007 《生理学 (Physiology): 全面深度解析》

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书籍大纲

▮▮ 1. 绪论 (Introduction to Physiology)
▮▮▮▮ 1.1 生理学的定义与范畴 (Definition and Scope of Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 1.1.1 生理学的定义 (Definition of Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 1.1.2 生理学的研究范畴 (Scope of Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 1.1.3 生理学与相关学科 (Physiology and Related Disciplines)
▮▮▮▮ 1.2 人体生理学的基本概念 (Basic Concepts in Human Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 1.2.1 稳态 (Homeostasis)
▮▮▮▮▮▮ 1.2.2 内环境 (Internal Environment)
▮▮▮▮▮▮ 1.2.3 反馈调节 (Feedback Regulation)
▮▮ 2. 细胞的基本生理功能 (Basic Physiological Functions of Cells)
▮▮▮▮ 2.1 细胞膜的结构与功能 (Structure and Function of Cell Membrane)
▮▮▮▮▮▮ 2.1.1 细胞膜的分子组成 (Molecular Composition of Cell Membrane)
▮▮▮▮▮▮ 2.1.2 细胞膜的流动镶嵌模型 (Fluid Mosaic Model of Cell Membrane)
▮▮▮▮▮▮ 2.1.3 细胞膜的功能 (Functions of Cell Membrane)
▮▮▮▮ 2.2 物质跨膜转运 (Membrane Transport)
▮▮▮▮▮▮ 2.2.1 被动运输 (Passive Transport)
▮▮▮▮▮▮ 2.2.2 主动运输 (Active Transport)
▮▮▮▮▮▮ 2.2.3 胞吞与胞吐 (Endocytosis and Exocytosis)
▮▮▮▮ 2.3 膜电位与兴奋性 (Membrane Potential and Excitability)
▮▮▮▮▮▮ 2.3.1 静息电位 (Resting Membrane Potential)
▮▮▮▮▮▮ 2.3.2 动作电位 (Action Potential)
▮▮▮▮▮▮ 2.3.3 细胞的兴奋性与兴奋传递 (Excitability and Excitation Transmission)
▮▮▮▮ 2.4 细胞信号转导 (Cell Signal Transduction)
▮▮▮▮▮▮ 2.4.1 细胞信号转导的基本方式 (Basic Modes of Cell Signal Transduction)
▮▮▮▮▮▮ 2.4.2 受体类型 (Types of Receptors)
▮▮▮▮▮▮ 2.4.3 第二信使 (Second Messengers)
▮▮▮▮▮▮ 2.4.4 主要的信号通路 (Major Signaling Pathways)
▮▮ 3. 神经系统生理 (Physiology of the Nervous System)
▮▮▮▮ 3.1 神经元与神经胶质细胞 (Neurons and Neuroglia)
▮▮▮▮▮▮ 3.1.1 神经元的结构与功能 (Structure and Function of Neurons)
▮▮▮▮▮▮ 3.1.2 神经胶质细胞的类型与作用 (Types and Functions of Neuroglia)
▮▮▮▮ 3.2 神经冲动的产生与传导 (Generation and Conduction of Nerve Impulses)
▮▮▮▮▮▮ 3.2.1 动作电位的产生机制 (Mechanism of Action Potential Generation)
▮▮▮▮▮▮ 3.2.2 神经冲动的传导 (Conduction of Nerve Impulses)
▮▮▮▮ 3.3 突触传递 (Synaptic Transmission)
▮▮▮▮▮▮ 3.3.1 化学突触 (Chemical Synapses)
▮▮▮▮▮▮ 3.3.2 电突触 (Electrical Synapses)
▮▮▮▮▮▮ 3.3.3 神经递质 (Neurotransmitters)
▮▮▮▮ 3.4 中枢神经系统生理 (Physiology of the Central Nervous System)
▮▮▮▮▮▮ 3.4.1 大脑皮层 (Cerebral Cortex)
▮▮▮▮▮▮ 3.4.2 基底神经节 (Basal Ganglia)
▮▮▮▮▮▮ 3.4.3 小脑 (Cerebellum)
▮▮▮▮▮▮ 3.4.4 脑干 (Brainstem)
▮▮▮▮▮▮ 3.4.5 脊髓 (Spinal Cord)
▮▮▮▮ 3.5 周围神经系统与自主神经系统 (Peripheral and Autonomic Nervous Systems)
▮▮▮▮▮▮ 3.5.1 周围神经系统 (Peripheral Nervous System)
▮▮▮▮▮▮ 3.5.2 自主神经系统概述 (Overview of Autonomic Nervous System)
▮▮▮▮▮▮ 3.5.3 交感神经系统 (Sympathetic Nervous System)
▮▮▮▮▮▮ 3.5.4 副交感神经系统 (Parasympathetic Nervous System)
▮▮▮▮▮▮ 3.5.5 自主神经系统的生理调节 (Physiological Regulation of Autonomic Nervous System)
▮▮▮▮ 3.6 感觉系统 (Sensory Systems)
▮▮▮▮▮▮ 3.6.1 感觉受体 (Sensory Receptors)
▮▮▮▮▮▮ 3.6.2 躯体感觉系统 (Somatosensory System)
▮▮▮▮▮▮ 3.6.3 视觉系统 (Visual System)
▮▮▮▮▮▮ 3.6.4 听觉系统 (Auditory System)
▮▮▮▮▮▮ 3.6.5 味觉与嗅觉系统 (Taste and Olfactory Systems)
▮▮▮▮▮▮ 3.6.6 平衡觉系统 (Vestibular System)
▮▮▮▮ 3.7 运动系统 (Motor Systems)
▮▮▮▮▮▮ 3.7.1 骨骼肌的生理特性 (Physiological Properties of Skeletal Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 3.7.2 神经肌肉接头 (Neuromuscular Junction)
▮▮▮▮▮▮ 3.7.3 脊髓反射 (Spinal Reflexes)
▮▮▮▮▮▮ 3.7.4 运动皮层与运动通路 (Motor Cortex and Motor Pathways)
▮▮ 4. 肌肉生理 (Muscle Physiology)
▮▮▮▮ 4.1 骨骼肌生理 (Skeletal Muscle Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 4.1.1 骨骼肌的结构 (Structure of Skeletal Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 4.1.2 兴奋-收缩耦联 (Excitation-Contraction Coupling)
▮▮▮▮▮▮ 4.1.3 骨骼肌收缩的分子机制 (Molecular Mechanism of Skeletal Muscle Contraction)
▮▮▮▮▮▮ 4.1.4 骨骼肌纤维类型 (Types of Skeletal Muscle Fibers)
▮▮▮▮▮▮ 4.1.5 骨骼肌的能量代谢与疲劳 (Energy Metabolism and Fatigue of Skeletal Muscle)
▮▮▮▮ 4.2 平滑肌生理 (Smooth Muscle Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 4.2.1 平滑肌的结构特点 (Structural Features of Smooth Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 4.2.2 平滑肌的收缩机制 (Contraction Mechanism of Smooth Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 4.2.3 平滑肌的兴奋性特点 (Excitability Characteristics of Smooth Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 4.2.4 平滑肌的功能调节 (Functional Regulation of Smooth Muscle)
▮▮▮▮ 4.3 心肌生理 (Cardiac Muscle Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 4.3.1 心肌的结构特点 (Structural Features of Cardiac Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 4.3.2 心肌的兴奋性与收缩特性 (Excitability and Contraction Characteristics of Cardiac Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 4.3.3 心肌的节律性与传导性 (Rhythmicity and Conductivity of Cardiac Muscle)
▮▮▮▮▮▮ 4.3.4 心肌的功能调节 (Functional Regulation of Cardiac Muscle)
▮▮ 5. 血液生理 (Physiology of Blood)
▮▮▮▮ 5.1 血液的组成与理化特性 (Composition and Physicochemical Properties of Blood)
▮▮▮▮▮▮ 5.1.1 血液的组成 (Composition of Blood)
▮▮▮▮▮▮ 5.1.2 血液的理化特性 (Physicochemical Properties of Blood)
▮▮▮▮ 5.2 血细胞的生成与功能 (Hematopoiesis and Functions of Blood Cells)
▮▮▮▮▮▮ 5.2.1 血细胞的生成 (Hematopoiesis)
▮▮▮▮▮▮ 5.2.2 红细胞 (Erythrocytes)
▮▮▮▮▮▮ 5.2.3 白细胞 (Leukocytes)
▮▮▮▮▮▮ 5.2.4 血小板 (Platelets)
▮▮▮▮ 5.3 血液凝固与抗凝固 (Blood Coagulation and Anticoagulation)
▮▮▮▮▮▮ 5.3.1 血液凝固机制 (Mechanism of Blood Coagulation)
▮▮▮▮▮▮ 5.3.2 抗凝固系统 (Anticoagulation System)
▮▮▮▮▮▮ 5.3.3 纤溶系统 (Fibrinolytic System)
▮▮▮▮ 5.4 血型与输血 (Blood Types and Blood Transfusion)
▮▮▮▮▮▮ 5.4.1 ABO血型系统 (ABO Blood Group System)
▮▮▮▮▮▮ 5.4.2 Rh血型系统 (Rh Blood Group System)
▮▮▮▮▮▮ 5.4.3 输血原则与临床意义 (Principles and Clinical Significance of Blood Transfusion)
▮▮ 6. 循环系统生理 (Physiology of the Circulatory System)
▮▮▮▮ 6.1 心脏的泵血功能 (Pumping Function of the Heart)
▮▮▮▮▮▮ 6.1.1 心脏的结构 (Structure of the Heart)
▮▮▮▮▮▮ 6.1.2 心动周期 (Cardiac Cycle)
▮▮▮▮▮▮ 6.1.3 心输出量及其调节 (Cardiac Output and its Regulation)
▮▮▮▮▮▮ 6.1.4 心肌的能量代谢 (Energy Metabolism of Cardiac Muscle)
▮▮▮▮ 6.2 血管的结构与功能 (Structure and Function of Blood Vessels)
▮▮▮▮▮▮ 6.2.1 动脉 (Arteries)
▮▮▮▮▮▮ 6.2.2 静脉 (Veins)
▮▮▮▮▮▮ 6.2.3 毛细血管 (Capillaries)
▮▮▮▮▮▮ 6.2.4 血管的舒缩调节 (Regulation of Vascular Tone)
▮▮▮▮ 6.3 血液循环 (Blood Circulation)
▮▮▮▮▮▮ 6.3.1 体循环 (Systemic Circulation)
▮▮▮▮▮▮ 6.3.2 肺循环 (Pulmonary Circulation)
▮▮▮▮▮▮ 6.3.3 特殊循环 (Special Circulations)
▮▮▮▮ 6.4 血压的形成与调节 (Formation and Regulation of Blood Pressure)
▮▮▮▮▮▮ 6.4.1 血压的概念与测量 (Concept and Measurement of Blood Pressure)
▮▮▮▮▮▮ 6.4.2 影响血压的因素 (Factors Affecting Blood Pressure)
▮▮▮▮▮▮ 6.4.3 血压的神经调节 (Neural Regulation of Blood Pressure)
▮▮▮▮▮▮ 6.4.4 血压的体液调节 (Humoral Regulation of Blood Pressure)
▮▮▮▮ 6.5 微循环与淋巴循环 (Microcirculation and Lymphatic Circulation)
▮▮▮▮▮▮ 6.5.1 微循环 (Microcirculation)
▮▮▮▮▮▮ 6.5.2 组织液的生成与回流 (Formation and Reabsorption of Tissue Fluid)
▮▮▮▮▮▮ 6.5.3 淋巴循环 (Lymphatic Circulation)
▮▮ 7. 呼吸系统生理 (Physiology of the Respiratory System)
▮▮▮▮ 7.1 呼吸系统的结构与功能 (Structure and Function of the Respiratory System)
▮▮▮▮▮▮ 7.1.1 呼吸道的结构与功能 (Structure and Function of Airways)
▮▮▮▮▮▮ 7.1.2 肺的结构与功能 (Structure and Function of Lungs)
▮▮▮▮▮▮ 7.1.3 胸膜与胸腔 (Pleura and Pleural Cavity)
▮▮▮▮ 7.2 肺通气 (Pulmonary Ventilation)
▮▮▮▮▮▮ 7.2.1 肺通气的原理 (Principles of Pulmonary Ventilation)
▮▮▮▮▮▮ 7.2.2 呼吸运动 (Respiratory Movements)
▮▮▮▮▮▮ 7.2.3 肺容积与肺容量 (Lung Volumes and Capacities)
▮▮▮▮▮▮ 7.2.4 影响肺通气的因素 (Factors Affecting Pulmonary Ventilation)
▮▮▮▮ 7.3 肺换气与气体运输 (Pulmonary Gas Exchange and Gas Transport)
▮▮▮▮▮▮ 7.3.1 肺泡-毛细血管的气体交换 (Alveolar-Capillary Gas Exchange)
▮▮▮▮▮▮ 7.3.2 氧气在血液中的运输 (Oxygen Transport in Blood)
▮▮▮▮▮▮ 7.3.3 二氧化碳在血液中的运输 (Carbon Dioxide Transport in Blood)
▮▮▮▮ 7.4 呼吸的调节 (Regulation of Respiration)
▮▮▮▮▮▮ 7.4.1 呼吸中枢 (Respiratory Centers)
▮▮▮▮▮▮ 7.4.2 呼吸的神经调节 (Neural Regulation of Respiration)
▮▮▮▮▮▮ 7.4.3 呼吸的化学调节 (Chemical Regulation of Respiration)
▮▮▮▮ 7.5 呼吸生理的适应性变化 (Adaptive Changes in Respiratory Physiology)
▮▮▮▮▮▮ 7.5.1 高原低氧环境下的呼吸适应 (Respiratory Adaptation to High Altitude Hypoxia)
▮▮▮▮▮▮ 7.5.2 运动时的呼吸生理 (Respiratory Physiology during Exercise)
▮▮▮▮▮▮ 7.5.3 潜水时的呼吸生理 (Respiratory Physiology during Diving)
▮▮ 8. 消化系统生理 (Physiology of the Digestive System)
▮▮▮▮ 8.1 消化系统的结构与功能概述 (Overview of Structure and Function of the Digestive System)
▮▮▮▮▮▮ 8.1.1 消化道的组成与分段 (Components and Segments of the Digestive Tract)
▮▮▮▮▮▮ 8.1.2 消化腺的类型与分布 (Types and Distribution of Digestive Glands)
▮▮▮▮▮▮ 8.1.3 消化系统的基本功能 (Basic Functions of the Digestive System)
▮▮▮▮ 8.2 消化道的运动 (Motility of the Digestive Tract)
▮▮▮▮▮▮ 8.2.1 吞咽运动 (Swallowing)
▮▮▮▮▮▮ 8.2.2 胃的运动 (Gastric Motility)
▮▮▮▮▮▮ 8.2.3 小肠的运动 (Small Intestinal Motility)
▮▮▮▮▮▮ 8.2.4 大肠的运动 (Large Intestinal Motility)
▮▮▮▮▮▮ 8.2.5 消化道运动的调节 (Regulation of Digestive Tract Motility)
▮▮▮▮ 8.3 消化液的分泌 (Secretion of Digestive Juices)
▮▮▮▮▮▮ 8.3.1 唾液 (Saliva)
▮▮▮▮▮▮ 8.3.2 胃液 (Gastric Juice)
▮▮▮▮▮▮ 8.3.3 胰液 (Pancreatic Juice)
▮▮▮▮▮▮ 8.3.4 胆汁 (Bile)
▮▮▮▮▮▮ 8.3.5 肠液 (Intestinal Juice)
▮▮▮▮ 8.4 食物的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Food)
▮▮▮▮▮▮ 8.4.1 碳水化合物的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Carbohydrates)
▮▮▮▮▮▮ 8.4.2 蛋白质的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Proteins)
▮▮▮▮▮▮ 8.4.3 脂肪的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Fats)
▮▮▮▮▮▮ 8.4.4 维生素、水和无机盐的吸收 (Absorption of Vitamins, Water and Minerals)
▮▮▮▮ 8.5 消化活动的调节 (Regulation of Digestive Activities)
▮▮▮▮▮▮ 8.5.1 消化活动的神经调节 (Neural Regulation of Digestive Activities)
▮▮▮▮▮▮ 8.5.2 胃肠激素 (Gastrointestinal Hormones)
▮▮▮▮▮▮ 8.5.3 消化活动的整体调节 (Integrated Regulation of Digestive Activities)
▮▮ 9. 内分泌系统生理 (Physiology of the Endocrine System)
▮▮▮▮ 9.1 内分泌系统的概述 (Overview of the Endocrine System)
▮▮▮▮▮▮ 9.1.1 内分泌系统的定义与组成 (Definition and Components of the Endocrine System)
▮▮▮▮▮▮ 9.1.2 激素的概念与分类 (Concept and Classification of Hormones)
▮▮▮▮▮▮ 9.1.3 内分泌系统的基本功能 (Basic Functions of the Endocrine System)
▮▮▮▮ 9.2 激素的合成、分泌与运输 (Synthesis, Secretion and Transport of Hormones)
▮▮▮▮▮▮ 9.2.1 激素的合成 (Hormone Synthesis)
▮▮▮▮▮▮ 9.2.2 激素的分泌 (Hormone Secretion)
▮▮▮▮▮▮ 9.2.3 激素的运输 (Hormone Transport)
▮▮▮▮ 9.3 激素的作用机制 (Mechanisms of Hormone Action)
▮▮▮▮▮▮ 9.3.1 膜受体介导的机制 (Membrane Receptor-Mediated Mechanisms)
▮▮▮▮▮▮ 9.3.2 胞内受体介导的机制 (Intracellular Receptor-Mediated Mechanisms)
▮▮▮▮▮▮ 9.3.3 第二信使在激素作用中的作用 (Role of Second Messengers in Hormone Action)
▮▮▮▮ 9.4 激素的代谢与清除 (Metabolism and Clearance of Hormones)
▮▮▮▮▮▮ 9.4.1 激素的代谢途径 (Metabolic Pathways of Hormones)
▮▮▮▮▮▮ 9.4.2 激素的清除方式 (Clearance Mechanisms of Hormones)
▮▮▮▮▮▮ 9.4.3 激素水平的调节 (Regulation of Hormone Levels)
▮▮▮▮ 9.5 主要内分泌腺的生理功能与调节 (Physiological Functions and Regulation of Major Endocrine Glands)
▮▮▮▮▮▮ 9.5.1 垂体 (Pituitary Gland)
▮▮▮▮▮▮ 9.5.2 甲状腺 (Thyroid Gland)
▮▮▮▮▮▮ 9.5.3 甲状旁腺 (Parathyroid Glands)
▮▮▮▮▮▮ 9.5.4 肾上腺 (Adrenal Glands)
▮▮▮▮▮▮ 9.5.5 胰腺 (Pancreas)
▮▮▮▮▮▮ 9.5.6 性腺 (Gonads)
▮▮ 10. 泌尿系统生理 (Physiology of the Urinary System)
▮▮▮▮ 10.1 泌尿系统的结构与功能概述 (Overview of Structure and Function of the Urinary System)
▮▮▮▮▮▮ 10.1.1 泌尿系统的组成 (Components of the Urinary System)
▮▮▮▮▮▮ 10.1.2 泌尿系统的基本功能 (Basic Functions of the Urinary System)
▮▮▮▮ 10.2 肾脏的结构与肾脏的血液循环 (Structure of the Kidney and Renal Circulation)
▮▮▮▮▮▮ 10.2.1 肾脏的宏观结构 (Gross Structure of the Kidney)
▮▮▮▮▮▮ 10.2.2 肾单位的结构 (Structure of the Nephron)
▮▮▮▮▮▮ 10.2.3 肾脏的血液循环 (Renal Circulation)
▮▮▮▮ 10.3 肾小球滤过 (Glomerular Filtration)
▮▮▮▮▮▮ 10.3.1 肾小球滤过的原理 (Principles of Glomerular Filtration)
▮▮▮▮▮▮ 10.3.2 肾小球滤过膜 (Glomerular Filtration Membrane)
▮▮▮▮▮▮ 10.3.3 肾小球滤过率及其影响因素 (Glomerular Filtration Rate and its Influencing Factors)
▮▮▮▮▮▮ 10.3.4 肾血浆流量的测定 (Measurement of Renal Plasma Flow)
▮▮▮▮ 10.4 肾小管和集合管的重吸收与分泌 (Tubular Reabsorption and Secretion)
▮▮▮▮▮▮ 10.4.1 近曲小管的重吸收与分泌 (Reabsorption and Secretion in the Proximal Tubule)
▮▮▮▮▮▮ 10.4.2 髓袢的重吸收 (Reabsorption in the Loop of Henle)
▮▮▮▮▮▮ 10.4.3 远曲小管和集合管的重吸收与分泌 (Reabsorption and Secretion in the Distal Tubule and Collecting Duct)
▮▮▮▮ 10.5 尿液的浓缩与稀释 (Urine Concentration and Dilution)
▮▮▮▮▮▮ 10.5.1 髓质渗透梯度 (Medullary Osmotic Gradient)
▮▮▮▮▮▮ 10.5.2 逆流倍增系统 (Countercurrent Multiplication System)
▮▮▮▮▮▮ 10.5.3 逆流交换系统 (Countercurrent Exchange System)
▮▮▮▮▮▮ 10.5.4 抗利尿激素 (ADH) 在尿液浓缩中的作用 (Role of ADH in Urine Concentration)
▮▮▮▮ 10.6 排尿反射与排尿控制 (Micturition Reflex and Micturition Control)
▮▮▮▮▮▮ 10.6.1 膀胱的充盈与排空 (Bladder Filling and Emptying)
▮▮▮▮▮▮ 10.6.2 排尿反射的神经通路 (Neural Pathways of Micturition Reflex)
▮▮▮▮▮▮ 10.6.3 排尿的随意控制 (Voluntary Control of Micturition)
▮▮▮▮ 10.7 肾脏的内分泌功能与代谢功能 (Endocrine and Metabolic Functions of the Kidney)
▮▮▮▮▮▮ 10.7.1 肾素-血管紧张素-醛固酮系统 (RAAS) (Renin-Angiotensin-Aldosterone System)
▮▮▮▮▮▮ 10.7.2 促红细胞生成素 (EPO) (Erythropoietin)
▮▮▮▮▮▮ 10.7.3 活性维生素D3 (Active Vitamin D3)
▮▮▮▮▮▮ 10.7.4 肾脏的代谢功能 (Metabolic Functions of the Kidney)
▮▮ 11. 生殖系统生理 (Physiology of the Reproductive System)
▮▮▮▮ 11.1 男性生殖系统生理 (Physiology of the Male Reproductive System)
▮▮▮▮▮▮ 11.1.1 男性生殖系统的结构 (Structure of the Male Reproductive System)
▮▮▮▮▮▮ 11.1.2 睾丸的功能 (Functions of the Testes)
▮▮▮▮▮▮ 11.1.3 精子的生成与成熟 (Spermatogenesis and Sperm Maturation)
▮▮▮▮▮▮ 11.1.4 男性性激素及其作用 (Male Sex Hormones and their Actions)
▮▮▮▮▮▮ 11.1.5 男性性功能 (Male Sexual Function)
▮▮▮▮ 11.2 女性生殖系统生理 (Physiology of the Female Reproductive System)
▮▮▮▮▮▮ 11.2.1 女性生殖系统的结构 (Structure of the Female Reproductive System)
▮▮▮▮▮▮ 11.2.2 卵巢的功能 (Functions of the Ovaries)
▮▮▮▮▮▮ 11.2.3 卵子的生成与成熟 (Oogenesis and Oocyte Maturation)
▮▮▮▮▮▮ 11.2.4 女性性激素及其作用 (Female Sex Hormones and their Actions)
▮▮▮▮▮▮ 11.2.5 月经周期 (Menstrual Cycle)
▮▮▮▮▮▮ 11.2.6 女性性功能 (Female Sexual Function)
▮▮▮▮ 11.3 妊娠生理 (Physiology of Pregnancy)
▮▮▮▮▮▮ 11.3.1 受精与着床 (Fertilization and Implantation)
▮▮▮▮▮▮ 11.3.2 胎盘的形成与功能 (Formation and Functions of the Placenta)
▮▮▮▮▮▮ 11.3.3 妊娠期的生理变化 (Physiological Changes during Pregnancy)
▮▮▮▮▮▮ 11.3.4 分娩生理 (Physiology of Parturition)
▮▮▮▮ 11.4 哺乳生理 (Physiology of Lactation)
▮▮▮▮▮▮ 11.4.1 乳腺的发育 (Development of Mammary Glands)
▮▮▮▮▮▮ 11.4.2 乳汁的生成与分泌 (Milk Production and Secretion)
▮▮▮▮▮▮ 11.4.3 哺乳的生理意义与调节 (Physiological Significance and Regulation of Lactation)
▮▮ 附录A: 生理学常用参数参考值 (Reference Values of Common Physiological Parameters)
▮▮ 附录B: 生理学常用缩略语 (Common Abbreviations in Physiology)
▮▮ 附录C: 生理学实验方法简介 (Introduction to Common Physiological Experimental Methods)
▮▮ 附录D: 临床生理学案例分析 (Clinical Physiology Case Studies)

1. 绪论 (Introduction to Physiology)

本章概述生理学的定义、研究范畴、发展简史以及与相关学科的关系，并介绍人体生理学的基本概念，如稳态、负反馈和正反馈机制。

1.1 生理学的定义与范畴 (Definition and Scope of Physiology)

明确生理学的定义，阐述其研究对象、内容和层次，以及在生命科学中的地位。

1.1.1 生理学的定义 (Definition of Physiology)

生理学 (Physiology) 是一门研究生命系统功能的科学。从最广义的角度来看，生理学旨在理解生命现象的 “为什么” 和 “如何” 运作。它不仅仅描述生物体的结构（这是解剖学 (Anatomy) 的范畴），更深入地探究这些结构如何协同工作，以维持生命活动。生理学的定义可以从以下几个角度进行理解：

① 功能研究: 生理学最核心的定义是研究生物体及其各组成部分的功能。这包括细胞、组织、器官和系统等不同层面的功能活动。例如，心血管生理学 (Cardiovascular Physiology) 研究心脏如何泵血，呼吸生理学 (Respiratory Physiology) 研究肺如何进行气体交换。

② 机制探索: 生理学不仅关注功能本身，更注重揭示功能实现的 机制 (Mechanism)。这涉及到分子、细胞和器官等多个层面的相互作用。例如，研究肌肉收缩 (Muscle Contraction) 的生理学，不仅要描述肌肉如何产生运动，更要深入探讨肌动蛋白 (Actin) 和肌球蛋白 (Myosin) 纤维滑行、钙离子 \(Ca^{2+}\) 调控等分子机制。

③ 整合与调控: 生理学强调生命系统功能的 整合性 (Integration) 和 调控性 (Regulation)。生物体是一个高度复杂的整体，各个系统之间相互协调、相互影响，共同维持生命活动。生理学研究这种整合与调控的机制，例如，神经系统 (Nervous System) 和内分泌系统 (Endocrine System) 如何协同调节心率、血压和血糖等生理参数。

④ 适应性意义: 生理学也关注生物体功能的 适应性意义 (Adaptive Significance)。生物体的各种生理功能都是在长期进化过程中形成的，具有适应环境、维持生存的重要意义。例如，研究肾脏 (Kidney) 的浓缩尿液功能，可以理解为机体在缺水环境下保持水分平衡的一种适应性机制。

总而言之，生理学是一门动态的、机制性的、整合性的生命科学分支，它致力于理解生命系统在不同层次上的功能活动，以及这些功能如何维持生物体的生存和适应环境。

1.1.2 生理学的研究范畴 (Scope of Physiology)

生理学的研究范畴极其广泛，涵盖了从分子到整体的各个层面，以及从简单生物到复杂生物的各种生命形式。在人体生理学 (Human Physiology) 领域，其研究范畴主要包括以下几个层面：

① 分子生理学 (Molecular Physiology): 这是生理学研究的最微观层面，主要关注生命活动相关的 分子机制 (Molecular Mechanism)。研究内容包括：
▮▮▮▮ⓑ 基因表达与调控：例如，激素 (Hormone) 如何调控特定基因的转录和翻译，从而影响细胞功能。
▮▮▮▮ⓒ 蛋白质功能与相互作用：例如，酶 (Enzyme) 如何催化生化反应，受体 (Receptor) 如何与配体结合并启动信号转导 (Signal Transduction)。
▮▮▮▮ⓓ 细胞信号通路 (Cell Signaling Pathway)：例如，研究细胞如何通过各种信号分子和信号通路，感知外界环境变化并做出响应。

② 细胞生理学 (Cell Physiology): 细胞是生命活动的基本单位，细胞生理学研究 细胞的各项基本功能 (Basic Functions of Cells)，以及细胞与细胞之间的相互作用。研究内容包括：
▮▮▮▮ⓑ 细胞膜 (Cell Membrane) 的结构与功能：例如，研究细胞膜的物质跨膜转运 (Membrane Transport) 机制，膜电位 (Membrane Potential) 的形成和维持。
▮▮▮▮ⓒ 细胞代谢 (Cell Metabolism)：例如，研究细胞的能量代谢 (Energy Metabolism) 途径，物质合成与分解过程。
▮▮▮▮ⓓ 细胞通讯 (Cell Communication)：例如，研究细胞间如何通过化学信号或电信号进行信息交流。
▮▮▮▮ⓔ 细胞兴奋性 (Cell Excitability) 与兴奋传递 (Excitation Transmission)：例如，研究神经细胞 (Neuron) 和肌肉细胞 (Muscle Cell) 产生和传导动作电位 (Action Potential) 的机制。

③ 器官生理学 (Organ Physiology): 器官是由不同组织构成的功能单位，器官生理学研究 特定器官的结构与功能 (Structure and Function of Specific Organs)，以及器官在整体生理活动中的作用。研究内容包括：
▮▮▮▮ⓑ 心脏 (Heart) 的泵血功能：例如，研究心动周期 (Cardiac Cycle)、心输出量 (Cardiac Output) 及其调节。
▮▮▮▮ⓒ 肺 (Lung) 的气体交换功能：例如，研究肺通气 (Pulmonary Ventilation)、肺换气 (Pulmonary Gas Exchange) 和气体运输 (Gas Transport)。
▮▮▮▮ⓓ 肾脏 (Kidney) 的排泄与调节功能：例如，研究肾小球滤过 (Glomerular Filtration)、肾小管重吸收 (Tubular Reabsorption) 和分泌 (Secretion)。
▮▮▮▮ⓔ 胃肠道 (Gastrointestinal Tract) 的消化吸收功能：例如，研究消化道运动 (Digestive Tract Motility)、消化液分泌 (Secretion of Digestive Juices) 和营养物质的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Food)。

④ 系统生理学 (System Physiology): 系统是由多个器官组成的，共同完成特定生理功能的结构。系统生理学研究 各个系统的功能 (Functions of Systems)，以及系统之间的相互协调与整合。人体的主要系统包括：
▮▮▮▮ⓑ 神经系统 (Nervous System)
▮▮▮▮ⓒ 内分泌系统 (Endocrine System)
▮▮▮▮ⓓ 循环系统 (Circulatory System)
▮▮▮▮ⓔ 呼吸系统 (Respiratory System)
▮▮▮▮ⓕ 消化系统 (Digestive System)
▮▮▮▮ⓖ 泌尿系统 (Urinary System)
▮▮▮▮ⓗ 肌肉骨骼系统 (Musculoskeletal System)
▮▮▮▮ⓘ 生殖系统 (Reproductive System)
系统生理学研究例如神经系统如何调控运动、感觉和认知功能，内分泌系统如何通过激素调节代谢和生殖，循环系统如何运输血液和营养物质等。

⑤ 整体生理学 (Integrative Physiology): 整体生理学从 整体水平 (Whole Body Level) 研究生物体的生理功能，强调各个系统之间的相互作用和整合，以及生物体与环境之间的相互关系。研究内容包括：
▮▮▮▮ⓑ 稳态 (Homeostasis) 的维持：研究机体如何通过各种调节机制，维持内环境 (Internal Environment) 的稳定。
▮▮▮▮ⓒ 应激 (Stress) 反应：研究机体在受到外界刺激或压力时，如何启动应激反应，以适应环境变化。
▮▮▮▮ⓓ 生理节律 (Physiological Rhythm)：例如，研究昼夜节律 (Circadian Rhythm)、月节律 (Circamensal Rhythm) 等生物节律的生理机制和意义。
▮▮▮▮ⓔ 发育生理学 (Developmental Physiology) 和衰老生理学 (Physiology of Aging)：研究生命不同阶段的生理特点和变化规律。

总之，生理学的研究范畴涵盖了从微观到宏观的各个层面，从细胞到整体的各个层次，旨在全面、深入地理解生命系统的功能活动及其调控机制。

1.1.3 生理学与相关学科 (Physiology and Related Disciplines)

生理学作为生命科学的核心学科之一，与许多其他学科密切相关，既有联系又有区别。理解生理学与相关学科的关系，有助于更全面地把握生理学的学科特点和研究意义。以下是生理学与一些主要相关学科的联系与区别：

① 解剖学 (Anatomy):
⚝ 联系: 解剖学研究生物体的 结构 (Structure)，生理学研究生物体的 功能 (Function)。结构是功能的基础，功能是结构的体现。生理学离不开解剖学提供的结构信息，解剖学也需要生理学来解释结构的生物学意义。例如，理解心脏的泵血功能，首先需要了解心脏的解剖结构，包括心房、心室、瓣膜等。
⚝ 区别: 解剖学侧重于静态的结构描述，生理学侧重于动态的功能研究。解剖学回答 “是什么 (What)” 的问题，生理学回答 “如何 (How)” 和 “为什么 (Why)” 的问题。

② 生物化学 (Biochemistry):
⚝ 联系: 生物化学研究生命活动相关的 化学物质 (Chemical Substances) 和 化学过程 (Chemical Processes)。生理功能最终要通过生物化学反应来实现。生理学研究功能实现的分子机制，离不开生物化学的理论和方法。例如，研究肌肉收缩的分子机制，需要了解肌动蛋白、肌球蛋白等蛋白质的生物化学特性，以及ATP水解等生物化学反应。
⚝ 区别: 生物化学侧重于分子层面的化学组成、结构和反应，生理学则更关注整体层面的功能整合和调控。生物化学是生理学的 微观基础 (Microscopic Basis)，生理学是生物化学的 宏观体现 (Macroscopic Manifestation)。

③ 病理生理学 (Pathophysiology):
⚝ 联系: 病理生理学研究疾病状态下 机体功能紊乱的机制 (Mechanisms of Functional Disorders in Disease)。正常生理是病理生理的基础，理解正常生理功能有助于理解疾病的发生机制。病理生理学也为生理学研究提供新的视角，例如，通过研究疾病状态下的功能异常，反过来验证和完善对正常生理功能的认识。
⚝ 区别: 生理学研究 正常生命活动规律 (Normal Life Activities)，病理生理学研究 疾病状态下的功能异常 (Functional Abnormalities in Disease)。生理学关注健康状态，病理生理学关注疾病状态。病理生理学是生理学在医学领域的应用和延伸。

④ 药理学 (Pharmacology):
⚝ 联系: 药理学研究 药物与生物体相互作用的规律和机制 (Laws and Mechanisms of Drug-Organism Interaction)。许多药物通过影响特定的生理过程来发挥治疗作用。理解药物的作用机制，需要生理学的知识。药理学研究也为生理学研究提供工具和方法，例如，利用药物干预特定的生理过程，研究其功能和调控机制。
⚝ 区别: 生理学研究 内源性 (Endogenous) 的生命活动规律，药理学研究 外源性 (Exogenous) 物质（药物）对生命活动的影响。药理学是生理学在药物研发和临床应用中的重要分支。

⑤ 遗传学 (Genetics):
⚝ 联系: 遗传学研究 遗传物质 (Genetic Material) 的结构、功能和遗传规律。基因 (Gene) 是决定生物性状和生理功能的基本单位。许多生理功能受到基因的调控。遗传学为生理学研究提供基因层面的信息，例如，研究基因突变如何导致生理功能异常。生理学也为遗传学研究提供功能验证，例如，通过研究基因敲除或基因编辑对生理功能的影响，验证基因的功能。
⚝ 区别: 遗传学侧重于基因的结构、功能和遗传，生理学侧重于基因表达产物（蛋白质等）的功能和整体生理活动。遗传学是生理学的 遗传基础 (Genetic Basis)，生理学是遗传学在功能层面的体现。

⑥ 生物物理学 (Biophysics):
⚝ 联系: 生物物理学运用 物理学的原理和方法 (Principles and Methods of Physics) 研究生命现象。许多生理过程涉及到物理学原理，例如，物质跨膜转运涉及到扩散 (Diffusion) 和渗透 (Osmosis) 原理，神经冲动 (Nerve Impulse) 的传导涉及到电生理学原理。生物物理学为生理学研究提供物理学工具和理论框架。
⚝ 区别: 生物物理学侧重于运用物理学方法研究生命现象，生理学则更广泛地运用生物学、化学、物理学等多种学科的理论和方法。生物物理学是生理学研究的重要 技术支撑 (Technical Support)。

总之，生理学与解剖学、生物化学、病理生理学、药理学、遗传学和生物物理学等学科相互联系、相互渗透，共同构成了生命科学的完整体系。生理学在这些学科中占据核心地位，是理解生命现象、探索生命奥秘的关键学科。

1.2 人体生理学的基本概念 (Basic Concepts in Human Physiology)

介绍人体生理学中的核心概念，包括稳态、内环境、反馈调节等。

1.2.1 稳态 (Homeostasis)

稳态 (Homeostasis) 是生理学中最核心、最重要的概念之一。由美国生理学家 Walter Cannon 于20世纪初提出，指 机体通过各种调节机制，使内环境的各项理化性质维持相对稳定的状态 (Relatively Stable State of Physicochemical Properties of Internal Environment)。稳态不是绝对的恒定不变，而是在一定范围内波动的动态平衡。理解稳态的概念及其维持机制，是理解一切生理现象的基础。

① 稳态的概念:
⚝ 内环境的稳定: 稳态的核心是维持 内环境 (Internal Environment) 的稳定。内环境是指细胞外液 (Extracellular Fluid)，主要包括血浆 (Blood Plasma)、组织液 (Tissue Fluid) 和淋巴 (Lymph)。内环境是细胞直接生存的环境，细胞从内环境中获取营养物质，并将代谢产物排入内环境。内环境的理化性质，如温度、pH值、渗透压、离子浓度、血糖浓度、血氧分压等，必须维持在相对稳定的范围内，才能保证细胞的正常功能。
⚝ 动态平衡: 稳态不是绝对的恒定不变，而是在一定范围内 波动 (Fluctuation) 的动态平衡。机体不断受到内外环境各种因素的干扰，内环境的理化性质也在不断发生变化。稳态是指机体能够通过调节机制，将这些变化控制在一定范围内，维持相对稳定。例如，体温 (Body Temperature) 正常值在36℃~37℃之间，血糖 (Blood Glucose) 正常值在3.9~6.1 mmol/L之间，这些参数在正常生理情况下都会有一定范围的波动，但不会超出正常范围。
⚝ 调节机制: 稳态的维持依赖于机体复杂的 调节机制 (Regulatory Mechanisms)。这些机制包括神经调节 (Neural Regulation)、体液调节 (Humoral Regulation) 和自身调节 (Autoregulation) 等。通过这些调节机制，机体能够感知内环境的变化，并及时做出调整，使内环境恢复到稳定状态。

② 稳态的重要性:
⚝ 细胞生存的基础: 内环境是细胞直接生存的环境，内环境的稳态是 细胞正常生存和功能发挥的基础 (Basis for Normal Cell Survival and Function)。内环境的任何剧烈波动，都可能影响细胞的正常代谢和功能，甚至导致细胞损伤或死亡。例如，体温过高或过低，都会影响酶的活性，导致代谢紊乱；血糖过高或过低，都会影响神经系统功能，严重时可导致昏迷。
⚝ 机体健康的保障: 稳态的维持是 机体健康的保障 (Guarantee of Body Health)。机体各个系统的正常功能，都依赖于内环境的稳态。稳态失衡是许多疾病发生的重要原因。例如，高血压 (Hypertension) 是血压稳态失衡的表现，糖尿病 (Diabetes Mellitus) 是血糖稳态失衡的表现。

③ 维持稳态的机制:
⚝ 反馈调节 (Feedback Regulation): 反馈调节是维持稳态最主要的机制，包括 负反馈 (Negative Feedback) 和 正反馈 (Positive Feedback) 两种形式。负反馈是稳态调节的主要方式，正反馈在某些生理过程中也发挥重要作用。
⚝ 前馈调节 (Feedforward Regulation): 前馈调节是指在 干扰因素作用之前 (Before the Disturbance Factor Acts)，机体预先做出反应，以减小或消除干扰因素对稳态的影响。例如，进食前，胃肠道分泌消化液，为即将到来的食物消化做好准备，这是一种前馈调节。
⚝ 适应性调节 (Adaptive Regulation): 适应性调节是指机体在 长期环境变化 (Long-term Environmental Changes) 的情况下，通过生理功能的调整，适应新的环境，维持稳态。例如，长期生活在高原低氧环境 (High Altitude Hypoxia) 下，机体会发生一系列适应性变化，如红细胞增多、呼吸加深加快等，以适应低氧环境。

总之，稳态是人体生理学的核心概念，理解稳态的概念、重要性和维持机制，对于理解人体生理功能、疾病发生机制以及健康维护都具有重要意义。

1.2.2 内环境 (Internal Environment)

内环境 (Internal Environment)，也称为 细胞外液 (Extracellular Fluid)，是指 包围在细胞周围的液体环境 (Fluid Environment Surrounding Cells)。内环境是细胞与外界环境进行物质交换的 中间媒介 (Intermediate Medium)，是细胞赖以生存的 直接环境 (Direct Environment)。内环境的组成和理化性质的稳定，对于维持细胞的正常功能至关重要。

① 内环境的组成: 人体的内环境主要由以下几部分组成：
⚝ 血浆 (Blood Plasma): 血浆是血液 (Blood) 的液体成分，约占血液总量的55%。血浆的主要成分是水 (Water)，约占90%~92%，其次是血浆蛋白 (Plasma Protein)、无机盐 (Inorganic Salts)、营养物质 (Nutrients)、代谢产物 (Metabolic Products)、激素 (Hormone)、酶 (Enzyme) 和气体 (Gas) 等。血浆在内环境中含量最多，是内环境的主要组成部分。
⚝ 组织液 (Tissue Fluid): 组织液是存在于 组织细胞间隙 (Intercellular Space) 的液体，也称为 细胞间液 (Interstitial Fluid)。组织液的成分与血浆相似，但血浆蛋白含量较低。组织液是细胞与血液之间进行物质交换的 直接场所 (Direct Place)。细胞从组织液中获取营养物质和氧气，并将代谢产物排入组织液，组织液再通过毛细血管 (Capillary) 壁进入血液循环。
⚝ 淋巴 (Lymph): 淋巴是 淋巴管 (Lymphatic Vessel) 内的液体，来源于组织液。组织液通过淋巴毛细血管 (Lymphatic Capillary) 进入淋巴管，形成淋巴。淋巴的成分与组织液相似，但含有较多的淋巴细胞 (Lymphocyte)。淋巴通过淋巴循环 (Lymphatic Circulation) 回流到血液循环，参与体液调节和免疫防御。
⚝ 脑脊液 (Cerebrospinal Fluid): 脑脊液是 存在于脑室 (Ventricle of Brain) 和蛛网膜下腔 (Subarachnoid Space) 的液体。脑脊液具有保护和营养神经组织的作用。
⚝ 其他特殊部位的液体: 例如，眼房水 (Aqueous Humor)、内耳淋巴 (Endolymph and Perilymph)、滑液 (Synovial Fluid) 等，也属于内环境的组成部分。

② 内环境的功能: 内环境在维持生命活动中发挥着多方面的功能：
⚝ 物质运输的媒介: 内环境是细胞与外界环境进行物质交换的 媒介 (Medium)。营养物质、氧气、激素等通过内环境运输到细胞，代谢产物、二氧化碳等通过内环境排出细胞。
⚝ 细胞代谢的场所: 细胞代谢所需的 底物 (Substrate) 和 酶 (Enzyme) 等都存在于内环境中，细胞代谢反应在内环境中进行。
⚝ 信息传递的途径: 激素、神经递质 (Neurotransmitter)、细胞因子 (Cytokine) 等 信号分子 (Signal Molecule) 通过内环境运输到靶细胞 (Target Cell)，传递信息，调节细胞功能。
⚝ 缓冲系统: 内环境中的 缓冲系统 (Buffer System)，如碳酸氢盐缓冲系统 (Bicarbonate Buffer System)、磷酸缓冲系统 (Phosphate Buffer System) 和蛋白质缓冲系统 (Protein Buffer System) 等，能够维持内环境的pH值稳定。
⚝ 体温调节: 内环境参与 体温调节 (Thermoregulation)。血液循环将体内产生的热量 (Heat) 输送到体表，通过散热 (Heat Dissipation) 维持体温恒定。
⚝ 免疫防御: 内环境中的 免疫细胞 (Immune Cell) 和 免疫分子 (Immune Molecule)，如白细胞 (Leukocyte)、抗体 (Antibody)、补体 (Complement) 等，参与免疫防御，清除病原体 (Pathogen) 和异物 (Foreign Body)，维持机体健康。

③ 内环境稳态的意义: 内环境稳态 (Homeostasis of Internal Environment) 是细胞正常生存和功能发挥的 必要条件 (Necessary Condition)。内环境的理化性质，如温度、pH值、渗透压、离子浓度、血糖浓度、血氧分压等，必须维持在相对稳定的范围内，才能保证细胞的正常代谢和功能。内环境稳态失衡，会导致细胞功能紊乱，甚至危及生命。

总之，内环境是细胞生存的直接环境，内环境的组成和功能复杂多样，内环境稳态的维持对于生命活动至关重要。

1.2.3 反馈调节 (Feedback Regulation)

反馈调节 (Feedback Regulation) 是机体维持稳态最基本、最重要的调节机制。它是指 机体对自身功能或状态变化的一种响应方式 (Response Mode to Changes in its Own Function or State)，通过将 检测到的变化信息 (Detected Change Information) 反馈回 调节系统 (Regulatory System)，从而 调节控制系统的输出 (Regulate the Output of the Control System)，以维持内环境的稳定。反馈调节分为 负反馈 (Negative Feedback) 和 正反馈 (Positive Feedback) 两种基本类型。

① 负反馈调节 (Negative Feedback Regulation):
⚝ 概念: 负反馈调节是指 控制系统的输出 (Output of Control System) 反过来抑制 (Inhibit) 或减弱 (Weaken) 该输出本身 (Output Itself) 的调节方式。负反馈调节是稳态调节的 主要方式 (Main Mode)，其生理意义在于 维持稳态 (Maintain Homeostasis)，使被调节的生理参数保持在正常范围内。
⚝ 机制: 负反馈调节通常包括 感受器 (Receptor)、控制中枢 (Control Center) 和 效应器 (Effector) 三个基本环节。
▮▮▮▮⚝ 感受器 (Receptor): 感受器是 检测内环境变化 (Detect Changes in Internal Environment) 的结构，能够感受被调节生理参数的变化，并将变化信息传递给控制中枢。例如，血压调节中的压力感受器 (Baroreceptor)、体温调节中的温觉感受器 (Thermoreceptor) 和化学感受器 (Chemoreceptor) 等。
▮▮▮▮⚝ 控制中枢 (Control Center): 控制中枢是 接收和整合感受器信息 (Receive and Integrate Receptor Information) 的结构，通常位于神经系统或内分泌系统。控制中枢将接收到的信息与 设定值 (Set Point) 进行比较，判断是否需要进行调节，并发出指令给效应器。例如，血压调节中的脑干心血管中枢 (Cardiovascular Center in Brainstem)、体温调节中的下丘脑体温调节中枢 (Hypothalamic Thermoregulatory Center) 等。
▮▮▮▮⚝ 效应器 (Effector): 效应器是 执行控制中枢指令 (Execute Instructions from Control Center) 的结构，能够产生生理效应，纠正内环境的偏差，使被调节的生理参数恢复到正常水平。效应器通常是肌肉、腺体或器官。例如，血压调节中的心脏 (Heart) 和血管 (Blood Vessel)、体温调节中的骨骼肌 (Skeletal Muscle) 和汗腺 (Sweat Gland) 等。
⚝ 实例:
▮▮▮▮⚝ 体温调节 (Thermoregulation): 当体温升高时，温觉感受器兴奋，将信息传递给下丘脑体温调节中枢，中枢发出指令，使汗腺分泌增加，皮肤血管扩张，散热增加，体温下降，恢复正常水平。当体温降低时，温觉感受器兴奋减弱，下丘脑发出指令，使骨骼肌颤抖 (Shivering)，皮肤血管收缩，产热增加，散热减少，体温升高，恢复正常水平。
▮▮▮▮⚝ 血糖调节 (Blood Glucose Regulation): 当血糖升高时，胰岛β细胞 (Pancreatic β-cell) 分泌胰岛素 (Insulin) 增加，胰岛素促进组织细胞摄取和利用葡萄糖 (Glucose)，抑制肝糖原分解 (Glycogenolysis) 和糖异生 (Gluconeogenesis)，使血糖下降，恢复正常水平。当血糖降低时，胰岛α细胞 (Pancreatic α-cell) 分泌胰高血糖素 (Glucagon) 增加，胰高血糖素促进肝糖原分解和糖异生，使血糖升高，恢复正常水平。
▮▮▮▮⚝ 血压调节 (Blood Pressure Regulation): 当血压升高时，动脉压力感受器兴奋，将信息传递给脑干心血管中枢，中枢发出指令，使心率减慢，血管舒张，血压下降，恢复正常水平。当血压降低时，动脉压力感受器兴奋减弱，脑干心血管中枢发出指令，使心率加快，血管收缩，血压升高，恢复正常水平。

② 正反馈调节 (Positive Feedback Regulation):
⚝ 概念: 正反馈调节是指 控制系统的输出 (Output of Control System) 反过来增强 (Enhance) 或放大 (Amplify) 该输出本身 (Output Itself) 的调节方式。正反馈调节的生理意义 不是维持稳态 (Not to Maintain Homeostasis)，而是 放大生理效应 (Amplify Physiological Effect)，使生理过程 快速完成 (Rapidly Complete) 或 发生突变 (Undergo Mutation)。正反馈调节在生理过程中 相对少见 (Relatively Rare)，通常是 暂时性 (Temporary) 的，一旦生理目的达到，正反馈调节就会被 负反馈调节 (Negative Feedback Regulation) 或其他机制 终止 (Terminate)。
⚝ 机制: 正反馈调节的机制与负反馈调节类似，也包括感受器、控制中枢和效应器三个基本环节，但效应器的作用是 增强初始刺激 (Enhance Initial Stimulus)，而不是抑制或减弱。
⚝ 实例:
▮▮▮▮⚝ 分娩 (Parturition): 分娩过程中，胎儿头部下降，刺激子宫颈 (Cervix)，引起子宫收缩 (Uterine Contraction)。子宫收缩又进一步刺激子宫颈，释放催产素 (Oxytocin)，催产素进一步增强子宫收缩，形成正反馈循环，使子宫收缩越来越强，最终完成分娩过程。分娩结束后，胎儿娩出，子宫颈刺激消失，正反馈循环被终止。
▮▮▮▮⚝ 排卵 (Ovulation): 月经周期 (Menstrual Cycle) 中，雌激素 (Estrogen) 水平逐渐升高，当雌激素水平达到一定阈值时，会正反馈促进促黄体生成素 (Luteinizing Hormone, LH) 分泌，LH峰值 (LH Surge) 诱发排卵。排卵后，雌激素水平下降，正反馈循环被终止。
▮▮▮▮⚝ 血液凝固 (Blood Coagulation): 血液凝固过程中，凝血因子 (Coagulation Factor) 的激活是一个级联放大过程，每一步激活的凝血因子都会正反馈促进后续凝血因子的激活，最终形成血凝块 (Blood Clot)，止血。当止血目的达到后，抗凝血系统 (Anticoagulation System) 启动，终止凝血过程。
▮▮▮▮⚝ 动作电位 (Action Potential) 的产生: 神经细胞或肌肉细胞产生动作电位时，去极化 (Depolarization) 引起钠离子通道 (Sodium Ion Channel) 开放，钠离子内流 (Sodium Ion Influx) 进一步去极化细胞膜，开放更多的钠离子通道，形成正反馈循环，使膜电位迅速去极化。当膜电位达到峰值后，钠离子通道失活，钾离子通道 (Potassium Ion Channel) 开放，复极化 (Repolarization) 启动，终止正反馈循环。

总之，反馈调节是维持稳态的核心机制，负反馈调节是稳态调节的主要方式，正反馈调节在某些生理过程中发挥放大效应，但通常是暂时性的，需要被负反馈或其他机制终止，以维持机体的整体稳态。

2. 细胞的基本生理功能 (Basic Physiological Functions of Cells)

本章深入探讨细胞膜的结构与功能、物质跨膜转运机制、膜电位和兴奋性，以及细胞信号转导的基本原理。

2.1 细胞膜的结构与功能 (Structure and Function of Cell Membrane)

详细描述细胞膜的流动镶嵌模型，以及膜的屏障、物质运输、信息传递等功能。

2.1.1 细胞膜的分子组成 (Molecular Composition of Cell Membrane)

介绍细胞膜的主要成分：磷脂、蛋白质和糖类，以及它们的排列方式。

细胞膜是细胞的边界，分隔细胞内部和外部环境，执行多种重要的生理功能。细胞膜并非简单的被动屏障，而是一个动态的、功能复杂的结构。其主要成分包括：

① 磷脂 (Phospholipids)：细胞膜中最丰富的脂类分子，构成膜的基本骨架。
▮▮▮▮ⓑ 结构特点：磷脂分子是两亲分子 (amphipathic molecules)，一端是亲水性的极性头部 (hydrophilic polar head)，主要由磷酸基团和甘油构成；另一端是疏水性的非极性尾部 (hydrophobic nonpolar tail)，由两条脂肪酸链组成。
▮▮▮▮ⓒ 排列方式：在水性环境中，磷脂分子自发形成磷脂双分子层 (phospholipid bilayer)，亲水性头部朝向水相，疏水性尾部朝向内部，形成稳定的膜结构。这种双层结构是细胞膜的基本框架，赋予膜流动性和选择通透性。
④ 蛋白质 (Proteins)：细胞膜蛋白质是膜功能的主要执行者，种类繁多，功能各异。根据其在膜中的位置和功能，可分为：
▮▮▮▮ⓔ 整合膜蛋白 (Integral membrane proteins)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 跨膜蛋白 (Transmembrane proteins)：贯穿磷脂双分子层，暴露于膜的内外两侧。许多跨膜蛋白具有通道、载体、受体等功能，参与物质跨膜运输和信号传递。例如，离子通道 (ion channels)、载体蛋白 (carrier proteins)、G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptors, GPCRs) 等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 单次跨膜蛋白 (Single-pass transmembrane proteins) 和 多次跨膜蛋白 (Multi-pass transmembrane proteins)：根据跨膜次数分类。多次跨膜蛋白在膜内折叠形成复杂的结构，执行更复杂的功能。
▮▮▮▮ⓗ 外周膜蛋白 (Peripheral membrane proteins)：不直接插入磷脂双分子层，而是通过非共价键与整合膜蛋白或磷脂头部结合，位于膜的表面。外周膜蛋白常与细胞骨架连接，参与维持细胞形状和机械强度，也参与细胞信号转导。例如，细胞骨架蛋白 (cytoskeletal proteins)、酶 (enzymes) 等。
⑨ 糖类 (Carbohydrates)：细胞膜糖类主要以糖脂 (glycolipids) 和 糖蛋白 (glycoproteins) 的形式存在，位于细胞膜的外表面，构成糖萼 (glycocalyx)。
▮▮▮▮ⓙ 糖萼 (Glycocalyx)：是细胞膜表面的一层糖被，由寡糖链组成。糖萼在细胞识别、细胞间连接、保护细胞表面等方面发挥重要作用。例如，细胞识别分子 (cell recognition molecules)、血型抗原 (blood group antigens) 等。
▮▮▮▮ⓚ 功能：糖类参与细胞的识别和细胞间的相互作用，例如免疫细胞识别靶细胞、细胞黏附等过程。糖萼还具有保护细胞免受机械损伤和化学损伤的作用。

细胞膜的分子组成并非固定不变，而是动态变化的，以适应细胞的生理状态和环境变化。膜脂和膜蛋白的种类和含量可以根据细胞的需求进行调节，这种动态变化是细胞膜功能多样性的基础。

2.1.2 细胞膜的流动镶嵌模型 (Fluid Mosaic Model of Cell Membrane)

阐述流动镶嵌模型的特点，解释膜的流动性和不对称性。

流动镶嵌模型 (fluid mosaic model) 是目前被广泛接受的细胞膜结构模型，由 S.J. Singer 和 G.L. Nicolson 于 1972 年提出。该模型的核心思想是：细胞膜是一个动态的流体结构，膜脂和膜蛋白分子可以横向自由移动，如同漂浮在脂海中的蛋白质“冰山”。

① 流动性 (Fluidity)：
▮▮▮▮ⓑ 膜脂的流动性：磷脂分子在膜平面内可以快速横向扩散 (lateral diffusion)，平均每个磷脂分子每秒可移动数百万次。这种流动性主要取决于脂肪酸尾部的饱和程度和胆固醇的含量。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 不饱和脂肪酸 (Unsaturated fatty acids)：含有双键，导致脂肪酸尾部弯曲，降低磷脂分子间的紧密堆积，增加膜的流动性。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 饱和脂肪酸 (Saturated fatty acids)：没有双键，脂肪酸尾部伸直，增加磷脂分子间的紧密堆积，降低膜的流动性。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 胆固醇 (Cholesterol)：在动物细胞膜中含量丰富，可以调节膜的流动性。在高温下，胆固醇限制磷脂分子的过度运动，降低膜的流动性；在低温下，胆固醇插入磷脂分子之间，阻止磷脂分子的紧密堆积，增加膜的流动性。因此，胆固醇在维持膜的适当流动性方面起着重要的缓冲作用。
▮▮▮▮ⓕ 膜蛋白的流动性：膜蛋白也可以在膜平面内横向移动，但其移动速度比膜脂慢得多，且受到多种因素的限制，例如细胞骨架的锚定、细胞外基质的束缚、以及与其他膜蛋白的相互作用。某些膜蛋白的移动是受限制的，甚至是不移动的，以保证其在特定区域发挥功能。
⑦ 镶嵌性 (Mosaic)：
▮▮▮▮ⓗ 蛋白质镶嵌在脂双层中：膜蛋白以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中，形成“蛋白质冰山”漂浮在“脂海”中的镶嵌结构。这种镶嵌方式使得膜蛋白能够有效地执行各种功能，例如物质运输、信号传递、细胞识别等。
▮▮▮▮ⓘ 功能多样性：不同的膜蛋白执行不同的功能，使得细胞膜具有多样化的生理功能。例如，通道蛋白负责离子和水分子的运输，载体蛋白负责葡萄糖和氨基酸等分子的运输，受体蛋白负责识别和结合细胞外信号分子，酶蛋白催化膜上的化学反应。
⑩ 不对称性 (Asymmetry)：细胞膜的内外两侧在组成和功能上是不对称的。
▮▮▮▮ⓚ 脂类分布的不对称性：磷脂双分子层的内外两层在磷脂种类和含量上存在差异。例如，磷脂酰胆碱 (phosphatidylcholine, PC) 和 鞘磷脂 (sphingomyelin, SM) 主要分布在外层，而 磷脂酰丝氨酸 (phosphatidylserine, PS) 和 磷脂酰乙醇胺 (phosphatidylethanolamine, PE) 主要分布在内层。这种不对称分布可能与膜的弯曲、信号转导和细胞凋亡等过程有关。
▮▮▮▮ⓛ 蛋白质分布的不对称性：膜蛋白在膜中的方向是固定的，具有特定的内外侧朝向。例如，糖基化修饰通常发生在膜蛋白的胞外部分，而某些信号分子的结合位点则位于膜蛋白的胞内部分。这种不对称分布保证了膜蛋白功能的定向性。
▮▮▮▮ⓜ 糖类分布的不对称性：糖类只分布在细胞膜的外表面，形成糖萼。糖萼的不对称分布参与细胞识别和细胞间相互作用。

流动镶嵌模型强调了细胞膜的动态性和功能多样性，为理解细胞膜的生理功能提供了重要的理论基础。细胞膜的流动性使得膜蛋白能够有效地执行各种功能，而膜的不对称性则保证了膜功能的定向性和特异性。

2.1.3 细胞膜的功能 (Functions of Cell Membrane)

总结细胞膜的各项生理功能，如分隔、保护、物质交换和信息传递。

细胞膜作为细胞的边界，执行着多种至关重要的生理功能，主要包括：

① 分隔与屏障作用 (Separation and Barrier Function)：
▮▮▮▮ⓑ 分隔细胞内外环境：细胞膜将细胞内部的细胞质 (cytoplasm) 与外部的细胞外液 (extracellular fluid) 分隔开来，维持细胞内部环境的相对稳定。这种分隔作用是细胞生命活动的基础。
▮▮▮▮ⓒ 选择性屏障：细胞膜不是绝对的屏障，而是选择性通透膜 (selectively permeable membrane)。它允许某些物质自由通过，限制或阻止另一些物质通过。这种选择性通透性主要取决于膜的分子组成和结构特点。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 小分子物质：如水、氧气、二氧化碳等小分子非极性物质，可以通过简单扩散 (simple diffusion) 自由穿过膜。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 离子和极性分子：如离子、葡萄糖、氨基酸等极性分子和带电荷的离子，由于受到疏水性脂双层的阻碍，难以直接穿过膜，需要借助膜转运蛋白 (membrane transport proteins) 的协助才能通过。
⑥ 物质运输功能 (Transport Function)：细胞膜控制着物质进出细胞，维持细胞内外物质浓度和成分的差异，保证细胞正常的代谢活动。物质跨膜运输的方式主要包括：
▮▮▮▮ⓖ 被动运输 (Passive transport)：不需要消耗细胞代谢能量，顺浓度梯度或电化学梯度进行的运输方式，包括简单扩散、易化扩散和渗透。
▮▮▮▮ⓗ 主动运输 (Active transport)：需要消耗细胞代谢能量，逆浓度梯度或电化学梯度进行的运输方式，例如钠-钾泵。
▮▮▮▮ⓘ 胞吞与胞吐 (Vesicular transport)：通过膜泡的形成和融合，运输大分子物质和颗粒性物质，包括胞吞作用和胞吐作用。
⑩ 信息传递功能 (Information Transfer Function)：细胞膜是细胞与外界环境进行信息交流的重要界面。细胞膜上的受体蛋白 (receptor proteins) 可以识别和结合细胞外信号分子（如激素、神经递质、生长因子等），并将信号传递到细胞内部，引起细胞的生理反应。
▮▮▮▮ⓚ 受体介导的信号转导：细胞外信号分子与膜受体结合后，激活细胞内的信号转导通路，最终引起细胞的生理反应，例如基因表达的改变、酶活性的调节、细胞膜通透性的变化等。
▮▮▮▮ⓛ 细胞间通讯：细胞膜上的连接蛋白 (junctional proteins) 参与形成细胞间的连接结构，例如紧密连接 (tight junctions)、黏着连接 (adherens junctions)、桥粒 (desmosomes) 和 间隙连接 (gap junctions)，实现细胞间的信息交流和协同作用。
⑬ 识别与细胞间相互作用 (Recognition and Intercellular Interaction)：细胞膜表面的糖萼和某些膜蛋白参与细胞识别和细胞间的相互作用。
▮▮▮▮ⓝ 细胞识别：糖萼上的糖链具有高度的特异性，可以作为细胞的“身份标签”，参与细胞的识别过程，例如免疫细胞识别病原体、精子与卵子的识别等。
▮▮▮▮ⓞ 细胞黏附：细胞膜上的细胞黏附分子 (cell adhesion molecules, CAMs) 介导细胞间的黏附，维持组织结构的完整性，参与细胞的迁移和分化等过程。
⑯ 酶促反应场所 (Enzymatic Reaction Site)：细胞膜上镶嵌着多种酶蛋白，催化膜上的化学反应，参与细胞的代谢活动。例如，腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase) 催化 cAMP 的生成，磷脂酶 C (phospholipase C, PLC) 催化 IP3 和 DAG 的生成。
⑰ 细胞形状维持与运动 (Cell Shape Maintenance and Movement)：细胞膜与细胞骨架相互作用，维持细胞的形状和机械强度，参与细胞的运动和变形。例如，肌动蛋白 (actin) 和 微管 (microtubules) 等细胞骨架成分与细胞膜连接，参与细胞的运动、吞噬作用和胞吐作用。

总之，细胞膜是一个结构复杂、功能多样的动态结构，其各项生理功能对于维持细胞的生存和执行细胞的特定功能至关重要。细胞膜的功能障碍往往与多种疾病的发生发展密切相关。

2.2 物质跨膜转运 (Membrane Transport)

系统讲解各种物质跨膜转运的方式，包括被动运输和主动运输，以及胞吞和胞吐作用。

细胞膜的选择性通透性使得细胞能够精确控制物质的进出，维持细胞内环境的稳定。物质跨膜运输是细胞生理活动的基础，根据是否需要消耗细胞代谢能量，可分为被动运输 (passive transport) 和 主动运输 (active transport)。此外，对于大分子物质和颗粒性物质，细胞还发展出了 胞吞 (endocytosis) 和 胞吐 (exocytosis) 等特殊的运输方式。

2.2.1 被动运输 (Passive Transport)

介绍简单扩散、易化扩散和渗透的概念、原理和影响因素。

被动运输 (passive transport) 是指物质顺浓度梯度或电化学梯度跨膜运输，不需要细胞消耗代谢能量 (ATP)。被动运输主要包括 简单扩散 (simple diffusion)、易化扩散 (facilitated diffusion) 和 渗透 (osmosis) 三种方式。

① 简单扩散 (Simple Diffusion)：
▮▮▮▮ⓑ 概念：物质直接穿过细胞膜磷脂双分子层，从高浓度区域向低浓度区域的净移动。
▮▮▮▮ⓒ 原理：扩散的动力是浓度梯度 (concentration gradient) 或 电化学梯度 (electrochemical gradient)。物质总是倾向于从高浓度区域向低浓度区域移动，直到浓度差消失，达到动态平衡。
▮▮▮▮ⓓ 特点：
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 不需要膜蛋白的协助：物质直接穿过磷脂双分子层。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 顺浓度梯度或电化学梯度：从高浓度向低浓度移动。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 不需要消耗代谢能量。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 非特异性：只要是脂溶性小分子或小分子非极性物质，都可以通过简单扩散穿过膜。
▮▮▮▮ⓘ 影响因素：
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 浓度差 (Concentration difference)：浓度差越大，扩散速度越快。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 膜面积 (Membrane area)：膜面积越大，扩散速度越快。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 膜的通透性 (Membrane permeability)：膜对物质的通透性越高，扩散速度越快。膜的通透性主要取决于膜脂的流动性和物质的脂溶性。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 分子大小 (Molecular size)：分子越小，扩散速度越快。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 温度 (Temperature)：温度升高，分子运动速度加快，扩散速度加快。
▮▮▮▮ⓞ 生理意义：简单扩散是气体 (O₂, CO₂)、脂溶性激素、脂肪酸等物质跨膜运输的主要方式。例如，肺泡与血液之间的气体交换、细胞内外的氧气和二氧化碳交换等都通过简单扩散完成。
⑯ 易化扩散 (Facilitated Diffusion)：
▮▮▮▮ⓠ 概念：物质在膜转运蛋白 (membrane transport proteins) 的协助下，顺浓度梯度或电化学梯度跨膜运输。
▮▮▮▮ⓡ 原理：易化扩散需要膜蛋白的参与，但仍然是顺浓度梯度或电化学梯度进行的，因此不需要消耗代谢能量。膜蛋白在易化扩散中起到通道 (channel) 或 载体 (carrier) 的作用。
▮▮▮▮ⓢ 类型：根据膜蛋白的类型，易化扩散可分为 通道蛋白介导的易化扩散 (channel-mediated facilitated diffusion) 和 载体蛋白介导的易化扩散 (carrier-mediated facilitated diffusion)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 通道蛋白 (Channel proteins)：形成亲水性通道，允许特定大小和电荷的离子或小分子通过。通道蛋白具有选择性 (selectivity)，只允许特定类型的离子或分子通过。例如，水通道蛋白 (aquaporins, AQPs) 专门运输水分子，离子通道 (ion channels) 专门运输离子。离子通道通常具有门控机制 (gating mechanism)，可以根据细胞内外的信号（如电压、配体、机械力等）打开或关闭。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 载体蛋白 (Carrier proteins)：与被运输的物质结合，发生构象变化，将被运输物质从膜的一侧释放到另一侧。载体蛋白也具有选择性 (selectivity) 和 饱和性 (saturation)。

