血液は、全身の細胞に栄養分や酸素を運んだり、二酸化炭素や老廃物を回収する為の仲介者的な役割を持っています。

血液と血球成分の役割

血液(けつえき)は、全身の細胞に栄養分や酸素を運んだり、二酸化炭素や老廃物を回収する為の仲介者的な役割を持っています。ヒトの血液は、体重のおよそ 1/13(男性で約8%、女性で約7%)で、体重70 kgの男性の場合はの場合は、約5kg が血液が血管の中を流れています。血液に含まれる細胞成分(血球)と液体成分(血漿)とから成り立っています。 血球成分は、赤血球、白血球、血小板に分けることができ、それぞれ固有の形と機能を持って生命の維持に欠かすことのできない大切な役割を担っています。また、血液を問題なく循環させる為には、血液を流す為のホースとなる血管や循環器系があります。血管系には、開放血管系と閉鎖血管系があります。ヒトをはじめとする脊椎動物は閉鎖血管系であり、特に外傷などが無い限り、血液は血管の内部のみを流ます。血管の外には組織液があり、液体成分と一部の血球は血管の壁を越えて出入りする。血管の周囲にある細胞は、組織液に浸っていると考えてよいです。また、血液の流れを血流もしくは血行といいます。心臓から送り出された血液は全身を循環し、30秒程度で心臓に戻ってきます。

血球成分(赤血球、白血球、血小板)の役割

赤血球(Red blood cell)の役割

血液が赤く見えるのは赤血球の色です。私たちの血液中(約50μL)には、なんと200億個もの赤血球が含まれております。 赤血球は、ゴム風船のような袋になっていて、中にはヘモグロビン(血色素)と呼ばれる蛋白質が詰まっています。このヘモグロビンが酸素運搬の担い手ですが、ヘモグロビンの中をよく見ると、鉄分が含まれています。

白血球(White blood cell)の種類と役割

白血球は外部からの細菌、ウイルスの侵入を防ぐ機能があります。怪我などをすると出血は止まりますが、キズ口が開いたままです。血液には栄養がたっぷりと含まれておりウイルス達にとっては非常に攻撃しやすい侵入口となります。ウイルスが侵入する事で発熱したり、思わぬ病気になったりしますので、何としてでも侵入を防がなければなりません。この時に外部からのウイルス等の侵入に対し防衛する働きが白血球になります。白血球は、血液中(約50μL)に、30万個の精鋭達が控えています。 また、色々な種類があります。

  • 好中球の役割
    生体に侵入する感染病原体や異物に対する防衛反応(貪食と消化)を行う。
  • 好酸球の役割
    アレルギー反応、抗原抗体反応に関与する。
  • 好塩基球の役割
    表面のIgEに特異抗原が結合すると、ヒスタミン、ヘパリンなどを分泌し炎症治癒の促進などに関与する。
  • リンパ球の役割
    T細胞とB細胞に大別され、前者は細胞性免疫、後者は液性免疫に関与する。
  • 単球の役割
    骨髄で作られるが、組織にでて、マクロファージとして主に老廃物の除去、組織の修復などに関与する。
  • マクロファージ
    貪食作用として働き、主に老廃物の除去等に関与します

血小板(Platelet)の役割

血小板は、出血した時に一番最初に働く機能です。血液が外部に出ない為に出血を止める働きがあります。血血の中(約50μL)に、10億個の血小板があります。 この血小板が傷口に張りついて、その血小板にまた別の血小板が張りついて、そうやって傷口を塞いでくれるんです。血小板は直径2~4μの小さな血球で、骨髄巨核球の細胞質からちぎれるように分離してできます。止血のメカニズムは、粘着・凝集により血小板血栓を作ります。その後凝固因子の働きで止血がさらに進行します。 <血小板第三因子の放出により内因性トロンボプラスチンを形成します。 このほか血餅収縮と呼ばれる働きもします。

血液の役割とその機能

血液には、からだの調子・バランスを保つ緩衝液としての機能があります。内部環境(cf. ホメオスタシス)維持のために、様々な平衡を保っていて、内部環境の平衡のためのものと言ってよいです。その種類と機能には以下のものがあります。

血液の役割①:酸塩基平衡

血液のpHは、7.35 から 7.45 の間で厳密に調節されております。①炭酸緩衝系および肺の二酸化炭素排出と②リン酸緩衝系および腎臓の酸排泄の2つの平衡機構が働いております。

①炭酸緩衝系および肺の二酸化炭素排出

血液の pH は、主に炭酸水素イオン(アルカリ性)と炭酸(酸性)の比によって決まります。炭酸水素イオンが減るか、もしくは炭酸が増えると血液は酸性に傾く事になります。身体中ではさまざまな酸が発生しているが、特に呼吸を代表とする酸化反応による二酸化炭素(炭酸ガス)の発生は莫大であり、これは血液に溶解して大量の炭酸となります。これでは酸性になってしまうので、炭酸から炭酸ガスを遊離する方向に緩衝反応が進み、その結果発生した炭酸ガスは呼吸中枢を刺激し、呼吸が激しくなって肺から排出されます。

②リン酸緩衝系および腎臓の酸排泄

血液の pH は、。炭酸以外にも、少量ながら硫酸、リン酸などの酸が体内では産出されます。これらは炭酸と違い、ガス化して肺から排出出来ないために、リン酸塩による緩衝作用、および腎臓からの排出によって調節されます。血液中には、リン酸二水素イオンとリン酸水素イオンが約1:4の比で存在し、これも緩衝液としての機能を果たします。また、過剰な酸は主にリン酸二水素イオンの形で尿中に排出します。

