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血液

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/17 03:55 UTC 版)

概説

血液は、生体内で細胞が生きてゆく上で必要不可欠な媒質であり、性状や分量などは恒常性が保たれるように働く^[1]。ヒトの血液量は体重のおよそ 1/13^[1]（男性で約8%、女性で約7%）である。例として、体重 65kg の男性の場合、約 5kg が血液の重さとなる。

動物一般について言えば、血液は体液とほぼ同意である。血液の流れを血流もしくは血行という。血液が管状の構造の中を流れている脊椎動物においては、この管を血管という^[1]。体液を体内で流通させるしくみがある場合、これを「血管系」あるいは「循環器系」という。血管系には開放血管系と閉鎖血管系がある^[1]。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れる。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。甲殻類や昆虫など^[1]開放血管系の動物および循環器系のない動物においては血液は血管外にも流れ出すので、血液と組織液の区別はなく、体液はすべて血液と見なして良い。

なお、本記事の以下においては、特に断りのない限り、ヒトの血液について述べている。

主な役割・機能

ボーアの原論文を元にした説明。酸素に富み、二酸化炭素の少ない肺（酸素分圧100mmHG、二酸化炭素分圧5mmHg程度)ではヘモグロビンの酸素飽和度はほぼ100%になる。赤血球はそのまま酸素の少ない組織（例えば酸素分圧30mmHg、図の赤線）に行くが、もしも二酸化炭素が無い環境だと持っている酸素の内18%程度しか放出できないが、組織内に二酸化炭素（40mmHg）があると約50%、二酸化炭素（80mmHg）があると約70%もの酸素を放出することが出来る

呼吸（血液ガス、すなわち酸素および二酸化炭素の運搬）^[1]

酸素

血液は肺胞（酸素分圧100mmHg程度）の毛細血管を0.75秒ほどで通過する間に、ほぼ平衡に達し動脈血の酸素分圧も約100mmHgとなる。肺で酸素を取り込んだ血液は血液循環で末梢組織に循環するが、体組織の細胞周囲の酸素分圧は20 - 30mmHgであり動脈血と酸素分圧に差があることと、組織液内で発生している二酸化炭素を赤血球内に取り込み炭酸脱水酵素が炭酸に変換することによる酸性化でボーア効果が起きることによって、酸素が血液から組織液に移る^[2]。こうして酸素が体組織に運ばれている。酸素を運び終えた静脈血の酸素分圧は、40mmHg程度である。

血液は一般的な液体に比べると、同じ酸素分圧でもはるかに多くの酸素を含んでいる。これは赤血球内に高密度で存在する血色素ヘモグロビンが酸素と結合することによる。

二酸化炭素

酸素とは別に3種類の方法で運搬される。炭酸脱水酵素で変換された炭酸水素イオンの状態が85％、ヘモグロビンと結合したカルバミノヘモグロビン（英語版）の状態が10-20％、残りが血漿に溶解した形で運ばれる^[3]。
栄養の運搬（糖、脂質、アミノ酸、タンパク質等のエネルギー基質）^[1]: 小腸の毛細血管から血液に取り込まれ、栄養を保存する役割を持つ肝臓に移動し、必要な時に血液によって栄養が運ばれる^[4]。
各種ホルモンなど作用物質の運搬（全身の情報・指令伝達）^[1]
防御（凝固・線溶系、免疫): 外傷に対しては血小板の凝集や血液凝固因子によるフィブリン塊を形成し止血や傷を塞ぐ作用を起こす。細菌への免疫機能発露や異物に対する抗体生成も行う^[1]。
体温調整^[1]
排出^[1]: 組織で産生された代謝老廃物を肺、腎臓・肝臓・皮膚・腸管などの器官に運搬する^[1]。
代謝産物運搬^[1]: 体内に分布する化学受容器、圧受容器に適合刺激を与える。
体内の酸と塩基の平衡を維持してpHを調節する^[1]
水分代謝を調整し、血圧や組織液の浸透圧などをコントロールする^[1]。

組成・成分

ヒトの血液成分（Enzyklopädie 1979から^[5]）
成分	血液100cm³ あたりの量(mg)	赤血球100g あたりの量(mg)
水	81000	63000
ヘモグロビン	15000	33000
総タンパク質	19000	35000
総脂質	560	600
中性脂肪	135	95
リン脂質	245	350
総コレステロール	175
グリコーゲン	5
ブドウ糖	90	75
非タンパク質窒素	30
尿素	15
クレアチン	3.9	8
クレアチニン	0.9	1.8
RNA	64
ナトリウム	190	42
カリウム	190	370
カルシウム	7	2
マグネシウム	3.8	6.2
鉄	48	100
塩素	290	270
非有機態リン	2.5	4
総リン数	35	66
重炭酸塩	220

血球成分（細胞性成分、血液細胞）と血小板、これらを浮遊させる血漿成分（液性成分）からなり^[1]、その比率はおよそ40 - 45:60 - 55である^[6]。また、血球成分（血液細胞）は重量比で赤血球96%、白血球3%、血小板1%で構成される。血漿成分は水分90%、血漿蛋白質7%、そのほか微量の脂肪、糖、無機塩類で構成される^[6]。

血の色

色はヒトを含む脊椎動物の場合、赤く見える。これは赤血球に含まれるヘモグロビン（鉄を含むタンパク質）という色素に由来する^[7]。ヘモグロビンは多くの無脊椎動物においても血液中の酸素運搬に寄与する^[7]。ゴカイやミミズ等の環形動物の血液も赤いが、これはヘモグロビンと同じく鉄系ではあるがエリスロクルオリンという成分による。ただし、補欠分子族や機能面で大きな差異が無い為、これもヘモグロビンの一種と取り扱うことができる^[8]。