被动运输不需要消耗细胞代谢能量，是细胞维持物质跨膜运输和细胞内外环境平衡的重要方式。理解被动运输的原理和影响因素，对于理解细胞的生理功能和病理变化具有重要意义。

2.2.2 主动运输 (Active Transport)

详细讲解原发性主动运输和继发性主动运输的机制和实例，如钠-钾泵。

主动运输 (active transport) 是指物质逆浓度梯度或电化学梯度跨膜运输，需要细胞消耗代谢能量 (通常是 ATP)。主动运输保证了细胞能够维持细胞内外物质浓度和成分的差异，对于细胞的生存和功能至关重要。主动运输主要分为 原发性主动运输 (primary active transport) 和 继发性主动运输 (secondary active transport) 两种类型。

① 原发性主动运输 (Primary Active Transport)：
▮▮▮▮ⓑ 概念：直接利用 ATP 水解提供的能量，驱动物质逆浓度梯度或电化学梯度跨膜运输。
▮▮▮▮ⓒ 机制：原发性主动运输需要 ATP酶 (ATPase) 类型的膜转运蛋白，也称为 泵 (pumps)。ATP酶在水解 ATP 的过程中，释放能量，并将能量用于驱动物质的逆浓度梯度运输。
▮▮▮▮ⓓ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 钠-钾泵 (Na⁺-K⁺ pump)：也称为 Na⁺-K⁺-ATP酶 (Na⁺-K⁺-ATPase)，是动物细胞膜上最重要的原发性主动运输泵。钠-钾泵将细胞内的 Na⁺ 泵出细胞外，同时将细胞外的 K⁺ 泵入细胞内，维持细胞内低 Na⁺、高 K⁺ 的离子浓度梯度。每次循环水解 1 分子 ATP，泵出 3 个 Na⁺，泵入 2 个 K⁺。

主动运输是细胞维持细胞内外物质浓度和成分差异的关键机制，对于细胞的生存和功能至关重要。原发性主动运输直接利用 ATP 能量，建立离子浓度梯度；继发性主动运输利用已建立的离子浓度梯度势能，驱动其他物质的逆浓度梯度运输。理解主动运输的机制和生理意义，对于理解细胞的生理功能和病理变化具有重要意义。

2.2.3 胞吞与胞吐 (Endocytosis and Exocytosis)

阐述胞吞和胞吐的过程和生理意义，包括吞噬作用、胞饮作用和受体介导的内吞作用。

胞吞 (endocytosis) 和 胞吐 (exocytosis) 是细胞运输大分子物质、颗粒性物质甚至细胞自身进出细胞的特殊方式，也称为 囊泡运输 (vesicular transport)。胞吞作用将细胞外物质包裹在膜泡中，内吞进入细胞；胞吐作用将细胞内物质包裹在膜泡中，外吐到细胞外。胞吞和胞吐都需要细胞膜的变形和膜泡的形成与融合，是一个动态的膜运输过程，需要消耗细胞代谢能量。

① 胞吞作用 (Endocytosis)：细胞膜内陷形成膜泡，将细胞外物质包裹在膜泡中，内吞进入细胞。根据胞吞物质的类型和机制，胞吞作用可分为 吞噬作用 (phagocytosis)、胞饮作用 (pinocytosis) 和 受体介导的内吞作用 (receptor-mediated endocytosis)。
▮▮▮▮ⓑ 吞噬作用 (Phagocytosis)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 概念：细胞吞噬较大的颗粒性物质，如细菌、细胞碎片、异物等。吞噬作用主要发生在 吞噬细胞 (phagocytes)，如巨噬细胞、中性粒细胞等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 过程：
⚝ 识别与结合：吞噬细胞膜上的受体识别并结合吞噬物表面的特定分子（如抗体、补体等）。
⚝ 伪足延伸：细胞膜向外延伸形成 伪足 (pseudopods)，包裹吞噬物。
⚝ 吞噬泡形成：伪足融合，形成 吞噬泡 (phagosome)，吞噬泡将吞噬物包裹在细胞内。
⚝ 吞噬溶酶体形成：吞噬泡与 溶酶体 (lysosome) 融合，形成 吞噬溶酶体 (phagolysosome)。
⚝ 消化与吸收：溶酶体内的 水解酶 (hydrolases) 将吞噬物消化分解为小分子物质，如氨基酸、单糖、脂肪酸等，被细胞吸收利用。不能消化的残渣则通过胞吐作用排出细胞。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 生理意义：吞噬作用是机体防御病原体感染的重要机制，清除衰老细胞和细胞碎片，参与免疫应答。例如，巨噬细胞吞噬细菌、清除衰老红细胞，中性粒细胞吞噬病原体。
▮▮▮▮ⓑ 胞饮作用 (Pinocytosis)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 概念：细胞吞饮细胞外液和小分子溶质。胞饮作用发生在几乎所有类型的细胞中，是一种非特异性的胞吞方式。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 过程：
⚝ 膜内陷：细胞膜内陷形成 胞饮窝 (pinocytotic pit)。
⚝ 胞饮泡形成：胞饮窝 Pinch off，形成 胞饮泡 (pinocytotic vesicle)，胞饮泡将细胞外液和小分子溶质包裹在细胞内。
⚝ 胞饮泡融合：胞饮泡与早期 内体 (early endosome) 融合，释放胞饮物。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 类型：根据膜内陷的机制，胞饮作用可分为 网格蛋白依赖性胞饮作用 (clathrin-dependent pinocytosis) 和 非网格蛋白依赖性胞饮作用 (clathrin-independent pinocytosis)。
⚝ 网格蛋白依赖性胞饮作用：是最常见的胞饮方式，需要 网格蛋白 (clathrin) 的参与。网格蛋白在胞饮窝周围形成网格状支架，帮助膜内陷和膜泡形成。
⚝ 非网格蛋白依赖性胞饮作用：不需要网格蛋白的参与，机制尚不完全清楚。例如，caveolae 介导的胞饮作用 (caveolae-mediated pinocytosis) 需要 caveolin 蛋白的参与。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 生理意义：胞饮作用是细胞摄取细胞外液和小分子溶质的重要方式，参与细胞营养物质的摄取、细胞膜成分的更新等。例如，内皮细胞通过胞饮作用摄取细胞外液，维持血管通透性。
▮▮▮▮ⓒ 受体介导的内吞作用 (Receptor-mediated endocytosis)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 概念：细胞膜上的 受体蛋白 (receptor proteins) 特异性识别并结合细胞外 配体 (ligand)（如激素、生长因子、LDL 等），形成 受体-配体复合物 (receptor-ligand complex)，然后通过胞吞作用将受体-配体复合物内吞进入细胞。受体介导的内吞作用是一种高度特异性和高效的胞吞方式。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 过程：
⚝ 受体聚集：细胞膜上特定区域富集 受体 (receptors)，形成 网格蛋白包被凹陷 (clathrin-coated pit)。
⚝ 配体结合：细胞外配体与受体特异性结合，受体-配体复合物聚集在网格蛋白包被凹陷处。
⚝ 内吞泡形成：网格蛋白包被凹陷 Pinch off，形成 网格蛋白包被囊泡 (clathrin-coated vesicle)，将受体-配体复合物包裹在细胞内。
⚝ 网格蛋白脱落：网格蛋白包被囊泡脱去网格蛋白外壳，形成 早期内体 (early endosome)。
⚝ 受体分选与循环：在早期内体中，受体与配体分离。受体可以循环回到细胞膜表面，重新利用；配体则被转运到晚期内体和溶酶体，进行消化分解。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 实例：
⚝ 低密度脂蛋白 (LDL) 的内吞：细胞通过 LDL 受体介导的内吞作用摄取 LDL，从而获得胆固醇。LDL 受体基因突变会导致 家族性高胆固醇血症 (familial hypercholesterolemia)。
⚝ 转铁蛋白 (transferrin) 的内吞：细胞通过转铁蛋白受体介导的内吞作用摄取转铁蛋白，从而获得铁离子。
⚝ 激素和生长因子的内吞：许多激素和生长因子通过受体介导的内吞作用进入细胞，或通过内吞作用调节受体数量和信号转导。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 生理意义：受体介导的内吞作用是细胞摄取特定大分子物质的高效方式，参与细胞营养物质的摄取、信号转导的调节、细胞膜成分的更新等。

② 胞吐作用 (Exocytosis)：细胞内膜泡与细胞膜融合，将膜泡内的物质释放到细胞外。胞吐作用是细胞分泌大分子物质、排出代谢废物、更新细胞膜成分的重要方式。根据胞吐的途径和调节机制，胞吐作用可分为 构成性胞吐 (constitutive exocytosis) 和 调节性胞吐 (regulated exocytosis)。
▮▮▮▮ⓑ 构成性胞吐 (Constitutive Exocytosis)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 概念：持续进行的胞吐作用，将细胞内合成的膜蛋白、分泌蛋白和脂类等物质不断地运输到细胞膜或细胞外。构成性胞吐不需要特定的信号触发，是一种默认的胞吐途径。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 过程：
⚝ 高尔基体加工：在 内质网 (endoplasmic reticulum, ER) 合成的膜蛋白和分泌蛋白，在高尔基体 (Golgi apparatus) 中进行加工、修饰和分选。
⚝ 运输泡形成：高尔基体形成 运输泡 (transport vesicle)，包裹待分泌的物质。
⚝ 运输泡运输：运输泡沿着细胞骨架运输到细胞膜。
⚝ 膜融合：运输泡膜与细胞膜融合，释放膜泡内的物质到细胞外，并将膜泡膜整合到细胞膜上。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 生理意义：构成性胞吐是细胞膜成分更新、细胞外基质分泌、血浆蛋白分泌等的重要途径。例如，成纤维细胞分泌胶原蛋白、肝细胞分泌白蛋白等都通过构成性胞吐完成。
▮▮▮▮ⓑ 调节性胞吐 (Regulated Exocytosis)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 概念：受特定细胞外信号（如神经信号、激素信号等）触发的胞吐作用，将细胞内预先储存的分泌物快速释放到细胞外。调节性胞吐是一种受调控的胞吐途径。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 过程：
⚝ 分泌物浓缩与储存：在 高尔基体 (Golgi apparatus) 加工后的分泌蛋白，在 反面高尔基网络 (trans-Golgi network, TGN) 形成 分泌泡 (secretory vesicle) 或 分泌颗粒 (secretory granule)，并在细胞质中储存。
⚝ 信号触发：细胞外信号（如神经递质、激素等）与细胞膜上的受体结合，激活细胞内的信号转导通路，通常导致细胞内 Ca²⁺ 浓度升高。
⚝ 膜泡运输与融合：Ca²⁺ 浓度升高触发分泌泡或分泌颗粒向细胞膜移动，并与细胞膜融合。
⚝ 分泌物释放：分泌泡或分泌颗粒膜与细胞膜融合，释放膜泡内的分泌物到细胞外。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 实例：
⚝ 神经递质释放：神经末梢释放神经递质，通过调节性胞吐完成。动作电位到达神经末梢，引起 Ca²⁺ 内流，触发突触小泡与突触前膜融合，释放神经递质到突触间隙。
⚝ 激素释放：内分泌细胞释放激素，如胰岛素、肾上腺素等，通过调节性胞吐完成。激素分泌受到血糖浓度、神经信号等多种因素的调节。
⚝ 酶释放：消化腺细胞释放消化酶，如胰腺外分泌细胞释放胰酶，通过调节性胞吐完成。消化酶释放受到神经和激素信号的调节。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 生理意义：调节性胞吐是细胞快速、大量释放特定分泌物的重要机制，参与神经信号传递、激素分泌、消化酶分泌等生理过程。

胞吞和胞吐是细胞运输大分子物质和颗粒性物质的重要方式，对于细胞的营养摄取、信号传递、废物排出、膜成分更新等方面都具有重要的生理意义。胞吞和胞吐的异常与多种疾病的发生发展密切相关，例如肿瘤转移、病毒感染、神经退行性疾病等。

2.3 膜电位与兴奋性 (Membrane Potential and Excitability)

解释静息电位、动作电位的形成机制，以及细胞的兴奋性和兴奋传递。

膜电位 (membrane potential) 是指细胞膜内外两侧的电位差，是细胞膜两侧离子分布不均匀和膜对离子的选择通透性共同作用的结果。膜电位是细胞兴奋性的基础，对于神经、肌肉等兴奋性细胞的功能至关重要。根据细胞的生理状态，膜电位可分为 静息电位 (resting membrane potential) 和 动作电位 (action potential)。兴奋性 (excitability) 是指细胞对刺激产生兴奋反应的特性。兴奋传递 (excitation transmission) 是指兴奋从一个细胞传递到另一个细胞的过程。

2.3.1 静息电位 (Resting Membrane Potential)

描述静息电位的概念、产生机制和影响因素，强调离子浓度梯度和膜的通透性。

静息电位 (resting membrane potential) 是指细胞在静息状态下，细胞膜内外两侧存在的稳定的电位差。通常情况下，细胞膜内侧为负电位，外侧为正电位。静息电位是细胞兴奋性的基础，也是细胞执行各种生理功能的重要条件。

① 概念：
▮▮▮▮ⓑ 定义：细胞在未受刺激时，细胞膜内外两侧存在的相对稳定的电位差。
▮▮▮▮ⓒ 极性：通常情况下，细胞膜内侧为负电位，外侧为正电位。例如，神经细胞的静息电位约为 -70mV (膜内比膜外负 70mV)。
▮▮▮▮ⓓ 普遍性：几乎所有细胞都存在静息电位，但不同类型细胞的静息电位值可能有所不同。兴奋性细胞 (如神经细胞、肌肉细胞) 的静息电位值较大，而非兴奋性细胞 (如上皮细胞、结缔组织细胞) 的静息电位值较小。
⑤ 产生机制：静息电位的产生主要基于以下两个因素：
▮▮▮▮ⓕ 离子浓度梯度 (Ion concentration gradients)：细胞膜内外两侧存在离子浓度差，主要是 Na⁺、K⁺ 和 Cl⁻ 的浓度梯度。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ Na⁺ 浓度梯度：细胞外 Na⁺ 浓度远高于细胞内 Na⁺ 浓度。这种浓度梯度主要由 钠-钾泵 (Na⁺-K⁺ pump) 维持。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ K⁺ 浓度梯度：细胞内 K⁺ 浓度远高于细胞外 K⁺ 浓度。这种浓度梯度也主要由钠-钾泵维持。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ Cl⁻ 浓度梯度：细胞外 Cl⁻ 浓度略高于细胞内 Cl⁻ 浓度。Cl⁻ 浓度梯度部分由膜电位被动形成，部分由 Cl⁻ 泵主动维持。
▮▮▮▮ⓙ 膜对离子的选择通透性 (Selective membrane permeability to ions)：静息状态下，细胞膜对 K⁺ 的通透性远高于对 Na⁺ 和 Cl⁻ 的通透性。这主要是由于细胞膜上存在 K⁺ 泄漏通道 (K⁺ leak channels)，这些通道在静息状态下是开放的，允许 K⁺ 顺浓度梯度外流。而 Na⁺ 泄漏通道和 Cl⁻ 泄漏通道数量较少，通透性较低。
▮▮▮▮ⓚ Goldman-Hodgkin-Katz 方程 (GHK equation)：GHK 方程可以定量描述静息电位的形成机制，考虑了多种离子浓度梯度和膜对多种离子的通透性。简化形式如下：
\[ V_m = \frac{RT}{F} \ln \frac{P_K [K^+]_o + P_{Na} [Na^+]_o + P_{Cl} [Cl^-]_i}{P_K [K^+]_i + P_{Na} [Na^+]_i + P_{Cl} [Cl^-]_o} \]
其中，\(V_m\) 是膜电位，\(R\) 是气体常数，\(T\) 是绝对温度，\(F\) 是法拉第常数，\(P_K\)、\(P_{Na}\)、\(P_{Cl}\) 分别是膜对 K⁺、Na⁺、Cl⁻ 的相对通透性，\([K^+]_o\)、\([Na^+]_o\)、\([Cl^-]_o\) 是细胞外离子浓度，\([K^+]_i\)、\([Na^+]_i\)、\([Cl^-]_i\) 是细胞内离子浓度。
在静息状态下，\(P_K \gg P_{Na}, P_{Cl}\)，因此 GHK 方程可以简化为 Nernst 方程 (能斯特方程)，主要由 K⁺ 浓度梯度和膜对 K⁺ 的通透性决定：
\[ E_K = \frac{RT}{zF} \ln \frac{[K^+]_o}{[K^+]_i} = -61 \log_{10} \frac{[K^+]_i}{[K^+]_o} \quad (\text{at } 37^\circ C) \]
其中，\(E_K\) 是 K⁺ 的平衡电位，\(z\) 是离子价数 (+1 for K⁺)。
▮▮▮▮ⓓ 离子泵的作用：钠-钾泵 (Na⁺-K⁺ pump) 虽然本身只贡献很小的电位差 (电泵效应)，但它维持了 Na⁺ 和 K⁺ 的浓度梯度，为静息电位的形成提供了离子浓度基础。因此，钠-钾泵对于维持静息电位是至关重要的。
③ 影响因素：
▮▮▮▮ⓒ 细胞外液离子浓度：细胞外液离子浓度的变化会影响离子浓度梯度，从而影响静息电位。例如，细胞外 K⁺ 浓度升高会导致 K⁺ 浓度梯度减小，K⁺ 外流减少，静息电位绝对值减小 (去极化)。细胞外 K⁺ 浓度降低会导致 K⁺ 浓度梯度增大，K⁺ 外流增加，静息电位绝对值增大 (超极化)。
▮▮▮▮ⓓ 膜对离子的通透性：膜对离子的通透性变化会直接影响静息电位。例如，膜对 K⁺ 通透性增加会导致 K⁺ 外流增加，静息电位绝对值增大 (超极化)。膜对 Na⁺ 通透性增加会导致 Na⁺ 内流增加，静息电位绝对值减小 (去极化)。
▮▮▮▮ⓔ 温度：温度升高，离子运动速度加快，膜的通透性可能发生变化，从而影响静息电位。
▮▮▮▮ⓕ 药物和毒物：某些药物和毒物可以影响离子通道的活性或离子泵的功能，从而改变静息电位。例如，河豚毒素 (tetrodotoxin, TTX) 可以阻断 Na⁺ 通道，四乙铵 (tetraethylammonium, TEA) 可以阻断 K⁺ 通道。

静息电位是细胞兴奋性的基础，也是细胞执行各种生理功能的重要条件。静息电位的稳定维持依赖于离子浓度梯度和膜对离子的选择通透性的动态平衡。静息电位的异常变化往往与多种疾病的发生发展密切相关，例如心律失常、神经肌肉疾病等。

2.3.2 动作电位 (Action Potential)

详细讲解动作电位的产生、传导过程，以及去极化、复极化和超极化等阶段。

动作电位 (action potential) 是指兴奋性细胞 (如神经细胞、肌肉细胞) 受到刺激时，在静息电位的基础上，细胞膜电位发生的快速、短暂、可逆的波动。动作电位是神经冲动和肌肉收缩等生理活动的基础。

① 概念：
▮▮▮▮ⓑ 定义：兴奋性细胞受到刺激时，细胞膜电位发生的快速、短暂、可逆的波动。
▮▮▮▮ⓒ 特点：
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 全或无 (all-or-none)：刺激强度达到阈值时，动作电位必然发生，且幅度恒定；刺激强度低于阈值时，动作电位不发生。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 不衰减传导 (non-decremental conduction)：动作电位在神经纤维或肌纤维上传导时，幅度不衰减，保持不变。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 可兴奋性 (excitability)：动作电位发生后，细胞进入 相对不应期 (relative refractory period) 或 绝对不应期 (absolute refractory period)，对再次刺激的反应性降低或消失。
⑦ 产生过程：动作电位的产生过程可分为 去极化 (depolarization)、复极化 (repolarization) 和 超极化 (hyperpolarization) 等阶段。
▮▮▮▮ⓗ 静息期 (Resting phase)：细胞膜电位处于静息电位水平，约为 -70mV。此时，电压门控 Na⁺ 通道 (voltage-gated Na⁺ channels) 和 电压门控 K⁺ 通道 (voltage-gated K⁺ channels) 处于关闭状态，K⁺ 泄漏通道 (K⁺ leak channels) 开放，维持静息电位。
▮▮▮▮ⓘ 阈刺激与去极化期 (Threshold stimulus and Depolarization phase)：当细胞受到阈刺激时，细胞膜发生 局部去极化 (local depolarization)，膜电位向正方向移动。当去极化达到 阈电位 (threshold potential) (通常约为 -55mV) 时，电压门控 Na⁺ 通道被激活，迅速开放。
▮▮▮▮ⓙ 去极化峰期 (Peak of depolarization)：电压门控 Na⁺ 通道大量开放，Na⁺ 快速内流，膜电位迅速去极化，由负值变为正值，达到峰值 (通常约为 +30mV)。此时，膜电位接近 Na⁺ 的平衡电位 \(E_{Na}\)。
▮▮▮▮ⓚ 复极化期 (Repolarization phase)：在去极化峰值后，电压门控 Na⁺ 通道迅速失活 (inactivation)，停止 Na⁺ 内流。同时，电压门控 K⁺ 通道被激活，缓慢开放，K⁺ 大量外流。K⁺ 外流使膜电位由正值向负值恢复，回到静息电位水平，称为复极化。
▮▮▮▮ⓛ 超极化期 (Hyperpolarization phase)：电压门控 K⁺ 通道关闭较慢，K⁺ 外流持续一段时间，导致膜电位短暂地超过静息电位水平，变得更负，称为超极化或后超极化。超极化期结束后，膜电位逐渐恢复到静息电位水平。
▮▮▮▮ⓜ 恢复静息电位 (Return to resting potential)：电压门控 K⁺ 通道完全关闭，膜电位恢复到静息电位水平。钠-钾泵 (Na⁺-K⁺ pump) 将内流的 Na⁺ 泵出，将外流的 K⁺ 泵入，恢复离子浓度梯度，维持静息电位。
可以用图示来表示动作电位的时程变化：

                                
                                    

                            
1
                            
膜电位 (mV)
                        

                            
2
                            
  ^
                        

                            
3
                            
  | +30  峰值 (去极化)
                        

                            
4
                            
  |     *
                        

                            
5
                            
  |    * *
                        

                            
6
                            
  |   *   *  复极化
                        

                            
7
                            
  |  *     *
                        

                            
8
                            
  | *       *
                        

                            
9
                            
-55|*---------* 阈电位
                        

                            
10
                            
  |*           *
                        

                            
11
                            
-70+-------------* 静息电位
                        

                            
12
                            
  |             * 超极化
                        

                            
13
                            
  |              *
                        

                            
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③ 离子基础：动作电位的产生主要基于 电压门控离子通道 (voltage-gated ion channels) 的活动，包括电压门控 Na⁺ 通道和电压门控 K⁺ 通道。
▮▮▮▮ⓑ 电压门控 Na⁺ 通道 (Voltage-gated Na⁺ channels)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 激活门 (activation gate) 和 失活门 (inactivation gate)：电压门控 Na⁺ 通道具有两个门控：激活门和失活门。静息状态下，激活门关闭，失活门开放；去极化时，激活门快速开放，Na⁺ 内流；复极化时，失活门缓慢关闭，通道失活。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ Na⁺ 内流：电压门控 Na⁺ 通道开放时，Na⁺ 顺浓度梯度和电化学梯度快速内流，引起去极化。
▮▮▮▮ⓔ 电压门控 K⁺ 通道 (Voltage-gated K⁺ channels)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 激活门 (activation gate)：电压门控 K⁺ 通道只有一个激活门。静息状态下，激活门关闭；去极化时，激活门缓慢开放，K⁺ 外流；复极化时，激活门缓慢关闭。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ K⁺ 外流：电压门控 K⁺ 通道开放时，K⁺ 顺浓度梯度和电化学梯度外流，引起复极化。
⑧ 传导过程：动作电位在神经纤维或肌纤维上的传导方式主要有两种：局部电流传导 (local current conduction) 和 跳跃传导 (saltatory conduction)。
▮▮▮▮ⓘ 局部电流传导 (Local current conduction)：发生在 无髓神经纤维 (unmyelinated nerve fibers) 和 肌纤维 (muscle fibers) 中。
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 机制：动作电位发生时，膜内侧正电荷向邻近未兴奋部位的膜内侧负电荷流动，膜外侧负电荷向邻近未兴奋部位的膜外侧正电荷流动，形成 局部电流 (local current)。局部电流使邻近未兴奋部位的膜发生去极化，达到阈电位，产生新的动作电位。如此循环，动作电位沿着膜表面连续传导。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 特点：传导速度较慢，因为需要膜的连续去极化和复极化过程。
▮▮▮▮ⓛ 跳跃传导 (Saltatory conduction)：发生在 有髓神经纤维 (myelinated nerve fibers) 中。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 髓鞘 (myelin sheath) 和 郎飞结 (nodes of Ranvier)：有髓神经纤维的轴突外包裹着 髓鞘 (myelin sheath)，髓鞘由 雪旺细胞 (Schwann cells) 或 少突胶质细胞 (oligodendrocytes) 形成，具有绝缘作用。髓鞘不是连续的，每隔一段距离存在 郎飞结 (nodes of Ranvier)，郎飞结处髓鞘中断，膜直接暴露于细胞外液。电压门控 Na⁺ 通道和电压门控 K⁺ 通道主要集中分布在郎飞结的膜上，髓鞘覆盖的膜上通道密度很低。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 机制：动作电位只在郎飞结处产生，局部电流从一个郎飞结跳跃到下一个郎飞结，跨过髓鞘覆盖的区域。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 特点：传导速度快，因为跳跃传导减少了膜的去极化和复极化过程，局部电流传导距离更长。髓鞘的绝缘作用也减少了离子泄漏，提高了传导效率。

动作电位是兴奋性细胞产生兴奋反应和传递兴奋信号的基础。动作电位的产生和传导机制，以及去极化、复极化和超极化等阶段，对于理解神经和肌肉细胞的功能至关重要。动作电位的异常变化往往与多种神经和肌肉疾病的发生发展密切相关，例如癫痫、肌无力等。

2.3.3 细胞的兴奋性与兴奋传递 (Excitability and Excitation Transmission)

介绍兴奋性的概念，以及神经和肌肉细胞兴奋传递的机制，包括化学突触和电突触。

兴奋性 (excitability) 是指细胞对刺激产生兴奋反应的特性，即产生动作电位的能力。兴奋传递 (excitation transmission) 是指兴奋从一个细胞传递到另一个细胞的过程，是细胞间信息交流的重要方式。兴奋传递主要通过 突触 (synapse) 完成，突触可分为 化学突触 (chemical synapse) 和 电突触 (electrical synapse) 两种类型。

① 兴奋性 (Excitability)：
▮▮▮▮ⓑ 定义：细胞对刺激产生兴奋反应的特性，即产生动作电位的能力。
▮▮▮▮ⓒ 兴奋性细胞 (Excitable cells)：具有兴奋性的细胞，主要包括 神经细胞 (neurons)、肌肉细胞 (muscle cells) 和某些 内分泌细胞 (endocrine cells)。
▮▮▮▮ⓓ 阈刺激 (Threshold stimulus)：能够引起细胞产生动作电位的最小刺激强度。刺激强度低于阈值时，只能引起局部去极化，不能产生动作电位；刺激强度达到或超过阈值时，必然产生动作电位。
▮▮▮▮ⓔ 不应期 (Refractory period)：动作电位发生后，细胞对再次刺激的反应性降低或消失的时期。不应期分为 绝对不应期 (absolute refractory period) 和 相对不应期 (relative refractory period)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 绝对不应期 (Absolute refractory period)：从动作电位开始到复极化中期，无论刺激强度多大，都不能再次产生动作电位。绝对不应期主要是由于电压门控 Na⁺ 通道失活，无法再次激活。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 相对不应期 (Relative refractory period)：从复极化中期到静息电位恢复，需要给予超阈值的刺激才能再次产生动作电位。相对不应期主要是由于电压门控 K⁺ 通道仍处于开放状态，膜电位接近或低于静息电位，需要更强的去极化才能达到阈电位。
▮▮▮▮ⓗ 兴奋性的意义：兴奋性是兴奋性细胞执行其特定功能的基础。神经细胞利用兴奋性产生和传导神经冲动，传递信息；肌肉细胞利用兴奋性产生肌肉收缩，完成运动；内分泌细胞利用兴奋性释放激素，调节生理功能。
⑨ 兴奋传递 (Excitation Transmission)：兴奋从一个细胞传递到另一个细胞的过程，主要通过突触完成。
▮▮▮▮ⓙ 突触 (Synapse)：神经元之间或神经元与效应细胞 (如肌肉细胞、腺体细胞) 之间相互接触并传递信息的特殊结构。突触由 突触前膜 (presynaptic membrane)、突触间隙 (synaptic cleft) 和 突触后膜 (postsynaptic membrane) 组成。
▮▮▮▮ⓚ 化学突触 (Chemical Synapse)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 结构：化学突触的突触间隙较宽 (约 20-30nm)，突触前膜释放 神经递质 (neurotransmitter)，作用于突触后膜上的 受体 (receptors)，传递信息。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 传递过程：
⚝ 动作电位到达突触前末梢：动作电位传导到突触前末梢，引起突触前膜去极化。
⚝ Ca²⁺ 内流：突触前膜去极化激活 电压门控 Ca²⁺ 通道 (voltage-gated Ca²⁺ channels)，Ca²⁺ 内流进入突触前末梢。
⚝ 神经递质释放：Ca²⁺ 内流触发 突触小泡 (synaptic vesicles) 与突触前膜融合，释放神经递质到突触间隙，称为 胞吐 (exocytosis)。
⚝ 神经递质扩散与结合：神经递质扩散到突触后膜，与突触后膜上的受体特异性结合。
⚝ 突触后膜电位变化：神经递质与受体结合后，引起突触后膜离子通道开放或关闭，改变突触后膜的离子通透性，产生 突触后电位 (postsynaptic potential, PSP)。
⚝ 兴奋性突触后电位 (Excitatory postsynaptic potential, EPSP)：突触后膜去极化，膜电位向阈电位方向移动，增加突触后神经元产生动作电位的可能性。常见的兴奋性神经递质有 谷氨酸 (glutamate)、乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh) (在神经肌肉接头处) 等。
⚝ 抑制性突触后电位 (Inhibitory postsynaptic potential, IPSP)：突触后膜超极化或稳定化，膜电位远离阈电位方向移动，降低突触后神经元产生动作电位的可能性。常见的抑制性神经递质有 γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA)、甘氨酸 (glycine) 等。
⚝ 神经递质灭活：神经递质在突触间隙中被酶降解 (如乙酰胆碱酯酶降解乙酰胆碱)、被突触前末梢或神经胶质细胞摄取 (如神经递质再摄取)，或扩散出突触间隙，终止其作用。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 特点：
⚝ 单向传递 (unidirectional transmission)：兴奋只能从突触前神经元传递到突触后神经元，不能反向传递。
⚝ 突触延搁 (synaptic delay)：兴奋传递需要神经递质的释放、扩散和受体结合等过程，因此存在突触延搁，约 0.5-1ms。
⚝ 易受药物和毒物影响：化学突触的传递过程容易受到药物和毒物的干扰，例如神经递质合成、释放、受体结合、灭活等环节都可能成为药物的作用靶点。
▮▮▮▮ⓒ 电突触 (Electrical Synapse)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 结构：电突触的突触间隙很窄 (约 2-4nm)，突触前膜和突触后膜之间通过 间隙连接 (gap junctions) 直接相连。间隙连接是由 连接子 (connexons) 组成的通道蛋白，允许离子和小分子物质直接从一个细胞的细胞质扩散到另一个细胞的细胞质。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 传递过程：动作电位到达突触前膜，局部电流直接通过间隙连接传递到突触后膜，引起突触后膜去极化，产生动作电位。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 特点：
⚝ 双向传递 (bidirectional transmission)：兴奋可以从突触前神经元传递到突触后神经元，也可以反向传递。
⚝ 无突触延搁 (no synaptic delay)：兴奋传递速度快，几乎没有突触延搁，因为离子直接通过间隙连接扩散。
⚝ 同步性 (synchronicity)：电突触可以使相邻细胞的电活动同步化，协调细胞群体的功能。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 分布：电突触在哺乳动物中分布较少，主要存在于心脏、平滑肌和某些神经元之间，以及神经胶质细胞之间。在无脊椎动物和低等脊椎动物中分布较广泛。
▮▮▮▮ⓓ 兴奋传递的整合 (Integration of Excitation Transmission)：神经元通常接受来自多个突触的输入，突触后神经元的反应取决于所有突触输入的整合结果。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 空间总和 (Spatial summation)：多个突触同时或几乎同时释放神经递质，在突触后神经元产生突触后电位，这些电位在空间上叠加，称为空间总和。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 时间总和 (Temporal summation)：同一个突触在短时间内连续释放神经递质，在突触后神经元产生突触后电位，后一个突触后电位叠加在前一个突触后电位之上，称为时间总和。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 兴奋性与抑制性突触输入的平衡：突触后神经元是否产生动作电位，取决于兴奋性突触后电位 (EPSP) 和抑制性突触后电位 (IPSP) 的总和。如果 EPSP 的总和超过 IPSP 的总和，且达到阈电位，则突触后神经元产生动作电位；反之，则不产生动作电位。

兴奋性是细胞产生兴奋反应的基础，兴奋传递是细胞间信息交流的重要方式。化学突触和电突触是兴奋传递的主要形式，各有特点，共同构成复杂的神经环路和神经网络，实现神经系统的各种功能。兴奋传递的异常与多种神经和精神疾病的发生发展密切相关，例如帕金森病、抑郁症、精神分裂症等。

2.4 细胞信号转导 (Cell Signal Transduction)

概述细胞信号转导的基本方式和主要途径，包括受体类型、第二信使和信号通路。

细胞信号转导 (cell signal transduction) 是指细胞接收细胞外信号 (如激素、神经递质、生长因子、细胞因子等) 后，通过一系列复杂的分子事件，将细胞外信号转换为细胞内信号，最终引起细胞生理反应的过程。细胞信号转导是细胞与外界环境进行信息交流、调节细胞功能、维持生命活动的重要机制。

2.4.1 细胞信号转导的基本方式 (Basic Modes of Cell Signal Transduction)

介绍细胞通讯的类型，如内分泌、旁分泌、自分泌和神经递质传递。

细胞信号转导是细胞通讯的基础，细胞通过不同的方式向其他细胞或自身传递信号，调节细胞功能。根据信号传递的距离和方式，细胞通讯可分为以下几种基本类型：

① 内分泌 (Endocrine)：
▮▮▮▮ⓑ 特点：内分泌细胞分泌 激素 (hormones)，激素通过血液循环运输到全身各处，作用于靶细胞。内分泌信号传递距离远，作用范围广，但速度较慢。
▮▮▮▮ⓒ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 胰岛素 (insulin)：胰岛 β 细胞分泌胰岛素，胰岛素通过血液循环运输到全身各处，作用于肝脏、肌肉、脂肪等靶细胞，调节血糖水平。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 甲状腺激素 (thyroid hormones)：甲状腺滤泡细胞分泌甲状腺激素，甲状腺激素通过血液循环运输到全身各处，作用于几乎所有细胞，调节代谢率、生长发育等。
⑥ 旁分泌 (Paracrine)：
▮▮▮▮ⓖ 特点：信号细胞分泌 局部介质 (local mediators)，局部介质扩散到邻近细胞，作用于邻近靶细胞。旁分泌信号传递距离近，作用范围局限，但速度较快。
▮▮▮▮ⓗ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 生长因子 (growth factors)：许多生长因子，如 表皮生长因子 (epidermal growth factor, EGF)、血小板衍生生长因子 (platelet-derived growth factor, PDGF) 等，通过旁分泌方式作用于邻近细胞，调节细胞生长、分化、增殖等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 细胞因子 (cytokines)：免疫细胞分泌细胞因子，如 白细胞介素 (interleukins, ILs)、肿瘤坏死因子 (tumor necrosis factor, TNF) 等，通过旁分泌方式作用于邻近免疫细胞或炎症细胞，调节免疫应答和炎症反应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 神经递质 (neurotransmitters)：在某些情况下，神经递质也可以通过旁分泌方式作用于邻近的非突触后神经元或神经胶质细胞。
⑫ 自分泌 (Autocrine)：
▮▮▮▮ⓜ 特点：信号细胞分泌信号分子，信号分子作用于自身细胞的受体，调节自身细胞的功能。自分泌信号传递距离最近，作用范围最局限，但速度最快。
▮▮▮▮ⓝ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 生长因子 (growth factors)：某些生长因子，如 转化生长因子 β (transforming growth factor β, TGF-β)，可以通过自分泌方式作用于自身细胞，调节细胞生长、分化、凋亡等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 细胞因子 (cytokines)：某些免疫细胞分泌细胞因子，如 白细胞介素 1 (interleukin-1, IL-1)，可以通过自分泌方式作用于自身细胞，增强自身免疫应答。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 肿瘤细胞 (tumor cells)：许多肿瘤细胞分泌生长因子，通过自分泌方式促进自身增殖和存活，形成恶性循环。
⑱ 神经递质传递 (Synaptic Signaling)：
▮▮▮▮ⓢ 特点：神经元通过 突触 (synapse) 向靶细胞传递信号。神经元释放 神经递质 (neurotransmitters)，神经递质扩散到突触间隙，作用于突触后膜上的受体，引起突触后细胞的生理反应。神经递质传递是一种快速、精确、点对点的信号传递方式。
▮▮▮▮ⓣ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 神经肌肉接头 (neuromuscular junction)：运动神经元释放 乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh)，作用于骨骼肌细胞膜上的 乙酰胆碱受体 (acetylcholine receptors)，引起肌肉收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 神经元之间的突触传递：神经元之间通过化学突触传递信号，神经递质可以是兴奋性的 (如谷氨酸) 或抑制性的 (如 GABA)。
⑳ 膜结合信号分子 (Contact-dependent Signaling)：
▮▮▮▮ⓧ 特点：信号细胞膜上的 信号分子 (signal molecules) 直接与靶细胞膜上的 受体 (receptors) 结合，传递信号。膜结合信号分子需要信号细胞和靶细胞直接接触才能传递信号，是一种距离最近、作用范围最局限的信号传递方式。
▮▮▮▮ⓨ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 膜结合生长因子 (membrane-bound growth factors)：某些生长因子，如 表皮生长因子 (EGF) 前体，以膜结合形式存在，需要与靶细胞直接接触才能激活靶细胞的受体。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 细胞黏附分子 (cell adhesion molecules, CAMs)：某些细胞黏附分子，如 整合素 (integrins)、钙黏着蛋白 (cadherins) 等，不仅介导细胞黏附，也参与细胞信号转导，传递细胞间相互作用的信号。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ Notch 信号通路 (Notch signaling pathway)：Notch 信号通路是一种重要的膜结合信号分子介导的信号通路，参与细胞分化、发育和组织稳态的调节。

细胞通讯是细胞生命活动的基础，不同的细胞通讯方式适应不同的生理需求。内分泌信号传递距离远，作用范围广，适用于全身性的生理调节；旁分泌信号传递距离近，作用范围局限，适用于局部性的生理调节；自分泌信号传递距离最近，作用范围最局限，适用于细胞自身的调节；神经递质传递快速、精确、点对点，适用于神经系统的快速信息传递；膜结合信号分子介导的信号传递需要细胞直接接触，适用于细胞间的直接相互作用。

2.4.2 受体类型 (Types of Receptors)

分类介绍不同类型的受体，如膜受体和胞内受体，以及离子通道型受体、G蛋白偶联受体和酶联受体。

受体 (receptors) 是细胞膜上或细胞内能够特异性识别和结合细胞外信号分子 (配体) 的蛋白质分子。受体是细胞信号转导的起始分子，介导细胞对细胞外信号的感知和反应。根据受体的位置和结构特点，受体可分为 膜受体 (membrane receptors) 和 胞内受体 (intracellular receptors) 两大类。膜受体又可进一步分为 离子通道型受体 (ion channel-linked receptors)、G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptors, GPCRs) 和 酶联受体 (enzyme-linked receptors) 等类型。

① 膜受体 (Membrane Receptors)：位于细胞膜上，识别和结合水溶性信号分子 (如肽类激素、神经递质、生长因子等)。膜受体介导的信号转导速度较快，主要通过激活细胞内的信号转导通路，改变细胞的生理状态。
▮▮▮▮ⓑ 离子通道型受体 (Ion Channel-Linked Receptors)：也称为 配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 结构：离子通道型受体本身就是离子通道蛋白，由多个亚基组成，形成跨膜离子通道。受体蛋白上具有配体结合位点和离子通道孔道。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 机制：配体 (如神经递质) 与受体结合后，引起离子通道孔道开放或关闭，改变膜对特定离子的通透性，导致膜电位变化，产生 突触后电位 (postsynaptic potential) 或 受体电位 (receptor potential)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 特点：信号转导速度最快，毫秒级反应。主要参与神经递质传递和感觉信号转导。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 实例：
⚝ 乙酰胆碱受体 (nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)：是配体门控 Na⁺/K⁺ 通道，乙酰胆碱与 nAChR 结合后，通道开放，Na⁺ 内流，K⁺ 外流，引起膜去极化，产生兴奋性突触后电位 (EPSP)。
⚝ GABA_A 受体 (GABA_A receptor)：是配体门控 Cl⁻ 通道，GABA 与 GABA_A 受体结合后，通道开放，Cl⁻ 内流，引起膜超极化，产生抑制性突触后电位 (IPSP)。
⚝ 谷氨酸受体 (glutamate receptors)：包括 AMPA 受体 (AMPA receptor)、NMDA 受体 (NMDA receptor) 和 红藻氨酸受体 (kainate receptor) 等，是配体门控阳离子通道，谷氨酸与受体结合后，通道开放，Na⁺、K⁺、Ca²⁺ 内流，引起膜去极化，产生兴奋性突触后电位 (EPSP)。
▮▮▮▮ⓑ G蛋白偶联受体 (G Protein-Coupled Receptors, GPCRs)：也称为 七次跨膜受体 (seven-transmembrane receptors)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 结构：GPCRs 是一类结构保守的膜受体，具有七个跨膜螺旋结构域。GPCRs 与 G蛋白 (G protein) 偶联，G蛋白是位于细胞膜内侧的 鸟嘌呤核苷酸结合蛋白 (guanine nucleotide-binding protein)，由 α、β、γ 三个亚基组成。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 机制：配体与 GPCR 结合后，引起 GPCR 构象变化，激活偶联的 G蛋白。G蛋白 α 亚基与 GTP 结合，与 βγ 亚基分离，激活下游 效应酶 (effector enzymes) 或 离子通道 (ion channels)，产生 第二信使 (second messengers)，启动细胞内信号转导级联反应，最终引起细胞生理反应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 特点：信号转导速度较快，秒级反应。参与多种生理过程的调节，如神经递质传递、激素作用、感觉信号转导等。GPCRs 是药物作用的重要靶点，约 30-40% 的药物以 GPCRs 为靶点。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 类型：根据偶联的 G蛋白类型，GPCRs 可分为 G_s 蛋白偶联受体、G_i 蛋白偶联受体、G_q 蛋白偶联受体 等。
⚝ G_s 蛋白偶联受体：激活 腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase, AC)，增加 环磷酸腺苷 (cyclic AMP, cAMP) 的生成。例如，β-肾上腺素受体 (β-adrenergic receptors)、胰高血糖素受体 (glucagon receptor) 等。
⚝ G_i 蛋白偶联受体：抑制腺苷酸环化酶 (AC)，减少 cAMP 的生成。例如，α₂-肾上腺素受体 (α₂-adrenergic receptors)、毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (muscarinic acetylcholine receptors, M₂, M₄) 等。
⚝ G_q 蛋白偶联受体：激活 磷脂酶 C β (phospholipase C β, PLCβ)，水解 磷脂酰肌醇二磷酸 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP₂)，生成 肌醇三磷酸 (inositol 1,4,5-trisphosphate, IP₃) 和 二酰甘油 (diacylglycerol, DAG)。IP₃ 释放内质网 Ca²⁺，DAG 激活 蛋白激酶 C (protein kinase C, PKC)。例如，α₁-肾上腺素受体 (α₁-adrenergic receptors)、毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (muscarinic acetylcholine receptors, M₁, M₃, M₅) 等。
▮▮▮▮ⓒ 酶联受体 (Enzyme-Linked Receptors)：受体本身具有酶活性，或与细胞内酶偶联。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 结构：酶联受体通常是 单次跨膜蛋白 (single-pass transmembrane proteins)，胞外区具有配体结合位点，胞内区具有酶活性或与细胞内酶偶联。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 机制：配体与酶联受体结合后，引起受体 二聚化 (dimerization) 或 寡聚化 (oligomerization)，激活受体的酶活性，或激活偶联的细胞内酶，启动细胞内信号转导级联反应，最终引起细胞生理反应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 特点：信号转导速度较慢，分钟级到小时级反应。主要参与细胞生长、分化、代谢等长期效应的调节。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 类型：
⚝ 受体酪氨酸激酶 (Receptor tyrosine kinases, RTKs)：受体胞内区具有 酪氨酸激酶 (tyrosine kinase) 活性，配体结合后，受体二聚化，酪氨酸激酶活性被激活，自身磷酸化和底物蛋白酪氨酸残基磷酸化，启动下游信号通路，如 RAS-MAPK 信号通路 (RAS-MAPK signaling pathway)、PI3K-Akt 信号通路 (PI3K-Akt signaling pathway) 等。例如，表皮生长因子受体 (epidermal growth factor receptor, EGFR)、胰岛素受体 (insulin receptor)、血小板衍生生长因子受体 (platelet-derived growth factor receptor, PDGFR) 等。
⚝ 受体丝氨酸/苏氨酸激酶 (Receptor serine/threonine kinases)：受体胞内区具有 丝氨酸/苏氨酸激酶 (serine/threonine kinase) 活性，配体结合后，受体二聚化，丝氨酸/苏氨酸激酶活性被激活，磷酸化底物蛋白丝氨酸或苏氨酸残基，启动下游信号通路，如 TGF-β 信号通路 (TGF-β signaling pathway)。例如，转化生长因子 β 受体 (transforming growth factor β receptor, TGF-βR)、激活素受体 (activin receptor) 等。
⚝ 受体鸟苷酸环化酶 (Receptor guanylyl cyclases)：受体胞内区具有 鸟苷酸环化酶 (guanylyl cyclase) 活性，配体结合后，受体二聚化，鸟苷酸环化酶活性被激活，催化 鸟苷三磷酸 (guanosine triphosphate, GTP) 生成 环磷酸鸟苷 (cyclic GMP, cGMP)。例如，心钠素受体 (atrial natriuretic peptide receptor, ANPR)、鸟苷素受体 (guanylin receptor) 等。
⚝ 受体酪氨酸磷酸酶 (Receptor tyrosine phosphatases)：受体胞内区具有 酪氨酸磷酸酶 (tyrosine phosphatase) 活性，配体结合后，受体二聚化，酪氨酸磷酸酶活性被激活，去磷酸化底物蛋白酪氨酸残基。例如，CD45 受体 (CD45 receptor) 等。
⚝ 受体相关的酪氨酸激酶 (Receptor-associated tyrosine kinases)：受体本身没有酶活性，但与细胞内 非受体酪氨酸激酶 (non-receptor tyrosine kinases) 偶联，配体结合后，激活偶联的酪氨酸激酶，启动下游信号通路，如 JAK-STAT 信号通路 (JAK-STAT signaling pathway)。例如，细胞因子受体 (cytokine receptors)、干扰素受体 (interferon receptors)、生长激素受体 (growth hormone receptor) 等。

② 胞内受体 (Intracellular Receptors)：位于细胞质或细胞核内，识别和结合脂溶性信号分子 (如类固醇激素、甲状腺激素、维生素 D、视黄酸等)。胞内受体介导的信号转导速度较慢，主要通过调节基因表达，改变细胞的长期生理状态。
▮▮▮▮ⓑ 结构：胞内受体属于 核受体超家族 (nuclear receptor superfamily)，具有相似的结构域，包括 配体结合域 (ligand-binding domain, LBD)、DNA 结合域 (DNA-binding domain, DBD) 和 转录激活域 (transactivation domain, TAD)。
▮▮▮▮ⓒ 机制：脂溶性信号分子穿过细胞膜，进入细胞质或细胞核，与胞内受体结合，形成 受体-配体复合物 (receptor-ligand complex)。受体-配体复合物转运到细胞核内 (如果受体原本位于细胞质)，与靶基因的 激素反应元件 (hormone response element, HRE) 结合，调节靶基因的转录，改变 mRNA 和蛋白质的合成，最终引起细胞生理反应。
▮▮▮▮ⓓ 特点：信号转导速度最慢，小时级到天级反应。主要参与细胞发育、分化、代谢等长期效应的调节。
▮▮▮▮ⓔ 类型：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 类固醇激素受体 (Steroid hormone receptors)：结合类固醇激素，如 糖皮质激素受体 (glucocorticoid receptor, GR)、盐皮质激素受体 (mineralocorticoid receptor, MR)、雌激素受体 (estrogen receptor, ER)、孕激素受体 (progesterone receptor, PR)、雄激素受体 (androgen receptor, AR) 等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 甲状腺激素受体 (Thyroid hormone receptors, TRs)：结合甲状腺激素 (T₃, T₄)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 维生素 D 受体 (Vitamin D receptor, VDR)：结合活性维生素 D₃。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 视黄酸受体 (Retinoic acid receptors, RARs)：结合视黄酸。
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 过氧化物酶体增殖物激活受体 (Peroxisome proliferator-activated receptors, PPARs)：结合脂肪酸、前列腺素等。

受体是细胞信号转导的起始分子，不同类型的受体介导不同的信号转导机制，适应不同的细胞通讯方式和生理调节需求。膜受体介导快速的细胞生理反应，主要参与神经递质传递、激素作用、感觉信号转导等；胞内受体介导慢速的细胞生理反应，主要参与细胞发育、分化、代谢等长期效应的调节。受体功能异常与多种疾病的发生发展密切相关，例如肿瘤、糖尿病、神经退行性疾病等。

2.4.3 第二信使 (Second Messengers)

讲解常见的第二信使，如cAMP、cGMP、IP3、DAG和钙离子，及其在信号转导中的作用。

第二信使 (second messengers) 是指细胞内信号转导通路中，位于受体和细胞生理反应之间的中间信号分子。第一信使是细胞外信号分子 (配体)，第二信使是细胞内信号分子。第二信使在细胞信号转导中起到 信号放大 (signal amplification) 和 信号整合 (signal integration) 的作用。常见的第二信使包括 环磷酸腺苷 (cyclic AMP, cAMP)、环磷酸鸟苷 (cyclic GMP, cGMP)、肌醇三磷酸 (inositol 1,4,5-trisphosphate, IP₃)、二酰甘油 (diacylglycerol, DAG) 和 钙离子 (Ca²⁺) 等。

① 环磷酸腺苷 (Cyclic AMP, cAMP)：
▮▮▮▮ⓑ 生成：由 腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase, AC) 催化 三磷酸腺苷 (ATP) 生成。腺苷酸环化酶 (AC) 是一类膜结合酶，受 G_s 蛋白偶联受体 (G_s protein-coupled receptors) 和 G_i 蛋白偶联受体 (G_i protein-coupled receptors) 的调节。G_s 蛋白激活 AC，增加 cAMP 生成；G_i 蛋白抑制 AC，减少 cAMP 生成。
▮▮▮▮ⓒ 作用：cAMP 主要通过激活 蛋白激酶 A (protein kinase A, PKA) 发挥作用。PKA 是一种 丝氨酸/苏氨酸激酶 (serine/threonine kinase)，cAMP 与 PKA 的 调节亚基 (regulatory subunits) 结合，释放 催化亚基 (catalytic subunits)，催化亚基磷酸化靶蛋白丝氨酸或苏氨酸残基，调节靶蛋白的活性，引起细胞生理反应。
▮▮▮▮ⓓ 灭活：cAMP 被 磷酸二酯酶 (phosphodiesterase, PDE) 水解为 5'-AMP，终止其信号作用。
▮▮▮▮ⓔ 生理作用：cAMP 参与多种生理过程的调节，如激素作用、神经递质传递、代谢调节、基因表达调控等。例如，肾上腺素 (epinephrine)、胰高血糖素 (glucagon)、促肾上腺皮质激素 (adrenocorticotropic hormone, ACTH) 等激素通过 cAMP 信号通路发挥作用。
⑥ 环磷酸鸟苷 (Cyclic GMP, cGMP)：
▮▮▮▮ⓖ 生成：由 鸟苷酸环化酶 (guanylyl cyclase, GC) 催化 三磷酸鸟苷 (GTP) 生成。鸟苷酸环化酶 (GC) 有两种类型：膜结合型 GC (membrane-bound GC) 和 可溶性 GC (soluble GC)。膜结合型 GC 是 受体鸟苷酸环化酶 (receptor guanylyl cyclases)，如 心钠素受体 (atrial natriuretic peptide receptor, ANPR)；可溶性 GC 受 一氧化氮 (nitric oxide, NO) 激活。
▮▮▮▮ⓗ 作用：cGMP 主要通过激活 蛋白激酶 G (protein kinase G, PKG)、cGMP 门控离子通道 (cGMP-gated ion channels) 和 cGMP 调节的磷酸二酯酶 (cGMP-regulated phosphodiesterases) 发挥作用。PKG 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，cGMP 门控离子通道是阳离子通道，cGMP 调节的磷酸二酯酶水解 cAMP 或 cGMP。
▮▮▮▮ⓘ 灭活：cGMP 被 磷酸二酯酶 (phosphodiesterase, PDE) 水解为 5'-GMP，终止其信号作用。
▮▮▮▮ⓙ 生理作用：cGMP 参与血管舒张、视觉信号转导、肾脏功能调节等生理过程。例如，一氧化氮 (NO)、心钠素 (atrial natriuretic peptide, ANP) 等信号分子通过 cGMP 信号通路发挥作用。
⑪ 肌醇三磷酸 (Inositol 1,4,5-Trisphosphate, IP₃) 和 二酰甘油 (Diacylglycerol, DAG)：
▮▮▮▮ⓛ 生成：由 磷脂酶 C β (phospholipase C β, PLCβ) 水解 磷脂酰肌醇二磷酸 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP₂) 生成。PLCβ 受 G_q 蛋白偶联受体 (G_q protein-coupled receptors) 激活。
▮▮▮▮ⓜ 作用：IP₃ 和 DAG 是协同作用的第二信使。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ IP₃：IP₃ 是一种水溶性分子，扩散到内质网，与内质网膜上的 IP₃ 受体 (IP₃ receptor) 结合，IP₃ 受体是 Ca²⁺ 通道，IP₃ 结合后，通道开放，内质网 Ca²⁺ 释放到细胞质，引起细胞质 Ca²⁺ 浓度升高。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ DAG：DAG 是一种脂溶性分子，留在细胞膜上，激活 蛋白激酶 C (protein kinase C, PKC)。PKC 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，需要 Ca²⁺ 和 DAG 共同激活。细胞质 Ca²⁺ 浓度升高和 DAG 生成协同激活 PKC，PKC 磷酸化靶蛋白丝氨酸或苏氨酸残基，调节靶蛋白的活性，引起细胞生理反应。
▮▮▮▮ⓟ 灭活：IP₃ 被 磷酸酶 (phosphatase) 去磷酸化为 IP₂，DAG 被 脂肪酶 (lipase) 水解为 甘油 (glycerol) 和 脂肪酸 (fatty acids)，终止其信号作用。
▮▮▮▮ⓠ 生理作用：IP₃ 和 DAG 信号通路参与多种生理过程的调节，如细胞增殖、分化、分泌、肌肉收缩、神经递质释放等。例如，血管紧张素 II (angiotensin II)、内皮素 (endothelin)、毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (muscarinic acetylcholine receptors, M₁, M₃, M₅) 等信号分子通过 IP₃ 和 DAG 信号通路发挥作用。
⑱ 钙离子 (Calcium Ion, Ca²⁺)：
▮▮▮▮ⓢ 来源：细胞质 Ca²⁺ 浓度通常维持在极低的水平 (约 10⁻⁷ M)，细胞外液和内质网 Ca²⁺ 浓度较高 (约 10⁻³ M)。细胞质 Ca²⁺ 浓度升高主要来自两个途径：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 细胞外 Ca²⁺ 内流：通过细胞膜上的 Ca²⁺ 通道 (Ca²⁺ channels)，如 电压门控 Ca²⁺ 通道 (voltage-gated Ca²⁺ channels)、配体门控 Ca²⁺ 通道 (ligand-gated Ca²⁺ channels)、受体操作性 Ca²⁺ 通道 (receptor-operated Ca²⁺ channels, ROCCs) 等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 内质网 Ca²⁺ 释放：通过内质网膜上的 Ca²⁺ 释放通道 (Ca²⁺ release channels)，如 IP₃ 受体 (IP₃ receptor)、兰尼碱受体 (ryanodine receptor, RyR) 等。
▮▮▮▮ⓥ 作用：Ca²⁺ 是一种普遍存在的第二信使，通过与 钙结合蛋白 (calcium-binding proteins) 结合，调节靶蛋白的活性。主要的钙结合蛋白包括 钙调蛋白 (calmodulin, CaM)、troponin C、parvalbumin 等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 钙调蛋白 (Calmodulin, CaM)：Ca²⁺ 与 CaM 结合后，CaM 构象变化，激活 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 (calmodulin-dependent protein kinases, CaM-kinases)，如 CaM-激酶 II (CaM-kinase II)、肌球蛋白轻链激酶 (myosin light chain kinase, MLCK) 等。CaM-激酶磷酸化靶蛋白丝氨酸或苏氨酸残基，调节靶蛋白的活性，引起细胞生理反应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 其他钙结合蛋白：Ca²⁺ 与 troponin C 结合，参与肌肉收缩；Ca²⁺ 与 parvalbumin 结合，参与 Ca²⁺ 缓冲和运输。
▮▮▮▮ⓨ 灭活：细胞质 Ca²⁺ 浓度升高后，通过 Ca²⁺ 泵 (Ca²⁺ pumps) (如 Ca²⁺-ATPase) 将 Ca²⁺ 泵出细胞或泵入内质网，恢复细胞质 Ca²⁺ 浓度。
▮▮▮▮ⓩ 生理作用：Ca²⁺ 信号通路参与几乎所有细胞的生理过程的调节，如肌肉收缩、神经递质释放、细胞分泌、细胞增殖、分化、凋亡、基因表达调控等。例如，神经递质释放、肌肉收缩、受精作用、细胞凋亡 等都与 Ca²⁺ 信号通路密切相关。

第二信使是细胞信号转导通路中的重要环节，起到信号放大和信号整合的作用。cAMP、cGMP、IP₃、DAG 和 Ca²⁺ 是常见的第二信使，各有特点，参与不同的信号转导通路，调节不同的细胞生理过程。理解第二信使的生成、作用和灭活机制，对于理解细胞信号转导和细胞生理功能具有重要意义。

2.4.4 主要的信号通路 (Major Signaling Pathways)

概述重要的信号通路，如cAMP通路、磷脂酰肌醇通路和MAPK通路。

细胞信号转导通路是由一系列相互作用的蛋白质分子组成的信号传递网络，将细胞外信号转换为细胞内信号，最终引起细胞生理反应。主要的信号通路包括 cAMP 信号通路 (cAMP signaling pathway)、磷脂酰肌醇信号通路 (phosphatidylinositol signaling pathway)、MAPK 信号通路 (MAPK signaling pathway)、JAK-STAT 信号通路 (JAK-STAT signaling pathway)、TGF-β 信号通路 (TGF-β signaling pathway) 和 Notch 信号通路 (Notch signaling pathway) 等。这里重点介绍 cAMP 通路、磷脂酰肌醇通路和 MAPK 通路。

① cAMP 信号通路 (cAMP Signaling Pathway)：
▮▮▮▮ⓑ 起始信号：细胞外信号分子 (第一信使) 与 G_s 蛋白偶联受体 (G_s protein-coupled receptors) 结合，激活 G_s 蛋白。
▮▮▮▮ⓒ 信号放大：激活的 G_s 蛋白 α 亚基激活 腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase, AC)，AC 催化 ATP 生成 环磷酸腺苷 (cyclic AMP, cAMP)，cAMP 作为第二信使，放大信号。
▮▮▮▮ⓓ 信号传递：cAMP 激活 蛋白激酶 A (protein kinase A, PKA)，PKA 磷酸化靶蛋白丝氨酸或苏氨酸残基，调节靶蛋白的活性。
▮▮▮▮ⓔ 细胞反应：PKA 磷酸化不同的靶蛋白，引起不同的细胞生理反应，如代谢调节、基因表达调控、离子通道活性改变等。
▮▮▮▮ⓕ 终止信号：cAMP 被 磷酸二酯酶 (phosphodiesterase, PDE) 水解为 5'-AMP，终止信号。磷酸酶去磷酸化 PKA 磷酸化的靶蛋白，恢复靶蛋白的活性。
▮▮▮▮ⓖ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 肾上腺素 (epinephrine) 诱导的肝糖原分解：肾上腺素与肝细胞膜上的 β-肾上腺素受体结合，激活 cAMP 信号通路，PKA 磷酸化 糖原磷酸化酶激酶 (glycogen phosphorylase kinase) 和 糖原合成酶 (glycogen synthase)，激活糖原磷酸化酶激酶，抑制糖原合成酶，促进肝糖原分解，升高血糖。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 促肾上腺皮质激素 (ACTH) 诱导的肾上腺皮质醇合成：ACTH 与肾上腺皮质细胞膜上的 ACTH 受体结合，激活 cAMP 信号通路，PKA 磷酸化 胆固醇酯酶 (cholesterol esterase) 和 胆固醇侧链裂解酶 (cholesterol side-chain cleavage enzyme)，促进胆固醇酯水解和胆固醇转化为孕烯醇酮，促进肾上腺皮质醇合成。
⑩ 磷脂酰肌醇信号通路 (Phosphatidylinositol Signaling Pathway)：
▮▮▮▮ⓚ 起始信号：细胞外信号分子 (第一信使) 与 G_q 蛋白偶联受体 (G_q protein-coupled receptors) 结合，激活 G_q 蛋白。
▮▮▮▮ⓛ 信号放大：激活的 G_q 蛋白 α 亚基激活 磷脂酶 C β (phospholipase C β, PLCβ)，PLCβ 水解 磷脂酰肌醇二磷酸 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP₂) 生成 肌醇三磷酸 (inositol 1,4,5-trisphosphate, IP₃) 和 二酰甘油 (diacylglycerol, DAG)，IP₃ 和 DAG 作为第二信使，放大信号。
▮▮▮▮ⓜ 信号传递：IP₃ 释放内质网 Ca²⁺，细胞质 Ca²⁺ 浓度升高；DAG 激活 蛋白激酶 C (protein kinase C, PKC)。Ca²⁺ 和 PKC 协同作用，磷酸化靶蛋白丝氨酸或苏氨酸残基，调节靶蛋白的活性。
▮▮▮▮ⓝ 细胞反应：PKC 和 Ca²⁺ 磷酸化不同的靶蛋白，引起不同的细胞生理反应，如细胞增殖、分化、分泌、肌肉收缩等。
▮▮▮▮ⓞ 终止信号：IP₃ 被磷酸酶去磷酸化为 IP₂，DAG 被脂肪酶水解为甘油和脂肪酸，终止信号。磷酸酶去磷酸化 PKC 磷酸化的靶蛋白，恢复靶蛋白的活性。细胞质 Ca²⁺ 浓度恢复到静息水平。
▮▮▮▮ⓟ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 血管紧张素 II (angiotensin II) 诱导的血管平滑肌收缩：血管紧张素 II 与血管平滑肌细胞膜上的血管紧张素 II 受体 (AT₁ 受体) 结合，激活磷脂酰肌醇信号通路，IP₃ 释放内质网 Ca²⁺，细胞质 Ca²⁺ 浓度升高，Ca²⁺ 与钙调蛋白结合，激活 肌球蛋白轻链激酶 (myosin light chain kinase, MLCK)，MLCK 磷酸化肌球蛋白轻链，促进肌动蛋白与肌球蛋白相互作用，引起血管平滑肌收缩，升高血压。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (muscarinic acetylcholine receptors, M₁, M₃, M₅) 介导的细胞反应：毒蕈碱型乙酰胆碱受体 M₁, M₃, M₅ 激活磷脂酰肌醇信号通路，参与唾液腺分泌、胃酸分泌、膀胱收缩等生理过程的调节。
⑲ MAPK 信号通路 (MAPK Signaling Pathway)：丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK) 信号通路是一类重要的 受体酪氨酸激酶 (receptor tyrosine kinases, RTKs) 介导的信号通路，参与细胞生长、分化、增殖、凋亡等多种生理过程的调节。
▮▮▮▮ⓣ 起始信号：细胞外信号分子 (第一信使) 与 受体酪氨酸激酶 (RTKs) 结合，如 表皮生长因子 (EGF) 与 表皮生长因子受体 (EGFR) 结合。
▮▮▮▮ⓤ 信号传递：RTK 受体二聚化，酪氨酸激酶活性被激活，自身磷酸化和底物蛋白磷酸化。RTK 激活 接头蛋白 (adaptor protein) Grb2，Grb2 结合 鸟嘌呤核苷酸释放因子 (guanine nucleotide exchange factor, GEF) Sos，Sos 激活 小 G 蛋白 Ras。
▮▮▮▮ⓥ MAPK 级联反应：激活的 Ras 激活 MAPK 激酶激酶 (MAPK kinase kinase, MAPKKK) Raf，Raf 磷酸化激活 MAPK 激酶 (MAPK kinase, MAPKK) MEK，MEK 磷酸化激活 MAPK ERK (extracellular signal-regulated kinase)。ERK 进入细胞核，磷酸化转录因子，调节基因表达。
▮▮▮▮ⓦ 细胞反应：ERK 磷酸化不同的靶蛋白，引起不同的细胞生理反应，如细胞增殖、分化、存活、迁移等。
▮▮▮▮ⓧ 终止信号：磷酸酶去磷酸化 MAPK 级联反应中的激酶和靶蛋白，终止信号。Ras GTPase 活性将 GTP 水解为 GDP，使 Ras 失活。
▮▮▮▮ⓨ 实例：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 表皮生长因子 (EGF) 诱导的细胞增殖：EGF 与 EGFR 结合，激活 MAPK 信号通路，ERK 进入细胞核，磷酸化转录因子，促进细胞增殖相关基因的表达，诱导细胞增殖。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 神经生长因子 (NGF) 诱导的神经元分化：NGF 与 神经营养因子受体 (neurotrophic tyrosine kinase receptor, NTRK) TrkA 结合，激活 MAPK 信号通路，ERK 参与神经元分化和存活的调节。

