血液与心脏生理

本节导读

这一节对应大纲生理学的「三、血液」全部四项，以及「四、血液循环」的前两项：心脏的泵血功能、心肌的生物电现象和电生理特性。血管生理和心血管活动的调节放在下一节。

这部分概念多、数值多，选择题里多以「哪种成分起作用」「哪一期发生什么」「怎么算」的形式出现。学完这一节，你应该能用渗透压解释水在细胞内外、血管内外的分布，说清凝血两条途径和 ABO、Rh 血型的规律，按时间顺序讲出心动周期各期的瓣膜与压力变化，并说出心室肌和窦房结细胞动作电位的离子基础。

血液的组成与理化特性

血液由血浆和血细胞组成，血细胞在血液中所占的容积百分比叫血细胞比容，正常成年男性约 40% 至 50%，女性约 37% 至 48%。血量约占体重的 7% 至 8%，血浆 pH 保持在 7.35 至 7.45，主要靠 NaHCO3/H2CO3 缓冲对。

血浆蛋白有三类：白蛋白含量最多，是形成血浆胶体渗透压的主要成分；球蛋白参与免疫；纤维蛋白原参与凝血。

两种渗透压

渗透压	主要来源	生理作用
血浆晶体渗透压	NaCl 等小分子晶体物质，占绝大部分	维持细胞内外的水平衡，保持红细胞形态
血浆胶体渗透压	血浆蛋白，主要是白蛋白	维持血管内外的水平衡，保持血容量

渗透压与血浆相等的溶液叫等渗溶液，如 0.9% NaCl 溶液和 5% 葡萄糖溶液。能使悬浮其中的红细胞保持正常形态和大小的溶液叫等张溶液。0.9% NaCl 溶液既等渗又等张；但如果溶质能自由透过红细胞膜，它配成的等渗溶液就不是等张溶液，这是一个容易混淆的地方。

血液的功能可以归纳为运输、缓冲、防御和保护（含生理性止血），并参与维持内环境稳态。

血细胞的功能

红细胞

正常值：男性 (4.0 至 5.5)×10^12/L，血红蛋白 120 至 160 g/L；女性 (3.5 至 5.0)×10^12/L，血红蛋白 110 至 150 g/L。生理特性有可塑变形性、悬浮稳定性（用血沉衡量，红细胞叠连时血沉加快）和渗透脆性；主要功能是运输 O2 和 CO2，并参与缓冲。

生成需要三样东西：原料是铁和蛋白质；成熟因子是叶酸和维生素 B12（维生素 B12 的吸收要靠胃壁细胞分泌的内因子）；调节主要靠肾产生的促红细胞生成素，雄激素也能促进红细胞生成。红细胞平均寿命约 120 天，衰老的红细胞主要在脾和肝被破坏。

白细胞

白细胞	主要功能
中性粒细胞	吞噬、杀灭细菌，是急性化脓性炎症时的主要吞噬细胞
嗜酸性粒细胞	限制嗜碱性粒细胞和肥大细胞在速发型过敏反应中的作用，参与对蠕虫的免疫
嗜碱性粒细胞	释放肝素、组胺等，参与过敏反应
单核细胞	进入组织变为巨噬细胞，吞噬能力强，参与抗原提呈
淋巴细胞	T 细胞主要执行细胞免疫，B 细胞主要执行体液免疫

血小板

正常值 (100 至 300)×10^9/L。生理特性有黏附、释放、聚集、收缩和吸附；功能是维持血管内皮的完整性、参与生理性止血和血液凝固。生理性止血包括血管收缩、血小板止血栓形成和血液凝固三个过程。

血液凝固与纤维蛋白溶解

凝血是一系列凝血因子按顺序酶促激活的过程，可分三步：凝血酶原酶复合物形成，凝血酶原变为凝血酶，纤维蛋白原变为纤维蛋白。凝血因子用罗马数字编号，其中因子Ⅲ是组织因子，因子Ⅳ是 Ca2+。

途径	启动	特点
内源性途径	因子Ⅻ与带负电荷的异物表面接触而激活	参与的因子全部来自血液，过程较慢
外源性途径	组织损伤释放组织因子（因子Ⅲ），与因子Ⅶ结合	步骤少、速度快

