血液のしくみ

何が血を構成しているのか疑問に思ったことはありますか？採血、寄付、または怪我の後にその流れを止める必要がない限り、おそらくそれについてあまり考えないでしょう。しかし、血液は体の最も一般的にテストされる部分であり、それは本当に生命の川です。体内のすべての細胞は、血液から栄養素を摂取します。あなたの医者があなたの血液検査の結果を説明するとき、血液を理解することはあなたを助けます。さらに、この信じられないほどの液体とその中の細胞について驚くべきことを学びます。

血液は、細胞と血漿の2つの成分の混合物です。心は体のあらゆる細胞に酸素と栄養を提供するために、動脈、毛細血管および静脈を通して血液をポンプ。血液は老廃物も運び去ります。

成人の人体には約5リットル（5.3クォート）の血液が含まれています。それは人の体重の7から8パーセントを占めます。約2.75〜3リットルの血液が血漿で、残りは細胞部分です。

血漿は血液の液体部分です。赤血球のような血球は血漿中に浮かんでいます。また、血漿に溶解しているのは、電解質、栄養素、ビタミン（腸から吸収されるか、体によって生成される）、ホルモン、凝固因子、およびアルブミンや免疫グロブリン（感染と戦う抗体）などのタンパク質です。プラズマは、体内を循環するときに含まれる物質を分配します。

血液の細胞部分には、赤血球（RBC）、白血球（WBC）、血小板が含まれています。 RBCは肺から酸素を運びます; WBCは感染と戦うのに役立ちます。血小板は、体が凝固に使用する細胞の一部です。すべての血球は骨髄で産生されます。子供の頃、私たちの骨のほとんどは血液を生成します。加齢とともに、これは脊椎（椎骨）、胸骨（胸骨）、肋骨、骨盤、および上腕と脚の小さな部分の骨だけに徐々に減少します。血球を活発に産生する骨髄を赤血球と呼び、血球を産生しなくなった骨髄を黄色骨髄と呼びます。体が血液を生成するプロセスは造血と呼ばれます。すべての血液細胞（RBC、WBC、血小板）は、多能性造血幹細胞と呼ばれる同じ種類の細胞に由来します。このグループの細胞は、さまざまな種類の血球のいずれかを形成し、それ自体を複製する可能性があります。次に、この細胞は、特定の種類の血液細胞を形成するコミットされた幹細胞を形成します。

次に、赤血球について詳しく説明します。

コンテンツ

1. 赤血球
2. 白血球
3. リンパ球と血小板
4. プラズマ
5. 血液型
6. 献血
7. 安全な血液供給の確保

形成中、RBCは最終的に核を失い、骨髄を網状赤血球として残します。この時点で、網状赤血球には細胞小器官の残骸がいくつか含まれています。最終的に、これらの細胞小器官は細胞を離れ、成熟した赤血球が形成されます。 RBCは血流中で平均120日間持続します。 RBCが老化すると、肝臓と脾臓のマクロファージによって除去されます。

エリスロポエチンと呼ばれるホルモンと低酸素レベルは、RBCの産生を調節します。肺疾患や貧血（赤血球の数が少ない）など、体内の酸素レベルを低下させる要因は、体内のエリスロポエチンのレベルを上昇させます。次に、エリスロポエチンは、幹細胞を刺激してより多くのRBCを生成し、それらが成熟する速度を上げることによって、RBCの生成を刺激します。エリスロポエチンの90％は腎臓で作られています。両方の腎臓が除去されたとき、または腎不全が存在するとき、その人はエリスロポエチンの不足のために貧血になります。鉄、ビタミンB-12および葉酸はRBCの生産に不可欠です。

赤血球（RBC）は、血液中で群を抜いて最も豊富な細胞です。RBCは血液に特徴的な赤色を与えます。では、男性、立方ミリメートル（マイクロリットル）あたり520万RBCの平均がある、として女性立方ミリメートルあたり460万RBCの平均があります。赤血球は血液の約40から45パーセントを占めます。RBCで構成されるこの血液の割合は、頻繁に測定される数値であり、ヘマトクリット値と呼ばれます。正常な血液中の細胞の比率は、各白血球と40個の血小板に対して600RBCです。