细胞信号通路是细胞与外界环境进行信息交流、调节细胞功能、维持生命活动的重要机制。cAMP 通路、磷脂酰肌醇通路和 MAPK 通路是重要的信号通路，参与多种生理过程的调节。信号通路的异常与多种疾病的发生发展密切相关，例如肿瘤、糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病等。针对信号通路的药物研发是现代药物研发的重要方向。

3. 神经系统生理 (Physiology of the Nervous System)

3.1 神经元与神经胶质细胞 (Neurons and Neuroglia)

3.1.1 神经元的结构与功能 (Structure and Function of Neurons)

神经元 (neuron)，也称为神经细胞 (nerve cell)，是神经系统 (nervous system) 的基本结构和功能单位。它们是高度特化的细胞，主要功能是接收、整合和传递信息，从而实现神经系统的各种生理活动，如感觉、运动、思维和情感等。

① 神经元的结构组成 (Structural Components of Neurons)

典型的神经元由以下三个主要部分组成：

▮▮▮▮ⓐ 细胞体 (Cell Body)：也称为胞体 (soma) 或神经元本体 (perikaryon)，是神经元代谢和功能的中心。

⚝ 细胞核 (Nucleus)：通常位于细胞体的中央，含有神经元的遗传物质DNA，控制着细胞的生长、发育和功能。
⚝ 细胞质 (Cytoplasm)：包含各种细胞器，如：
▮▮▮▮⚝ 尼氏体 (Nissl bodies)：是粗面内质网 (rough endoplasmic reticulum, RER) 和游离核糖体 (free ribosomes) 聚集形成的嗜碱性物质，是合成蛋白质的重要场所，尤其合成神经递质 (neurotransmitter) 和膜蛋白。尼氏体在神经元中特别丰富，反映了神经元高度的代谢活动和蛋白质合成需求。
▮▮▮▮⚝ 高尔基体 (Golgi apparatus)：参与蛋白质的加工、修饰和包装，以及神经递质的合成和分泌。
▮▮▮▮⚝ 线粒体 (Mitochondria)：为神经元提供能量，满足其高能量需求。神经元的活动，如动作电位 (action potential) 的产生和维持、离子泵的运转、神经递质的合成和释放等，都需要大量的能量。
▮▮▮▮⚝ 神经原纤维 (Neurofibrils)：由神经丝 (neurofilaments)、微丝 (microfilaments) 和微管 (microtubules) 组成，构成神经元的细胞骨架 (cytoskeleton)，维持细胞的形态，并参与轴浆运输 (axoplasmic transport)。
⚝ 细胞膜 (Cell membrane)：包围细胞体，具有选择通透性，维持细胞内外环境的稳定，并参与膜电位 (membrane potential) 的形成。

▮▮▮▮ⓑ 树突 (Dendrites)：是从细胞体延伸出的短而多分枝的突起，呈树状分支，故名树突。

⚝ 功能：主要功能是接收来自其他神经元或感觉细胞的信号 (传入信号)。树突膜上分布着大量的受体 (receptors)，可以与神经递质结合，引发膜电位的变化，如兴奋性突触后电位 (excitatory postsynaptic potential, EPSP) 或抑制性突触后电位 (inhibitory postsynaptic potential, IPSP)。
⚝ 树突棘 (Dendritic spines)：许多神经元的树突表面有细小的棘状突起，称为树突棘。树突棘是突触 (synapse) 形成的主要部位，可以增加树突的表面积，提高神经元接收信号的能力，并参与突触可塑性 (synaptic plasticity)。

▮▮▮▮ⓒ 轴突 (Axon)：是从细胞体延伸出的通常是一条长而细的突起，也称为神经纤维 (nerve fiber)。

⚝ 轴丘 (Axon hillock)：轴突起始于细胞体的轴丘部位，轴丘是动作电位起始的关键部位，因为轴丘膜上富含电压门控钠通道 (voltage-gated sodium channels)，对刺激的阈值较低。
⚝ 髓鞘 (Myelin sheath)：许多轴突外包绕着一层髓鞘，髓鞘由神经胶质细胞 (neuroglia) 形成，主要成分是脂质，呈白色，具有绝缘作用，可以加速神经冲动的传导速度。
▮▮▮▮⚝ 髓鞘的形成细胞：在中枢神经系统 (central nervous system, CNS) 中，髓鞘由少突胶质细胞 (oligodendrocytes) 形成；在周围神经系统 (peripheral nervous system, PNS) 中，髓鞘由雪旺细胞 (Schwann cells) 形成。一个少突胶质细胞可以形成多个轴突的髓鞘节段，而一个雪旺细胞只能形成一个轴突的一个髓鞘节段。
▮▮▮▮⚝ 郎飞结 (Nodes of Ranvier)：髓鞘不是连续的，而是被分隔成节段，髓鞘节段之间的裸露部分称为郎飞结。郎飞结膜上富含电压门控钠通道，是跳跃传导 (saltatory conduction) 的关键部位。
⚝ 轴突末梢 (Axon terminal)：轴突的末端分枝形成轴突末梢，也称为突触小体 (synaptic boutons) 或神经末梢 (nerve endings)。
▮▮▮▮⚝ 突触小泡 (Synaptic vesicles)：轴突末梢内含有大量的突触小泡，突触小泡内储存着神经递质。
▮▮▮▮⚝ 突触前膜 (Presynaptic membrane)：轴突末梢的膜构成突触前膜，当动作电位到达轴突末梢时，突触前膜释放神经递质。
▮▮▮▮⚝ 突触后膜 (Postsynaptic membrane)：与突触前膜相对的，接收信号的细胞膜构成突触后膜，通常是另一个神经元的树突或细胞体膜，也可能是肌肉细胞或腺体细胞的膜。
▮▮▮▮⚝ 突触间隙 (Synaptic cleft)：突触前膜和突触后膜之间狭窄的间隙称为突触间隙，神经递质释放到突触间隙中，扩散到突触后膜，与突触后膜上的受体结合，传递信号。

② 神经元的功能 (Functions of Neurons)

神经元的主要功能是信息传递，具体包括：

▮▮▮▮ⓐ 接收信息 (Reception of Information)：神经元通过树突和细胞体上的受体，接收来自其他神经元、感觉细胞或内环境的各种信号，包括化学信号 (如神经递质、激素) 和物理信号 (如光、声、压力、温度)。

▮▮▮▮ⓑ 整合信息 (Integration of Information)：神经元将接收到的各种传入信号进行整合，包括空间整合 (spatial summation) 和时间整合 (temporal summation)。空间整合是指来自不同突触的信号在同一时间到达神经元，并在轴丘进行总和；时间整合是指来自同一突触的信号在短时间内连续到达神经元，并在轴丘进行累加。整合的结果决定神经元是否产生动作电位。

▮▮▮▮ⓒ 传递信息 (Transmission of Information)：如果整合后的信号达到阈值，神经元将在轴丘产生动作电位。动作电位沿着轴突快速传导到轴突末梢。

▮▮▮▮ⓓ 输出信息 (Output of Information)：当动作电位到达轴突末梢时，轴突末梢释放神经递质。神经递质扩散到突触间隙，与突触后膜上的受体结合，将信号传递给下一个神经元或效应细胞 (如肌肉细胞、腺体细胞)。

③ 神经元的分类 (Classification of Neurons)

神经元可以根据不同的标准进行分类：

▮▮▮▮ⓐ 按功能分类 (Functional Classification)：

⚝ 感觉神经元 (Sensory neurons)：也称为传入神经元 (afferent neurons)，负责接收来自感觉器官或感受器的刺激，并将感觉信息传递到中枢神经系统。感觉神经元的细胞体通常位于周围神经系统的神经节 (ganglia) 中，轴突进入中枢神经系统。
⚝ 运动神经元 (Motor neurons)：也称为传出神经元 (efferent neurons)，负责将中枢神经系统的指令传递到效应器 (如肌肉、腺体)，引起效应器的反应。运动神经元的细胞体通常位于中枢神经系统，轴突离开中枢神经系统，支配效应器。
⚝ 中间神经元 (Interneurons)：也称为联络神经元 (association neurons)，位于感觉神经元和运动神经元之间，主要功能是连接和整合感觉和运动信息，参与复杂的神经反射和高级神经活动。中间神经元完全位于中枢神经系统内，数量最多，功能复杂多样。

▮▮▮▮ⓑ 按形态分类 (Morphological Classification)：根据突起的数量和分支方式，神经元可以分为：

⚝ 多极神经元 (Multipolar neurons)：具有一个轴突和多个树突，是最常见的神经元类型，如脊髓运动神经元、大脑皮层神经元等。
⚝ 双极神经元 (Bipolar neurons)：具有一个轴突和一个树突，树突和轴突分别位于细胞体的两端，主要分布于感觉器官，如视网膜的视杆细胞和视锥细胞、嗅黏膜的嗅觉神经元、内耳的前庭神经节和蜗神经节的神经元等。
⚝ 假单极神经元 (Pseudounipolar neurons)：在胚胎发育过程中，双极神经元的轴突和树突在细胞体附近融合，形成一个突起，然后分支成周围突和中枢突，周围突分布到外周感受器，中枢突进入中枢神经系统。感觉神经元大多属于假单极神经元，如脊神经节的感觉神经元。
⚝ 单极神经元 (Unipolar neurons)：只具有一个突起，非常少见，主要见于无脊椎动物的神经系统。

▮▮▮▮ⓒ 按神经递质分类 (Neurotransmitter Classification)：根据神经元释放的神经递质种类，可以分为：

⚝ 胆碱能神经元 (Cholinergic neurons)：释放乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh) 作为神经递质，如运动神经元、自主神经系统的节前神经元和副交感神经系统的节后神经元等。
⚝ 去甲肾上腺素能神经元 (Noradrenergic neurons)：释放去甲肾上腺素 (norepinephrine, NE) 或正肾上腺素 (noradrenaline, NA) 作为神经递质，如交感神经系统的节后神经元和中枢神经系统的一些神经元。
⚝ 多巴胺能神经元 (Dopaminergic neurons)：释放多巴胺 (dopamine, DA) 作为神经递质，如黑质-纹状体通路 (nigrostriatal pathway) 的神经元和中脑边缘通路 (mesolimbic pathway) 的神经元。
⚝ 5-羟色胺能神经元 (Serotonergic neurons)：释放5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 或血清素 (serotonin) 作为神经递质，如脑干缝际核 (raphe nuclei) 的神经元。
⚝ γ-氨基丁酸能神经元 (GABAergic neurons)：释放γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA) 作为神经递质，是中枢神经系统中主要的抑制性神经递质。
⚝ 谷氨酸能神经元 (Glutamatergic neurons)：释放谷氨酸 (glutamate, Glu) 作为神经递质，是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质。

3.1.2 神经胶质细胞的类型与作用 (Types and Functions of Neuroglia)

神经胶质细胞 (neuroglia)，也称为胶质细胞 (glial cells)，是神经系统中除了神经元之外的另一类重要细胞。神经胶质细胞的数量远多于神经元，约占神经系统细胞总数的 90%。虽然神经胶质细胞不直接参与信息传递，但它们在维持神经元生存和功能、调节神经元活动、参与神经损伤修复等方面发挥着至关重要的作用，被誉为神经元的“支持细胞” (supporting cells)。

① 神经胶质细胞的类型 (Types of Neuroglia)

在中枢神经系统 (CNS) 和周围神经系统 (PNS) 中，神经胶质细胞的类型有所不同。

▮▮▮▮ⓐ 中枢神经系统 (CNS) 的神经胶质细胞：

⚝ 星形胶质细胞 (Astrocytes)：是CNS中最丰富、种类最多、功能最复杂的胶质细胞。形态呈星状，突起多而分支，与神经元、毛细血管和脑膜等结构广泛接触。
▮▮▮▮⚝ 原浆性星形胶质细胞 (Protoplasmic astrocytes)：主要分布于灰质 (gray matter)，突起短而粗，分支多，与神经元胞体和树突密切接触。
▮▮▮▮⚝ 纤维性星形胶质细胞 (Fibrous astrocytes)：主要分布于白质 (white matter)，突起长而细，分支少，与轴突和髓鞘密切接触。
⚝ 少突胶质细胞 (Oligodendrocytes)：突起少而短，主要功能是形成髓鞘 (myelin sheath)。一个少突胶质细胞可以形成多个轴突的髓鞘节段。
⚝ 小胶质细胞 (Microglia)：是CNS中的免疫细胞，来源于骨髓的单核细胞，具有吞噬功能，清除CNS中的细胞碎片、病原体和损伤组织，参与炎症反应和免疫调节。在正常CNS中，小胶质细胞处于静息状态，当CNS受到损伤或感染时，小胶质细胞被激活，形态和功能发生变化。
⚝ 室管膜细胞 (Ependymal cells)：是 lining 脑室 (ventricles of the brain) 和脊髓中央管 (central canal of spinal cord) 的上皮细胞，具有纤毛和微绒毛，参与脑脊液 (cerebrospinal fluid, CSF) 的生成和循环。一些室管膜细胞特化为脉络丛 (choroid plexus) 的细胞，分泌CSF。

▮▮▮▮ⓑ 周围神经系统 (PNS) 的神经胶质细胞：

⚝ 雪旺细胞 (Schwann cells)：类似于CNS中的少突胶质细胞，主要功能是形成周围神经纤维的髓鞘。一个雪旺细胞只能形成一个轴突的一个髓鞘节段。未髓鞘神经纤维也由雪旺细胞包裹，但雪旺细胞不形成髓鞘，而是多个轴突共同嵌入一个雪旺细胞中。
⚝ 卫星细胞 (Satellite cells)：包绕在神经节 (ganglia) 中的神经元胞体周围，类似于CNS中的星形胶质细胞，提供支持和营养，调节神经元周围的微环境。

② 神经胶质细胞的作用 (Functions of Neuroglia)

神经胶质细胞在神经系统中发挥着多种重要的作用：

▮▮▮▮ⓐ 支持和保护神经元 (Support and Protection of Neurons)：神经胶质细胞构成神经组织的支架，支持和固定神经元，维持神经组织的结构完整性。它们还形成物理屏障，保护神经元免受损伤和病原体侵袭。

▮▮▮▮ⓑ 营养神经元 (Nourishment of Neurons)：星形胶质细胞通过突起与毛细血管和神经元接触，从血液中吸收营养物质 (如葡萄糖、氧气)，并传递给神经元，为神经元提供能量和代谢底物。它们还可以清除神经元代谢产生的废物。

▮▮▮▮ⓒ 维持神经元周围微环境的稳定 (Maintenance of Stable Microenvironment around Neurons)：星形胶质细胞参与调节神经元周围的离子浓度 (如钾离子、钙离子) 和pH值，维持神经元兴奋性的稳定。它们还可以吸收和代谢神经递质，清除突触间隙中过多的神经递质，终止神经递质的作用，防止神经元过度兴奋或抑制。

▮▮▮▮ⓓ 形成髓鞘，加速神经冲动传导 (Formation of Myelin Sheath and Acceleration of Nerve Impulse Conduction)：少突胶质细胞 (CNS) 和雪旺细胞 (PNS) 形成髓鞘，髓鞘具有绝缘作用，可以减少轴突膜的离子泄漏，增加膜电阻，降低膜电容，从而加速神经冲动的传导速度。髓鞘的形成使得神经冲动以跳跃传导的方式在有髓神经纤维上传导，大大提高了传导速度和效率。

▮▮▮▮ⓔ 参与血脑屏障 (Blood-Brain Barrier, BBB) 的形成和功能 (Participation in the Formation and Function of Blood-Brain Barrier)：星形胶质细胞的终足 (end-feet) 包绕在脑毛细血管周围，与毛细血管内皮细胞紧密连接，形成血脑屏障。血脑屏障是一种选择性通透屏障，限制血液中的某些物质 (如大分子物质、毒素、病原体) 进入脑组织，维持脑组织内环境的稳定，保护神经元免受有害物质的损害。星形胶质细胞还参与调节脑毛细血管的通透性。

▮▮▮▮ⓕ 参与神经递质的代谢和再摄取 (Participation in Neurotransmitter Metabolism and Reuptake)：星形胶质细胞可以摄取突触间隙中释放的神经递质，如谷氨酸和GABA，通过酶代谢降解神经递质，或将其转化为前体物质，再释放给神经元，参与神经递质的循环利用。例如，星形胶质细胞可以摄取突触间隙中的谷氨酸，将其转化为谷氨酰胺 (glutamine)，再释放给神经元，神经元将谷氨酰胺转化为谷氨酸，重新合成神经递质。

▮▮▮▮ⓖ 参与神经损伤的修复和再生 (Participation in Repair and Regeneration of Nerve Injury)：当神经组织受到损伤时，星形胶质细胞和小胶质细胞被激活，参与炎症反应和组织修复。星形胶质细胞增生形成胶质瘢痕 (glial scar)，隔离损伤部位，防止炎症扩散，并为神经再生提供支持。小胶质细胞吞噬清除细胞碎片和病原体，促进组织清除和修复。然而，胶质瘢痕也可能阻碍神经轴突的再生。在周围神经系统中，雪旺细胞在神经损伤修复中发挥更重要的作用，雪旺细胞增生形成再生管 (Büngner bands)，引导神经轴突再生。

▮▮▮▮ⓗ 参与突触的形成和功能调节 (Participation in Synapse Formation and Functional Regulation)：星形胶质细胞在突触形成过程中发挥引导作用，并参与突触的结构和功能维持。它们可以释放胶质递质 (gliotransmitters)，如谷氨酸、ATP、D-丝氨酸等，调节突触的传递效率和可塑性。星形胶质细胞还可以通过钙离子信号 (calcium signaling) 与神经元进行通讯，形成胶质-神经元网络 (glial-neuronal network)，参与神经环路的活动和信息处理。

3.2 神经冲动的产生与传导 (Generation and Conduction of Nerve Impulses)

3.2.1 动作电位的产生机制 (Mechanism of Action Potential Generation)

神经冲动 (nerve impulse) 是神经元传递信息的基本形式，本质上是神经纤维膜上产生的动作电位 (action potential)。动作电位是一种快速、短暂、可逆的膜电位变化，由静息电位 (resting membrane potential) 变为去极化 (depolarization)，再恢复到静息电位的过程。动作电位的产生和传导依赖于神经细胞膜的兴奋性 (excitability) 和膜上离子通道 (ion channels) 的特性。

① 静息电位 (Resting Membrane Potential)

静息电位是指神经元在静息状态下，细胞膜内外存在的电位差。正常情况下，神经元细胞膜内侧为负电，外侧为正电，膜内外的电位差约为 -70mV (毫伏)，称为静息电位。静息电位的形成主要与以下因素有关：

▮▮▮▮ⓐ 离子浓度梯度 (Ion Concentration Gradients)：细胞膜内外存在着明显的离子浓度梯度，主要是钠离子 (Na\(^{+}\)) 和钾离子 (K\(^{+}\))。

⚝ 钠离子 (Na\(^{+}\)) 梯度：细胞外 Na\(^{+}\) 浓度远高于细胞内 (约 10 倍)。
⚝ 钾离子 (K\(^{+}\)) 梯度：细胞内 K\(^{+}\) 浓度远高于细胞外 (约 20-30 倍)。

这些离子浓度梯度的建立和维持主要依赖于细胞膜上的钠-钾泵 (Na\(^{+}-K\(^{+} pump))，钠-钾泵是一种主动运输 (active transport) 蛋白，每消耗 1 分子 ATP，将 3 个 Na\(^{+}\) 泵出细胞外，同时将 2 个 K\(^{+}\) 泵入细胞内，从而维持细胞内外 Na\(^{+}\) 和 K\(^{+}\) 的浓度梯度。

▮▮▮▮ⓑ 膜对离子的通透性 (Membrane Permeability to Ions)：静息状态下，细胞膜对不同离子的通透性不同。

⚝ 钾离子 (K\(^{+}\)) 通透性：静息膜主要对 K\(^{+}\) 通透性较高，膜上存在着大量的钾离子通道 (K\(^{+} channels)，主要是**泄漏钾通道 (leak K\(^{+} channels)**，也称为非门控钾通道 (non-gated K\(^{+} channels))。K\(^{+}\) 顺浓度梯度外流，导致细胞膜内侧负电性增加。
⚝ 钠离子 (Na\(^{+}\)) 通透性：静息膜对 Na\(^{+}\) 通透性较低，但仍存在一定的钠离子通道 (Na\(^{+} channels)，主要是泄漏钠通道 (leak Na\(^{+} channels))。Na\(^{+}\) 顺浓度梯度内流，部分抵消 K\(^{+}\) 外流造成的负电性。
⚝ 氯离子 (Cl\(^{-}\)) 通透性：细胞膜对 Cl\(^{-}\) 也具有一定的通透性，Cl\(^{-}\) 的平衡电位 (equilibrium potential) 接近静息电位，因此 Cl\(^{-}\) 的跨膜流动对静息电位的影响较小。
⚝ 其他阴离子 (A\(^{-}\))：细胞内还存在一些不能穿过细胞膜的阴离子，如蛋白质、核酸、有机磷酸等，这些阴离子也 contribute to 细胞膜内侧的负电性。

▮▮▮▮ⓒ 离子平衡电位 (Ion Equilibrium Potentials)：根据能斯特方程 (Nernst equation)，可以计算出各种离子的平衡电位，即某种离子跨膜流动达到平衡时，膜内外电位差的大小。

⚝ 钾离子平衡电位 (E\(_{K}\))：约为 -90mV，接近静息电位，表明静息电位主要由 K\(^{+}\) 的外流决定。
⚝ 钠离子平衡电位 (E\(_{Na}\))：约为 +60mV，远高于静息电位，表明 Na\(^{+}\) 的内流趋势很大，但静息膜对 Na\(^{+}\) 通透性较低，限制了 Na\(^{+}\) 的内流。

综合以上因素，静息电位主要是由 K\(^{+}\) 的外流形成的，Na\(^{+}\) 的内流和钠-钾泵的活动也对静息电位的维持起作用。静息电位的存在是神经元产生兴奋性的基础。

② 动作电位的产生过程 (Process of Action Potential Generation)

当神经元受到刺激，膜电位发生去极化，当去极化达到一定阈值 (threshold) 时，就会触发动作电位。动作电位的产生过程可以分为以下几个阶段：

▮▮▮▮ⓐ 去极化期 (Depolarization Phase)：当刺激使膜电位去极化达到阈值 (通常约为 -55mV) 时，膜上电压门控钠通道 (voltage-gated Na\(^{+} channels)** 迅速开放。 ⚝ **钠离子内流 (Na\(^{+} influx)**：由于细胞外 Na\(^{+}\) 浓度远高于细胞内，且膜内负电，Na\(^{+}\) 在电化学梯度 (electrochemical gradient) 的驱动下，大量快速内流，导致膜电位迅速去极化，由负值变为正值，甚至超过 0mV，达到峰值 (峰电位，peak potential)，通常约为 +30mV ~ +40mV。
⚝ 正反馈环路 (Positive feedback loop)**：膜去极化 → 电压门控 Na\(^{+} 通道开放 → Na\(^{+} 内流 → 膜进一步去极化 → 更多电压门控 Na\(^{+} 通道开放 → 更多 Na\(^{+} 内流 → 膜进一步去极化 ...，形成正反馈环路，导致膜电位快速去极化。 ▮▮▮▮ⓑ **复极化期 (Repolarization Phase)**：在去极化达到峰值后，复极化开始。复极化主要由以下两个因素引起： ⚝ **电压门控钠通道失活 (Inactivation of voltage-gated Na\(^{+} channels)**：电压门控 Na\(^{+} 通道在开放一段时间后，会自动失活 (inactivation)，通道关闭，Na\(^{+} 内流停止。 ⚝ **电压门控钾通道开放 (Opening of voltage-gated K\(^{+} channels)**：膜去极化也引起**电压门控钾通道 (voltage-gated K\(^{+} channels)** 缓慢开放。由于细胞内 K\(^{+}\) 浓度高于细胞外，且膜内正电，K\(^{+}\) 在电化学梯度驱动下外流，导致膜电位复极化，由正值向负值恢复。

▮▮▮▮ⓒ 超极化期 (Hyperpolarization Phase)：复极化过程持续到膜电位恢复到静息电位水平，甚至超过静息电位，变得更负，称为超极化 (hyperpolarization) 或后超极化 (after-hyperpolarization)。

⚝ 钾离子外流持续 (Sustained K\(^{+} efflux)**：电压门控 K\(^{+} 通道的关闭比较缓慢，在膜电位恢复到静息电位水平后，仍有部分 K\(^{+} 通道开放，导致 K\(^{+}\) 外流持续，膜电位进一步负向偏移，出现超极化。
⚝ 钠-钾泵恢复离子浓度梯度 (Na\(^{+}-K\(^{+} pump restores ion concentration gradients)**：在动作电位产生过程中，Na\(^{+}\) 内流和 K\(^{+}\) 外流导致细胞内外离子浓度梯度发生轻微变化。钠-钾泵持续运转，将泵入细胞内的 Na\(^{+}\) 泵出，将泵出细胞外的 K\(^{+}\) 泵入，恢复细胞内外 Na\(^{+}\) 和 K\(^{+}\) 的浓度梯度，最终使膜电位恢复到静息电位水平。

▮▮▮▮ⓓ 不应期 (Refractory Period)：在动作电位产生期间和之后的一段时间内，神经元对再次刺激的反应性降低或丧失，称为不应期。不应期分为：

⚝ 绝对不应期 (Absolute refractory period)：从动作电位开始到复极化中期，无论刺激强度多大，都不能再次引起动作电位。绝对不应期主要是由于电压门控 Na\(^{+} 通道失活，通道处于失活状态，无法再次开放。 ⚝ **相对不应期 (Relative refractory period)**：在绝对不应期之后，到静息电位恢复期间，可以再次引起动作电位，但需要比阈值更强的刺激。相对不应期主要是由于电压门控 Na\(^{+} 通道部分恢复激活状态，但电压门控 K\(^{+} 通道仍处于开放状态，膜的兴奋性降低。 不应期的存在保证了动作电位只能单向传导，并限制了神经元产生动作电位的频率。 ③ **动作电位的离子基础总结 (Summary of Ionic Basis of Action Potential)** 动作电位的产生和传导是膜上电压门控离子通道 (voltage-gated ion channels) 顺序开放和关闭的结果，主要涉及电压门控钠通道和电压门控钾通道。 ⚝ **静息状态**：膜主要对 K\(^{+}\) 通透性高，膜电位维持在静息电位水平。
⚝ 去极化期：刺激使膜电位去极化达到阈值，电压门控 Na\(^{+} 通道迅速开放，Na\(^{+} 大量内流，膜电位快速去极化。 ⚝ **复极化期**：电压门控 Na\(^{+} 通道失活，电压门控 K\(^{+} 通道缓慢开放，K\(^{+}\) 大量外流，膜电位复极化。
⚝ 超极化期：电压门控 K\(^{+} 通道关闭缓慢，K\(^{+}\) 外流持续，膜电位超极化。
⚝ 恢复期：钠-钾泵恢复细胞内外离子浓度梯度，膜电位恢复到静息电位水平。

3.2.2 神经冲动的传导 (Conduction of Nerve Impulses)

神经冲动 (动作电位) 产生后，需要在神经纤维上进行传导，将信息从神经元的起始部位 (如轴丘) 传递到轴突末梢，最终传递给下一个神经元或效应细胞。神经冲动的传导方式根据神经纤维是否有髓鞘 (myelin sheath) 分为两种：无髓神经纤维的传导和有髓神经纤维的传导。

① 无髓神经纤维的传导 (Conduction in Unmyelinated Nerve Fibers)

无髓神经纤维 (unmyelinated nerve fibers) 没有髓鞘包裹，轴突膜直接暴露于细胞外液中。动作电位在无髓神经纤维上的传导方式称为连续传导 (continuous conduction) 或局部电流传导 (local current conduction)。

▮▮▮▮ⓐ 传导机制 (Conduction Mechanism)：

⚝ 局部电流 (Local current)：当轴丘或神经纤维的某一部位产生动作电位时，膜内侧由负电变为正电，膜外侧由正电变为负电。动作电位部位与邻近未兴奋部位之间存在电位差，产生局部电流。
⚝ 膜内电流 (Intracellular current)：膜内电流从兴奋部位的正电位区流向邻近未兴奋部位的负电位区。
⚝ 膜外电流 (Extracellular current)：膜外电流从邻近未兴奋部位的正电位区流向兴奋部位的负电位区。
⚝ 去极化邻近膜 (Depolarization of adjacent membrane)：局部电流在膜内和膜外形成环路，膜内电流流到邻近未兴奋部位，使邻近膜去极化，当去极化达到阈值时，邻近膜也产生动作电位。
⚝ 动作电位逐点向前传导 (Action potential propagates point-by-point)：如此循环，动作电位沿着神经纤维逐点向前传导，像波浪一样，一个部位的动作电位引发邻近部位的动作电位，依次向前传递。

▮▮▮▮ⓑ 传导特点 (Conduction Characteristics)：

⚝ 速度较慢 (Slow conduction velocity)：无髓神经纤维的传导速度较慢，通常为 0.5-2 m/s。因为动作电位需要逐点产生，膜的去极化和复极化过程比较耗时。
⚝ 能量消耗较大 (High energy consumption)：无髓神经纤维的传导过程中，膜的每一部分都要发生离子跨膜流动，钠-钾泵需要不断运转，维持离子浓度梯度，能量消耗较大。
⚝ 不易疲劳 (Less fatigue)：虽然能量消耗较大，但由于神经纤维的代谢活动相对稳定，不易发生疲劳。

② 有髓神经纤维的传导 (Conduction in Myelinated Nerve Fibers)

有髓神经纤维 (myelinated nerve fibers) 的轴突外包绕着髓鞘，髓鞘由少突胶质细胞 (CNS) 或雪旺细胞 (PNS) 形成。髓鞘呈节段性分布，髓鞘节段之间的裸露部分称为郎飞结 (Nodes of Ranvier)。动作电位在有髓神经纤维上的传导方式称为跳跃传导 (saltatory conduction)。

▮▮▮▮ⓐ 传导机制 (Conduction Mechanism)：

⚝ 髓鞘的绝缘作用 (Insulating effect of myelin sheath)：髓鞘具有绝缘作用，阻止离子跨膜流动，使得轴突膜在髓鞘覆盖部位的离子通道密度很低，膜电阻很高，膜电容很低。
⚝ 郎飞结的离子通道集中 (Concentration of ion channels at Nodes of Ranvier)：郎飞结膜上富含电压门控钠通道和电压门控钾通道，是动作电位产生的部位。
⚝ 局部电流在郎飞结之间跳跃 (Local current jumps between Nodes of Ranvier)：当一个郎飞结产生动作电位时，局部电流主要在郎飞结之间流动，膜内电流从兴奋的郎飞结流向下一个郎飞结，膜外电流从下一个郎飞结流向兴奋的郎飞结。电流在髓鞘覆盖的轴突节段内以电紧张性扩布 (electrotonic spread) 的方式快速传递，直接去极化下一个郎飞结的膜，当去极化达到阈值时，下一个郎飞结也产生动作电位。
⚝ 动作电位在郎飞结之间跳跃式传导 (Action potential jumps from node to node)：动作电位不是在神经纤维上连续逐点传导，而是在郎飞结之间跳跃式传导，像跳跃一样，故名跳跃传导。

▮▮▮▮ⓑ 传导特点 (Conduction Characteristics)：

⚝ 速度快 (Fast conduction velocity)：有髓神经纤维的传导速度很快，可达 10-100 m/s，甚至更高。因为动作电位只需在郎飞结产生，髓鞘覆盖部位的膜电位变化以电紧张性扩布的方式快速传递，大大缩短了传导时间。髓鞘越厚，郎飞结间距越大，跳跃传导速度越快。
⚝ 能量消耗小 (Low energy consumption)：有髓神经纤维的传导过程中，只有郎飞结部位发生离子跨膜流动，膜的去极化和复极化范围小，钠-钾泵的活动范围也小，能量消耗较小。
⚝ 不易疲劳 (Less fatigue)：与无髓神经纤维类似，有髓神经纤维也不易发生疲劳。

③ 影响神经冲动传导速度的因素 (Factors Affecting Conduction Velocity of Nerve Impulses)

神经冲动传导速度主要受以下因素影响：

▮▮▮▮ⓐ 神经纤维的直径 (Diameter of nerve fiber)：神经纤维直径越大，轴浆电阻越小，局部电流强度越大，传导速度越快。粗纤维的传导速度快于细纤维。

▮▮▮▮ⓑ 髓鞘的有无 (Presence or absence of myelin sheath)：有髓神经纤维的传导速度远快于无髓神经纤维。髓鞘的存在是提高传导速度的关键因素。

▮▮▮▮ⓒ 髓鞘的厚度 (Thickness of myelin sheath)：髓鞘越厚，绝缘性越好，膜电阻越高，膜电容越低，跳跃传导速度越快。

▮▮▮▮ⓓ 郎飞结的间距 (Internodal distance)：郎飞结间距越大，跳跃传导的距离越长，传导速度越快，但郎飞结间距过大也会导致局部电流衰减，影响传导效率。

▮▮▮▮ⓔ 温度 (Temperature)：温度升高，离子通道的开放和关闭速度加快，离子跨膜流动速度加快，传导速度加快。但温度过高或过低都会影响神经纤维的正常功能。

▮▮▮▮ⓕ 神经纤维的兴奋性 (Excitability of nerve fiber)：神经纤维的兴奋性越高，阈值越低，越容易产生动作电位，传导速度也可能受到影响。

3.3 突触传递 (Synaptic Transmission)

3.3.1 化学突触 (Chemical Synapses)

化学突触 (chemical synapses) 是神经元之间或神经元与效应细胞之间传递信息的主要方式。在化学突触处，信息通过化学信号，即神经递质 (neurotransmitters) 进行传递。化学突触的结构和功能复杂，具有单向传递、突触延搁、易疲劳、对药物敏感等特点，是神经系统信息整合和调控的重要部位。

① 化学突触的结构 (Structure of Chemical Synapses)

典型的化学突触由突触前膜 (presynaptic membrane)、突触间隙 (synaptic cleft) 和突触后膜 (postsynaptic membrane) 三部分组成。

▮▮▮▮ⓐ 突触前膜 (Presynaptic Membrane)：是突触前神经元 (presynaptic neuron) 轴突末梢的膜。

⚝ 突触小泡 (Synaptic vesicles)：突触前膜内侧含有大量的突触小泡，突触小泡内储存着神经递质。不同类型的神经元释放不同类型的神经递质，如乙酰胆碱 (ACh)、去甲肾上腺素 (NE)、多巴胺 (DA)、5-羟色胺 (5-HT)、γ-氨基丁酸 (GABA)、谷氨酸 (Glu) 等。
⚝ 电压门控钙通道 (Voltage-gated Ca\(^{2+}\) channels)：突触前膜上分布着电压门控钙通道，当动作电位到达轴突末梢时，电压门控钙通道开放，Ca\(^{2+}\) 内流，触发神经递质的释放。
⚝ 突触前终末 (Presynaptic terminal)：轴突末梢膨大形成突触前终末，也称为突触小体 (synaptic bouton) 或神经末梢 (nerve ending)。

▮▮▮▮ⓑ 突触间隙 (Synaptic Cleft)：是突触前膜和突触后膜之间狭窄的间隙，宽度约为 20-50 nm (纳米)。

⚝ 细胞外液 (Extracellular fluid)：突触间隙内充满细胞外液，神经递质释放到突触间隙后，通过扩散到达突触后膜。
⚝ 突触粘附分子 (Synaptic adhesion molecules)：突触间隙中存在一些突触粘附分子，如神经连接蛋白 (neurexins) 和神经配体蛋白 (neuroligins)，它们连接突触前膜和突触后膜，维持突触的结构稳定，并参与突触的形成和功能调节。

▮▮▮▮ⓒ 突触后膜 (Postsynaptic Membrane)：是突触后神经元 (postsynaptic neuron) 的树突或细胞体膜，或者是效应细胞 (如肌肉细胞、腺体细胞) 的膜。

⚝ 受体 (Receptors)：突触后膜上分布着受体，受体是识别和结合神经递质的蛋白质分子。受体分为两类：
▮▮▮▮⚝ 离子通道型受体 (Ionotropic receptors)：也称为配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels)，受体本身就是离子通道，神经递质与受体结合后，直接引起离子通道开放或关闭，改变突触后膜的离子通透性，产生突触后电位。如乙酰胆碱受体 (尼古丁型，nicotinic ACh receptor, nAChR)、GABA\(_{A}\) 受体、谷氨酸受体 (AMPA 受体、NMDA 受体、Kainate 受体) 等。
▮▮▮▮⚝ 代谢型受体 (Metabotropic receptors)：也称为 G 蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptors, GPCRs)，受体本身不是离子通道，神经递质与受体结合后，激活细胞内的 G 蛋白 (G protein)，G 蛋白再激活下游的效应器 (如酶、离子通道)，通过第二信使 (second messengers) 间接调节突触后膜的离子通透性或细胞内的代谢过程。如乙酰胆碱受体 (毒蕈碱型，muscarinic ACh receptor, mAChR)、去甲肾上腺素受体 (α 受体、β 受体)、多巴胺受体、5-羟色胺受体、GABA\(_{B}\) 受体等。
⚝ 突触后致密区 (Postsynaptic density, PSD)：突触后膜内侧存在一层电子密度较高的区域，称为突触后致密区，PSD富含受体、信号转导分子、细胞骨架蛋白等，是突触信号转导和可塑性的重要结构。

② 化学突触的传递过程 (Process of Chemical Synaptic Transmission)

化学突触的传递过程包括以下几个步骤：

▮▮▮▮ⓐ 动作电位到达轴突末梢 (Action potential arrives at axon terminal)：当动作电位沿着突触前神经元的轴突传导到轴突末梢时，突触前膜发生去极化。

▮▮▮▮ⓑ 电压门控钙通道开放，Ca\(^{2+}\) 内流 (Voltage-gated Ca\(^{2+}\) channels open, Ca\(^{2+}\) influx)：突触前膜的去极化激活电压门控钙通道，通道开放，细胞外 Ca\(^{2+}\) 顺浓度梯度和电化学梯度内流进入轴突末梢。

▮▮▮▮ⓒ 突触小泡移动并与突触前膜融合 (Synaptic vesicles move and fuse with presynaptic membrane)：Ca\(^{2+}\) 内流引起轴突末梢内 Ca\(^{2+}\) 浓度升高，Ca\(^{2+}\) 与突触小泡上的钙结合蛋白 (synaptotagmin) 结合，触发突触小泡与突触前膜融合 (vesicle fusion)。

▮▮▮▮ⓓ 神经递质释放到突触间隙 (Neurotransmitter is released into synaptic cleft)：突触小泡与突触前膜融合后，通过胞吐作用 (exocytosis) 将储存的神经递质释放到突触间隙中。释放的神经递质的量与进入轴突末梢的 Ca\(^{2+}\) 量成正比。

▮▮▮▮ⓔ 神经递质扩散到突触后膜，与受体结合 (Neurotransmitter diffuses across synaptic cleft and binds to receptors)：释放到突触间隙的神经递质通过扩散，迅速到达突触后膜，与突触后膜上的受体结合。

▮▮▮▮ⓕ 突触后膜发生膜电位变化 (Postsynaptic membrane potential changes)：神经递质与突触后膜上的受体结合后，引起突触后膜的离子通透性发生变化，产生突触后电位 (postsynaptic potential, PSP)。根据突触后电位的性质，化学突触可以分为：

⚝ 兴奋性突触 (Excitatory synapses)：神经递质与受体结合后，引起突触后膜去极化，产生兴奋性突触后电位 (Excitatory Postsynaptic Potential, EPSP)。EPSP 使突触后神经元的膜电位更接近阈值，增加突触后神经元产生动作电位的可能性。产生EPSP的神经递质通常是兴奋性神经递质，如谷氨酸、乙酰胆碱 (尼古丁型受体)。EPSP是一种局部电位，幅度较小，可以叠加。
⚝ 抑制性突触 (Inhibitory synapses)：神经递质与受体结合后，引起突触后膜超极化或稳定化，产生抑制性突触后电位 (Inhibitory Postsynaptic Potential, IPSP)。IPSP 使突触后神经元的膜电位远离阈值，降低突触后神经元产生动作电位的可能性。产生IPSP的神经递质通常是抑制性神经递质，如GABA、甘氨酸 (glycine)。IPSP也是一种局部电位，幅度较小，可以叠加。

▮▮▮▮ⓖ 神经递质的作用终止 (Neurotransmitter action is terminated)：为了使突触传递及时终止，防止突触后神经元持续兴奋或抑制，释放到突触间隙的神经递质必须迅速被清除或灭活。神经递质的作用终止机制主要有以下几种：

⚝ 酶降解 (Enzymatic degradation)：在突触间隙或突触后膜上存在一些酶，可以降解神经递质，使其失活。如乙酰胆碱酯酶 (acetylcholinesterase, AChE) 可以快速降解乙酰胆碱。
⚝ 再摄取 (Reuptake)：突触前膜或胶质细胞 (如星形胶质细胞) 上存在一些转运蛋白 (transporters)，可以将突触间隙中的神经递质再摄取回突触前神经元或胶质细胞，进行循环利用或代谢。如多巴胺转运蛋白 (dopamine transporter, DAT)、5-羟色胺转运蛋白 (serotonin transporter, SERT)、去甲肾上腺素转运蛋白 (norepinephrine transporter, NET)、谷氨酸转运蛋白 (glutamate transporter, GLT) 等。
⚝ 扩散 (Diffusion)：神经递质可以从突触间隙扩散到周围组织，被稀释和清除。

③ 化学突触的特点 (Characteristics of Chemical Synapses)

化学突触与电突触 (electrical synapses) 相比，具有以下特点：

▮▮▮▮ⓐ 单向传递 (One-way transmission)：化学突触的信息传递是单向的，只能从突触前神经元传递到突触后神经元，不能反向传递。这是由于神经递质只由突触前神经元释放，受体只分布在突触后膜上。

▮▮▮▮ⓑ 突触延搁 (Synaptic delay)：化学突触的传递速度比电突触慢，存在突触延搁，通常约为 0.5-1 ms (毫秒) 或更长。突触延搁主要是由于神经递质的释放、扩散和与受体结合等过程需要时间。

▮▮▮▮ⓒ 易疲劳 (Fatigue)：化学突触在长时间、高频率的刺激下，容易发生突触传递效率降低的现象，称为突触疲劳 (synaptic fatigue)。突触疲劳可能是由于神经递质耗竭、突触小泡释放减少、突触后受体脱敏等原因引起。突触疲劳是一种保护性机制，可以防止神经系统过度兴奋。

▮▮▮▮ⓓ 对药物敏感 (Drug sensitivity)：化学突触对药物和毒物非常敏感，许多药物和毒物可以通过影响神经递质的合成、释放、受体结合、代谢或再摄取等环节，干扰突触传递，从而影响神经系统的功能。例如，神经递质激动剂 (agonists) 可以模拟神经递质的作用，神经递质拮抗剂 (antagonists) 可以阻断神经递质的作用，神经递质再摄取抑制剂 (reuptake inhibitors) 可以延长神经递质在突触间隙的作用时间。

▮▮▮▮ⓔ 可塑性 (Plasticity)：化学突触的传递效率和功能可以发生持久性的改变，称为突触可塑性。突触可塑性是学习和记忆的神经生物学基础。突触可塑性分为：

⚝ 突触增强 (Synaptic potentiation)：突触传递效率增强，如长时程增强 (long-term potentiation, LTP)。
⚝ 突触减弱 (Synaptic depression)：突触传递效率减弱，如长时程抑制 (long-term depression, LTD)。

3.3.2 电突触 (Electrical Synapses)

电突触 (electrical synapses) 是神经元之间或神经元与效应细胞之间另一种信息传递方式。在电突触处，信息通过电信号，即离子电流直接从一个细胞传递到另一个细胞。电突触的结构简单，传递速度快，但功能相对单一，主要用于快速同步的神经活动。

① 电突触的结构 (Structure of Electrical Synapses)

电突触的主要结构是缝隙连接 (gap junctions)。缝隙连接是相邻细胞膜之间形成的特殊通道，由连接子 (connexons) 构成。

▮▮▮▮ⓐ 缝隙连接 (Gap Junctions)：是相邻细胞膜之间形成的通道，宽度约为 2-4 nm (纳米)。

⚝ 连接子 (Connexons)：每个缝隙连接由两个连接子组成，分别来自相邻的两个细胞膜。每个连接子由 6 个连接蛋白 (connexins) 亚单位围成一个孔道 (pore)。两个细胞膜上的连接子相对排列，形成一个贯穿两个细胞膜的亲水性通道。
⚝ 离子通道 (Ion channels)：缝隙连接的通道直径约为 1.5 nm，允许离子和小分子物质 (如 ATP、第二信使) 直接从一个细胞的细胞质扩散到另一个细胞的细胞质。

② 电突触的传递过程 (Process of Electrical Synaptic Transmission)

电突触的传递过程非常简单快速：

▮▮▮▮ⓐ 离子电流直接传递 (Direct transmission of ionic current)：当突触前神经元产生动作电位时，膜电位变化引起离子电流 (主要是 Na\(^{+}\) 和 K\(^{+}\)) 通过缝隙连接的通道，直接从突触前细胞的细胞质流向突触后细胞的细胞质。

▮▮▮▮ⓑ 突触后细胞膜电位变化 (Postsynaptic membrane potential changes)：离子电流的直接传递，使突触后细胞的膜电位也发生变化。如果突触前细胞去极化，离子电流流入突触后细胞，引起突触后细胞去极化，产生电突触后电位 (electrical postsynaptic potential)。电突触后电位通常是兴奋性的，称为兴奋性电突触后电位 (Excitatory Electrical Postsynaptic Potential, eEPSP)。

▮▮▮▮ⓒ 快速传递，无突触延搁 (Fast transmission, no synaptic delay)：电突触的传递速度非常快，几乎没有突触延搁，因为离子电流是直接传递的，不需要神经递质的释放和受体结合等中间环节。

③ 电突触的特点 (Characteristics of Electrical Synapses)

电突触与化学突触相比，具有以下特点：

▮▮▮▮ⓐ 双向传递 (Two-way transmission)：电突触的信息传递是双向的，可以从突触前细胞传递到突触后细胞，也可以反向传递。这是由于缝隙连接的通道是开放的，离子电流可以双向流动。

▮▮▮▮ⓑ 传递速度快，无突触延搁 (Fast transmission, no synaptic delay)：电突触的传递速度非常快，几乎没有突触延搁。

▮▮▮▮ⓒ 不易疲劳 (Less fatigue)：电突触不易发生疲劳，因为离子电流的直接传递不需要神经递质等中间环节。

▮▮▮▮ⓓ 对药物不敏感 (Drug insensitivity)：电突触对药物和毒物不敏感，因为药物和毒物主要作用于化学突触的神经递质和受体等环节，对缝隙连接的通道影响较小。

▮▮▮▮ⓔ 功能相对单一 (Relatively simple function)：电突触的功能相对单一，主要是快速同步的神经活动，不能进行复杂的信号整合和调控。

④ 电突触的生理意义 (Physiological Significance of Electrical Synapses)

电突触主要分布于需要快速同步活动的神经组织，如：

⚝ 心脏 (Heart)：心肌细胞之间通过缝隙连接形成电突触，保证心肌细胞的同步收缩，实现心脏的有效泵血功能。
⚝ 平滑肌 (Smooth muscle)：平滑肌细胞之间也存在电突触，促进平滑肌的同步收缩，如消化道平滑肌的蠕动。
⚝ 神经内分泌细胞 (Neuroendocrine cells)：神经内分泌细胞之间通过电突触连接，实现激素的同步释放。
⚝ 脑干呼吸中枢 (Brainstem respiratory center)：脑干呼吸中枢的神经元之间存在电突触，参与呼吸节律的产生和维持。
⚝ 视网膜 (Retina)：视网膜的某些神经元之间存在电突触，参与视觉信息的快速传递和处理。

3.3.3 神经递质 (Neurotransmitters)

神经递质 (neurotransmitters) 是化学突触传递信息时释放的化学信号分子。神经递质由突触前神经元合成、储存和释放，释放到突触间隙后，与突触后膜上的受体结合，引起突触后神经元或效应细胞的生理反应，从而实现神经信息的传递。

① 神经递质的分类 (Classification of Neurotransmitters)

神经递质种类繁多，根据化学结构和功能，可以进行多种分类：

▮▮▮▮ⓐ 按化学结构分类 (Classification by Chemical Structure)：

⚝ 小分子神经递质 (Small-molecule neurotransmitters)：分子量小，合成速度快，作用迅速。
▮▮▮▮⚝ 乙酰胆碱 (Acetylcholine, ACh)：胆碱能神经元释放，广泛分布于中枢和周围神经系统，参与运动控制、自主神经功能、学习记忆等。
▮▮▮▮⚝ 胺类神经递质 (Amine neurotransmitters)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 单胺类 (Monoamines)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 儿茶酚胺 (Catecholamines)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 去甲肾上腺素 (Norepinephrine, NE)：去甲肾上腺素能神经元释放，参与觉醒、注意、情绪、血压调节等。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 肾上腺素 (Epinephrine, EPI)：肾上腺髓质和中枢神经系统释放，功能与去甲肾上腺素类似，但作用更广泛。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 多巴胺 (Dopamine, DA)：多巴胺能神经元释放，参与运动控制、奖赏、动机、内分泌调节等。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 吲哚胺 (Indoleamines)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 5-羟色胺 (5-Hydroxytryptamine, 5-HT)：5-羟色胺能神经元释放，参与情绪、睡眠、食欲、疼痛调节等。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 组胺 (Histamine)：下丘脑神经元和肥大细胞释放，参与觉醒、炎症、过敏反应等。
▮▮▮▮⚝ 氨基酸类神经递质 (Amino acid neurotransmitters)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 兴奋性氨基酸 (Excitatory amino acids)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 谷氨酸 (Glutamate, Glu)：谷氨酸能神经元释放，中枢神经系统中最主要的兴奋性神经递质，参与学习记忆、感觉、运动等。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 天冬氨酸 (Aspartate, Asp)：兴奋性神经递质，功能与谷氨酸类似，但分布较局限。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 抑制性氨基酸 (Inhibitory amino acids)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ γ-氨基丁酸 (γ-Aminobutyric acid, GABA)：GABA能神经元释放，中枢神经系统中最主要的抑制性神经递质，参与焦虑、睡眠、肌肉张力调节等。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 甘氨酸 (Glycine, Gly)：抑制性神经递质，主要分布于脊髓和脑干，参与运动控制、疼痛调节等。
▮▮▮▮⚝ 嘌呤类神经递质 (Purine neurotransmitters)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 腺苷 (Adenosine, ADO)：广泛分布于神经系统，抑制性神经递质，参与睡眠、血管舒张、神经保护等。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 三磷酸腺苷 (Adenosine triphosphate, ATP)：兴奋性神经递质，参与疼痛、感觉、自主神经功能等。
▮▮▮▮⚝ 气体信号分子 (Gasotransmitters)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 一氧化氮 (Nitric oxide, NO)：气体信号分子，非经典神经递质，不储存在突触小泡中，合成后立即扩散释放，参与血管舒张、突触可塑性、免疫调节等。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 一氧化碳 (Carbon monoxide, CO)：气体信号分子，功能与一氧化氮类似。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 硫化氢 (Hydrogen sulfide, H\(_{2}\)S)：气体信号分子，参与神经保护、血管舒张、炎症调节等。
⚝ 神经肽 (Neuropeptides)：分子量较大，合成速度慢，作用持久。
▮▮▮▮⚝ 内啡肽 (Endorphins)：内源性阿片肽，具有镇痛、欣快作用，参与情绪、应激反应等。
▮▮▮▮⚝ 脑啡肽 (Enkephalins)：内源性阿片肽，功能与内啡肽类似。
▮▮▮▮⚝ 强啡肽 (Dynorphins)：内源性阿片肽，参与疼痛、情绪、成瘾等。
▮▮▮▮⚝ P物质 (Substance P)：参与疼痛传递、炎症反应等。
▮▮▮▮⚝ 血管活性肠肽 (Vasoactive intestinal peptide, VIP)：参与血管舒张、消化道功能调节等。
▮▮▮▮⚝ 胆囊收缩素 (Cholecystokinin, CCK)：参与消化道功能调节、食欲抑制等。
▮▮▮▮⚝ 神经降压素 (Neurotensin, NT)：参与血压调节、疼痛调节、精神分裂症等。
▮▮▮▮⚝ 生长抑素 (Somatostatin, SST)：抑制多种激素分泌、调节消化道功能等。
▮▮▮▮⚝ 促甲状腺激素释放激素 (Thyrotropin-releasing hormone, TRH)：促进促甲状腺激素和催乳素释放，参与代谢调节等。
▮▮▮▮⚝ 促性腺激素释放激素 (Gonadotropin-releasing hormone, GnRH)：促进促性腺激素释放，调节生殖功能。
▮▮▮▮⚝ 催产素 (Oxytocin, OT)：促进子宫收缩、乳汁分泌、社会行为等。
▮▮▮▮⚝ 抗利尿激素 (Antidiuretic hormone, ADH)：促进肾脏重吸收水分、收缩血管，调节水盐平衡和血压。

▮▮▮▮ⓑ 按功能分类 (Classification by Function)：

⚝ 兴奋性神经递质 (Excitatory neurotransmitters)：与受体结合后，引起突触后膜去极化，产生EPSP，促进突触后神经元兴奋。如谷氨酸、乙酰胆碱 (尼古丁型受体)、天冬氨酸、ATP 等。
⚝ 抑制性神经递质 (Inhibitory neurotransmitters)：与受体结合后，引起突触后膜超极化或稳定化，产生IPSP，抑制突触后神经元兴奋。如GABA、甘氨酸、腺苷、多巴胺 (某些受体)、5-羟色胺 (某些受体) 等。
⚝ 调质性神经递质 (Neuromodulators)：不直接引起突触后膜电位变化，而是通过调节突触传递的效率或突触后神经元的兴奋性，发挥调质作用。许多神经肽和单胺类神经递质具有调质作用。

② 神经递质的合成、储存、释放、作用和灭活 (Synthesis, Storage, Release, Action, and Inactivation of Neurotransmitters)

神经递质的生命周期包括合成、储存、释放、作用和灭活等环节。

▮▮▮▮ⓐ 合成 (Synthesis)：神经递质的合成场所和方式因种类而异。

⚝ 小分子神经递质：通常在轴突末梢的突触前终末合成，合成酶在细胞体中合成，通过轴浆运输到达轴突末梢，在轴突末梢利用前体物质合成神经递质。如乙酰胆碱由胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰转移酶 (choline acetyltransferase, ChAT) 的催化下合成；儿茶酚胺由酪氨酸经过一系列酶催化合成。
⚝ 神经肽：在细胞体的核糖体上合成前体肽 (prepropeptide)，在前体肽在内质网和高尔基体中加工修饰，形成成熟的神经肽，然后包装在大的致密核心囊泡 (large dense-core vesicles, LDCVs) 中，通过轴浆运输到达轴突末梢。

▮▮▮▮ⓑ 储存 (Storage)：神经递质合成后，需要储存起来，以备释放。

⚝ 突触小泡 (Synaptic vesicles)：小分子神经递质通常储存在小的透明囊泡 (small clear vesicles, SCVs) 中。神经肽储存在大的致密核心囊泡 (LDCVs) 中。突触小泡通过囊泡转运蛋白 (vesicular transporters) 将神经递质主动运输到囊泡内，形成高浓度的神经递质储存。

▮▮▮▮ⓒ 释放 (Release)：当动作电位到达轴突末梢时，触发神经递质的释放。

⚝ Ca\(^{2+}\) 依赖性胞吐 (Ca\(^{2+}\)-dependent exocytosis)：动作电位引起突触前膜电压门控钙通道开放，Ca\(^{2+}\) 内流，触发突触小泡与突触前膜融合，通过胞吐作用释放神经递质到突触间隙。释放的神经递质的量与进入轴突末梢的 Ca\(^{2+}\) 量成正比。

▮▮▮▮ⓓ 作用 (Action)：释放到突触间隙的神经递质扩散到突触后膜，与突触后膜上的受体结合，引起突触后神经元或效应细胞的生理反应。

⚝ 受体结合 (Receptor binding)：神经递质与受体结合具有特异性，一种神经递质可以与多种受体亚型结合，产生不同的生理效应。受体结合是可逆的，神经递质与受体结合后，可以解离，受体恢复原状。
⚝ 突触后电位 (Postsynaptic potential)：神经递质与受体结合后，引起突触后膜离子通透性变化，产生EPSP或IPSP。
⚝ 细胞内信号转导 (Intracellular signal transduction)：对于代谢型受体，神经递质与受体结合后，激活细胞内的信号转导通路，通过第二信使间接调节细胞功能。

▮▮▮▮ⓔ 灭活 (Inactivation)：为了使突触传递及时终止，防止突触后神经元持续兴奋或抑制，释放到突触间隙的神经递质必须迅速被清除或灭活。神经递质的灭活机制主要有酶降解、再摄取和扩散等。

③ 主要的神经递质及其功能 (Major Neurotransmitters and their Functions)

以下介绍几种主要的神经递质及其功能：

▮▮▮▮ⓐ 乙酰胆碱 (Acetylcholine, ACh)：

⚝ 分布：广泛分布于中枢和周围神经系统，如运动神经-骨骼肌接头、自主神经系统的节前神经元和副交感神经系统的节后神经元、大脑皮层、海马、基底神经节等。
⚝ 受体：
▮▮▮▮⚝ 尼古丁型乙酰胆碱受体 (Nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs)：离子通道型受体，配体门控钠钾通道，兴奋性受体，主要分布于神经肌肉接头、自主神经节、中枢神经系统。
▮▮▮▮⚝ 毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (Muscarinic acetylcholine receptors, mAChRs)：代谢型受体，G蛋白偶联受体，有M1-M5五个亚型，分布广泛，功能多样，可以是兴奋性或抑制性受体，主要分布于副交感神经支配的效应器、中枢神经系统。
⚝ 功能：参与运动控制 (神经肌肉接头)、自主神经功能 (副交感神经)、觉醒、注意、学习记忆 (海马)、奖赏 (伏隔核) 等。与阿尔茨海默病 (Alzheimer's disease)、重症肌无力 (Myasthenia gravis) 等疾病有关。

▮▮▮▮ⓑ 去甲肾上腺素 (Norepinephrine, NE)：

⚝ 分布：主要分布于交感神经系统的节后神经元、脑干蓝斑 (locus coeruleus)、下丘脑、杏仁核、大脑皮层等。
⚝ 受体：去甲肾上腺素受体 (Adrenergic receptors)，代谢型受体，G蛋白偶联受体，分为α受体 (α1, α2) 和β受体 (β1, β2, β3) 两大类，亚型多样，分布广泛，功能复杂，可以是兴奋性或抑制性受体。
⚝ 功能：参与觉醒、注意、警觉、情绪、焦虑、应激反应、血压调节、心率调节、代谢调节等。与抑郁症 (Depression)、焦虑症 (Anxiety disorders)、注意力缺陷多动障碍 (Attention-deficit/hyperactivity disorder, ADHD) 等疾病有关。

▮▮▮▮ⓒ 多巴胺 (Dopamine, DA)：

⚝ 分布：主要分布于黑质-纹状体通路 (nigrostriatal pathway)、中脑边缘通路 (mesolimbic pathway)、中脑皮层通路 (mesocortical pathway)、结节漏斗通路 (tuberoinfundibular pathway) 等。
⚝ 受体：多巴胺受体 (Dopamine receptors)，代谢型受体，G蛋白偶联受体，分为D1-D5五个亚型，亚型多样，分布广泛，功能复杂，可以是兴奋性或抑制性受体。
⚝ 功能：参与运动控制 (黑质-纹状体通路)、奖赏、动机、快感 (中脑边缘通路)、认知功能 (中脑皮层通路)、内分泌调节 (结节漏斗通路，抑制催乳素释放) 等。与帕金森病 (Parkinson's disease)、精神分裂症 (Schizophrenia)、成瘾 (Addiction) 等疾病有关。

▮▮▮▮ⓓ 5-羟色胺 (5-Hydroxytryptamine, 5-HT)：

⚝ 分布：主要分布于脑干缝际核 (raphe nuclei)、下丘脑、杏仁核、大脑皮层、肠神经系统等。
⚝ 受体：5-羟色胺受体 (Serotonin receptors)，亚型众多，分为5-HT\(_{1}\) - 5-HT\(_{7}\) 七个家族，除5-HT\(_{3}\) 受体为离子通道型受体外，其余均为代谢型受体，G蛋白偶联受体，亚型多样，分布广泛，功能复杂，可以是兴奋性或抑制性受体。
⚝ 功能：参与情绪、情感、焦虑、抑郁、睡眠、食欲、疼痛调节、体温调节、胃肠蠕动等。与抑郁症、焦虑症、强迫症 (Obsessive-compulsive disorder, OCD)、偏头痛 (Migraine) 等疾病有关。

▮▮▮▮ⓔ γ-氨基丁酸 (γ-Aminobutyric acid, GABA)：

⚝ 分布：中枢神经系统中最主要的抑制性神经递质，广泛分布于大脑、小脑、脊髓等。
⚝ 受体：
▮▮▮▮⚝ GABA\(_{A}\) 受体：离子通道型受体，配体门控氯离子通道 (Cl\(^{-} channels)，抑制性受体，氯离子内流引起突触后膜超极化。 ▮▮▮▮⚝ **GABA\(_{B}\) 受体：代谢型受体，G蛋白偶联受体，抑制性受体，激活钾通道 (K\(^{+} channels) 或抑制钙通道 (Ca\(^{2+}\) channels)，引起突触后膜超极化或抑制神经递质释放。
▮▮▮▮⚝ GABA\(_{C}\) 受体：离子通道型受体，与GABA\(_{A}\) 受体类似，主要分布于视网膜。
⚝ 功能**：中枢神经系统中最主要的抑制性神经递质，参与焦虑、镇静、睡眠、肌肉张力调节、癫痫 (Epilepsy) 抑制等。与焦虑症、失眠症 (Insomnia)、癫痫等疾病有关。

4. 肌肉生理 (Muscle Physiology)

摘要

本章详细介绍骨骼肌、平滑肌和心肌的生理特性、收缩机制和功能特点，以及肌肉的能量代谢和疲劳。

4.1 骨骼肌生理 (Skeletal Muscle Physiology)

摘要

深入探讨骨骼肌的结构、兴奋-收缩耦联、收缩机制、肌肉纤维类型和代谢。

4.1.1 骨骼肌的结构 (Structure of Skeletal Muscle)

摘要

回顾骨骼肌的宏观和微观结构，包括肌纤维 (muscle fiber)、肌原纤维 (myofibril)、肌节 (sarcomere) 和肌丝 (myofilament)。

骨骼肌是构成运动系统的主要组织之一，赋予身体运动和姿势维持的能力。从宏观到微观层面，骨骼肌展现出精细而有序的结构，这与其功能密切相关。

① 宏观结构 (Macroscopic Structure)
▮▮▮▮ⓑ 肌肉 (Muscle)：一块骨骼肌通常被视为一个器官，例如肱二头肌 (biceps brachii muscle) 或股四头肌 (quadriceps femoris muscle)。肌肉由肌纤维束 (fascicle) 组成，并被结缔组织包裹。
▮▮▮▮ⓒ 肌纤维束 (Fascicle)：肌纤维束是肌肉内的结构单元，由多个肌纤维 (muscle fiber) 组成。每个肌纤维束被肌束膜 (perimysium) 包裹，肌束膜是结缔组织，为肌纤维束提供支持，并允许血管和神经穿行。
▮▮▮▮ⓓ 肌外膜 (Epimysium)：整块肌肉的最外层结缔组织鞘是肌外膜。它包绕整个肌肉，并将肌肉与周围组织分隔开。肌外膜由致密结缔组织构成，富含胶原纤维，有助于肌肉的结构完整性和力量传递。
▮▮▮▮ⓔ 肌内膜 (Endomysium)：肌内膜是最精细的结缔组织层，它包绕着每根肌纤维 (muscle fiber)。肌内膜由薄层网状纤维和基膜组成，含有毛细血管和神经末梢，直接支持肌纤维的代谢和兴奋。

② 微观结构 (Microscopic Structure)
▮▮▮▮ⓑ 肌纤维 (Muscle Fiber)：也称为肌细胞 (muscle cell)，是骨骼肌的基本结构和功能单位。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 肌膜 (Sarcolemma)：肌纤维的外膜，即细胞膜，具有兴奋性，能产生和传导动作电位。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 肌浆 (Sarcoplasm)：肌纤维的细胞质，含有细胞核、线粒体、肌糖原、肌红蛋白等细胞器和包涵物。骨骼肌纤维是多核细胞，细胞核位于肌膜下方。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 肌浆网 (Sarcoplasmic Reticulum, SR)：一种特化的内质网，围绕在每个肌原纤维周围，是储存和释放钙离子 (Ca\(^{2+}\)) 的主要场所，在兴奋-收缩耦联中起关键作用。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 横小管 (Transverse Tubule, T-tubule)：肌膜向肌纤维内部凹陷形成的管道系统，与肌浆网紧密相邻，有助于动作电位快速传递到肌纤维内部，触发肌浆网释放钙离子。
▮▮▮▮ⓖ 肌原纤维 (Myofibril)：肌纤维内纵向排列的细丝状结构，是肌肉收缩的直接执行者。肌原纤维由重复排列的肌节 (sarcomere) 组成，呈现明暗相间的条纹，这也是骨骼肌又称横纹肌 (striated muscle) 的原因。
▮▮▮▮ⓗ 肌节 (Sarcomere)：肌原纤维的功能单位，是两条Z线 (Z-line) 之间的区域。肌节的重复排列构成了肌原纤维，也赋予了骨骼肌横纹的特征。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ Z线 (Z-line)：肌节的边界，是肌动蛋白细肌丝 (actin myofilament) 的附着位点。
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ A带 (A-band)：暗带，肌节中央较暗的区域，由肌球蛋白粗肌丝 (myosin myofilament) 和与肌球蛋白重叠的肌动蛋白细肌丝组成。A带的长度基本不变。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ I带 (I-band)：明带，位于A带两侧较明亮的区域，只含有肌动蛋白细肌丝，不含肌球蛋白粗肌丝。I带被Z线平分。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ H区 (H-zone)：位于A带中央较亮的区域，只含有肌球蛋白粗肌丝，不含肌动蛋白细肌丝。H区位于M线两侧。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ M线 (M-line)：位于H区中央的细线，由肌球蛋白粗肌丝的连接蛋白构成，有助于维持粗肌丝的排列。
▮▮▮▮ⓝ 肌丝 (Myofilament)：肌节内两种主要的蛋白质丝，是肌肉收缩的分子基础。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 粗肌丝 (Thick Filament)：主要由肌球蛋白 (myosin) 组成。肌球蛋白分子呈杆状，尾部相互缠绕，头部向周围伸出，形成横桥 (cross-bridge)，横桥能与细肌丝上的肌动蛋白结合，驱动肌肉收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 细肌丝 (Thin Filament)：主要由肌动蛋白 (actin)、原肌球蛋白 (tropomyosin) 和肌钙蛋白 (troponin) 三种蛋白质组成。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 肌动蛋白 (Actin)：细肌丝的主要成分，呈球状单体 (G-actin)，聚合形成纤维状 (F-actin) 双螺旋结构。肌动蛋白分子上有肌球蛋白结合位点。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 原肌球蛋白 (Tropomyosin)：细长的纤维状蛋白质，沿肌动蛋白双螺旋沟槽排列，静息状态下覆盖肌动蛋白上的肌球蛋白结合位点，阻止肌球蛋白与肌动蛋白结合。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 肌钙蛋白 (Troponin)：由TnT、TnC和TnI三个亚单位组成的复合蛋白。TnT与原肌球蛋白结合，TnC能结合钙离子，TnI抑制肌动蛋白与肌球蛋白相互作用。

