血红蛋白将经肾排出，出现血红蛋白尿。
三、白细胞生理
(一)白细胞的分类与数量
白细胞为无色、有核的细胞，在血液中一般呈球形。白细胞可分为中性粒细胞 (neutrophil)、嗜酸性粒细胞 (eosinophil)、嗜碱性粒细胞 (basophil)、单核细胞 (monocyte)和淋巴细胞 (lymphocyte)五类。前三者因其胞质中含有嗜色颗粒，故总称为粒细胞 (granulocyte)。正常成年人血液中白细胞数为 (4.0~10.0)×109/L，其中中性粒细胞占50％~70％，嗜酸性粒细胞占0.5％~5％，嗜碱性粒细胞占0％~1％，单核细胞占3％~8％，淋巴细胞占20％~40％。
正常人血液中自细胞的数目可因年龄和机体处于不同机能状态而有变化：①新生儿白细胞数较高，一股在15×109/L左右，婴儿期维持在10×109/L左右。新生儿血液中的自细胞主
要为中性粒细胞，以后淋巴细胞逐渐增多，可占70％，3~4岁后淋巴细胞逐渐减少，至青春期时与成年人基本相同；②有昼夜波动，下午白细胞数稍高于早晨；③进食、疼痛、情绪激动和剧烈运动等可使白细胞数显著增多；④女性在妊娠末期白细胞数波动于 (12~17)×109/L之间，分娩时可高达34×109/L。
(二)自细胞的生理特性和功能
各类白细胞均参与机体的防御功能。白细胞所具有的变形、游走、趋化、吞噬和分泌等特性是执行防御功能的生理基础。
除淋巴细胞外，所有的白细胞都能伸出伪足做变形运动。凭借这种运动，白细胞得以穿过毛细血管壁，这一过程称为白细胞渗出 (diapedesis)。白细胞的渗出有赖于白细胞与内皮细胞间的相互作用和黏附分子的介导。渗出到血管外的白细胞也可借助变形运动在组织内游走，在某些化学物质的吸引下，可迁移到炎症区发挥其生理作用。白细胞朝向某些化学物质运动的特性，称为趋化性 (chemotaxis)。能吸引白细胞发生定向运动的化学物质，称为趋化因子 (chemokine)。人体细胞的降解产物、抗原-抗体复合物、细菌毒素和细菌等都具有趋化活性。白细胞按照这些物质的浓度梯度游走到炎症部位，将细菌等异物吞噬 (phagocytosis)，进而将其消化、杀灭。白细胞还可分泌白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等多种细胞因子，通过自分泌、旁分泌作用参与炎症和免疫反应的调控。白细胞通过血液的运输，从它们生成的器官运送到达发挥作用的部位。
白细胞的吞噬具有选择性。正常细胞表面光滑，其表面存在可以排斥吞噬的保护性蛋白，故不易被吞噬。坏死的组织和外源性颗粒，因缺乏相应的保护机制而易被吞噬。此外，在特异性抗体和某些补体的激活产物的作用下，白细胞对外源性异物的识别和吞噬作用加强。
1．中性粒细胞 中性粒细胞的胞核呈分叶状，故又称多形核白细胞 (polymorphonuclear leukocyte)。血管中的中性粒细胞约有一半随血液循环，称为循环池，通常白细胞计数即反映这部分中性粒细胞的数量；另一半则滚动在小血管的内皮细胞上，称为边缘池。这两部分细胞可以相互交换，保持动态平衡。肾上腺素可促进中性粒细胞自边缘池进入循环池，在5~10min可使外周血中的中性粒细胞增高50％。此外，在骨髓中还储备有约2.5×1012个成熟的中性粒细胞，约为外周血液中性粒细胞总数的15~20倍。在机体需要时，储存的中性粒细胞可在数小时内大量进入循环血液。中性粒细胞在血管内停留的时间平均只有6~8h，一旦进入组织，它们就不再返回血液。
中性粒细胞是血液中主要的吞噬细胞，其变形游走能力和吞噬活性都很强。当细菌入侵时，中性粒细胞在炎症区域产生的趋化性物质作用下，自毛细血管渗出而被吸引到病变扩散。当中性粒细胞吞噬数十个细菌后，其本身即解体，释放的各种溶酶体酶又可溶解周围组织而形成脓液。炎症时，由于炎症产物的作用，可使骨髓内储存的中性粒细胞大量释放而使外周血液的中性粒细胞数目显著增高，有利于更多的中性粒细胞进入炎症区域。当血液中的中性粒细胞数减少到1×109/L时，机体的抵抗力就会明显降低，容易发生感染。此外，中性粒细胞还可吞噬和清除衰老的红细胞和抗原一抗体复合物等。
2．单核细胞 从骨髓进入血液的单核细胞仍是尚未成熟的细胞。单核细胞在血液中停留2~3天后迁移入组织中，继续发育成巨噬细胞 (macrophage)，细胞的体积增大，直径可达60~80μm，细胞内溶酶体颗粒和线粒体的数目增多，具有比中性粒细胞更强的吞噬能力，可吞噬更多的细菌 (约5倍于中性粒细胞)、更大的细菌和颗粒。此外，巨噬细胞的溶酶体还含有大量的酯酶，可消化某些细菌 (如结核杆菌)的脂膜。当有细菌入侵时，组织中已存在的巨噬细胞可立即发挥抗感染作用。由于单核细胞的趋化迁移速度较中性粒细胞慢，外周血和骨髓中储存的单核细胞数目较少，需要数天到数周时间巨噬细胞才能成为炎症局部的主要吞噬细胞。激活了的单核-巨噬细胞也能合成、释放多种细胞因子，如集落刺激因子 (CSF)、
白细胞介素 (IL-1、IL-3、IL-6等)、肿瘤坏死因子 (TNFα)、干扰素 (INF-α、-β)等，参与其他细胞活动的调控；激活的单核-巨噬细胞对肿瘤和病毒感染细胞具有强大的杀伤能力；单核一巨噬细胞还可有效地加工处理并呈递抗原，在特异性免疫应答的诱导和调节中起关键作用。此外，单核细胞还可在组织中发育成树突状细胞 (dendritic cell)。树突状细胞仅有微弱的吞噬活性，不直接参与宿主的防御功能，但它的抗原呈递能力远强于巨噬细胞，为目前所知功能最强的抗原提呈细胞，是机体特异免疫应答的始动者。
3．嗜酸性粒细胞 血液中嗜酸性粒细胞的数目有明显的昼夜周期性波动，清晨细胞数减少，午夜时细胞数增多，两者差异可大于-40％，这种周期性波动可能与血液中肾上腺皮质激素含量的昼夜波动有关。当血液中糖皮质激素浓度增高时，嗜酸性粒细胞数目减少。体内嗜酸性粒细胞主要存在于组织中，为血液中嗜酸性粒细胞的100倍。嗜酸性粒细胞的胞质中含有较大的椭圆形嗜酸性颗粒，因其含有过氧化物酶和主要碱性蛋白 (major basic protein，MBP)、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白等带大量正电荷的蛋白质而嗜酸性。它虽有较弱的吞噬能力，可选择性地吞噬抗原-抗体复合物，但吞噬缓慢，基本上无杀菌作用，在抗细菌感染防御中不起主要作用。嗜酸性粒细胞的主要作用是：①限制嗜碱性粒细胞和肥大细胞在I型超敏反应中的作用。嗜酸性粒细胞一方面通过产生前列腺素E抑制嗜碱性粒细胞合成和释放生物活性物质；另一方面又通过吞噬嗜碱性粒细胞、肥大细胞所排出的颗粒，以及释放组胺酶和芳香硫酸酯酶等酶类分别灭活嗜碱性粒细胞所释放的组胺、白三烯等生物活性物质。②参与对蠕虫的免疫反应。在特异性免疫球蛋白lgG、IgE抗体和补体C3的调理作用下，嗜酸性粒细胞可借助细胞表面的Fc受体和C3受体黏着于多种蠕虫的幼虫上，释放颗粒内所含的主要碱性蛋白、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白和过氧化物酶等，损伤幼虫虫体。但其成虫在体内和体外均能抵抗嗜酸性粒细胞的损伤作用。当机体发生过敏反应和寄生虫感染时，常伴有嗜酸性粒细胞增多。此外，在某些情况下，嗜酸性粒细胞也可导致组织损伤。嗜酸性粒细胞可释放多种促炎介质，释放的主要碱性蛋白对支气管上皮具有毒性作用，并能诱发支气管痉挛，目前认为嗜酸性粒细胞是在哮喘发生发展中组织损伤的主要效应细胞。
