第 295 期

健康知識
「血液與生命」（一）
Blood and Life (Part 1)

本院伍焜玉院長於2009年3月11日下午受邀擔任交通大學通識教育講座，以「血液與生命」為題，以下為精采內容摘要。

「血」的文化意涵
自古以來，「血」（Blood）這個字，無論東方、西方都有不同層面的文化意涵。其負面意涵例如：「血淋淋」、「血流成河」、「含血噴人」、「冷血動物」、「吸血鬼」等。其正面義函則象徵熱情與正義的一面，例如「滿腔熱血」，「血氣方剛」、「歃血為盟」等。此外，「血」也具有種族繁衍的意涵，例如「血統」、「血濃於水」之類，不一而足。

「血」的科學意涵 -- 從「靈魂的明鏡」開始
古老時代，哲學與科學合而為一，古希臘聖哲亞里斯多德說過：「心臟是靈魂的殿堂，血是靈魂的明鏡」。從現代醫學的角度來看，沒有心臟就沒有活的軀體，自然靈魂無所依附。從一滴血便能夠知道一個人健不健康，把血視為靈魂的明鏡，倒也不為過。

西元前2500年代，埃及有所謂放血治病之說，到了18世紀工業化的美國仍然存在放血治病的民俗療法，最有名的莫過於獨立宣言起草人中唯一的醫生Dr. Rush，他在賓州開了一家醫院，主張放血治病，但這個主張從現代科學的角度來看仍是無稽之談。

大約西元前400年，現在被尊稱為「醫學之父」的古希臘名醫希波克拉底(Hippocrates) 曾說：「血是健康及疾病重要元素之一」，源於他提倡身體健康乃由血、痰、黑膽汁、黃膽汁這4個基本元素的平衡來維持，當4個元素發生不平衡時，便容易生病，這些民俗哲理亦缺乏現代科學根據。

十三世紀，因解剖學的興起，血液循環受到注意。埃及大師Ibn al-Nafis於13世紀中發現血液循環經過肺部，撰寫報告，但在當時並未受到重視。十五世紀歐洲文藝復興時期，解剖學隨著藝術而振興，畫家達文西（Leonardo Da Vinci）很詳細地描述人體肌肉之解剖，成為解剖學先驅，義大利也因而成為醫學及解剖學的先進國家。17世紀初，英國倫敦St. Bartholomew醫院的醫生哈維（William Harvey）到義大利留學，完成了血液循環研究，把整個人體循環詳盡發表，其研究成為經典之作，William Harvey醫生因此被尊稱為「血液循環之父」。

直到17世紀中葉之後，義大利解剖學大師馬爾畢奇（Marcello Malpighi）更進一步發現了微血管系統。當時認為人體從肺部吸進氧氣，經由動脈、心臟送到全身各個組織、器官，在微血管系統交換氧氣、養分與廢物，然後再將細胞產生的二氧化碳送到肺部呼出。循環系統是完全封閉的（圖一），受到身體有效率的控制。此循環系統相當符合現代科學，但他尚未能解釋的是微血管系統如何交換氧氣等物質。

顯微鏡發明V.S血液學發展
十七世紀顯微鏡的發明對血液學發展非常重要，也進一步帶動了現代醫學的發展。英國的胡克（Robert Hooke）和荷蘭的雷汶胡克（Anton Van Leeuwenhoek）發現顯微鏡，胡克利用顯微鏡觀察軟木，將看到的孔洞稱為cell，是現代生物學「細胞」的起源。1674年，雷汶胡克同樣經由顯微鏡發現了細菌的存在，並嘗試將他看到的紅血球形狀描述出來。1685年，荷蘭博物學家史瓦姆丹（Jan Swammerdam）第一個發現紅血球（red blood cell或是erythrocytes）。顯微鏡下的紅血球長得有點像類似甜甜圈，較扁平，向內凹陷，有助於攜帶最大限度的氧氣（圖二）。

紅血球之所以呈現紅色，是因其球體內含有大量的血紅素。血紅素是一個相當複雜的分子，除了蛋白質外亦含有鐵質。隨著紅血球的收縮及放鬆，血中之氧氣黏合在鐵質上，經由血液循環進入微血管，把氧氣放入組織細胞，並將細胞放出之二氧化碳黏住，經由血液循環到肺部，放出二氧化碳，帶進氧氣（圖三）。