RBCには、異常な点がいくつかあります。

• RBCの形状は奇妙です。丸くて平らな両凹の円盤で、浅いボウルのようなものです。
• RBCには核がありません。核は、成熟するにつれて細胞から押し出されます。
• RBCは、毛細血管を通して1つのファイルを圧迫するため、破損することなく、驚くほど形状を変えることができます。（毛細血管は、酸素、栄養素、老廃物が体全体で交換される微細な血管です。）
• RBCには、酸素を保持し、それを必要とする細胞に運ぶように特別に設計された分子であるヘモグロビンが含まれています。

赤血球の主な機能は、肺から体の細胞に酸素を輸送することです。RBCには、実際に酸素を運ぶヘモグロビンと呼ばれるタンパク質が含まれています。

毛細血管では、体の細胞が使用するために酸素が放出されます。肺からの血液によって運ばれる酸素の97パーセントはヘモグロビンによって運ばれます。残りの3パーセントは血漿に溶解します。ヘモグロビンは、血液が血漿のみに溶解するよりも30〜100倍多くの酸素を輸送することを可能にします。

ヘモグロビンは、酸素レベルが高い肺で酸素と緩く結合し、酸素レベルが低い毛細血管で簡単に放出されます。ヘモグロビンの各分子には4つの鉄原子が含まれており、各鉄原子は1つの酸素分子（O ₂と呼ばれる2つの酸素原子を含む）と結合して、合計4つの酸素分子（4 * O ₂）または8つの酸素原子と結合できます。ヘモグロビンの各分子。ヘモグロビンの鉄は血液に赤い色を与えます。

RBCの33パーセントはヘモグロビンです。血液中のヘモグロビンの通常の濃度は、男性では血液1デシリットルあたり15.5グラム、女性では血液1デシリットルあたり14グラムです。（デシリットルは100ミリリットル、つまり10分の1リットルです。）

赤血球は体の細胞に酸素を運ぶだけでなく、体から二酸化炭素（CO ₂）を取り除くのに役立ちます。二酸化炭素は、多くの化学反応の副産物として細胞内で形成されます。それは毛細血管の血液に入り、肺に戻されてそこで放出され、呼吸しながら吐き出されます。RBCには、炭酸脱水酵素と呼ばれる酵素が含まれており、二酸化炭素（CO ₂）と水（H ₂ O）の反応を5,000倍速くするのに役立ちます。炭酸が形成され、水素イオンと重炭酸イオンに分離します。

炭酸脱水酵素

CO ₂ + H ₂ O ===> H ₂ CO ₃ + H ⁺ + HCO ₃ ^-

二酸化炭素+水==>炭酸+水素イオン+重炭酸イオン

次に、水素イオンがヘモグロビンと結合し、重炭酸イオンが血漿に入ります。COの70％_2は、このように削除されます。CO _2の7％がプラズマに溶解します。CO ₂の残りの23％はヘモグロビンと直接結合し、肺に放出されます。

次のセクションでは、さまざまな種類の白血球について学びます。

白血球（WBC）、または白血球は免疫系の一部であり、私たちの体が感染と戦うのを助けます。それらは血液中を循環するので、感染が発生した領域に輸送することができます。正常な成人の体では、血液1マイクロリットルあたり4,000から10,000（平均7,000）のWBCがあります。血液中のWBCの数が増えると、これは体のどこかに感染していることを示しています。

WBCの6つの主要なタイプと、血中の各タイプの平均パーセンテージは次のとおりです。

• 好中球-58パーセント
• 好酸球-2％
• 好塩基球-1パーセント
• バンド-3パーセント
• 単球-4パーセント
• リンパ球-4パーセント

ほとんどのWBC（好中球、好酸球、好塩基球、単球）は骨髄で形成されます。好中球、好酸球、好塩基球は、細胞内に消化酵素を含む顆粒を持っているため、顆粒球とも呼ばれます。好塩基球は紫色の顆粒を持ち、好酸球はオレンジレッドの顆粒を持ち、好中球はかすかな青ピンク色をしています。ときに顆粒球が血液中に放出され、それが4〜8時間の平均のためにそこにとどまり、それが4〜5日の平均持続する身体の組織に入ります。重度の感染の間、これらの時間はしばしばより短くなります。