4．嗜碱性粒细胞 成熟的嗜碱性粒细胞存在于血液中，只有在发生炎症时受趋化因子的诱导才迁移到组织中。嗜碱性粒细胞的胞质中存在较大的碱性染色颗粒，颗粒内含有肝素、组胺、嗜酸性粒细胞趋化因子A等。当嗜碱性粒细胞被活化时，不仅能释放颗粒中的介质，还可合成释放白三烯 (过敏性慢反应物质)和IL-4等细胞因子。嗜碱性粒细胞释放的肝素具有抗凝血作用，有利于保持血管的通畅，使吞噬细胞能够到达抗原入侵部位而将其破坏。肝素还可作为酯酶的辅基，加快脂肪分解为游离脂肪酸的过程。组胺和过敏性慢反应物质可使毛细血管壁通透性增加，引起局部充血水肿，并可使支气管平滑肌收缩，从而引起荨麻疹、哮喘等I型超敏反应症状。此外，嗜碱性粒细胞被激活时释放的嗜酸性粒细胞趋化因子A，可吸引嗜酸性粒细胞，使之聚集于局部，以限制嗜碱性粒细胞在过敏反应中的作用。近年来的研究还显示，嗜碱性粒细胞还在机体抗寄生虫免疫应答中起重要作用。
5．淋巴细胞 淋巴细胞在免疫应答反应过程中起核心作用。根据细胞生长发育的过程、细胞表面标志和功能的不同，可将淋巴细胞分成T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞 (natural killer，NK)三大类。T细胞主要与细胞免疫有关，B细胞主要与体液免疫有关，而NK细胞则是机体天然免疫的重要执行者。淋巴细胞的功能详见免疫学。
(三)白细胞的生成和调节
白细胞与红细胞一样，也起源于骨髓中的造血干细胞。在细胞发育的过程中经历定向祖细胞、可识别的前体细胞等阶段，然后成为具有多种细胞功能的成熟白细胞。目前对淋巴细胞生成的调节机制还了解不多。粒细胞的生成受集落刺激因子 (colony stimulating factor，CSF)的调节。CSF在体外可刺激造血细胞形成集落。目前认为，CSF包括粒-巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子 (G-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF)等。
GM-CSF的分子量为22 000，由活化的淋巴细胞产生，能刺激中性粒细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞的生成。GM-CSF与骨髓基质细胞产生的干细胞因子联合作用，还可刺激早期造血干细胞与祖细胞的增殖与分化。G-CSF的分子量为20 000，由巨噬细胞、内皮细胞和间质细胞释放，主要促进粒系祖细胞和前体细胞的增殖和分化，增强成熟粒细胞的功能活性；还能动员骨髓中的干细胞与祖细胞进入血液。GM-CSF和M-CSF等能诱导单核细胞的生成。此外，乳铁蛋白和转化生长因子β等可抑制白细胞的生成，与促白细胞生成的刺激因子共同维持正常的白细胞生成过程。G-CSF和GM-CSF已在临床治疗中性粒细胞减少中获得成功。
(四)白细胞的破坏
由于白细胞主要在组织中发挥作用，淋巴细胞还可往返于血液、组织液和淋巴之间，并能增殖分化，故白细胞的寿命较难准确判断。循环血液只是将白细胞从骨髓和淋巴组织运送到机体所需部位的通路，白细胞在血液中停留的时间较短。一般来说，中性粒细胞在循环血液中停留8h左右即进入组织，4~5天后即衰老死亡，或经消化道排出；若有细菌入侵，中性粒细胞在吞噬过量细菌后，因释放溶酶体酶而发生“自我溶解”，与破坏的细菌和组织碎片共同形成脓液。单核细胞在血液中停留2~3天，然后进入组织，并发育成巨噬细胞，在组织中可生存3个月左右。
四、血小板生理
(一)血小板的数量和功能
血小板的体积小，无细胞核，呈双面微凸的圆盘状，直径为2~3μm。当血小板与玻片接触或受刺激时，可伸出伪足而呈不规则形状。电镜下可见血小板内存在α-颗粒、致密体等血小板储存颗粒。
正常成年人血液中的血小板数量为 (100~300)×109。正常人血小板计数可有6％~10％的变动范围，通常午后较清晨高，冬季较春季高，剧烈运动后和妊娠中、晚期升高，静脉血的血小板数量较毛细血管血的高。
血小板有助于维持血管壁的完整性。临床实践中早已观察到，当血小板数降至50×109/L时，患者的毛细血管脆性增高，微小的创伤或仅血压升高即可使之破裂而出现小的出血点。动物实验显示，在血小板减少时，输入新鲜血小板后，可在电镜下观察到血小板黏附并融合到血管内皮中，从而维持血管内皮的完整性。此外，血小板还可释放血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor，VEGF)和血小板源生长因子 (platelet-derived growth factor，PDGF)，促进血管内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞的增殖，也有利于受损血管的修复。循环中的血小板一般处于“静止”状态，当血管损伤时，血小板可被激活而在生理止血过程中起重要作用 (见第三节)。
(二)血小板的生理特性
1．黏附 血小板与非血小板表面的黏着称为血小板黏附 (platelet adhesion)。血小板不能黏附于正常内皮细胞的表面。当血管内皮细胞受损时，血小板即可黏附于内皮下组织。血小板的黏附需要血小板膜上的糖蛋白 (glycoprotein，GP)、内皮下成分 (主要是胶原纤维)和血浆von Willebrand因子 (简称vWF)的参与。血小板膜上有GP I b/Ⅸ、GPⅡb/Ⅲa等多种糖蛋白，其中GP I b是参与黏附的主要糖蛋白。血管受损后，内皮下胶原暴露，vWF首先与胶原纤维结合，引起vWF变构，然后血小板膜上的GP I b与变构的vWF结合，从而使血小板黏附于胶原纤维上。因此，vWF是血小板黏附于胶原纤维的桥梁。正常情况下，由于vWF未与胶原纤维结合，也就不能与血小板上的GP I b结合。在GP I b缺损、vWF缺乏和胶原纤维变性等情况下，血小板的黏附功能就受损，因而可能发生出血倾向。
2．释放 血小板受刺激后将储存在致密体、α-颗粒或溶酶体内的物质排出的现象，称为血小板释放 (platelet release)或血小板分泌 (platelet secretion)。从致密体释放的物质主要有ADP、ATP、5-羟色胺 (5-HT)、Ca2+外；从α-颗粒释放的物质主要有β-血小板球蛋白、