骨骼肌的这种层层结构，保证了肌肉在接受神经冲动后，能够快速、有效地将化学能转化为机械能，产生收缩和运动。肌纤维内的肌原纤维和肌丝的有序排列，以及肌浆网和横小管系统的协同作用，是实现骨骼肌功能的基础。

4.1.2 兴奋-收缩耦联 (Excitation-Contraction Coupling)

摘要

详细讲解动作电位如何触发骨骼肌收缩，包括钙离子 (calcium ion) 的作用和肌浆网 (sarcoplasmic reticulum) 的释放与摄取。

兴奋-收缩耦联 (Excitation-Contraction Coupling) 是指骨骼肌细胞将动作电位 (action potential) 这一电信号转化为肌肉收缩这一机械反应的分子过程。这个过程确保了神经系统的兴奋能够有效地控制肌肉的活动。其核心环节是钙离子 (Ca\(^{2+}\)) 在肌浆网 (sarcoplasmic reticulum, SR) 的释放和摄取，以及钙离子与肌钙蛋白 (troponin) 的结合。

① 神经肌肉接头的兴奋 (Excitation at Neuromuscular Junction)
▮▮▮▮ⓑ 运动神经元动作电位 (Motor Neuron Action Potential)：运动神经元的动作电位传导至神经末梢 (axon terminal)，即突触前膜 (presynaptic membrane)。
▮▮▮▮ⓒ 乙酰胆碱释放 (Acetylcholine Release)：动作电位到达神经末梢，导致突触前膜电压门控钙离子通道 (voltage-gated Ca\(^{2+}\) channels) 开放，钙离子内流，触发突触小泡 (synaptic vesicle) 释放神经递质乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh) 到突触间隙 (synaptic cleft)。
▮▮▮▮ⓓ 终板膜去极化 (Endplate Depolarization)：乙酰胆碱扩散 через 突触间隙，与终板膜 (endplate membrane)，即突触后膜 (postsynaptic membrane) 上的乙酰胆碱受体 (acetylcholine receptor)，也称为尼古丁型乙酰胆碱受体 (nicotinic acetylcholine receptor, nAChR) 结合。nAChR是配体门控离子通道 (ligand-gated ion channel)，结合乙酰胆碱后通道开放，允许钠离子 (Na\(^{+}\)) 和钾离子 (K\(^{+}\)) 通透，但钠离子内流多于钾离子外流，导致终板膜去极化 (depolarization)，产生终板电位 (endplate potential, EPP)。
▮▮▮▮ⓔ 肌膜动作电位 (Muscle Fiber Action Potential)：终板电位是一种局部去极化，当其幅度达到阈值时，就会在肌膜上引发动作电位。肌膜上的动作电位是电压门控钠离子通道 (voltage-gated Na\(^{+}\) channels) 和电压门控钾离子通道 (voltage-gated K\(^{+}\) channels) 参与产生的。

② 动作电位沿肌膜和横小管的传导 (Action Potential Propagation along Sarcolemma and T-tubules)
▮▮▮▮ⓑ 肌膜传导 (Sarcolemma Propagation)：肌膜动作电位沿肌纤维表面双向传导，类似于神经纤维上的动作电位传导。
▮▮▮▮ⓒ 横小管传导 (T-tubule Propagation)：动作电位不仅沿肌膜表面传导，还会通过横小管 (T-tubule) 系统深入肌纤维内部。由于横小管与肌浆网紧密相连，动作电位能够迅速传递到肌纤维内部的肌浆网。

③ 兴奋与收缩的耦联 (Coupling of Excitation and Contraction)
▮▮▮▮ⓑ 二氢吡啶受体 (Dihydropyridine Receptor, DHPR)：横小管膜上存在电压敏感的二氢吡啶受体 (DHPR)，它是一种电压门控钙离子通道，但骨骼肌细胞中的DHPR主要作为电压传感器 (voltage sensor) 发挥作用，而非钙离子通道。
▮▮▮▮ⓒ 兰尼碱受体 (Ryanodine Receptor, RyR)：肌浆网膜上存在钙离子释放通道兰尼碱受体 (RyR)。DHPR与RyR通过足突蛋白 (foot protein) 机械连接。
▮▮▮▮ⓓ 钙离子释放 (Ca\(^{2+}\) Release)：当横小管膜去极化，动作电位传导至横小管时，DHPR感受膜电位的变化，构象发生改变，通过足突蛋白机械性地激活与之相连的肌浆网膜上的RyR通道。RyR通道开放，肌浆网内储存的大量钙离子迅速释放到肌浆中。
▮▮▮▮ⓔ 钙离子与肌钙蛋白结合 (Ca\(^{2+}\) Binding to Troponin)：肌浆中钙离子浓度升高后，钙离子与细肌丝上的肌钙蛋白 (troponin) 的TnC亚单位结合。
▮▮▮▮ⓕ 原肌球蛋白移位，肌球蛋白结合位点暴露 (Tropomyosin Shift and Myosin Binding Site Exposure)：钙离子与肌钙蛋白结合后，导致肌钙蛋白构象改变，进而牵引原肌球蛋白 (tropomyosin) 移位，暴露出肌动蛋白 (actin) 上的肌球蛋白结合位点 (myosin binding site)。

④ 肌肉收缩与舒张 (Muscle Contraction and Relaxation)
▮▮▮▮ⓑ 横桥循环 (Cross-bridge Cycling)：肌球蛋白头部与肌动蛋白上的结合位点结合，启动横桥循环 (cross-bridge cycle)，产生肌肉收缩。具体机制将在下一节详细介绍。
▮▮▮▮ⓒ 钙离子泵 (Ca\(^{2+}\)-ATPase)：肌浆网膜上存在钙离子泵 (Ca\(^{2+}\)-ATPase)，也称为肌浆网钙泵 (SERCA pump, Sarcoplasmic/Endoplasmic Reticulum Ca\(^{2+}\)-ATPase)。当肌肉兴奋结束，肌膜复极化后，RyR通道关闭，肌浆网钙泵开始工作，主动将肌浆中的钙离子泵回肌浆网内，使肌浆中钙离子浓度降低。
▮▮▮▮ⓓ 肌肉舒张 (Muscle Relaxation)：当肌浆中钙离子浓度降低，钙离子从肌钙蛋白上解离，原肌球蛋白复位，重新覆盖肌动蛋白上的肌球蛋白结合位点，阻止肌球蛋白与肌动蛋白结合，肌肉舒张。

总结来说，兴奋-收缩耦联是一个精巧的、多步骤的过程，它依赖于神经肌肉接头的兴奋传递，肌膜和横小管动作电位的传导，以及肌浆网钙离子的释放和摄取。钙离子作为关键的第二信使 (second messenger)，连接了兴奋和收缩两个过程，使得骨骼肌能够快速、准确地响应神经系统的指令，完成各种运动功能。

4.1.3 骨骼肌收缩的分子机制 (Molecular Mechanism of Skeletal Muscle Contraction)

摘要

阐述肌丝滑行学说 (sliding filament theory)，肌球蛋白 (myosin) 和肌动蛋白 (actin) 的相互作用，以及ATP在肌肉收缩中的作用。

骨骼肌收缩的分子机制可以用肌丝滑行学说 (sliding filament theory) 来解释。该学说认为，肌肉收缩时，粗肌丝 (myosin myofilament) 和细肌丝 (actin myofilament) 之间发生相对滑动，导致肌节 (sarcomere) 缩短，进而使整个肌纤维 (muscle fiber) 缩短，产生肌肉收缩。这个滑动过程是由肌球蛋白 (myosin) 和肌动蛋白 (actin) 之间的横桥循环 (cross-bridge cycle) 驱动的，而三磷酸腺苷 (ATP) 则为横桥循环提供能量。

① 横桥循环 (Cross-bridge Cycle)
横桥循环是一个周期性的过程，包括以下几个步骤：

▮▮▮▮ⓐ 横桥结合 (Cross-bridge Attachment)：当肌浆中钙离子浓度升高，肌动蛋白上的肌球蛋白结合位点暴露后，肌球蛋白头部 (myosin head) 会与肌动蛋白上的结合位点结合，形成肌动蛋白-肌球蛋白横桥 (actin-myosin cross-bridge)。此时，肌球蛋白头部结合有二磷酸腺苷 (ADP) 和无机磷酸 (P\(_{i}\))，处于“高能”状态。
▮▮▮▮ⓑ 力量冲程 (Power Stroke)：横桥形成后，肌球蛋白头部释放无机磷酸 (P\(_{i}\))，引起肌球蛋白头部构象发生改变，头部向M线方向摆动，牵引与之结合的细肌丝向肌节中央滑动。这个摆动过程称为力量冲程 (power stroke)。力量冲程过程中，ADP仍然结合在肌球蛋白头部。
▮▮▮▮ⓒ 横桥分离 (Cross-bridge Detachment)：力量冲程结束后，新的ATP分子结合到肌球蛋白头部，导致肌球蛋白头部与肌动蛋白的结合力减弱，横桥断裂，肌球蛋白头部与肌动蛋白分离。
▮▮▮▮ⓓ 横桥复位 (Cross-bridge Resetting)：ATP结合到肌球蛋白头部后，肌球蛋白ATP酶 (myosin ATPase) 水解ATP，将ATP水解为ADP和无机磷酸 (P\(_{i}\))，释放能量。释放的能量使肌球蛋白头部恢复到原来的“高能”状态，准备进行下一次横桥循环。

只要肌浆中钙离子浓度维持较高水平，横桥循环就会不断进行，细肌丝不断向肌节中央滑动，肌节持续缩短，肌肉持续收缩。当肌肉兴奋结束，肌浆中钙离子浓度降低后，横桥循环停止，肌肉舒张。

② 肌丝滑行与肌节缩短 (Filament Sliding and Sarcomere Shortening)
▮▮▮▮ⓑ I带和H区缩短 (I-band and H-zone Shortening)：在肌丝滑行过程中，细肌丝向肌节中央滑动，与粗肌丝的重叠区域增加，导致I带 (I-band) 和H区 (H-zone) 的宽度缩短。
▮▮▮▮ⓒ A带长度不变 (A-band Length Remains Constant)：A带 (A-band) 的长度由粗肌丝的长度决定，粗肌丝本身长度不变，因此A带的长度在肌肉收缩过程中基本保持不变。
▮▮▮▮ⓓ Z线靠近 (Z-lines Move Closer)：由于肌节是由两条Z线之间的区域定义的，当细肌丝向肌节中央滑动时，Z线会相互靠近，导致肌节 (sarcomere) 长度缩短。
▮▮▮▮ⓔ 肌原纤维和肌纤维缩短 (Myofibril and Muscle Fiber Shortening)：肌节的缩短是累加的，无数个肌节的缩短最终导致肌原纤维 (myofibril) 和肌纤维 (muscle fiber) 的长度缩短，产生宏观的肌肉收缩。

③ ATP在肌肉收缩中的作用 (Role of ATP in Muscle Contraction)
ATP在骨骼肌收缩中发挥着至关重要的作用，主要体现在以下几个方面：

▮▮▮▮ⓐ 横桥循环供能 (Energy for Cross-bridge Cycling)：ATP水解为ADP和P\(_{i}\) 释放的能量，直接用于驱动横桥循环，包括肌球蛋白头部的复位和力量冲程。
▮▮▮▮ⓑ 横桥分离 (Cross-bridge Detachment)：ATP结合到肌球蛋白头部是横桥分离的必要条件。没有ATP的结合，肌球蛋白头部无法与肌动蛋白分离，肌肉将持续收缩，导致僵硬 (rigor) 状态，例如尸僵 (rigor mortis) 就是由于死后ATP耗尽，横桥无法分离导致的。
▮▮▮▮ⓒ 钙离子泵供能 (Energy for Ca\(^{2+}\) Pump)：肌浆网钙泵 (SERCA pump) 主动将钙离子泵回肌浆网内，需要消耗ATP。维持肌浆内低钙离子浓度，促进肌肉舒张，也依赖于ATP的供应。

总结来说，肌丝滑行学说是解释骨骼肌收缩分子机制的核心理论。横桥循环是肌肉收缩的动力来源，而ATP则是横桥循环和钙离子泵工作的能量货币。肌球蛋白和肌动蛋白的周期性相互作用，以及ATP的持续供应，共同驱动了骨骼肌的收缩和运动。

4.1.4 骨骼肌纤维类型 (Types of Skeletal Muscle Fibers)

摘要

介绍慢肌纤维 (slow muscle fibers, Type I) 和快肌纤维 (fast muscle fibers, Type II) 的特点，以及它们在不同运动中的作用。

骨骼肌纤维并非都是同质的，根据其收缩速度、代谢特性和疲劳特性，可以分为不同的类型。最主要的分类方法是将骨骼肌纤维分为慢肌纤维 (slow muscle fibers, Type I) 和快肌纤维 (fast muscle fibers, Type II) 两大类。快肌纤维又可以进一步细分为快氧化糖酵解纤维 (fast oxidative glycolytic fibers, Type IIa) 和快糖酵解纤维 (fast glycolytic fibers, Type IIb/IIx)。

① 慢肌纤维 (Type I)，也称为红肌纤维 (red muscle fibers) 或慢速氧化型纤维 (slow oxidative fibers, SO fibers)。
▮▮▮▮ⓑ 收缩速度 (Contraction Speed)：收缩速度较慢，慢速肌球蛋白ATP酶 (slow myosin ATPase) 活性较低，横桥循环速度较慢。
▮▮▮▮ⓒ 代谢特性 (Metabolic Characteristics)：主要通过有氧代谢 (aerobic metabolism) 供能，线粒体丰富，毛细血管密度高，肌红蛋白含量高，因此颜色呈红色。
▮▮▮▮ⓓ 疲劳特性 (Fatigue Resistance)：抗疲劳能力强，能够长时间进行低强度、持续性的活动。
▮▮▮▮ⓔ 特点总结：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 肌球蛋白ATP酶活性：低
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 收缩速度：慢
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 线粒体：丰富
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 毛细血管：丰富
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 肌红蛋白：高
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 糖酵解能力：低
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 抗疲劳能力：高
▮▮▮▮ⓜ 功能 (Function)：主要参与维持姿势、长时间耐力运动，例如马拉松、长跑等。

② 快肌纤维 (Type II)，也称为白肌纤维 (white muscle fibers) 或快速肌纤维 (fast muscle fibers, FF fibers)。
▮▮▮▮ⓑ 收缩速度 (Contraction Speed)：收缩速度快，快速肌球蛋白ATP酶 (fast myosin ATPase) 活性高，横桥循环速度快。
▮▮▮▮ⓒ 代谢特性 (Metabolic Characteristics)：主要通过糖酵解 (glycolysis) 供能，线粒体相对较少，毛细血管密度较低，肌红蛋白含量较低，因此颜色呈白色或浅色。
▮▮▮▮ⓓ 疲劳特性 (Fatigue Resistance)：容易疲劳，不适合长时间持续性活动，但能产生较大的力量和爆发力。
▮▮▮▮ⓔ 特点总结：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 肌球蛋白ATP酶活性：高
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 收缩速度：快
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 线粒体：较少
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 毛细血管：较少
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 肌红蛋白：低
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 糖酵解能力：高
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 抗疲劳能力：低
▮▮▮▮ⓜ 功能 (Function)：主要参与短时间、高强度、爆发力运动，例如短跑、举重、跳跃等。

③ 快氧化糖酵解纤维 (Type IIa)，也称为中间型纤维 (intermediate fibers) 或快速氧化糖酵解纤维 (fast oxidative glycolytic fibers, FOG fibers)。
Type IIa纤维是介于Type I和Type IIb/IIx之间的一种类型，兼具一定的有氧代谢能力和快速收缩能力。
▮▮▮▮ⓐ 收缩速度 (Contraction Speed)：收缩速度较快，但略慢于Type IIb/IIx。
▮▮▮▮ⓑ 代谢特性 (Metabolic Characteristics)：既能进行有氧代谢，也能进行糖酵解，线粒体和毛细血管密度介于Type I和Type IIb/IIx之间。
▮▮▮▮ⓒ 疲劳特性 (Fatigue Resistance)：抗疲劳能力介于Type I和Type IIb/IIx之间，比Type IIb/IIx强，但不如Type I。
▮▮▮▮ⓓ 特点总结：
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 肌球蛋白ATP酶活性：高
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 收缩速度：快
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 线粒体：中等
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 毛细血管：中等
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 肌红蛋白：中等
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 糖酵解能力：中等
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 抗疲劳能力：中等
▮▮▮▮ⓛ 功能 (Function)：参与中等强度、持续时间稍长的运动，例如中长跑、游泳等。

④ 快糖酵解纤维 (Type IIb/IIx)，也称为快速糖酵解纤维 (fast glycolytic fibers, FG fibers)。
Type IIb/IIx纤维是典型的快肌纤维，主要依赖糖酵解供能，爆发力强，但极易疲劳。
▮▮▮▮ⓐ 收缩速度 (Contraction Speed)：收缩速度最快，快速肌球蛋白ATP酶活性最高。
▮▮▮▮ⓑ 代谢特性 (Metabolic Characteristics)：主要通过糖酵解供能，线粒体最少，毛细血管密度最低，肌红蛋白含量最低。
▮▮▮▮ⓒ 疲劳特性 (Fatigue Resistance)：最容易疲劳，几乎不具备抗疲劳能力。
▮▮▮▮ⓓ 特点总结：
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 肌球蛋白ATP酶活性：最高
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 收缩速度：最快
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 线粒体：最少
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 毛细血管：最少
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 肌红蛋白：最低
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 糖酵解能力：最高
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 抗疲劳能力：最低
▮▮▮▮ⓛ 功能 (Function)：参与短时间、极高强度、爆发力运动，例如短跑冲刺、跳高、举重等。

每块骨骼肌通常都包含不同比例的各种肌纤维类型，但不同肌肉中肌纤维类型的比例有所不同，这与肌肉的功能有关。例如， postural muscles (姿势肌) 中慢肌纤维比例较高，而爆发力肌肉中快肌纤维比例较高。此外，通过训练可以一定程度上改变肌纤维的代谢特性，例如耐力训练可以增加快氧化糖酵解纤维的比例，提高肌肉的有氧代谢能力。

4.1.5 骨骼肌的能量代谢与疲劳 (Energy Metabolism and Fatigue of Skeletal Muscle)

摘要

讲解骨骼肌的能量来源，包括磷酸原系统 (phosphagen system)、糖酵解 (glycolysis) 和氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)，以及肌肉疲劳的机制。

骨骼肌收缩需要消耗大量能量，三磷酸腺苷 (ATP) 是肌肉收缩的直接能量来源。然而，肌细胞内ATP的储存量非常有限，只能维持几秒钟的剧烈运动。因此，肌肉必须通过不同的代谢途径快速、持续地生成ATP，以满足运动的需求。骨骼肌ATP的生成主要依赖于以下三个系统：磷酸原系统 (phosphagen system)、糖酵解 (glycolysis) 和氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)。

① 磷酸原系统 (Phosphagen System)，也称为ATP-CP系统 (ATP-creatine phosphate system) 或无氧磷酸系统 (anaerobic alactic system)。
▮▮▮▮ⓑ 供能物质 (Energy Substrates)：肌酸磷酸 (creatine phosphate, CP) 和腺苷二磷酸 (ADP)。
▮▮▮▮ⓒ 反应过程 (Reaction Process)：肌酸磷酸将高能磷酸基团转移给ADP，快速生成ATP。反应由肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 催化。
\[ \text{肌酸磷酸} + \text{ADP} \xrightarrow{\text{肌酸激酶}} \text{肌酸} + \text{ATP} \]
▮▮▮▮ⓒ 供能特点 (Energy Supply Characteristics)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 速度快 (Fast Rate)：供能速度最快，ATP生成速率极高，几乎是瞬间供能。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 容量小 (Small Capacity)：供能时间短，肌酸磷酸的储存量有限，只能维持8-10秒的高强度、短时间运动，例如短跑冲刺、举重等。
▮▮▮▮ⓓ 优点 (Advantages)：供能速度极快，无需氧气，无乳酸产生。
▮▮▮▮ⓔ 缺点 (Disadvantages)：供能时间极短，容量有限。

② 糖酵解 (Glycolysis)，也称为无氧糖酵解 (anaerobic glycolysis) 或乳酸系统 (lactic acid system)。
▮▮▮▮ⓑ 供能物质 (Energy Substrates)：葡萄糖 (glucose) 或肌糖原 (muscle glycogen)。
▮▮▮▮ⓒ 反应过程 (Reaction Process)：在无氧条件 (anaerobic conditions) 下，葡萄糖或肌糖原分解为丙酮酸 (pyruvate)，并生成少量ATP。由于无氧，丙酮酸不能进入线粒体进行氧化磷酸化，而是在乳酸脱氢酶 (lactate dehydrogenase, LDH) 的催化下，转化为乳酸 (lactate)。
\[ \text{葡萄糖 (或肌糖原)} \xrightarrow{\text{糖酵解酶}} 2 \text{丙酮酸} + 2 \text{ATP} \xrightarrow{\text{乳酸脱氢酶}} 2 \text{乳酸} \]
▮▮▮▮ⓒ 供能特点 (Energy Supply Characteristics)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 速度中等 (Moderate Rate)：供能速度比磷酸原系统慢，但比氧化磷酸化快。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 容量中等 (Moderate Capacity)：供能时间比磷酸原系统长，但比氧化磷酸化短，可以维持30秒-2分钟的中高强度运动，例如400米跑、800米跑等。
▮▮▮▮ⓓ 优点 (Advantages)：供能速度较快，无需氧气。
▮▮▮▮ⓔ 缺点 (Disadvantages)：ATP生成量较少，产生乳酸，导致肌肉酸痛和疲劳。

③ 氧化磷酸化 (Oxidative Phosphorylation)，也称为有氧代谢 (aerobic metabolism) 或有氧系统 (aerobic system)。
▮▮▮▮ⓑ 供能物质 (Energy Substrates)：碳水化合物 (carbohydrates)、脂肪 (fats) 和蛋白质 (proteins)。
▮▮▮▮ⓒ 反应过程 (Reaction Process)：在有氧条件 (aerobic conditions) 下，葡萄糖、脂肪酸和氨基酸等供能物质在线粒体 (mitochondria) 内经过一系列复杂的氧化反应，最终生成大量的ATP、二氧化碳 (CO\(_{2}\)) 和水 (H\(_{2}\)O)。氧化磷酸化包括三羧酸循环 (tricarboxylic acid cycle, TCA cycle) 和电子传递链 (electron transport chain, ETC)。
\[ \text{葡萄糖} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{线粒体酶}} \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{大量ATP} \]
\[ \text{脂肪酸} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{线粒体酶}} \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{更多ATP} \]
▮▮▮▮ⓒ 供能特点 (Energy Supply Characteristics)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 速度慢 (Slow Rate)：供能速度最慢，ATP生成速率相对较低。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 容量大 (Large Capacity)：供能时间最长，只要氧气和供能物质供应充足，可以持续供能数小时甚至更长时间，适用于低强度、长时间运动，例如马拉松、长跑、骑自行车等。
▮▮▮▮ⓓ 优点 (Advantages)：ATP生成量最多，供能时间最长，代谢产物是二氧化碳和水，无有害物质积累。
▮▮▮▮ⓔ 缺点 (Disadvantages)：供能速度慢，需要氧气，不适用于高强度运动的快速供能。

在不同强度和持续时间的运动中，这三个供能系统并非独立工作，而是相互配合、协同供能。
▮▮▮▮ⓐ 短时间、高强度运动 (Short-duration, High-intensity Exercise)：主要依赖磷酸原系统和糖酵解供能，例如100米短跑、举重等。磷酸原系统提供最初几秒的快速能量，糖酵解在随后的几十秒内继续供能。
▮▮▮▮ⓑ 中等时间、中等强度运动 (Moderate-duration, Moderate-intensity Exercise)：主要依赖糖酵解和氧化磷酸化供能，例如400米跑、1500米跑等。糖酵解在运动初期快速供能，随着运动时间的延长，氧化磷酸化逐渐成为主要的供能方式。
▮▮▮▮ⓒ 长时间、低强度运动 (Long-duration, Low-intensity Exercise)：主要依赖氧化磷酸化供能，例如马拉松、长跑等。氧化磷酸化提供持续、稳定的能量供应。

④ 肌肉疲劳 (Muscle Fatigue)
肌肉疲劳 (muscle fatigue) 是指肌肉在持续或重复收缩后，收缩能力暂时性下降的现象。肌肉疲劳是一个复杂的生理过程，其机制尚未完全阐明，可能与以下多种因素有关：

▮▮▮▮ⓐ ATP耗竭与ADP、P\(_{i}\)积累 (ATP Depletion and ADP, P\(_{i}\) Accumulation)：长时间剧烈运动可能导致ATP生成速度跟不上消耗速度，ATP水平下降，ADP和无机磷酸 (P\(_{i}\)) 积累。ATP不足会影响横桥循环的进行和钙离子泵的功能，导致肌肉收缩力下降。P\(_{i}\) 的积累也可能直接抑制肌球蛋白与肌动蛋白的结合。
▮▮▮▮ⓑ 乳酸积累与pH值降低 (Lactate Accumulation and pH Decrease)：高强度无氧运动时，糖酵解产生大量乳酸。乳酸积累导致肌肉细胞内pH值降低，酸性环境会影响酶的活性，干扰肌肉收缩过程。但乳酸本身并非主要的疲劳原因，乳酸可以被血液带走，在肝脏中转化为葡萄糖，或在有氧条件下被肌肉细胞利用。
▮▮▮▮ⓒ 离子紊乱 (Ion Imbalance)：肌肉活动过程中，细胞内外离子浓度梯度发生变化，例如钾离子外流过多，钠离子内流过多，可能影响肌膜的兴奋性，导致动作电位产生和传导受阻。肌浆网钙离子释放和摄取功能也可能受到影响。
▮▮▮▮ⓓ 糖原耗竭 (Glycogen Depletion)：长时间耐力运动，肌糖原储备逐渐耗竭，导致糖酵解供能能力下降，影响运动的持续性。
▮▮▮▮ⓔ 中枢神经系统疲劳 (Central Fatigue)：中枢神经系统在运动过程中也可能产生疲劳，表现为运动意愿下降、神经肌肉兴奋性降低等。中枢疲劳可能与神经递质的改变、大脑供血不足等因素有关。

肌肉疲劳是一种保护性机制，防止肌肉过度活动造成损伤。疲劳后，通过休息和营养补充，肌肉的能量储备和功能可以逐渐恢复。了解肌肉的能量代谢和疲劳机制，有助于科学地进行运动训练，提高运动能力，并预防运动损伤。

4.2 平滑肌生理 (Smooth Muscle Physiology)

摘要

介绍平滑肌的结构、收缩机制、兴奋性特点和功能调节，以及与骨骼肌的区别。

平滑肌是构成内脏器官、血管和管道壁的主要肌肉组织，与骨骼肌和心肌相比，平滑肌在结构、收缩机制、兴奋性和功能调节等方面都具有显著的特点。平滑肌主要负责维持内脏器官的张力、调节血管口径、推动内容物在管道内的运动等功能，这些功能对于维持内环境稳态至关重要。

4.2.1 平滑肌的结构特点 (Structural Features of Smooth Muscle)

摘要

描述平滑肌的细胞形态和排列，以及与骨骼肌结构的不同之处。

平滑肌细胞在结构上与骨骼肌细胞有显著差异，这些差异反映了它们功能上的不同。

① 细胞形态 (Cell Morphology)
▮▮▮▮ⓑ 梭形细胞 (Spindle-shaped Cells)：平滑肌细胞呈梭形 (spindle-shaped)，两端细尖，中间膨大，细胞核位于细胞中央，呈卵圆形。细胞长度差异较大，从血管壁的小平滑肌细胞的20 μm到子宫壁的平滑肌细胞的500 μm不等。
▮▮▮▮ⓒ 单核细胞 (Uninucleated Cells)：每个平滑肌细胞只有一个细胞核 (nucleus)，与骨骼肌的多核细胞显著不同。
▮▮▮▮ⓓ 无横纹 (Non-striated)：平滑肌细胞的肌原纤维 (myofibril) 和肌丝 (myofilament) 排列不规则 (irregular)，没有骨骼肌那样的肌节 (sarcomere) 结构，因此在光镜下观察没有横纹 (non-striated)，这也是“平滑肌”名称的由来。

② 细胞排列 (Cell Arrangement)
▮▮▮▮ⓑ 单单位平滑肌 (Single-unit Smooth Muscle)，也称为脏器平滑肌 (visceral smooth muscle) 或合胞体平滑肌 (syncytial smooth muscle)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 细胞连接 (Cell Connections)：单单位平滑肌细胞之间通过缝隙连接 (gap junctions) 相互连接，形成功能合胞体 (functional syncytium)。缝隙连接允许离子在细胞之间自由流动，使细胞膜去极化能够迅速 распространяться 到相邻细胞，实现同步收缩 (synchronous contraction)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 分布 (Distribution)：主要分布于内脏器官的壁，例如消化道、泌尿道、子宫、小血管等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 特点 (Characteristics)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 自律性 (Automaticity)：许多单单位平滑肌具有自律性 (automaticity)，能够自发产生节律性收缩 (rhythmic contraction)，例如胃肠道的蠕动。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 张力性收缩 (Tonic Contraction)：能够维持长时间的张力性收缩 (tonic contraction)，例如血管平滑肌维持血管张力。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 对牵张敏感 (Stretch-sensitive)：对牵张刺激敏感，牵张可以诱发收缩，例如膀胱平滑肌在充盈时发生收缩。
▮▮▮▮ⓑ 多单位平滑肌 (Multi-unit Smooth Muscle)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 细胞连接 (Cell Connections)：多单位平滑肌细胞之间缝隙连接很少 (few gap junctions) 或没有缝隙连接 (no gap junctions)，每个细胞独立接受神经支配 (independently innervated)，类似于骨骼肌的运动单位。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 分布 (Distribution)：主要分布于大血管壁、虹膜、睫状肌、输精管、大的呼吸道等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 特点 (Characteristics)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 无自律性 (No Automaticity)：多单位平滑肌没有自律性 (no automaticity)，需要神经刺激才能收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 快速收缩 (Rapid Contraction)：收缩速度较快，能够进行快速、精确的收缩 (rapid and precise contraction)，例如虹膜平滑肌调节瞳孔大小。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 无张力性收缩 (No Tonic Contraction)：一般不维持长时间的张力性收缩。

③ 细胞内结构 (Intracellular Structure)
▮▮▮▮ⓑ 肌丝 (Myofilaments)：平滑肌细胞内也含有肌动蛋白 (actin) 和肌球蛋白 (myosin) 两种肌丝，但排列方式与骨骼肌不同。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 细肌丝 (Thin Filaments)：主要由肌动蛋白 (actin) 和原肌球蛋白 (tropomyosin) 组成，没有肌钙蛋白 (troponin)，这是平滑肌与骨骼肌在收缩机制上的一个重要区别。细肌丝附着在致密小体 (dense bodies) 上。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 粗肌丝 (Thick Filaments)：主要由肌球蛋白 (myosin) 组成，但平滑肌肌球蛋白与骨骼肌肌球蛋白在结构和功能上有所不同。平滑肌粗肌丝的肌球蛋白头部 (myosin head) 沿肌丝全长分布 (distributed along the entire length)，而骨骼肌粗肌丝的肌球蛋白头部只分布在肌丝两端。
▮▮▮▮ⓔ 致密小体 (Dense Bodies)：平滑肌细胞内没有Z线 (Z-line)，细肌丝和中间丝 (intermediate filaments) 附着在致密小体 (dense bodies) 上。致密小体类似于骨骼肌的Z线，起着锚定肌丝、传递收缩力的作用。致密小体可以位于细胞膜下，也可以分散在细胞质中。
▮▮▮▮ⓕ 中间丝 (Intermediate Filaments)：平滑肌细胞内含有中间丝 (intermediate filaments)，主要由结蛋白 (desmin) 和波形蛋白 (vimentin) 组成。中间丝与致密小体相连，形成细胞骨架，为细胞提供结构支持，并将收缩力传递到整个细胞。
▮▮▮▮ⓖ 肌浆网 (Sarcoplasmic Reticulum, SR)：平滑肌细胞也含有肌浆网，但肌浆网不如骨骼肌发达 (less developed SR)，钙离子 (Ca\(^{2+}\)) 的主要来源不仅是肌浆网 (not only SR)，还有细胞外液 (extracellular fluid)。
▮▮▮▮ⓗ 横小管 (Transverse Tubule, T-tubule)：平滑肌细胞没有横小管 (no T-tubules)，细胞膜内陷形成钙小窝 (caveolae)，钙小窝可能在钙离子内流中起一定作用。

总结来说，平滑肌细胞在结构上与骨骼肌细胞有显著不同，这些结构特点与其缓慢、持久、张力性收缩的功能相适应。平滑肌细胞的梭形形态、单核结构、无横纹、致密小体、中间丝以及相对不发达的肌浆网，都使其在内脏器官和血管中发挥独特的作用。

4.2.2 平滑肌的收缩机制 (Contraction Mechanism of Smooth Muscle)

摘要

阐述平滑肌收缩的钙离子依赖机制，包括钙调蛋白 (calmodulin) 和肌球蛋白轻链激酶 (myosin light chain kinase) 的作用。

平滑肌的收缩机制与骨骼肌既有相似之处，也有显著差异。钙离子 (Ca\(^{2+}\)) 同样是平滑肌收缩的关键启动信号，但平滑肌没有肌钙蛋白 (troponin)，其钙离子依赖的收缩调控机制主要通过钙调蛋白 (calmodulin, CaM) 和肌球蛋白轻链激酶 (myosin light chain kinase, MLCK) 实现。平滑肌收缩的特点是缓慢、持久、张力性。

① 钙离子浓度升高 (Increase in Intracellular Ca\(^{2+}\) Concentration)
平滑肌细胞内钙离子浓度的升高是启动收缩的关键步骤。钙离子可以来自两个主要来源：
▮▮▮▮ⓐ 细胞外液钙离子内流 (Influx of Extracellular Ca\(^{2+}\))：平滑肌细胞膜上存在电压门控钙离子通道 (voltage-gated Ca\(^{2+}\) channels)、配体门控钙离子通道 (ligand-gated Ca\(^{2+}\) channels) 和牵张激活钙离子通道 (stretch-activated Ca\(^{2+}\) channels) 等多种钙离子通道。当细胞膜去极化、神经递质或激素刺激、细胞牵张等因素作用时，这些钙离子通道开放，细胞外液中的钙离子内流，导致细胞内钙离子浓度升高。细胞外钙离子内流是许多平滑肌收缩的主要钙离子来源。
▮▮▮▮ⓑ 肌浆网钙离子释放 (Ca\(^{2+}\) Release from Sarcoplasmic Reticulum)：平滑肌细胞的肌浆网 (SR) 也储存一定量的钙离子。肌醇三磷酸 (inositol trisphosphate, IP\(_{3}\)) 是平滑肌肌浆网钙离子释放的重要 second messenger。某些神经递质或激素与细胞膜受体结合后，激活磷脂酶C (phospholipase C, PLC)，PLC催化膜磷脂磷脂酰肌醇二磷酸 (phosphatidylinositol bisphosphate, PIP\(_{2}\)) 水解生成IP\(_{3}\) 和二酰甘油 (diacylglycerol, DAG)。IP\(_{3}\) 与肌浆网膜上的IP\(_{3}\)受体通道 (IP\(_{3}\) receptor channels) 结合，导致肌浆网释放钙离子。

② 钙离子与钙调蛋白结合 (Ca\(^{2+}\) Binding to Calmodulin)
▮▮▮▮ⓑ 钙调蛋白 (Calmodulin, CaM)：钙调蛋白是一种钙离子结合蛋白 (Ca\(^{2+}\)-binding protein)，广泛存在于真核细胞中，在平滑肌收缩调控中起着核心作用。平滑肌细胞中没有肌钙蛋白 (troponin)，钙调蛋白替代了肌钙蛋白在骨骼肌收缩调控中的作用。
▮▮▮▮ⓒ Ca\(^{2+}\)-CaM复合物形成 (Formation of Ca\(^{2+}\)-CaM Complex)：当细胞内钙离子浓度升高时，钙离子与钙调蛋白结合，形成Ca\(^{2+}\)-CaM复合物。一个钙调蛋白分子可以结合4个钙离子。

③ 肌球蛋白轻链激酶激活 (Activation of Myosin Light Chain Kinase, MLCK)
▮▮▮▮ⓑ 肌球蛋白轻链 (Myosin Light Chain, MLC)：肌球蛋白分子由重链 (heavy chain) 和轻链 (light chain) 组成。平滑肌肌球蛋白的轻链称为调节性轻链 (regulatory light chain)，也称为肌球蛋白轻链 (MLC)。MLC的磷酸化状态是调控平滑肌收缩的关键。
▮▮▮▮ⓒ 肌球蛋白轻链激酶 (Myosin Light Chain Kinase, MLCK)：MLCK是一种钙调蛋白依赖性蛋白激酶 (calmodulin-dependent protein kinase)。Ca\(^{2+}\)-CaM复合物与MLCK结合，激活MLCK。
▮▮▮▮ⓓ MLC磷酸化 (MLC Phosphorylation)：被激活的MLCK催化肌球蛋白轻链 (MLC) 磷酸化。MLC磷酸化是平滑肌收缩的必要条件 (necessary condition)。只有当MLC磷酸化后，肌球蛋白头部才能与肌动蛋白结合，启动横桥循环。

④ 横桥循环与肌肉收缩 (Cross-bridge Cycling and Muscle Contraction)
▮▮▮▮ⓑ 横桥循环启动 (Initiation of Cross-bridge Cycling)：MLC磷酸化后，肌球蛋白头部获得ATP酶活性，能够水解ATP，并与肌动蛋白结合，启动横桥循环 (cross-bridge cycle)，产生力量冲程，牵引细肌丝滑动，导致肌肉收缩。平滑肌的横桥循环速度比骨骼肌慢得多 (much slower)，因此平滑肌收缩缓慢而持久 (slow and sustained)。
▮▮▮▮ⓒ 张力维持 (Tension Maintenance)：平滑肌具有闩锁机制 (latch mechanism)，也称为张力维持机制 (tension maintenance mechanism)。在持续收缩过程中，即使细胞内钙离子浓度降低，MLC磷酸化水平下降，平滑肌仍能维持一定的张力，而ATP消耗量却很少。闩锁机制可能与肌球蛋白磷酸酶 (myosin light chain phosphatase, MLCP) 的活性有关。当MLCP活性较低时，即使MLCK活性也较低，MLC仍能维持磷酸化状态，维持肌肉张力。

⑤ 肌肉舒张 (Muscle Relaxation)
平滑肌舒张的机制主要是降低细胞内钙离子浓度，并使MLC去磷酸化。
▮▮▮▮ⓐ 钙离子浓度降低 (Decrease in Intracellular Ca\(^{2+}\) Concentration)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 钙离子泵 (Ca\(^{2+}\)-ATPase)：细胞膜和肌浆网膜上的钙离子泵 (Ca\(^{2+}\)-ATPase) 主动将细胞浆中的钙离子泵出细胞外或泵回肌浆网内，降低细胞内钙离子浓度。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 钠钙交换器 (Na\(^{+}-Ca\(^{2+}\) exchanger)：细胞膜上的钠钙交换器 (Na\(^{+}-Ca\(^{2+}\) exchanger) 利用钠离子浓度梯度，将细胞内钙离子泵出细胞外。
▮▮▮▮ⓓ 肌球蛋白轻链去磷酸化 (MLC Dephosphorylation)：肌球蛋白磷酸酶 (Myosin Light Chain Phosphatase, MLCP) 催化磷酸化的MLC去磷酸化，使MLC恢复到未磷酸化状态。未磷酸化的MLC不能与肌动蛋白有效结合，横桥循环停止，肌肉舒张。MLCP的活性受多种因素调节，例如Rho激酶 (Rho kinase) 可以抑制MLCP活性，促进平滑肌收缩。

平滑肌收缩的调控是一个复杂的过程，受到多种因素的影响，包括神经递质、激素、局部化学因子和机械刺激等。钙离子、钙调蛋白、MLCK和MLCP等分子在平滑肌收缩调控中起着关键作用。平滑肌的闩锁机制使其能够以较低的能量消耗维持长时间的张力性收缩，这对于维持血管张力、内脏器官的持续性收缩等功能至关重要。

4.2.3 平滑肌的兴奋性特点 (Excitability Characteristics of Smooth Muscle)

摘要

介绍平滑肌的兴奋方式，包括神经支配、激素调节和局部因素的影响。

平滑肌的兴奋性特点与骨骼肌和心肌有所不同，平滑肌的兴奋方式多样，可以受到神经支配 (neural control)、激素调节 (hormonal regulation)、局部化学因子 (local chemical factors) 和机械刺激 (mechanical stimuli) 等多种因素的影响。平滑肌的兴奋性特点与其功能多样性密切相关。

① 神经支配 (Neural Control)
平滑肌主要受自主神经系统 (autonomic nervous system) 支配，包括交感神经 (sympathetic nervous system) 和副交感神经 (parasympathetic nervous system)。神经末梢释放的神经递质与平滑肌细胞膜上的受体结合，引起平滑肌兴奋或抑制。
▮▮▮▮ⓐ 神经递质 (Neurotransmitters)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 乙酰胆碱 (Acetylcholine, ACh)：副交感神经释放的主要神经递质，对不同部位的平滑肌作用不同。例如，乙酰胆碱可以兴奋胃肠道平滑肌，引起收缩；但可以舒张血管平滑肌（通过内皮细胞释放一氧化氮）。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 去甲肾上腺素 (Norepinephrine, NE)：交感神经释放的主要神经递质，对不同部位的平滑肌作用也不同。例如，去甲肾上腺素可以收缩大部分血管平滑肌，升高血压；但可以舒张支气管平滑肌，扩张气道。
▮▮▮▮ⓓ 受体类型 (Receptor Types)：平滑肌细胞膜上存在多种神经递质受体，例如毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (muscarinic acetylcholine receptor, mAChR)、α-肾上腺素能受体 (α-adrenergic receptor)、β-肾上腺素能受体 (β-adrenergic receptor) 等。受体类型决定了平滑肌对神经递质的反应是兴奋还是抑制。
▮▮▮▮ⓔ 神经支配特点 (Characteristics of Neural Innervation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 弥散性连接 (Diffuse Junctions)：自主神经末梢在平滑肌组织中形成弥散性连接 (diffuse junctions)，神经末梢释放的神经递质扩散到周围的平滑肌细胞，影响多个细胞。与骨骼肌的神经肌肉接头 (neuromuscular junction) 的点对点精确控制不同。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 多神经支配 (Multiple Innervations)：一块平滑肌组织可以同时接受交感神经和副交感神经的支配，协调调节肌肉活动。

② 激素调节 (Hormonal Regulation)
多种激素可以通过血液循环到达平滑肌，与平滑肌细胞膜上的激素受体 (hormone receptors) 结合，调节平滑肌的兴奋性。
▮▮▮▮ⓐ 兴奋性激素 (Excitatory Hormones)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 血管紧张素II (Angiotensin II)：收缩血管平滑肌，升高血压。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 内皮素-1 (Endothelin-1, ET-1)：强烈的血管收缩剂。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 催产素 (Oxytocin)：收缩子宫平滑肌，促进分娩。
▮▮▮▮ⓔ 抑制性激素 (Inhibitory Hormones)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 肾上腺素 (Epinephrine)：通过β\(_{2}\)-肾上腺素能受体舒张支气管平滑肌和骨骼肌血管平滑肌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 心房钠尿肽 (Atrial Natriuretic Peptide, ANP)：舒张血管平滑肌，降低血压。
▮▮▮▮ⓗ 激素作用机制 (Mechanisms of Hormone Action)：激素调节平滑肌兴奋性的机制复杂多样，可以影响细胞膜离子通道的通透性、细胞内 second messenger 信号通路、肌球蛋白轻链磷酸化水平等。

③ 局部化学因子 (Local Chemical Factors)
局部组织代谢产物、化学介质等局部化学因子可以影响平滑肌的兴奋性，参与局部血流调节、代谢产物清除等生理过程。
▮▮▮▮ⓐ 血管舒张因子 (Vasodilator Factors)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 二氧化碳 (Carbon Dioxide, CO\(_{2}\))：组织代谢旺盛时，CO\(_{2}\) 浓度升高，舒张血管平滑肌，增加局部血流，带走代谢产物。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 腺苷 (Adenosine)：ATP分解产物，舒张冠状动脉平滑肌，增加心肌供血。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 一氧化氮 (Nitric Oxide, NO)：内皮细胞释放的血管舒张因子，舒张血管平滑肌。
▮▮▮▮ⓔ 血管收缩因子 (Vasoconstrictor Factors)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 内皮素-1 (Endothelin-1, ET-1)：内皮细胞释放的血管收缩因子。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 血栓素A\(_{2}\) (Thromboxane A\(_{2}\), TXA\(_{2}\))：血小板释放的血管收缩因子。
▮▮▮▮ⓗ 局部pH值 (Local pH)：pH值降低（酸性环境）通常引起血管舒张。

④ 机械刺激 (Mechanical Stimuli)
某些平滑肌对机械刺激敏感，牵张或压力变化可以诱发平滑肌收缩。
▮▮▮▮ⓐ 牵张激活通道 (Stretch-activated Channels)：平滑肌细胞膜上存在牵张激活离子通道 (stretch-activated ion channels)，例如牵张激活钙离子通道。当平滑肌受到牵张刺激时，这些通道开放，离子通透性改变，引起细胞膜去极化或钙离子内流，诱发肌肉收缩。
▮▮▮▮ⓑ 牵张反射 (Stretch Reflex)：例如，胃肠道平滑肌和膀胱平滑肌对牵张刺激敏感，当内容物充盈时，牵张刺激诱发肌肉收缩，促进内容物推进或排空。肌源性自身调节 (myogenic autoregulation) 也是一种牵张反射，例如肾脏入球小动脉平滑肌对血压升高引起的牵张刺激发生收缩，维持肾小球滤过率的稳定。

⑤ 自律性 (Automaticity)
某些单单位平滑肌具有自律性 (automaticity)，能够自发产生节律性去极化和收缩 (spontaneous rhythmic depolarization and contraction)，无需神经或激素刺激。
▮▮▮▮ⓐ 起搏细胞 (Pacemaker Cells)：自律性平滑肌组织中存在起搏细胞 (pacemaker cells)，起搏细胞的细胞膜电位不稳定，能够自发产生慢波 (slow waves) 或起搏电位 (pacemaker potentials)。
▮▮▮▮ⓑ 慢波 (Slow Waves)：慢波是细胞膜电位的缓慢波动，由离子通道的周期性活动引起。当慢波去极化达到阈值时，可以触发动作电位和肌肉收缩。
▮▮▮▮ⓒ 起搏电位 (Pacemaker Potentials)：起搏电位是一种逐渐增强的去极化，最终达到阈值，触发动作电位和肌肉收缩。
▮▮▮▮ⓓ 自律性机制 (Mechanisms of Automaticity)：自律性平滑肌的自发节律性活动与细胞膜离子通道的特性有关，例如钙离子通道 (Ca\(^{2+}\) channels)、钾离子通道 (K\(^{+}\) channels) 和非选择性阳离子通道 (non-selective cation channels) 的协同作用。

平滑肌的兴奋性特点多样且复杂，使其能够精细地调节内脏器官和血管的功能。神经、激素、局部化学因子和机械刺激等多种因素共同参与平滑肌的兴奋调控，保证平滑肌在不同生理条件下发挥适当的功能。

4.2.4 平滑肌的功能调节 (Functional Regulation of Smooth Muscle)

摘要

阐述平滑肌在血管、消化道、呼吸道和泌尿生殖系统中的功能和调节机制。

平滑肌广泛分布于全身各系统的器官和组织中，在血管系统 (vascular system)、消化系统 (digestive system)、呼吸系统 (respiratory system) 和泌尿生殖系统 (urogenital system) 等多个系统中发挥着重要的功能。平滑肌的功能调节对于维持内环境稳态、实现器官的正常生理活动至关重要。

① 血管平滑肌的功能与调节 (Vascular Smooth Muscle Function and Regulation)
血管平滑肌分布于动脉、静脉和微血管壁，调节血管的口径 (diameter) 和血管张力 (vascular tone)，从而控制血流 (blood flow) 和血压 (blood pressure)。
▮▮▮▮ⓐ 血管舒缩 (Vasoconstriction and Vasodilation)：血管平滑肌的收缩引起血管收缩 (vasoconstriction)，血管口径变小，血流阻力增加，血流量减少；血管平滑肌的舒张引起血管舒张 (vasodilation)，血管口径变大，血流阻力减小，血流量增加。
▮▮▮▮ⓑ 血管张力 (Vascular Tone)：血管平滑肌维持一定的基础张力 (basal tone)，称为血管张力。血管张力受多种因素调节，包括神经、激素、局部化学因子和机械刺激等。
▮▮▮▮ⓒ 功能调节机制 (Mechanisms of Functional Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 神经调节 (Neural Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 交感神经 (Sympathetic Nerves)：交感神经释放去甲肾上腺素 (norepinephrine, NE)，激活血管平滑肌细胞膜上的α\(_{1}\)-肾上腺素能受体 (α\(_{1}\)-adrenergic receptors)，引起血管收缩，升高血压。全身大部分血管平滑肌主要受交感神经的收缩性支配。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 副交感神经 (Parasympathetic Nerves)：副交感神经对血管平滑肌的直接支配较少，但某些部位的血管，例如脑血管、冠状动脉、外生殖器血管等，接受副交感神经支配。副交感神经释放乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh)，通过内皮细胞释放一氧化氮 (nitric oxide, NO)，引起血管舒张。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 激素调节 (Hormonal Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 血管收缩激素 (Vasoconstrictor Hormones)：血管紧张素II (angiotensin II)、内皮素-1 (endothelin-1, ET-1)、血管加压素 (vasopressin, ADH) 等收缩血管平滑肌，升高血压。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 血管舒张激素 (Vasodilator Hormones)：心房钠尿肽 (atrial natriuretic peptide, ANP)、肾上腺髓质素 (adrenomedullin) 等舒张血管平滑肌，降低血压。肾上腺素 (epinephrine) 在低浓度时，通过β\(_{2}\)-肾上腺素能受体舒张骨骼肌和肝脏血管平滑肌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 局部化学因子调节 (Local Chemical Factor Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 代谢产物 (Metabolic Products)：二氧化碳 (CO\(_{2}\))、腺苷 (adenosine)、乳酸 (lactate)、钾离子 (K\(^{+}\)) 等代谢产物积聚，引起局部血管舒张，增加局部血流，满足组织代谢需求。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 炎症介质 (Inflammatory Mediators)：组胺 (histamine)、缓激肽 (bradykinin) 等炎症介质引起血管舒张，增加血管通透性，参与炎症反应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 机械刺激调节 (Mechanical Stimulus Regulation)：肌源性自身调节 (myogenic autoregulation)：当血管壁受到牵张刺激（例如血压升高）时，血管平滑肌发生收缩，抵抗血管扩张，维持血流稳定。

② 消化道平滑肌的功能与调节 (Digestive Tract Smooth Muscle Function and Regulation)
消化道平滑肌分布于食管、胃、小肠、大肠等消化器官的壁，参与消化道运动 (digestive tract motility)，包括蠕动 (peristalsis)、分节运动 (segmentation) 和张力性收缩 (tonic contraction)，推动食物在消化道内的运输、混合和消化吸收。
▮▮▮▮ⓐ 消化道运动类型 (Types of Digestive Tract Motility)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 蠕动 (Peristalsis)：环形肌和纵行肌协调收缩和舒张，形成蠕动波 (peristaltic wave)，推动食物向前移动。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 分节运动 (Segmentation)：环形肌节律性收缩和舒张，将食物分段混合，促进食物与消化液的混合和吸收。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 张力性收缩 (Tonic Contraction)：消化道某些部位的平滑肌维持长时间的张力性收缩，例如括约肌 (sphincter) 的收缩，控制消化道内容物的单向流动。
▮▮▮▮ⓔ 功能调节机制 (Mechanisms of Functional Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 神经调节 (Neural Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 肠神经系统 (Enteric Nervous System, ENS)：消化道平滑肌主要受肠神经系统 (ENS) 调节，ENS是消化道自身的神经系统，可以独立调节消化道运动、分泌和吸收。ENS包括肌间神经丛 (myenteric plexus) 和粘膜下神经丛 (submucosal plexus)。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 自主神经系统 (Autonomic Nervous System)：自主神经系统（交感神经和副交感神经）通过影响ENS的活动，间接调节消化道平滑肌。副交感神经 (parasympathetic nerves) 一般兴奋消化道运动和分泌，交感神经 (sympathetic nerves) 一般抑制消化道运动和分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 激素调节 (Hormonal Regulation)：胃肠激素 (gastrointestinal hormones)，例如胃泌素 (gastrin)、胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK)、促胰液素 (secretin)、胃抑制多肽 (gastric inhibitory polypeptide, GIP)、运动素 (motilin) 等，调节消化道平滑肌的运动和消化液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 局部因素调节 (Local Factor Regulation)：消化道内容物的化学成分 (chemical composition)、pH值 (pH)、渗透压 (osmolarity)、机械刺激 (mechanical stimuli) 等局部因素，通过局部反射或直接作用于平滑肌，调节消化道运动。

③ 呼吸道平滑肌的功能与调节 (Respiratory Tract Smooth Muscle Function and Regulation)
呼吸道平滑肌分布于气管、支气管和细支气管壁，调节气道口径 (airway diameter)，控制气流阻力 (airflow resistance)，影响通气 (ventilation)。
▮▮▮▮ⓐ 支气管舒缩 (Bronchoconstriction and Bronchodilation)：支气管平滑肌的收缩引起支气管收缩 (bronchoconstriction)，气道口径变小，气流阻力增加，通气量减少；支气管平滑肌的舒张引起支气管舒张 (bronchodilation)，气道口径变大，气流阻力减小，通气量增加。
▮▮▮▮ⓑ 功能调节机制 (Mechanisms of Functional Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 神经调节 (Neural Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 副交感神经 (Parasympathetic Nerves)：副交感神经释放乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh)，激活支气管平滑肌细胞膜上的毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (muscarinic acetylcholine receptors, mAChRs)，引起支气管收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 交感神经 (Sympathetic Nerves)：交感神经对支气管平滑肌的直接支配较少，但肾上腺素 (epinephrine) 通过血液循环到达支气管平滑肌，激活β\(_{2}\)-肾上腺素能受体 (β\(_{2}\)-adrenergic receptors)，引起支气管舒张。临床上常用β\(_{2}\)-肾上腺素能受体激动剂治疗哮喘，缓解支气管痉挛。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 激素调节 (Hormonal Regulation)：肾上腺素 (epinephrine) 是主要的支气管舒张激素。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 局部化学因子调节 (Local Chemical Factor Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 二氧化碳 (CO\(_{2}\))：高浓度CO\(_{2}\) 引起支气管舒张，低浓度CO\(_{2}\) 引起支气管收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 组胺 (Histamine)：炎症反应时释放的组胺引起支气管收缩，增加气道阻力，是哮喘发病的重要机制之一。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 前列腺素 (Prostaglandins) 和白三烯 (Leukotrienes)：某些前列腺素和白三烯引起支气管收缩，某些前列腺素引起支气管舒张。

④ 泌尿生殖系统平滑肌的功能与调节 (Urogenital System Smooth Muscle Function and Regulation)
泌尿生殖系统平滑肌分布于膀胱、输尿管、尿道、子宫、输卵管、输精管等器官，参与尿液储存与排空 (urine storage and voiding)、生殖管道内容物运输 (transport of contents in reproductive tracts)、分娩 (parturition) 等生理过程。
▮▮▮▮ⓐ 膀胱平滑肌 (Bladder Smooth Muscle, 逼尿肌 Detrusor Muscle)：膀胱逼尿肌的收缩引起排尿 (micturition)，膀胱颈部和尿道内括约肌的舒张也参与排尿过程。膀胱逼尿肌的舒张和尿道外括约肌的收缩参与储尿 (urine storage)。
▮▮▮▮ⓑ 子宫平滑肌 (Uterine Smooth Muscle, 子宫肌层 Myometrium)：子宫肌层的收缩在分娩 (parturition) 过程中起关键作用，月经期 (menstruation) 子宫平滑肌的收缩引起经血排出。
▮▮▮▮ⓒ 功能调节机制 (Mechanisms of Functional Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 神经调节 (Neural Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 副交感神经 (Parasympathetic Nerves)：副交感神经兴奋膀胱逼尿肌，引起收缩，促进排尿。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 交感神经 (Sympathetic Nerves)：交感神经兴奋膀胱颈部和尿道内括约肌，引起收缩，促进储尿；交感神经对子宫平滑肌的作用复杂，不同时期和不同受体类型可能引起收缩或舒张。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 躯体神经 (Somatic Nerves)：阴部神经 (pudendal nerve) 支配尿道外括约肌，随意控制尿道外括约肌的收缩和舒张，参与排尿的随意控制。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 激素调节 (Hormonal Regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 催产素 (Oxytocin)：强烈收缩子宫平滑肌，促进分娩。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 雌激素 (Estrogen) 和孕激素 (Progesterone)：调节子宫平滑肌的兴奋性和收缩性，影响月经周期和妊娠过程。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 血管加压素 (Vasopressin, ADH)：收缩输尿管平滑肌，促进尿液向下输送。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 机械刺激调节 (Mechanical Stimulus Regulation)：膀胱平滑肌对牵张刺激敏感，膀胱充盈时，牵张刺激诱发逼尿肌反射性收缩，引起排尿反射。

平滑肌在不同系统中发挥着多样化的功能，其功能调节机制复杂而精细，受到神经、激素、局部化学因子和机械刺激等多种因素的协同调控。了解平滑肌的功能和调节机制，有助于理解内脏器官和血管的生理功能，以及相关疾病的发病机制和治疗策略。

4.3 心肌生理 (Cardiac Muscle Physiology)

摘要

详细介绍心肌的结构、兴奋性、收缩特性、节律性和功能调节，以及与骨骼肌和平滑肌的异同。

心肌是构成心脏壁的主要肌肉组织，具有独特的生理特性，使其能够执行心脏的泵血功能，维持血液循环。心肌兼具骨骼肌和平滑肌的一些特点，但又具有自身独特的结构和功能特征。心肌的生理特性包括结构特点 (structural features)、兴奋性与收缩特性 (excitability and contraction characteristics)、节律性与传导性 (rhythmicity and conductivity) 和功能调节 (functional regulation) 等方面。

4.3.1 心肌的结构特点 (Structural Features of Cardiac Muscle)

摘要

描述心肌细胞的形态、连接方式（闰盘, intercalated discs）和与骨骼肌的相似之处。

心肌细胞在结构上既有与骨骼肌相似之处，例如横纹 (striations) 和肌节 (sarcomeres)，也有自身独特的特点，例如闰盘 (intercalated discs) 和分支状细胞形态。这些结构特点与心肌的功能密切相关。

① 细胞形态 (Cell Morphology)
▮▮▮▮ⓑ 短柱状细胞 (Short, Cylindrical Cells)：心肌细胞呈短柱状 (short, cylindrical) 或分支状 (branched)，细胞长度约为50-100 μm，直径约为10-20 μm，比骨骼肌纤维短而粗。
▮▮▮▮ⓒ 单核或双核细胞 (Uninucleated or Binucleated Cells)：每个心肌细胞通常只有一个细胞核 (nucleus)，位于细胞中央，少数心肌细胞可能含有两个细胞核 (binucleated)。与骨骼肌的多核细胞不同，但与平滑肌的单核细胞相似。
▮▮▮▮ⓓ 横纹 (Striated)：心肌细胞的肌原纤维 (myofibril) 和肌丝 (myofilament) 排列规则 (regular)，具有与骨骼肌相似的肌节 (sarcomere) 结构，因此在光镜下观察有横纹 (striated)，与骨骼肌一样属于横纹肌 (striated muscle)。

② 闰盘 (Intercalated Discs)
闰盘 (intercalated discs) 是心肌细胞之间特有的连接结构，是心肌组织的重要特征。闰盘位于相邻心肌细胞的Z线 (Z-line) 部位，呈阶梯状，由多种细胞连接结构组成。
▮▮▮▮ⓐ 连接类型 (Types of Cell Junctions)：闰盘主要包含三种类型的细胞连接：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 粘着带 (Adherens Junctions)：类似于中间连接 (intermediate junctions)，主要成分是钙粘蛋白 (cadherin)，连接相邻细胞的肌动蛋白细肌丝 (actin myofilaments)，传递收缩力。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 桥粒 (Desmosomes)：类似于锚定连接 (anchoring junctions)，主要成分是钙粘蛋白 (cadherin) 和中间丝 (intermediate filaments)，增强细胞之间的机械连接强度，抵抗收缩时的张力。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 缝隙连接 (Gap Junctions)：通道连接 (channel junctions)，由连接蛋白 (connexin) 形成的连接子 (connexons) 构成，允许离子在相邻细胞之间直接通道，实现电信号的快速传递 (rapid electrical communication)，使心肌细胞能够同步兴奋和收缩 (synchronous excitation and contraction)，形成功能合胞体 (functional syncytium)。
▮▮▮▮ⓔ 功能意义 (Functional Significance)：闰盘的存在使心肌组织具有以下重要功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 机械连接 (Mechanical Connection)：粘着带和桥粒增强了心肌细胞之间的机械连接，使心肌组织能够作为一个整体协同收缩，有效地泵血。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 电耦联 (Electrical Coupling)：缝隙连接实现了心肌细胞之间的电耦联，使动作电位能够快速、无阻碍地在心肌细胞之间传递，保证心脏的节律性搏动和协调收缩。

③ 细胞内结构 (Intracellular Structure)
▮▮▮▮ⓑ 肌原纤维与肌节 (Myofibrils and Sarcomeres)：心肌细胞内也含有肌原纤维 (myofibrils)，肌原纤维由重复排列的肌节 (sarcomeres) 组成，肌节的结构与骨骼肌基本相同，包括A带 (A-band)、I带 (I-band)、Z线 (Z-line)、H区 (H-zone) 和M线 (M-line)。肌节的肌丝 (myofilaments) 也由肌动蛋白 (actin) 和肌球蛋白 (myosin) 组成。
▮▮▮▮ⓒ 肌浆网 (Sarcoplasmic Reticulum, SR)：心肌细胞的肌浆网 (SR) 比较发达，但不如骨骼肌发达 (less developed than skeletal muscle SR)。心肌肌浆网也具有储存和释放钙离子 (Ca\(^{2+}\)) 的功能，在兴奋-收缩耦联中起重要作用。
▮▮▮▮ⓓ 横小管 (Transverse Tubule, T-tubule)：心肌细胞也具有横小管 (T-tubules)，但心肌的横小管比骨骼肌粗而少 (larger and fewer T-tubules)，且位于Z线 (Z-line) 水平，而骨骼肌的横小管位于A-I带交界处。心肌横小管与肌浆网形成二联体 (diads)，而非骨骼肌的三联体 (triads)。
▮▮▮▮ⓔ 线粒体 (Mitochondria)：心肌细胞含有非常丰富的线粒体 (abundant mitochondria)，约占细胞体积的25%-35%，远高于骨骼肌和一般细胞。这反映了心肌细胞高度依赖有氧代谢 (highly dependent on aerobic metabolism) 的特点，需要持续不断地生成ATP，以维持心脏的持续搏动。
▮▮▮▮ⓕ 肌红蛋白 (Myoglobin)：心肌细胞含有丰富的肌红蛋白 (myoglobin)，肌红蛋白是一种氧结合蛋白 (oxygen-binding protein)，能够储存氧气，并在心肌细胞缺氧时释放氧气，为心肌有氧代谢提供氧储备。

总结来说，心肌细胞在结构上兼具骨骼肌和平滑肌的一些特点，又具有自身独特的特征。心肌细胞的横纹结构和肌节保证了其收缩力量和速度，闰盘的机械连接和电耦联保证了心肌组织作为一个整体协同收缩，丰富的线粒体和肌红蛋白保证了心肌持续有氧代谢的能量供应。这些结构特点共同决定了心肌能够执行心脏泵血的独特功能。

4.3.2 心肌的兴奋性与收缩特性 (Excitability and Contraction Characteristics of Cardiac Muscle)

摘要

讲解心肌细胞动作电位的特点，以及兴奋-收缩耦联和收缩机制。

心肌细胞的兴奋性与收缩特性与骨骼肌和神经细胞既有相似之处，也有显著差异。心肌细胞具有独特的动作电位 (action potential) 波形，兴奋-收缩耦联 (excitation-contraction coupling) 机制也与骨骼肌有所不同，心肌收缩具有全或无 (all-or-none) 特性，且不能发生强直收缩 (cannot undergo tetanic contraction)。

① 心肌细胞动作电位 (Cardiac Muscle Cell Action Potential)
心肌细胞动作电位与神经和骨骼肌细胞动作电位相比，具有平台期 (plateau phase)，持续时间长得多 (much longer duration)。心肌细胞动作电位主要分为0期、1期、2期、3期和4期五个时相。
▮▮▮▮ⓐ 0期：去极化期 (Phase 0: Depolarization)：与神经和骨骼肌细胞动作电位类似，心肌细胞0期去极化也是由电压门控钠离子通道 (voltage-gated Na\(^{+}\) channels) 快速开放，钠离子快速内流引起的。
▮▮▮▮ⓑ 1期：快速复极化初期 (Phase 1: Initial Rapid Repolarization)：0期去极化峰值后，瞬时外向钾离子通道 (transient outward K\(^{+}\) channels, I\(_{to}\)) 开放，钾离子短暂外流，导致膜电位短暂复极化，形成切迹 (notch)。
▮▮▮▮ⓒ 2期：平台期 (Phase 2: Plateau)：心肌细胞动作电位最显著的特点是平台期 (plateau phase)。平台期是由L型钙离子通道 (L-type Ca\(^{2+}\) channels) 缓慢开放，钙离子缓慢内流，与延迟整流钾离子通道 (delayed rectifier K\(^{+}\) channels, I\(_{K}\)) 开放，钾离子外流，两者之间离子流相对平衡 (balance) 造成的。钙离子内流维持了膜电位的去极化状态，延长了动作电位的持续时间。
▮▮▮▮ⓓ 3期：复极化晚期 (Phase 3: Late Repolarization)：平台期结束后，L型钙离子通道逐渐失活 (inactivation)，钙离子内流减少；延迟整流钾离子通道持续开放，钾离子外流增加，内向整流钾离子通道 (inward rectifier K\(^{+}\) channels, I\(_{K1}\)) 也参与复极化，共同使膜电位恢复到静息水平。
▮▮▮▮ⓔ 4期：静息期 (Phase 4: Resting Membrane Potential)：心室肌细胞和心房肌细胞在静息状态下，膜电位稳定在静息膜电位 (resting membrane potential) 水平，主要由内向整流钾离子通道维持。起搏细胞 (pacemaker cells) 的4期膜电位不稳定，具有自发去极化 (spontaneous depolarization) 特性，形成起搏电位 (pacemaker potential)，是心脏节律性活动的起源。
▮▮▮▮⚝ 动作电位时程 (Action Potential Duration)：心室肌细胞动作电位时程长达200-300 ms，远长于神经和骨骼肌细胞动作电位时程（约1-2 ms）。动作电位平台期是延长动作电位时程的主要原因。