好中球は、細菌に対する体の主要な防御の1つです。それらは実際にそれらを摂取することによってバクテリアを殺します（これは食作用と呼ばれます）。好中球は、生涯で5〜20個の細菌を貪食することができます。好中球は、多葉、セグメント化、または多形核核を持っているため、PMN、ポリ、またはセグとも呼ばれます。バンドは、血液中に見られる未熟な好中球です。細菌感染が存在する場合、好中球とバンドの増加が見られます。

好酸球は寄生虫を殺し、アレルギー反応に関与します。

好塩基球はよく理解されていませんが、アレルギー反応で機能します。それらは、ヒスタミン（血管を漏らしてWBCを引き付ける）とヘパリン（WBCが細菌に到達できるように感染領域での凝固を防ぐ）を放出します。

単球は組織に入り、そこで大きくなり、マクロファージに変わります。そこで彼らは体中のバクテリア（生涯で最大100）を貪食することができます。これらの細胞はまた、体内の古くて損傷した死んだ細胞を破壊します。マクロファージは、肝臓、脾臓、肺、リンパ節、皮膚、腸に見られます。体中に散在するマクロファージのシステムは、細網内皮系と呼ばれます。単球は平均10〜20時間血中に留まり、その後組織に入り、そこで組織マクロファージになり、数か月から数年生きることができます。

好中球と単球は、侵入する生物に到達して殺すためにいくつかのメカニズムを使用します。それらは、ダイアペデシスと呼ばれるプロセスによって血管の開口部から圧迫することができます。彼らはアメーバ運動を使って動き回っています。それらは、免疫系または細菌によって生成された特定の化学物質に引き付けられ、これらの化学物質のより高い濃度の領域に向かって移動します。これは走化性と呼ばれます。それらは、食作用と呼ばれるプロセスによって細菌を殺します。このプロセスでは、細菌を完全に取り囲み、消化酵素で消化します。

次のセクションでは、リンパ球と血小板について詳しく見ていきます。

リンパ球は、体の免疫系を導く複雑な細胞です。 Tリンパ球は、多能性造血幹細胞から骨髄で始まり、胸腺に移動して成熟します。胸腺間の胸部に配置され、心臓および胸骨（胸骨）。 Bリンパ球は骨髄で成熟します。

Tリンパ球（T細胞）は、細胞性免疫に関与しています。Bリンパ球は体液性免疫（抗体産生）に関与しています。リンパ球の75％はT細胞です。リンパ球は、侵入した細菌やウイルスを認識して記憶できるため、他のWBCとは異なります。リンパ球は、リンパ組織、リンパ液、血液の間を絶えず行き来します。それらが血中に存在するとき、それらは数時間とどまります。リンパ球は数週間、数ヶ月、または数年生きることができます。

次のような特定の機能を持つT細胞には多くの種類があります。

• ヘルパーT細胞-ヘルパーT細胞は、CD4と呼ばれるタンパク質を細胞膜に持っています。ヘルパーT細胞は、サイトカインを放出することにより、免疫系の残りの部分を誘導します。サイトカインはB細胞を刺激して形質細胞を形成し、形質細胞は抗体を形成し、細胞傷害性T細胞とサプレッサーT細胞の産生を刺激し、マクロファージを活性化します。ヘルパーT細胞は、エイズウイルスが攻撃する細胞です。免疫系を誘導する細胞を破壊すると、壊滅的な影響を与えることが想像できます。
• 細胞傷害性T細胞-細胞傷害性T細胞は化学物質を放出し、侵入生物を破壊して殺します。
• メモリーT細胞-メモリーT細胞はその後も残り、同じ生物に再び遭遇した場合に免疫系がより迅速に反応するのを助けます。
• サプレッサーT細胞-サプレッサーT細胞は免疫応答を抑制し、免疫応答が不要になると制御不能にならず、正常細胞を破壊しないようにします。

