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40.4: 血流量和血压调节

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    培养技能

    • 描述人体血液流动系统
    • 描述血压是如何调节的

    血压（BP）是血液在血管壁上施加的压力，有助于将血液推入人体。 收缩压测量心脏跳动时血液对血管施加的压力。 最佳收缩压为 120 mmHg。 舒张压测量心跳之间的血管压力。 最佳舒张压为 80 mmHg。 许多因素都会影响血压，例如荷尔蒙、压力、运动、饮食、坐姿和站立。 流经人体的血流受血管大小、平滑肌的作用、单向瓣膜和血液本身的液压的调节。

    血液如何流过人体

    血液是通过心脏泵送的作用而流过体内的。 每次有节奏地抽血时，血液都会在高压和速度下被推离心脏，最初是沿着主动脉，即主动脉。 在主动脉中，血液以 30 厘米/秒的速度流动。 当血液进入动脉、小动脉并最终进入毛细血管床时，运动速度急剧减慢至大约 0.026 厘米/秒，比主动脉运动速度慢一千倍。 虽然每个小动脉和毛细血管的直径都比主动脉的直径窄得多，而且根据连续定律，液体应该更快地通过直径较窄的管道，但由于所有组合毛细血管的总直径都很远，流速实际上要慢一些大于单个主动脉的直径。

    穿过毛细血管床的速度很慢，毛细血管床几乎可以到达体内的每个细胞，这有助于气体和营养物交换，还可以促进液体向间质空间的扩散。 血液通过毛细血管床进入静脉、静脉，最后进入主静脉腔后，流速再次增加，但仍比主动脉的初始速率慢得多。 血液主要通过血管壁内平滑肌的有节奏运动和人体运动时骨骼肌的作用在静脉中移动。 由于大多数静脉必须在重力的拉力下移动血液，因此单向瓣膜可以防止血液在静脉中向后流动。 由于骨骼肌收缩有助于静脉血液流动，因此长时间坐着后要经常起身移动，这样血液就不会聚集在四肢中。

    通过毛细血管床的血液流量根据人体的需求进行调节，并受神经和激素信号的引导。 例如，一顿大餐后，通过消化系统血管的血管舒张和其他血管的血管收缩，大部分血液被转移到胃中。 在运动过程中，血液通过血管舒张转移到骨骼肌，而血管收缩会减少流向消化系统的血液。 进入某些毛细血管床的血液由称为毛细血管前括约肌的小肌肉控制，如图所示\(\PageIndex{1}\)。 如果括约肌打开，血液将流入毛细血管血液的相关分支。 如果所有括约肌都闭合，则血液将通过通道直接从小动脉流向静脉（见图\(\PageIndex{1}\)）。 这些肌肉使人体能够精确控制毛细血管床何时接受血液流动。 在任何给定时刻，只有大约 5-10% 的毛细血管床实际上有血液流过它们。

    插图 A 显示一条动脉分支成小动脉，小动脉分支成毛细血管床。 每个毛细管的起点都有一个括约肌调节流经它的流量。 毛细血管汇聚成静脉，静脉与静脉相连。 B 部分显示血管中的瓣膜。 阀门稍微弯曲，因此一个方向的流量会将其推开，而另一个方向的流量会将其关闭。
    图\(\PageIndex{1}\)：(a) 毛细血管前括约肌是平滑肌环，调节血液通过毛细血管的流动；它们有助于控制血液流向所需位置。 (b) 静脉瓣膜防止血液向后移动。 （来源 a：NCI 对作品的修改）

    练习

    静脉曲张是由于瓣膜无法正常闭合，导致血液向后流动而变大的静脉。 静脉曲张通常在腿部最为突出。 你为什么认为是这样？

    回答

    腿部血液离心脏最远，必须向上流动才能到达心脏。

    链接到学习

    由心脏、动脉、毛细血管和静脉组成的循环系统是将血液输送到全身的泵送机制。 观看此视频，了解循环系统的血液流动。

    蛋白质和其他大溶质不能离开毛细血管。 水样血浆的流失会在毛细血管内产生高渗溶液，尤其是在静脉附近。 这会导致大约85％的离开毛细血管的血浆最终扩散回静脉附近的毛细血管中。 剩余的15％的血浆从间质液流入附近的淋巴管（图\(\PageIndex{2}\)）。 淋巴中的液体在成分上与间质液相似。 淋巴液通过淋巴结，然后通过腔静脉返回心脏。 淋巴结是特殊器官，通过渗透到充满白细胞的结缔组织迷宫中过滤淋巴。 白细胞清除细菌和病毒等传染病原体，在淋巴返回血液之前将其清理干净。 清洗后，淋巴通过平滑肌抽水、骨骼肌动作以及单向瓣膜将返回的血液连接在静脉腔交界处进入心脏右心房的作用返回心脏。