血小板因子4 (PF4)、vWF、纤维蛋白原、血小板因子V (PF5)、凝血酶敏感蛋白、PDGF等。此外，被释放的物质除来自于血小板颗粒外，也可来自是临时合成并即时释放的物质，如血栓烷A。 (thromboxane A2，TXA2)。能引起血小板聚集的因素，多数能引起血小板释放反应，而且血小板的黏附、聚集与释放几乎同时发生。许多由血小板释放的物质可进一步促进血小板的活化、聚集，加速止血过程。临床上也可通过测定血浆β-血小板球蛋白和PF4的含量来了解体内血小板的活化情况。
3．聚集 血小板与血小板之间的相互黏着，称为血小板聚集 (platelet aggregation)。这一过程需要纤维蛋白原、Ca2+和血小板膜上GPⅡb/Ⅲa的参与。在未受刺激的静息血小板膜上的GPⅡb／Ⅲa并不能与纤维蛋白原结合。在致聚剂的激活下，GPⅡb/Ⅲa分子上的纤维蛋白原受体暴露，在Ca2+的作用下纤维蛋白原可与之结合，从而连接相邻的血小板，充当聚集的桥梁，使血小板聚集成团。
此外，处于活化状态的血小板膜上的GPⅡb/Ⅲa也能与vWF结合。此时，vWF也可作为“桥梁”，通过与活化状态血小板上的GPⅡb/Ⅲa的结合而参与血小板的黏附和聚集过程。与GP I b不同的是，GPⅡb/Ⅲa需要在活化状态下才能通过与纤维蛋白原或vWF的结合参与黏附和聚集反应；而在静息状态下，GP I b通过vWF的桥梁作用即可与胶原纤维结合而参与黏附过程。
体外实验中，在血小板悬液或富含血小板的血浆中加入致聚剂而诱发血小板聚集时，悬液的光密度降低 (透光度增加)，因此可根据血小板悬液的光密度变化来动态了解血小板的聚集情况 (图3-4)。血小板的聚集通常出现两个时相，即第一聚集时相和第二聚集时相。第一聚集时相发生迅速，也能迅速解聚，为可逆性聚集；第二聚集时相发生缓慢，但不能解聚，为不可逆性聚集。目前已知多种生理性因素和病理性因素均可引起血小板聚集。生理性致聚剂主要有ADP、肾上腺素、5-HT、组胺、胶原、凝血酶、TXA2等；病理性致聚剂有细菌、病菌、免疫复合物、药物等。血小板聚集反应的形式可因致聚剂的种类和浓度不同而有差异。例如，低浓度ADP引起的血小板聚集只出现第一聚集时相，并很快解聚；中等浓度ADP引起的聚集，在第一时相结束和解聚后不久，又出现不可逆的第二聚集时相，第二聚集时相的出现是由于血小板释放内源性ADP所致；高浓度ADP引起的聚集，由于第一聚集时相和第二聚集时相相继发生，只出现单一的不可逆性聚集。凝血酶所引起的血小板聚集反应与ADP相似，也呈剂量依赖方式，引起单相或双相血小板聚集。胶原只引起血小板单相的不可逆聚集，聚集反应与释放反应同时发生，故胶原所诱发的血小板单相聚集与内源性ADP的释放和TXA2的形成有关。
致聚剂引起血小板聚集的机制并未完全阐明。已知在血小板膜上存在各种致聚剂的相应受体，致聚剂与之结合后，通常引起血小板内第二信使的变化，通过一系列胞内信息传递过程而导致血小板聚集。凡能降低血小板内cAMP浓度，提高游离Ca2+浓度的因素，均可促进血小板聚集；反之，凡能提高血小板内cAMP浓度，降低Ca2+浓度的因素，均可以抑制血小板的聚集。
血小板释放的TXA2具有强烈的聚集血小板和缩血管作用。血小板内并无TXA2的储存，当血小板受刺激而被激活时，血小板内的磷脂酶A2也被激活，进而裂解膜磷脂，游离出花生四烯酸，后者在环加氧酶作用下生成前列腺素G2和H2 (PGG2和PGH2)，并进一步在血小板的血栓烷合成酶的催化下生成TXA2。TXA2可降低血小板内cAMP的浓度，对血小板的聚集有正反馈促进作用。阿司匹林可抑制环加氧酶而减少TXA2的生成，具有抗血小板聚集的作用。此外，血管内皮细胞中含有前列环素合成酶，可使PGH：转化为前列环素 (prostacyclin，PGI2) (图3-5)。PGI2与TXA2的作用相反，可提高血小板内cAMP的含量，具有较强的抑制血小板聚集和舒张血管的作用。正常情况下，血管内皮产生的PGI2与血小板生成的TXA2之间保持动态平衡，使血小板不致聚集。若血管内皮受损，局部PGI2生成
减少，将有利于血小板聚集的发生。
4．收缩 血小板具有收缩能力。血小板的收缩与血小板的收缩蛋白有关。在血小板中存在着类似肌肉的收缩蛋白系统，包括肌动蛋白、肌球蛋白、微管和各种相关蛋白。血小板活化后，胞质内Ca2+浓度增高可引起血小板的收缩反应。当血凝块中的血小板发生收缩时，可使血块回缩。若血小板数量减少或功能减退，可使血块回缩不良。临床上可根据体外血块回缩的情况大致估计血小板的数量或功能是否正常。
5．吸附 血小板表面可吸附血浆中多种凝血因子 (如凝血因子I、V、Ⅺ、Ⅻ等)。如果血管内皮破损，随着血小板黏附和聚集于破损的局部，可使局部凝血因子浓度升高，有利于血液凝固和生理止血。
(三)血小板的生成和调节
血小板是从骨髓成熟的巨核细胞 (megakaryocyte)胞质裂解脱落下来的具有生物活性的小块胞质。造血干细胞首先分化为巨核系祖细胞，然后再分化为原始巨核细胞，并经过巨幼核细胞，而发育为成熟巨核细胞。一般人体内的细胞均为二倍体 (2N)，而巨核细胞在进行核内有丝分裂时不伴随胞质的分裂，使细胞的染色体数成倍增加，形成4N、8N、16N、32N和少量的64N细胞，为多倍体细胞。在巨核细胞发育过程中，细胞膜折入胞质，形成分界膜系统 (demarcation．membrane system，DMS)。随着细胞的成熟，最后发展成网状，使胞质被分割成许多小区。骨髓窦壁外的成熟巨核细胞胞质伸向骨髓窦腔，并脱落成为血小板，进入血液。一个巨核细胞可产生200~700个血小板。从原始巨核细胞到释放血小板人血，需8~10天。进入血液的血小板，一半以上在外周血液中循环，其余储存在脾脏。
血小板的生成受血小板生成素 (thrombopoietin，TPO)的调节。TPO主要由肝实质细胞产生，肾也可少量产生。TPO为一种糖蛋白，其分子量为80 000~90 0000 TPO能刺激造血干细胞向巨核系祖细胞分化，并特异地促进巨核祖细胞增殖、分化，以及巨核细胞的成熟与释放血小板。TPO的促血小板生成作用是通过其受体Mp1 (为原癌基因c-mp1的表达产物)实现的。TPO是体内血小板生成调节最重要的生理性调节因子，敲除小鼠TPO或TPO受体后，其巨核细胞和血小板的量将减少90％。与EPO不同，TPO的生成速率并不受血小板数目的影响。无论血小板数目是否正常，肝脏的TPO都以恒定的速率生成并释放。血小板膜上含有高亲和力的TPO受体，该受体可与TPO结合而将TPO从循环中清除。当外周血的血小板计数正常时，血浆中大量的TPO结合于血小板上而被清除，以维持正常的血浆TPO浓度。当外周血的血小板计数降低时，血浆中TPO清除减少，使得血浆TPO浓度增高，进而促进骨髓血小板的生成。临床试验显示，重组人血小板生成素可有效促进血小板的生成。
(四)血小板的破坏
血小板进入血液后，其寿命为7~14天，但只在最初两天具有生理功能。用51C或32P标记血小板并观察其破裂情况，证明血小板的破坏随血小板的日龄增高而增多。衰老的血小板在脾、肝和肺组织中被吞噬破坏。此外，在生理止血活动中，血小板聚集后，其本身将解体并释放出全部活性物质，表明血小板除衰老破坏外，还可在发挥其生理功能时被消耗。