两条途径最后都激活因子Ⅹ，进入共同途径。因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ在肝内合成时需要维生素 K 参与；缺乏因子Ⅷ的是血友病 A，缺乏因子Ⅸ的是血友病 B。

体内的抗凝系统主要有抗凝血酶（肝素能大大增强它的作用）、蛋白质 C 系统和组织因子途径抑制物。纤溶系统中，纤溶酶原在组织型纤溶酶原激活物等作用下变成纤溶酶，降解纤维蛋白和纤维蛋白原，产物统称纤维蛋白降解产物；纤溶抑制物主要有纤溶酶原激活物抑制物和 α2-抗纤溶酶。

血型与输血原则

ABO 血型

血型	红细胞膜上的抗原	血清中的抗体
A 型	A	抗 B
B 型	B	抗 A
AB 型	A 和 B	无抗 A、抗 B
O 型	无 A、B 抗原	抗 A 和抗 B

判断规律：红细胞上有什么抗原，血清里就没有针对它的抗体。

Rh 血型

红细胞膜上有 D 抗原的为 Rh 阳性，我国汉族人中 Rh 阳性约占 99%。人的血清中不存在天然的抗 Rh 抗体，Rh 阴性者只有经过 Rh 阳性红细胞致敏后，才会产生抗 D 抗体，而且抗 D 抗体是 IgG，能通过胎盘。

输血原则

首选同型输血，输血前必须做交叉配血：供血者红细胞与受血者血清相混为主侧，受血者红细胞与供血者血清相混为次侧，两侧都不凝集才是配血相合。即使是同型输血，也要做交叉配血。

心脏的泵血功能

心动周期

心脏一次收缩和舒张构成一个心动周期。按心率 75 次/分计，一个心动周期约 0.8 秒：心房收缩 0.1 秒、舒张 0.7 秒；心室收缩 0.3 秒、舒张 0.5 秒；心房心室同时舒张的全心舒张期约 0.4 秒。心率加快时，舒张期缩短得比收缩期更明显。

心室泵血的过程

时期	瓣膜状态	要点
等容收缩期	房室瓣、动脉瓣都关闭	室内压急剧上升，心室容积不变
快速射血期	动脉瓣开放	射出的血量约占搏出量的 2/3，室内压达峰值
减慢射血期	动脉瓣开放	射血速度减慢
等容舒张期	两种瓣膜都关闭	室内压急剧下降，心室容积不变
快速充盈期	房室瓣开放	心室抽吸，充盈量约占总充盈量的 2/3
减慢充盈期与心房收缩期	房室瓣开放	心房收缩再把一部分血挤入心室

推动血液流动的直接动力是压力差，瓣膜开闭由瓣膜两侧的压力差决定。第一心音由房室瓣关闭和心室肌收缩等引起，标志心室收缩开始；第二心音主要由动脉瓣关闭引起，标志心室舒张开始。

泵血功能的评定

指标	定义	正常参考
每搏输出量	一侧心室一次收缩射出的血量	约 70 毫升
射血分数	每搏输出量占心室舒张末期容积的百分比	55% 至 65%
心输出量	每搏输出量乘以心率	静息时约 5 升/分
心指数	静息心输出量除以体表面积	约 3.0 至 3.5 升/（分·平方米）

心室扩大、收缩功能减退时，每搏输出量可以暂时维持，射血分数却已下降，所以射血分数比每搏输出量更能反映心室的泵血效率。

泵血功能的调节

每搏输出量受三个因素影响：前负荷（心室舒张末期充盈量，通过异长自身调节起作用，即 Starling 机制）、后负荷（动脉血压）和心肌收缩能力（不依赖初长度的等长调节，如交感神经兴奋、儿茶酚胺）。后负荷突然增大时，等容收缩期延长、射血期缩短，搏出量先暂时减少，心室内剩余血量增多，随后通过异长自身调节使搏出量逐渐恢复。

心率在一定范围内加快，心输出量增加；心率过快时舒张期明显缩短，心室充盈不足，心输出量反而下降。

心肌的生物电与电生理特性

两类心肌细胞的动作电位

分期	心室肌细胞（工作细胞）	窦房结 P 细胞（自律细胞）
0 期	Na+ 快速内流，去极化快	Ca2+ 内流，去极化慢
1、2 期	1 期 K+ 外流；2 期平台期 Ca2+ 内流与 K+ 外流平衡	无明显 1、2 期
3 期	K+ 外流，快速复极	K+ 外流
4 期	电位稳定，离子泵恢复离子分布	自动去极化（K+ 外流递减、Na+ 内流的 If 电流、Ca2+ 内流）