B細胞は、侵入する生物にさらされたとき、またはヘルパーT細胞によって活性化されたときに形質細胞になります。B細胞は多数の抗体（免疫グロブリンまたはガンマグロブリンとも呼ばれます）を産生します。immunogloulins（略しの5種類がありIgのIgG、IgM、IgE、IgAおよびIgDのは：）。これらは、1つの特定の抗原のみの結合部位である可変セグメントを持つY字型の分子です。これらは抗原に結合し、抗原を凝集させたり、中和したり、壊したりします。それらはまた補体系を活性化します。

補体系は、免疫系の抗体やその他の成分を助けたり補完したりして、好中球やマクロファージを引き付けて活性化し、ウイルスを中和し、侵入する生物を破壊することによって、侵入する抗原を破壊する一連の酵素です。メモリーB細胞も長期間残り、同じ抗原に遭遇すると、抗体産生においてより迅速な反応を引き起こします。

血小板（血小板）は、血小板血栓と呼ばれるものを形成することにより、血液が凝固するのを助けます。血栓のもう1つの方法は、凝固因子によるものです。血小板は、他の血液凝固メカニズムの促進にも役立ちます。血液1マイクロリットルあたり約150,000から400,000の血小板があります（平均は250,000です）。

血小板は、巨核球と呼ばれる非常に大きな細胞から骨髄で形成され、断片に分解されます。これらの細胞断片は血小板です。それらは核を持たず、繁殖しません。代わりに、巨核球は必要に応じてより多くの血小板を生成します。血小板は一般的に平均10日間持続します。

血小板には、凝固を助ける多くの化学物質が含まれています。これらには以下が含まれます：

• アクチンとミオシン、彼らが契約するのを助けるために
• 凝固プロセスの開始を助ける化学物質
• 他の血小板を引き付ける化学物質
• 血管の修復を刺激する化学物質
• 血栓を安定させる化学物質

プラズマは透明で黄色がかった液体（わらの色）です。血漿は、非常に脂肪の多い食事の後、または人々が血中に高レベルの脂質を持っているときに乳白色に見えることがあります。血漿は90パーセントが水です。血漿に溶解した残りの10パーセントは生命に不可欠です。これらの溶解した物質は体全体に循環し、必要な場所で組織や細胞に拡散します。それらは、高濃度の領域から低濃度の領域に拡散します。濃度の差が大きいほど、拡散する物質の量が多くなります。老廃物は反対方向に流れ、細胞内で生成された場所から血流に流れ込み、そこで腎臓または肺のいずれかで除去されます。

静水圧（血圧）は、血管から液体を押し出します。これのバランスをとるのは膠質浸透圧（血液に溶けているタンパク質によって引き起こされる）と呼ばれるもので、血管内に水分を保つ傾向があります。

タンパク質は、血漿に溶解した物質の10％の大部分を占め、膠質浸透圧の原因となります。タンパク質分子は水分子よりもはるかに大きく、血管内にとどまる傾向があります。それらは毛細血管の毛穴を通り抜けるのがより困難であり、したがって血管中のより高い濃度を持っています。タンパク質は、血管内の相対濃度を血管外の体液とより一致させるために水を引き付ける傾向があります。これは、体が一定量の血液を維持する方法の1つです。

血漿には、血液1デシリットルあたり6.5〜8.0グラムのタンパク質が含まれています。血漿中の主なタンパク質は、アルブミン（60％）、グロブリン（alpha-1、alpha-2、beta、およびgamma globulins（免疫グロブリン））、および凝固タンパク質（特にフィブリノーゲン）です。これらのタンパク質は、膠質浸透圧（特にアルブミン）を維持し、脂質、ホルモン、薬物、ビタミン、その他の栄養素などの物質を輸送するように機能します。これらのタンパク質は免疫系の一部（免疫グロブリン）でもあり、血液が凝固するのを助け（凝固因子）、pHバランスを維持し、全身の化学反応に関与する酵素です。

電解質は、血漿に溶解する物質のもう1つの大きなカテゴリーです。それらが含まれます：

• ナトリウム（Na ⁺）
• カリウム（K ⁺）
• 塩化た（C ^- ）
• 重炭酸塩（HCO ₃ ^- ）
• カルシウム（Ca ⁺²）
• マグネシウム（Mg ⁺²）