第三节 生理性止血
正常情况下，小血管受损后引起的出血，在几分钟内就会自行停止，这种现象称为生理性止血 (hemostasis)。生理性止血是机体重要的保护机制之一。当血管受损，一方面要求迅速形成止血栓以避免血液的流失；另一方面要使止血反应限制在损伤局部，保持全身血管内血液的流体状态。因此，生理性止血是多种因子和机制相互作用，维持精确平衡的结果。临床上常用小针刺破耳垂或指尖，使血液自然流出，然后测定出血延续的时间，这段时间称为出血时间 (bleeding time)，正常人不超过9min (模板法)。出血时间的长短可反映生理性止血功能的状态。生理性止血功能减退时，可有出血倾向；而生理性止血功能过度激活，则可导
致血栓形成。
一、生理性止血的基本过程
生理性止血过程主要包括血管收缩、血小板血栓形成和血液凝固三个过程。
1．血管收缩 生理性止血首先表现为受损血管局部和附近的小血管收缩，使局部血流减少。若血管破损不大，可使血管破口封闭，从而制止出血。引起血管收缩的原因有以下三个方面：①损伤性刺激反射性使血管收缩；②血管壁的损伤引起局部血管肌源性收缩；③黏附于损伤处的血小板释放5-HT、TXA2等缩血管物质，引起血管收缩。
2．血小板止血栓的形成 血管损伤后，由于内皮下胶原的暴露，1~2s内即有少量的血小板黏附于内皮下的胶原上，这是形成止血栓的第一步。通过血小板的黏附，可“识别”损伤部位，使止血栓能正确定位。局部受损红细胞释放的ADP和局部凝血过程中生成的凝血酶均可使血小板活化而释放内源性ADP和TXA2，进而促使血小板发生不可逆聚集，使血流中的血小板不断地聚集、黏着在已黏附固定于内皮下胶原的血小板上，形成血小板止血栓，从而将伤口堵塞，达到初步的止血作用。此外，受损血管内皮的PGI2生成减少，也有利于血小板的聚集。
3．血液凝固 血管受损也可启动凝血系统，在局部迅速发生血液凝固，使血浆中可溶性的纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白，并交织成网，以加固止血栓，称二期止血 (图3-6)。最后，局部纤维组织增生，并长入血凝块，达到永久性止血。
生理性止血虽然分为血管收缩、血小板血栓形成和血液凝固三个过程，但这三个过程相继发生并相互重叠，彼此密切相关。只有在血管收缩使血流减慢时，血小板黏附才易于实现；血小板激活后释放的5-HT、TXA2又可促进血管收缩。活化的血小板可为血液凝固过程中凝血因子的激活提供磷脂表面，血小板表面结合有多种凝血因子，血小板还可释放纤维蛋白原等凝血因子，从而大大加速凝血过程；而血液凝固过程中产生的凝血酶又可加强血小板的活化。此外，血凝块中血小板的收缩，可引起血块回缩，挤出其中的血清，而使血凝块变得更为坚实，牢固封住血管的破口。因此，生理性止血的三个过程彼此相互促进，使生理性止血能及时而快速地进行。由于血小板与生理性止血过程的三个环节均有密切关系，因此，血小板在生理性止血过程中居于中心地位。当血小板减少或功能降低时，出血时间就会延长。
二、血液凝固
血液凝固 (blood coagulation)是指血液由流动的液体状态变成不能流动的凝胶状态的过程。其实质就是血浆中的可溶性纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白的过程。纤维蛋白交织成网，把血细胞和血液的其他成分网罗在内，从而形成血凝块 (图3-7)。血液凝固是一系列复杂的酶促反应过程，需要多种凝血因子的参与。
(一)凝血因子
血浆与组织中直接参与血液凝固的物质，统称为凝血因子 (coagulation factor或clotting factor)。目前已知的凝血因子主要有14种，其中已按国际命名法按发现的先后顺序用罗马数字编号的有12种，即凝血因子I~ⅩⅢ简称F I~FⅩⅢ，其中FⅥ是血清中活化的FVa，已不再被视为一个独立的凝血因子)。此外还有前激肽释放酶、高分子激肽原等 (表3-2)。在这些凝血因子中，除FⅣ是Ca2+外，其余的凝血因子均为蛋白质，而且FⅡ、FⅦ、FⅨ、FX、FⅪ、FⅫ和前激肽释放酶都是丝氨酸蛋白酶，能对特定的肽链进行有限水解；但正常情况下这些蛋白酶是以无活性的酶原形式存在，必须通过其他酶的有限水解而暴露或形成活性中心后，才具有酶的活性，这一过程称为凝血因子的激活。习惯上在凝血因子代号的右下角加一个“a” (activated)表示其“活化型”，如FⅡ被激活为FⅡa。FⅢ、FV、FⅧ和高分子激肽原在凝血反应中起辅因子的作用，可使相应的丝氨酸蛋白酶凝血因子的催化速率增快成千上万倍。除FⅢ外，其他凝血因子均存在于新鲜血浆中，且多数在肝内合成，其中FⅡ、FⅦ、FⅨ、F X的生成需要维生素K的参与，故它们又称依赖维生素K的凝血因子。依赖维生素K的凝血
因子的分子中均含有γ-羧基谷氨酸，和Ca2+结合后可发生变构，暴露出与磷脂结合的部位而参与凝血。当肝脏病变时，可出现凝血功能障碍。
(二)凝血的过程
血液凝固是由凝血因子按一定顺序相继激活而生成的凝血酶 (thrombin)，最终使纤维蛋白原 (fibrinogen)变为纤维蛋白 (fibrin)的过程。因此，凝血过程可分为凝血酶原酶复合物 (也称凝血酶原激活复合物)的形成、凝血酶的激活和纤维蛋白的生成三个基本步骤 (图3-8)。
1．凝血酶原酶复合物的形成凝血酶原酶复合物可通过内源性凝血途径和外源性凝血途径生成。两条途径的主要区别在于启动方式和参与的凝血因子有所不同。但两条途径中的某些凝血因子可以相互激活，故两者间相互密切联系，并不各自完全独立。
(1)内源性凝血途径：内源性凝血途径 (intrinsic pathway)是指参与凝血的因子全部来自血液，通常因血液与带负电荷的异物表面 (如玻璃、白陶土、硫酸酯、胶原等)接触而启动。当血液与带负电荷的异物表面接触时，首先是FⅫ结合到异物表面，并被激活为FⅫa。FⅫa的主要功能是激活FⅪ成为FⅪa，从而启动内源性凝血途径。此外，FⅫa还能通过使前激肽释放酶的激活而正反馈促进FⅫa的形成。从FⅫ结合于异物表面到FⅪa的形成过程称为表面激活。表面激活还需要高分子量激肽原的参与，它作为辅因子可加速表面激活过程。 表面激活所生成的FⅪa在Ca2+存在的情况下可激活FⅨ生成FⅨa。FⅨa在Ca2+的作用下与FⅧa在活化的血小板提供的膜磷脂表面结合成复合物 (因子X酶复合物，tenase complex)，可进一步激活FX，生成FXa。在此过程中，FⅧa作为辅因子，可使FⅨa对FX的激活速度提高20万倍。在正常情况下，血浆中FⅧ与vWF以非共价形式结合成复合物，该复合物可避免FⅧ被活化的蛋白C降解，提高其稳定性，FⅧ须从该复合物释出后，才能活化成为FⅧa。
FⅧa和FⅨa为因子X酶复合物的重要组分，FⅧ或FⅨ的缺乏均可导致因子X酶复合物生成障碍，分别称为血友病A和血友病B，都表现为凝血过程缓慢，轻微外伤常可引起出血不止。
