人体的循环系统
血液维持着生命,古希腊哲学家认为“血液就是生命”。人体的正常生理功能及防御功能需要有正常的血液流变状态,只有这样,才能保证脏器组织获得正常的血液灌注,及时供给氧与营养物质,排出代谢产物,使组织有一个稳定的内环境。可以认为,血液是一个巨大的循环器官,它携带着氧、二氧化碳、养分、激素、酶,以及细胞代谢的产物循迴于机体的每个部位。这一输运介质的无休止运动是靠心脏来推动的,对于人类与动物的生存都是必要的,即令是短暂的停止,也会对大脑等重要器官造成持久的损伤,甚至会危及生命。
血液中还有多种防卫系统,这使人与动物(大生物)能在病原体(微生物)充斥的危险环境中得以生存。
机体细胞代谢所产生的热需要循环流动的血液来携带,这对于机体的恒温是有利的。血小板与血浆凝固机理的存在,则可以在血管损伤时阻止血液的损失。
由此可见,血液这一流动的器官结合了多种性质与功能,它构成了生命的基础。
血液的基本功能是循环于血管之中,完成向各脏器组织输运气体和营养物质、代谢产物以维持机体内环境的稳定,进行正常的生理活动,并参与体内免疫和体液的调节。血液能正常地循环于血管之中,除与心脏、血管功能有密切关系以外,血液本身的流变性质亦是很重要的因素。
血液的流变特点
血液的流变性质是血液的各组分的物理、化学性质及其间相互作用的反映。
血液由有形成分和血浆组成。血浆占血液总体积的百分之55左右,其中水约占百分之91(重量百分比),蛋白质占百分之7,其它无机物和有机物占百分之1左右。悬浮于血浆中的有形成分——血细胞,可分为红细胞、白细胞和血小板三类。其中红细胞约占总数的百分之95,白细胞占百分之0.13,血小板占百分之4.9。因此,血液是由高分子稀溶液与多种细胞构成的悬浮液,这些有形成分的性质及其相互作用决定了血液的非牛顿流变性,在人体生理流动的介质中,其物理性和流动性尤为复杂。血液流变特性的研究已成为基础医学和临床医学的重要课题,也是血液流变学科的核心部分。
血液流变学的研究内容
血液流变学用物理学的方法研究血液与血管的流变问题。其研究内容非常广泛。
A.L.CoPley认为“血液流变学是在宏观、微观、亚微观水平上,研究血液的细胞成分和血浆的变形和流动特性,以及与血液直接接触的血管结构的流变特性”。因此,血液流变学先要研究全血的流变特性。
众所周知,可以把血液看成是一个悬浮系统。在有形成分中,大部分是红细胞以及少量的白细胞和血小板,它们悬浮在血浆中。而血浆是复杂的高分子化合物溶液,是由蛋白质——包括白蛋白、球蛋白、纤维蛋白原等溶解在稀盐溶液中而形成,另外还有少量的其他物质,如激素、酶和代谢产物。可想而知,这些因素相互作用、互相影响,因此全血的流变特性非常复杂。
其次,血液流变学要研究血细胞,尤其是红细胞的流变特性,白细胞和血小板的流变特性也有不少的研究。
第三,血液流变学要研究微循环的流变性,毛细血管网中血液流动特征,白细胞如何分布在流动着的毛细血管血流中。
第四,血液流变学还要研究毛细血管外间隙中组织液和淋巴液以及淋巴管的流变性,并提出“血周流变学”(Parahem orheology)的概念。
此外,它还研究血液成分和血管系统与引入的外物,如药物、血浆扩容器、人造装置之间的相互作用。
如按研究水平的不同,血液流变学可分为:
1.宏观血液流变学(Macroscopic Hem orheology):
它把血液看作连续介质,研究全血在各种切变率下的表观粘度、血浆粘度、血液密度、血液及血管壁上的切应力分布。
2.细胞血液流变学(Cell Hem orheology):
在细胞水平上研究血液流变特性。如研究红细胞的变形性、红细胞形态和大小、红细胞表面电荷、红细胞密度、白细胞的流变特性、血小板的聚集等等。
3.分子血液流变学(Molecular Hem orheology):
在分子水平研究血液成分的流变特性。如研究钙离子与红细胞膜糖蛋白之间的相互作用、血浆蛋白各成分对血浆粘度的影响,纤维蛋白原或其他血浆蛋白对红细胞聚集的影响、唾液酸对红细胞表面电荷的作用。
4.普通血液流变学(Common Hem orheology):
研究宏观血液流变学、细胞血液流变学和分子血液流变学之间的相互关系。
5.临床血液流变学(Clinical Hem orheology):
就是将血液流变学应用于临床,研究血管-血液器官的功能紊乱、病理状态和疾病过程等的临床表现以及这些疾病的诊断、治疗和预防。