② 兴奋-收缩耦联 (Excitation-Contraction Coupling)
心肌细胞的兴奋-收缩耦联机制与骨骼肌既有相似之处，也有重要区别。钙离子 (Ca\(^{2+}\)) 同样是连接兴奋和收缩的关键 second messenger，但心肌细胞的钙离子来源不仅来自肌浆网 (not only from SR)，细胞外钙离子内流 (influx of extracellular Ca\(^{2+}\)) 也起着重要作用。
▮▮▮▮ⓐ 钙离子诱导的钙离子释放 (Calcium-induced Calcium Release, CICR)：心肌细胞兴奋-收缩耦联的主要机制是钙离子诱导的钙离子释放 (CICR)。
▮▮▮▮ⓑ L型钙离子通道 (L-type Ca\(^{2+}\) Channels)：心肌细胞横小管膜上的二氢吡啶受体 (DHPR) 主要作为L型钙离子通道 (L-type Ca\(^{2+}\) channels) 发挥作用，而非电压传感器。动作电位传导至横小管，L型钙离子通道开放，细胞外钙离子内流。
▮▮▮▮ⓒ 兰尼碱受体 (Ryanodine Receptor, RyR)：内流的钙离子作为触发钙 (trigger Ca\(^{2+}\))，与肌浆网膜上的兰尼碱受体 (RyR) 结合，激活RyR通道，诱导肌浆网释放大量钙离子。
▮▮▮▮ⓓ 肌浆钙离子浓度升高 (Increase in Cytosolic Ca\(^{2+}\) Concentration)：细胞外钙离子内流和肌浆网钙离子释放共同导致心肌细胞浆内钙离子浓度显著升高。
▮▮▮▮ⓔ 钙离子与肌钙蛋白结合，启动收缩 (Ca\(^{2+}\) Binding to Troponin and Contraction Initiation)：细胞浆内钙离子与肌钙蛋白 (troponin) 结合，启动横桥循环，产生肌肉收缩，机制与骨骼肌类似。
▮▮▮▮⚝ 钙离子泵和钠钙交换器 (Ca\(^{2+}\)-ATPase and Na\(^{+}-Ca\(^{2+}\) Exchanger)：心肌细胞舒张时，细胞浆内钙离子浓度降低，主要通过肌浆网钙泵 (SERCA pump) 将钙离子泵回肌浆网，以及通过细胞膜钙泵 (PMCA pump) 和钠钙交换器 (NCX) 将钙离子泵出细胞外。

③ 收缩特性 (Contraction Characteristics)
▮▮▮▮ⓑ 全或无式收缩 (All-or-None Contraction)：与骨骼肌不同，心肌组织作为一个功能合胞体，一次有效刺激 (threshold stimulus) 引起所有心肌细胞几乎同时兴奋和收缩 (almost simultaneous excitation and contraction)，表现为全或无式收缩 (all-or-none contraction)。不能像骨骼肌那样通过募集运动单位来调节收缩强度。
▮▮▮▮ⓒ 不能发生强直收缩 (Cannot Undergo Tetanic Contraction)：心肌细胞的有效不应期 (effective refractory period, ERP) 非常长，几乎与收缩期持续时间相当。在收缩期内，心肌细胞对新的刺激不应答 (unresponsive)，因此不能发生强直收缩 (tetanus)。这对于保证心脏的节律性搏动和防止心率过快具有重要意义，使心脏有足够的时间舒张和充盈，保证泵血功能。
▮▮▮▮ⓓ 收缩强度调节 (Regulation of Contraction Force)：虽然心肌收缩是全或无式的，但心肌组织的收缩强度 (contraction force) 仍然可以调节，主要通过调节细胞内钙离子浓度和肌钙蛋白对钙离子的敏感性实现。例如，心率加快 (increased heart rate)、儿茶酚胺 (catecholamines) 等因素可以增强心肌收缩力。

心肌细胞独特的兴奋性与收缩特性，保证了心脏能够节律性、有力地搏动，有效地泵血，维持血液循环。动作电位平台期、钙离子诱导的钙离子释放、全或无式收缩和不能发生强直收缩等特点，都是心肌执行心脏功能的重要生理基础。

4.3.3 心肌的节律性与传导性 (Rhythmicity and Conductivity of Cardiac Muscle)

摘要

阐述心肌的自律性，窦房结 (sinoatrial node) 作为心脏起搏器的作用，以及心脏传导系统的组成和功能。

心肌组织具有节律性 (rhythmicity) 和传导性 (conductivity)，这是心脏能够节律性搏动、协调收缩的基础。自律性 (automaticity) 是指心肌细胞能够自发产生节律性兴奋 (spontaneous rhythmic excitation) 的特性，传导性 (conductivity) 是指心肌细胞能够快速、有效地传递兴奋 (rapid and efficient excitation propagation) 的特性。窦房结 (sinoatrial node, SA node) 是心脏的起搏器 (pacemaker)，心脏传导系统 (cardiac conduction system) 负责心肌兴奋的快速、有序传导。

① 心肌的自律性 (Automaticity of Cardiac Muscle)
心肌组织中，起搏细胞 (pacemaker cells) 具有自律性 (automaticity)，能够自发产生节律性动作电位 (spontaneous rhythmic action potentials)，启动心脏的节律性搏动。起搏细胞主要分布于窦房结 (SA node)、房室结 (atrioventricular node, AV node) 和浦肯野纤维 (Purkinje fibers) 等部位，其中窦房结的自律性最高 (highest automaticity)，是心脏的正常起搏点 (normal pacemaker)。
▮▮▮▮ⓐ 起搏电位 (Pacemaker Potential)：起搏细胞的静息膜电位不稳定 (unstable)，没有真正的静息期，在每次动作电位复极化后，膜电位不是稳定在静息水平，而是自发地缓慢去极化 (spontaneous slow depolarization)，这种缓慢去极化称为起搏电位 (pacemaker potential)，也称为预电位 (prepotential) 或4期去极化 (phase 4 depolarization)。
▮▮▮▮ⓑ 起搏电位的离子机制 (Ionic Mechanisms of Pacemaker Potential)：起搏电位的产生与多种离子通道的协同作用有关：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ I\(_{f}\)通道 (Funny Channels)：I\(_{f}\)通道 是一种非选择性阳离子通道 (non-selective cation channel)，对钠离子 (Na\(^{+}\)) 和钾离子 (K\(^{+}\)) 均有通透性，但内向钠离子流大于外向钾离子流，产生内向电流 (inward current)，促进膜电位去极化。I\(_{f}\)通道在复极化末期被激活，启动起搏电位。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ T型钙离子通道 (T-type Ca\(^{2+}\) Channels)：T型钙离子通道 (T-type Ca\(^{2+}\) channels) 是一种瞬时钙离子通道 (transient Ca\(^{2+}\) channel)，在起搏电位去极化过程中开放，钙离子内流进一步促进膜电位去极化，使膜电位达到阈值。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ L型钙离子通道 (L-type Ca\(^{2+}\) Channels)：当膜电位达到阈值时，L型钙离子通道 (L-type Ca\(^{2+}\) channels) 开放，钙离子大量内流，产生动作电位的0期去极化 (phase 0 depolarization)。起搏细胞动作电位的去极化主要由钙离子内流引起，与心室肌细胞动作电位主要由钠离子内流引起不同。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 钾离子通道 (K\(^{+}\) Channels)：动作电位复极化主要由电压门控钾离子通道 (voltage-gated K\(^{+}\) channels) 开放，钾离子外流引起。复极化后，钾离子通道逐渐关闭，I\(_{f}\)通道重新激活，启动下一个起搏电位周期。
▮▮▮▮ⓖ 窦房结作为起搏器 (SA Node as Pacemaker)：窦房结的起搏细胞自律性最高，起搏频率最快（正常情况下为60-100次/分钟），窦房结产生的动作电位首先 распространяться 到心房，引起心房兴奋和收缩，然后通过心脏传导系统传导到心室，引起心室兴奋和收缩。窦房结控制着心脏的节律，因此被称为心脏的正常起搏器 (normal pacemaker)。房室结和浦肯野纤维也具有自律性，但起搏频率较低，在正常情况下被窦房结的快速节律所抑制，只有在窦房结功能障碍时，才可能成为异位起搏点 (ectopic pacemakers)。

② 心肌的传导性 (Conductivity of Cardiac Muscle)
心肌组织具有良好的传导性 (conductivity)，兴奋能够快速、有序地在心肌细胞之间传递，保证心脏各部分协同收缩。心脏的兴奋传导主要通过心脏传导系统 (cardiac conduction system) 完成。
▮▮▮▮ⓐ 心脏传导系统组成 (Components of Cardiac Conduction System)：心脏传导系统由特殊分化的心肌细胞组成，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 窦房结 (SA Node)：位于右心房上腔静脉入口处，是心脏的正常起搏点。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 结间束 (Internodal Tracts)：心房内传导束，将窦房结的兴奋传导至房室结。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 房室结 (AV Node)：位于右心房近三尖瓣处，是心房和心室之间兴奋传导的唯一通道，具有延搁传导 (AV nodal delay) 的特性。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 房室束 (AV Bundle, His Bundle)：房室结发出的兴奋通过房室束传导至心室。房室束位于室间隔上部，分为左束支 (left bundle branch) 和右束支 (right bundle branch)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 左、右束支 (Left and Right Bundle Branches)：房室束在室间隔内分为左、右束支，分别沿室间隔两侧下行，分布到左、右心室壁。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 浦肯野纤维 (Purkinje Fibers)：左、右束支末梢分支形成浦肯野纤维网，分布于心室心内膜下，将兴奋快速传导至心室各部分心肌细胞。
▮▮▮▮ⓗ 兴奋传导途径 (Excitation Conduction Pathway)：
窦房结 → 结间束 → 房室结 → 房室束 → 左、右束支 → 浦肯野纤维 → 心室肌细胞。
▮▮▮▮ⓒ 传导速度 (Conduction Velocity)：心脏传导系统中不同部位的兴奋传导速度不同。浦肯野纤维的传导速度最快，房室结的传导速度最慢，心房肌和心室肌的传导速度介于两者之间。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 浦肯野纤维 (Purkinje Fibers)：传导速度最快，约4 m/s，保证心室兴奋的快速、同步 распространяться，使心室肌协同收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 心房肌和心室肌 (Atrial and Ventricular Myocardium)：传导速度中等，约1 m/s。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 房室结 (AV Node)：传导速度最慢，约0.05 m/s，具有延搁传导 (AV nodal delay) 的特性，使心房收缩先于心室收缩，保证心房收缩将血液充分泵入心室，提高心室充盈效率。
▮▮▮▮ⓔ 缝隙连接 (Gap Junctions)：心肌细胞之间通过闰盘 (intercalated discs) 上的缝隙连接 (gap junctions) 实现电耦联，缝隙连接允许离子在细胞之间快速通道，是心肌兴奋快速传导的结构基础。

心肌的节律性与传导性是心脏节律性搏动和协调收缩的生理基础。窦房结作为心脏的正常起搏器，心脏传导系统保证了心肌兴奋的快速、有序传导，使心脏能够有效地执行泵血功能。

4.3.4 心肌的功能调节 (Functional Regulation of Cardiac Muscle)

摘要

介绍神经和体液因素对心肌收缩力、心率和心输出量的调节作用。

心肌的功能调节主要包括对心肌收缩力 (contractility)、心率 (heart rate) 和心输出量 (cardiac output) 的调节。神经调节 (neural regulation) 和体液调节 (humoral regulation) 是心肌功能调节的主要方式。这些调节机制使心脏能够根据机体的生理需求，及时调整泵血功能，维持血液循环的稳定。

① 神经调节 (Neural Regulation)
心肌主要受自主神经系统 (autonomic nervous system) 调节，包括交感神经 (sympathetic nervous system) 和副交感神经 (parasympathetic nervous system)。神经递质与心肌细胞膜上的受体结合，影响心肌的兴奋性和收缩性。
▮▮▮▮ⓐ 交感神经 (Sympathetic Nerves)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 神经递质 (Neurotransmitter)：去甲肾上腺素 (norepinephrine, NE) 是交感神经释放的主要神经递质。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 受体类型 (Receptor Type)：心肌细胞膜上主要分布β\(_{1}\)-肾上腺素能受体 (β\(_{1}\)-adrenergic receptors)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 生理效应 (Physiological Effects)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 正性变力作用 (Positive Inotropic Effect)：增强心肌收缩力，使每次收缩更强劲，每搏输出量 (stroke volume, SV) 增加。机制是：去甲肾上腺素激活β\(_{1}\)-肾上腺素能受体，通过G\(_{s}\)蛋白激活腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase, AC)，增加细胞内环磷酸腺苷 (cyclic AMP, cAMP) 浓度，cAMP激活蛋白激酶A (protein kinase A, PKA)，PKA磷酸化L型钙离子通道 (L-type Ca\(^{2+}\) channels)、肌浆网兰尼碱受体 (RyR) 和肌钙蛋白 (troponin) 等靶蛋白，增加钙离子内流、肌浆网钙离子释放和肌钙蛋白对钙离子的敏感性，从而增强心肌收缩力。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 正性变时作用 (Positive Chronotropic Effect)：加快心率，心率 (heart rate, HR) 增加。机制是：去甲肾上腺素增加窦房结起搏细胞I\(_{f}\)通道和T型钙离子通道的开放，加快起搏电位的去极化速度，提高窦房结的起搏频率。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 正性变传导作用 (Positive Dromotropic Effect)：加快心肌兴奋传导速度。
▮▮▮▮ⓑ 副交感神经 (Parasympathetic Nerves)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 神经递质 (Neurotransmitter)：乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh) 是副交感神经释放的主要神经递质。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 受体类型 (Receptor Type)：心肌细胞膜上主要分布毒蕈碱型乙酰胆碱受体 (muscarinic acetylcholine receptors, mAChRs)，主要是M\(_{2}\)受体。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 生理效应 (Physiological Effects)：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 负性变力作用 (Negative Inotropic Effect)：减弱心房肌收缩力，但对心室肌收缩力影响较小。机制是：乙酰胆碱激活M\(_{2}\)受体，通过G\(_{i}\)蛋白抑制腺苷酸环化酶活性，减少cAMP生成，降低PKA活性，减少钙离子内流和肌浆网钙离子释放，从而减弱心房肌收缩力。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 负性变时作用 (Negative Chronotropic Effect)：减慢心率，心率降低。机制是：乙酰胆碱激活M\(_{2}\)受体，通过G\(_{i}\)蛋白激活G蛋白门控内向整流钾离子通道 (G protein-gated inwardly rectifying K\(^{+}\) channels, GIRK channels)，增加钾离子外流，使窦房结起搏细胞复极化加速，起搏电位去极化速度减慢，降低窦房结的起搏频率。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 负性变传导作用 (Negative Dromotropic Effect)：减慢心肌兴奋传导速度，特别是房室结的传导速度，可能引起房室传导阻滞。

② 体液调节 (Humoral Regulation)
多种体液因素，包括激素、离子和药物等，可以通过血液循环到达心肌，调节心肌的功能。
▮▮▮▮ⓐ 激素 (Hormones)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 儿茶酚胺 (Catecholamines)：肾上腺素 (epinephrine) 和去甲肾上腺素 (norepinephrine)，由肾上腺髓质分泌，作用与交感神经类似，增强心肌收缩力，加快心率。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 甲状腺激素 (Thyroid Hormones)：甲状腺素 (thyroxine, T\(_{4}\)) 和三碘甲状腺原氨酸 (triiodothyronine, T\(_{3}\))，增强心肌收缩力，加快心率，长期作用可能导致心肌肥大。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 胰高血糖素 (Glucagon)：增强心肌收缩力，加快心率。
▮▮▮▮ⓔ 离子 (Ions)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 钙离子 (Ca\(^{2+}\))：细胞外液钙离子浓度升高，增强心肌收缩力，但过高可能引起心律失常。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 钾离子 (K\(^{+}\))：细胞外液钾离子浓度升高（高钾血症），降低心肌兴奋性，减弱心肌收缩力，减慢心率，严重时可能导致心脏停搏。细胞外液钾离子浓度降低（低钾血症），可能引起心律失常。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 钠离子 (Na\(^{+}\))：细胞外液钠离子浓度升高或降低，对心肌功能的影响较小，但钠离子浓度显著升高（高钠血症）可能引起心肌兴奋性增高。
▮▮▮▮ⓘ 药物 (Drugs)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 正性肌力药物 (Positive Inotropic Drugs)：例如洋地黄类药物 (digitalis glycosides)，通过抑制钠钾泵 (Na\(^{+}-K\(^{+}\) pump)，增加细胞内钠离子浓度，间接增强钠钙交换器活性，增加细胞内钙离子浓度，增强心肌收缩力，用于治疗心力衰竭。β-肾上腺素能受体激动剂 (β-adrenergic agonists)，例如多巴酚丁胺 (dobutamine)，作用与交感神经类似，增强心肌收缩力，加快心率，用于治疗急性心力衰竭。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 负性肌力药物 (Negative Inotropic Drugs)：例如β-肾上腺素能受体阻滞剂 (β-adrenergic blockers)，例如普萘洛尔 (propranolol)、美托洛尔 (metoprolol)，阻断β\(_{1}\)-肾上腺素能受体，减弱交感神经对心肌的兴奋作用，减慢心率，减弱心肌收缩力，用于治疗心绞痛、高血压、心律失常等。钙离子通道阻滞剂 (calcium channel blockers)，例如维拉帕米 (verapamil)、地尔硫卓 (diltiazem)，阻断L型钙离子通道，减少钙离子内流，减弱心肌收缩力，减慢心率，用于治疗高血压、心绞痛、心律失常等。

③ 心输出量的调节 (Regulation of Cardiac Output)
心输出量 (cardiac output, CO) 是指每分钟由心室泵出的血量，是衡量心脏泵血功能的重要指标。心输出量等于每搏输出量 (SV) 乘以心率 (HR)。
\[ \text{CO} = \text{SV} \times \text{HR} \]
心输出量的调节主要通过调节每搏输出量和心率来实现。
▮▮▮▮ⓐ 心率调节 (Heart Rate Regulation)：主要受自主神经系统调节，交感神经加快心率，副交感神经减慢心率。激素、离子和药物等体液因素也可以影响心率。
▮▮▮▮ⓑ 每搏输出量调节 (Stroke Volume Regulation)：每搏输出量受前负荷 (preload)、后负荷 (afterload) 和心肌收缩力 (contractility) 三个因素影响。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 前负荷 (Preload)：心室舒张末期容积，反映心室肌初长度。前负荷主要由回心血量 (venous return) 决定。前负荷增加，心肌初长度增加，心肌收缩力增强（Frank-Starling机制），每搏输出量增加。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 后负荷 (Afterload)：心室射血时遇到的阻力，主要由动脉血压 (arterial blood pressure) 决定。后负荷增加，心室射血阻力增加，每搏输出量减少。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 心肌收缩力 (Contractility)：心肌细胞内在的收缩能力，与心肌细胞内钙离子浓度和肌钙蛋白对钙离子的敏感性有关。心肌收缩力增强，每搏输出量增加。交感神经、儿茶酚胺、甲状腺激素等可以增强心肌收缩力。

心肌的功能调节是一个复杂而精细的过程，神经和体液因素协同作用，使心脏能够根据机体的生理需求，及时调整泵血功能，维持血液循环的稳定，保证组织器官的血液供应和氧气、营养物质的供给。

5. 血液生理 (Physiology of Blood)

本章介绍血液的组成、理化特性和生理功能，以及血细胞的生成、类型和功能，血液凝固与抗凝固机制，和血型与输血原则。

5.1 血液的组成与理化特性 (Composition and Physicochemical Properties of Blood)

本节描述血液的成分，包括血浆 (plasma) 和血细胞 (blood cell)，以及血液的比重 (specific gravity)、粘度 (viscosity) 和渗透压 (osmotic pressure) 等理化特性。

5.1.1 血液的组成 (Composition of Blood)

血液是循环系统 (circulatory system) 的重要组成部分，由血浆 (plasma) 和血细胞 (blood cell) 构成。成年人的血液量约占体重的 7%～8%，平均为 5～6 升。血液在体内循环流动，执行着运输、防御、调节等多项重要生理功能。

① 血浆 (plasma)：
血浆是血液的液态部分，呈淡黄色，约占血液总体积的 55%。血浆的主要成分是水，约占血浆体积的 90%～92%。此外，血浆中还溶解有多种血浆蛋白 (plasma protein)、无机盐 (inorganic salts)、有机物 (organic substances) 以及气体等。

▮▮▮▮ⓐ 水 (water)：血浆中含量最多的成分，是血液的溶剂和流动性基础，参与物质运输和体温调节等生理过程。
▮▮▮▮ⓑ 血浆蛋白 (plasma protein)：种类繁多，含量丰富，约占血浆固体成分的 7%。主要包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 白蛋白 (albumin)：含量最多，分子量较小，主要功能是维持血浆渗透压，运输脂溶性物质、激素和药物等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 球蛋白 (globulin)：种类复杂，包括 α、β、γ 球蛋白等。α 和 β 球蛋白主要参与脂类、激素和金属离子的运输；γ 球蛋白主要是免疫球蛋白 (immunoglobulin)，参与免疫应答，具有抗体活性。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 纤维蛋白原 (fibrinogen)：在凝血过程中起关键作用，是凝血酶 (thrombin) 作用的底物，转变为纤维蛋白 (fibrin) 形成血凝块。
▮▮▮▮ⓕ 无机盐 (inorganic salts)：以离子的形式存在，主要包括钠离子 \( (Na^+) \)、钾离子 \( (K^+) \)、钙离子 \( (Ca^{2+}) \)、镁离子 \( (Mg^{2+}) \)、氯离子 \( (Cl^-) \)、碳酸氢根离子 \( (HCO_3^-) \)、磷酸根离子 \( (PO_4^{3-}) \) 等。无机盐维持血浆渗透压、酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性等。
▮▮▮▮ⓖ 有机物 (organic substances)：包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 营养物质 (nutrients)：如葡萄糖 (glucose)、氨基酸 (amino acid)、脂类 (lipids) 和维生素 (vitamins) 等，是细胞代谢的能量来源和 building blocks。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 代谢产物 (metabolic wastes)：如尿素 (urea)、尿酸 (uric acid)、肌酐 (creatinine) 和胆红素 (bilirubin) 等，是细胞代谢的终产物，需要通过血液运输到排泄器官排出体外。
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 激素 (hormones) 和 酶 (enzymes)：调节生理功能的活性物质。
▮▮▮▮ⓚ 气体 (gases)：主要包括氧气 \( (O_2) \)、二氧化碳 \( (CO_2) \) 和氮气 \( (N_2) \) 等。氧气和二氧化碳参与呼吸过程中的气体交换。

② 血细胞 (blood cell)：
血细胞是悬浮在血浆中的细胞成分，约占血液总体积的 45%。根据形态、功能和来源不同，血细胞主要分为三类：红细胞 (erythrocyte)、白细胞 (leukocyte) 和 血小板 (platelet)。

▮▮▮▮ⓐ 红细胞 (erythrocyte)：数量最多，呈双凹圆盘状，无细胞核，主要功能是运输氧气和部分二氧化碳。红细胞内含有大量的血红蛋白 (hemoglobin)，血红蛋白与氧结合形成氧合血红蛋白 (oxyhemoglobin)，使血液呈现鲜红色。
▮▮▮▮ⓑ 白细胞 (leukocyte)：数量较少，有细胞核，形态多样，主要功能是防御和免疫。根据细胞质中是否含有特殊染色性的颗粒，白细胞又可分为粒细胞 (granulocyte) 和 无粒细胞 (agranulocyte) 两大类。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 粒细胞 (granulocyte)：包括中性粒细胞 (neutrophil)、嗜酸性粒细胞 (eosinophil) 和 嗜碱性粒细胞 (basophil)。它们都含有细胞质颗粒，具有吞噬、炎症反应和免疫调节等功能。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 无粒细胞 (agranulocyte)：包括淋巴细胞 (lymphocyte) 和 单核细胞 (monocyte)。淋巴细胞主要参与特异性免疫应答；单核细胞可分化为巨噬细胞 (macrophage)，具有强大的吞噬和免疫调节功能。
▮▮▮▮ⓔ 血小板 (platelet)：体积最小，无细胞核，来源于骨髓巨核细胞 (megakaryocyte) 的胞质碎片，主要功能是参与止血和凝血过程。血小板含有多种凝血因子和促凝物质，在血管损伤时聚集并释放这些物质，促进血凝块的形成。

5.1.2 血液的理化特性 (Physicochemical Properties of Blood)

血液的理化特性对于维持正常的生理功能至关重要。主要的理化特性包括比重、粘度、渗透压和 pH 值等。

① 比重 (specific gravity)：
血液的比重是指血液的密度与同体积纯水的密度之比。正常成年人血液的比重为 1.050～1.060，血浆的比重为 1.020～1.030，红细胞的比重为 1.090～1.100。血液的比重主要取决于血细胞和血浆蛋白的含量。红细胞比重较高，血浆蛋白比重较低，因此血液的比重介于两者之间。比重变化可以反映血液成分的改变，例如，贫血时红细胞数量减少，血液比重降低。

② 粘度 (viscosity)：
血液的粘度是指血液流动的阻力，反映血液的粘稠程度。正常成年人血液的相对粘度（与水比较）为 3.5～5.5，血浆的相对粘度为 1.6～2.4。血液粘度主要受血细胞（特别是红细胞）和血浆蛋白的影响。红细胞数量增多或血浆蛋白浓度升高，都会导致血液粘度增加。血液粘度过高会增加心脏负担，影响血液循环和物质交换。

③ 渗透压 (osmotic pressure)：
渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。血浆渗透压主要由血浆中的晶体渗透压和胶体渗透压两部分组成。

▮▮▮▮ⓐ 晶体渗透压 (crystalloid osmotic pressure)：主要由血浆中的无机盐和小分子有机物（如葡萄糖、尿素等）形成，其中钠盐 \( (NaCl) \) 贡献最大，约占晶体渗透压的 90%。晶体渗透压是维持细胞内外水平衡的重要因素。
▮▮▮▮ⓑ 胶体渗透压 (colloid osmotic pressure)，又称血浆蛋白渗透压 (plasma protein osmotic pressure) 或oncotic pressure：主要由血浆蛋白（特别是白蛋白）形成。由于血浆蛋白分子量较大，不易透过毛细血管壁，因此在毛细血管内外形成浓度差，产生胶体渗透压。胶体渗透压是维持血管内水分、防止组织水肿的重要力量。

正常血浆总渗透压约为 280～320 mOsm/L。渗透压的稳定对于维持细胞的正常形态和功能至关重要。渗透压升高（如脱水）会导致细胞失水皱缩；渗透压降低（如水中毒）会导致细胞吸水肿胀。

④ pH 值 (pH value)：
血液的 pH 值是指血液的酸碱度。正常动脉血的 pH 值为 7.35～7.45，静脉血的 pH 值略低，为 7.32～7.42。血液 pH 值维持在相对恒定的范围内，是维持机体内环境稳态的重要指标。血液 pH 值的稳定主要依赖于血液中的缓冲系统 (buffer system)，包括碳酸氢盐缓冲系统、磷酸盐缓冲系统、血浆蛋白缓冲系统和血红蛋白缓冲系统等。其中，碳酸氢盐缓冲系统 (bicarbonate buffer system) 是血液中最重要的缓冲系统。

血液的理化特性相互关联，共同维持血液的正常生理功能。任何一项理化特性的显著改变都可能影响血液的正常功能，甚至危及生命。

5.2 血细胞的生成与功能 (Hematopoiesis and Functions of Blood Cells)

本节阐述血细胞的生成过程，以及红细胞、白细胞和血小板的类型、功能和生命周期。

5.2.1 血细胞的生成 (Hematopoiesis)

血细胞生成 (hematopoiesis)，又称造血 (blood formation)，是指血细胞的生成、发育和成熟的过程。在胚胎时期，造血场所随发育阶段而变化，依次为卵黄囊、肝和脾，最后转移到骨髓。出生后，骨髓 (bone marrow) 成为主要的造血器官，淋巴结 (lymph node) 和 脾 (spleen) 等淋巴器官也具有一定的造血功能，主要是淋巴细胞的生成。

① 造血部位 (hematopoietic sites)：
成年人的造血部位主要在红骨髓 (red bone marrow)。红骨髓主要分布于扁骨（如颅骨、肋骨、胸骨、髂骨）和长骨的干骺端。随着年龄增长，部分红骨髓逐渐被脂肪组织取代，转化为黄骨髓 (yellow bone marrow)，失去造血功能。但在某些病理情况下，黄骨髓可以重新转化为红骨髓，恢复造血功能。

② 造血干细胞 (hematopoietic stem cell, HSC)：
造血干细胞是各种血细胞的共同祖先细胞，具有自我更新 (self-renewal) 和 多向分化潜能 (multipotency) 的特点。造血干细胞通过不断增殖和分化，产生各种成熟的血细胞。根据分化潜能，造血干细胞可以分为：

▮▮▮▮ⓐ 多能造血干细胞 (pluripotent hematopoietic stem cell, PHSC)：具有最广泛的分化潜能，可以分化为各种类型的血细胞，包括髓系细胞 (myeloid cells) 和淋巴系细胞 (lymphoid cells)。
▮▮▮▮ⓑ 髓系祖细胞 (myeloid progenitor cell, MPC)：主要分化为红细胞、粒细胞、单核细胞和血小板。
▮▮▮▮ⓒ 淋巴系祖细胞 (lymphoid progenitor cell, LPC)：主要分化为淋巴细胞，包括 T 淋巴细胞 (T lymphocyte)、B 淋巴细胞 (B lymphocyte) 和自然杀伤细胞 (NK cell)。

③ 造血生长因子 (hematopoietic growth factor, HGF)：
造血生长因子是一类调节造血细胞增殖、分化和成熟的细胞因子，又称集落刺激因子 (colony-stimulating factor, CSF) 和 白细胞介素 (interleukin, IL)。常见的造血生长因子包括：

▮▮▮▮ⓐ 促红细胞生成素 (erythropoietin, EPO)：主要由肾脏分泌，刺激红骨髓红系祖细胞增殖分化，促进红细胞生成。
▮▮▮▮ⓑ 粒细胞集落刺激因子 (granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)：刺激粒细胞（主要是中性粒细胞）的生成和成熟。
▮▮▮▮ⓒ 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子 (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)：刺激粒细胞和巨噬细胞的生成。
▮▮▮▮ⓓ 血小板生成素 (thrombopoietin, TPO)：主要由肝脏分泌，刺激巨核细胞增殖分化，促进血小板生成。
▮▮▮▮ⓔ 白细胞介素 (interleukin, IL)：多种白细胞介素参与造血调节，如 IL-3、IL-6 等。

④ 血细胞的生成过程 (hematopoietic process)：
各种血细胞的生成过程都起始于造血干细胞，经过一系列的增殖、分化和成熟阶段，最终形成成熟的血细胞释放到血液中。以红细胞生成为例：

\[ \text{多能造血干细胞} \xrightarrow{\text{髓系祖细胞}} \xrightarrow{\text{红系祖细胞}} \xrightarrow{\text{原红细胞}} \xrightarrow{\text{早幼红细胞}} \xrightarrow{\text{中幼红细胞}} \xrightarrow{\text{晚幼红细胞}} \xrightarrow{\text{网织红细胞}} \xrightarrow{\text{成熟红细胞}} \]

在红细胞生成过程中，细胞体积逐渐缩小，细胞核逐渐浓缩并最终排出，细胞质中血红蛋白含量逐渐增加。网织红细胞 (reticulocyte) 是红细胞成熟的最后阶段，含有少量核糖体 RNA，释放到血液中后 1～2 天内成熟为成熟红细胞。

白细胞和血小板的生成过程也类似，都受到多种造血生长因子的调节，并经历复杂的细胞分化和成熟过程。

5.2.2 红细胞 (Erythrocytes)

红细胞 (erythrocyte)，俗称红血球 (red blood cell, RBC)，是数量最多的血细胞，也是血液中最重要的功能细胞之一。

① 结构特点 (structural features)：
成熟的红细胞呈双凹圆盘状 (biconcave disc)，直径约 7～8 μm，厚度约 2 μm。这种特殊的形态具有以下生理意义：

▮▮▮▮ⓐ 增加表面积/体积比 (surface area-to-volume ratio)：有利于氧气和二氧化碳的快速扩散和交换。
▮▮▮▮ⓑ 变形性 (deformability)：使红细胞能够顺利通过直径小于自身的小血管和毛细血管。

成熟的哺乳动物红细胞无细胞核 (anucleate) 和 线粒体 (mitochondria) 等细胞器，主要成分是血红蛋白 (hemoglobin, Hb) 和 膜 (membrane)。

▮▮▮▮ⓐ 红细胞膜 (erythrocyte membrane)：主要由脂质双分子层和膜蛋白组成，具有维持细胞形态、调节物质通透性和识别抗原等功能。红细胞膜蛋白包括整合膜蛋白 (integral membrane protein) 和 外周膜蛋白 (peripheral membrane protein)，它们共同构成红细胞膜的骨架结构，维持红细胞的变形性和稳定性。
▮▮▮▮ⓑ 血红蛋白 (hemoglobin, Hb)：是红细胞内特有的蛋白质，由珠蛋白 (globin) 和 血红素 (heme) 组成。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 珠蛋白 (globin)：由四条多肽链组成，成人血红蛋白主要为血红蛋白 A (HbA)，由两条 α 链和两条 β 链组成 \( (\alpha_2\beta_2) \)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 血红素 (heme)：是一种含铁的卟啉化合物，每个血红素分子中心含有一个二价铁离子 \( (Fe^{2+}) \)。一个血红蛋白分子含有四个血红素基团，因此可以结合四个氧分子。

② 血红蛋白的组成和功能 (composition and function of hemoglobin)：
血红蛋白是红细胞的主要功能成分，其主要功能是运输氧气 (oxygen transport) 和 部分二氧化碳 (carbon dioxide transport)，以及 缓冲血液 pH 值 (blood pH buffering)。

▮▮▮▮ⓐ 氧气运输 (oxygen transport)：氧气通过呼吸系统进入血液后，主要与红细胞内的血红蛋白结合，形成氧合血红蛋白 (oxyhemoglobin, HbO2)。氧合血红蛋白携带氧气运输到全身组织细胞，在组织细胞处释放氧气，供细胞代谢利用。血红蛋白与氧气的结合是可逆的，受氧分压 \( (PO_2) \)、二氧化碳分压 \( (PCO_2) \)、pH 值和温度等因素的影响。氧解离曲线 (oxygen dissociation curve) 描述了血红蛋白氧饱和度与氧分压之间的关系，反映了血红蛋白的携氧能力和释氧能力。
▮▮▮▮ⓑ 二氧化碳运输 (carbon dioxide transport)：二氧化碳是细胞代谢的产物，通过血液运输到肺部排出体外。二氧化碳在血液中的运输形式主要有三种：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 溶解状态 (dissolved CO2)：约占 5%～10%，少量二氧化碳直接溶解在血浆中运输。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 碳酸氢盐 (bicarbonate, \( HCO_3^- \))：约占 60%～70%，大部分二氧化碳进入红细胞后，在碳酸酐酶 (carbonic anhydrase, CA) 的催化下与水反应生成碳酸 \( (H_2CO_3) \)，碳酸迅速解离为氢离子 \( (H^+) \) 和碳酸氢根离子 \( (HCO_3^-) \)。碳酸氢根离子通过红细胞膜上的 \( Cl^- \)- \( HCO_3^- \) 交换器进入血浆，运输到肺部。
\[ CO_2 + H_2O \xrightarrow{CA} H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^- \]
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 氨基甲酰血红蛋白 (carbaminohemoglobin, HbCO2)：约占 20%～30%，部分二氧化碳与血红蛋白的氨基结合，形成氨基甲酰血红蛋白运输。
\[ Hb-NH_2 + CO_2 \rightleftharpoons Hb-NHCOOH \]
▮▮▮▮ⓒ 血液 pH 缓冲 (blood pH buffering)：血红蛋白具有缓冲作用，可以结合氢离子 \( (H^+) \)，调节血液 pH 值，维持酸碱平衡。

③ 红细胞的生命周期和贫血 (life cycle of erythrocytes and anemia)：
红细胞的平均寿命约为 120 天。衰老的红细胞在脾脏、肝脏和骨髓等单核吞噬细胞系统 (mononuclear phagocyte system, MPS) 中被破坏。破坏的红细胞释放出血红蛋白，血红蛋白分解为珠蛋白、铁和血红素。珠蛋白分解为氨基酸重新利用；铁被回收利用于新的血红蛋白合成；血红素转化为胆红素，经肝脏代谢后排出体外。

贫血 (anemia) 是指单位容积血液中红细胞数量、血红蛋白含量或红细胞压积低于正常值，导致组织供氧不足的病理状态。贫血的常见原因包括：

▮▮▮▮ⓐ 造血功能障碍 (impaired hematopoiesis)：如再生障碍性贫血、骨髓增生异常综合征等。
▮▮▮▮ⓑ 红细胞破坏过多 (excessive erythrocyte destruction)：如溶血性贫血、自身免疫性溶血性贫血等。
▮▮▮▮ⓒ 失血 (blood loss)：如急性失血性贫血、慢性失血性贫血等。

贫血的临床表现主要为乏力、头晕、心悸、气短、面色苍白等，严重贫血可导致组织器官缺氧，危及生命。

5.2.3 白细胞 (Leukocytes)

白细胞 (leukocyte)，俗称白血球 (white blood cell, WBC)，是血液中的有核细胞，数量较红细胞少，但种类繁多，功能复杂，主要参与机体的防御 (defense) 和 免疫 (immunity) 应答。根据细胞质中是否含有特殊染色性的颗粒，白细胞可分为粒细胞 (granulocyte) 和 无粒细胞 (agranulocyte) 两大类。

① 粒细胞 (granulocyte)：
粒细胞包括中性粒细胞 (neutrophil)、嗜酸性粒细胞 (eosinophil) 和 嗜碱性粒细胞 (basophil)，约占白细胞总数的 60%～70%。它们的共同特点是细胞质中含有明显的颗粒，细胞核呈分叶状。

▮▮▮▮ⓐ 中性粒细胞 (neutrophil)：数量最多，约占粒细胞的 90%，占白细胞总数的 50%～60%。细胞核呈 2～5 分叶状，细胞质颗粒细小，呈淡紫色。中性粒细胞是吞噬细胞 (phagocyte) 的主要类型，具有强大的吞噬 (phagocytosis) 和 杀菌 (bactericidal) 功能，是机体急性炎症 (acute inflammation) 反应中的主要细胞。中性粒细胞可以通过趋化性 (chemotaxis) 移动到炎症部位，吞噬细菌、坏死组织和异物等。吞噬过程中，中性粒细胞内的溶酶体酶释放，杀灭病原体。中性粒细胞寿命较短，一般为几天，大量死亡的中性粒细胞和坏死组织构成脓液 (pus)。
▮▮▮▮ⓑ 嗜酸性粒细胞 (eosinophil)：数量较少，约占白细胞总数的 1%～3%。细胞核常呈双叶状，细胞质颗粒粗大，呈红色或橘红色。嗜酸性粒细胞主要参与抗寄生虫免疫 (anti-parasitic immunity) 和 过敏反应 (allergic reaction)。嗜酸性粒细胞可以释放颗粒中的酶类和毒性蛋白，杀伤寄生虫；同时，嗜酸性粒细胞也参与过敏反应的发生和调节，可以吞噬抗原-抗体复合物，释放组胺酶 (histaminase) 灭活组胺 (histamine)，减轻过敏反应。
▮▮▮▮ⓒ 嗜碱性粒细胞 (basophil)：数量最少，约占白细胞总数的 0%～1%。细胞核呈不规则形，常被颗粒遮盖，细胞质颗粒粗大，呈蓝色或紫蓝色。嗜碱性粒细胞与肥大细胞 (mast cell) 功能相似，都含有组胺 (histamine)、肝素 (heparin) 和 白三烯 (leukotriene) 等活性物质。嗜碱性粒细胞主要参与过敏反应 (allergic reaction) 和 炎症反应 (inflammatory reaction)。当机体发生过敏反应时，嗜碱性粒细胞表面 IgE 受体与抗原结合，激活细胞释放组胺等介质，引起血管扩张、通透性增加、平滑肌收缩等过敏症状。肝素具有抗凝血作用，白三烯参与炎症反应。

② 无粒细胞 (agranulocyte)：
无粒细胞包括淋巴细胞 (lymphocyte) 和 单核细胞 (monocyte)，约占白细胞总数的 30%～40%。它们的共同特点是细胞质中无明显颗粒，细胞核呈圆形或肾形。

▮▮▮▮ⓐ 淋巴细胞 (lymphocyte)：数量较多，约占白细胞总数的 20%～30%。细胞核大而圆，细胞质少而淡蓝色。淋巴细胞是特异性免疫 (specific immunity) 的主要细胞成分，主要分为 T 淋巴细胞 (T lymphocyte)、B 淋巴细胞 (B lymphocyte) 和 自然杀伤细胞 (natural killer cell, NK cell) 三种类型。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ T 淋巴细胞 (T lymphocyte)：在胸腺 (thymus) 中发育成熟，主要参与细胞免疫 (cell-mediated immunity)。根据功能不同，T 淋巴细胞又可分为辅助性 T 细胞 \( (T_H) \)、细胞毒性 T 细胞 \( (T_C) \) 和调节性 T 细胞 \( (T_{reg}) \) 等。辅助性 T 细胞辅助 B 细胞产生抗体，激活巨噬细胞；细胞毒性 T 细胞杀伤靶细胞（如病毒感染细胞、肿瘤细胞）；调节性 T 细胞抑制免疫应答，维持免疫耐受。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ B 淋巴细胞 (B lymphocyte)：在骨髓 (bone marrow) 中发育成熟，主要参与体液免疫 (humoral immunity)。B 淋巴细胞受到抗原刺激后，增殖分化为浆细胞 (plasma cell)，浆细胞产生抗体 (antibody)，抗体与抗原特异性结合，发挥免疫效应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 自然杀伤细胞 (natural killer cell, NK cell)：具有非特异性细胞毒作用 (non-specific cytotoxicity)，可以直接杀伤某些肿瘤细胞和病毒感染细胞，无需预先致敏。
▮▮▮▮ⓔ 单核细胞 (monocyte)：数量较少，约占白细胞总数的 3%～8%。细胞核呈肾形或马蹄形，细胞质丰富，呈淡蓝色。单核细胞是血液中体积最大的白细胞，具有吞噬 (phagocytosis) 和 抗原提呈 (antigen presentation) 功能。单核细胞游走性强，可以穿出血管进入组织，分化为巨噬细胞 (macrophage)。巨噬细胞是重要的吞噬细胞 (phagocyte) 和 抗原提呈细胞 (antigen-presenting cell, APC)，在炎症反应 (inflammatory reaction)、免疫应答 (immune response) 和 组织修复 (tissue repair) 中发挥重要作用。巨噬细胞可以吞噬病原体、坏死细胞和异物等，清除体内垃圾；同时，巨噬细胞可以将抗原提呈给 T 淋巴细胞，启动特异性免疫应答。

白细胞的种类和数量变化可以反映机体的免疫状态和疾病状况。例如，细菌感染时，中性粒细胞数量显著升高；病毒感染时，淋巴细胞数量可能升高；过敏反应时，嗜酸性粒细胞或嗜碱性粒细胞数量可能升高；某些血液系统疾病（如白血病）会导致白细胞数量异常增高或降低。

5.2.4 血小板 (Platelets)

血小板 (platelet)，又称血栓细胞 (thrombocyte)，是血液中体积最小的血细胞，实际上是骨髓巨核细胞 (megakaryocyte) 脱落的胞质碎片，无细胞核，但含有多种细胞器和颗粒。血小板的主要功能是止血 (hemostasis) 和 凝血 (blood coagulation)，以及 血管修复 (vascular repair)。

① 结构特点 (structural features)：
血小板呈不规则的扁平状或椭圆形，直径约 2～4 μm。血小板膜表面有糖蛋白受体，可以介导血小板的粘附、聚集和激活。血小板内部含有多种颗粒，如 α 颗粒、致密颗粒和溶酶体颗粒，颗粒内储存着多种活性物质，如凝血因子、生长因子和血管活性物质等。

② 功能 (functions)：
血小板在止血、凝血和血管修复中发挥关键作用。

▮▮▮▮ⓐ 止血 (hemostasis)：止血是指阻止血液从损伤血管流出的过程。止血过程包括血管收缩 (vasoconstriction)、血小板血栓形成 (platelet plug formation) 和 凝血 (blood coagulation) 三个主要环节。血小板在止血过程中主要参与血小板血栓形成。当血管损伤时，血管内皮细胞损伤，暴露胶原 (collagen) 等血管下基质。血小板表面的糖蛋白受体与胶原结合，血小板粘附于损伤部位。粘附的血小板被激活，释放二磷酸腺苷 (adenosine diphosphate, ADP) 和 血栓素 A2 (thromboxane A2, TXA2) 等激活物质，进一步激活和募集更多血小板聚集到损伤部位，形成血小板血栓 (platelet plug)，暂时堵塞血管破口，阻止出血。
▮▮▮▮ⓑ 凝血 (blood coagulation)：凝血是指血液由液体状态转变为凝胶状态的过程，是止血过程的重要组成部分。凝血过程涉及一系列凝血因子 (coagulation factor) 的激活和级联反应，最终形成纤维蛋白 (fibrin)，纤维蛋白交联形成纤维蛋白网 (fibrin network)，包裹血细胞，形成血凝块 (blood clot)，牢固地堵塞血管破口，阻止出血。血小板表面提供凝血反应的磷脂表面，促进凝血因子的激活；血小板释放的血小板因子 (platelet factor) 也参与凝血过程。
▮▮▮▮ⓒ 血管修复 (vascular repair)：血小板释放的血小板衍生生长因子 (platelet-derived growth factor, PDGF) 和 血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, VEGF) 等生长因子，可以促进血管内皮细胞和血管平滑肌细胞的增殖和迁移，参与血管修复和组织再生。

③ 血小板的生成和寿命 (platelet production and lifespan)：
血小板来源于骨髓巨核细胞 (megakaryocyte)。巨核细胞是骨髓中体积最大的细胞，细胞质丰富，细胞核呈多分叶状。巨核细胞成熟后，胞质伸出伪足，断裂形成大量血小板释放到血液中。血小板生成素 (thrombopoietin, TPO) 是调节血小板生成的主要生长因子。血小板的平均寿命约为 7～10 天，衰老的血小板在脾脏和肝脏等单核吞噬细胞系统中被破坏。

血小板数量减少或功能障碍会导致出血性疾病，如血小板减少性紫癜 (thrombocytopenic purpura) 和 血小板功能障碍性疾病 (platelet function disorders)。血小板数量过多或功能亢进可能增加血栓形成的风险。

5.3 血液凝固与抗凝固 (Blood Coagulation and Anticoagulation)

本节详细讲解血液凝固的机制，包括凝血途径、凝血因子和纤维蛋白的形成，以及抗凝固系统的作用。

5.3.1 血液凝固机制 (Mechanism of Blood Coagulation)

血液凝固 (blood coagulation) 是指血液由液体状态转变为凝胶状态的过程，是止血过程的重要组成部分，旨在形成血凝块，阻止出血，并促进血管修复。血液凝固是一个复杂而精密的级联反应 (cascade reaction)，涉及多种凝血因子 (coagulation factor) 的参与。凝血因子大多是血浆中的蛋白质，由肝脏合成，以酶原 (zymogen) 的形式存在，需要被激活后才能发挥作用。凝血过程主要分为内源性凝血途径 (intrinsic pathway)、外源性凝血途径 (extrinsic pathway) 和 共同凝血途径 (common pathway) 三个阶段。

① 内源性凝血途径 (intrinsic pathway)：
内源性凝血途径由血管内壁的接触激活 (contact activation) 启动，因此又称接触激活途径 (contact activation pathway)。当血管内皮损伤，Ⅻ 因子 (factor Ⅻ, Hageman factor) 接触到血管下基质（如胶原）后被激活为 Ⅻa 因子 (factor Ⅻa)。Ⅻa 因子激活 Ⅺ 因子 (factor Ⅺ) 为 Ⅺa 因子 (factor Ⅺa)。Ⅺa 因子在 \( Ca^{2+} \) 和 高分子激肽原 (high molecular weight kininogen, HK) 的参与下，激活 Ⅸ 因子 (factor Ⅸ) 为 Ⅸa 因子 (factor Ⅸa)。Ⅸa 因子与 Ⅷa 因子 (factor Ⅷa)、血小板磷脂 (platelet phospholipid, PL) 和 \( Ca^{2+} \) 组成 内源性凝血酶原酶复合物 (intrinsic tenase complex)，激活 Ⅹ 因子 (factor Ⅹ) 为 Ⅹa 因子 (factor Ⅹa)。

\[ \text{Ⅻ} \xrightarrow{\text{接触激活}} \text{Ⅻa} \xrightarrow{\text{Ⅺ}} \text{Ⅺa} \xrightarrow{\text{Ⅸ}} \text{Ⅸa} \xrightarrow{\text{Ⅹ}} \text{Ⅹa} \]

② 外源性凝血途径 (extrinsic pathway)：
外源性凝血途径由组织因子 (tissue factor, TF) 释放启动，因此又称组织因子途径 (tissue factor pathway)。当血管外组织损伤时，损伤组织释放组织因子 (TF)。组织因子与血浆中的 Ⅶ 因子 (factor Ⅶ) 结合，形成 TF-Ⅶa 复合物 (TF-Ⅶa complex)。TF-Ⅶa 复合物在 \( Ca^{2+} \) 的参与下，激活 Ⅹ 因子 (factor Ⅹ) 为 Ⅹa 因子 (factor Ⅹa)。此外，TF-Ⅶa 复合物还可以激活内源性凝血途径中的 Ⅸ 因子。

\[ \text{TF} + \text{Ⅶ} \xrightarrow{Ca^{2+}} \text{TF-Ⅶa} \xrightarrow{\text{Ⅹ}} \text{Ⅹa} \]

③ 共同凝血途径 (common pathway)：
内源性凝血途径和外源性凝血途径最终都激活 Ⅹ 因子为 Ⅹa 因子，Ⅹa 因子启动共同凝血途径。Ⅹa 因子与 Ⅴa 因子 (factor Ⅴa)、血小板磷脂 (PL) 和 \( Ca^{2+} \) 组成 凝血酶原酶复合物 (prothrombinase complex)，激活 凝血酶原 (prothrombin, Ⅱ 因子) 为 凝血酶 (thrombin, Ⅱa 因子)。凝血酶是凝血过程中的核心酶，具有多种重要作用：

▮▮▮▮ⓐ 激活纤维蛋白原 (fibrinogen activation)：凝血酶水解 纤维蛋白原 (fibrinogen, Ⅰ 因子)，使其转变为 纤维蛋白单体 (fibrin monomer)。纤维蛋白单体自发聚合形成 纤维蛋白多聚体 (fibrin polymer)。
▮▮▮▮ⓑ 激活 ⅩⅢ 因子 (factor ⅩⅢ activation)：凝血酶激活 ⅩⅢ 因子 (factor ⅩⅢ) 为 ⅩⅢa 因子 (factor ⅩⅢa)。ⅩⅢa 因子是一种转谷氨酰胺酶 (transglutaminase)，可以催化纤维蛋白多聚体之间形成共价键交联，使纤维蛋白网更加稳定和坚固。
▮▮▮▮ⓒ 正反馈放大作用 (positive feedback amplification)：凝血酶可以正反馈激活 Ⅴ 因子、Ⅷ 因子 和 Ⅺ 因子，加速凝血过程。
▮▮▮▮ⓓ 激活血小板 (platelet activation)：凝血酶是血小板的强效激活剂，可以促进血小板聚集和释放凝血活性物质。

纤维蛋白网包裹血细胞，形成 血凝块 (blood clot)，堵塞血管破口，阻止出血。

\[ \text{Ⅹa} \xrightarrow{\text{凝血酶原酶复合物}} \text{凝血酶原} \xrightarrow{} \text{凝血酶} \xrightarrow{\text{纤维蛋白原}} \text{纤维蛋白单体} \xrightarrow{\text{聚合}} \text{纤维蛋白多聚体} \xrightarrow{\text{ⅩⅢa}} \text{稳定纤维蛋白网} \]

④ 凝血因子的作用顺序 (sequence of coagulation factors)：
凝血因子通常用罗马数字表示，激活的凝血因子在罗马数字后加 “a” 表示。凝血因子的作用顺序和相互关系可以用 凝血瀑布模型 (coagulation cascade model) 或 细胞凝血模型 (cell-based coagulation model) 来描述。传统的凝血瀑布模型将凝血过程分为内源性、外源性和共同途径，强调凝血因子的级联激活。细胞凝血模型则更强调细胞表面在凝血过程中的作用，将凝血过程分为起始期 (initiation phase)、扩增期 (amplification phase) 和 传播期 (propagation phase) 三个阶段。

凝血因子列表 (List of Coagulation Factors)：

5.3.2 抗凝固系统 (Anticoagulation System)

抗凝固系统 (anticoagulation system) 是指机体内抑制血液凝固、防止血栓形成的生理机制。抗凝固系统与凝血系统相互制衡，共同维持血液的流动性。抗凝固系统主要通过以下几种机制发挥作用：

① 血流的稀释和冲刷作用 (dilution and washout effect of blood flow)：
正常的血流可以稀释和冲刷掉激活的凝血因子，防止局部凝血因子浓度过高，抑制凝血反应的过度发生。血管内皮细胞表面的 糖萼 (glycocalyx) 也具有抗凝血作用，可以阻止血小板和凝血因子与血管内皮细胞的接触。

② 抗凝血酶 (antithrombin, AT)：
抗凝血酶 (antithrombin, AT)，又称抗凝血酶 Ⅲ (antithrombin Ⅲ, AT-Ⅲ)，是血浆中最重要的生理性抗凝物质。抗凝血酶是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂 (serine protease inhibitor, serpin)，可以抑制多种丝氨酸蛋白酶型凝血因子，如凝血酶 (Ⅱa 因子)、Ⅸa 因子、Ⅹa 因子、Ⅺa 因子 和 Ⅻa 因子 等。抗凝血酶与这些凝血因子形成稳定的复合物，使其失去活性。肝素 (heparin) 可以显著增强抗凝血酶的抗凝作用，肝素与抗凝血酶结合后，可以加速抗凝血酶与凝血因子的结合速度，提高抗凝效果。临床上常用肝素作为抗凝药物。

③ 蛋白 C 系统 (protein C system)：
蛋白 C 系统 (protein C system) 是另一种重要的生理性抗凝系统。蛋白 C (protein C, PC) 是一种维生素 K 依赖性糖蛋白，由肝脏合成，在凝血酶和 血栓调节蛋白 (thrombomodulin, TM) 组成的复合物激活下，转变为 激活蛋白 C (activated protein C, APC)。激活蛋白 C 是一种丝氨酸蛋白酶，可以灭活 Ⅴa 因子 和 Ⅷa 因子，抑制凝血反应。蛋白 S (protein S, PS) 是蛋白 C 的辅助因子，可以增强激活蛋白 C 的抗凝作用。蛋白 C 系统在维持血管内皮细胞的抗凝状态和调节凝血反应中发挥重要作用。

④ 组织因子途径抑制物 (tissue factor pathway inhibitor, TFPI)：
组织因子途径抑制物 (tissue factor pathway inhibitor, TFPI) 是一种血浆蛋白，可以特异性抑制外源性凝血途径。TFPI 可以与 Ⅹa 因子 和 TF-Ⅶa 复合物 结合，形成 TFPI-Ⅹa-TF-Ⅶa 复合物，抑制 TF-Ⅶa 复合物的活性，阻止外源性凝血途径的过度激活。TFPI 主要由血管内皮细胞合成和释放，在调节外源性凝血途径中发挥重要作用。

⑤ 其他抗凝物质 (other anticoagulants)：
除了上述主要的抗凝系统外，机体内还存在其他一些抗凝物质，如：

▮▮▮▮ⓐ 肝素辅因子 Ⅱ (heparin cofactor Ⅱ, HCⅡ)：可以被肝素和皮肤素硫酸酯 (dermatan sulfate) 激活，抑制凝血酶。
▮▮▮▮ⓑ C1 抑制物 (C1 inhibitor, C1-INH)：主要抑制接触激活系统，如 Ⅻa 因子 和 前激肽释放酶 (prekallikrein)。
▮▮▮▮ⓒ α2-巨球蛋白 (α2-macroglobulin, α2-MG)：可以广谱抑制多种蛋白酶，包括凝血酶和激肽释放酶 (kallikrein)。

抗凝固系统与凝血系统共同维持血液的动态平衡，防止出血和血栓形成。抗凝固系统功能障碍可能导致血栓形成倾向，增加血栓性疾病的风险。

5.3.3 纤溶系统 (Fibrinolytic System)

纤溶系统 (fibrinolytic system)，又称溶栓系统 (thrombolytic system)，是指机体内溶解血凝块、清除纤维蛋白的生理机制。纤溶系统与凝血系统相互制约，共同维持血管的通畅。纤溶系统的主要成分包括纤溶酶原 (plasminogen)、纤溶酶原激活物 (plasminogen activator, PA)、纤溶酶 (plasmin) 和 纤溶酶抑制物 (plasmin inhibitor) 等。

① 纤溶酶原 (plasminogen)：
纤溶酶原 (plasminogen) 是纤溶系统的酶原，由肝脏合成，存在于血浆和血凝块中。纤溶酶原本身无酶活性，需要被纤溶酶原激活物 (plasminogen activator, PA) 激活后才能转变为有活性的 纤溶酶 (plasmin)。

② 纤溶酶原激活物 (plasminogen activator, PA)：
纤溶酶原激活物是一类激活纤溶酶原转变为纤溶酶的酶类。主要的纤溶酶原激活物包括：

▮▮▮▮ⓐ 组织型纤溶酶原激活物 (tissue-type plasminogen activator, t-PA)：主要由血管内皮细胞合成和释放，是生理性纤溶酶原激活物。t-PA 在纤维蛋白存在下，激活纤溶酶原的效率显著提高，具有纤维蛋白特异性 (fibrin specificity)。临床上常用重组 t-PA (rt-PA) 作为溶栓药物，治疗急性心肌梗死、脑血栓等血栓性疾病。
▮▮▮▮ⓑ 尿激酶型纤溶酶原激活物 (urokinase-type plasminogen activator, u-PA)：主要由肾脏、单核细胞和巨噬细胞等合成和释放，在体液和细胞外基质中激活纤溶酶原。u-PA 无纤维蛋白特异性，可以激活游离的纤溶酶原和纤维蛋白结合的纤溶酶原。临床上常用尿激酶作为溶栓药物。
▮▮▮▮ⓒ 链激酶 (streptokinase, SK)：由溶血性链球菌产生的外源性纤溶酶原激活物，无纤维蛋白特异性，可以激活游离的纤溶酶原。链激酶作为溶栓药物应用较早，但免疫原性较强，可能引起过敏反应。

③ 纤溶酶 (plasmin)：
纤溶酶 (plasmin) 是纤溶系统的核心酶，是一种丝氨酸蛋白酶，可以水解纤维蛋白，使纤维蛋白网降解，溶解血凝块。纤溶酶的水解底物不仅包括纤维蛋白，还包括纤维蛋白原、Ⅴ 因子、Ⅷ 因子、凝血酶 和 Ⅻ 因子 等凝血因子，具有抗凝血作用。纤溶酶还参与炎症反应、细胞迁移和组织重塑等生理过程。

④ 纤溶酶抑制物 (plasmin inhibitor)：
纤溶酶抑制物是一类抑制纤溶酶活性的物质，主要包括 α2-纤溶酶抑制物 (α2-plasmin inhibitor, α2-PI) 和 纤溶酶原激活物抑制物-1 (plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1) 等。

▮▮▮▮ⓐ α2-纤溶酶抑制物 (α2-plasmin inhibitor, α2-PI)：是血浆中主要的纤溶酶抑制物，可以迅速与纤溶酶结合，形成稳定的复合物，灭活纤溶酶，阻止纤溶酶过度溶解纤维蛋白。
▮▮▮▮ⓑ 纤溶酶原激活物抑制物-1 (plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)：主要由血管内皮细胞、血小板和肝细胞等合成和释放，可以抑制 t-PA 和 u-PA 的活性，调节纤溶酶原激活物的水平，从而间接抑制纤溶酶的生成。

纤溶系统与凝血系统相互制衡，共同维持血管的通畅和血液的流动性。凝血系统启动凝血过程，形成血凝块止血；纤溶系统启动纤溶过程，溶解血凝块，清除纤维蛋白，防止血管阻塞。凝血与纤溶的平衡失调可能导致出血性疾病或血栓性疾病。

5.4 血型与输血 (Blood Types and Blood Transfusion)

本节介绍 ABO 血型系统和 Rh 血型系统，以及输血的原则和临床意义。

5.4.1 ABO 血型系统 (ABO Blood Group System)

ABO 血型系统 (ABO blood group system) 是人类最重要的血型系统之一，由 A 抗原 (A antigen)、B 抗原 (B antigen)、抗-A 抗体 (anti-A antibody) 和 抗-B 抗体 (anti-B antibody) 组成。ABO 血型系统根据红细胞表面是否存在 A 抗原和 B 抗原，将人类血液分为四种血型：A 型 (type A)、B 型 (type B)、AB 型 (type AB) 和 O 型 (type O)。

① ABO 血型的抗原、抗体和基因型 (antigens, antibodies and genotypes of ABO blood types)：

▮▮▮▮ⓐ 抗原 (antigen)：A 抗原和 B 抗原是红细胞膜表面的糖脂，由 ABO 基因 (ABO gene) 编码的糖基转移酶合成。ABO 基因位于 9 号染色体上，有三个主要的等位基因：\( I^A \)、\( I^B \) 和 \( i \)。\( I^A \) 基因编码 A 型糖基转移酶，合成 A 抗原；\( I^B \) 基因编码 B 型糖基转移酶，合成 B 抗原；\( i \) 基因无功能，不合成 A 抗原和 B 抗原。
▮▮▮▮ⓑ 抗体 (antibody)：抗-A 抗体和抗-B 抗体是血浆中的天然抗体，属于 IgM 类免疫球蛋白 (IgM immunoglobulin)。天然抗体是指在没有外来抗原刺激的情况下，机体自身产生的抗体。抗-A 抗体与 A 抗原特异性结合，抗-B 抗体与 B 抗原特异性结合。AB 型血的人血浆中无抗-A 抗体和抗-B 抗体；O 型血的人血浆中同时含有抗-A 抗体和抗-B 抗体。
▮▮▮▮ⓒ 基因型 (genotype)：ABO 血型由 ABO 基因决定，遵循孟德尔遗传规律。\( I^A \) 和 \( I^B \) 基因对 \( i \) 基因呈显性，\( I^A \) 和 \( I^B \) 基因之间呈共显性。A 型血的基因型为 \( I^AI^A \) 或 \( I^Ai \)，B 型血的基因型为 \( I^BI^B \) 或 \( I^Bi \)，AB 型血的基因型为 \( I^AI^B \)，O 型血的基因型为 \( ii \)。

② 输血的相容性原则 (compatibility principles of blood transfusion)：
输血的目的是补充血液容量，纠正贫血，提供凝血因子等，挽救患者生命。输血必须遵循 同型输血 (type-specific transfusion) 原则，即输注与受血者血型相同的血液。在紧急情况下，可以遵循 O 型血为万能供血者 (universal donor)，AB 型血为万能受血者 (universal recipient) 的原则进行输血，但应尽量避免异型输血。

▮▮▮▮ⓐ 同型输血 (type-specific transfusion)：输注与受血者血型相同的血液，如 A 型血输 A 型血，B 型血输 B 型血，AB 型血输 AB 型血，O 型血输 O 型血。同型输血是最安全、最理想的输血方式。
▮▮▮▮ⓑ O 型血为万能供血者 (universal donor)：O 型血红细胞表面无 A 抗原和 B 抗原，因此可以输给任何 ABO 血型的受血者，不会引起输血反应。但 O 型血血浆中含有抗-A 抗体和抗-B 抗体，如果大量输注 O 型全血，可能会导致受血者发生溶血反应。因此，O 型血通常只输注 红细胞悬液 (packed red blood cells)，去除血浆中的抗体。
▮▮▮▮ⓒ AB 型血为万能受血者 (universal recipient)：AB 型血红细胞表面同时含有 A 抗原和 B 抗原，血浆中无抗-A 抗体和抗-B 抗体，因此可以接受任何 ABO 血型的血液，不会发生输血反应。但 AB 型血只能接受 AB 型血的输注，不能输给其他 ABO 血型的受血者。

ABO 血型输血相容性表 (ABO Blood Type Transfusion Compatibility)：

输血反应 (transfusion reaction)：如果输注了与受血者血型不相容的血液，受血者血浆中的抗体（如抗-A 抗体、抗-B 抗体）会与输注血液中的红细胞抗原（如 A 抗原、B 抗原）发生 抗原-抗体反应 (antigen-antibody reaction)，引起 溶血反应 (hemolytic reaction)。溶血反应的临床表现包括发热、寒战、黄疸、血红蛋白尿、肾功能衰竭等，严重时可危及生命。因此，输血前必须进行 血型鉴定 (blood typing) 和 交叉配血试验 (crossmatching test)，确保输血安全。

5.4.2 Rh 血型系统 (Rh Blood Group System)

Rh 血型系统 (Rh blood group system) 是人类第二重要的血型系统，由 Rh 抗原 (Rh antigen) 和 抗-Rh 抗体 (anti-Rh antibody) 组成。Rh 抗原又称 D 抗原 (D antigen)，Rh 血型系统根据红细胞表面是否存在 Rh 抗原，将人类血液分为 Rh 阳性 (Rh-positive, Rh+) 和 Rh 阴性 (Rh-negative, Rh-) 两种血型。

