血液流变物理红细胞的流变性质

关于血液流变物理红细胞的流变性质12红细胞的形态结构健康人血红细胞呈双凹圆盘形，平均直径约８μｍ，其表面积与体积之比值较大，可供气体交换的面积也大．这种特有形状有利于红细胞可塑性变形，能通过比自身圆盘直径小得多的毛细血管，其表面积与体积的比值愈大，变形能力愈强．成熟的红细胞无细胞核，结构比较简单，红细胞由细胞膜及其内胞浆组成，胞浆为血红蛋白液．红细胞膜由磷脂双层和膜骨架构成，很容易弯曲和变形．细胞膜和细胞内液的组成和结构特点为红细胞在流场中容易变形提供了物质条件．第2页,共37页，星期六，2024年，5月3机理推测双凹面是由于红细胞内纤维物质－收缩蛋白的骨架支撑作用．在一定红细胞体积和表面积条件下，双凹圆盘形使红细胞膜的弯曲总能量最小，符合能量最低的原理．红细胞的表面积Ｓ与体积Ｖ之比大于圆球的Ｓ／Ｖ．球形红细胞变形能力最小，而正常红细胞却有很好的变形性．第3页,共37页，星期六，2024年，5月4红细胞的变形性静止时，红细胞为双凹圆盘形，但受外力作用易变形，除去外力又恢复原状．红细胞的变形能力在血液循环中，特别是在微循环中起着重要的作用．红细胞可以根据流场情况和血管粗细不断改变自己的形状．如果没有红细胞的变形性，组织和器官的代谢就无法实现．第4页,共37页，星期六，2024年，5月5影响红细胞变形的内在因素细胞膜的黏弹性细胞的内黏度细胞的几何形状第5页,共37页，星期六，2024年，5月6细胞膜的黏弹性细胞膜的流动性直接影响红细胞的变形性。膜上磷脂能以凝胶相和溶胶相两种状态存在。凝胶相是磷脂的脂肪酸链排列整齐而致密，脂双层流动性小，膜硬度大，变形性低；溶胶相是脂肪酸链排列疏松，脂双层流动性大，膜易变形。第6页,共37页，星期六，2024年，5月7第7页,共37页，星期六，2024年，5月8细胞的内黏度红细胞的细胞质黏度称为红细胞的内黏度．血红蛋白是红细胞内最主要的蛋白，其理化性质对红细胞内黏度影响很大．红细胞内黏度随血红蛋白非线性增加，正常红细胞内黏度对红细胞变形的影响不大，变形时能量主要消耗在细胞膜上．内黏度升高成为影响红细胞变形的决定因素．第8页,共37页，星期六，2024年，5月9细胞的几何形状红细胞特有的双凹圆盘形状能确保红细胞良好地变形．红细胞表面积与体积之间的关系可用球形指数Ｓｉ来表示，系数取4.84是为了使球形时Ｓｉ＝１．正常红细胞的Ｓｉ＝０.7，越大，红细胞变形性越小．第9页,共37页，星期六，2024年，5月10球形红细胞：细胞中央着色深、体积小、直径与厚度比小于2.4：1（正常值3.4：1），球形红细胞气体交换功能较正常红细胞为弱，且容易导致破坏、溶解。见于遗传性和获得性球形细胞增多症（如自身免疫溶血性贫血、直接理化损伤如烧伤等）和小儿。第10页,共37页，星期六，2024年，5月11椭圆形红细胞：细胞呈椭圆形、杆形、两端钝圆、长轴增大，短轴缩短、长是宽的3～4倍，长径为12.5μm，横径为2.5μm，其红细胞生存时间一般正常也可缩短，血红蛋白正常，与遗传性细胞膜异常基因有关，细胞成熟后呈椭圆形，置于高渗、等渗、低渗、正常血清内，其椭圆形保持不变。见于遗传性椭圆形细胞增多症（可达25%～75%）、大细胞性贫血（可达25%）、缺铁性贫血、骨髓纤维化、巨幼细胞贫血、镰形细胞性贫血、正常人（约占1%，不超过15%）。第11页,共37页，星期六，2024年，5月12靶形细胞：细胞中央染色较深，外围为苍白区域，而边缘又深染，形如射击之靶。有时，中央深染区呈细胞边缘延伸的半岛状或柄状。