(2)外源性凝血途径：由来自于血液之外的组织因子 (tissue factor，TF)暴露于血液而启动的凝血过程，称为外源性凝血途径 (extrinsic pathway)，又称组织因子途径。组织因子是一种跨膜糖蛋白，存在于大多数组织细胞。在生理情况下，直接与循环血液接触的血细胞和内皮细胞不表达组织因子，但约有0.5％的FⅦ处于活化状态 (FⅦa)。当血管损伤时，暴露出组织因子，后者与FⅦa相结合而形成FⅦa-组织因子复合物，后者在磷脂和Ca2+存在的情况下迅速激活FX生成FXa。在此过程中，组织因子既是FⅦ和FⅦa的受体，使FⅦa-组织因子复合物定位于损伤部位；组织因子又是辅因子，它能使FⅦa催化FX激活的效力增加1 000倍。生成的FXa又能反过来激活FⅦ，进而可使更多FX激活，形成外源性凝血途径的正反馈效应。此外，FⅦa-组织因子复合物在Ca2+的参与下还能激活FⅨ生成FⅨa。FⅨa除能与FⅧa结合而激活FX外，也能反馈激活FⅦ。因此，通过FⅦa-组织因子复合物的形成，使内源性凝血途径和外源性凝血途径相互联系，相互促进，共同完成凝血过程。须指出的是，在病理状态下，细菌内毒素、补体C5a、免疫复合物、肿瘤坏死因子等均可刺激血管内皮细胞和单核细胞表达组织因子，从而启动凝血过程，引起弥漫性血管内凝血。
由内源性和外源性凝血途径所生成的FXa，在Ca2+存在的情况下可与FVa在磷脂膜表面形成FXa-FVa-Ca2+-磷脂复合物，即凝血酶原酶复合物 (prothrombinase complex)，进而激活凝血酶原。
2．凝血酶原的激活和纤维蛋白的生成 凝血酶原在凝血酶原酶复合物的作用下激活成为凝血酶。凝血酶原酶复合物中的FVa为辅因子，可使FXa激活凝血酶原的速度提高10 000倍。凝血酶是一种多功能凝血因子，其主要作用是使纤维蛋白原 (四聚体)从N端脱下四段小肽，即两个A肽和两个B肽，转变为纤维蛋白单体。凝血酶也能激活FⅩⅢ，生成FⅩⅢa。
FⅩⅢa在Ca2+的作用下使纤维蛋白单体相互聚合，形成不溶于水的交联纤维蛋白多聚体凝块。此外，凝血酶还可激活FV、FⅧ、FⅪ，成为凝血过程中的正反馈机制；凝血酶又可使血小板活化，从而为因子X酶复合物和凝血酶原酶复合物的形成提供带负电荷的磷脂表面，可大大加速凝血过程。在未激活的血小板，带负电荷的磷脂 (如磷脂酰丝氨酸等)存在于膜的内表面。当血小板活化后，带负电荷的磷脂翻转到外表面，促进因子X酶复合物和凝血酶原酶复合物的形成。上述凝血过程可概括地表达于图3-9中。
由于凝血是一系列凝血因子相继酶解激活的过程，每步酶促反应均有放大效应，也即少量被激活的凝血因子可使大量下游凝血因子激活，逐级连接下去，整个凝血过程呈现出巨大的放大现象。例如1分子FⅪa最终可产生上亿分子的纤维蛋白。
将静脉血放入玻璃试管中，自采血开始到血液凝固所需的时间称为凝血时间 (clotting time，CT)，主要反映自FⅫ被异物表面 (玻璃)激活至纤维蛋白形成所需的时间，正常人为4~12min。血液凝固后1~2小时，因血凝块中的血小板激活，使血凝块回缩，释出淡黄色的液体，称为血清 (serum)。由于在凝血过程中一些凝血因子被消耗，故血清与血浆的区别在于前者缺乏纤维蛋白原和FⅡ、FV、FⅧ、FⅫ等凝血因子，但也增添了少量凝血过程中由血小板释放的物质。
(三)体内生理性凝血机制
在体内，当组织和器官损伤时，暴露出的组织因子和胶原虽可分别启动外源性凝血途径和内源性凝血途径，但临床观察发现，先天性缺乏FⅫ和前激肽释放酶或高分子量激肽原的患者，几乎没有出血症状，这表明这些凝血因子并不是机体生理性止血机制所必需的，亦即这些因子所参与的表面接触激活过程在体内生理性凝血的启动中不起重要作用。目前认为，外源性凝血途径在体内生理性凝血反应的启动中起关键性作用分组织因子是生理性凝血反应过程的启动物。由于组织因子镶嵌在细胞膜上，可起“锚定”作用，有利于使生理性凝血过程局限于受损血管的部位。
目前认为，体内凝血过程分为启动和放大两个阶段。当组织因子与FⅦa结合成复合物后，可激活FX，生成FXa，从而启动凝血反应。由于组织因子途径抑制物„ (详见后)的存在，对FXa与FⅦa一组织因子复合物的灭活作用，在启动阶段由外源性凝血途径仅能形成少量凝血酶，尚不足以维持正常止血功能。但这些少量的凝血酶l通过对FV、FⅧ、FⅪ和血小板的激活作用而产生放大效应，通过“截短的”内源性途径形成大量因子X酶复合物，从而激活足量的FXa和凝血酶，完成纤维蛋白的形成过程。因此，组织因子是生理性凝血反应的启动物，而“截短的”内源性途径在放大阶段对凝血反应开始后的维持和巩固起非常重要的作用。FⅧ或FⅨ缺陷的患者可有明显的出血倾向。
(四)血液凝固的调控
正常人在日常活动中常有轻微的血管损伤发生，体内也常有低水平的凝血系统的激活，但循环血液并不凝固。即使当组织损伤而发生生理性止血时，止血栓也只局限于病变部位，并不延及未损部位。这表明体内的生理性凝血过程在时间和空间上受到严格的控制。这是一个多因素综合作用的结果，其中血管内皮细胞在防止血液凝固反应的蔓延中起重要作用。
1．血管内皮的抗凝作用 正常的血管内皮作为一个屏障，可防止凝血因子、血小板与内皮下的成分接触，从而避免凝血系统的激活和血小板的活化。血管内皮还具有抗凝血和抗血小板的功能。血管内皮细胞能合成硫酸乙酰肝素蛋白多糖，使之覆盖于内皮细胞表面，血液中的抗凝血酶 (antithrombin) (过去曾称为抗凝血酶Ⅲ)与之结合后，可灭活凝血酶、FXa等多种活化的凝血因子。内皮细胞能合成并在膜上表达凝血酶调节蛋白 (thrombomodulin，TM)，通过蛋白质C系统可灭活FVa、FⅧa。内皮细胞还能合成、分泌组织因子途径抑制物 (tissue factor pathway inhibitor，TFPI)和抗凝血酶等抗凝物质。血管内皮细胞可以合成、释放前列环素 (PGI2)和一氧化氮 (NO)，从而抑制血小板的聚集。通过上述过程，内皮细胞可灭
活自凝血部位扩散而来的活化凝血因子，阻止血栓延伸到完整内皮细胞部位。此外，血管内皮细胞还能合成、分泌组织型纤溶酶原激活物 (tissue plasminogen activator，t-PA)，后者可激活纤维蛋白溶解酶原为纤维蛋白溶解酶，通过降解已形成的纤维蛋白，保证血管的通畅。
2．纤维蛋白的吸附、血流的稀释和单核-巨噬细胞的吞噬作用 纤维蛋白与凝血酶有高度的亲和力。在凝血过程中所形成的凝血酶，85％~90％可被纤维蛋白吸附，这不仅有助于加速局部凝血反应的进行，也可避免凝血酶向周围扩散。进入循环的活化凝血因子可被血流稀释，并被血浆中的抗凝物质灭活和被单核-巨噬细胞吞噬。实验证明，给动物注射一定量的凝血酶时，若预先用墨汁封闭单核-巨噬细胞系统，则动物可发生血管内凝血；如未封闭单核-巨噬细胞系统，则不会发生血管内凝血，这表明单核-巨噬细胞系统在体内抗凝机制中起重要的作用。