① Rh 血型的抗原和抗体 (antigens and antibodies of Rh blood types)：

▮▮▮▮ⓐ Rh 抗原 (Rh antigen)：Rh 抗原是红细胞膜表面的一种蛋白质，由 Rh 基因 (Rh gene) 编码。Rh 基因位于 1 号染色体上，有多个等位基因，其中 D 基因 (D gene) 是决定 Rh 血型的主要基因。存在 D 基因的人红细胞表面表达 Rh 抗原，为 Rh 阳性 (Rh+)；缺失 D 基因的人红细胞表面不表达 Rh 抗原，为 Rh 阴性 (Rh-)。汉族人群中 Rh 阳性约占 99%，Rh 阴性约占 1%。
▮▮▮▮ⓑ 抗-Rh 抗体 (anti-Rh antibody)：抗-Rh 抗体是血浆中的 免疫性抗体 (immune antibody)，属于 IgG 类免疫球蛋白 (IgG immunoglobulin)。免疫性抗体是指在接受 Rh 阳性红细胞输注或妊娠 Rh 阳性胎儿后，Rh 阴性个体产生的抗体。Rh 阴性个体初次接触 Rh 阳性红细胞时，不会立即产生抗-Rh 抗体，需要经过一段时间的 致敏过程 (sensitization process) 才会产生。一旦产生抗-Rh 抗体，再次接触 Rh 阳性红细胞时，就会迅速发生 二次免疫应答 (secondary immune response)，产生大量的抗-Rh 抗体，引起溶血反应。Rh 阳性个体血浆中通常不含有抗-Rh 抗体。

② Rh 阴性血型在输血和妊娠中的意义 (significance of Rh-negative blood type in transfusion and pregnancy)：

▮▮▮▮ⓐ 输血 (blood transfusion)：Rh 阴性个体只能接受 Rh 阴性血液的输注，不能接受 Rh 阳性血液的输注，否则可能发生输血反应。Rh 阳性个体可以接受 Rh 阳性或 Rh 阴性血液的输注，一般不会发生输血反应。但对于多次输血的患者，应尽量输注 Rh 同型血液，以减少 Rh 致敏的风险。
▮▮▮▮ⓑ 妊娠 (pregnancy)：Rh 血型不合的母婴可能发生 新生儿溶血病 (hemolytic disease of the newborn, HDN)。如果 Rh 阴性母亲妊娠 Rh 阳性胎儿，胎儿红细胞可能通过胎盘进入母体循环，刺激母体产生抗-Rh 抗体。初次妊娠时，母体产生的抗体量较少，对胎儿影响不大。但再次妊娠 Rh 阳性胎儿时，母体已存在抗-Rh 抗体，抗体通过胎盘进入胎儿体内，与胎儿红细胞上的 Rh 抗原结合，引起胎儿溶血，导致新生儿溶血病。新生儿溶血病的临床表现包括黄疸、贫血、水肿、甚至死亡。为了预防新生儿溶血病，Rh 阴性孕妇在分娩后 72 小时内应注射 抗-Rh 免疫球蛋白 (anti-Rh immunoglobulin, RhoGAM)，清除母体循环中的胎儿红细胞，阻止母体产生抗-Rh 抗体。

Rh 血型输血相容性表 (Rh Blood Type Transfusion Compatibility)：

5.4.3 输血原则与临床意义 (Principles and Clinical Significance of Blood Transfusion)

输血 (blood transfusion) 是指将血液或血液成分输注到患者体内的治疗方法，是临床上常用的抢救和治疗手段。输血的目的是补充血液容量，纠正贫血，提供凝血因子，提高免疫力等，挽救患者生命，改善患者病情。输血必须严格遵守输血原则，确保输血安全有效。

① 输血的适应症 (indications for blood transfusion)：
输血的适应症主要包括：

▮▮▮▮ⓐ 失血性贫血 (blood loss anemia)：如急性失血性贫血、慢性失血性贫血等，需要输注红细胞悬液或全血，补充红细胞和血容量。
▮▮▮▮ⓑ 溶血性贫血 (hemolytic anemia)：如自身免疫性溶血性贫血、遗传性球形红细胞增多症等，需要输注红细胞悬液，纠正贫血。
▮▮▮▮ⓒ 造血功能障碍性贫血 (anemia due to hematopoietic dysfunction)：如再生障碍性贫血、骨髓增生异常综合征等，需要输注红细胞悬液、血小板悬液或粒细胞悬液，补充血细胞。
▮▮▮▮ⓓ 凝血功能障碍 (coagulation disorders)：如血友病、弥散性血管内凝血 (DIC) 等，需要输注新鲜冰冻血浆或凝血因子浓缩制剂，补充凝血因子。
▮▮▮▮ⓔ 血小板减少症 (thrombocytopenia)：如特发性血小板减少性紫癜、血小板生成减少症等，需要输注血小板悬液，提高血小板计数，预防出血。
▮▮▮▮ⓕ 白细胞减少症 (leukopenia)：如粒细胞缺乏症、化疗后骨髓抑制等，需要输注粒细胞悬液，提高白细胞计数，防治感染。
▮▮▮▮ⓖ 血浆蛋白缺乏症 (plasma protein deficiency)：如低蛋白血症、肝功能衰竭等，需要输注血浆或白蛋白制剂，补充血浆蛋白。

② 输血反应 (transfusion reactions)：
输血反应是指输血过程中或输血后发生的与输血相关的不良反应 (adverse reactions)。输血反应的类型和严重程度各不相同，轻者可无明显症状，重者可危及生命。常见的输血反应包括：

▮▮▮▮ⓐ 溶血性输血反应 (hemolytic transfusion reaction)：由 ABO 血型不合或 Rh 血型不合引起，是最严重的输血反应。临床表现包括发热、寒战、腰痛、胸闷、呼吸困难、黄疸、血红蛋白尿、肾功能衰竭等。
▮▮▮▮ⓑ 发热反应 (febrile reaction)：是最常见的输血反应，主要由输注血液中的白细胞或血小板释放的细胞因子引起。临床表现为发热、寒战、头痛、肌肉酸痛等。
▮▮▮▮ⓒ 过敏反应 (allergic reaction)：由输注血液中的血浆蛋白引起，临床表现为皮肤瘙痒、荨麻疹、呼吸困难、喉头水肿、休克等。
▮▮▮▮ⓓ 输血相关性急性肺损伤 (transfusion-related acute lung injury, TRALI)：是一种严重的输血并发症，主要由输注血液中的抗体激活受血者中性粒细胞，引起肺毛细血管内皮损伤和肺水肿。临床表现为急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)。
▮▮▮▮ⓔ 输血相关性循环超负荷 (transfusion-associated circulatory overload, TACO)：主要发生在输血量过大或输血速度过快时，导致循环血量急剧增加，心脏负担过重，引起心力衰竭和肺水肿。临床表现为呼吸困难、咳嗽、端坐呼吸、肺部啰音等。
▮▮▮▮ⓕ 感染性输血反应 (infectious transfusion reaction)：由输注血液中携带的病原体引起，如细菌、病毒、寄生虫等。常见的输血传播疾病包括乙型肝炎、丙型肝炎、艾滋病、梅毒等。

为了预防输血反应，输血前必须严格进行血型鉴定和交叉配血试验，输血过程中密切观察患者病情变化，一旦发生输血反应，立即停止输血，并进行对症治疗。

③ 输血安全 (blood transfusion safety)：
为了确保输血安全，需要采取一系列措施，包括：

▮▮▮▮ⓐ 献血员筛选 (donor screening)：严格筛选献血员，排除有传染病史、高危行为和不适宜献血者。
▮▮▮▮ⓑ 血液检测 (blood testing)：对献血血液进行严格的病原体检测，包括乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒 (HIV)、梅毒等。
▮▮▮▮ⓒ 血型鉴定和交叉配血试验 (blood typing and crossmatching)：输血前必须进行准确的血型鉴定和交叉配血试验，确保输注血液与受血者血型相容。
▮▮▮▮ⓓ 成分输血 (component blood transfusion)：根据患者病情需要，输注相应的血液成分，如红细胞悬液、血小板悬液、血浆等，避免不必要的输血成分，减少输血反应的风险。
▮▮▮▮ⓔ 自体输血 (autologous blood transfusion)：在择期手术前，预先采集患者自身血液储存，手术时回输给患者，可以避免异体输血的风险，是安全有效的输血方式。

④ 自体输血与成分输血 (autologous blood transfusion and component blood transfusion)：

▮▮▮▮ⓐ 自体输血 (autologous blood transfusion)：是指将患者自身的血液或血液成分，在一定条件下采集、储存，并在需要时回输给患者本人的输血方式。自体输血的优点是可以避免异体输血引起的输血反应和输血传播疾病，减少免疫抑制和同种异体免疫反应，促进术后恢复。自体输血适用于择期手术、预计失血量较大的患者。自体输血的方式包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 术前自体储血 (preoperative autologous blood donation)：在手术前数周，分次采集患者自身血液储存，手术时回输。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 稀释性自体输血 (acute normovolemic hemodilution)：在麻醉后、手术开始前，采集患者自身血液，同时补充等量晶体液或胶体液，降低血液粘度，减少术中红细胞丢失，术毕回输采集的血液。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 术中自体血回收 (intraoperative blood salvage)：在手术过程中，回收患者丢失的血液，经过滤、洗涤和浓缩处理后，回输给患者。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 术后引流血回收 (postoperative blood salvage)：在术后，回收患者伤口引流出的血液，经过滤处理后，回输给患者。
▮▮▮▮ⓕ 成分输血 (component blood transfusion)：是指将全血分离制备成不同的血液成分，如红细胞悬液、血小板悬液、新鲜冰冻血浆、冷沉淀、凝血因子浓缩制剂等，根据患者病情需要，选择性输注相应的血液成分。成分输血的优点是可以针对性地补充患者所缺乏的血液成分，提高输血疗效，减少输血反应和输血资源浪费。成分输血是现代输血的主要发展方向。

输血是临床医学的重要组成部分，合理、安全、有效地应用输血技术，对于挽救患者生命，改善患者预后具有重要意义。

6. 循环系统生理 (Physiology of the Circulatory System)

6.1 心脏的泵血功能 (Pumping Function of the Heart)

心脏是循环系统的动力源泉，其主要功能是通过节律性的收缩和舒张，将血液泵入动脉系统，维持血液循环，为全身组织器官提供氧气和营养物质，并带走代谢产物。本节将详细介绍心脏的结构、心动周期、心输出量及其调节，以及心肌的能量代谢。

6.1.1 心脏的结构 (Structure of the Heart)

心脏是一个中空的肌性器官，位于胸腔中部偏左下方，主要由心肌组织构成。心脏的基本结构包括四个腔室：左心房 (left atrium)、右心房 (right atrium)、左心室 (left ventricle) 和右心室 (right ventricle)。

① 心房 (Atria)：
▮▮▮▮ⓑ 右心房 (Right Atrium)：接收来自全身各处的静脉血，包括上腔静脉 (superior vena cava)、下腔静脉 (inferior vena cava) 和冠状静脉窦 (coronary sinus) 的血液。右心房壁较薄，内表面有梳状肌 (pectinate muscles)。
▮▮▮▮ⓒ 左心房 (Left Atrium)：接收来自肺循环的动脉血，即四条肺静脉 (pulmonary veins) 的血液。左心房壁也较薄，内表面相对光滑。

② 心室 (Ventricles)：
▮▮▮▮ⓑ 右心室 (Right Ventricle)：接收来自右心房的静脉血，并将血液泵入肺动脉 (pulmonary artery)，启动肺循环。右心室壁较薄，但比心房厚，内表面有肉柱 (trabeculae carneae) 和乳头肌 (papillary muscles)。
▮▮▮▮ⓒ 左心室 (Left Ventricle)：接收来自左心房的动脉血，并将血液泵入主动脉 (aorta)，启动体循环。左心室壁最厚，肌肉发达，能够产生强大的泵血压力，内表面同样有肉柱和乳头肌。

③ 心脏瓣膜 (Heart Valves)：心脏内有四组瓣膜，确保血液单向流动，防止血液倒流。
▮▮▮▮ⓑ 房室瓣 (Atrioventricular Valves, AV Valves)：位于心房和心室之间，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 三尖瓣 (Tricuspid Valve)：位于右心房和右心室之间，有三个瓣叶。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 二尖瓣 (Bicuspid Valve) 或 僧帽瓣 (Mitral Valve)：位于左心房和左心室之间，有两个瓣叶。
▮▮▮▮房室瓣通过腱索 (chordae tendineae) 连接到心室的乳头肌，防止瓣膜在心室收缩时被血液冲入心房。
▮▮▮▮ⓑ 动脉瓣 (Semilunar Valves)：位于心室和动脉之间，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 肺动脉瓣 (Pulmonary Valve)：位于右心室和肺动脉之间，有三个半月形的瓣叶。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 主动脉瓣 (Aortic Valve)：位于左心室和主动脉之间，也有三个半月形的瓣叶。
▮▮▮▮动脉瓣在心室舒张时关闭，防止动脉血倒流回心室。

④ 心包 (Pericardium)：心脏周围包裹着心包，心包分为两层：
▮▮▮▮ⓑ 纤维心包 (Fibrous Pericardium)：外层，致密结缔组织，保护心脏，限制心脏过度扩张。
▮▮▮▮ⓒ 浆膜心包 (Serous Pericardium)：内层，分为两层：
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 壁层 (Parietal Layer)：贴附于纤维心包内面。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 脏层 (Visceral Layer) 或 心外膜 (Epicardium)：紧贴心脏表面。
▮▮▮▮浆膜心包壁层和脏层之间形成心包腔 (pericardial cavity)，内含少量心包液 (pericardial fluid)，起到润滑作用，减少心脏搏动时的摩擦。

心脏的壁由外向内分为三层：心外膜 (epicardium)、心肌层 (myocardium) 和心内膜 (endocardium)。心肌层是心脏壁最厚的一层，由特殊类型的心肌细胞构成，具有收缩功能。

6.1.2 心动周期 (Cardiac Cycle)

心动周期 (cardiac cycle) 是指心脏有节律的搏动，包括心脏的收缩期 (systole) 和舒张期 (diastole)。完整的心动周期包括心房收缩期、心室收缩期和全心舒张期。

① 心房收缩期 (Atrial Systole)：
▮▮▮▮此时心房肌收缩，心室肌舒张。
▮▮▮▮房室瓣打开，动脉瓣关闭。
▮▮▮▮心房将剩余的血液泵入心室，增加心室的充盈量，称为心房收缩期末期容积或舒张末期容积 (End-Diastolic Volume, EDV)。
▮▮▮▮心房收缩期占整个心动周期的比例较小，对静息状态下的心输出量影响不大，但在剧烈运动或心率加快时，心房收缩的“助推”作用尤为重要。

② 心室收缩期 (Ventricular Systole)：心室收缩期又可分为等容收缩期和射血期。
▮▮▮▮ⓑ 等容收缩期 (Isovolumetric Contraction Phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮心室肌开始收缩，心室内压迅速升高。
▮▮▮▮▮▮▮▮房室瓣和动脉瓣均关闭，心室成为一个封闭的腔室，容积暂时不变，但室内压持续升高。
▮▮▮▮▮▮▮▮此期心室内压超过动脉压 (主动脉压或肺动脉压) 时，射血期开始。
▮▮▮▮ⓑ 射血期 (Ejection Phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮当心室内压超过动脉压后，动脉瓣打开。
▮▮▮▮▮▮▮▮心室血液被泵入主动脉和肺动脉。
▮▮▮▮▮▮▮▮射血期又可分为快速射血期和减慢射血期。
▮▮▮▮▮▮▮▮心室射出的血液量称为每搏输出量 (Stroke Volume, SV)。
▮▮▮▮▮▮▮▮心室收缩末期，心室腔内仍残留一部分血液，称为收缩末期容积 (End-Systolic Volume, ESV)。

③ 心室舒张期 (Ventricular Diastole)：心室舒张期也分为等容舒张期和充盈期。
▮▮▮▮ⓑ 等容舒张期 (Isovolumetric Relaxation Phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮心室肌开始舒张，心室内压迅速下降。
▮▮▮▮▮▮▮▮动脉瓣关闭，房室瓣仍关闭，心室再次成为一个封闭的腔室，容积暂时不变，但室内压持续下降。
▮▮▮▮▮▮▮▮此期心室内压降至低于心房压时，充盈期开始。
▮▮▮▮ⓑ 充盈期 (Filling Phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮当心室内压低于心房压后，房室瓣打开。
▮▮▮▮▮▮▮▮心房血液流入心室，心室开始被动充盈。
▮▮▮▮▮▮▮▮充盈期又可分为快速充盈期和减慢充盈期。
▮▮▮▮▮▮▮▮在心率较慢时，减慢充盈期后可出现舒张期停顿 (diastasis)。

心音 (Heart Sounds)：在心动周期中，心脏瓣膜的关闭和血液的流动会产生心音。正常情况下可以听到两个主要心音：
① 第一心音 (S1)：心室收缩期开始时，房室瓣关闭产生，声音较低沉而长。
② 第二心音 (S2)：心室舒张期开始时，动脉瓣关闭产生，声音较高亢而短促。
病理情况下，可能出现第三心音 (S3) 和第四心音 (S4) 以及各种心脏杂音 (heart murmurs)，常与心脏疾病有关。

6.1.3 心输出量及其调节 (Cardiac Output and its Regulation)

心输出量 (Cardiac Output, CO) 是指每分钟由心室泵出的总血量，是衡量心脏泵血功能的重要指标。心输出量等于每搏输出量 (SV) 乘以心率 (Heart Rate, HR)。
\[ CO = SV \times HR \]

① 每搏输出量 (Stroke Volume, SV)：指每次心搏心室射出的血量。每搏输出量等于舒张末期容积 (EDV) 减去收缩末期容积 (ESV)。
\[ SV = EDV - ESV \]
正常成年人静息状态下，每搏输出量约为 70-90 mL。影响每搏输出量的主要因素包括：
▮▮▮▮ⓐ 前负荷 (Preload)：心室舒张末期容积 (EDV)，即心室收缩前心室肌所承受的初长度。前负荷主要由回心血量决定，回心血量增加，EDV 增大，前负荷增加，根据 Frank-Starling 心肌定律，心肌收缩力增强，SV 增大。
▮▮▮▮ⓑ 后负荷 (Afterload)：心室射血时遇到的阻力，主要指动脉压 (主动脉压或肺动脉压)。后负荷增加，心室射血阻力增大，SV 减小。
▮▮▮▮ⓒ 心肌收缩力 (Contractility)：心肌本身收缩的能力，与前负荷和后负荷无关。心肌收缩力增强，SV 增大。心肌收缩力受神经和体液因素调节，如交感神经兴奋、儿茶酚胺类激素等可增强心肌收缩力。

② 心率 (Heart Rate, HR)：指每分钟心搏的次数。正常成年人静息状态下，心率约为 60-100 次/分钟。心率主要受自主神经系统调节：
▮▮▮▮ⓑ 交感神经 (Sympathetic Nerve)：交感神经兴奋或肾上腺素 (epinephrine) 等儿茶酚胺类激素释放，通过激活心肌细胞膜上的 β1 受体，增加窦房结 (sinoatrial node, SA node) 的兴奋性，加快心率。
▮▮▮▮ⓒ 副交感神经 (Parasympathetic Nerve) 或 迷走神经 (Vagus Nerve)：迷走神经兴奋，释放乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh)，通过激活心肌细胞膜上的 M2 受体，降低窦房结的兴奋性，减慢心率。

心输出量的调节：心输出量受多种因素综合调节，以适应机体不同生理状态下的血液供应需求。
① 神经调节：主要通过自主神经系统调节心率和心肌收缩力。
② 体液调节：多种激素和体液因子可以影响心输出量，如儿茶酚胺类激素、甲状腺激素 (thyroid hormone)、血管紧张素II (angiotensin II) 等。
③ 自身调节：Frank-Starling 心肌定律是心脏自身调节的重要机制，保证心输出量与回心血量相适应。

6.1.4 心肌的能量代谢 (Energy Metabolism of Cardiac Muscle)

心肌细胞持续不断地收缩和舒张，需要充足的能量供应。心肌的能量代谢具有以下特点：

① 需氧量高：心肌细胞富含线粒体 (mitochondria)，有氧代谢能力极强，主要通过有氧代谢产生能量。正常情况下，心肌几乎完全依赖有氧代谢供能。
② 能量来源多样：心肌可以利用多种底物进行有氧代谢，包括脂肪酸 (fatty acids)、葡萄糖 (glucose)、乳酸 (lactic acid) 和酮体 (ketone bodies) 等。静息状态下，脂肪酸是心肌主要的能量来源；运动时，乳酸和葡萄糖的利用比例增加。
③ 能量储备有限：心肌细胞内糖原 (glycogen) 储备量较少，不能长时间依赖糖原分解供能。因此，心肌对氧气和能量供应中断非常敏感，缺血缺氧容易导致心肌损伤。

冠状动脉循环 (Coronary Circulation)：冠状动脉 (coronary arteries) 是供应心肌血液的血管，起自主动脉根部，分为左冠状动脉 (left coronary artery) 和右冠状动脉 (right coronary artery)。冠状静脉 (coronary veins) 将心肌代谢产生的静脉血汇入冠状静脉窦，最终注入右心房。
冠状动脉循环具有以下特点：
① 血流量大：心肌耗氧量高，冠状动脉血流量占心输出量的 4-5%。
② 血流受心动周期影响：心室收缩期，心肌压迫冠状动脉，血流量减少；心室舒张期，心肌压迫解除，血流量增加。
③ 自身调节能力强：冠状动脉血流量可以根据心肌代谢需求进行自身调节，如代谢性血管扩张。

冠状动脉供血不足 (如冠状动脉粥样硬化) 会导致心肌缺血缺氧，引起心绞痛 (angina pectoris)、心肌梗死 (myocardial infarction) 等严重心血管疾病。

6.2 血管的结构与功能 (Structure and Function of Blood Vessels)

血管是血液循环的管道系统，根据结构和功能的不同，血管可分为动脉 (arteries)、静脉 (veins) 和毛细血管 (capillaries) 三种主要类型。

6.2.1 动脉 (Arteries)

动脉是将血液从心脏输送到全身各处的血管，根据直径和功能特点，动脉可分为大动脉 (large arteries 或 elastic arteries)、中动脉 (medium arteries 或 muscular arteries) 和小动脉 (arterioles)。

① 大动脉 (Large Arteries 或 Elastic Arteries)：如主动脉及其主要分支 (如颈总动脉、锁骨下动脉、髂总动脉等)。
▮▮▮▮血管壁特点：
▮▮▮▮ⓐ 内膜 (Tunica Intima)：薄层内皮细胞和少量结缔组织。
▮▮▮▮ⓑ 中膜 (Tunica Media)：最厚，富含弹性纤维 (elastic fibers) 和少量平滑肌细胞 (smooth muscle cells)。弹性纤维呈同心环状排列，使血管具有良好的弹性。
▮▮▮▮ⓒ 外膜 (Tunica Adventitia)：较薄，主要由结缔组织构成，含有少量弹性纤维和胶原纤维 (collagen fibers)。
▮▮▮▮功能：
▮▮▮▮ⓐ 弹性贮器作用 (Elastic Reservoir Function)：大动脉中膜富含弹性纤维，心室射血时，动脉扩张，储存一部分血液和压力势能；心室舒张时，动脉弹性回缩，推动血液继续向前流动，使动脉血压波动幅度减小，保证血液持续流动。
▮▮▮▮ⓑ 传导血管 (Conducting Vessels)：将血液从心脏快速输送到全身各处。

② 中动脉 (Medium Arteries 或 Muscular Arteries)：如肱动脉、桡动脉、股动脉等。
▮▮▮▮血管壁特点：
▮▮▮▮ⓐ 内膜 (Tunica Intima)：与大动脉相似，但内弹性膜 (internal elastic lamina) 较明显。
▮▮▮▮ⓑ 中膜 (Tunica Media)：较厚，主要由环形平滑肌细胞构成，弹性纤维相对较少。外弹性膜 (external elastic lamina) 明显。
▮▮▮▮ⓒ 外膜 (Tunica Adventitia)：较中膜厚，主要由结缔组织构成。
▮▮▮▮功能：
▮▮▮▮ⓐ 分配血管 (Distributing Vessels)：将血液分配到身体各部位和器官。
▮▮▮▮ⓑ 调节血管口径 (Regulation of Vessel Diameter)：中膜平滑肌受神经和体液因素调节，可以收缩或舒张，调节血管口径，从而调节局部血流量和外周阻力 (peripheral resistance)。

③ 小动脉 (Arterioles)：是直径最小的动脉，与毛细血管前括约肌 (precapillary sphincters) 相连。
▮▮▮▮血管壁特点：
▮▮▮▮ⓐ 内膜 (Tunica Intima)：仅由内皮细胞构成。
▮▮▮▮ⓑ 中膜 (Tunica Media)：较薄，仅有 1-3 层平滑肌细胞，弹性纤维极少。
▮▮▮▮ⓒ 外膜 (Tunica Adventitia)：极薄，结缔组织稀少。
▮▮▮▮功能：
▮▮▮▮ⓐ 阻力血管 (Resistance Vessels)：小动脉是外周阻力的主要来源，通过调节血管口径，显著影响外周阻力和动脉血压。
▮▮▮▮ⓑ 调节局部血流量 (Regulation of Local Blood Flow)：小动脉平滑肌受局部代谢产物、神经和体液因素调节，可以精确调节局部组织器官的血流量，满足代谢需求。

6.2.2 静脉 (Veins)

静脉是将血液从全身各处输送回心脏的血管，根据直径和功能特点，静脉可分为大静脉 (large veins)、中静脉 (medium veins) 和小静脉 (venules)。

① 大静脉 (Large Veins)：如上腔静脉、下腔静脉、肺静脉等。
▮▮▮▮血管壁特点：
▮▮▮▮ⓐ 内膜 (Tunica Intima)：薄层内皮细胞和少量结缔组织。
▮▮▮▮ⓑ 中膜 (Tunica Media)：薄，平滑肌细胞和弹性纤维均较少。
▮▮▮▮ⓒ 外膜 (Tunica Adventitia)：最厚，主要由结缔组织构成，富含胶原纤维和少量平滑肌细胞。
▮▮▮▮功能：
▮▮▮▮ⓐ 容量血管 (Capacitance Vessels)：静脉具有较大的扩张性，容积大，约占全身血容量的 70% 以上，是主要的储血库。
▮▮▮▮ⓑ 回心血量 (Venous Return)：大静脉将全身各处的静脉血汇集并输送回心脏，保证回心血量。

② 中静脉 (Medium Veins)：如伴行动脉的静脉 (如肱静脉、桡静脉、股静脉等)。
▮▮▮▮血管壁特点：与大静脉相似，但壁更薄，平滑肌更少。
▮▮▮▮功能：
▮▮▮▮ⓐ 容量血管 (Capacitance Vessels)：具有一定的储血功能。
▮▮▮▮ⓑ 静脉瓣膜 (Venous Valves)：四肢中静脉内膜向腔内折叠形成瓣膜，防止血液倒流，保证血液向心方向流动。

③ 小静脉 (Venules)：由毛细血管汇合而成，是直径最小的静脉。
▮▮▮▮血管壁特点：
▮▮▮▮ⓐ 内膜 (Tunica Intima)：仅由内皮细胞构成。
▮▮▮▮ⓑ 中膜 (Tunica Media)：极薄或缺如，仅有少量平滑肌细胞。
▮▮▮▮ⓒ 外膜 (Tunica Adventitia)：薄层结缔组织。
▮▮▮▮功能：
▮▮▮▮ⓐ 物质交换 (Substance Exchange)：小静脉壁通透性较高，可以进行一定的物质交换。
▮▮▮▮ⓑ 白细胞渗出 (Leukocyte Extravasation)：炎症反应时，白细胞易从小静脉渗出到血管外组织。

静脉回流 (Venous Return)：静脉血流回心脏的动力主要来自以下几个方面：
① 呼吸运动 (Respiratory Movements)：呼吸时胸腔负压变化，有助于将胸腔内大静脉血液吸回心脏，称为呼吸泵作用 (respiratory pump)。
② 骨骼肌收缩 (Skeletal Muscle Contraction)：四肢骨骼肌收缩时，挤压静脉，推动血液向心方向流动，称为肌肉泵作用 (muscle pump)。
③ 静脉瓣膜 (Venous Valves)：防止血液倒流，保证血液单向流动。
④ 重力 (Gravity)：对于头部以上的静脉，重力有助于血液回流。
⑤ 动脉搏动 (Arterial Pulsation)：动脉搏动可以挤压周围静脉，辅助静脉血回流。
⑥ 心房负压 (Atrial Negative Pressure)：心房舒张时，心房内压低于胸腔内压，形成负压，有助于将静脉血吸入心房。

6.2.3 毛细血管 (Capillaries)

毛细血管是连接小动脉和小静脉之间的微小血管，是血液与组织细胞进行物质交换的主要场所。

① 结构特点：
▮▮▮▮ⓑ 管径细：直径仅 5-10 μm，红细胞单行通过。
▮▮▮▮ⓒ 管壁薄：仅由一层内皮细胞构成，基膜 (basement membrane) 薄弱或缺如。
▮▮▮▮ⓓ 数量多，分布广：遍布全身各组织器官，形成广泛的毛细血管网 (capillary network)，总表面积巨大。
▮▮▮▮ⓔ 血流速度慢：毛细血管内血流速度最慢，有利于充分进行物质交换。

② 类型：根据内皮细胞的结构特点，毛细血管可分为三种类型：
▮▮▮▮ⓑ 连续毛细血管 (Continuous Capillaries)：内皮细胞完整，细胞间连接紧密，基膜完整。广泛分布于肌肉、皮肤、肺、神经组织等。通透性较低，主要通过细胞膜的跨膜转运和细胞间隙的扩散进行物质交换。
▮▮▮▮ⓒ 有孔毛细血管 (Fenestrated Capillaries)：内皮细胞上有许多小孔 (fenestrae)，直径 50-80 nm，基膜完整。分布于肾小球、肠绒毛、内分泌腺等。通透性较高，允许小分子物质快速通过。
▮▮▮▮ⓓ 血窦 (Sinusoids) 或 不连续毛细血管 (Discontinuous Capillaries)：内皮细胞间隙大，内皮细胞和基膜均不完整，甚至有裂孔。分布于肝脏、脾脏、骨髓等。通透性极高，允许大分子物质甚至血细胞通过。

③ 功能：
▮▮▮▮ⓑ 物质交换 (Substance Exchange)：毛细血管是血液与组织细胞之间进行氧气、二氧化碳、营养物质、代谢产物、激素等物质交换的主要场所。物质交换的方式主要包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 扩散 (Diffusion)：脂溶性物质 (如氧气、二氧化碳) 和小分子水溶性物质 (如离子、葡萄糖) 主要通过扩散进行交换，顺浓度梯度或电化学梯度进行。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 滤过与重吸收 (Filtration and Reabsorption)：水和小分子溶质在毛细血管内外进行滤过和重吸收，受毛细血管内外压力差 (有效滤过压) 影响，遵循 Starling 力学原理。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 胞吐与胞吞 (Exocytosis and Endocytosis)：大分子物质 (如蛋白质) 主要通过胞吐和胞吞进行跨内皮细胞转运。
▮▮▮▮ⓕ 调节微循环血流量 (Regulation of Microcirculation Blood Flow)：毛细血管前括约肌的舒缩可以调节进入毛细血管网的血流量，局部代谢产物 (如二氧化碳、乳酸、腺苷等) 可以引起毛细血管前括约肌舒张，增加局部血流量，满足组织代谢需求。

6.2.4 血管的舒缩调节 (Regulation of Vascular Tone)

血管的舒缩状态 (vascular tone) 主要指血管平滑肌的收缩程度，血管舒缩调节对于维持血压、调节血流量分布和物质交换至关重要。血管舒缩调节主要受神经、体液和局部因素的影响。

① 神经调节 (Neural Regulation)：主要通过自主神经系统调节血管舒缩。
▮▮▮▮ⓑ 交感神经 (Sympathetic Nerve)：
▮▮▮▮▮▮▮▮大多数血管 (除脑血管、冠状动脉等) 受交感缩血管神经支配，释放去甲肾上腺素 (norepinephrine, NE)，激活血管平滑肌细胞膜上的 α1 受体，引起血管收缩，外周阻力增加，血压升高。
▮▮▮▮▮▮▮▮骨骼肌血管受交感舒血管神经支配，释放乙酰胆碱 (ACh)，激活血管平滑肌细胞膜上的 M 受体，引起血管舒张，局部血流量增加 (但整体外周阻力变化不大)。
▮▮▮▮ⓑ 副交感神经 (Parasympathetic Nerve)：
▮▮▮▮▮▮▮▮副交感神经对血管的直接支配较少，主要分布于脑血管、冠状动脉、生殖器官血管等。
▮▮▮▮▮▮▮▮副交感神经兴奋，释放乙酰胆碱 (ACh)，激活血管平滑肌细胞膜上的 M 受体，引起血管舒张。

② 体液调节 (Humoral Regulation)：多种激素和体液因子可以影响血管舒缩。
▮▮▮▮ⓑ 缩血管物质 (Vasoconstrictors)：
▮▮▮▮▮▮▮▮血管紧张素II (Angiotensin II, Ang II)：强效缩血管物质，主要作用于小动脉，增加外周阻力，升高血压。
▮▮▮▮▮▮▮▮去甲肾上腺素 (Norepinephrine, NE) 和 肾上腺素 (Epinephrine, Epi)：主要通过激活 α1 受体引起血管收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮血管加压素 (Vasopressin) 或 抗利尿激素 (Antidiuretic Hormone, ADH)：强效缩血管物质，主要作用于小动脉和集合管，升高血压，减少水分排出。
▮▮▮▮▮▮▮▮内皮素-1 (Endothelin-1, ET-1)：强效缩血管物质，由血管内皮细胞分泌，参与局部血管张力调节。
▮▮▮▮ⓑ 舒血管物质 (Vasodilators)：
▮▮▮▮▮▮▮▮一氧化氮 (Nitric Oxide, NO)：强效舒血管物质，由血管内皮细胞分泌，作用于血管平滑肌细胞，引起血管舒张。NO 在维持血管张力、调节血流量和抗血栓形成中发挥重要作用。
▮▮▮▮▮▮▮▮前列环素 (Prostacyclin, PGI2)：舒血管物质，由血管内皮细胞分泌，作用与 NO 相似。
▮▮▮▮▮▮▮▮心钠素 (Atrial Natriuretic Peptide, ANP)：舒血管物质，由心房肌细胞分泌，作用于血管平滑肌细胞，引起血管舒张，降低血压。
▮▮▮▮▮▮▮▮缓激肽 (Bradykinin)：舒血管物质，由激肽释放酶系统产生，作用于血管内皮细胞，促进 NO 和 PGI2 释放，引起血管舒张。
▮▮▮▮▮▮▮▮组胺 (Histamine)：舒血管物质，由肥大细胞和嗜碱性粒细胞释放，主要引起小动脉和毛细血管前括约肌舒张，增加局部血流量，参与炎症反应。

③ 局部代谢产物 (Local Metabolic Products)：组织代谢活动产生的代谢产物可以局部调节血管舒缩，实现血流量与代谢需求的匹配。
▮▮▮▮ⓑ 舒血管代谢产物：
▮▮▮▮▮▮▮▮二氧化碳 (CO2)：组织代谢产物，局部 CO2 浓度升高，引起血管舒张，增加局部血流量，加速 CO2 排出。
▮▮▮▮▮▮▮▮腺苷 (Adenosine)：ATP 分解产物，局部腺苷浓度升高，引起血管舒张，增加局部血流量，补充氧气和营养物质。
▮▮▮▮▮▮▮▮乳酸 (Lactic Acid)：无氧代谢产物，局部乳酸浓度升高，引起血管舒张，增加局部血流量，清除乳酸。
▮▮▮▮▮▮▮▮钾离子 (K+)：细胞活动释放的 K+，局部 K+ 浓度升高，引起血管舒张。
▮▮▮▮▮▮▮▮氢离子 (H+)：酸性代谢产物，局部 H+ 浓度升高 (pH 值降低)，引起血管舒张。
▮▮▮▮ⓑ 缩血管代谢产物：
▮▮▮▮▮▮▮▮血栓素A2 (Thromboxane A2, TXA2)：血小板激活释放的 TXA2，引起血管收缩，促进止血。

6.3 血液循环 (Blood Circulation)

血液循环是指血液在心血管系统中进行的环状流动，根据循环途径的不同，血液循环可分为体循环 (systemic circulation) 和肺循环 (pulmonary circulation) 两种基本类型。此外，还有一些特殊的局部循环，如冠状循环、脑循环和门脉循环。

6.3.1 体循环 (Systemic Circulation)

体循环 (systemic circulation) 是指血液由左心室泵出，经主动脉及其各级分支动脉，流经全身各组织器官的毛细血管网，进行物质交换后，汇集到各级静脉，最终经上、下腔静脉流回右心房的循环途径。

① 体循环的起始和终止：
▮▮▮▮起始于 左心室 (left ventricle)。
▮▮▮▮终止于 右心房 (right atrium)。

② 体循环的途径：
左心室 → 主动脉 (aorta) → 各级动脉 → 各组织器官的毛细血管网 → 各级静脉 → 上、下腔静脉 (superior and inferior vena cava) → 右心房。

③ 体循环的特点：
▮▮▮▮ⓑ 循环范围广：体循环遍布全身各组织器官，为全身提供氧气和营养物质，带走代谢产物。
▮▮▮▮ⓒ 血压高：体循环动脉血压较高，平均动脉压约为 100 mmHg，保证血液有效输送到全身各处。
▮▮▮▮ⓓ 阻力大：体循环血管床面积大，外周阻力较大。
▮▮▮▮ⓔ 功能多样：体循环不仅承担物质运输功能，还参与体温调节、体液平衡调节等。

④ 体循环的主要动脉和静脉：
▮▮▮▮ⓑ 主要动脉：主动脉 (aorta)、颈总动脉 (common carotid artery)、锁骨下动脉 (subclavian artery)、肱动脉 (brachial artery)、桡动脉 (radial artery)、尺动脉 (ulnar artery)、腹腔干 (celiac trunk)、肠系膜上动脉 (superior mesenteric artery)、肠系膜下动脉 (inferior mesenteric artery)、肾动脉 (renal artery)、髂总动脉 (common iliac artery)、股动脉 (femoral artery)、胫前动脉 (anterior tibial artery)、胫后动脉 (posterior tibial artery) 等。
▮▮▮▮ⓒ 主要静脉：上腔静脉 (superior vena cava)、下腔静脉 (inferior vena cava)、颈内静脉 (internal jugular vein)、锁骨下静脉 (subclavian vein)、腋静脉 (axillary vein)、肱静脉 (brachial vein)、桡静脉 (radial vein)、尺静脉 (ulnar vein)、肝静脉 (hepatic vein)、肾静脉 (renal vein)、髂总静脉 (common iliac vein)、股静脉 (femoral vein)、大隐静脉 (great saphenous vein)、小隐静脉 (small saphenous vein)、胫前静脉 (anterior tibial vein)、胫后静脉 (posterior tibial vein) 等。

6.3.2 肺循环 (Pulmonary Circulation)

肺循环 (pulmonary circulation) 是指血液由右心室泵出，经肺动脉流向肺，在肺毛细血管网进行气体交换后，经肺静脉流回左心房的循环途径。

① 肺循环的起始和终止：
▮▮▮▮起始于 右心室 (right ventricle)。
▮▮▮▮终止于 左心房 (left atrium)。

② 肺循环的途径：
右心室 → 肺动脉 (pulmonary artery) → 肺 → 肺毛细血管网 (pulmonary capillaries) → 肺静脉 (pulmonary veins) → 左心房。

③ 肺循环的特点：
▮▮▮▮ⓑ 循环范围小：肺循环仅限于肺脏，主要功能是进行气体交换，将静脉血转化为动脉血。
▮▮▮▮ⓒ 血压低：肺循环动脉血压较低，平均肺动脉压约为 15 mmHg，肺毛细血管压更低，有利于减少肺组织液生成，防止肺水肿 (pulmonary edema)。
▮▮▮▮ⓓ 阻力小：肺血管床面积大，血管壁薄，弹性好，肺血管阻力较小。
▮▮▮▮ⓔ 功能单一：肺循环主要功能是进行气体交换，将静脉血氧合为动脉血。

④ 肺循环的主要血管：
▮▮▮▮ⓑ 肺动脉 (Pulmonary Artery)：起自右心室，分为左、右肺动脉，分别进入左、右肺。肺动脉内流的是静脉血。
▮▮▮▮ⓒ 肺毛细血管网 (Pulmonary Capillaries)：分布于肺泡周围，进行气体交换，将静脉血转化为动脉血。
▮▮▮▮ⓓ 肺静脉 (Pulmonary Veins)：收集来自肺毛细血管网的动脉血，通常每侧肺有两条肺静脉，共四条肺静脉，汇入左心房。肺静脉内流的是动脉血。

6.3.3 特殊循环 (Special Circulations)

除体循环和肺循环外，人体还有一些特殊的局部循环，如冠状循环、脑循环和门脉循环，它们具有各自的特点和生理意义。

① 冠状循环 (Coronary Circulation)：
▮▮▮▮是供应心肌血液的循环系统，前面已详细介绍。
▮▮▮▮特点：血流量大，血流受心动周期影响，自身调节能力强。
▮▮▮▮生理意义：保证心肌的氧气和营养供应，维持心脏的正常功能。

② 脑循环 (Cerebral Circulation)：
▮▮▮▮是供应脑组织血液的循环系统。
▮▮▮▮特点：
▮▮▮▮ⓐ 血流量大：脑组织耗氧量高，脑血流量占心输出量的 15-20%。
▮▮▮▮ⓑ 自身调节能力强：脑血流量在一定范围内可以保持相对稳定，不受全身血压波动影响，称为脑血流自动调节 (cerebral blood flow autoregulation)。
▮▮▮▮ⓒ 血脑屏障 (Blood-Brain Barrier, BBB)：脑毛细血管内皮细胞连接紧密，通透性低，形成血脑屏障，限制血液中某些物质进入脑组织，保护脑组织免受有害物质侵害。
▮▮▮▮ⓓ 静脉回流特殊：脑静脉血主要汇入颅内静脉窦 (dural venous sinuses)，再经颈内静脉回流心脏。
▮▮▮▮生理意义：保证脑组织的氧气和营养供应，维持脑的正常功能，保护脑组织内环境稳定。

③ 门脉循环 (Portal Circulation)：
▮▮▮▮是指血液两次流经毛细血管网的循环途径。肝门静脉循环 (hepatic portal circulation) 是最典型的门脉循环。
▮▮▮▮途径：
▮▮▮▮腹腔不成对器官 (如胃、小肠、大肠、胰腺、脾脏) 的静脉血 → 汇集成肝门静脉 (hepatic portal vein) → 进入肝脏，在肝脏内再次分支形成肝血窦 (hepatic sinusoids) → 肝静脉 (hepatic veins) → 下腔静脉 → 右心房。
▮▮▮▮特点：
▮▮▮▮ⓐ 两次流经毛细血管网：血液先流经腹腔器官的毛细血管网，再流经肝脏的肝血窦。
▮▮▮▮ⓑ 肝门静脉内流的是静脉血：但富含从消化道吸收的营养物质 (如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等)。
▮▮▮▮生理意义：
▮▮▮▮ⓐ 肝脏处理营养物质：肝脏可以处理和储存从消化道吸收的营养物质，如将葡萄糖合成为肝糖原，将氨基酸脱氨基合成尿素等。
▮▮▮▮ⓑ 肝脏解毒：肝脏可以解毒和清除从消化道吸收的有害物质，如细菌、毒素、药物等，保护机体免受有害物质侵害。

6.4 血压的形成与调节 (Formation and Regulation of Blood Pressure)

血压 (Blood Pressure, BP) 是指血液在动脉血管内流动时，对血管壁产生的侧压力，是血液循环的重要动力。血压通常指动脉血压，包括收缩压 (systolic blood pressure, SBP) 和舒张压 (diastolic blood pressure, DBP)。

6.4.1 血压的概念与测量 (Concept and Measurement of Blood Pressure)

① 血压的概念：
▮▮▮▮ⓑ 收缩压 (Systolic Blood Pressure, SBP)：心室收缩期，动脉血压达到的最高值，反映心室射血能力和动脉壁的扩张性。正常成年人收缩压约为 90-120 mmHg。
▮▮▮▮ⓒ 舒张压 (Diastolic Blood Pressure, DBP)：心室舒张期，动脉血压降至的最低值，反映外周阻力和动脉壁的弹性回缩力。正常成年人舒张压约为 60-80 mmHg。
▮▮▮▮ⓓ 脉压 (Pulse Pressure, PP)：收缩压与舒张压之差，反映动脉壁的弹性。
\[ PP = SBP - DBP \]
▮▮▮▮ⓓ 平均动脉压 (Mean Arterial Pressure, MAP)：在一个心动周期内，动脉血压的平均值，反映组织器官的平均灌注压。平均动脉压近似等于舒张压加上脉压的三分之一。
\[ MAP \approx DBP + \frac{1}{3} PP \]
\[ MAP \approx \frac{SBP + 2DBP}{3} \]
正常成年人平均动脉压约为 70-105 mmHg。

② 血压的测量方法：
▮▮▮▮ⓑ 直接测量法 (Direct Measurement) 或 有创测量法 (Invasive Measurement)：将导管插入动脉内，直接测量动脉血压，测量结果准确可靠，但操作复杂，有创伤，主要用于临床监护和科研。
▮▮▮▮ⓒ 间接测量法 (Indirect Measurement) 或 无创测量法 (Non-invasive Measurement)：
▮▮▮▮▮▮▮▮听诊法 (Auscultatory Method)：使用血压计袖带和听诊器，通过听取肱动脉搏动音 (Korotkoff sounds) 来间接测量血压。是临床上最常用的血压测量方法。
▮▮▮▮▮▮▮▮示波法 (Oscillometric Method)：使用电子血压计，通过袖带内压力振荡波来间接测量血压。操作简便，自动化程度高，适用于家庭和动态血压监测。

血压的正常值：世界卫生组织 (WHO) 和中国高血压防治指南推荐的血压正常值标准：
▮▮▮▮理想血压 (Optimal BP)：SBP < 120 mmHg 且 DBP < 80 mmHg。
▮▮▮▮正常血压 (Normal BP)：SBP < 130 mmHg 且 DBP < 85 mmHg。
▮▮▮▮正常高值 (High Normal BP)：SBP 130-139 mmHg 或 DBP 85-89 mmHg。
▮▮▮▮高血压 (Hypertension)：SBP ≥ 140 mmHg 或 DBP ≥ 90 mmHg。

6.4.2 影响血压的因素 (Factors Affecting Blood Pressure)

动脉血压主要取决于以下几个因素：心输出量 (CO)、外周阻力 (TPR)、血容量 (BV) 和血管弹性 (Arterial Compliance)。

① 心输出量 (Cardiac Output, CO)：心输出量增加，单位时间内进入动脉系统的血量增多，动脉血压升高。心输出量减小，动脉血压降低。心输出量是影响收缩压的主要因素。
② 外周阻力 (Total Peripheral Resistance, TPR)：外周阻力增加，血液流动阻力增大，动脉血压升高。外周阻力减小，动脉血压降低。外周阻力是影响舒张压的主要因素。
③ 血容量 (Blood Volume, BV)：血容量增加，循环血量增多，动脉血压升高。血容量减少，动脉血压降低。血容量主要影响平均动脉压。
④ 血管弹性 (Arterial Compliance)：动脉壁弹性降低 (如动脉硬化)，动脉扩张性减弱，收缩压升高，脉压增大。动脉壁弹性良好，动脉血压波动幅度较小。血管弹性主要影响脉压和收缩压。

血压与心输出量和外周阻力的关系：平均动脉压 (MAP) 近似等于心输出量 (CO) 乘以外周阻力 (TPR)。
\[ MAP \approx CO \times TPR \]
这个公式反映了心输出量和外周阻力是决定动脉血压的两个最主要因素。

6.4.3 血压的神经调节 (Neural Regulation of Blood Pressure)

神经调节是血压快速、短期调节的主要方式，主要通过压力感受性反射 (baroreceptor reflex) 和化学感受性反射 (chemoreceptor reflex) 实现。

① 压力感受性反射 (Baroreceptor Reflex)：
▮▮▮▮压力感受器 (Baroreceptors)：位于颈动脉窦 (carotid sinus) 和主动脉弓 (aortic arch) 的血管壁内，对动脉血压变化敏感。
▮▮▮▮传入神经 (Afferent Nerves)：颈动脉窦压力感受器传入神经为窦神经 (sinus nerve)，主动脉弓压力感受器传入神经为主动脉神经 (aortic nerve)，两者均为迷走神经 (vagus nerve) 的分支，将压力信号传至延髓心血管中枢 (cardiovascular center, CV center)。
▮▮▮▮心血管中枢 (Cardiovascular Center, CV Center)：位于延髓网状结构，包括：
▮▮▮▮ⓐ 升压区 (Vasoconstrictor Area)：兴奋时引起交感神经兴奋，血管收缩，心率加快，心肌收缩力增强，血压升高。
▮▮▮▮ⓑ 降压区 (Vasodepressor Area)：兴奋时抑制升压区活动，引起血管舒张，心率减慢，心肌收缩力减弱，血压降低。
▮▮▮▮ⓒ 心减速中枢 (Cardioinhibitory Center)：兴奋时引起迷走神经兴奋，心率减慢，血压降低。
▮▮▮▮传出神经 (Efferent Nerves)：
▮▮▮▮ⓐ 交感神经 (Sympathetic Nerve)：支配心脏和血管，兴奋时引起心率加快，心肌收缩力增强，血管收缩，血压升高。
▮▮▮▮ⓑ 迷走神经 (Vagus Nerve)：主要支配心脏，兴奋时引起心率减慢，血压降低。
▮▮▮▮效应器 (Effectors)：心脏、血管、肾上腺髓质。

压力感受性反射的调节过程：
当动脉血压升高时：
▮▮▮▮压力感受器兴奋 → 传入神经冲动频率增加 → 延髓心血管中枢 →
▮▮▮▮ⓐ 抑制升压区活动，兴奋降压区和心减速中枢 →
▮▮▮▮ⓑ 交感神经活动减弱，迷走神经活动增强 →
▮▮▮▮ⓒ 心率减慢，心肌收缩力减弱，血管舒张 → 心输出量和外周阻力降低 → 血压下降。

当动脉血压降低时：
▮▮▮▮压力感受器兴奋减弱 → 传入神经冲动频率降低 → 延髓心血管中枢 →
▮▮▮▮ⓐ 兴奋升压区活动，抑制降压区和心减速中枢 →
▮▮▮▮ⓑ 交感神经活动增强，迷走神经活动减弱 →
▮▮▮▮ⓒ 心率加快，心肌收缩力增强，血管收缩 → 心输出量和外周阻力升高 → 血压升高。

② 化学感受性反射 (Chemoreceptor Reflex)：
▮▮▮▮化学感受器 (Chemoreceptors)：位于颈动脉体 (carotid body) 和主动脉体 (aortic body)，对血浆 PO2、PCO2 和 pH 值变化敏感。
▮▮▮▮传入神经 (Afferent Nerves)：与压力感受性反射相同，分别为窦神经和主动脉神经。
▮▮▮▮心血管中枢 (Cardiovascular Center, CV Center)：与压力感受性反射相同。
▮▮▮▮传出神经 (Efferent Nerves)：与压力感受性反射相同。
▮▮▮▮效应器 (Effectors)：心脏、血管、呼吸系统。

化学感受性反射的调节过程：
当血浆 PO2 降低、PCO2 升高或 pH 值降低时 (如缺氧、高碳酸血症、酸中毒)：
▮▮▮▮化学感受器兴奋 → 传入神经冲动频率增加 → 延髓心血管中枢和呼吸中枢 →
▮▮▮▮ⓐ 交感神经活动增强 → 心率加快，心肌收缩力增强，血管收缩 (外周血管收缩，脑血管舒张) → 血压升高 (主要升高收缩压)，脑血流量增加。
▮▮▮▮ⓑ 呼吸中枢兴奋 → 呼吸加深加快 → 增加通气量，改善气体交换。

化学感受性反射主要在机体缺氧或二氧化碳潴留时发挥作用，调节呼吸和循环功能，维持内环境稳定。

6.4.4 血压的体液调节 (Humoral Regulation of Blood Pressure)

体液调节是血压长期、慢性调节的主要方式，主要通过激素和体液因子影响血管舒缩、血容量和心肌收缩力。

① 肾素-血管紧张素-醛固酮系统 (Renin-Angiotensin-Aldosterone System, RAAS)：
▮▮▮▮肾素 (Renin)：由肾脏肾小球旁细胞 (juxtaglomerular cells, JG cells) 分泌，主要受肾动脉血压降低、交感神经兴奋和血钠降低等因素刺激分泌。
▮▮▮▮血管紧张素原 (Angiotensinogen)：由肝脏合成和分泌的血浆蛋白。
▮▮▮▮血管紧张素转换酶 (Angiotensin-Converting Enzyme, ACE)：主要存在于肺血管内皮细胞，将血管紧张素I (Angiotensin I, Ang I) 转化为血管紧张素II (Angiotensin II, Ang II)。
▮▮▮▮血管紧张素II (Angiotensin II, Ang II)：RAAS 的主要活性物质，具有多种生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 强效缩血管作用：收缩全身小动脉，增加外周阻力，升高血压。
▮▮▮▮ⓑ 促进醛固酮 (Aldosterone) 分泌：作用于肾上腺皮质球状带，促进醛固酮分泌。
▮▮▮▮ⓒ 促进抗利尿激素 (ADH) 分泌：作用于下丘脑视上核和室旁核，促进 ADH 分泌。
▮▮▮▮ⓓ 促进钠盐和水分重吸收：直接作用于肾近曲小管，促进钠盐和水分重吸收，增加血容量，升高血压。
▮▮▮▮ⓔ 刺激渴感：作用于中枢神经系统，刺激渴感，增加饮水，增加血容量，升高血压。
▮▮▮▮醛固酮 (Aldosterone)：由肾上腺皮质球状带分泌，主要作用于肾远曲小管和集合管，促进钠盐重吸收和钾离子排泄，保钠排钾，增加血容量，升高血压。

RAAS 的调节过程：
当动脉血压降低、血容量减少或血钠降低时：
▮▮▮▮肾素分泌增加 → 血管紧张素原转化为血管紧张素I → 血管紧张素I 在 ACE 作用下转化为血管紧张素II →
▮▮▮▮血管紧张素II 发挥缩血管、促醛固酮和 ADH 分泌、促钠盐和水分重吸收、刺激渴感等作用 → 血压升高，血容量增加，血钠升高。

② 抗利尿激素 (Antidiuretic Hormone, ADH) 或 血管加压素 (Vasopressin)：
▮▮▮▮由下丘脑视上核和室旁核神经内分泌细胞合成，垂体后叶释放。
▮▮▮▮主要受血浆渗透压升高和血容量减少等因素刺激分泌。
▮▮▮▮生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 抗利尿作用：作用于肾远曲小管和集合管，增加对水的通透性，促进水的重吸收，减少尿液排出，增加血容量，升高血压。
▮▮▮▮ⓑ 缩血管作用：高浓度 ADH 具有缩血管作用，收缩全身小动脉，增加外周阻力，升高血压。

③ 心钠素 (Atrial Natriuretic Peptide, ANP)：
▮▮▮▮由心房肌细胞分泌，主要受心房扩张 (如血容量增加、血压升高) 刺激分泌。
▮▮▮▮生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 舒血管作用：舒张全身小动脉，降低外周阻力，降低血压。
▮▮▮▮ⓑ 利钠利尿作用：抑制肾脏对钠盐和水分的重吸收，增加钠盐和水分排出，减少血容量，降低血压。
▮▮▮▮ⓒ 抑制 RAAS：抑制肾素分泌，减少血管紧张素II 和醛固酮生成，进一步降低血压。

④ 肾上腺髓质激素 (Adrenal Medullary Hormones)：
▮▮▮▮肾上腺素 (Epinephrine, Epi) 和 去甲肾上腺素 (Norepinephrine, NE)：由肾上腺髓质分泌，交感神经兴奋时分泌增加。
▮▮▮▮生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 肾上腺素 (Epinephrine)：
▮▮▮▮▮▮▮▮低浓度时，主要激活 β2 受体，舒张骨骼肌、肝脏等血管，增加局部血流量；
▮▮▮▮▮▮▮▮高浓度时，主要激活 α1 受体，收缩皮肤、黏膜、内脏血管，升高血压；
▮▮▮▮▮▮▮▮增强心肌收缩力，加快心率，增加心输出量，升高血压。
▮▮▮▮ⓑ 去甲肾上腺素 (Norepinephrine)：
▮▮▮▮▮▮▮▮主要激活 α1 受体，收缩全身血管，增加外周阻力，升高血压；
▮▮▮▮▮▮▮▮对心肌收缩力和心率的影响较肾上腺素弱。

⑤ 其他体液因子：
▮▮▮▮甲状腺激素 (Thyroid Hormone)：增强心肌收缩力，加快心率，增加心输出量，升高血压。
▮▮▮▮皮质醇 (Cortisol)：增强血管对缩血管物质的敏感性，间接升高血压。
▮▮▮▮胰岛素 (Insulin)：促进血管舒张，降低血压 (但胰岛素抵抗时可能升高血压)。

6.5 微循环与淋巴循环 (Microcirculation and Lymphatic Circulation)

微循环 (microcirculation) 是指微动脉、毛细血管、微静脉之间的血液循环，是血液循环的最末梢部分，也是血液与组织细胞进行物质交换的主要场所。淋巴循环 (lymphatic circulation) 是循环系统的辅助系统，回收组织液，参与免疫应答。

6.5.1 微循环 (Microcirculation)

微循环 (microcirculation) 的组成部分包括：微动脉 (arterioles)、后微动脉 (metarterioles)、毛细血管前括约肌 (precapillary sphincters)、毛细血管 (capillaries)、微静脉 (venules) 和动-静脉短路 (arteriovenous shunts)。

① 微动脉 (Arterioles)：
▮▮▮▮是微循环的始端，直径 20-30 μm，壁薄，平滑肌较少，主要功能是调节血流阻力，控制进入毛细血管网的血流量。

② 后微动脉 (Metarterioles)：
▮▮▮▮是微动脉的末端分支，直径 10-15 μm，壁更薄，平滑肌呈环状分布，可以收缩或舒张，调节进入毛细血管的血流。

③ 毛细血管前括约肌 (Precapillary Sphincters)：
▮▮▮▮位于毛细血管起始端，环状平滑肌，对局部代谢产物敏感，可以周期性地收缩和舒张，调节毛细血管的开放数量和血流量分布，实现血流灌注的间歇性和组织灌注的均匀性。

④ 毛细血管 (Capillaries)：
▮▮▮▮是微循环的主要功能部分，直径 5-10 μm，壁薄，仅由一层内皮细胞构成，是血液与组织细胞进行物质交换的主要场所，前面已详细介绍。

⑤ 微静脉 (Venules)：
▮▮▮▮是微循环的末端，由毛细血管汇合而成，直径 20-30 μm，壁薄，平滑肌极少，主要功能是收集毛细血管流出的血液，并进行一定的物质交换和白细胞渗出。

⑥ 动-静脉短路 (Arteriovenous Shunts) 或 直捷通路 (Thoroughfare Channels)：
▮▮▮▮是微动脉与微静脉之间直接沟通的通道，绕过毛细血管网，血液可以直接从微动脉流到微静脉。
▮▮▮▮动-静脉短路主要分布于皮肤、肠系膜等部位，功能是调节局部血流量，参与体温调节和局部血流分配。

微循环的功能：
① 物质交换 (Substance Exchange)：毛细血管是血液与组织细胞进行氧气、二氧化碳、营养物质、代谢产物、激素等物质交换的主要场所。
② 调节血流量分布 (Regulation of Blood Flow Distribution)：通过调节微动脉、后微动脉和毛细血管前括约肌的舒缩，可以精确调节局部组织器官的血流量，满足代谢需求。
③ 参与体温调节 (Participation in Thermoregulation)：皮肤微循环的血流量变化可以调节体热散失，参与体温调节。
④ 参与炎症反应 (Participation in Inflammatory Response)：炎症反应时，微循环血管通透性增加，白细胞渗出，参与炎症过程。

6.5.2 组织液的生成与回流 (Formation and Reabsorption of Tissue Fluid)

组织液 (Tissue Fluid) 或 细胞外液 (Extracellular Fluid) 是指存在于组织细胞间隙的液体，是细胞赖以生存的直接内环境。组织液的生成和回流是一个动态平衡过程，受毛细血管内外液体交换的 Starling 力学原理支配。

① 毛细血管内外液体交换的 Starling 力学原理：
毛细血管内外液体交换主要受以下四种力的影响：
▮▮▮▮ⓐ 毛细血管血压 (Capillary Hydrostatic Pressure, Pc)：毛细血管内血液对血管壁产生的压力，促使液体从毛细血管滤出到组织间隙。
▮▮▮▮ⓑ 组织液胶体渗透压 (Interstitial Fluid Colloid Osmotic Pressure, πif)：组织液中蛋白质产生的渗透压，促使液体从毛细血管滤出到组织间隙。
▮▮▮▮ⓒ 血浆胶体渗透压 (Plasma Colloid Osmotic Pressure, πp)：血浆中蛋白质 (主要是白蛋白) 产生的渗透压，阻止液体从毛细血管滤出，促使液体从组织间隙重吸收回毛细血管。
▮▮▮▮ⓓ 组织液静水压 (Interstitial Fluid Hydrostatic Pressure, Pif)：组织液对组织间隙产生的压力，阻止液体从毛细血管滤出，促使液体从组织间隙重吸收回毛细血管。

有效滤过压 (Net Filtration Pressure, NFP)：是以上四种力的合力，决定液体滤过或重吸收的方向和量。
\[ NFP = (Pc + πif) - (πp + Pif) \]
当 NFP > 0 时，液体从毛细血管滤出到组织间隙，生成组织液。
当 NFP < 0 时，液体从组织间隙重吸收回毛细血管。
当 NFP = 0 时，液体滤过和重吸收达到平衡。

② 组织液的生成：
▮▮▮▮在毛细血管动脉端，毛细血管血压 (Pc) 较高，有效滤过压 (NFP) 为正值，液体从毛细血管滤出到组织间隙，生成组织液。

③ 组织液的回流：
▮▮▮▮在毛细血管静脉端，毛细血管血压 (Pc) 降低，血浆胶体渗透压 (πp) 相对较高，有效滤过压 (NFP) 为负值，液体从组织间隙重吸收回毛细血管。
▮▮▮▮大部分组织液 (约 90%) 通过毛细血管静脉端重吸收回血液循环。
▮▮▮▮剩余的少量组织液 (约 10%) 进入淋巴系统，形成淋巴液 (lymph)。

影响组织液生成和回流的因素：
① 毛细血管血压 (Pc)：Pc 升高，滤过增加，组织液生成增多。如动脉血压升高、静脉回流受阻等。
② 血浆胶体渗透压 (πp)：πp 降低，重吸收减少，组织液生成增多。如血浆蛋白减少 (营养不良、肝病、肾病等)。
③ 组织液胶体渗透压 (πif)：πif 升高，滤过增加，组织液生成增多。如毛细血管通透性增加，血浆蛋白渗漏到组织间隙 (炎症、过敏反应等)。
④ 组织液静水压 (Pif)：Pif 升高，滤过减少，组织液生成减少。但 Pif 变化对组织液生成影响较小。
⑤ 淋巴回流障碍：淋巴回流受阻，组织液积聚，引起水肿 (edema)。

6.5.3 淋巴循环 (Lymphatic Circulation)

淋巴循环 (lymphatic circulation) 是循环系统的辅助系统，由淋巴管道 (lymphatic vessels)、淋巴器官 (lymphoid organs) 和淋巴液 (lymph) 组成。

① 淋巴系统的组成：
▮▮▮▮ⓑ 淋巴毛细血管 (Lymphatic Capillaries)：是淋巴循环的起始端，盲端起始于组织间隙，管壁薄，通透性高，可以收集组织液、大分子物质和细胞碎片。
▮▮▮▮ⓒ 淋巴管 (Lymphatic Vessels)：由淋巴毛细血管汇合而成，管径逐渐增大，管壁结构与静脉相似，内有淋巴瓣膜 (lymphatic valves)，防止淋巴液倒流。
▮▮▮▮ⓓ 淋巴结 (Lymph Nodes)：是淋巴管汇集处，呈豆状，分布于淋巴管行径中，具有滤过淋巴液、产生淋巴细胞和抗体的功能。
▮▮▮▮ⓔ 淋巴导管 (Lymphatic Ducts)：是最大的淋巴管，收集全身淋巴液，最终注入静脉。主要有胸导管 (thoracic duct) 和右淋巴导管 (right lymphatic duct)。
▮▮▮▮ⓕ 淋巴器官 (Lymphoid Organs)：包括胸腺 (thymus)、脾脏 (spleen)、扁桃体 (tonsils) 和骨髓 (bone marrow) 等，参与免疫应答。

② 淋巴液的生成与回流：
▮▮▮▮淋巴液的生成：组织液中约 10% 的液体、蛋白质、脂肪微粒、细胞碎片和细菌等通过淋巴毛细血管壁进入淋巴系统，形成淋巴液。
▮▮▮▮淋巴液的回流：淋巴液在淋巴管内流动，经淋巴结滤过后，汇集到淋巴导管，最终经胸导管和右淋巴导管注入锁骨下静脉 (subclavian vein)，回流到血液循环。
▮▮▮▮淋巴液回流的动力：
▮▮▮▮ⓐ 淋巴管壁平滑肌的节律性收缩：淋巴管壁平滑肌具有节律性收缩，推动淋巴液流动。
▮▮▮▮ⓑ 淋巴瓣膜：防止淋巴液倒流，保证淋巴液单向流动。
▮▮▮▮ⓒ 呼吸运动：呼吸时胸腔负压变化，有助于将胸腔内淋巴管淋巴液吸回静脉。
▮▮▮▮ⓓ 骨骼肌收缩：骨骼肌收缩时，挤压淋巴管，推动淋巴液流动。
▮▮▮▮ⓔ 动脉搏动：动脉搏动可以挤压周围淋巴管，辅助淋巴液回流。

③ 淋巴循环的生理意义：
▮▮▮▮ⓑ 回收组织液：淋巴循环回收组织液中多余的液体、蛋白质、脂肪微粒等，维持组织液和血浆之间的液体平衡，防止组织水肿。
▮▮▮▮ⓒ 运输脂肪：小肠吸收的脂肪经淋巴管运输，进入血液循环。
▮▮▮▮ⓓ 免疫防御：淋巴结滤过淋巴液，清除细菌、病毒、异物和肿瘤细胞，淋巴器官产生淋巴细胞和抗体，参与免疫应答，防御疾病。

淋巴循环障碍 (如淋巴管阻塞、淋巴结切除等) 会导致淋巴回流受阻，组织液积聚，引起淋巴水肿 (lymphedema)。

7. 呼吸系统生理 (Physiology of the Respiratory System)

本章系统介绍呼吸系统 (Respiratory System) 的结构与功能，包括肺通气 (Pulmonary Ventilation)、肺换气 (Pulmonary Gas Exchange)、气体在血液中的运输、呼吸的调节，以及呼吸生理的适应性变化。

7.1 呼吸系统的结构与功能 (Structure and Function of the Respiratory System)

概述呼吸系统 (Respiratory System) 的组成，包括呼吸道 (Airway) 和肺 (Lung)，以及呼吸系统的主要功能。

7.1.1 呼吸道的结构与功能 (Structure and Function of Airways)

介绍上呼吸道 (Upper Respiratory Tract) 和下呼吸道 (Lower Respiratory Tract) 的组成和功能，包括鼻腔 (Nasal Cavity)、咽 (Pharynx)、喉 (Larynx)、气管 (Trachea) 和支气管 (Bronchus)。