细胞直径比正常大，但厚度变薄，由于红细胞内血红蛋白化学成分发生变异和铁代谢异常所致，形成过程是：红细胞中血红蛋白溶解成镰状或弓形空白区，随后弓形空白区两端继续弯曲延伸，形成环形透明带，细胞生存时间约为正常细胞的一半或更短。见于各种低色素性贫血（如珠蛋白生成障碍性贫血、HbC病）、阻塞性黄疸、脾切除后。第12页,共37页，星期六，2024年，5月13口形红细胞：细胞中央有裂缝，中央淡染区呈扁平状，似张开的口形或鱼口，细胞有膜异常，Na+通透性增加，细胞膜变硬，使脆性增加，细胞生存时间缩短。见于口形红细胞增多症、小儿消化系统疾患引起的贫血、酒精中毒、某些溶血性贫血、肝病和正常人（<4%）。第13页,共37页，星期六，2024年，5月14镰形红细胞：细胞呈镰刀状、线条状或L、S、V形等，是含有异常血红蛋白S（HbS）的红细胞，在缺氧情况下，溶解度减低，形成长形或尖形结晶体，使细胞膜发生变形。检查镰形红细胞时需加还原剂如偏亚硫酸钠后观察。见于镰状细胞贫血（HbS-S，HbS-C）、镰状细胞特性样本（HbA-S）。第14页,共37页，星期六，2024年，5月15棘红细胞：细胞表面有针状突起、间距不规则、长和宽不一。见于遗传性或获得性β-脂蛋白缺乏症（高达70%～80%）、脾切除后、酒精中毒性肝病、尿毒症。需与皱缩红细胞（锯齿状红细胞）鉴别，皱缩红细胞边缘呈锯齿形、排列紧密、大小相等、外端较尖。第15页,共37页，星期六，2024年，5月16裂红细胞：为红细胞碎片或不完整红细胞，大小不一、外形不规则、呈刺形、盔形、三角形、扭转形等，是细胞通过阻塞的、管腔狭小的微血管所致。见于弥散性血管内凝血、微血管病性溶血性贫血、重型珠蛋白生成障碍性贫血、巨幼细胞性贫血、严重烧伤。正常人<2%。第16页,共37页，星期六，2024年，5月17缗钱状红细胞：红细胞互相连接如缗钱状，是因为血浆中某些蛋白（纤维蛋白原、球蛋白）增高，使红细胞正负电荷发生改变所致。

第17页,共37页，星期六，2024年，5月18有核红细胞（幼稚红细胞）：除1周内婴幼儿血涂片中可见少量有核红细胞外，其他则为病理现象，包括：①溶血性贫血：严重的溶血性贫血、新生儿溶血性贫血、自身免疫性溶血性贫血、巨幼细胞性贫血。因红细胞大量破坏、机体相对缺氧，使红细胞生成素水平增高，骨髓红系增生，网织红细胞和部分幼稚红细胞提前释放人血，说明骨髓有良好的调节功能。②造血系统恶性疾患或骨髓转移性肿瘤：各种急、慢性白血病、红白血病。由于骨髓充满大量白血病细胞而使幼红细胞提前释放，或因髓外造血所致，有核红细胞以中、晚幼红细胞为主。红白血病时可见更早阶段幼稚红细胞，并伴形态异常。③慢性骨髓增生性疾病：如骨髓纤维化，血涂片可见有核红细胞，来自髓外造血和纤维化的骨髓。④脾切除后：骨髓中个别有核红细胞能到达髓窦医学*教育*网整理，当脾切除后，不能被脾脏扣留，从而进入外周血。第18页,共37页，星期六，2024年，5月19其他：①新月形红细胞：红细胞着色极淡、残缺不全、体积大、状如新月形、直径约20μm，见于某些溶血性贫血（如阵发性睡眠性血红蛋白尿症）。②泪滴形红细胞：红细胞形如泪滴样或梨状，因细胞内含有Heinz小体或包涵体，或红细胞膜被粘连而拉长所致。见于贫血、骨髓纤维化和正常人。③红细胞形态不整：出现不规则的奇异形状，如豆状、梨形、蝌蚪状、麦粒状、棍棒形等。见于某些感染、严重贫血、巨幼细胞性贫血。第19页,共37页，星期六，2024年，5月20流场中的切应力红细胞在流场中形变大小（线度）是切应力的函数．