3．生理性抗凝物质 正常人每1ml血浆充分激活可生成凝血酶300单位。但在生理性止血时，每1ml血浆所表现出的凝血酶活性很少超过8~10单位，这表明正常人体内有很强的抗凝血酶活性。体内的生理性抗凝物质可分为丝氨酸蛋白酶抑制物、蛋白质C系统和组织因子途径抑制物三类，分别抑制激活的维生素K依赖性凝血因子 (FⅦa除外)、激活的辅因子FVa和FⅧa，以及外源性凝血途径。
(1)丝氨酸蛋白酶抑制物：血浆中含有多种丝氨酸蛋白酶抑制物，主要有抗凝血酶、肝素辅因子Ⅱ、C1抑制物、α1抗胰蛋白酶、α2-抗纤溶酶和α2-巨球蛋白等。抗凝血酶是最重要的抑制物，负责灭活60％~70％的凝血酶，其次肝素辅因子Ⅱ，可灭活30％的凝血酶。抗凝血酶由肝和血管内皮细胞产生，能与内源性途径产生的蛋白酶如凝血酶和凝血因子FⅨa、FXa、FⅪa、FⅫa等分子活性中心的丝氨酸残基结合而抑制其活性。在缺乏肝素的情况下，抗凝血酶的直接抗凝作用慢而弱，但它与肝素结合后，其抗凝作用可增强2 000倍。但在正常情况下，循环血浆中几乎无肝素存在，抗凝血酶主要通过与内皮细胞表面的硫酸乙酰肝素结合而增强血管内皮的抗凝功能。
(2)蛋白质C系统：在凝血过程中，FⅧa和FVa是FX和凝血酶原激活的限速因子。蛋白质C系统可使FⅧa和FVa灭活。蛋白质C系统主要包括蛋白质C (protein C，PC)、凝血酶调节蛋白、蛋白质S和蛋白质C的抑制物。蛋白质C由肝合成，其合成需要维生素K的参与。蛋白质C以酶原的形式存在于血浆中。当凝血酶离开损伤部位而与正常血管内皮细胞上的凝血酶调节蛋白结合后，可激活蛋白质C，后者可水解灭活FⅧa和FVa，抑制F X和凝血酶原的激活，从而有助于避免凝血过程向周围正常血管部位扩展。此外，活化的蛋白质C还有促进纤维蛋白溶解的作用。血浆中的蛋白质S是活化蛋白质C的辅因子，可使对FⅧa和FVa的灭活作用大大增强。
(3)组织因子途径抑制物：组织因子途径抑制物 (TFPI)是一种糖蛋白，其分子量为34000，主要由血管内皮细胞产生，是外源性凝血途径的特异性抑制物。目前认为，TFPI是体内主要的生理性抗凝物质。TFPI虽能与FXa和FⅦa一组织因子复合物结合而抑制其活性，但它只有结合FXa后才能结合FⅦa一组织因子复合物。因此，TFPI并不阻断组织因子对外源性凝血途径的启动，待到生成一定数量的FXa后才负反馈地抑制外源性凝血途径。TFPI可与内皮细胞表面的硫酸乙酰肝素结合，注射肝素可引起内皮细胞结合的TFPI释放，血浆TFPI水平可升高几倍。
(4)肝素：肝素 (heparin)是一种酸性黏多糖，主要由肥大细胞和嗜碱性粒细胞产生。肺、心、肝、肌肉等组织中含量丰富，生理情况下血浆中几乎不含肝素。肝素具有强的抗凝作用，但在缺乏抗凝血酶的条件下，肝素的抗凝作用很弱。因此，肝素主要通过增强抗凝血酶的活性而发挥间接抗凝作用。此外，肝素还可刺激血管内皮细胞释放TFPI，故肝素在体内的抗凝作用强于体外。
临床工作中常常需要采取各种措施保持血液不发生凝固或者加速血液凝固。外科手术
时常用温热盐水纱布等进行压迫止血。这主要是因为纱布是异物，可激活因子Ⅻ和血小板；又因凝血过程为一系列的酶促反应，适当加温可使凝血反应加速。反之，降低温度和增加异物表面的光滑度 (如表面涂有硅胶或石蜡的表面)可延缓凝血过程。此外，血液凝固的多个环节中都需要Ca2+的参加，故通常用枸橼酸钠、草酸铵和草酸钾作为体外抗凝剂，它们可与Ca2+结合而除去血浆中的Ca2+，从而起抗凝作用。由于少量枸橼酸钠进入血液循环不致产生毒性，因此常用它作为抗凝剂来处理输血用的血液。维生素K拮抗剂 (如华法令)可抑制FⅡ、FⅦ、FⅨ、FX等维生素K依赖性凝血因子的合成，因而在体内也具有抗凝作用。肝素在体内、体外均能立即发挥抗凝作用，已广泛应用于临床防治血栓形成。
天然肝素是一种分子量不均一 (3 000~57 000)的混合物。分子量在7 000以下的肝素 (称为低分子量肝素)只能与抗凝血酶结合，对FXa的抑制大于对凝血酶的抑制，而天然肝素除能与抗凝血酶结合外，还能与血小板结合，不仅可抑制血小板表面凝血酶的形成，而且能抑制血小板的聚集与释放。因此天然肝素的作用较复杂且能产生明显的出血倾向等副作用。低分子量肝素不仅有较强的抗凝效果，而且半衰期长，引起出血倾向等副作用少，所以更适于临床应用。
三、纤维蛋白的溶解
正常情况下，组织损伤后所形成的止血栓在完成止血使命后将逐步溶解，从而保证血管的畅通，也有利于受损组织的再生和修复。止血栓的溶解主要依赖于纤维蛋白溶解系统 (简称纤溶系统)。若纤溶系统活动亢进，可因止血栓的提前溶解而有重新出血的倾向；而纤溶系统活动低下，则不利于血管的再通，加重血栓栓塞。因此，生理情况下止血栓的溶解液化在空间与时间上也同样受到严格控制。
纤维蛋白被分解液化的过程称为纤维蛋白溶解 (fibrinolysis，简称纤溶)。纤溶系统主要包括纤维蛋白溶解酶原 (plasminogen，简称纤溶酶原，又称血浆素原)、纤溶酶 (plasmin，又称血浆素)、纤溶酶原激活物 (plasminogen activator)与纤溶抑制物。纤溶可分为纤溶酶原的激活与纤维蛋白 (或纤维蛋白原)的降解两个基本阶段 (图3-10)。
(一)纤溶酶原的激活
正常情况下，血浆中的纤溶酶是以无活性的纤溶酶原形式存在的。纤溶酶原主要由肝产生。嗜酸性粒细胞也可合成少量纤溶酶原。纤溶酶原在激活物的作用下发生有限水解，脱下一段肽链而激活成纤溶酶。纤溶酶原激活物主要有组织型纤溶酶原激活物 (t-PA)和尿激酶型纤溶酶原激活物，分别主要由血管内皮细胞和肾小管、集合管上皮细胞产生。正常情况下t-PA对纤溶酶原的激活作用较低，在纤维蛋白的存在下，t-PA对纤溶酶原的亲和力大大增加，激活纤溶酶原的效应可增加1 000倍。t-PA以非酶原的低活性单链形式分泌以及与纤维蛋白结合后活性增加的特性可能有利于确保纤维蛋白生成时纤溶的即刻启动和将纤溶限制于血凝块局部，并增强局部的纤溶强度。
此外，FⅫa、激肽释放酶等也可激活纤溶酶原，但正常情况下其激活活性约占总激活能力的15％。当血液与异物表面接触而激活FⅫ时，一方面启动内源性凝血系统，另一方面也通过FⅫa激活激肽释放酶而激活纤溶系统，使凝血与纤溶相互配合，保持平衡。在体外循环的情况下，由于循环血液大量接触带负电荷的异物表面，此时FⅫa、激肽释放酶可成为纤溶酶原的主要激活物。
(二)纤维蛋白与纤维蛋白原的降解
纤溶酶属于丝氨酸蛋白酶，它最敏感的底物是纤维蛋白和纤维蛋白原。在纤溶酶作用下，纤维蛋白和纤维蛋白原可被分解为许多可溶性小肽，称为纤维蛋白降解产物。纤维蛋白降解产物通常不再发生凝固，其中部分小肽还具有抗凝血作用。纤溶酶是血浆中活性最强的蛋白酶，特异性较低，除主要降解纤维蛋白和纤维蛋白原外，对FⅡ、FV、FⅧ、FX、FⅫ等凝血因子也有一定的降解作用。当纤溶亢进时，可因凝血因子的大量分解和纤维蛋白降解产物的
抗凝作用而有出血倾向。
(三)纤溶抑制物
