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【工作细胞】假如你在循环系统,会迷路吗?

2020-09-03 21:34 作者:biokiwi  | 我要投稿

写在前面:2018年8月,在我们刚刚创建biokiwi公众号的时候,恰逢动画《工作细胞》热播,我们就借着动画中提到的内容写了几篇科普,但是没意识到可以发在B站专栏,错过了最佳时期。马上《工作细胞》剧场版就要在日本上映了(9月5日),就借此机会给大家重温一下《工作细胞》第一季的知识点吧!(炒冷饭实锤)

第五篇文章我们来看看迷路的红细胞:到底是有多复杂的循环系统,让红细胞频频迷路?动画请回顾第八集:


本文作者 无奶树 | 公众号 biokiwi

本文关键词 血小板 凝血因子 献血 成分血


大家对于红细胞的迷路应该已经熟悉了:动画中的红细胞由于总是在血管中迷路,闹出不少丑事。为此在新的一集中(bilibili网站可免费观看的最新一集),红细胞决定要靠自己,走一遍循环系统!

斗志昂然的红细胞!

但是大家虽然总是嘲笑红细胞,但是要是你也在血管里,你会迷路吗?人体血管的走向可是非常复杂的:

人体循环系统正视简图(图源维基百科)

想必你看到这已经头昏眼花了,那么今天就给大家介绍一下循环系统相关的知识吧!确保你即使投胎成红细胞也不会迷路!


人的循环系统

其实在第8话的内容中,动画已经通过红细胞的一趟循(kuai)环(di),很详尽地告诉大家血液循环的一整个过程。

不过,动画有点混乱,我们还是给大家理一理血液循环的思路,顺便告诉大家一些小知识(图注部分):

按照动画中的路线,红细胞在细胞中拿到二氧化碳,会先沿着静脉往心脏走:

由于静脉中动力相较动脉更弱,血液可能会倒着走,静脉中的静脉瓣膜可以防止血液的回流(就是为了防你这种拿反地图的hhh)
在下腔静脉(汇集人体下半身的血液)红细胞们说爬坡好累,这主要是因为血液从下往上走受到重力以及互相之间的黏附,行动缓慢(有兴趣的读者可以了解一下“血液动力学”)

之后抵达心脏的右心房,血液在这里汇集,经过三尖瓣和右心室,准备前往肺部

在动画中能听到鼓声、钟声,应该就是你心跳的频率,即心率。一般次数在60-100次左右。
右心房主要负责血液对的肺循环,左心房主要负责血液的体循环,因此其实左心房对力的要求会更大一些,所以左心房壁会比右心房厚三倍;但是右心房需要容纳身体流入的血液,因此相比于左心房也更大一些


除了三尖瓣,心脏还有一个二尖瓣和两个半月瓣,都是防止血液倒流的重要部分

血细胞抵达肺部之后,交出二氧化碳,获取到氧气。

健康人的肺泡(上图动画《工作细胞》)和经常吸烟的人的肺泡(下图漫画《工作细胞BLACK》)看起来就很不一样

经过心脏左心房、左心室之后,血细胞就搭上动脉的快车,前往身体各处运输氧气了!

进入动脉,由于有心脏强有力的跳动提供动力,因此动脉的血液流速相较于静脉快很多
红细胞进入毛细血管非常吃力,因为毛细血管其实只要8μm的内径,而红细胞的大小一般也就在7-8μm直径大小,所以毛细血管只能通过一个红细胞,有时红细胞还要利用自己易于变形压缩自己才能进入毛细血管

至此,红细胞才算走完了一个循环,而我们之前也说过,红细胞存在的120天里,这样的循环要经历20万次左右。正是他们的辛苦工作才保证了我们每天有足够的有氧气正常行动。虽然说起来很简单,但实际上从肺部出来之后要去的地方各种各样,比如大脑、皮肤、各种脏器等等,其实这个道路说起来简单,实施起来可不容易呢。

这个GIF能更好的理解红细胞携带氧气或者二氧化碳在血液循环中的形态变化

所以好好感谢他们吧!


循环系统都这么复杂吗?

我们知道,根据进化论的理论,所有生物都有一个共同的祖先。那么这么复杂,让人迷路的循环系统,在最开始是什么样子的呢?为什么会变得这么错综复杂呢?

根据演化的理论,地球最早出现的是单细胞生物,单细胞生物显然不需要担心氧气、营养物质运输的问题,这些可以直接从外界环境获取进入细胞中。但是随后演化出的多细胞生物,并分化出了功能专一的器官,那么就不能像原始的生物一样了,为了机体的高效运转,循环系统也逐渐被自然这个“造物主”不停地改造着。

从现在的自然中我们还能看到一些循环系统不断演化的蛛丝马迹:昆虫的开放式循环系统(类似人体的淋巴管)就是仅有背部的一条血管,身体的内脏浸泡在血液中,是一种简单的循环方式;而鱼类中,不想人一样血液循环一次需要经过两次心脏,血液仅是经过心脏、腮、身体,便完成了一个循环;而在两栖动物中,虽然需要经过两次心脏,但是心脏的分隔却不明确,血液反而更容易“迷路”;到了人以及各种哺乳动物,便形成我们上面看到的,看起来很复杂,但是却是高效有序的一种循环系统。这里我们只是做一个大致的类比,关于其中的演化历程或者具体的差异,大家也可以去做更深入的了解。


心血管疾病

循环系统在人体中起着运输养分、进行气体交换的重要作用,因此一旦出了问题就会有很大的危险。心血管疾病这个词汇想必大家都有所耳闻,指的就是和循环系统的心脏、血管相关的疾病。包括心脏病、中风等等,是全球最常见的死因之一。

各个国家心血管疾病导致的死亡人数(图源维基百科)

心血管疾病类型多样,因此导致的原因也有所不同,但几乎都绕不开一个术语:动脉粥样硬化(Atherosclerosis),这个拗口的名字,主要是指由于脂肪、结缔组织、碳酸钙等物质在血管,尤其是动脉,沉积造成的一种状态。

简单来讲,就好像下水道被堵了(这个比喻真糟糕),你的血管被一些东西堵住了,再回想一下动画中那密密麻麻的红细胞,通道被堵住了血流不通畅,进而可能导致血管疾病。

图中橙色的部分是胆固醇颗粒,会对血管造成拥堵,进而导致血流流动不畅,甚至发生凝结。(图源:Mayo Clinic)

那为什么血管会被堵呢?这一方面可能和基因有关系,但同时也和日常的生活习惯息息相关。一般认为,吸烟、喝酒、使用高脂肪的食物,都会导致体内这些造成堵塞的物质增加。

此外,积极的锻炼身体,养成良好的饮食习惯,都有助于这类疾病的预防。

《工作细胞BLACK》中关于血管中胆固醇的累积

此外,也有研究发现精神压力很大,比如处于社会底层的人们,由于压力导致体内皮质醇(一种调节物质,可以减弱免疫系统)增加,免疫系统被抑制,血管内的沉积物不能得到及时的清除,导致了心血管疾病的发生。比如,上个世纪90年代,有一项关于英国公务员的调查,显示了公务员的地位(可以理解为受到的精神压力)与患心脏病的相关性非常高。所以在日常生活中,合理的管理我们的情绪和压力,也显得非常重要了。


参考资料:

  • 维基百科相关词条

  • 朱大年, 王庭槐. 生理学.第8版[M]. 人民卫生出版社, 2013.

  • Mayo Clinic网页心脏病条目

  • 《基因组:人类自传》Matt Ridley



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