これらの化学物質は、体液バランス、神経伝導、筋肉収縮（心臓を含む）、血液凝固、pHバランスなどの多くの身体機能に絶対に不可欠です。

血漿に溶解する他の物質は、炭水化物（ブドウ糖）、コレステロール、ホルモン、ビタミンです。コレステロールは通常、低密度リポタンパク質（LDL）や高密度リポタンパク質（HDL）などのリポタンパク質に付​​着して輸送されます。コレステロールの詳細については、コレステロールのしくみをお読みください。

血漿が凝固するのを許されるとき、残された液体は血清と呼ばれます。患者から採血すると、試験管内で凝固し、細胞と凝固因子が下に落ち、血清が上に残ります。血清は、異常が存在するかどうかを判断するために、上記で説明した多数の項目すべてについてテストされます。

A、B、AB、0の4つの主要な血液型があります。血液型は、RBCの表面にある抗原（凝集原とも呼ばれます）と呼ばれるタンパク質によって決定されます。

米国の血液型分布 American Association of Blood Bankingに よると 、これらは米国の人口におけるさまざまな血液型の割合です。 A +：34パーセント A-：6パーセント B +：9パーセント B-：2パーセント AB +：3パーセント AB-：1パーセント O +：38パーセント O-：7パーセント

AとBの2つの抗原があります。RBCにA抗原がある場合は、A型の血液があります。B抗原が存在する場合、B型の血液があります。A抗原とB抗原の両方が存在する場合、AB型の血液があります。どちらも存在しない場合は、O型の血液があります。

抗原がRBCに存在する場合、反対の抗体（凝集素とも呼ばれます）が血漿中に存在します。たとえば、A型の血液にはB型の抗体があります。 B型血液には抗A型抗体があります。 AB型血液は血漿中に抗体を持たず、O型血液は血漿中に抗A型抗体と抗B型抗体の両方を持っています。これらの抗体は出生時には存在しませんが、乳児期に自然に形成され、生涯にわたって持続します。

ABO式血液型システムに加えて、Rh式血液型システムがあります。 RBCの表面に存在する可能性のある多くのRh抗原があります。D抗原は、最も一般的なのRh抗原です。 D抗原が存在する場合、その血液はRh +です。 D抗原が欠落している場合、血液はRh-です。米国では、人口の85％がRh +で、15％がRh-です。 ABO式血液型とは異なり、Rh抗原に対応する抗体は自発的には発生しませんが、輸血によってRh抗原に曝露された場合、または妊娠中にのみ発生します。 Rh-母親がRh +胎児を妊娠している場合、母親は胎盤を通過して次のような病気を引き起こす可能性のある抗体を形成します。新生児溶血性疾患（HDN）、または胎児赤芽球症。

血液の単位は1パイント（450ミリリットル）で、凝固を防ぐために化学物質（CPD）と混合されます。米国では毎年、約1,200万から1,400万ユニットの血液が寄付されています。一般的に、献血者は少なくとも17歳で、健康で、体重が110ポンドを超えている必要があります。

献血の前に、献血者には読むための情報パンフレットが渡されます。献血者が血液によって伝染する可能性のある病気にさらされていないことを確認し、献血がその人自身の健康にとって安全であるかどうかを判断するために、健康履歴が取得されます。ドナーの体温、脈拍、血圧、体重が取得されます。ドナーが貧血でないことを確認するために、数滴の血液が得られます。針を刺してから血液を取り除くのに通常10分もかかりません。滅菌済みの使い捨て機器が使用されているため、ドナーへの感染の危険性はありません。ドナーは余分な水分を飲み、その日は運動を避けるべきです。血液は8週間ごとに寄付することができます。

自家献血とは、通常は手術前に、自分で使用するための献血です。アフェレーシスは、ドナーの血液の特定の成分（通常は血小板、血漿、または白血球）のみを除去する手順です。このようにして、1単位の血液から得られるよりも多くの特定の成分を取り除くことができます。

血液の各単位はいくつかの成分に分けることができるので、各成分はその特定の成分を必要とする人に与えることができます。したがって、単一の血液単位は多くの人々を助けることができます。これらのコンポーネントは次のとおりです。