① 上呼吸道 (Upper Respiratory Tract)：主要包括鼻腔 (Nasal Cavity)、咽 (Pharynx) 和喉 (Larynx)。
▮▮▮▮ⓑ 鼻腔 (Nasal Cavity)：是呼吸系统的起始部分，由外鼻和鼻腔组成。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 结构：鼻腔内衬鼻粘膜，富含血管和纤毛，具有鼻甲 (Nasal Conchae) 以增加表面积。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 温暖和湿润空气：鼻粘膜内的血管网络可以温暖吸入的空气，粘液和纤毛可以湿润空气，防止呼吸道干燥。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 过滤和清洁空气：鼻毛和粘液可以阻挡和粘附吸入的颗粒物和病原体，纤毛的摆动可以将这些异物向咽部移动，通过咳嗽或吞咽排出。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 嗅觉：鼻腔顶部嗅区分布着嗅觉感受器，负责感知气味。
▮▮▮▮ⓑ 咽 (Pharynx)：是呼吸道和消化道的共同通道，位于鼻腔和口腔后方，喉和食管上方。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 结构：咽分为鼻咽 (Nasopharynx)、口咽 (Oropharynx) 和喉咽 (Laryngopharynx) 三部分。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 呼吸通道：空气通过鼻咽、口咽和喉咽进入喉部。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 吞咽：参与吞咽反射，将食物推入食管，防止食物误入气管。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 发声：咽部与喉部协同，参与发声过程。
▮▮▮▮ⓒ 喉 (Larynx)：位于颈前部，气管上方，咽的下方。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 结构：喉由软骨、韧带、肌肉和粘膜组成，内有声带 (Vocal Cords)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 呼吸通道：维持呼吸道通畅。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 发声：声带的振动产生声音，通过改变声带的张力和喉腔的形状来调节音调和音量。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 保护性反射：喉部具有咳嗽反射和吞咽反射，防止异物进入下呼吸道。

② 下呼吸道 (Lower Respiratory Tract)：主要包括气管 (Trachea) 和支气管 (Bronchus)。
▮▮▮▮ⓑ 气管 (Trachea)：是连接喉和支气管的管道，位于颈部和胸腔上部。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 结构：气管壁由软骨环、平滑肌、结缔组织和粘膜组成，软骨环呈“C”形，开口向后，以保持气管开放。气管内衬纤毛柱状上皮，分泌粘液。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 呼吸通道：是空气进入肺的主要通道。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 清洁空气：气管粘膜的纤毛和粘液可以进一步清除吸入的颗粒物和病原体。
▮▮▮▮ⓑ 支气管 (Bronchus)：气管在胸腔内分为左、右主支气管 (Main Bronchus)，分别进入左、右肺。主支气管进入肺后，继续分支形成各级支气管，最终形成细支气管 (Bronchiole)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 结构：支气管的结构与气管相似，但随着分支级别的增加，软骨环逐渐减少，平滑肌逐渐增多。细支气管壁没有软骨，主要由平滑肌和弹性纤维构成。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 呼吸通道：将空气输送到肺的各个区域。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 调节气流：细支气管的平滑肌收缩和舒张可以调节气道阻力，控制气流分布。

7.1.2 肺的结构与功能 (Structure and Function of Lungs)

描述肺 (Lung) 的解剖结构，包括肺泡 (Alveolus)、肺泡隔 (Alveolar Septum) 和肺循环 (Pulmonary Circulation)。

① 肺的宏观结构 (Gross Structure of Lungs)：
▮▮▮▮ⓑ 肺叶 (Lobe)：左肺分为上叶和下叶，右肺分为上叶、中叶和下叶。
▮▮▮▮ⓒ 肺段 (Segment)：每个肺叶又分为若干肺段，肺段是肺的结构和功能基本单位。
▮▮▮▮ⓓ 肺小叶 (Lobule)：肺段进一步细分为肺小叶，每个肺小叶由细支气管及其分支、肺泡和血管等组成。
▮▮▮▮ⓔ 肺门 (Hilum)：是肺内各种管道、神经和淋巴管出入的部位，位于肺的内侧面。

② 肺的微观结构 (Microscopic Structure of Lungs)：
▮▮▮▮ⓑ 肺泡 (Alveolus)：是肺的功能单位，气体交换的场所。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 结构：肺泡呈球状囊泡，壁非常薄，由单层上皮细胞构成，周围毛细血管网丰富。肺泡上皮细胞主要有两种类型：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ Ⅰ型肺泡细胞 (Type I Pneumocytes)：扁平细胞，构成肺泡壁的主要成分，约占肺泡表面积的95%，主要功能是进行气体交换。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ Ⅱ型肺泡细胞 (Type II Pneumocytes)：立方形细胞，散在分布于Ⅰ型肺泡细胞之间，分泌肺泡表面活性物质 (Pulmonary Surfactant)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 气体交换：氧气 (O\( _2 \)) 从肺泡进入血液，二氧化碳 (CO\( _2 \)) 从血液进入肺泡。
▮▮▮▮ⓑ 肺泡隔 (Alveolar Septum)：相邻肺泡之间的间隔，由肺泡上皮细胞、基底膜、毛细血管内皮细胞和少量结缔组织构成。肺泡隔内毛细血管丰富，有利于气体交换。
▮▮▮▮ⓒ 肺循环 (Pulmonary Circulation)：肺的血液循环系统，主要功能是进行气体交换。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 组成：肺动脉 (Pulmonary Artery) 将来自右心室的静脉血输送到肺，在肺泡周围形成毛细血管网，进行气体交换后，变为动脉血，通过肺静脉 (Pulmonary Vein) 返回左心房。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 特点：肺循环的血管短而粗，阻力低，血压低，与体循环 (Systemic Circulation) 相比，肺循环是一个低压、低阻的循环系统。

③ 肺的功能 (Functions of Lungs)：
▮▮▮▮ⓑ 气体交换：肺的主要功能，通过肺泡与血液之间的气体交换，实现氧气 (O\( _2 \)) 的摄取和二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的排出。
▮▮▮▮ⓒ 非呼吸功能：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 代谢功能：肺可以合成和代谢某些物质，如血管紧张素转化酶 (Angiotensin-Converting Enzyme, ACE) 等。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 过滤功能：肺毛细血管可以过滤血液中的小血栓和空气栓子，防止其进入体循环。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 免疫功能：肺组织中存在巨噬细胞和淋巴组织，参与肺部的免疫防御。

7.1.3 胸膜与胸腔 (Pleura and Pleural Cavity)

介绍胸膜 (Pleura) 的组成和胸腔 (Pleural Cavity) 的特点，以及胸膜腔负压 (Intrapleural Pressure) 的生理意义。

① 胸膜 (Pleura)：覆盖在肺表面和胸腔内壁的一层薄而光滑的浆膜。
▮▮▮▮ⓑ 脏胸膜 (Visceral Pleura)：紧贴肺表面，与其紧密相连，不能分离。
▮▮▮▮ⓒ 壁胸膜 (Parietal Pleura)：衬贴于胸腔内壁，包括肋胸膜、膈胸膜和纵隔胸膜。
▮▮▮▮ⓓ 胸膜腔 (Pleural Cavity)：脏胸膜和壁胸膜之间的狭窄腔隙，内含少量胸膜液 (Pleural Fluid)，起润滑作用，减少呼吸运动时肺与胸壁之间的摩擦。

② 胸膜腔负压 (Intrapleural Pressure)：胸膜腔内的压力低于大气压 (Atmospheric Pressure) 和肺泡压 (Intra-alveolar Pressure)，称为胸膜腔负压。
▮▮▮▮ⓑ 形成机制：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 肺的弹性回缩力 (Elastic Recoil of Lung)：肺组织本身具有弹性，有向内回缩的趋势，使其体积缩小。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 胸廓的扩张力 (Outward Recoil of Chest Wall)：胸廓具有向外扩张的趋势，使其体积增大。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 淋巴引流 (Lymphatic Drainage)：胸膜腔内的液体不断被淋巴系统吸收，维持胸膜腔内少量液体和负压状态。
▮▮▮▮ⓕ 生理意义：
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 维持肺的扩张状态：胸膜腔负压使肺泡保持扩张状态，防止肺萎陷 (Atelectasis)，有利于肺通气和气体交换。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 辅助静脉回流：胸膜腔负压可以降低胸腔内静脉压，辅助静脉血液回流。

7.2 肺通气 (Pulmonary Ventilation)

详细讲解肺通气 (Pulmonary Ventilation) 的原理、呼吸运动 (Respiratory Movement)、肺容积 (Lung Volume) 和肺容量 (Lung Capacity)，以及影响肺通气的因素。

7.2.1 肺通气的原理 (Principles of Pulmonary Ventilation)

阐述肺通气的动力来源和阻力因素，以及呼吸肌 (Respiratory Muscle) 的活动。

① 肺通气的动力来源 (Driving Force for Pulmonary Ventilation)：肺通气是由于肺泡压 (Intra-alveolar Pressure) 与大气压 (Atmospheric Pressure) 之间存在压力差而实现的。
▮▮▮▮ⓑ 吸气 (Inspiration)：当肺泡压低于大气压时，外界空气进入肺，称为吸气。吸气时，胸廓容积扩大，肺容积随之扩大，肺泡压下降。
▮▮▮▮ⓒ 呼气 (Expiration)：当肺泡压高于大气压时，肺内气体排出肺，称为呼气。呼气时，胸廓容积缩小，肺容积随之缩小，肺泡压升高。

② 肺通气的阻力因素 (Resistance to Pulmonary Ventilation)：肺通气过程中，气流通过呼吸道会遇到阻力，主要包括气道阻力 (Airway Resistance) 和肺弹性阻力 (Elastic Resistance of Lung)。
▮▮▮▮ⓑ 气道阻力 (Airway Resistance)：气流通过呼吸道时，由于气道壁的摩擦和气流本身的粘滞性而产生的阻力。气道阻力主要取决于气道半径，气道半径越小，阻力越大。
▮▮▮▮ⓒ 肺弹性阻力 (Elastic Resistance of Lung)：肺和胸廓的弹性回缩力对肺扩张的阻力。肺弹性阻力主要取决于肺顺应性 (Lung Compliance)，肺顺应性越高，弹性阻力越小。

③ 呼吸肌 (Respiratory Muscle)：是产生呼吸运动的肌肉，主要包括吸气肌 (Inspiratory Muscle) 和呼气肌 (Expiratory Muscle)。
▮▮▮▮ⓑ 吸气肌 (Inspiratory Muscle)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 主要的吸气肌：膈肌 (Diaphragm) 和肋间外肌 (External Intercostal Muscle)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 辅助吸气肌：胸锁乳突肌 (Sternocleidomastoid Muscle) 和前锯肌 (Serratus Anterior Muscle) 等，在深吸气时参与活动。
▮▮▮▮ⓔ 呼气肌 (Expiratory Muscle)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 平静呼气时：呼气肌不收缩，主要依靠胸廓和肺的弹性回缩力。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 用力呼气时：肋间内肌 (Internal Intercostal Muscle) 和腹肌 (Abdominal Muscle) 收缩，辅助呼气。

7.2.2 呼吸运动 (Respiratory Movements)

介绍平静呼吸 (Quiet Breathing) 和用力呼吸 (Forced Breathing) 的特点，以及吸气和呼气过程的肌肉活动。

① 平静呼吸 (Quiet Breathing)：又称正常呼吸，是指在安静状态下的呼吸运动。
▮▮▮▮ⓑ 吸气 (Inspiration)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 肌肉活动：膈肌和肋间外肌收缩。膈肌收缩时，膈顶下降，胸腔垂直径增大；肋间外肌收缩时，肋骨上提，胸骨向前上方移动，胸腔前后径和左右径增大。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 胸廓和肺容积变化：胸廓容积扩大，胸膜腔负压增大，肺被牵拉扩张，肺容积增大。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 肺泡压变化：肺泡压下降，低于大气压，外界空气进入肺。
▮▮▮▮ⓕ 呼气 (Expiration)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 肌肉活动：吸气肌舒张，膈肌回升，肋骨和胸骨复位。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 胸廓和肺容积变化：胸廓容积缩小，肺弹性回缩，肺容积缩小。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 肺泡压变化：肺泡压升高，高于大气压，肺内气体排出。

② 用力呼吸 (Forced Breathing)：是指在剧烈运动、疾病等情况下，呼吸深度和频率增加的呼吸运动。
▮▮▮▮ⓑ 用力吸气 (Forced Inspiration)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 肌肉活动：除了膈肌和肋间外肌外，辅助吸气肌也参与收缩，如胸锁乳突肌和前锯肌等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 胸廓和肺容积变化：胸廓和肺容积进一步扩大，吸气更深。
▮▮▮▮ⓔ 用力呼气 (Forced Expiration)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 肌肉活动：呼气肌收缩，如肋间内肌和腹肌。肋间内肌收缩时，肋骨下降；腹肌收缩时，腹内压升高，膈肌进一步上抬，胸腔容积进一步缩小。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 胸廓和肺容积变化：胸廓和肺容积进一步缩小，呼气更彻底。

7.2.3 肺容积与肺容量 (Lung Volumes and Capacities)

定义潮气量 (Tidal Volume, TV)、补吸气量 (Inspiratory Reserve Volume, IRV)、补呼气量 (Expiratory Reserve Volume, ERV)、残气量 (Residual Volume, RV)、肺活量 (Vital Capacity, VC) 和总肺容量 (Total Lung Capacity, TLC) 等指标，以及它们的临床意义。

① 肺容积 (Lung Volume)：是指肺内可以测量的不同分隔容积，主要包括四种基本肺容积。
▮▮▮▮ⓑ 潮气量 (Tidal Volume, TV)：平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量，正常成人约为 500 mL。
▮▮▮▮ⓒ 补吸气量 (Inspiratory Reserve Volume, IRV)：平静吸气末，再尽力吸入的气量，正常成人约为 3000 mL。
▮▮▮▮ⓓ 补呼气量 (Expiratory Reserve Volume, ERV)：平静呼气末，再尽力呼出的气量，正常成人约为 1100 mL。
▮▮▮▮ⓔ 残气量 (Residual Volume, RV)：尽力呼气后，肺内仍残留的气量，不能被呼出，正常成人约为 1200 mL。

② 肺容量 (Lung Capacity)：是指两种或两种以上肺容积的总和，主要包括四种肺容量。
▮▮▮▮ⓑ 深吸气量 (Inspiratory Capacity, IC)：平静呼气末，尽力吸入的气量，IC = TV + IRV，正常成人约为 3500 mL。
▮▮▮▮ⓒ 功能残气量 (Functional Residual Capacity, FRC)：平静呼气末，肺内残留的气量，FRC = ERV + RV，正常成人约为 2300 mL。
▮▮▮▮ⓓ 肺活量 (Vital Capacity, VC)：尽力吸气后，再尽力呼出的气量，VC = IRV + TV + ERV，或 VC = IC + ERV，正常成人约为 4600 mL。
▮▮▮▮ⓔ 总肺容量 (Total Lung Capacity, TLC)：肺内所能容纳的最大气量，TLC = IRV + TV + ERV + RV，或 TLC = VC + RV，正常成人约为 5800 mL。

③ 肺容积和肺容量的临床意义 (Clinical Significance of Lung Volumes and Capacities)：肺容积和肺容量的测定可以反映肺的通气功能，常用于诊断和评估呼吸系统疾病。例如：
▮▮▮▮ⓑ 限制性通气障碍 (Restrictive Ventilatory Impairment)：如肺纤维化 (Pulmonary Fibrosis)、胸廓畸形等，表现为 TLC、VC、IC 和 FRC 均降低。
▮▮▮▮ⓒ 阻塞性通气障碍 (Obstructive Ventilatory Impairment)：如慢性阻塞性肺疾病 (Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)、哮喘 (Asthma) 等，表现为 RV 和 FRC 增加，VC 和 FEV1 (第一秒用力呼气容积) 降低，FEV1/VC 比值降低。

7.2.4 影响肺通气的因素 (Factors Affecting Pulmonary Ventilation)

阐述气道阻力 (Airway Resistance)、肺顺应性 (Lung Compliance) 和胸廓顺应性 (Chest Wall Compliance) 对肺通气的影响。

① 气道阻力 (Airway Resistance)：气道阻力增加会使肺通气量减少，影响气体交换。
▮▮▮▮ⓑ 影响因素：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 气道半径：气道半径是影响气道阻力的最主要因素，气道半径减小，阻力显著增加。如支气管痉挛 (Bronchospasm)、气道分泌物增多等可导致气道半径减小，气道阻力增加。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 气流速度：气流速度增加，阻力也会增加。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 气流类型：层流阻力小于湍流阻力。
▮▮▮▮ⓕ 生理调节：
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 自主神经系统：交感神经 (Sympathetic Nerve) 兴奋，肾上腺素 (Adrenaline) 释放，作用于 β\( _2 \) 受体，使支气管平滑肌舒张，气道阻力降低；副交感神经 (Parasympathetic Nerve) 兴奋，乙酰胆碱 (Acetylcholine, ACh) 释放，使支气管平滑肌收缩，气道阻力增加。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 局部因素：二氧化碳 (CO\( _2 \)) 浓度升高，可引起支气管舒张，气道阻力降低。

② 肺顺应性 (Lung Compliance)：是指肺扩张的难易程度，反映肺的弹性。肺顺应性降低，肺扩张困难，肺通气量减少。
▮▮▮▮ⓑ 定义：肺顺应性 (C\( _L \)) 定义为单位跨肺压 (Transpulmonary Pressure) 变化引起的肺容积变化，\( C_L = \frac{\Delta V}{\Delta P_{tp}} \)，其中 \( \Delta V \) 为肺容积变化，\( \Delta P_{tp} \) 为跨肺压变化。
▮▮▮▮ⓒ 影响因素：
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 肺组织的弹性：肺组织弹性纤维和胶原纤维的含量和状态影响肺顺应性。肺纤维化等疾病可导致肺组织弹性降低，肺顺应性下降。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 肺泡表面张力 (Alveolar Surface Tension)：肺泡表面存在液体层，液体层表面张力有使肺泡回缩的趋势。肺泡表面活性物质 (Pulmonary Surfactant) 可以降低肺泡表面张力，增加肺顺应性。肺泡表面活性物质缺乏，如新生儿呼吸窘迫综合征 (Neonatal Respiratory Distress Syndrome, NRDS)，可导致肺泡表面张力升高，肺顺应性下降。

③ 胸廓顺应性 (Chest Wall Compliance)：是指胸廓扩张的难易程度，反映胸廓的弹性。胸廓顺应性降低，胸廓扩张受限，肺通气量减少。
▮▮▮▮ⓑ 影响因素：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 胸廓的弹性：肋骨、肋软骨和胸廓肌肉的弹性影响胸廓顺应性。胸廓畸形、肋骨骨折等可导致胸廓弹性降低，胸廓顺应性下降。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 呼吸肌的力量：呼吸肌力量不足，如神经肌肉疾病，可导致胸廓扩张受限，胸廓顺应性下降。

7.3 肺换气与气体运输 (Pulmonary Gas Exchange and Gas Transport)

介绍肺泡-毛细血管的气体交换过程，以及氧气 (O\( _2 \)) 和二氧化碳 (CO\( _2 \)) 在血液中的运输形式。

7.3.1 肺泡-毛细血管的气体交换 (Alveolar-Capillary Gas Exchange)

讲解气体交换的扩散原理，影响气体交换的因素，以及通气/血流比值 (Ventilation-Perfusion Ratio, V/Q)。

① 气体交换的扩散原理 (Diffusion Principle of Gas Exchange)：肺泡与肺毛细血管之间的气体交换是通过扩散作用实现的。气体总是从分压高处向分压低处扩散，直到达到平衡。
▮▮▮▮ⓑ 氧气 (O\( _2 \)) 扩散：肺泡气氧分压 (Partial Pressure of Oxygen in Alveolar Gas, P\( _{AO_2} \)) 高于肺毛细血管静脉端血氧分压 (Partial Pressure of Oxygen in Pulmonary Capillary Venous End Blood, P\( _{vO_2} \))，氧气 (O\( _2 \)) 从肺泡扩散进入血液。
▮▮▮▮ⓒ 二氧化碳 (CO\( _2 \)) 扩散：肺毛细血管静脉端血二氧化碳分压 (Partial Pressure of Carbon Dioxide in Pulmonary Capillary Venous End Blood, P\( _{vCO_2} \)) 高于肺泡气二氧化碳分压 (Partial Pressure of Carbon Dioxide in Alveolar Gas, P\( _{ACO_2} \))，二氧化碳 (CO\( _2 \)) 从血液扩散进入肺泡。

② 影响气体交换的因素 (Factors Affecting Gas Exchange)：
▮▮▮▮ⓑ 分压差 (Partial Pressure Gradient)：气体分压差越大，扩散速度越快。肺泡气氧分压 (P\( _{AO_2} \)) 和肺毛细血管静脉端血氧分压 (P\( _{vO_2} \)) 之间的差值，以及肺毛细血管静脉端血二氧化碳分压 (P\( _{vCO_2} \)) 和肺泡气二氧化碳分压 (P\( _{ACO_2} \)) 之间的差值，是气体交换的动力。
▮▮▮▮ⓒ 扩散面积 (Diffusion Area)：气体交换面积越大，扩散量越多。肺泡总面积约为 50-100 m\( ^2 \)，肺气肿 (Emphysema) 等疾病可导致肺泡面积减少，气体交换效率降低。
▮▮▮▮ⓓ 扩散距离 (Diffusion Distance)：气体扩散距离越短，扩散速度越快。肺泡-毛细血管膜厚度增加，如肺水肿 (Pulmonary Edema)、肺间质纤维化 (Pulmonary Interstitial Fibrosis) 等，可导致扩散距离增加，气体交换效率降低。
▮▮▮▮ⓔ 扩散系数 (Diffusion Coefficient)：气体的扩散系数与气体的溶解度和分子量有关。二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的扩散系数约为氧气 (O\( _2 \)) 的 20 倍，因此二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的扩散速度比氧气 (O\( _2 \)) 快。

③ 通气/血流比值 (Ventilation-Perfusion Ratio, V/Q)：是指肺泡通气量 (Ventilation, V) 与肺血流量 (Perfusion, Q) 的比值，反映肺通气与肺血流的匹配程度。
▮▮▮▮ⓑ 正常 V/Q：正常情况下，V/Q 比值约为 0.8-1.0。表示肺泡通气量与肺血流量基本匹配，气体交换效率高。
▮▮▮▮ⓒ V/Q 失调 (V/Q Mismatch)：当肺泡通气量与肺血流量不匹配时，就会发生 V/Q 失调，影响气体交换。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ V/Q 比值降低：如气道阻塞、肺不张等，导致肺泡通气量减少，V/Q 比值降低。肺泡气氧分压 (P\( _{AO_2} \)) 降低，肺泡气二氧化碳分压 (P\( _{ACO_2} \)) 升高，肺泡-毛细血管气体交换减少，引起低氧血症 (Hypoxemia) 和高碳酸血症 (Hypercapnia)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ V/Q 比值升高：如肺栓塞 (Pulmonary Embolism)、肺血管阻塞等，导致肺血流量减少，V/Q 比值升高。肺泡通气良好，但血流灌注不足，气体交换效率降低，也可能引起低氧血症。

7.3.2 氧气在血液中的运输 (Oxygen Transport in Blood)

介绍氧气 (O\( _2 \)) 以物理溶解和与血红蛋白 (Hemoglobin, Hb) 结合两种形式在血液中运输，以及氧解离曲线 (Oxygen Dissociation Curve) 的意义。

① 氧气 (O\( _2 \)) 的运输形式 (Forms of Oxygen Transport)：
▮▮▮▮ⓑ 物理溶解 (Dissolved Oxygen)：少量氧气 (O\( _2 \)) 以物理溶解状态存在于血浆中，约占总氧量的 2%。物理溶解的氧气 (O\( _2 \)) 量与氧分压 (Partial Pressure of Oxygen, PO\( _2 \)) 成正比，符合亨利定律 (Henry's Law)。
▮▮▮▮ⓒ 与血红蛋白 (Hemoglobin, Hb) 结合 (Hemoglobin-Bound Oxygen)：大部分氧气 (O\( _2 \)) 与红细胞 (Erythrocyte) 内的血红蛋白 (Hemoglobin, Hb) 结合，形成氧合血红蛋白 (Oxyhemoglobin, HbO\( _2 \))，约占总氧量的 98%。

② 氧合血红蛋白 (Oxyhemoglobin, HbO\( _2 \)) 的形成与解离 (Formation and Dissociation of Oxyhemoglobin)：
▮▮▮▮ⓑ 氧合 (Oxygenation)：在肺毛细血管中，氧分压 (PO\( _2 \)) 较高，氧气 (O\( _2 \)) 与血红蛋白 (Hb) 结合，形成氧合血红蛋白 (HbO\( _2 \))。
\[ Hb + O_2 \rightleftharpoons HbO_2 \]
▮▮▮▮ⓑ 解离 (Deoxygenation)：在组织毛细血管中，氧分压 (PO\( _2 \)) 较低，氧合血红蛋白 (HbO\( _2 \)) 解离，释放氧气 (O\( _2 \)) 供组织细胞利用。

③ 氧解离曲线 (Oxygen Dissociation Curve)：描述血液中氧合血红蛋白饱和度 (Oxygen Saturation of Hemoglobin, SaO\( _2 \)) 与血氧分压 (PO\( _2 \)) 关系的曲线，呈 S 形。
▮▮▮▮ⓑ S 形特点：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 平台段：当血氧分压 (PO\( _2 \)) 在 60 mmHg 以上时，氧合血红蛋白饱和度 (SaO\( _2 \)) 变化不大，即使血氧分压 (PO\( _2 \)) 降低，氧合血红蛋白饱和度 (SaO\( _2 \)) 仍能维持在较高水平，保证动脉血氧含量 (Arterial Oxygen Content)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 陡直段：当血氧分压 (PO\( _2 \)) 在 60 mmHg 以下时，氧解离曲线陡直下降，氧合血红蛋白饱和度 (SaO\( _2 \)) 随血氧分压 (PO\( _2 \)) 降低而迅速下降，组织释氧量增加，有利于组织供氧。
▮▮▮▮ⓔ 影响因素：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 温度：温度升高，氧解离曲线右移，血红蛋白与氧气 (O\( _2 \)) 的亲和力降低，组织释氧量增加。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ pH 值：pH 值降低 (酸性增强)，氧解离曲线右移，血红蛋白与氧气 (O\( _2 \)) 的亲和力降低，组织释氧量增加，称为 Bohr 效应 (Bohr Effect)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 二氧化碳分压 (PCO\( _2 \))：二氧化碳分压 (PCO\( _2 \)) 升高，氧解离曲线右移，血红蛋白与氧气 (O\( _2 \)) 的亲和力降低，组织释氧量增加，也属于 Bohr 效应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 2,3-二磷酸甘油酸 (2,3-Diphosphoglycerate, 2,3-DPG)：红细胞内 2,3-DPG 浓度升高，氧解离曲线右移，血红蛋白与氧气 (O\( _2 \)) 的亲和力降低，组织释氧量增加。

7.3.3 二氧化碳在血液中的运输 (Carbon Dioxide Transport in Blood)

讲解二氧化碳 (CO\( _2 \)) 以物理溶解、碳酸氢根离子 (Bicarbonate Ion, HCO\( _3^- \)) 和氨基甲酰血红蛋白 (Carbaminohemoglobin) 三种形式在血液中运输。

① 二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的运输形式 (Forms of Carbon Dioxide Transport)：
▮▮▮▮ⓑ 物理溶解 (Dissolved Carbon Dioxide)：少量二氧化碳 (CO\( _2 \)) 以物理溶解状态存在于血浆中，约占总二氧化碳量的 5-10%。物理溶解的二氧化碳 (CO\( _2 \)) 量与二氧化碳分压 (Partial Pressure of Carbon Dioxide, PCO\( _2 \)) 成正比。
▮▮▮▮ⓒ 碳酸氢根离子 (Bicarbonate Ion, HCO\( _3^- \))：大部分二氧化碳 (CO\( _2 \)) 在红细胞内经碳酸酐酶 (Carbonic Anhydrase, CA) 催化，与水 (H\( _2 \)O) 反应生成碳酸 (H\( _2 \)CO\( _3 \))，碳酸 (H\( _2 \)CO\( _3 \)) 迅速解离成碳酸氢根离子 (HCO\( _3^- \)) 和氢离子 (H\( ^+ \))。碳酸氢根离子 (HCO\( _3^- \)) 从红细胞进入血浆，氯离子 (Cl\( ^- \)) 从血浆进入红细胞，维持电荷平衡，称为氯离子转移 (Chloride Shift)。以碳酸氢根离子 (HCO\( _3^- \)) 形式运输的二氧化碳 (CO\( _2 \)) 约占总二氧化碳量的 60-70%。
\[ CO_2 + H_2O \xrightarrow{CA} H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^- \]
▮▮▮▮ⓒ 氨基甲酰血红蛋白 (Carbaminohemoglobin)：少量二氧化碳 (CO\( _2 \)) 与血红蛋白 (Hb) 的氨基结合，形成氨基甲酰血红蛋白 (Carbaminohemoglobin)，约占总二氧化碳量的 20-30%。
\[ Hb-NH_2 + CO_2 \rightleftharpoons Hb-NHCOOH \]

② 二氧化碳 (CO\( _2 \)) 运输的 Haldane 效应 (Haldane Effect)：氧合血红蛋白 (HbO\( _2 \)) 含量降低时，血红蛋白 (Hb) 与二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的结合能力增强，促进二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的运输。反之，氧合血红蛋白 (HbO\( _2 \)) 含量升高时，血红蛋白 (Hb) 与二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的结合能力减弱，有利于二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的释放。Haldane 效应有利于肺部二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的排出和组织二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的摄取。

7.4 呼吸的调节 (Regulation of Respiration)

阐述呼吸中枢 (Respiratory Center) 的定位和功能，以及神经调节 (Neural Regulation) 和化学调节 (Chemical Regulation) 机制，包括中枢化学感受器 (Central Chemoreceptor) 和外周化学感受器 (Peripheral Chemoreceptor) 的作用。

7.4.1 呼吸中枢 (Respiratory Centers)

介绍延髓 (Medulla Oblongata) 和脑桥 (Pons) 的呼吸中枢，以及它们的节律发生和调控功能。

① 呼吸中枢的定位 (Location of Respiratory Centers)：呼吸中枢位于脑干 (Brainstem)，主要分布在延髓 (Medulla Oblongata) 和脑桥 (Pons)。
▮▮▮▮ⓑ 延髓呼吸中枢 (Medullary Respiratory Center)：是呼吸节律的基本发生部位，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 背侧呼吸组 (Dorsal Respiratory Group, DRG)：主要位于延髓孤束核 (Nucleus Tractus Solitarius, NTS) 附近，主要由吸气神经元 (Inspiratory Neuron) 组成，控制吸气运动，产生基本呼吸节律。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 腹侧呼吸组 (Ventral Respiratory Group, VRG)：位于延髓前外侧，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 博钦格复合体 (Bötzinger Complex)：主要由呼气神经元 (Expiratory Neuron) 组成，抑制吸气神经元活动，参与呼气调节。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 前博钦格复合体 (Pre-Bötzinger Complex)：被认为是呼吸节律发生器 (Respiratory Rhythm Generator)，产生呼吸节律。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 后部 VRG：包含吸气和呼气神经元，参与用力呼吸的调节。
▮▮▮▮ⓑ 脑桥呼吸中枢 (Pontine Respiratory Center)：位于脑桥，主要包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 呼吸调整中枢 (Pneumotaxic Center, PC)：又称充吸气中枢，主要功能是抑制吸气，缩短吸气时间，加快呼吸频率。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 长吸气中枢 (Apneustic Center, AC)：主要功能是促进吸气，延长吸气时间，减慢呼吸频率。正常情况下，呼吸调整中枢 (PC) 对长吸气中枢 (AC) 有抑制作用，维持正常呼吸节律。

② 呼吸中枢的功能 (Functions of Respiratory Centers)：
▮▮▮▮ⓑ 产生呼吸节律 (Generation of Respiratory Rhythm)：延髓前博钦格复合体 (Pre-Bötzinger Complex) 被认为是呼吸节律发生器，通过神经元网络的相互作用，产生节律性放电，驱动呼吸运动。
▮▮▮▮ⓒ 调节呼吸运动 (Regulation of Respiratory Movement)：呼吸中枢接受来自外周化学感受器、中枢化学感受器、肺牵张感受器等传入信息，整合后通过传出神经支配呼吸肌，调节呼吸运动的频率和深度，以适应机体代谢需要。

7.4.2 呼吸的神经调节 (Neural Regulation of Respiration)

阐述呼吸中枢的神经支配，以及肺牵张反射 (Pulmonary Stretch Reflex) 和 Hering-Breuer 反射 (Hering-Breuer Reflex)。

① 呼吸中枢的神经支配 (Neural Innervation of Respiratory Centers)：
▮▮▮▮ⓑ 传出神经 (Efferent Nerves)：呼吸中枢发出的传出神经主要包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 膈神经 (Phrenic Nerve)：支配膈肌，控制膈肌的收缩和舒张。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 肋间神经 (Intercostal Nerve)：支配肋间肌，控制肋间肌的收缩和舒张。
▮▮▮▮ⓔ 传入神经 (Afferent Nerves)：传入呼吸中枢的神经主要包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 迷走神经 (Vagus Nerve)：传递来自肺牵张感受器、化学感受器等的信息。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 舌咽神经 (Glossopharyngeal Nerve)：传递来自颈动脉窦化学感受器的信息。

② 肺牵张反射 (Pulmonary Stretch Reflex)：又称肺扩张反射，是一种保护性反射，防止肺过度充气。
▮▮▮▮ⓑ 感受器：肺牵张感受器 (Pulmonary Stretch Receptor) 位于气道平滑肌内，对肺扩张敏感。
▮▮▮▮ⓒ 传入神经：迷走神经 (Vagus Nerve)。
▮▮▮▮ⓓ 中枢：延髓呼吸中枢。
▮▮▮▮ⓔ 传出神经：支配呼吸肌的神经。
▮▮▮▮ⓕ 效应：当肺过度扩张时，肺牵张感受器兴奋，传入冲动通过迷走神经 (Vagus Nerve) 传至延髓呼吸中枢，抑制吸气神经元活动，引起呼气，防止肺过度充气。

③ Hering-Breuer 反射 (Hering-Breuer Reflex)：包括肺扩张反射 (Pulmonary Inflation Reflex) 和肺萎陷反射 (Pulmonary Deflation Reflex)。肺扩张反射即肺牵张反射，肺萎陷反射是指肺萎陷时，刺激肺萎陷感受器，引起吸气，促进肺扩张。Hering-Breuer 反射在新生儿和婴儿中较为明显，在成人平静呼吸时作用较小，但在深呼吸或病理情况下，如气胸 (Pneumothorax)、肺不张 (Atelectasis) 等，可能发挥一定作用。

7.4.3 呼吸的化学调节 (Chemical Regulation of Respiration)

讲解中枢化学感受器 (Central Chemoreceptor) 和外周化学感受器 (Peripheral Chemoreceptor) 对血浆 PCO\( _2 \)、PO\( _2 \) 和 pH 值的敏感性，以及它们对呼吸的调节作用。

① 化学感受器 (Chemoreceptor)：是感受体内化学物质浓度变化的感受器，参与呼吸的化学调节，主要分为中枢化学感受器 (Central Chemoreceptor) 和外周化学感受器 (Peripheral Chemoreceptor)。
▮▮▮▮ⓑ 中枢化学感受器 (Central Chemoreceptor)：位于延髓腹外侧表面，靠近延髓呼吸中枢，对脑脊液 (Cerebrospinal Fluid, CSF) 和动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 和 pH 值敏感。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 敏感物质：主要对二氧化碳分压 (PCO\( _2 \)) 和氢离子浓度 (H\( ^+ \)) 敏感，对氧分压 (PO\( _2 \)) 不敏感。二氧化碳 (CO\( _2 \)) 可以自由通过血脑屏障 (Blood-Brain Barrier, BBB) 进入脑脊液 (CSF)，与水 (H\( _2 \)O) 反应生成碳酸 (H\( _2 \)CO\( _3 \))，碳酸 (H\( _2 \)CO\( _3 \)) 解离产生氢离子 (H\( ^+ \))，刺激中枢化学感受器。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 调节作用：当动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 升高或 pH 值降低时，中枢化学感受器兴奋，刺激延髓呼吸中枢，使呼吸加深加快，增加二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的排出，降低动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \))，升高 pH 值。
▮▮▮▮ⓔ 外周化学感受器 (Peripheral Chemoreceptor)：主要位于颈动脉体 (Carotid Body) 和主动脉体 (Aortic Body)，对动脉血氧分压 (PaO\( _2 \))、二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 和 pH 值敏感。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 敏感物质：对外周动脉血氧分压 (PaO\( _2 \))、二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 和 pH 值均敏感，但对动脉血氧分压 (PaO\( _2 \)) 降低最为敏感。当动脉血氧分压 (PaO\( _2 \)) 低于 60 mmHg 时，外周化学感受器兴奋性显著增加。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 调节作用：当动脉血氧分压 (PaO\( _2 \)) 降低、二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 升高或 pH 值降低时，外周化学感受器兴奋，传入冲动通过舌咽神经 (Glossopharyngeal Nerve) 和迷走神经 (Vagus Nerve) 传至延髓呼吸中枢，反射性地引起呼吸加深加快，增加氧气 (O\( _2 \)) 的摄取和二氧化碳 (CO\( _2 \)) 的排出。

② 化学调节的特点 (Characteristics of Chemical Regulation)：
▮▮▮▮ⓑ 二氧化碳 (CO\( _2 \)) 是最主要的化学调节因素：二氧化碳分压 (PCO\( _2 \)) 的轻微变化即可引起显著的呼吸调节反应。
▮▮▮▮ⓒ 氧分压 (PO\( _2 \)) 降低的呼吸刺激作用较弱：只有当动脉血氧分压 (PaO\( _2 \)) 显著降低 (低于 60 mmHg) 时，外周化学感受器才发挥明显的呼吸刺激作用。
▮▮▮▮ⓓ pH 值变化对呼吸的调节作用：pH 值降低 (酸中毒) 可刺激呼吸，pH 值升高 (碱中毒) 可抑制呼吸。

7.5 呼吸生理的适应性变化 (Adaptive Changes in Respiratory Physiology)

介绍高原低氧环境、运动和潜水等特殊生理条件下呼吸系统的适应性变化。

7.5.1 高原低氧环境下的呼吸适应 (Respiratory Adaptation to High Altitude Hypoxia)

阐述高原低氧环境对呼吸系统的影响，以及机体的适应性反应，如通气量增加和红细胞增多。

① 高原低氧环境对呼吸系统的影响 (Effects of High Altitude Hypoxia on Respiratory System)：
▮▮▮▮ⓑ 低氧血症 (Hypoxemia)：高原地区大气压 (Atmospheric Pressure) 降低，吸入气氧分压 (Partial Pressure of Inspired Oxygen, PIO\( _2 \)) 降低，导致肺泡气氧分压 (P\( _{AO_2} \)) 和动脉血氧分压 (PaO\( _2 \)) 降低，引起低氧血症 (Hypoxemia)。
▮▮▮▮ⓒ 呼吸性碱中毒 (Respiratory Alkalosis)：低氧血症 (Hypoxemia) 刺激外周化学感受器，反射性地引起通气量增加，过度通气 (Hyperventilation) 导致二氧化碳 (CO\( _2 \)) 排出过多，动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 降低，引起呼吸性碱中毒 (Respiratory Alkalosis)。

② 高原低氧环境下的呼吸适应性反应 (Respiratory Adaptation to High Altitude Hypoxia)：
▮▮▮▮ⓑ 通气量增加 (Increased Ventilation)：低氧血症 (Hypoxemia) 刺激外周化学感受器，反射性地引起通气量增加，增加氧气 (O\( _2 \)) 的摄取，提高肺泡气氧分压 (P\( _{AO_2} \)) 和动脉血氧分压 (PaO\( _2 \))。
▮▮▮▮ⓒ 红细胞增多 (Polycythemia)：长期处于低氧环境，肾脏 (Kidney) 释放促红细胞生成素 (Erythropoietin, EPO) 增加，促进骨髓 (Bone Marrow) 造血功能，红细胞 (Erythrocyte) 生成增多，血液携氧能力增强，提高组织供氧。
▮▮▮▮ⓓ 氧解离曲线右移 (Rightward Shift of Oxygen Dissociation Curve)：红细胞内 2,3-DPG 浓度升高，氧解离曲线右移，血红蛋白 (Hb) 与氧气 (O\( _2 \)) 的亲和力降低，组织释氧量增加，有利于组织供氧。
▮▮▮▮ⓔ 肺动脉高压 (Pulmonary Hypertension)：长期低氧环境可引起肺血管收缩，肺血管阻力增加，导致肺动脉高压 (Pulmonary Hypertension)。

7.5.2 运动时的呼吸生理 (Respiratory Physiology during Exercise)

介绍运动时呼吸系统的变化，包括通气量增加、气体交换效率提高和酸碱平衡的维持。

① 运动时呼吸系统的变化 (Changes in Respiratory System during Exercise)：
▮▮▮▮ⓑ 通气量增加 (Increased Ventilation)：运动时，机体代谢增强，氧气 (O\( _2 \)) 消耗增加，二氧化碳 (CO\( _2 \)) 产生增多。为了满足机体代谢需要，通气量显著增加，增加幅度可达安静时的 10-20 倍。通气量增加主要通过呼吸频率 (Respiratory Rate) 和潮气量 (Tidal Volume, TV) 的增加来实现。
▮▮▮▮ⓒ 气体交换效率提高 (Improved Gas Exchange Efficiency)：运动时，肺血流量 (Pulmonary Blood Flow) 增加，肺毛细血管开放数量增多，肺泡-毛细血管气体交换面积增大，气体交换效率提高。
▮▮▮▮ⓓ 肺泡气和动脉血气分压变化不大 (Minimal Changes in Alveolar and Arterial Blood Gas Partial Pressures)：尽管运动时通气量显著增加，但肺泡气氧分压 (P\( _{AO_2} \)) 和动脉血氧分压 (PaO\( _2 \)) 变化不大，动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 甚至可能略有降低，表明呼吸系统具有强大的储备功能，能够有效地维持动脉血气体的稳定。

② 运动时呼吸调节的机制 (Mechanisms of Respiratory Regulation during Exercise)：
▮▮▮▮ⓑ 神经机制 (Neural Mechanisms)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 本体感受器反射 (Proprioceptor Reflex)：运动时，肌肉和关节的本体感受器兴奋，传入冲动刺激呼吸中枢，引起通气量增加。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 皮层辐射 (Cortical Irradiation)：运动时，大脑皮层运动区兴奋，兴奋可扩散至呼吸中枢，引起通气量增加。
▮▮▮▮ⓔ 化学机制 (Chemical Mechanisms)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 变化：运动初期，动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 可能略有升高，刺激中枢和外周化学感受器，引起通气量增加。但随着运动持续，通气量增加足以清除代谢产生的二氧化碳 (CO\( _2 \))，动脉血二氧化碳分压 (PaCO\( _2 \)) 甚至可能略有降低。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 动脉血 pH 值变化：剧烈运动时，乳酸 (Lactic Acid) 产生增多，引起代谢性酸中毒 (Metabolic Acidosis)，动脉血 pH 值降低，刺激外周化学感受器，引起通气量增加。

7.5.3 潜水时的呼吸生理 (Respiratory Physiology during Diving)

描述潜水时呼吸系统的特殊挑战，如高压环境、氧中毒 (Oxygen Toxicity) 和氮麻醉 (Nitrogen Narcosis)，以及潜水反射 (Diving Reflex)。

① 潜水时呼吸系统的特殊挑战 (Special Challenges to Respiratory System during Diving)：
▮▮▮▮ⓑ 高压环境 (High Pressure Environment)：潜水深度增加，环境压力 (Ambient Pressure) 升高。根据波义耳定律 (Boyle's Law)，气体体积与压力成反比，潜水时肺内气体体积缩小，胸腔受压，呼吸肌做功增加，呼吸困难。
▮▮▮▮ⓒ 氧中毒 (Oxygen Toxicity)：在高压环境下，吸入高分压氧气 (High Partial Pressure of Oxygen)，可能引起氧中毒 (Oxygen Toxicity)。氧中毒可损伤肺组织和中枢神经系统 (Central Nervous System, CNS)。肺氧中毒主要表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等；中枢神经系统氧中毒主要表现为抽搐、意识丧失等。
▮▮▮▮ⓓ 氮麻醉 (Nitrogen Narcosis)：在高压环境下，吸入空气中的氮气 (Nitrogen) 分压升高，氮气 (Nitrogen) 溶解于神经组织中，产生麻醉作用，称为氮麻醉 (Nitrogen Narcosis) 或深海麻醉 (Rapture of the Deep)。氮麻醉可引起意识模糊、判断力下降、运动不协调等，严重时可危及生命。
▮▮▮▮ⓔ 减压病 (Decompression Sickness)：上升过快时，溶解在组织中的氮气 (Nitrogen) 来不及通过呼吸排出，在血管和组织中形成气泡，引起减压病 (Decompression Sickness) 或潜水员病 (The Bends)。减压病可引起关节疼痛、皮肤瘙痒、神经系统症状等。

② 潜水反射 (Diving Reflex)：又称哺乳动物潜水反射 (Mammalian Diving Reflex)，是一种在潜水时发生的生理反射，有助于机体适应水下环境。
▮▮▮▮ⓑ 主要成分：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 心动过缓 (Bradycardia)：心率 (Heart Rate) 减慢，降低氧气 (O\( _2 \)) 消耗。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 外周血管收缩 (Peripheral Vasoconstriction)：外周血管收缩，血液重新分配到重要器官，如心脏 (Heart) 和脑 (Brain)，保证重要器官的氧气 (O\( _2 \)) 供应。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 脾脏收缩 (Splenic Contraction)：脾脏收缩释放储存的红细胞 (Erythrocyte)，增加血液携氧能力。
▮▮▮▮ⓕ 诱发因素：面部浸入冷水、屏气 (Breath-Holding) 和低氧血症 (Hypoxemia) 等均可诱发潜水反射。

③ 潜水时的呼吸管理 (Respiratory Management during Diving)：
▮▮▮▮ⓑ 呼吸气体选择：深潜时，通常使用混合气体，如氦氧混合气 (Heliox) 或三混气体 (Trimix)，以降低氮麻醉 (Nitrogen Narcosis) 和氧中毒 (Oxygen Toxicity) 的风险。
▮▮▮▮ⓒ 减压程序：潜水员上升时，需要按照减压表或减压计算机的指示，进行减压停留，缓慢上升，使溶解在组织中的氮气 (Nitrogen) 逐渐释放，防止减压病 (Decompression Sickness) 的发生。

8. 消化系统生理 (Physiology of the Digestive System)

本章系统介绍消化系统的结构与功能，包括消化道的运动、消化液的分泌、食物的消化与吸收，以及消化活动的调节。

8.1 消化系统的结构与功能概述 (Overview of Structure and Function of the Digestive System)

概述消化系统的组成，包括消化道和消化腺，以及消化系统的主要功能。

8.1.1 消化道的组成与分段 (Components and Segments of the Digestive Tract)

消化道 (digestive tract)，又称胃肠道 (gastrointestinal tract) 或 alimentary canal，是从口腔延伸至肛门的连续性管道，是消化系统的主体部分。消化道根据其功能和形态特点，可以分为以下几个主要部分：

① 口腔 (oral cavity)：
▮▮▮▮口腔是消化道的起始部位，食物由此进入消化系统。
▮▮▮▮口腔内包含牙齿、舌和唾液腺导管的开口。
▮▮▮▮口腔的主要功能包括：
▮▮▮▮ⓐ 摄食 (ingestion)：食物进入口腔。
▮▮▮▮ⓑ 机械性消化 (mechanical digestion)：牙齿的咀嚼将食物分割成小块，舌的搅拌混合食物。
▮▮▮▮ⓒ 初步的化学性消化 (initial chemical digestion)：唾液中的唾液淀粉酶开始分解碳水化合物。
▮▮▮▮ⓓ 形成食团 (bolus formation)：经咀嚼和唾液混合的食物形成食团，便于吞咽。

② 咽 (pharynx)：
▮▮▮▮咽是呼吸道和消化道的共同通道，位于口腔和食管之间。
▮▮▮▮在消化系统中，咽主要参与吞咽 (swallowing) 过程，将食团从口腔推送至食管。
▮▮▮▮咽的结构复杂，包括鼻咽、口咽和喉咽，吞咽时需要精细的神经肌肉协调，以防止食物误入呼吸道。

③ 食管 (esophagus)：
▮▮▮▮食管是一条连接咽和胃的肌性管道，长约 25-30 厘米。
▮▮▮▮食管的主要功能是输送食物 (propulsion)，通过蠕动 (peristalsis) 将食团从咽部推入胃内。
▮▮▮▮食管壁的肌层具有强大的收缩能力，能够克服重力，将食物向下输送。
▮▮▮▮食管上、下端各有一个括约肌 (sphincter)：
▮▮▮▮ⓐ 上食管括约肌 (upper esophageal sphincter, UES)：位于咽和食管交界处，防止空气进入食管。
▮▮▮▮ⓑ 下食管括约肌 (lower esophageal sphincter, LES)：位于食管和胃交界处，防止胃内容物反流至食管。

④ 胃 (stomach)：
▮▮▮▮胃是消化道最膨大的部分，位于食管和十二指肠之间，主要功能是储存食物、进行机械性和化学性消化。
▮▮▮▮胃的结构可分为贲门 (cardia)、胃底 (fundus)、胃体 (body) 和胃窦 (antrum) 四个部分。
▮▮▮▮胃壁的肌层发达，具有容受性舒张、蠕动和紧张性收缩等运动形式，有助于食物的机械性消化和与胃液的充分混合。
▮▮▮▮胃腺分泌胃液 (gastric juice)，含有盐酸 (hydrochloric acid, HCl)、胃蛋白酶原 (pepsinogen)、内因子 (intrinsic factor) 等成分，进行蛋白质的初步消化和杀菌等作用。
▮▮▮▮胃通过幽门括约肌 (pyloric sphincter) 与十二指肠相连，控制胃内容物（食糜, chyme）排入小肠的速度。

⑤ 小肠 (small intestine)：
▮▮▮▮小肠是消化道最长的部分，盘曲于腹腔内，是消化和吸收的主要场所。
▮▮▮▮小肠可分为十二指肠 (duodenum)、空肠 (jejunum) 和回肠 (ileum) 三段。
▮▮▮▮小肠内表面积巨大，具有环形皱襞 (plicae circulares)、绒毛 (villi) 和微绒毛 (microvilli) 等结构，显著增加了吸收面积。
▮▮▮▮小肠接受来自胃的食糜，以及来自胰腺和肝脏的消化液（胰液和胆汁），进行进一步的化学性消化。
▮▮▮▮小肠壁的运动形式包括分节运动 (segmentation) 和蠕动 (peristalsis)，促进食糜与消化液的混合和推进，并增加营养物质与肠壁的接触时间，利于吸收。
▮▮▮▮小肠的消化和吸收功能极为强大，几乎所有的营养物质都在小肠被消化和吸收。

⑥ 大肠 (large intestine)：
▮▮▮▮大肠是消化道的末端部分，连接小肠和肛门，主要功能是吸收水分和电解质，形成和储存粪便。
▮▮▮▮大肠可分为盲肠 (cecum)、结肠 (colon)（升结肠、横结肠、降结肠和乙状结肠）和直肠 (rectum) 三段。
▮▮▮▮大肠内壁没有绒毛，但有较多的杯状细胞 (goblet cells)，分泌粘液以润滑肠道内容物。
▮▮▮▮大肠内的细菌群 (gut microbiota) 参与未消化食物残渣的发酵，产生维生素 K 和部分 B 族维生素。
▮▮▮▮大肠的运动形式主要包括分节运动、集团蠕动 (mass movement) 和逆蠕动 (antiperistalsis)，促进粪便的形成和推进。
▮▮▮▮直肠末端为肛管 (anal canal)，通过肛门括约肌 (anal sphincter) 控制排便 (defecation)。

总结消化道的组成与分段，可以用下图概括：

\[ \text{口腔} \rightarrow \text{咽} \rightarrow \text{食管} \rightarrow \text{胃} \rightarrow \text{小肠} (\text{十二指肠} \rightarrow \text{空肠} \rightarrow \text{回肠}) \rightarrow \text{大肠} (\text{盲肠} \rightarrow \text{结肠} \rightarrow \text{直肠}) \rightarrow \text{肛门} \]

8.1.2 消化腺的类型与分布 (Types and Distribution of Digestive Glands)

消化腺 (digestive glands) 是消化系统中分泌消化液的器官，可以分为大消化腺和小消化腺两类。

① 大消化腺 (major digestive glands)：位于消化道外，通过导管将分泌物排入消化道内。主要包括：
▮▮▮▮ⓑ 唾液腺 (salivary glands)：
▮▮▮▮▮▮▮▮分布于口腔周围，主要有腮腺 (parotid glands)、颌下腺 (submandibular glands) 和舌下腺 (sublingual glands) 三对。
▮▮▮▮▮▮▮▮分泌唾液 (saliva)，润湿食物，溶解食物中的可溶性物质，并含有唾液淀粉酶，初步消化淀粉。
▮▮▮▮ⓑ 肝脏 (liver)：
▮▮▮▮▮▮▮▮是人体最大的腺体，位于腹腔右上部。
▮▮▮▮▮▮▮▮分泌胆汁 (bile)，储存在胆囊 (gallbladder) 中，通过胆总管排入十二指肠，参与脂肪的乳化和吸收。
▮▮▮▮▮▮▮▮肝脏还具有代谢、解毒、合成等多种重要功能，但其在消化系统中主要作为消化腺发挥作用。
▮▮▮▮ⓒ 胰腺 (pancreas)：
▮▮▮▮▮▮▮▮位于胃的后下方，横卧于腹后壁。
▮▮▮▮▮▮▮▮分泌胰液 (pancreatic juice)，通过胰管排入十二指肠，含有多种消化酶，几乎可以消化所有的食物成分（碳水化合物、蛋白质和脂肪）。
▮▮▮▮▮▮▮▮胰腺还具有内分泌功能，分泌胰岛素 (insulin) 和胰高血糖素 (glucagon) 等激素，调节血糖。

② 小消化腺 (minor digestive glands)：位于消化道壁内，直接将分泌物排入消化道腔内。主要包括：
▮▮▮▮ⓑ 胃腺 (gastric glands)：
▮▮▮▮▮▮▮▮分布于胃粘膜内，主要有贲门腺、胃底腺和幽门腺。
▮▮▮▮▮▮▮▮分泌胃液，含有盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子等成分，参与蛋白质的消化和胃粘膜的保护。
▮▮▮▮ⓑ 肠腺 (intestinal glands)：
▮▮▮▮▮▮▮▮分布于小肠粘膜内，包括 Lieberkühn 腺和 Brunner 腺（仅位于十二指肠粘膜下层）。
▮▮▮▮▮▮▮▮分泌肠液 (intestinal juice)，含有多种消化酶，参与食物的最终消化。
▮▮▮▮▮▮▮▮Brunner 腺还分泌碱性粘液，中和来自胃的酸性食糜，保护十二指肠粘膜。

消化腺的类型与分布总结如下表：

8.1.3 消化系统的基本功能 (Basic Functions of the Digestive System)

消化系统 (digestive system) 的基本功能是为机体提供营养物质，以维持生命活动。其主要功能可以概括为以下四个基本过程：

① 摄食 (ingestion)：
▮▮▮▮指食物通过口腔进入消化道的过程。
▮▮▮▮这是一个主动过程，受到食欲、食物的感官特性和神经内分泌调节的影响。

② 消化 (digestion)：
▮▮▮▮指将食物中复杂的、大分子的营养物质分解为简单的、小分子的、可吸收的营养物质的过程。
▮▮▮▮消化过程包括机械性消化和化学性消化两个方面：
▮▮▮▮ⓐ 机械性消化 (mechanical digestion)：通过消化道的运动（如咀嚼、搅拌、蠕动等），将食物分割、研磨、混合，增加食物与消化液的接触面积，并推动食物在消化道内运行。
▮▮▮▮ⓑ 化学性消化 (chemical digestion)：通过消化液中各种消化酶的作用，将大分子营养物质（如碳水化合物、蛋白质、脂肪）分解为小分子营养物质（如单糖、氨基酸、脂肪酸和甘油）。
▮▮▮▮化学性消化主要发生在口腔、胃和小肠，其中小肠是化学性消化的主要场所。

③ 吸收 (absorption)：
▮▮▮▮指将消化后的小分子营养物质、水、无机盐和维生素等，通过消化道粘膜上皮细胞进入血液和淋巴的过程。
▮▮▮▮吸收主要发生在小肠，特别是空肠和回肠，小肠的巨大表面积和特殊的结构（如绒毛和微绒毛）极大地提高了吸收效率。
▮▮▮▮胃和大肠也有一定的吸收功能，但主要吸收水、无机盐和部分脂溶性物质。

④ 排泄 (elimination)：
▮▮▮▮指将未消化和未吸收的食物残渣、消化道分泌物、脱落的上皮细胞以及细菌等，通过肛门排出体外的过程，即排粪 (defecation)。
▮▮▮▮排泄的主要目的是清除体内代谢废物和维持机体内部环境的稳定。

消化系统的基本功能可以用下图概括：

\[ \text{摄食} \rightarrow \text{消化} (\text{机械性消化} + \text{化学性消化}) \rightarrow \text{吸收} \rightarrow \text{排泄} \]

8.2 消化道的运动 (Motility of the Digestive Tract)

详细讲解消化道的运动形式，包括吞咽运动、胃的运动、小肠的运动和大肠的运动，以及运动的神经和体液调节。

8.2.1 吞咽运动 (Swallowing)

吞咽运动 (swallowing)，又称 deglutition，是将食物从口腔经咽和食管送入胃内的复杂反射性动作。吞咽运动可以分为三个阶段：口腔期 (oral phase)、咽期 (pharyngeal phase) 和 食管期 (esophageal phase)。

① 口腔期 (oral phase)：随意控制阶段。
▮▮▮▮当食物在口腔内经过咀嚼和唾液混合形成食团后，吞咽运动开始。
▮▮▮▮舌尖上抬，抵住硬腭前部，将食团向后推移至口咽部。
▮▮▮▮此阶段为随意运动，受意识控制。

② 咽期 (pharyngeal phase)：不随意控制阶段，反射性过程。
▮▮▮▮当食团进入口咽部，刺激咽后壁的感受器，引发吞咽反射 (swallowing reflex)。
▮▮▮▮一系列快速而协调的动作发生，以确保食团顺利进入食管，并防止误入呼吸道：
▮▮▮▮ⓐ 软腭上抬 (soft palate elevation)：封闭鼻咽腔，防止食物反流至鼻腔。
▮▮▮▮ⓑ 声门关闭 (glottis closure)：会厌软骨 (epiglottis) 向后下方倾倒，覆盖喉入口，声带 (vocal cords) 紧闭，防止食物进入气管。
▮▮▮▮ⓒ 呼吸暂停 (apnea)：短暂的呼吸暂停，进一步减少食物误入呼吸道的风险。
▮▮▮▮ⓓ 咽部肌肉收缩 (pharyngeal muscle contraction)：咽部肌肉依次收缩，将食团快速推入食管。
▮▮▮▮ⓔ 上食管括约肌开放 (UES relaxation)：上食管括约肌舒张，允许食团进入食管。
▮▮▮▮咽期是一个快速而不随意控制的反射性过程，主要受脑干 (brainstem) 吞咽中枢的调控。

③ 食管期 (esophageal phase)：不随意控制阶段，蠕动运动为主。
▮▮▮▮当食团进入食管后，食管期开始。
▮▮▮▮食管通过蠕动 (peristalsis) 将食团向下推送至胃。
▮▮▮▮蠕动是一种环形肌肉和纵行肌肉协调收缩和舒张的波浪式运动。
▮▮▮▮在食团前方，环形肌肉舒张，纵行肌肉收缩，使食管腔扩张；在食团后方，环形肌肉收缩，纵行肌肉舒张，挤压食管腔，推动食团前进。
▮▮▮▮食管蠕动主要有两种类型：
▮▮▮▮ⓐ 原发性蠕动 (primary peristalsis)：由吞咽反射启动，从食管上端向下传播至下端，推动食团进入胃。
▮▮▮▮ⓑ 继发性蠕动 (secondary peristalsis)：当食团未能一次性完全进入胃，或食管内残留食物残渣时，局部刺激食管壁感受器，引发继发性蠕动，清除食管内的残留物。
▮▮▮▮当食团到达食管下端时，下食管括约肌舒张 (LES relaxation)，允许食团进入胃。
▮▮▮▮食管期也是一个不随意控制的过程，主要受神经和体液因素的调节。

吞咽运动的神经控制主要涉及脑干吞咽中枢和相关的脑神经，如三叉神经 (trigeminal nerve, CN V)、舌咽神经 (glossopharyngeal nerve, CN IX)、迷走神经 (vagus nerve, CN X) 和舌下神经 (hypoglossal nerve, CN XII)。

8.2.2 胃的运动 (Gastric Motility)

胃的运动 (gastric motility) 主要包括三种形式：容受性舒张 (receptive relaxation)、蠕动 (peristalsis) 和 紧张性收缩 (tonic contraction)。

① 容受性舒张 (receptive relaxation)：
▮▮▮▮当食物经食管进入胃时，胃壁肌肉发生舒张，胃容积增大，以容纳食物。
▮▮▮▮这种舒张是反射性的，由迷走神经介导，称为迷走-迷走反射 (vago-vagal reflex)。
▮▮▮▮容受性舒张使胃的容积可以从空腹时的 50 毫升扩展至 1-1.5 升，甚至更大，而胃内压力变化不大。

② 蠕动 (peristalsis)：
▮▮▮▮胃的蠕动是一种环形肌肉收缩和舒张的波浪式运动，主要发生在胃体和胃窦部。
▮▮▮▮胃蠕动的功能包括：
▮▮▮▮ⓐ 混合 (mixing)：胃蠕动将食物与胃液充分混合，形成食糜。
▮▮▮▮ⓑ 研磨 (grinding)：胃的强烈蠕动可以研磨食物，将食物颗粒进一步缩小。
▮▮▮▮ⓒ 排空 (emptying)：胃蠕动将食糜向幽门方向推送，最终排入十二指肠。
▮▮▮▮胃蠕动的频率约为每分钟 3 次，强度和频率受多种因素调节，如胃内容物的性质、神经和体液因素等。

③ 紧张性收缩 (tonic contraction)：
▮▮▮▮胃壁肌肉持续性的收缩，主要发生在胃底和胃体上部。
▮▮▮▮紧张性收缩在胃内产生一定的压力，有助于维持胃的形状，并促进胃内容物与胃液的混合。

胃排空 (gastric emptying) 是指胃内容物（食糜）从胃排入十二指肠的过程。胃排空是一个受精细调节的过程，影响因素众多，主要包括：

① 胃内因素 (gastric factors)：
▮▮▮▮ⓑ 胃内容物的容积 (volume of gastric contents)：胃内容物容积越大，胃排空速度越快。胃壁的牵张刺激胃排空。
▮▮▮▮ⓒ 胃内容物的性质 (nature of gastric contents)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 液体比固体排空快。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 等渗溶液比高渗或低渗溶液排空快。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 酸性食糜比碱性食糜排空慢。
▮▮▮▮ⓖ 胃酸分泌 (gastric acid secretion)：适量的胃酸分泌可以促进胃排空，但过多的胃酸分泌反而会抑制胃排空。

② 十二指肠因素 (duodenal factors)：
▮▮▮▮十二指肠内的多种因素可以反射性地抑制胃排空，称为十二指肠反射 (duodenal reflex) 或 肠胃反射 (entero-gastric reflex)。
▮▮▮▮这些因素包括：
▮▮▮▮ⓐ 十二指肠内的酸性食糜 (acidic chyme in duodenum)：酸性食糜进入十二指肠，刺激十二指肠粘膜感受器，抑制胃排空，防止十二指肠负荷过重。
▮▮▮▮ⓑ 十二指肠内的脂肪 (fat in duodenum)：脂肪是消化最慢的营养物质，脂肪性食糜进入十二指肠，强烈抑制胃排空，为脂肪的消化和吸收争取时间。
▮▮▮▮ⓒ 十二指肠内的高渗溶液 (hypertonic solution in duodenum)：高渗溶液进入十二指肠，引起水分从血液进入肠腔，导致肠腔扩张，刺激十二指肠粘膜感受器，抑制胃排空，防止肠内容物渗透压过高。
▮▮▮▮ⓓ 十二指肠内的扩张或刺激 (distension or irritation of duodenum)：十二指肠扩张或受到刺激，如炎症、损伤等，均可抑制胃排空。

③ 神经和体液因素 (neural and humoral factors)：
▮▮▮▮ⓑ 神经调节 (neural regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 迷走神经 (vagus nerve)：兴奋性，促进胃蠕动和胃排空。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 交感神经 (sympathetic nerve)：抑制性，抑制胃蠕动和胃排空。
▮▮▮▮ⓔ 体液调节 (humoral regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 胃泌素 (gastrin)：促进胃蠕动和胃排空。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK)：抑制胃排空，促进胆汁和胰液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 促胰液素 (secretin)：抑制胃排空，促进胰液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 抑胃肽 (gastric inhibitory peptide, GIP)：抑制胃酸分泌和胃蠕动，减缓胃排空。

胃排空速度的调节是一个复杂的生理过程，受到多种因素的协同作用，以确保消化和吸收的顺利进行。

8.2.3 小肠的运动 (Small Intestinal Motility)

小肠的运动 (small intestinal motility) 主要包括两种基本形式：分节运动 (segmentation) 和 蠕动 (peristalsis)。

① 分节运动 (segmentation)：
▮▮▮▮是小肠最主要的运动形式，主要发生在空肠和回肠。
▮▮▮▮分节运动表现为小肠环形肌的节律性收缩和舒张，将小肠内容物分割成若干节段，然后这些节段又重新合并，如此反复进行。
▮▮▮▮分节运动的功能主要包括：
▮▮▮▮ⓐ 混合 (mixing)：将食糜与胰液、胆汁和肠液充分混合，促进消化酶与食物的充分接触，加速化学性消化。
▮▮▮▮ⓑ 搅拌 (churning)：使食糜在小肠腔内来回翻动，增加食糜与肠粘膜的接触面积，促进营养物质的吸收。
▮▮▮▮分节运动的频率在十二指肠最高，向回肠逐渐降低。

② 蠕动 (peristalsis)：
▮▮▮▮小肠蠕动与食管蠕动类似，是一种环形肌肉和纵行肌肉协调收缩和舒张的波浪式运动。
▮▮▮▮小肠蠕动的速度较慢，推进距离较短，主要功能是推进食糜 (propulsion)，将食糜缓慢地向大肠方向推进。
▮▮▮▮小肠蠕动通常较弱，但有时也会发生蠕动高潮 (peristaltic rush)，表现为强烈而快速的蠕动，将小肠内容物迅速推向大肠，常见于肠道受到强烈刺激时，如细菌感染、食物中毒等，是机体的一种保护性反射，旨在快速清除肠道内的有害物质。

除了分节运动和蠕动外，小肠还有一些其他形式的运动，如绒毛运动 (villus motility) 和 黏膜肌收缩 (muscularis mucosae contraction)。
▮▮▮▮绒毛运动是指小肠绒毛的节律性收缩和舒张，可以促进绒毛内淋巴管和毛细血管的淋巴和血液循环，加速营养物质的吸收。
▮▮▮▮黏膜肌收缩是指小肠黏膜肌层的收缩，可以改变肠粘膜的皱褶形态，增加肠粘膜的表面积，也有助于营养物质的吸收。