血液の役割②:糖平衡作用

血液は全身のすみずみまで、エネルギー基質であるブドウ糖やアミノ酸、遊離脂肪酸などを運搬し、体細胞が常に一定のエネルギー基質を使えるようにしています。(ただし、タンパクやアミノ酸がエネルギーとして使われるのは、原則として非常事態の時に限られています。)。健常なヒトの場合、安静時には血液 100 ml 中の血糖(ブドウ糖)は、おおよそ 100 mg で安定しています。これは主に、膵臓のα細胞から分泌されるグルカゴン、β細胞から分泌されるインシュリンにより調節される。食事により血糖が上昇すると、β細胞からインシュリンが分泌され、血糖をグリコーゲンにして肝臓に貯蔵する仕組みとなっています。また、脂肪を脂肪組織に固定したり、逆に血糖が低下するとα細胞からグルカゴンが分泌されグリコーゲンを分解したりしてブドウ糖にしたり、また脂肪を分解して遊離脂肪酸となります。

血液の役割③:水分量平衡作用

生命活動は、身体内の化学反応により維持されていると言えるでしょう。それらの生化学反応は、全て水溶液中で進行するため、身体内の水分量を保つ事は非常に重要であります。血液は、身体内での相当量の水分を保持しているため、体細胞に水分を供給する重要な役割も持っています。水分が不足すると、副腎皮質からアルドステロンが分泌され、ナトリウムが尿中に排泄されるのを抑制し、結果として水分を身体にとどめます。激しい運動をしたり発汗が多いと脳下垂体後葉から抗利尿ホルモン (ADH) も分泌され尿量を減少させたりして水分を調節しております。

血液の役割④:温度平衡作用

動物の体組織が機能するには、ある範囲の温度が必要であります。また、その温度が高すぎたり低すぎたりすると生命を維持する事が厳しくなります。ヒトの場合は摂氏34度から43度でなければなりません。その温度が長く続くと体内の機能が働かなくなり意識が消失してしまう研究結果が出ています。ヒトが生きる為には許容範囲わずか10 度以内を維持する事が重要であります。しかし、寒中水泳や 100 度近いサウナまで耐えられる事を考えると、内部環境の温度変化の許容範囲はきわめて小さいコントロールしている事が考えられます。血液は、全身を循環するので、身体各部分の熱を交換する。これにより、全身の体温をある程度一定に保つ事に寄与しています。

血液成分の異常による症状

血液はホメオスタシスによりその成分・組成・温度などが一定に保たれているが、それらの定常性が乱れると、身体にさまざまな影響・病状が出る。

①pH 変動による症状

滅多にない事だが、ヒトの場合、血液 pH が 7.0 以下になると昏睡に陥り、7.7 以上になると痙攣を起こし、いずれも心臓が停止してしまう。輸液や手術の際には、血液 pH を常に監視し、pH の維持に努めなければならない。アシドーシスとアルカローシスを参照。

②糖尿病

インスリン(インシュリン)の分泌量が減ったり、分泌されなくなったり、あるいはインスリンに対する感受性が低下したりすると、血糖値が下がりにくくなる。この状態を糖尿病と呼ぶ。

③血液量の減少によるショック

血液、もしくは血液の水分が大量に失われ、血圧が急激に下がるとショック状態に陥る。これを低血量性ショック(もしくは出血性ショック)と呼び、もっとも多く見られるショックである。また、外見上の出血量はさほどではなくても、外傷性ショックに陥る事がある。強い打撲により毛細血管から水分が漏出すると「腫れ」となる。「腫れ」が広い範囲で発生すれば、血管内、すなわち血液の水分量が減少して血圧が低下し、低血量性ショックとなる。大火傷の場合の熱傷性ショックや、ひどい下痢のために起こる脱水ショックも、低血量性ショックの1つである。

血液を作る造血機能

ヒトとしての誕生以前には、発生の極めて初期には卵黄嚢で血液は作られます。その後、肝臓や脾臓で造血されるが、ヒトとしての誕生までには造血の場は骨髄に移ります。 成長が著しい子どもの時期には全身の多くの骨髄で造血されるが、体幹以外の骨髄は成人の前後までには造血能力を失い、成人では体躯の胸骨、肋骨、脊椎、骨盤などで造血が行われます。 特に骨盤を構成する腸骨には造血細胞が多く、血液の半分以上は腸骨で作られます。尚、発生生物学的には造血には2つの段階がある事が知られています。「一次造血」は、発生初期に胚体外の卵黄嚢組織で起こり一時的に胚に血液を供給し、生涯全身に血液を供給します。

血液が循環する血液循環

血液が流れている身体部分を特に循環器系と呼びます。循環器系は心臓と血管などから成り、ヒトの場合、血管は閉鎖回路を成しており血液は心臓によって加圧され、動脈を通じて全身へ送られます。毛細血管に達すると組織は酸素と二酸化炭素のガス交換を行い、栄養分と老廃物も交換し、最終的には静脈を経て心臓へと戻ります。ヒトな外傷などが無い場合を除いて血管外に血液が流れ出ない閉鎖回路の循環器系の場合、血液の経路には大別して2経路あります。1つは心臓と肺の間における肺循環(小循環)、もう1つは心臓と肺以外の全身との間における体循環(大循環)になります。血液のうち、血球成分は骨髄内の造血細胞で生産されています。血球毎に寿命は異なるが、赤血球の場合、約120日で寿命を迎え、老廃した赤血球は肝臓、脾臓で壊され、体外に排出される。ただし赤血球中のヘモグロビンは排出されず、再利用されております。