[ 返回 EurekAlert! 中文 ] 公开发布日期: 2012年06月29日
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联系人: Prof. Dr. Stefan Schuster, Dr. Heiko Stark
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弗里德里希. 席勒 耶拿大学

血液可以承载多少细胞?

耶拿大学生物信息学家利用爱因斯坦方程式计算最佳血球容积值

德国耶拿大学学者计算最佳血球容积值。

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耶拿(2012年6月13日)俗话说“血浓于水”,按字面意义来说也确实如此:与人体生命攸关的血液中约有一半是固体,其中最多的是红血球,约占40%。红血球含有红色素血红蛋白,负责运输氧气。

“令人惊异的是,红血球这一比例不仅在所有人体上基本一致,很多脊椎动物也与此相同”,耶拿大学生物与药学学院生物信息学教授Dr. Stefan Schuster介绍。因此,人们猜测,这一数值是通过进化过程保留下来的理想比例。“如果红血球低于这一比例,运输的氧气量就会下降,而高于这一比例时,运送的氧气量虽然会提高,但同时血液会变得粘稠,从而降低血流速度”,Schuster教授解释说。

血球容积值用于表示血液中的红血球含量,根据Schuster教授和他的同事Dr. Heiko Stark最新的研究发现,最理想的血球容积值可以利用阿尔伯特•爱因斯坦提出的一个方程式来计算。作为一位天才科学家,爱因斯坦除了相对论和量子物理外,还曾经研究过液体黏性问题。Schuster教授介绍说:“在此专业领域内已有过一些关于最佳血球容积值计算的理论研究。”耶拿大学这些生物信息学者研究了哪个方程式最适用于表述液体(即血液)的黏性与其中的粒子含量(即血球)之间的关系并发现爱因斯坦的方程式最为适用。这一研究成果发表在最新一期的《应用生理学杂志》(Journal of Applied Physiology)上(DOI: 10.1152/japplphysiol.00369.2012)

这是德国耶拿大学Dr. Stefan Schuster教授。

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根据这一方程式,液体黏性取决于溶剂的黏性和其中的固体成分含量。此外,爱因斯坦方程式还包含一个2.5系数。Dr. Stark解释说:“如果将Arrhenius提出的对爱因斯坦这个方程式的修订带入计算流速的方程式,并取最大值,那么最佳结果刚好是40%。”他还指出,1除以2.5结果刚好是0.4,也就是40%。因此,从流体动力学来看,人体的血球容积刚好处于理想数值。这也说明了为何很多其它动物,如狮子、羚羊、山羊、大象和兔子等也具有相同的血球容积值。

在文章中,这几位生物信息学者共列出了57种脊椎动物经实验测量出的血球容积值。但Stark博士也指出,“其中有几种动物的数值与上述最佳值有差距,例如海豹的血球容积值就远高于此,达到63%,这可能是由于其它因素的影响”,例如海洋哺乳动物由于长时间生活在水中需要更多的氧气存贮能力。

同时,耶拿学者这一研究成果也探讨了体育界非法使用违禁药品的问题。此类药物的作用是通过提高血液中负责供氧的血红蛋白密度,从而提高运动员成绩。由此,人体的血球容积值被人为升高。Schuster教授总结指出:“这不仅是违法行为,同时,根据我们的计算,其对人体生理上也会造成极大不良影响”。

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发表原文: H. Stark, S. Schuster, Comparison of various approaches to calculating the optimal hematocrit in vertebrates, J. Appl. Physiol. 2012, DOI: 10.1152/japplphysiol.00369.2012

联系方式:
Prof. Dr. Stefan Schuster, Dr. Heiko Stark
Lehrstuhl für Bioinformatik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Ernst-Abbe-Platz 2, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949580, 03641 / 949584
E-Mail: stefan.schu@uni-jena.de, heiko@starkrats.de



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