体内有多种物质可抑制纤溶系统的活性，主要有纤溶酶原激活物抑制物-1 (plasminogen activator inhibitor type-1，PAI-1)和α2-抗纤溶酶 (α2-AP)。PAI-1主要由血管内皮细胞产生，通过与t-PA和尿激酶结合而使之灭活。α2-AP主要由肝产生，血小板α-颗粒中也储存有少量α2-AP。α2-AP通过与纤溶酶结合成复合物而迅速抑制纤溶酶的活性，因此纤溶酶的T1/2很短，约0.1~0.5s。在纤维蛋白凝块中，纤溶酶上α2-AP的作用部位被纤维蛋白所占据，因此不易被α2-AP灭活。
在正常安静情况下，由于血管内皮细胞分泌的PAI-1量10倍于t-PA，加之α2-AP对纤溶酶的灭活作用，血液中的纤溶活性很低。当血管壁上有纤维蛋白形成时，血管内皮分泌t-PA增多。同时，由于纤维蛋白对t-PA和纤溶酶原有较高的亲和力，t-PA、纤溶酶原与纤维蛋白的结合，既可避免PAI-1对t-PA的灭活，又有利于t-PA对纤溶酶原的激活。结合于纤维蛋白上的纤溶酶还可避免血液中α2-AP对它的灭活。这样就能保证血栓形成部位既有适度的纤溶过程，又不致引起全身性纤溶亢进，维持凝血和纤溶之间的动态平衡。
第四节 血型和输血原则
一、血型与红细胞凝集
血型 (blood group)通常是指红细胞膜上特异性抗原的类型。若将血型不相容的两个人的血液滴加在玻片上并使之混合，则红细胞可凝集成簇，这一现象称为红细胞凝集 (agglutination)。在补体的作用下，可引起凝集的红细胞破裂，发生溶血。当给人体输入血型不相容的血液时，在血管内可发生红细胞凝集和溶血反应，甚至危及生命。因此，血型鉴定是安全输血的前提。由于血型是由遗传决定的，血型鉴定对法医学和人类学的研究也具有重要的价值。
红细胞凝集的本质是抗原一抗体反应。红细胞膜上抗原的特异性取决于其抗原决定簇，这些抗原在凝集反应中被称为凝集原 (agglutinogen)。根据红细胞血型抗原决定簇的生物化学结构可将其分为糖和多肽两类。人出生时，抗原决定簇为多肽的红细胞表面血型抗原已发育成熟，而决定簇为糖分子的血型抗原则在出生后逐渐发育成熟。能与红细胞膜上的凝集原起反应的特异抗体则称为凝集素 (agglutinin)。凝集素为γ-球蛋白，存在于血浆中。发生抗原-抗体反应时，由于每个抗体上具有2~10个抗原结合位点，因此抗体可在若干个带有相应抗原的红细胞之间形成桥梁，使它们聚集成簇。
白细胞和血小板除也存在一些与红细胞相同的血型抗原外，还有它们自己特有的血型抗原。白细胞上最强的同种抗原是人类白细胞抗原 (human leukocyte antigen，HLA)。HLA系统是一个极为复杂的抗原系统，在体内分布广泛，是引起器官移植后免疫排斥反应的最重要的抗原。由于在无关个体间HLA表型完全相同的几率极低，所以HLA的分型成为法医学上用于鉴定个体或亲子关系的重要手段之一。人类血小板表面也有一些特异的血小板抗原系统，如PI、Zw、Ko等。血小板抗原与输血后血小板减少症的发生有关。
二、红细胞血型
自1901年Landsteiner发现第一个人类血型系统——ABO血型系统以来．至今已发现29个不同的红细胞血型系统。医学上较重要的血型系统是ABO、Rh、MNSs、Lutheran、Kell、Lewis、Duff和Kidd等，将这些血型的血液输入血型不相容的受血者，都可引起溶血性输血反应，其中，与临床关系最为密切的是ABO血型系统和Rh血型系统。
(一)ABO血型系统
1．ABO血型的分型 根据红细胞膜上是否存在A抗原和B抗原可将血液分为四种ABO血型：红细胞膜上只含A抗原者为A型；只含B抗原者为B型；含有A与B两种抗
原者为AB型；A和B两种抗原均无者为。型。不同血型的人的血清中含有不同的抗体，但不会含有与自身红细胞抗原相对应的抗体。在A型血者的血清中，只含有抗B抗体；B型血者的血清中只含有抗A抗体；AB型血的血清中没有抗A和抗B抗体；而。型血的血清中则含有抗A和抗B两种抗体。ABO血型系统还有几种亚型，其中最为重要的亚型是A型中的A1和A2亚型。A1型红细胞上含有A抗原和A1抗原，而A2型红细胞上仅含有A抗原；A1型血的血清中只含有抗B抗体，而A2型血的血清中则含有抗B抗体和抗A1抗体。同样，AB型血型中也有A1B和A2B两种主要亚型 (表3-3)。虽然在我国汉族人中A2型和A2B型者分别只占A型和AB型人群的1％以下，但由于A1型红细胞可与A2型血清中的抗A1抗体发生凝集反应，而且A2型和A2B型红细胞比A1型和A1B型红细胞的抗原性弱得多，在用抗A抗体作血型鉴定时，容易将A2型和A2B型血误定为O型和B型。因此在输血时仍应注意A2和A2B亚型的存在。
2．ABO血型系统的抗原 ABO血型系统各种抗原的特异性决定于红细胞膜上的糖蛋白或糖脂上所含的糖链。这些糖链都是由暴露在红细胞表面的少数糖基所组成的寡糖链。A和B抗原的特异性就决定于这些寡糖链的组成与连接顺序。A、B抗原都是在H抗原的基础上形成的。在A基因的控制下，细胞合成的A酶能使一个乙酰半乳糖胺基连接到H物质上，形成A抗原；而在B基因控制下合成的B酶，则能把一个半乳糖基连接到H物质上，形成B抗原。O型红细胞虽然不含A、B抗原，但有H抗原。实际上，H抗原又是在另一个含四个糖基的前驱物质的基础上形成的。在H基因编码的岩藻糖基转移酶的作用下，在前驱物质半乳糖末端上连接岩藻糖而形成H抗原。若H基因缺损，将缺乏岩藻糖基转移酶，则不能生成H抗原以及A、B抗原，但有前驱物质，其血型为孟买型。前驱物质、H、A和B抗原的寡糖链的结构见图3-11。
因此，基因通过决定生成的糖基转移酶的种类而决定催化何种糖基连接在前驱物质的哪个位置上，进而间接控制决定血型抗原特异性的寡糖链的组成，并决定其血型的表现型。 在5~6周龄的人胚胎红细胞膜上已可检测到A和B抗原。婴儿红细胞膜上A、B抗原的位点数仅为成人的1/3，到2~4岁时才完全发育。正常人A、B抗原的抗原性终生不变。血型抗原在人群中的分布按地域和民族的不同而有差异。在中欧地区的人群中，40％以上为A型，近40％为O型，10％左右为B型，6％左右为AB型；而在美洲土著民族中，则90％为O型。在我国各民族中，ABO血型的分布也不尽相同，详见表3-4。
A、B、H抗原不仅存在于红细胞膜上，也广泛存在于淋巴细胞、血小板以及大多数上皮细胞和内皮细胞的膜上。组织细胞还能分泌可溶性A、B、H抗原进入唾液、泪液、尿液、胃液、胆汁、血浆和羊水等多种体液中，其中以唾液中含量最为丰富。体液中含有这种血型物质者称分泌型．体液中不含该血型物质者为非分泌型。通过测定体液或分泌物中的血型物质也可帮助确定血型。个体的分泌型或非分泌型也是由遗传基因所决定的。