無脊椎動物である頭足類または軟体動物やカニ・エビなど甲殻類は銅系タンパク質のヘモシアニン（血青素）のために青みがかっていたり^[9]、ホヤなどではバナジウムを含むポルフィリン化合物のヘモバナジン（バナドクロム、バナドヘモクロモーゲン、ヘモバナジウム^[10]）のため緑色に見えるものなど多数の血色素が存在し、同じような色であっても異なる色素成分によることも多い。また、呼吸色素の種類により、酸素の運搬能力（効率）も異なる。

造血

哺乳類の場合、血球（血液細胞）はいずれも骨髄で造血幹細胞から分化・成熟したものである^[11]（造血の場は哺乳類と鳥類では主に骨髄、魚類では主に腎臓、両生類では脾臓である。爬虫類は種によってさまざまである^[12]^[13]）。健康人では未熟な細胞は骨髄から血液内に移動することは出来ず、血液内には赤血球、白血球、血小板のみが存在する^{[注 1]}。

ヒトの血液物性や成分は以下の値となる^[1]。

比重男1.055 - 1.063 女1.052 - 1.060
赤血球数男500万/mm³ 女450万/mm³
白血球数 5000 - 8000/mm³
血小板 20万 - 50万/mm³
ヘマトクリット値男42% 女37%
血漿タンパク質 7% （うちアルブミン56%）
pH 7.4
この他、各種イオンや有機酸、グルコース、脂質、尿素などを含む

血液を抗凝固剤と共に遠沈管に入れて遠心分離すると、血液中の細胞成分が底の方に移動するが、大部分が暗赤色の赤血球部分で、赤血球部分と上澄みの間に白血球部分ができる。

赤血球

詳細は「赤血球」を参照

中央がやや凹んだ直径約7.5µm、厚さ約1 - 2µmの円盤状で^[14]、ヘモグロビン量が体積の1/3に相当する。酸素の運搬を担い、細胞核やミトコンドリアを持たない^[11]。膜は弾性に優れて容易に変形できるため、毛細血管など細いところも通りやすい^[14]。

赤血球は成人男子で430万 - 570万/mm³、女子で380万 - 500万。全身細胞の1/3に相当する^[15]。全血液中容量中の赤血球容量の割合をヘマトクリットという。正常値は成人男性約45%、女性約40%であり、貧血時に下がり、脱水症状になると上がる^[15]。

ヘモグロビンは酸素と結びつくと鮮やかな紅色となり、分離すると暗い赤色になる。これがそれぞれ動脈血と静脈血の色を特徴づける^[14]。仮にヘモグロビンが血漿中に溶けた状態にあると、血液は粘度が非常に高く、流れにくくなる。また、ヘモグロビンそのものもすぐに分解され、酸素を運搬できなくなる^[14]。

白血球

詳細は「白血球」を参照

形態や染色性から顆粒球（好中球、好酸球、好塩基球）、単球、リンパ球の5種に分類できる細胞種の集合体で、細胞核を持つ。殺菌作用を持ち、免疫機能にも作用する。血中の数は5000 - 9000/mm³であり、好中球が全体の50 - 70%、次いでリンパ球が約30%、単球が約5%である^[16]。

細胞の名称	形の特徴	働き
リンパ球	10 - 15µm程で、赤血球よりやや大きなサイズ。	抗体を作り、腫瘍細胞やウイルスに感染した細胞を攻撃。
好中球	12 - 15µm程で、核が2つから4つに別れることもある。	細菌の捕食、殺菌に役立つ。
好酸球	好中球より僅かに大きい。顆粒がある。	寄生虫を攻撃、アレルギー反応を引き起こしたり、抑制したりする。
好塩基球	好中球より僅かに小さい。顆粒がたくさんある。	詳細は不明だが、アレルギー反応を引き起こすと考えられている。
単球	20µm程で、末梢血の中で最大。	細菌などの異物を捕食。リンパ球に抗体の特徴を伝える。マクロファージは単球から分化したもの。

血小板

詳細は「血小板」を参照

直径2 - 3µmの細胞核を持たない細胞で、血管が損傷を受けると粘着・凝集反応を起こし止血に重要な作用を担う^[17]。血中数は15万 - 40万/mm³^[18]。

血管が破壊されると露出した膠原繊維（コラーゲン繊維）と反応して、血小板が粘着する。さらに変形してセロトニンやアデノシン二リン酸などを含む粒を放つ。これらが血管収縮やさらなる血小板の凝集を促し、血栓を形成して出血を止める^[18]。

血漿

詳細は「血漿」を参照

血漿は血液の液体成分で、その90%を占める水は物質の運搬を担う。電解質は細胞へミネラルを補給したり、体液の浸透圧や緩衝作用に影響を与える。血漿タンパク質は浸透圧や緩衝作用調整のほかにも、アミノ酸やホルモン・ビタミン類の運搬や、フィブリノゲンが血液凝固に作用したり、抗体として免疫作用に関係したりと、多様な機能を持つ^[19]。

脚注

注釈

^ 通常、血液細胞はこの分類がされることが多いが、リンパ球をさらに細かく分類することもある。また組織中の肥満細胞は同じく造血幹細胞から分化し、同じく組織中に存在するマクロファージは造血幹細胞から単球を経て分化するため、これらも広義には血液細胞の1種に数えられることもある。 - 参考文献・巽典之編集『血液細胞ノート』文光堂、2005年、ISBN 4-8306-1418-8
^ 「鳩」は「平和」を象徴し、「血」は「暴力」を象徴する。