平台期是心室肌动作电位时程长的原因；4 期自动去极化是自律细胞产生自律性的基础。

四种电生理特性

• 兴奋性：心肌有效不应期特别长，一直持续到舒张早期，所以心肌不会发生强直收缩。在有效不应期之后、下一次窦性兴奋到达之前，额外刺激可引起期前收缩；期前收缩之后常出现一段较长的心室舒张期，叫代偿间歇。
• 自律性：窦房结自律性最高，是正常起搏点，由它控制的心律叫窦性心律；其他自律组织是潜在起搏点。
• 传导性：浦肯野纤维传导最快，房室交界传导最慢，形成房室延搁，使心房收缩完毕后心室才收缩。
• 收缩性：心肌收缩有「全或无」式的同步收缩，依赖细胞外 Ca2+，不发生强直收缩。

体表心电图

波形或间期	反映的电活动	正常参考
P 波	两心房去极化	时间不超过 0.11 秒
QRS 波群	两心室去极化	0.06 至 0.10 秒
T 波	心室复极化	方向多与 QRS 主波一致
PR 间期	兴奋从心房传到心室的时间	0.12 至 0.20 秒
ST 段	心室全部处于去极化状态，各部分之间无电位差	正常位于基线
QT 间期	心室去极化加复极化的总时间	随心率加快而缩短

易错提醒

• ❌ 血浆胶体渗透压主要由球蛋白形成。
  ✅ 白蛋白分子数最多，是胶体渗透压的主要来源。

• ❌ 心率越快，心输出量一定越大。
  ✅ 心率过快时舒张期明显缩短、充盈不足，心输出量反而下降。

• ❌ 第一心音标志心室舒张开始。
  ✅ 第一心音标志心室收缩开始，第二心音标志心室舒张开始。

• ❌ 需要维生素 K 参与合成的凝血因子是Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。
  ✅ 是因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ，维生素 K 缺乏时这四个因子合成障碍。

• ❌ 心肌像骨骼肌一样能发生完全强直收缩。
  ✅ 心肌不发生强直收缩，这是心脏能交替收缩和舒张、持续泵血的保证。

例题精讲

例题 1

窦房结 P 细胞动作电位 0 期去极化的主要离子基础是：

• A. Na+ 快速内流
• B. Ca2+ 内流
• C. K+ 外流
• D. Cl- 内流

答案：B

解析：窦房结 P 细胞缺乏快钠通道，0 期由 L 型钙通道开放、Ca2+ 内流引起，所以去极化速度慢、幅度小。Na+ 快速内流是心室肌等工作细胞 0 期的基础，不要把两类细胞混在一起。

例题 2

心动周期中，主动脉瓣关闭发生在：

• A. 等容收缩期开始时
• B. 快速射血期开始时
• C. 等容舒张期开始时
• D. 快速充盈期开始时

答案：C

解析：射血末期心室开始舒张，室内压低于主动脉压，主动脉瓣关闭，此时房室瓣尚未开放，心室进入等容舒张期。所以主动脉瓣关闭标志等容舒张期开始，这时出现的是第二心音。

本节小结

• 晶体渗透压管细胞内外的水，胶体渗透压管血管内外的水；等渗溶液不一定等张。
• 红细胞生成：铁和蛋白质是原料，叶酸和维生素 B12 是成熟因子，促红细胞生成素主要来自肾。
• 内源性凝血由因子Ⅻ启动，外源性凝血由组织因子启动；因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ依赖维生素 K。
• ABO 血型看红细胞上的抗原、血清里没有针对自身抗原的抗体；Rh 阴性者致敏后才产生抗 D 抗体。
• 心动周期中等容收缩期压力上升最快，快速射血期射出约 2/3 的搏出量；射血分数正常 55% 至 65%。
• 心室肌 0 期靠 Na+、平台期靠 Ca2+ 与 K+；窦房结 0 期靠 Ca2+、4 期自动去极化；房室交界传导最慢。