氧氣如何在微血管離開血紅素進入組織中的細胞，此機制相當複雜，至今還沒完全了解，因此是研究的好題目。血紅素對一氧化碳結合的活性高於對氧氣的活性，所以社會上常見瓦斯中毒或是車內引入汽車廢氣自殺，及血紅素鍵結一氧化碳，排擠了氧氣，造成缺氧死亡的結果。

十七世紀中葉開始研究輸血
紅血球出問題將產生致命的危險，比如紅血球數目太少會導致貧血，攜氧功能弱化，則會引起全身缺氧，首當其衝的是腦部，一旦腦部在10分鐘內處於缺氧狀態，人會休克、全身衰竭，最後死亡。遇到意外受傷時身體常會流血過多，引起疾病，最後可能帶來死亡。為了避免失血或是於治療時提供血液，17世紀中葉便開始研究輸血的方法。

英國一位極為知名的建築師瑞恩（Christopher Wren），曾建造過倫敦聖保羅大教堂（St. Paul’s）。他在1657年設計了一款供動物輸血用的儀器，幾年後羅爾（Richard Lower）用這儀器進行動物實驗獲得成功。但不久，法國醫生丹尼斯（Jean-Baptiste Denis）用小牛血輸入人體，救活不少病人，不幸也醫死病人，因而震驚歐洲，法國、英國和義大利在1670年禁止以動物血液輸入人體。

歐美於19世紀初恢復對輸血的研究：英國人布朗迪爾（James Blundell）首先嘗試人體輸血；1900年奧地利籍學者蘭氏坦納（Karl Landsteiner）從血液裡鑑別出A、B、O血型，因此獲得諾貝爾生理及醫學獎；1907年美國醫學科學家海克頓（Ludvig Hektoen）提出了輸血前進行血型比對的主張和方法；蘭氏坦納與海克頓兩人的研究，促進了人體輸血的成功。

隨後美國在1915年由路易森（Richard Lewisohn）發展出血液保存技術，軍醫羅伯森（Oswald Robertson）於1917年建立了軍隊輸血系統，1937年並在芝加哥闢建了全世界第一個血液銀行（blood bank），不僅降低了二次大戰期間士兵的死亡率，更奠定了今日輸血醫療的發達。

其後，血球與血漿分離技術的發明，讓醫生可以不用全血輸入，視實際需要給血漿或是血球。另外，針對血液安全性的鑑定技術，如C肝、愛滋病毒等等，大大地阻絕了疾病透過輸血擴散傳染的機會。

白血球–打擊部隊
如果說紅血球是補給部隊，那麼白血球就是打擊部隊。顯微鏡下的白血球有光禿禿的顆粒狀，也有長滿絨毛的模樣，是一種無色、有1至多個細胞核的細胞，專門對付外來的病原體（圖四）。

白血球有3種類型：顆粒細胞、單核細胞、淋巴細胞（圖五）；顆粒細胞針對細菌類予以打擊，有些會直接吞噬細菌，還可在依其細胞內顆粒性質的不同細分為嗜中性、嗜酸性、嗜鹼性；單核細胞和淋巴細胞同樣都是免疫系統調節的要角。







血液在身體封閉的血管組織間流動，確保循環正常，一旦發生破損導致血液不斷外流，止血功能（hemostasis）就會被活化起來避免災難繼續擴大。止血功能包含一連串複雜的生化過程，參與血液中的角色有血小板（platelet）及一系列的血液凝結因子（coagulation factors），凝結因子中以纖維蛋白原（fibrinogen）之數量最多。

纖維蛋白原（fibrinogen）在19世紀早期便由血液分離出來，但其功能到20世紀中期才開始被了解。血小板的發現則相當晚，因為它很小而且形狀不像一般的細胞。

圖片出處：
圖一：http://www.cancerhelp.org.uk/help/defualt.asp?page=16
圖二：Courtesy of Dr. Marion J. Barnhart
圖四：http://en/wikipedia/org/wiki/White_blood_cell
《文/圖：伍焜玉院長於交通大學通識教育講座演講；本演講原作載於中央研究院知識饗宴系列4》