3．ABO血型系统的抗体 血型抗体有天然抗体和免疫性抗体两类。ABO血型系统存在天然抗体。新生儿的血液尚无ABO血型系统的抗体，出生后2~8个月开始产生，8~10岁时达到高峰。天然抗体多属IgM，分子量大，不能通过胎盘。因此，血型与胎儿血型不合的孕妇，体内的天然ABO血型抗体一般不能通过胎盘到达胎儿体内，不会使胎儿的红细胞发生凝集破坏。免疫抗体是机体接受自身所不存在的红细胞抗原刺激而产生的。免疫性抗体属于IgG抗体，分子量小，能通过胎盘进入胎儿体内。因此．若母体过去因外源性A或B抗原进入体内而产生免疫性抗体时．在与胎儿ABO血型不合的孕妇．可因母体内免疫性血型抗体进入胎儿体内而引起胎儿红细胞的破坏，发生新生儿溶血病。
4．ABO血型的遗传人类 ABO血型系统的遗传是由9号染色体 (9q34.1-q34.2)上的A、B和O三个等位基因来控制的。在一对染色体上只可能出现上述三个基因中的两个，分别由父母双方各遗传一个给子代。三个基因可组成六组基因型 (表3-5)。由于A和B基因为
显性基因，O基因为隐性基因，故血型的表现型仅有四种。血型相同的人其遗传基因型不一定相同。例如，表现型为A型血型的人，其遗传型可为AA或AO2但红细胞上表现型为。者，其基因型只能是OO2由于表现型为A或B者可能分别来自AO和BO基因型，故A型或B型血型的父母完全可能生下O型表现型的子女。利用血型的遗传规律，可以推知子女可能有的血型和不可能有的血型，因此也就可能从子女的血型表现型来推断亲子关系。但必须注意的是，法医学上依据血型来判断亲子关系时，只能做出否定的判断，而不能做出肯定的判断。
5．ABO血型的鉴定 正确鉴定血型是保证输血安全的基础。常规ABO血型的定型包括正向定型 (forward typing)和反向定型 (reverse typing)。正向定型是用抗A与抗B抗体检测来检查红细胞上有无A或B抗体；反向定型是用已知血型的红细胞检测血清中有一无抗A或抗B抗体，结果判断见表3-6。同时进行正向定型和反向定型是为了相互印证。
(二)Rh血型系统
1．Rh血型的发现和分布 1940年Landsteiner和Wiener用恒河猴 (Rhesus monkey)的红细胞重复多次注射入家兔体内，使家兔体内产生抗恒河猴红细胞的抗体，再用含这种抗体的家兔血清与人的红细胞混合，发现在白种人中约85％的人的红细胞可被这种血清凝集，表明这些人的红细胞上具有与恒河猴红细胞同样的抗原，因此把这种血型称为Rh阳性血型；另有约15％的人的红细胞不被这种血清凝集，称为Rh阴性血型。这一血型系统称为Rh血型系统。在我国各族人群中，汉族和其他大部分民族的人群中，Rh阳性者约占99％，Rh阴性者只占1％左右。在有些民族的人群中，Rh阴性者较多，如塔塔尔族约15.8％，苗族约12.3％，布依族和乌孜别克族约8.7％。在这些民族居住的地区，Rh血型的问题应受到特别重视。
2．Rh血型系统的抗原与分型 Rh血型系统是红细胞血型中最复杂的一个系统。已发现40多种Rh抗原 (也称Rh因子)，与临床关系密切的是D、E、C、c、e五种。从理论上推断，有3对等位基因，即C与c、D与d和E与e，控制着6种抗原。但是实际上血清中未发现单一的抗d抗体，因而认为d是“静止基因”，在红细胞表面不表达d抗原。Rh血型的抗原性强度仅次于ABO血型系统的A、B抗原。在5种Rh血型的抗原中，其抗原性的强弱依次为D，E，C，c，e。因D抗原的抗原性最强，故临床意义最为重要。医学上通常将红细胞上含有D抗原者称为Rh阳性；而红细胞上缺乏D抗原者称为Rh阴性。
控制Rh血型抗原的等位基因位于1号染色体，其表达产物是分子量为30 000~32 000的蛋白质，抗原的特异性决定于蛋白质的氨基酸序列。Rh抗原只存在于红细胞上，出生时已发育成熟。
3．Rh血型的特点及其临床意义 与ABO系统不同，人的血清中不存在抗Rh的天然抗体，只有当Rh阴性者在接受Rh阳性的血液后，才会通过体液性免疫产生抗Rh的免疫性抗体，输血后2~4月血清中抗Rh抗体的水平达到高峰。因此，Rh阴性受血者在第一次接受Rh阳性血液的输血后，一般不产生明显的输血反应，但在第二次或多次输入Rh阳性的血液时，即可发生抗原一抗体反应，输入的Rh阳性红细胞将被破坏而发生溶血。
Rh系统与ABO系统之间的另一个不同点是抗体的特性。Rh系统的抗体主要是IgG，因其分子较小，因而能透过胎盘。当Rh阴性的孕妇怀有Rh阳性的胎儿时，Rh阳性胎儿的少量红细胞或D抗原可进入母体，使母体产生免疫性抗体，主要是抗D抗体。这种抗体可透过胎盘进入胎儿的血液，使胎儿的红细胞发生溶血，造成新生儿溶血性贫血，严重时可导致胎儿死亡。由于一般只有在妊娠末期或分娩时才有足量的胎儿红细胞进入母体，而母体血液中的抗体的浓度是缓慢增加的，故Rh阴性的母体怀第一胎Rh阳性的胎儿时，很少出现新生儿溶血的情况；但在第二次妊娠时，母体内的抗Rh抗体可进入胎儿体内而引起新生儿
溶血。若在Rh阴性母亲生育第一胎后，及时输注特异性抗D免疫球蛋白，中和进入母体的D抗原，以避免Rh阴性母亲致敏，可预防第二次妊娠时新生儿溶血的发生。
三、输血原则
输血已成为治疗某些疾病、抢救伤员生命和保证一些手术得以顺利进行的重要手段。但若输血不当或发生差错，就会给病人造成严重的损害，甚至引起死亡。为了保证输血的安全和提高输血的效果，必须遵守输血的原则，注意输血的安全、有效和节约。
在准备输血时，首先必须鉴定血型，保证供血者与受血者的ABO血型相合。对于生育年龄的妇女和需要反复输血的病人，还必须使供血者与受血者的Rh血型相合，特别要注意Rh阴性受血者产生抗Rh抗体的情况。
输血最好采用同型输血。即使在ABO系统血型相同的人之间进行输血，输血前也必须进行交叉配血试验 (cross-match test)，把供血者的红细胞与受血者的血清进行配合试验，称为交叉配血主侧；再将受血者的红细胞与供血者的血清作配合试验，称为交叉配血次侧。这样，既可检验血型鉴定是否有误，又能发现供血者和受血者的红细胞或血清中是否还存在其他不相容的血型抗原或血型抗体。如果交叉配血试验的两侧都没有发生凝集反应，即为配血相合，可以进行输血；如果主侧发生凝集反应，则为配血不合，受血者不能接受该供血者的血液；如果主侧不发生凝集反应，而次侧发生凝集反应称为配血基本相合，这种情况可见于将O型血输给其他血型的受血者或AB型受血者接受其他血型的血液。由于输血时首先考虑供血者的红细胞不被受血者血清所凝集破坏，故在缺乏同型血源的紧急情况下可输入少量配血基本相合的血液 (
随着医学和科学技术的进步，由于血液成分分离机的广泛应用以及分离技术和成分血质量的不断提高，输血疗法已从原来的输全血发展为成分输血。成分输血 (blood component therapy)是把人血中的各种不同成分，如红细胞、粒细胞、血小板和血浆，分别制备成高纯度或高浓度的制品，再输注给病人。不同的病人对输血有不同的要求，严重贫血患者主要是红细胞量不足，总血量不一定减少，故适宜输注浓缩红细胞悬液；大面积烧伤患者主要是由于创面渗出使血浆大量丢失，因此适宜输入血浆或血浆代用品，如右旋糖酐溶液等；对各种出血性疾病的患者，可根据疾病的情况输入浓缩的血小板悬液或含凝血因子的新鲜血浆，以促进止血或凝血过程。因此，成分输血可增强治疗的针对性，提高疗效，减少不良反应，且能节约血源。
(罗自强)