    插图显示了小动脉和静脉分支到毛细血管床中。 淋巴毛细血管环绕毛细血管床。 液体从血管扩散到淋巴管。
    图\(\PageIndex{2}\)：来自毛细血管的液体通过沿压力梯度向下扩散和渗透进入间质空间和淋巴毛细血管。 在普通心脏每天抽出的7,200升液体中，有超过1,500升经过过滤。 （来源：NCI、NIH 对作品的修改）

    进化联系：血液循环中的脊椎动物多样性

    脊椎动物的血液循环演变方式不同，在所需的压力、器官和血管位置以及器官大小方面，不同动物的血液循环可能有所不同。 长脖子的动物和生活在寒冷环境中的动物具有明显的血压适应能力。

    长颈动物，例如长颈鹿，需要从心脏向上抽血，抵抗重力。 抽出左心室所需的血压相当于 250 mm Hg（mm Hg = 毫米汞，一个压力单位）才能达到长颈鹿的头部高度，比心脏高2.5米。 但是，如果没有制衡机制，这种血压会损害长颈鹿的大脑，尤其是在它弯腰喝水的时候。 这些制衡包括降低心输出速率的瓣膜和反馈机制。 像蜥脚类动物这样的长颈恐龙必须将血液抽得更高，最多离心脏十米。 这将需要超过600毫米汞柱的血压，而这只能通过一颗巨大的心脏来实现。 没有证据表明心脏如此巨大，降低血压所需的机制包括随着这些动物变大而减慢新陈代谢。 它们很可能不是经常在树顶上吃东西，而是在地上吃草。

    生活在寒冷的水中，鲸鱼需要保持血液中的温度。 这是通过静脉和动脉靠近来实现的，这样就可以进行热交换。 这种机制被称为逆流换热器。 血管和全身也受到厚层脂肪的保护，以防止热量流失。 在生活在寒冷环境中的陆地动物中，厚厚的毛皮和冬眠被用来保持热量和减缓新陈代谢。

    血压

    体内血流的压力是由液体（血液）对血管壁的静水压产生的。 流体将从高到低静水压区域流动。 在动脉中，心脏附近的静水压非常高，血液流向小动脉，小动脉的狭窄开口会减慢流速。 在收缩期间，当新血液进入动脉时，动脉壁会伸展以适应多余血液压力的增加；舒张期间，由于其弹性特性，动脉壁恢复正常。 如\(\PageIndex{3}\)图所示，收缩期和舒张期的血压给出了两个血压读数。 例如，120/80 表示收缩期读数为 120 mm Hg，舒张期间读数为 80 mm Hg。 在整个心脏周期中，血液继续以相对均匀的速度排入小动脉。 这种对血流的阻力称为外周阻力。

    图A显示血压，血压从动脉开始偏高，随着血液通过毛细血管和静脉而逐渐下降。 动脉中的血速逐渐下降，然后在毛细血管中急剧下降。 随着血液进入静脉，速度会增加。 在动脉中，舒张期间血压和速度波动到更高的水平，在收缩期间波动到较低的水平。
    图\(\PageIndex{3}\)：血压与动脉和小动脉中的血速有关。 在毛细血管和静脉中，血压继续下降，但速度加快。

    血压调节

    心输出量是心脏在一分钟内抽出的血量。 它是通过将每分钟发生的心脏收缩次数（心率）乘以中风量（左心室收缩时抽入主动脉的血量）计算得出的。 因此，可以通过增加心率来增加心输出量，就像运动时一样。 但是，心输出量也可以通过增加中风量来增加，例如心脏收缩的力量更大。 还可以通过加快人体血液循环来增加中风量，以便在两次收缩之间有更多的血液进入心脏。 在剧烈运动期间，血管会放松并增加直径，从而抵消心率的增加，并确保充足的含氧血液进入肌肉。 压力会导致血管直径减小，从而增加血压。 这些变化也可能是由神经信号或激素引起的，即使站立或躺下也会对血压产生很大的影响。

    摘要

    血液主要通过血管壁中平滑肌的有节奏运动和人体运动时骨骼肌的作用在人体中流动。 单向瓣膜可防止血液在静脉中向后流动。 通过毛细血管床的血流由毛细血管前括约肌控制，根据人体的需求增加和减少血流，并受神经和激素信号的引导。 淋巴管吸收从血液中泄漏的液体进入淋巴结，在那里进行清洁，然后再返回心脏。 在收缩期间，血液进入动脉，动脉壁伸展以容纳多余的血液。 舒张期间，动脉壁恢复正常。 收缩期和舒张期的血压给出了血压的两个压力读数。

    词汇表

    血压 (BP)
    动脉中的血压有助于推动血液流过人体
    心输出量
    心脏在一分钟内抽出的血量是心率乘以中风量的乘积
    淋巴结
    含有大量巨噬细胞的特殊器官，可在液体返回心脏之前清洁淋巴
    外周阻力
    动脉和血管壁对心脏泵送的力量施加的压力的抵抗力
    毛细血管前括约肌
    控制毛细血管床血液循环的小肌肉
    冲程量
    左心室收缩时抽入主动脉的血量