正常的血液流变状态,除与心泵、血管结构功能密切有关外,还取决于血液本身的流变性质。如果血液流变性质发生异常,则直接影响到组织的血流灌注,组织缺水缺氧、代谢失调、功能障碍、出现一系列严重的后果。
决定血浆流变质的主要是其中的血浆蛋白大分子。而影响全血流变性质的主要是其中的红细胞。红细胞的容积对全血容积的百分比称为红细胞压积,对血液流变性能影响显著。静止血液中(或低切变率流场中)的红细胞之间,可以聚集的方式形成叠连,也称为缗钱状,并形成某种空间网络结构,这些结构的特点决定着解离与叠连之间的平衡,一旦解离困难就会造成组织中的微循环严重阻塞,致使细胞缺氧而形成损伤。
国内外的研究表明,造成人们死亡和致残率较多的心、脑血管病,恶性肿瘤的发生发展都与血液流变有关。动脉硬化、心肌梗塞、脑血管病变等都伴有血液流变性质的异常。恶性肿瘤时癌细胞的转移有人认为与血液流态有着密切关系。有些资料报导在某些心血管病出现明显症状前,往往一种或数种血液粘滞因素已有改变。因此,血液流变因素的检查可能有利于早期查出潜在的疾病。其它如休克、糖尿病、烧伤、血液病等都有血液流变性质的改变,严重时可以导致微循环障碍,出现一系列病理生理学变化。血液流变因素在一些基本病理过程(如炎症、血栓形成等)中,血细胞聚集、血液粘度增高、血细胞变形等也起着重要作用。
展望
目前有些学者已从改善血液流变状态角度来寻找药物与其它有效措施,以期能提高疗效,控制疾病的发展。在这方面已有报道,如Pentoxifyllin等对治疗动脉硬化性下支血管病有较好的疗效。人们还在探索寻找一些药物,能特异地吸附在红细胞、血小板以及内皮细胞表面,对这些细胞膜的电双层结构以直接影响,改变膜的(电位,电荷、膜间电位曲线,改善由于细胞聚集引起的血液粘度增加,血小板的粘附聚集,从而起到抑制血栓形成的效果。因此,血液流变学的研究对病理学、病理生理学,诊断学、药物学、预防医学都有重要意义。具体来说:
一、血液流变学的研究可以为研究微循环,特别是微血管网中血流调节的一些物理量(血压、阻力等)提供定量资料,有利于对血流调节机理的阐明,同时亦有可能对某些疾病的发病机理,如动脉粥样硬化形成,血栓形成机理等提出新的看法;
二、进一步认识血液中血细胞结构和功能的关系,有利于对血细胞的深入认识;
三、血液流变学的某些参数可以作为诊断某些疾病的指标之一;
四、根据治疗过程中某些血液流变学指标的变化,可能对预后提出可靠依据;
五、更重要的是随着研究的深入,相信今后可根据血液流变变化及临床其他生理生化指标的变化来预测某些疾病发作的可能性,这在预防医学上将是十分有意义的;
六、根据药物治疗前后血液流变指标的变化,结合临床表现,血液流变学可以作为检查某种药物疗效的一种手段;
七、血液流变学在治疗上也能发挥作用,能为某些疾病提供有效治疗的新方法;
八、血液流变学的研究对人工脏器材料的选择,血液代用品的研究也有较大的帮助。
在我国除上述方面以外,采用血液流变学研究方法,来探讨中医理论及阐明中医药的作用机理将会成为重要方面。
中医与血液流变学
活血化瘀是中医用来治疗血瘀症的重要治则。
血瘀症,按照中医的观点,是“血脉不通”或“血行失度”所致的病症。
根据国内外应用现代医学的理论和方法研究的结果,认为血瘀症就是血液循环和微循环障碍以及血栓形成的病症。而活血化瘀就是改善或纠正血液循环和微循环障碍以及血栓形成。这种观点,目前已经收获比较一致的公认。
鉴于血液流变性的改变是血液循环和微循环障碍的发生原因和基础,鉴于中医关于血在脉中循环,在血行正常的情况下,其状态“如水之流”;在“血行失度”的情况下即血在脉中循环失去“如水之流”的常度,如“血凝而不流”、“血瘀滞不行”、“血泣则不通”、“血气不至”等说法中,提示了血液流变性的异常。因此,应用现代血液流变学的理论和方法来探讨活血化瘀的疗效原理和血瘀本质,是十分有益的。
肌肉劳损与血液流变
《黄帝内经·素问·举痛论》道:“通则不痛,痛则不通”。肌体劳损部位均有疼痛的症状。恒怡团队经过多年潜心研究,终于发现“肌肉劳损”是由于血液流变因素改变所引起的血液微循环障碍,使得组织灌流不足而处于缺氧状态,引起细胞、组织损伤,功能下降,进而加深血液微循环障碍,导致恶性循环而造成人体伤害的状况。所谓“解铃还需系铃人”,恒怡认为,只有改善血液流变状态,保证血液微循环的良好品质,才是回归健康的根本保证。