在一定切应力范围内，正常红细胞延伸量随切应力的增加而增大，当切应力超过该值，则细胞延伸量减小．这一现象说明红细胞在外力作用下的延伸变形有一定限度，应力过大会使细胞膜骨架结构缺损，膜稳定性降低，最终失去变形能力而破碎．第20页,共37页，星期六，2024年，5月21第21页,共37页，星期六，2024年，5月22介质黏度研究表明，在相同切变率下，红细胞的变形性随细胞所处的介质黏度的变化而变化．在相同切应力下，介质黏度愈高，红细胞变形将愈大．第22页,共37页，星期六，2024年，5月23第23页,共37页，星期六，2024年，5月24血细胞浓度研究表明，血细胞（主要是红细胞）浓度增加导致细胞之间局部切应变增大，红细胞随流场的取向和变形程度亦增加．红细胞浓度（或比积）影响到血液的黏度和血细胞的变形．第24页,共37页，星期六，2024年，5月25血管直径大部分毛细血管直径均小于红细胞平均直径，红细胞受环境因素作用变形才能通过这些毛细血管．在不同粗细的血管中，血液黏度＼切变率均不相同，都影响细胞的变形．红细胞在不同粗细的血管中运动时，存在Ｆ－Ｌ效应或逆转效应．第25页,共37页，星期六，2024年，5月26渗透压红细胞所处介质的渗透压可影响红细胞变形。处于低渗介质中时，水分由介质进入细胞使红细胞体积膨胀而球形化，细胞体积增大，表面积不变，球形指数增大。与此同时，水分进入细胞可使血红蛋白浓度降低，从而使细胞内黏度降低，改善红细胞的变形性。当球形指数增大＼红细胞变形性降低成为影响变形的主要因素时，则红细胞变形性显著降低。第26页,共37页，星期六，2024年，5月27pHpH增加，红细胞变得扁平，变形性减小；pH降低．细胞直径变小球形化，膜弹性降低，变形性也减小．可用细胞长轴和短轴之比表示红细胞变形指数（DI）表示，在pH7.4时红细胞的变形指数最大，变形能力最佳。第27页,共37页，星期六，2024年，5月28第28页,共37页，星期六，2024年，5月29温度红细胞膜磷脂双层具有流动性，其流动性受温度影响．膜凝脂能以凝胶相或溶胶相两种相态存在，这种相态的转变与相变温度有关．红细胞的胞浆中富含血红蛋白，胞浆黏度随温度降低而升高，进而使细胞变形降低．研究表明，红细胞在37摄氏度时变形最大．第29页,共37页，星期六，2024年，5月30红细胞的聚集性红细胞在低切变率下形成聚集体的性质称为红细胞的聚集性．可引起低切变率下血液黏度升高，血液流动阻力增加；可引起毛细血管临界半径增大，微循环郁滞，血液流动速度降低，两者共同作用，有利于红细胞再聚集，血液流动阻力进一步增强，红细胞进一步聚集化，从而构成恶性循环．第30页,共37页，星期六，2024年，5月31第31页,共37页，星期六，2024年，5月32第32页,共37页，星期六，2024年，5月33第33页,共37页，星期六，2024年，5月34红细胞变形性与聚集性的关系红细胞的聚集受细胞年龄、硬度和膜黏弹性影响．在一定黏度范围内，血液黏度越大，流场对细胞的切应力大，细胞变形性大，聚集性小。当大分子与红细胞桥联结合增加或细胞体积减小时，能促进红细胞聚集，进而使细胞变形性降低，红细胞变形性降低，细胞黏弹性发生变化，进而影响红细胞聚集速度，使聚集性降低。pH对红细胞聚集速度有一定影响，当悬浮介质的pH增高时，红细胞聚集速度增加，所形成的聚集叠连体增大。环境温度升高可使膜的黏弹性发生变化，细胞变形性增强，而聚集性降低。第34页,共37页，星期六，2024年，5月35红细胞变形的力学行为血液在血管截面的流速呈