• 濃厚赤血球
• 新鮮凍結血漿
• 血小板
• WBC
• アルブミン
• 免疫グロブリン
• クリオプレシピテート抗溶血性因子
• 第VIII因子濃縮物
• 第IX因子濃縮物

これらの血液成分のそれぞれをより詳細に見てみましょう。

赤血球（濃厚赤血球）

血漿（新鮮凍結血漿）は、解凍されると、多くの凝固因子が不足している場合に出血性疾患を治療するために輸血されます。これは、肝不全、クマディンと呼ばれる抗凝血剤が過剰に投与された場合、または重度の出血と大量の輸血によって凝固因子のレベルが低下した場合に発生します。

血小板は、血小板数が少ない（血小板減少症）か、血小板が異常に機能している人に輸血されます。血小板の各単位は、血液1マイクロリットルあたり約5,000血小板の血小板数を増やします。

アルブミンは血漿中のタンパク質の60％を占め、肝臓で産生され、重度の出血、肝不全、重度の火傷の場合など、血液量を増やす必要があり、体液が機能しない場合に使用されます。

免疫グロブリンは、狂犬病、破傷風、肝炎などの特定の病気にさらされた人に与えられ、その病気の予防に役立ちます。

第VIII因子濃縮物とクリオプレシピテートは、第VIII因子欠乏症が原因であるため、血友病A（古典的血友病）で使用されます。

第IX因子濃縮物は、凝固第IX因子の欠乏によって引き起こされる血友病B（「クリスマス病」）で使用されます。

血液の安全性を確保するために行われる多くの検査があります。これらのテストには、以下のチェックが含まれます。

• B型肝炎表面抗原
• B型肝炎コア抗体
• C型肝炎抗体
• HIV-1、HIV-2抗体
• HIV-1p24抗原
• HTLV-1、HTLV-2抗体
• 梅毒

これらの検査のいずれかが陽性の場合、血液は廃棄されます。1996年の時点で、1回の輸血でHIVに感染するリスクは、血液の676,000ユニットに1つ、B型肝炎を発症するリスクは66,000ユニットに1つ、C型肝炎にかかるリスクは100,000ユニットに1つでした。ただし、新しい検査では、C型肝炎のリスクが50万人に1人から1,000,000人に1人に減少する可能性があります。

血液が患者に輸血されるとき、輸血反応が起こらないように血液型を決定しなければなりません。

反応は、ドナーの血液のRBC上の抗原が、レシピエントの血漿に存在する抗体と反応するときに起こります。言い換えれば、A型（A抗原を含む）のドナー血液がB型血液（血液中に抗A型抗体を持っている）を持つ人に与えられると、輸血反応が起こります。

逆は起こりません。輸血される血漿はごくわずかであり、反応を引き起こすには低すぎるレベルに希釈されるため、献血された血液の血漿中の抗体がレシピエントのRBC上の抗原に反応することは珍しいことです。

輸血反応が起こると、抗体がいくつかの赤血球の抗原に付着します。これにより、それらは一緒に凝集し、血管を詰まらせます。次に、それらは体によって破壊され（溶血と呼ばれます）、赤血球から血中にヘモグロビンを放出します。ヘモグロビンはビリルビンに分解され、黄疸を引き起こす可能性があります。これらのイベントは、新生児溶血性疾患で発生します（前述）。

緊急輸血が必要で、レシピエントの血液型が不明な場合、O型血液の表面にはレシピエントの血漿中の抗体と反応する抗原がないため、誰でもO型輸血を受けることができます。したがって、O-血液型の人はユニバーサルドナーと呼ばれます。AB型の血液を持っている人は、献血された血液と反応する可能性のある抗体を持っていないため、ユニバーサルレシピエントと呼ばれます。

血と関連トピックの詳細については、次のページのリンクをチェックしてください。

初版：2000年4月1日

正常な血小板数とは何ですか？

赤血球の機能は何ですか？

血液の2つの成分は何ですか？

血液型は何ですか？

血小板の機能は何ですか？

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その他のすばらしいリンク

• 血液：米国血液学会誌
• 国立心肺血液研究所（NHLBI）
• アメリカ心臓協会：高血圧
• 血液疾患と血液学-リンク