小肠运动的调节主要受神经和体液因素的影响，与胃的运动调节类似，迷走神经兴奋促进小肠运动，交感神经兴奋抑制小肠运动，胃肠激素如胃动素 (motilin) 可以促进小肠蠕动。

8.2.4 大肠的运动 (Large Intestinal Motility)

大肠的运动 (large intestinal motility) 主要包括三种形式：分节运动 (segmentation)、集团蠕动 (mass movement) 和 排便反射 (defecation reflex)。

① 分节运动 (segmentation)：
▮▮▮▮大肠的分节运动与小肠的分节运动类似，但频率较低，强度较弱。
▮▮▮▮大肠的分节运动主要发生在结肠，表现为结肠袋 (haustra) 的节律性收缩和舒张。
▮▮▮▮大肠分节运动的功能主要是混合 (mixing) 和 搅拌 (churning)，将肠内容物与肠液充分混合，促进水分和电解质的吸收，并有助于细菌对未消化食物残渣的发酵。

② 集团蠕动 (mass movement)：
▮▮▮▮是一种强烈的蠕动，发生频率较低，通常每天发生 1-3 次，每次持续数分钟至数十分钟。
▮▮▮▮集团蠕动表现为结肠壁的大范围、强烈的收缩，将结肠内容物（粪便）快速地向远端推进，最终推入直肠。
▮▮▮▮集团蠕动通常发生在进食后，特别是早餐后，称为胃结肠反射 (gastrocolic reflex) 和 十二指肠结肠反射 (duodenocolic reflex)。
▮▮▮▮这些反射由胃和十二指肠的扩张刺激引起，通过神经和体液途径传递至结肠，诱发集团蠕动。

③ 排便反射 (defecation reflex)：
▮▮▮▮当粪便进入直肠，直肠壁扩张，刺激直肠壁的感受器，引发排便反射。
▮▮▮▮排便反射是一种脊髓反射 (spinal reflex)，但受高级神经中枢的调控。
▮▮▮▮排便反射的传入神经将刺激信号传递至脊髓腰骶段的排便反射中枢，传出神经兴奋盆神经 (pelvic nerve)，引起：
▮▮▮▮ⓐ 乙状结肠和直肠收缩 (contraction of sigmoid colon and rectum)：增强肠道蠕动，推动粪便向下移动。
▮▮▮▮ⓑ 内肛门括约肌舒张 (relaxation of internal anal sphincter)：内肛门括约肌是平滑肌，受自主神经支配，舒张是不随意控制的。
▮▮▮▮与此同时，外肛门括约肌 (external anal sphincter) 和 肛提肌 (levator ani muscle) 处于收缩状态，阻止排便。
▮▮▮▮当排便意愿强烈时，大脑皮层发出指令，抑制外肛门括约肌和肛提肌的收缩，使其舒张，同时屏气用力，增加腹压，辅助排便。
▮▮▮▮排便是一个复杂的生理过程，受到神经和体液因素的精细调控，也受到生活习惯、饮食结构和精神心理因素的影响。

8.2.5 消化道运动的调节 (Regulation of Digestive Tract Motility)

消化道运动的调节 (regulation of digestive tract motility) 主要通过神经调节 (neural regulation) 和 体液调节 (humoral regulation) 两种方式进行。

① 神经调节 (neural regulation)：
▮▮▮▮消化道的神经调节主要包括自主神经系统 (autonomic nervous system) 和 肠神经系统 (enteric nervous system, ENS)。
▮▮▮▮ⓐ 自主神经系统 (autonomic nervous system)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 副交感神经 (parasympathetic nervous system)：主要是迷走神经，对消化道运动起兴奋作用，促进消化道蠕动、分泌和括约肌舒张。迷走神经释放乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh)，作用于消化道平滑肌的 M 受体，引起肌肉收缩。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 交感神经 (sympathetic nervous system)：对消化道运动起抑制作用，抑制消化道蠕动、分泌和括约肌收缩。交感神经释放去甲肾上腺素 (norepinephrine, NE)，作用于消化道平滑肌的 α 和 β 受体，引起肌肉舒张或收缩，总体效应是抑制消化道活动。
▮▮▮▮ⓓ 肠神经系统 (enteric nervous system, ENS)：
▮▮▮▮▮▮▮▮又称“肠脑 (gut brain)”，是消化系统特有的神经系统，独立于中枢神经系统，但又与其保持联系。
▮▮▮▮▮▮▮▮ENS 位于消化道壁内，由两个神经丛组成：肌间神经丛 (myenteric plexus) 和 粘膜下神经丛 (submucosal plexus)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 肌间神经丛 (myenteric plexus)：位于环形肌和纵行肌之间，主要控制消化道的运动，如蠕动、分节运动等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 粘膜下神经丛 (submucosal plexus)：位于粘膜下层，主要控制消化道的分泌、血管舒缩和粘膜的吸收功能。
▮▮▮▮▮▮▮▮ENS 可以独立地调节消化道运动和分泌，也可以接受来自自主神经系统的调控。
▮▮▮▮▮▮▮▮ENS 的神经递质种类繁多，包括乙酰胆碱、神经肽 (如血管活性肠肽, vasoactive intestinal peptide, VIP; 物质 P, substance P) 和一氧化氮 (nitric oxide, NO) 等，它们共同参与消化道功能的调节。

② 体液调节 (humoral regulation)：
▮▮▮▮消化道的体液调节主要通过胃肠激素 (gastrointestinal hormones) 和 局部激素样物质 (paracrines) 进行。
▮▮▮▮胃肠激素是由消化道粘膜内分泌细胞分泌的激素，通过血液循环作用于消化道或其他靶器官，调节消化道的运动、分泌和吸收等功能。
▮▮▮▮主要的胃肠激素包括：
▮▮▮▮ⓐ 胃泌素 (gastrin)：主要由胃窦 G 细胞分泌，刺激胃酸分泌、胃粘膜生长和胃运动。
▮▮▮▮ⓑ 胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK)：主要由十二指肠和空肠 I 细胞分泌，刺激胰酶分泌、胆囊收缩和 Oddi 括约肌舒张，抑制胃排空。
▮▮▮▮ⓒ 促胰液素 (secretin)：主要由十二指肠 S 细胞分泌，刺激胰液分泌（主要是碳酸氢盐）、胆汁分泌，抑制胃酸分泌和胃运动。
▮▮▮▮ⓓ 抑胃肽 (gastric inhibitory peptide, GIP)：主要由十二指肠和空肠 K 细胞分泌，抑制胃酸分泌和胃蠕动，促进胰岛素释放。
▮▮▮▮ⓔ 胃动素 (motilin)：主要由十二指肠和空肠 M 细胞分泌，促进胃肠蠕动，特别是胃和十二指肠的蠕动，参与胃肠道移行性复合运动 (migrating motor complex, MMC) 的调节。
▮▮▮▮局部激素样物质，如组胺 (histamine)、前列腺素 (prostaglandins) 和生长抑素 (somatostatin) 等，也参与消化道功能的局部调节。

神经调节和体液调节相互协调，共同维持消化道运动的正常功能，以适应不同的生理状态和消化需求。

8.3 消化液的分泌 (Secretion of Digestive Juices)

系统介绍唾液、胃液、胰液、胆汁和肠液的成分、分泌调节和生理作用。

8.3.1 唾液 (Saliva)

唾液 (saliva) 是由唾液腺 (salivary glands) 分泌的混合液，主要由水、无机盐、有机物（如唾液淀粉酶、粘液蛋白、溶菌酶、免疫球蛋白 A 等）组成。

① 唾液的成分 (composition of saliva)：
▮▮▮▮ⓑ 水 (water)：占唾液的 99% 以上，是唾液的主要成分，作为溶剂，溶解食物中的可溶性物质，并参与化学反应。
▮▮▮▮ⓒ 无机盐 (inorganic salts)：包括钠离子 (Na\(^+\))、钾离子 (K\(^+\))、氯离子 (Cl\(^-\))、碳酸氢根离子 (HCO\(^-_3\))、钙离子 (Ca\(^{2+}\))、磷酸盐 (phosphate) 等，维持唾液的渗透压和 pH 值，缓冲口腔内的酸性物质，保护牙齿。
▮▮▮▮ⓓ 有机物 (organic substances)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 唾液淀粉酶 (salivary amylase)：又称 α-淀粉酶或唾液酶 (ptyalin)，是唾液中最重要的消化酶，可以水解淀粉和糖原等 α-1,4-糖苷键，将多糖分解为麦芽糖和少量葡萄糖，开始碳水化合物的初步消化。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 粘液蛋白 (mucin)：是一种糖蛋白，使唾液具有粘性，润滑食物，便于吞咽，并保护口腔粘膜。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 溶菌酶 (lysozyme)：具有杀菌作用，可以溶解细菌细胞壁，抑制口腔内细菌的生长，维持口腔卫生。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 免疫球蛋白 A (immunoglobulin A, IgA)：是一种抗体，可以抵抗口腔内的病原微生物，增强口腔的免疫防御功能。
▮▮▮▮▮▮▮▮❾ 舌脂酶 (lingual lipase)：由舌后部腺体分泌，在口腔内和胃内均可发挥作用，初步消化脂肪，但作用较弱。
▮▮▮▮▮▮▮▮❿ 其他成分：如凝血因子、表皮生长因子、神经生长因子等，可能参与口腔粘膜的修复和保护。

② 唾液的分泌调节 (regulation of saliva secretion)：
▮▮▮▮唾液分泌主要受神经调节，特别是副交感神经 (parasympathetic nervous system) 的调节。
▮▮▮▮唾液腺的神经支配主要来自副交感神经和交感神经，其中副交感神经的调节作用更为重要。
▮▮▮▮ⓐ 神经调节 (neural regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 副交感神经 (parasympathetic nerve)：兴奋性，是唾液分泌的主要调节途径。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮刺激唾液腺的副交感神经，如舌咽神经和面神经 (facial nerve, CN VII)，释放乙酰胆碱，作用于唾液腺细胞的 M 受体，引起唾液腺细胞内钙离子浓度升高，促进唾液分泌，分泌量大，且富含水和酶。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 交感神经 (sympathetic nerve)：兴奋性，但作用较弱。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮刺激唾液腺的交感神经，如颈上神经节发出的神经纤维，释放去甲肾上腺素，作用于唾液腺细胞的 β 受体，也促进唾液分泌，但分泌量少，且粘稠，富含粘液蛋白，酶含量相对较低。
▮▮▮▮ⓑ 条件反射和非条件反射 (conditioned and unconditioned reflexes)：
▮▮▮▮▮▮▮▮唾液分泌受条件反射和非条件反射的共同调节。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 非条件反射 (unconditioned reflex)：由食物的物理或化学刺激直接作用于口腔粘膜感受器引起，如食物的酸味、甜味、苦味、咸味、机械刺激等，通过传入神经将信号传递至脑干唾液分泌中枢，再通过传出神经支配唾液腺分泌唾液。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 条件反射 (conditioned reflex)：由食物的视觉、嗅觉、听觉甚至思维等条件刺激引起，如看到食物、闻到食物香味、听到食物的声音、想到食物等，通过大脑皮层建立的条件反射通路，最终也作用于脑干唾液分泌中枢，引起唾液分泌，称为“望梅止渴”。

③ 唾液的生理作用 (physiological functions of saliva)：
▮▮▮▮ⓑ 润湿和溶解食物 (moistening and dissolving food)：唾液中的水和粘液蛋白润湿食物，便于咀嚼和吞咽；唾液溶解食物中的可溶性物质，刺激味蕾，产生味觉。
▮▮▮▮ⓒ 消化作用 (digestion)：唾液淀粉酶开始初步消化碳水化合物，将淀粉分解为麦芽糖和少量葡萄糖。
▮▮▮▮ⓓ 清洁和保护口腔 (cleaning and protecting oral cavity)：唾液不断冲洗口腔，清除食物残渣和细菌，保持口腔清洁；粘液蛋白覆盖口腔粘膜，形成保护层，防止机械损伤和化学刺激；溶菌酶和 IgA 具有杀菌和抑菌作用，增强口腔的免疫防御功能。
▮▮▮▮ⓔ 排泄作用 (excretion)：唾液可以排泄某些代谢废物和药物，如重金属、碘化物等。

8.3.2 胃液 (Gastric Juice)

胃液 (gastric juice) 是由胃粘膜内的各种胃腺 (gastric glands) 分泌的混合液，主要由盐酸 (HCl)、胃蛋白酶原 (pepsinogen)、粘液 (mucus)、内因子 (intrinsic factor) 和少量水、无机盐等组成。

① 胃液的成分 (composition of gastric juice)：
▮▮▮▮ⓑ 盐酸 (hydrochloric acid, HCl)：由胃底腺的壁细胞 (parietal cells) 分泌，是胃液中最重要的成分之一。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 激活胃蛋白酶原 (activation of pepsinogen)：盐酸将无活性的胃蛋白酶原激活为有活性的胃蛋白酶 (pepsin)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 提供酸性环境 (providing acidic environment)：胃酸使胃液 pH 值维持在 0.8-1.5 的强酸性环境，是胃蛋白酶发挥最佳消化作用的必要条件，也有利于食物的初步水解和杀菌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 杀菌作用 (bactericidal action)：胃酸可以杀死随食物进入胃内的细菌，防止肠道感染。
▮▮▮▮ⓕ 胃蛋白酶原 (pepsinogen)：由胃底腺的主细胞 (chief cells) 分泌，是一种无活性的酶原，在盐酸或已激活的胃蛋白酶的作用下，水解自身部分肽链，转变为有活性的胃蛋白酶。
▮▮▮▮▮▮▮▮胃蛋白酶是一种内肽酶，主要水解蛋白质分子肽链中苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸和亮氨酸氨基端的肽键，将蛋白质分解为分子量较小的肽和少量氨基酸，开始蛋白质的初步消化。
▮▮▮▮ⓒ 粘液 (mucus)：由胃粘膜表面的粘液细胞 (mucous cells) 和胃腺的颈粘液细胞 (mucous neck cells) 分泌，是一种粘稠的糖蛋白，覆盖在胃粘膜表面，形成一层保护屏障，称为胃粘膜屏障 (gastric mucosal barrier)。
▮▮▮▮▮▮▮▮胃粘液屏障具有重要的保护作用：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 物理屏障 (physical barrier)：粘液层覆盖胃粘膜，阻止胃酸和胃蛋白酶直接接触胃粘膜上皮细胞，防止胃粘膜自身消化。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 化学屏障 (chemical barrier)：粘液中含有碳酸氢根离子 (HCO\(^-_3\))，可以中和胃腔表面的氢离子 (H\(^+\))，在胃粘膜表面形成一个 pH 值相对较高的微环境，减轻胃酸对胃粘膜的损伤。
▮▮▮▮ⓓ 内因子 (intrinsic factor, IF)：由胃底腺的壁细胞分泌，是一种糖蛋白，与维生素 B\(_{12}\) 结合，形成复合物，保护维生素 B\(_{12}\) 在小肠上段不被破坏，并促进维生素 B\(_{12}\) 在回肠的吸收。
▮▮▮▮▮▮▮▮缺乏内因子会导致恶性贫血 (pernicious anemia)，因为维生素 B\(_{12}\) 吸收障碍，影响红细胞的生成。
▮▮▮▮ⓔ 其他成分：如胃脂肪酶 (gastric lipase)，由主细胞分泌，初步消化脂肪，但作用较弱；凝乳酶 (rennin)，主要存在于婴儿胃液中，使牛奶中的酪蛋白凝固，便于消化；少量水、无机盐和激素等。

② 胃液的分泌调节 (regulation of gastric juice secretion)：
▮▮▮▮胃液分泌受神经和体液的双重调节，可以分为三个时相：头期 (cephalic phase)、胃期 (gastric phase) 和 肠期 (intestinal phase)。
▮▮▮▮ⓐ 头期 (cephalic phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮在进食前或进食初期发生，约占胃液总分泌量的 20-30%。
▮▮▮▮▮▮▮▮由食物的视觉、嗅觉、味觉、咀嚼和吞咽等刺激引起，通过神经反射途径调节胃液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 神经反射 (neural reflex)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮条件反射和非条件反射均参与头期胃液分泌的调节。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮视觉、嗅觉、味觉等刺激通过传入神经传递至大脑皮层和下丘脑，再通过传出神经（主要是迷走神经）兴奋胃腺，促进胃液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮咀嚼和吞咽的机械刺激也通过传入神经直接兴奋脑干迷走神经背核，再通过迷走神经传出，促进胃液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 胃泌素 (gastrin)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮迷走神经兴奋胃窦 G 细胞，释放胃泌素，胃泌素通过血液循环作用于胃底腺的壁细胞和主细胞，进一步促进胃酸和胃蛋白酶原的分泌。
▮▮▮▮ⓑ 胃期 (gastric phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮当食物进入胃后发生，约占胃液总分泌量的 60-70%，是胃液分泌的主要时相。
▮▮▮▮▮▮▮▮由胃内容物的扩张、化学刺激（特别是蛋白质消化产物）和 pH 值升高引起，通过神经反射和体液调节途径调节胃液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 胃壁扩张反射 (gastric distension reflex)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮食物进入胃，胃壁扩张，刺激胃壁的机械感受器，通过局部反射和迷走-迷走反射，兴奋胃腺，促进胃液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 化学刺激 (chemical stimulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮蛋白质消化产物（如肽和氨基酸）和咖啡因等化学物质直接刺激胃窦 G 细胞，释放胃泌素，胃泌素进一步促进胃酸和胃蛋白酶原的分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ pH 值的影响 (pH effect)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮胃酸分泌初期，胃液 pH 值下降，当 pH 值降至 2.0 以下时，胃酸分泌受到抑制，形成负反馈调节，防止胃酸分泌过多。
▮▮▮▮ⓒ 肠期 (intestinal phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮当食糜进入十二指肠后发生，约占胃液总分泌量的 10% 左右，是胃液分泌的抑制时相。
▮▮▮▮▮▮▮▮由十二指肠内的酸性食糜、脂肪消化产物和高渗溶液等刺激引起，通过神经反射和体液调节途径抑制胃液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 肠胃反射 (entero-gastric reflex)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮十二指肠内的酸性食糜、脂肪消化产物和高渗溶液等刺激十二指肠粘膜感受器，通过传入神经抑制迷走神经的活动，并兴奋交感神经，抑制胃液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 肠激素 (intestinal hormones)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮十二指肠粘膜内分泌细胞分泌的促胰液素、胆囊收缩素和抑胃肽等肠激素，通过血液循环作用于胃腺，抑制胃酸和胃蛋白酶原的分泌。

③ 胃液的生理作用 (physiological functions of gastric juice)：
▮▮▮▮ⓑ 消化蛋白质 (digestion of proteins)：胃蛋白酶开始初步消化蛋白质，将蛋白质分解为分子量较小的肽和少量氨基酸。
▮▮▮▮ⓒ 杀菌作用 (bactericidal action)：胃酸杀死随食物进入胃内的细菌，防止肠道感染。
▮▮▮▮ⓓ 激活胃蛋白酶原 (activation of pepsinogen)：胃酸将无活性的胃蛋白酶原激活为有活性的胃蛋白酶。
▮▮▮▮ⓔ 促进铁和钙的吸收 (promoting absorption of iron and calcium)：胃酸将食物中的三价铁还原为易于吸收的二价铁，并促进钙盐的溶解，有利于铁和钙的吸收。
▮▮▮▮ⓕ 提供酸性环境 (providing acidic environment)：胃酸提供胃蛋白酶发挥最佳消化作用的酸性环境，并促进胃内容物的初步水解。
▮▮▮▮ⓖ 内因子的作用 (function of intrinsic factor)：内因子与维生素 B\(_{12}\) 结合，促进维生素 B\(_{12}\) 在回肠的吸收。

8.3.3 胰液 (Pancreatic Juice)

胰液 (pancreatic juice) 是由胰腺 (pancreas) 的腺泡细胞 (acinar cells) 分泌的消化液，通过胰管排入十二指肠。胰液是一种碱性液体，富含多种消化酶和碳酸氢盐 (HCO\(^-_3\))。

① 胰液的成分 (composition of pancreatic juice)：
▮▮▮▮ⓑ 水和无机盐 (water and inorganic salts)：胰液中 98% 以上是水，无机盐主要包括钠离子、钾离子、氯离子和碳酸氢根离子。
▮▮▮▮▮▮▮▮碳酸氢根离子 (HCO\(^-_3\)) 是胰液中最重要的无机盐成分，使胰液呈碱性 (pH 7.5-8.0)，中和来自胃的酸性食糜，为小肠内的消化酶提供适宜的 pH 环境。
▮▮▮▮ⓑ 消化酶 (digestive enzymes)：胰液中含有多种消化酶，几乎可以消化所有的食物成分，是消化系统中最重要的消化液。
▮▮▮▮▮▮▮▮根据酶的作用底物不同，胰酶可以分为以下几类：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 蛋白水解酶 (proteolytic enzymes)：主要以酶原 (zymogen) 的形式分泌，包括胰蛋白酶原 (trypsinogen)、糜蛋白酶原 (chymotrypsinogen)、羧肽酶原 (procarboxypeptidase) 和弹性蛋白酶原 (proelastase)。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮这些酶原在小肠内被激活，转变为有活性的胰蛋白酶 (trypsin)、糜蛋白酶 (chymotrypsin)、羧肽酶 (carboxypeptidase) 和弹性蛋白酶 (elastase)。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮胰蛋白酶和糜蛋白酶是内肽酶，水解蛋白质分子肽链内部的肽键；羧肽酶是外肽酶，从肽链的羧基端逐个水解氨基酸；弹性蛋白酶水解弹性蛋白。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 淀粉酶 (amylase)：胰淀粉酶 (pancreatic amylase) 与唾液淀粉酶作用相似，水解淀粉和糖原等 α-1,4-糖苷键，将多糖分解为麦芽糖、麦芽三糖和 α-糊精。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 脂肪酶 (lipase)：胰脂肪酶 (pancreatic lipase) 是消化脂肪最重要的酶，水解甘油三酯 (triglycerides) 为甘油二酯、甘油一酯、甘油和脂肪酸。胰脂肪酶发挥作用需要胆汁酸盐 (bile salts) 和辅脂酶 (colipase) 的辅助。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 核酸酶 (nucleases)：包括脱氧核糖核酸酶 (deoxyribonuclease, DNase) 和核糖核酸酶 (ribonuclease, RNase)，分别水解 DNA 和 RNA，将核酸分解为核苷酸。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 磷脂酶 A\(_{2}\) (phospholipase A\(_{2}\))：水解磷脂，如卵磷脂，生成溶血磷脂和脂肪酸。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 胆固醇酯酶 (cholesterol esterase)：水解胆固醇酯，生成胆固醇和脂肪酸。

② 胰液的分泌调节 (regulation of pancreatic juice secretion)：
▮▮▮▮胰液分泌主要受神经和体液的双重调节，与胃液分泌类似，也分为三个时相：头期 (cephalic phase)、胃期 (gastric phase) 和 肠期 (intestinal phase)，但肠期是胰液分泌的最重要时相。
▮▮▮▮ⓐ 头期 (cephalic phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮由食物的视觉、嗅觉、味觉和咀嚼等刺激引起，通过神经反射途径调节胰液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮迷走神经兴奋胰腺腺泡细胞，促进胰酶分泌，但分泌量较少，且富含酶，碳酸氢盐含量较低。
▮▮▮▮ⓑ 胃期 (gastric phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮由胃扩张和胃泌素刺激引起，通过神经反射和体液调节途径调节胰液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮胃扩张反射和胃泌素均可促进胰酶分泌，但分泌量仍较少，且富含酶，碳酸氢盐含量较低。
▮▮▮▮ⓒ 肠期 (intestinal phase)：
▮▮▮▮▮▮▮▮当酸性食糜进入十二指肠后发生，是胰液分泌的最重要时相，约占胰液总分泌量的 70-80%。
▮▮▮▮▮▮▮▮由十二指肠内的酸性食糜、脂肪消化产物和蛋白质消化产物等刺激引起，通过神经反射和体液调节途径调节胰液分泌。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 促胰液素 (secretin)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮十二指肠粘膜 S 细胞分泌的促胰液素是肠期胰液分泌的最重要体液因素。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮酸性食糜进入十二指肠，刺激 S 细胞释放促胰液素，促胰液素通过血液循环作用于胰腺导管细胞，促进分泌大量富含碳酸氢盐的胰液，中和十二指肠内的酸性食糜，为胰酶发挥作用提供适宜的 pH 环境。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮十二指肠和空肠 I 细胞分泌的胆囊收缩素也是肠期胰液分泌的重要体液因素。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮脂肪和蛋白质消化产物进入十二指肠，刺激 I 细胞释放胆囊收缩素，胆囊收缩素通过血液循环作用于胰腺腺泡细胞，促进分泌大量富含消化酶的胰液。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 迷走-迷走反射 (vago-vagal reflex)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮十二指肠内的刺激也通过传入神经兴奋迷走神经，再通过传出神经兴奋胰腺腺泡细胞和导管细胞，促进胰酶和碳酸氢盐的分泌。

③ 胰酶的激活过程 (activation of pancreatic enzymes)：
▮▮▮▮胰腺分泌的蛋白水解酶均以无活性的酶原形式分泌，以防止胰酶在胰腺内自身消化，引起胰腺炎 (pancreatitis)。
▮▮▮▮胰酶的激活主要发生在小肠内，由肠激酶 (enteropeptidase) 和胰蛋白酶共同完成。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 肠激酶激活胰蛋白酶原 (enteropeptidase activates trypsinogen)：
▮▮▮▮▮▮▮▮肠激酶是一种位于十二指肠刷状缘膜上的酶，当胰液进入十二指肠后，肠激酶水解胰蛋白酶原分子上的特定肽键，将其激活为有活性的胰蛋白酶。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 胰蛋白酶激活其他酶原 (trypsin activates other zymogens)：
▮▮▮▮▮▮▮▮胰蛋白酶一旦被激活，即可催化自身激活，将更多的胰蛋白酶原激活为胰蛋白酶，形成正反馈放大效应。
▮▮▮▮▮▮▮▮同时，胰蛋白酶还可以激活其他酶原，如糜蛋白酶原、羧肽酶原和弹性蛋白酶原，将它们分别激活为糜蛋白酶、羧肽酶和弹性蛋白酶。
▮▮▮▮通过这种级联激活方式，胰腺分泌的蛋白水解酶被迅速而有效地激活，发挥消化蛋白质的作用。

8.3.4 胆汁 (Bile)

胆汁 (bile) 是由肝脏 (liver) 的肝细胞 (hepatocytes) 分泌的消化液，通过胆管系统排入胆囊 (gallbladder) 储存和浓缩，进食后由胆囊排入十二指肠。胆汁的主要成分是胆汁酸盐 (bile salts)、胆色素 (bile pigments)、胆固醇 (cholesterol)、磷脂 (phospholipids) 和无机盐等。

① 胆汁的成分 (composition of bile)：
▮▮▮▮ⓑ 胆汁酸盐 (bile salts)：是胆汁中最重要的活性成分，由胆固醇在肝细胞内合成，主要包括胆酸 (cholic acid) 和鹅脱氧胆酸 (chenodeoxycholic acid) 的钠盐或钾盐。
▮▮▮▮▮▮▮▮胆汁酸盐具有乳化脂肪 (emulsification of fats) 的作用，可以将大脂肪滴分散成小脂肪微粒，增加脂肪酶与脂肪的接触面积，促进脂肪的消化和吸收。
▮▮▮▮▮▮▮▮胆汁酸盐还具有促进脂肪酸和甘油一酯吸收 (promoting absorption of fatty acids and monoglycerides) 的作用，与脂肪酸、甘油一酯、胆固醇和磷脂等形成混合微胶粒 (mixed micelles)，增加脂类物质的溶解度，便于其通过肠粘膜刷状缘膜。
▮▮▮▮ⓑ 胆色素 (bile pigments)：主要是胆红素 (bilirubin) 和胆绿素 (biliverdin)，是血红素 (heme) 代谢的产物，胆红素是胆汁的主要色素，使胆汁呈黄色或橙黄色。
▮▮▮▮▮▮▮▮胆色素主要通过胆汁排泄，是胆汁的主要排泄物之一，也是粪便颜色的主要来源。
▮▮▮▮ⓒ 胆固醇 (cholesterol)：胆汁中含有一定量的游离胆固醇，过多的胆固醇在胆囊内沉积，可能形成胆固醇结石 (cholesterol gallstones)。
▮▮▮▮ⓓ 磷脂 (phospholipids)：主要是卵磷脂 (lecithin)，与胆汁酸盐共同参与脂肪的乳化和微胶粒的形成。
▮▮▮▮ⓔ 无机盐 (inorganic salts)：主要包括钠离子、钾离子、氯离子和碳酸氢根离子，维持胆汁的渗透压和 pH 值。

② 胆汁的分泌调节 (regulation of bile secretion)：
▮▮▮▮胆汁分泌主要受体液调节，特别是胆汁酸盐的肠肝循环 (enterohepatic circulation of bile salts) 和 胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK) 的调节。
▮▮▮▮ⓐ 胆汁酸盐的肠肝循环 (enterohepatic circulation of bile salts)：
▮▮▮▮▮▮▮▮是胆汁分泌最重要的调节机制。
▮▮▮▮▮▮▮▮胆汁酸盐在小肠内参与脂肪的消化和吸收后，约 95% 在回肠末端被重吸收，通过门静脉 (portal vein) 返回肝脏，被肝细胞摄取，重新分泌入胆汁，再次进入肠道，循环利用。
▮▮▮▮▮▮▮▮这种循环称为胆汁酸盐的肠肝循环，循环次数频繁，每天可循环 6-10 次，大大提高了胆汁酸盐的利用率。
▮▮▮▮▮▮▮▮肠肝循环中的胆汁酸盐对肝细胞分泌胆汁具有强烈的促进作用，称为胆汁酸盐的胆汁分泌效应 (choleretic effect of bile salts)。
▮▮▮▮ⓑ 胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK)：
▮▮▮▮▮▮▮▮是促进胆汁分泌和胆囊收缩的重要体液因素。
▮▮▮▮▮▮▮▮脂肪和蛋白质消化产物进入十二指肠，刺激十二指肠和空肠 I 细胞释放胆囊收缩素，胆囊收缩素通过血液循环作用于：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 胆囊 (gallbladder)：引起胆囊平滑肌收缩，将胆囊内储存的胆汁排入胆总管，进入十二指肠。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ Oddi 括约肌 (sphincter of Oddi)：引起 Oddi 括约肌舒张，使胆汁和胰液顺利排入十二指肠。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 肝脏 (liver)：促进肝细胞分泌胆汁，但作用较弱，不如胆汁酸盐的肠肝循环作用明显。
▮▮▮▮ⓓ 促胰液素 (secretin)：
▮▮▮▮▮▮▮▮促胰液素主要促进胰液分泌，但对胆汁分泌也有一定的促进作用，主要促进肝细胞分泌富含碳酸氢盐的胆汁，增加胆汁的碱性，中和十二指肠内的酸性食糜。
▮▮▮▮ⓓ 神经调节 (neural regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮迷走神经兴奋对胆汁分泌有轻微的促进作用，但作用远不如体液调节明显。

③ 胆汁的生理作用 (physiological functions of bile)：
▮▮▮▮ⓑ 乳化脂肪 (emulsification of fats)：胆汁酸盐是胆汁中最重要的活性成分，具有乳化脂肪的作用，将大脂肪滴分散成小脂肪微粒，增加脂肪酶与脂肪的接触面积，促进脂肪的消化。
▮▮▮▮ⓒ 促进脂肪酸和甘油一酯的吸收 (promoting absorption of fatty acids and monoglycerides)：胆汁酸盐与脂肪酸、甘油一酯、胆固醇和磷脂等形成混合微胶粒，增加脂类物质的溶解度，便于其通过肠粘膜刷状缘膜，促进脂肪的吸收。
▮▮▮▮ⓓ 促进脂溶性维生素的吸收 (promoting absorption of fat-soluble vitamins)：胆汁酸盐参与混合微胶粒的形成，也有助于脂溶性维生素（维生素 A、D、E、K）的吸收。
▮▮▮▮ⓔ 中和胃酸 (neutralizing gastric acid)：胆汁呈碱性，可以中和来自胃的酸性食糜，为小肠内的消化酶提供适宜的 pH 环境。
▮▮▮▮ⓕ 排泄作用 (excretion)：胆汁是胆色素、胆固醇和某些药物等排泄的主要途径。

8.3.5 肠液 (Intestinal Juice)

肠液 (intestinal juice) 是由小肠粘膜内的肠腺 (intestinal glands)，主要是 Lieberkühn 腺分泌的消化液。肠液是一种弱碱性液体，主要由水、无机盐、粘液和多种消化酶组成。

① 肠液的成分 (composition of intestinal juice)：
▮▮▮▮ⓑ 水和无机盐 (water and inorganic salts)：肠液中 99% 以上是水，无机盐主要包括钠离子、钾离子、氯离子和碳酸氢根离子，使肠液呈弱碱性 (pH 7.0-7.6)。
▮▮▮▮ⓒ 粘液 (mucus)：由杯状细胞分泌，润滑肠道内容物，保护肠粘膜。
▮▮▮▮ⓓ 消化酶 (digestive enzymes)：肠液中含有多种消化酶，但与胰液相比，肠液中的消化酶种类较少，活性较低。
▮▮▮▮▮▮▮▮肠液中的消化酶主要来自小肠粘膜上皮细胞的刷状缘膜 (brush border membrane)，称为刷状缘酶 (brush border enzymes)，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 寡糖酶 (oligosaccharidases)：如麦芽糖酶 (maltase)、蔗糖酶 (sucrase)、乳糖酶 (lactase) 和异麦芽糖酶 (isomaltase)，分别水解麦芽糖、蔗糖、乳糖和异麦芽糖等寡糖，生成单糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 肽酶 (peptidases)：如氨基肽酶 (aminopeptidase) 和二肽酶 (dipeptidase)，分别从肽链的氨基端和二肽水解肽键，将寡肽和二肽分解为氨基酸。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 肠脂肪酶 (intestinal lipase)：水解甘油一酯为甘油和脂肪酸，进一步消化脂肪。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 核苷酸酶 (nucleotidases) 和 核苷酶 (nucleosidases)：分别水解核苷酸为核苷和磷酸，水解核苷为碱基和戊糖，进一步消化核酸。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 碱性磷酸酶 (alkaline phosphatase)：水解磷酸酯，参与磷的吸收。

② 肠液的分泌调节 (regulation of intestinal juice secretion)：
▮▮▮▮肠液分泌主要受局部刺激和神经调节，体液调节作用较弱。
▮▮▮▮ⓐ 局部刺激 (local stimulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮肠内容物（特别是食糜的机械刺激和化学刺激）直接刺激小肠粘膜，引起肠腺分泌肠液。
▮▮▮▮▮▮▮▮肠粘膜受到机械刺激时，可以反射性地引起肠液分泌，称为肠-肠反射 (intestino-intestinal reflex)。
▮▮▮▮ⓑ 神经调节 (neural regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮副交感神经兴奋对肠液分泌有轻微的促进作用，但作用远不如局部刺激明显。
▮▮▮▮ⓒ 体液调节 (humoral regulation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮胃肠激素对肠液分泌的调节作用较弱，胆囊收缩素和促胰液素等可能对肠液分泌有轻微的促进作用。

③ 肠液的生理作用 (physiological functions of intestinal juice)：
▮▮▮▮ⓑ 最终消化食物 (final digestion of food)：肠液中的刷状缘酶是食物最终消化的关键酶，将寡糖分解为单糖，将寡肽和二肽分解为氨基酸，将甘油一酯分解为甘油和脂肪酸，将核酸分解为碱基、戊糖和磷酸，使食物中的各种营养物质最终分解为可吸收的小分子物质。
▮▮▮▮ⓒ 润滑和保护肠粘膜 (lubricating and protecting intestinal mucosa)：肠液中的粘液润滑肠道内容物，便于推进，并保护肠粘膜免受机械损伤和化学刺激。
▮▮▮▮ⓓ 提供碱性环境 (providing alkaline environment)：肠液呈弱碱性，与胰液和胆汁共同中和来自胃的酸性食糜，为小肠内的消化酶提供适宜的 pH 环境。

8.4 食物的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Food)

详细讲解碳水化合物、蛋白质和脂肪的消化过程和吸收机制，以及维生素、水和无机盐的吸收。

8.4.1 碳水化合物的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Carbohydrates)

碳水化合物 (carbohydrates) 是人体主要的能量来源，食物中的碳水化合物主要以多糖（淀粉和糖原）、寡糖（蔗糖、乳糖和麦芽糖）和单糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）的形式存在。碳水化合物的消化和吸收过程如下：

① 消化 (digestion)：
▮▮▮▮碳水化合物的消化主要发生在口腔和小肠，胃内基本不消化碳水化合物。
▮▮▮▮ⓐ 口腔消化 (oral digestion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮唾液淀粉酶 (salivary amylase) 开始初步消化淀粉和糖原，水解 α-1,4-糖苷键，将多糖分解为麦芽糖、麦芽三糖和 α-糊精等寡糖。
▮▮▮▮▮▮▮▮但由于食物在口腔内停留时间较短，唾液淀粉酶的消化作用有限，约有 30-40% 的淀粉在口腔内被消化。
▮▮▮▮ⓑ 小肠消化 (small intestinal digestion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮小肠是碳水化合物消化的主要场所，胰淀粉酶 (pancreatic amylase) 和刷状缘酶 (brush border enzymes) 共同完成碳水化合物的消化。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 胰淀粉酶 (pancreatic amylase)：胰液中的胰淀粉酶继续水解未消化的淀粉和糖原，以及唾液淀粉酶的消化产物 α-糊精，将它们分解为麦芽糖、麦芽三糖和 α-糊精等寡糖。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 刷状缘酶 (brush border enzymes)：小肠刷状缘膜上的寡糖酶，如麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶和异麦芽糖酶，分别水解麦芽糖、蔗糖、乳糖和异麦芽糖等寡糖，最终将碳水化合物分解为单糖，主要是葡萄糖 (glucose)、果糖 (fructose) 和半乳糖 (galactose)。
▮▮▮▮碳水化合物的消化过程总结如下：

\[ \text{多糖 (淀粉、糖原)} \xrightarrow[\text{唾液淀粉酶}]{\text{口腔}} \text{寡糖 (麦芽糖、麦芽三糖、}\alpha\text{-糊精)} \xrightarrow[\text{胰淀粉酶}]{\text{小肠}} \text{寡糖 (麦芽糖、麦芽三糖、}\alpha\text{-糊精)} \xrightarrow[\text{刷状缘酶}]{\text{小肠}} \text{单糖 (葡萄糖、果糖、半乳糖)} \]

② 吸收 (absorption)：
▮▮▮▮碳水化合物的吸收主要发生在小肠，特别是十二指肠和空肠，吸收形式为单糖。
▮▮▮▮单糖的吸收机制主要包括主动转运 (active transport) 和 易化扩散 (facilitated diffusion) 两种方式。
▮▮▮▮ⓐ 主动转运 (active transport)：
▮▮▮▮▮▮▮▮葡萄糖和半乳糖主要通过主动转运方式被吸收，需要载体蛋白和能量。
▮▮▮▮▮▮▮▮葡萄糖和半乳糖的吸收主要依赖于 钠-葡萄糖协同转运蛋白 1 (sodium-glucose cotransporter 1, SGLT1)，这是一种位于小肠刷状缘膜上的载体蛋白。
▮▮▮▮▮▮▮▮SGLT1 利用钠离子浓度梯度提供的能量，将葡萄糖或半乳糖与钠离子协同转运进入肠上皮细胞。
▮▮▮▮▮▮▮▮钠离子浓度梯度由位于肠上皮细胞基侧膜上的 钠-钾泵 (Na\(^+\)-K\(^+\) ATPase) 维持，钠-钾泵将细胞内的钠离子泵出，细胞外的钾离子泵入，消耗 ATP，维持细胞内低钠、细胞外高钠的浓度梯度。
▮▮▮▮ⓑ 易化扩散 (facilitated diffusion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮果糖主要通过易化扩散方式被吸收，需要载体蛋白，但不需要能量，顺浓度梯度转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮果糖的吸收主要依赖于 葡萄糖转运蛋白 5 (glucose transporter 5, GLUT5)，这是一种位于小肠刷状缘膜上的载体蛋白。
▮▮▮▮▮▮▮▮GLUT5 结合果糖后，构象发生改变，将果糖转运进入肠上皮细胞。
▮▮▮▮单糖进入肠上皮细胞后，通过位于基侧膜上的 葡萄糖转运蛋白 2 (glucose transporter 2, GLUT2)，以易化扩散的方式转运进入血液，最终经门静脉进入肝脏。
▮▮▮▮单糖的吸收机制总结如下：

8.4.2 蛋白质的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Proteins)

蛋白质 (proteins) 是构成人体组织的重要成分，也是重要的营养物质。食物中的蛋白质主要以大分子多肽的形式存在，蛋白质的消化和吸收过程如下：

① 消化 (digestion)：
▮▮▮▮蛋白质的消化主要发生在胃和小肠，口腔内基本不消化蛋白质。
▮▮▮▮ⓐ 胃消化 (gastric digestion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮胃蛋白酶 (pepsin) 开始初步消化蛋白质，水解蛋白质分子肽链中苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸和亮氨酸氨基端的肽键，将蛋白质分解为分子量较小的肽和少量氨基酸。
▮▮▮▮▮▮▮▮胃蛋白酶的最适 pH 值为 1.5-2.0，在胃酸提供的酸性环境下发挥最佳消化作用。
▮▮▮▮ⓑ 小肠消化 (small intestinal digestion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮小肠是蛋白质消化的主要场所，胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶、弹性蛋白酶和刷状缘酶共同完成蛋白质的消化。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 胰蛋白酶和糜蛋白酶 (trypsin and chymotrypsin)：胰液中的胰蛋白酶和糜蛋白酶是内肽酶，继续水解胃蛋白酶的消化产物，以及未消化的蛋白质，将大肽链分解为小肽链。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 羧肽酶 (carboxypeptidase)：胰液中的羧肽酶是外肽酶，从肽链的羧基端逐个水解氨基酸，生成游离氨基酸和较小的肽。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 弹性蛋白酶 (elastase)：胰液中的弹性蛋白酶水解弹性蛋白，一种结缔组织蛋白。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 刷状缘酶 (brush border enzymes)：小肠刷状缘膜上的肽酶，如氨基肽酶和二肽酶，分别从肽链的氨基端和二肽水解肽键，将寡肽和二肽分解为游离氨基酸。
▮▮▮▮蛋白质的消化过程总结如下：

\[ \text{蛋白质} \xrightarrow[\text{胃蛋白酶}]{\text{胃}} \text{多肽} \xrightarrow[\text{胰蛋白酶、糜蛋白酶}]{\text{小肠}} \text{小肽} \xrightarrow[\text{羧肽酶、弹性蛋白酶}]{\text{小肠}} \text{寡肽、氨基酸} \xrightarrow[\text{刷状缘酶}]{\text{小肠}} \text{氨基酸} \]

② 吸收 (absorption)：
▮▮▮▮蛋白质的吸收主要发生在小肠，特别是空肠和回肠，吸收形式主要为游离氨基酸，少量以二肽和三肽的形式吸收。
▮▮▮▮氨基酸的吸收机制主要包括主动转运 (active transport) 和 易化扩散 (facilitated diffusion) 两种方式，均为载体介导的转运。
▮▮▮▮ⓐ 主动转运 (active transport)：
▮▮▮▮▮▮▮▮大多数氨基酸通过主动转运方式被吸收，需要载体蛋白和能量。
▮▮▮▮▮▮▮▮氨基酸的吸收也依赖于钠离子浓度梯度提供的能量，通过 钠-氨基酸协同转运蛋白 (sodium-amino acid cotransporter)，将氨基酸与钠离子协同转运进入肠上皮细胞。
▮▮▮▮▮▮▮▮不同类型的氨基酸（如中性氨基酸、碱性氨基酸、酸性氨基酸等）有不同的载体蛋白，具有一定的特异性。
▮▮▮▮ⓑ 易化扩散 (facilitated diffusion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮少数氨基酸，如苯丙氨酸和蛋氨酸，可以通过易化扩散方式被吸收。
▮▮▮▮ⓒ 二肽和三肽的吸收 (absorption of dipeptides and tripeptides)：
▮▮▮▮▮▮▮▮小肠上皮细胞刷状缘膜上存在 肽转运蛋白 1 (peptide transporter 1, PepT1)，可以主动转运二肽和三肽进入肠上皮细胞，PepT1 也是一种钠离子依赖的协同转运蛋白。
▮▮▮▮▮▮▮▮进入肠上皮细胞内的二肽和三肽，在细胞浆内的肽酶作用下，水解为氨基酸。
▮▮▮▮氨基酸、二肽和三肽进入肠上皮细胞后，通过基侧膜上的载体蛋白，以易化扩散的方式转运进入血液，最终经门静脉进入肝脏。
▮▮▮▮蛋白质的吸收机制总结如下：

8.4.3 脂肪的消化与吸收 (Digestion and Absorption of Fats)

脂肪 (fats)，主要指甘油三酯 (triglycerides)，是人体重要的能量来源，也是构成细胞膜的重要成分。食物中的脂肪主要以甘油三酯的形式存在，脂肪的消化和吸收过程较为复杂，如下：

① 消化 (digestion)：
▮▮▮▮脂肪的消化主要发生在小肠，口腔和胃内也有少量脂肪消化。
▮▮▮▮ⓐ 口腔和胃消化 (oral and gastric digestion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮舌脂酶 (lingual lipase) 和胃脂肪酶 (gastric lipase) 可以初步消化脂肪，水解甘油三酯分子中短链和中链脂肪酸的酯键，生成脂肪酸和甘油二酯。
▮▮▮▮▮▮▮▮但由于舌脂酶和胃脂肪酶活性较低，且食物在口腔和胃内停留时间较短，脂肪的消化量有限，约占总脂肪消化量的 10-30%。
▮▮▮▮ⓑ 小肠消化 (small intestinal digestion)：
▮▮▮▮▮▮▮▮小肠是脂肪消化的主要场所，胰脂肪酶 (pancreatic lipase) 和胆汁酸盐 (bile salts) 共同完成脂肪的消化。
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 脂肪乳化 (fat emulsification)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮由于脂肪不溶于水，在肠腔内以大脂肪滴的形式存在，胰脂肪酶只能作用于脂肪滴的表面，消化效率很低。
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮胆汁酸盐具有乳化脂肪的作用，可以将大脂肪滴分散成小脂肪微粒，增加脂肪酶与脂肪的接触面积，提高脂肪酶的消化效率。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 胰脂肪酶水解 (pancreatic lipase hydrolysis)：
▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮胰液中的胰脂肪酶是消化脂肪最重要的酶，水解甘油三酯分子中长链脂肪酸的酯键，将甘油三酯分解为甘油二酯、甘油一酯、甘油和脂肪酸。
▮▮▮▮脂肪的消化过程总结如下：

\[ \text{甘油三酯} \xrightarrow[\text{舌脂酶、胃脂肪酶}]{\text{口腔、胃}} \text{脂肪酸、甘油二酯} \xrightarrow[\text{胆汁酸盐}]{\text{小肠}} \text{脂肪微粒} \xrightarrow[\text{胰脂肪酶}]{\text{小肠}} \text{甘油一酯、脂肪酸、甘油} \]

② 吸收 (absorption)：
▮▮▮▮脂肪的吸收主要发生在小肠，特别是空肠和回肠，吸收形式主要为甘油一酯、脂肪酸和甘油。
▮▮▮▮脂肪的吸收机制较为复杂，需要经过微胶粒形成 (micelle formation)、跨膜转运 (transmembrane transport)、甘油三酯重合成 (triglyceride resynthesis) 和 乳糜微粒形成 (chylomicron formation) 等多个步骤。
▮▮▮▮ⓐ 微胶粒形成 (micelle formation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮胰脂肪酶的消化产物甘油一酯、脂肪酸、胆固醇和磷脂等脂类物质，与胆汁酸盐在肠腔内形成混合微胶粒。
▮▮▮▮▮▮▮▮微胶粒是一种直径约为 2-10 纳米的球形结构，亲水性基团朝外，疏水性基团朝内，可以将不溶于水的脂类物质包裹在内部，增加脂类物质的溶解度，便于其向肠粘膜刷状缘膜扩散。
▮▮▮▮ⓑ 跨膜转运 (transmembrane transport)：
▮▮▮▮▮▮▮▮微胶粒将脂类物质运送至肠上皮细胞刷状缘膜表面，脂类物质从微胶粒中释放出来，通过刷状缘膜进入肠上皮细胞。
▮▮▮▮▮▮▮▮短链脂肪酸和中链脂肪酸可以直接通过简单扩散进入肠上皮细胞。
▮▮▮▮▮▮▮▮长链脂肪酸、甘油一酯、胆固醇和磷脂等主要通过载体介导的转运方式进入肠上皮细胞，可能涉及脂肪酸转运蛋白 (fatty acid transport protein, FATP) 和胆固醇转运蛋白 (cholesterol transporter) 等。
▮▮▮▮ⓒ 甘油三酯重合成 (triglyceride resynthesis)：
▮▮▮▮▮▮▮▮进入肠上皮细胞内的甘油一酯和脂肪酸，在内质网 (endoplasmic reticulum) 中重新合成甘油三酯。
▮▮▮▮▮▮▮▮细胞内还合成少量磷脂和胆固醇酯。
▮▮▮▮ⓓ 乳糜微粒形成 (chylomicron formation)：
▮▮▮▮▮▮▮▮新合成的甘油三酯、磷脂、胆固醇酯和少量游离胆固醇，与载脂蛋白 (apolipoproteins) 在内质网和高尔基体 (Golgi apparatus) 中组装成乳糜微粒。
▮▮▮▮▮▮▮▮乳糜微粒是一种直径约为 80-500 纳米的脂蛋白颗粒，外层为磷脂和载脂蛋白，内层为甘油三酯和胆固醇酯。
▮▮▮▮▮▮▮▮乳糜微粒通过胞吐作用 (exocytosis) 从肠上皮细胞基侧膜释放出来，进入肠绒毛的淋巴管 (lacteal)，最终经淋巴循环进入血液循环。
▮▮▮▮短链脂肪酸和中链脂肪酸可以直接进入肠上皮细胞的血液毛细血管，经门静脉进入肝脏。
▮▮▮▮脂肪的吸收机制总结如下：

\[ \text{甘油一酯、脂肪酸、甘油} \xrightarrow[\text{胆汁酸盐}]{\text{肠腔}} \text{微胶粒} \xrightarrow{\text{刷状缘膜}} \text{肠上皮细胞} \xrightarrow{\text{内质网}} \text{甘油三酯重合成} \xrightarrow{\text{高尔基体}} \text{乳糜微粒形成} \xrightarrow{\text{胞吐}} \text{淋巴管} \xrightarrow{\text{淋巴循环}} \text{血液循环} \]

8.4.4 维生素、水和无机盐的吸收 (Absorption of Vitamins, Water and Minerals)

除了碳水化合物、蛋白质和脂肪三大营养物质外，维生素 (vitamins)、水 (water) 和无机盐 (minerals) 也是人体必需的营养物质，它们的吸收特点如下：

① 维生素的吸收 (absorption of vitamins)：
▮▮▮▮维生素分为脂溶性维生素 (fat-soluble vitamins) 和水溶性维生素 (water-soluble vitamins) 两类，它们的吸收方式有所不同。
▮▮▮▮ⓐ 脂溶性维生素 (fat-soluble vitamins)：包括维生素 A、D、E 和 K。
▮▮▮▮▮▮▮▮脂溶性维生素的吸收与脂肪的吸收方式相似，需要胆汁酸盐参与微胶粒的形成，通过微胶粒将脂溶性维生素运送至肠上皮细胞刷状缘膜，然后被肠上皮细胞吸收，并随乳糜微粒进入淋巴循环，最终进入血液循环。
▮▮▮▮▮▮▮▮脂溶性维生素的吸收率较低，约为 40-80%，吸收量受脂肪吸收的影响，脂肪吸收不良时，脂溶性维生素的吸收也会受到影响。
▮▮▮▮ⓑ 水溶性维生素 (water-soluble vitamins)：包括 B 族维生素和维生素 C。
▮▮▮▮▮▮▮▮水溶性维生素的吸收方式较为多样，主要通过主动转运或易化扩散方式被吸收，不需要胆汁酸盐参与。
▮▮▮▮▮▮▮▮大多数水溶性维生素在小肠上段（主要是空肠）被吸收，维生素 B\(_{12}\) 主要在回肠被吸收，需要内因子的辅助。
▮▮▮▮▮▮▮▮水溶性维生素的吸收率较高，约为 80-90%，吸收量受肠道转运蛋白的影响。

② 水的吸收 (absorption of water)：
▮▮▮▮水的吸收贯穿整个消化道，但主要发生在小肠和大肠，特别是小肠。
▮▮▮▮水的吸收主要通过渗透作用 (osmosis) 进行，顺渗透压梯度转运，不需要能量。
▮▮▮▮小肠吸收大量的水，主要是由于小肠吸收了大量的溶质（如单糖、氨基酸、脂肪酸和电解质），使肠腔内渗透压降低，血液渗透压相对升高，水从肠腔向血液方向移动。
▮▮▮▮大肠也吸收一部分水，主要发生在结肠，吸收量相对较少，但对于维持机体水平衡仍然重要。
▮▮▮▮每天经消化道吸收的水量约为 8-10 升，其中约 90% 在小肠吸收，约 9% 在大肠吸收，只有约 1% 随粪便排出。

③ 无机盐的吸收 (absorption of minerals)：
▮▮▮▮无机盐的吸收部位和吸收机制因种类而异，主要发生在小肠，部分无机盐在大肠也有吸收。
▮▮▮▮ⓐ 钠离子 (Na\(^+\))：
▮▮▮▮▮▮▮▮钠离子的吸收贯穿整个小肠和大肠，吸收机制多样，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 钠-葡萄糖协同转运 (SGLT1)：在小肠上段，与葡萄糖和半乳糖协同转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 钠-氨基酸协同转运 (sodium-amino acid cotransporter)：与氨基酸协同转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 钠-氯离子协同转运 (sodium-chloride cotransporter)：在小肠和结肠，与氯离子协同转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 电中性钠吸收 (electroneutral sodium absorption)：在回肠和结肠，与氢离子交换，吸收钠离子，分泌氢离子。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 上皮钠通道 (epithelial sodium channel, ENaC)：在结肠远端，通过 ENaC 通道吸收钠离子。
▮▮▮▮▮▮▮▮钠离子的吸收受醛固酮 (aldosterone) 的调节，醛固酮促进结肠远端 ENaC 的表达，增加钠离子的重吸收。
▮▮▮▮ⓑ 氯离子 (Cl\(^-\))：
▮▮▮▮▮▮▮▮氯离子的吸收与钠离子的吸收密切相关，主要通过被动转运和协同转运方式被吸收。
▮▮▮▮▮▮▮▮在小肠上段，氯离子主要通过细胞旁路途径被动转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮在小肠和结肠，氯离子与钠离子协同转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮在回肠和结肠，氯离子与碳酸氢根离子交换，吸收氯离子，分泌碳酸氢根离子。
▮▮▮▮ⓒ 钾离子 (K\(^+\))：
▮▮▮▮▮▮▮▮钾离子的吸收主要发生在小肠，吸收机制包括被动转运和主动转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮在小肠上段，钾离子主要通过细胞旁路途径被动转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮在小肠下段和结肠，钾离子可以通过 H\(^+\)-K\(^+\) ATPase 主动转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮结肠也分泌钾离子，分泌量受醛固酮的调节，醛固酮促进结肠分泌钾离子。
▮▮▮▮ⓓ 钙离子 (Ca\(^{2+}\))：
▮▮▮▮▮▮▮▮钙离子的吸收主要发生在小肠上段（主要是十二指肠），吸收机制包括主动转运和被动转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮主动转运主要发生在十二指肠，需要维生素 D 的参与，维生素 D 促进钙结合蛋白 (calbindin) 的合成，钙结合蛋白介导钙离子跨细胞转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮被动转运发生在整个小肠，顺浓度梯度转运。
▮▮▮▮▮▮▮▮钙离子的吸收受维生素 D 和甲状旁腺激素 (parathyroid hormone, PTH) 的调节，维生素 D 和 PTH 均促进钙离子的吸收。
▮▮▮▮ⓔ 铁离子 (Fe\(^{2+}\))：
▮▮▮▮▮▮▮▮铁离子的吸收主要发生在十二指肠和空肠上段，吸收机制较为复杂，包括：
▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 刷状缘膜摄取 (brush border uptake)：铁离子以二价铁 (Fe\(^{2+}\)) 的形式被刷状缘膜上的二价金属转运蛋白 1 (divalent metal transporter 1, DMT1) 摄取进入肠上皮细胞。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 细胞内转运和储存 (intracellular transport and storage)：进入肠上皮细胞内的铁离子，一部分与铁蛋白 (ferritin) 结合储存，一部分通过基侧膜上的铁转运蛋白 1 (ferroportin 1, FPN1) 转运进入血液。
▮▮▮▮▮▮▮▮铁离子的吸收受铁储存量和红细胞生成素 (erythropoietin, EPO) 的调节，铁储存量低和 EPO 水平升高时，铁离子的吸收增加。

8.5 消化活动的调节 (Regulation of Digestive Activities)

阐述神经调节和体液调节在消化活动中的作用，包括神经反射和胃肠激素的种类和功能。

8.5.1 消化活动的神经调节 (Neural Regulation of Digestive Activities)

消化活动的神经调节 (neural regulation of digestive activities) 主要通过神经反射 (neural reflexes) 实现，可以分为局部反射 (local reflexes)、短反射 (short reflexes) 和 长反射 (long reflexes) 三种类型。

① 局部反射 (local reflexes)：
▮▮▮▮又称肠神经系统反射 (enteric nervous system reflexes)，完全由肠神经系统 (ENS) 介导，不需要中枢神经系统的参与。
▮▮▮▮局部反射的反射弧完全位于消化道壁内，感受器、传入神经、神经中枢和传出神经均位于 ENS 内。
▮▮▮▮局部反射主要调节消化道的运动和分泌活动，如：
▮▮▮▮ⓐ 胃肠道扩张反射 (gastrointestinal distension reflex)：当消化道某段扩张时，刺激肠壁的机械感受器，通过 ENS 神经元，引起局部肌肉收缩或舒张，调节肠道运动。
▮▮▮▮ⓑ 化学刺激反射 (chemical stimulation reflex)：当肠腔内化学物质（如酸、碱、高渗溶液等）刺激肠粘膜感受器时，通过 ENS 神经元，引起局部消化液分泌增加或减少，调节消化液分泌。
▮▮▮▮ⓒ 黏膜刺激反射 (mucosal stimulation reflex)：当肠粘膜受到机械或化学刺激时，通过 ENS 神经元，引起局部粘膜分泌粘液或肠液增加，保护肠粘膜。
▮▮▮▮局部反射的特点是快速、局限，主要针对消化道局部环境的变化进行快速调节。

② 短反射 (short reflexes)：
▮▮▮▮又称自主神经系统反射 (autonomic nervous system reflexes)，由自主神经系统介导，需要中枢神经系统的参与，但反射弧较短。
▮▮▮▮短反射的感受器和传入神经位于消化道壁内，神经中枢位于脊髓或脑干，传出神经为自主神经（主要是副交感神经和交感神经），效应器为消化道平滑肌、腺体和血管。
▮▮▮▮短反射主要调节消化道的运动、分泌和血流活动，如：
▮▮▮▮ⓐ 胃-结肠反射 (gastrocolic reflex)：胃扩张刺激胃壁感受器，通过传入神经传递至脊髓，再通过传出神经（主要是副交感神经）兴奋结肠，引起结肠集团蠕动，促进排便。
▮▮▮▮ⓑ 肠-胃反射 (entero-gastric reflex)：十二指肠内的酸性食糜、脂肪消化产物和高渗溶液等刺激十二指肠粘膜感受器，通过传入神经传递至脊髓或脑干，再通过传出神经（主要是交感神经）抑制胃运动和胃酸分泌，减缓胃排空。
▮▮▮▮ⓒ 排便反射 (defecation reflex)：直肠扩张刺激直肠壁感受器，通过传入神经传递至脊髓腰骶段排便反射中枢，再通过传出神经（主要是盆神经）兴奋直肠和乙状结肠，引起收缩，同时舒张内肛门括约肌，促进排便。
▮▮▮▮短反射的特点是快速、协调，可以协调消化道不同部位的活动，实现消化功能的整体调节。

③ 长反射 (long reflexes)：
▮▮▮▮又称脑-肠轴反射 (brain-gut axis reflexes)，由中枢神经系统（主要是大脑皮层和下丘脑）介导，反射弧较长，涉及高级神经中枢的参与。
▮▮▮▮长反射的感受器可以位于消化道内外，如口腔、鼻腔、眼、耳、消化道壁等，传入神经将信号传递至大脑皮层或下丘脑，神经中枢位于大脑皮层或下丘脑，传出神经为自主神经（主要是迷走神经和交感神经），效应器为消化道平滑肌、腺体和血管。
▮▮▮▮长反射主要调节消化道的摄食行为、消化液分泌和消化道运动，如：
▮▮▮▮ⓐ 头期胃液分泌 (cephalic phase of gastric secretion)：食物的视觉、嗅觉、味觉和咀嚼等刺激口腔、鼻腔和眼等感受器，通过传入神经传递至大脑皮层和下丘脑，再通过传出神经（主要是迷走神经）兴奋胃腺，促进胃液分泌。
▮▮▮▮ⓑ 条件反射性唾液分泌 (conditioned salivary secretion)：食物的视觉、嗅觉、听觉甚至思维等条件刺激，通过大脑皮层建立的条件反射通路，最终也作用于脑干唾液分泌中枢，引起唾液分泌。
▮▮▮▮ⓒ 情绪和应激反应对消化活动的影响 (effects of emotions and stress on digestive activities)：情绪紧张、焦虑、恐惧和应激等心理因素，通过大脑皮层和下丘脑，影响自主神经系统的活动，进而影响消化道的运动、分泌和血流，如应激性溃疡 (stress ulcer)。
▮▮▮▮长反射的特点是复杂、整合，可以整合机体内外环境的信息，对消化活动进行高级调控，适应复杂的生理和心理状态。

消化活动的神经调节总结如下表：

8.5.2 胃肠激素 (Gastrointestinal Hormones)

胃肠激素 (gastrointestinal hormones) 是由消化道粘膜内分泌细胞分泌的激素，通过血液循环作用于消化道或其他靶器官，调节消化道的运动、分泌和吸收等功能。主要的胃肠激素包括：

① 胃泌素 (gastrin)：
▮▮▮▮分泌细胞：胃窦 G 细胞，少量由十二指肠和空肠 G 细胞分泌。
▮▮▮▮刺激因素：胃扩张、蛋白质消化产物（肽和氨基酸）、迷走神经兴奋。
▮▮▮▮主要生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 促进胃酸分泌 (stimulation of gastric acid secretion)：是胃泌素最重要的生理作用，胃泌素作用于胃底腺壁细胞的胃泌素受体 (gastrin receptor)，激活细胞内信号通路，促进壁细胞分泌盐酸。
▮▮▮▮ⓑ 促进胃粘膜生长 (stimulation of gastric mucosal growth)：胃泌素具有营养作用，促进胃粘膜细胞增殖和生长，维持胃粘膜的完整性。
▮▮▮▮ⓒ 促进胃运动 (stimulation of gastric motility)：胃泌素促进胃蠕动和胃排空，但作用较弱。
▮▮▮▮ⓓ 促进胰酶分泌 (stimulation of pancreatic enzyme secretion)：胃泌素对胰酶分泌有轻微的促进作用。

② 胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK)：
▮▮▮▮分泌细胞：十二指肠和空肠 I 细胞。
▮▮▮▮刺激因素：脂肪消化产物（脂肪酸和甘油一酯）、蛋白质消化产物（肽和氨基酸）、酸性食糜。
▮▮▮▮主要生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 促进胰酶分泌 (stimulation of pancreatic enzyme secretion)：是 CCK 最重要的生理作用，CCK 作用于胰腺腺泡细胞的 CCK 受体，激活细胞内信号通路，促进腺泡细胞分泌富含消化酶的胰液。
▮▮▮▮ⓑ 促进胆囊收缩和 Oddi 括约肌舒张 (stimulation of gallbladder contraction and relaxation of sphincter of Oddi)：CCK 作用于胆囊平滑肌，引起胆囊收缩，将胆汁排入胆总管；同时作用于 Oddi 括约肌，引起舒张，使胆汁和胰液顺利排入十二指肠。
▮▮▮▮ⓒ 抑制胃排空 (inhibition of gastric emptying)：CCK 抑制胃运动，减缓胃排空，为小肠内脂肪和蛋白质的消化和吸收争取时间。
▮▮▮▮ⓓ 促进肠道生长 (stimulation of intestinal growth)：CCK 具有营养作用，促进小肠粘膜细胞增殖和生长，维持肠粘膜的完整性。

③ 促胰液素 (secretin)：
▮▮▮▮分泌细胞：十二指肠 S 细胞。
▮▮▮▮刺激因素：酸性食糜（特别是 pH 值低于 4.5 的酸性食糜）。
▮▮▮▮主要生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 促进胰液分泌 (stimulation of pancreatic juice secretion)：是促胰液素最重要的生理作用，促胰液素作用于胰腺导管细胞的促胰液素受体 (secretin receptor)，激活细胞内信号通路，促进导管细胞分泌大量富含碳酸氢盐的胰液，中和十二指肠内的酸性食糜。
▮▮▮▮ⓑ 促进胆汁分泌 (stimulation of bile secretion)：促胰液素促进肝细胞分泌胆汁，特别是富含碳酸氢盐的胆汁，增加胆汁的碱性。
▮▮▮▮ⓒ 抑制胃酸分泌 (inhibition of gastric acid secretion)：促胰液素抑制胃底腺壁细胞分泌胃酸，减缓胃排空，防止十二指肠负荷过重。
▮▮▮▮ⓓ 促进胃粘膜生长 (stimulation of gastric mucosal growth)：促胰液素对胃粘膜生长也有一定的促进作用。

④ 抑胃肽 (gastric inhibitory peptide, GIP)：
▮▮▮▮分泌细胞：十二指肠和空肠 K 细胞。
▮▮▮▮刺激因素：葡萄糖、脂肪酸和氨基酸。
▮▮▮▮主要生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 抑制胃酸分泌和胃运动 (inhibition of gastric acid secretion and motility)：GIP 抑制胃底腺壁细胞分泌胃酸，抑制胃蠕动，减缓胃排空，故又称葡萄糖依赖性促胰岛素释放肽 (glucose-dependent insulinotropic peptide)。
▮▮▮▮ⓑ 促进胰岛素释放 (stimulation of insulin release)：GIP 刺激胰岛 β 细胞释放胰岛素，促进葡萄糖的摄取和利用，降低血糖，故又称葡萄糖依赖性促胰岛素释放肽。
▮▮▮▮ⓒ 促进脂肪合成 (stimulation of fat synthesis)：GIP 促进脂肪细胞摄取葡萄糖和脂肪酸，促进脂肪合成和储存。

⑤ 胃动素 (motilin)：
▮▮▮▮分泌细胞：十二指肠和空肠 M 细胞。
▮▮▮▮刺激因素：空腹状态、碱性环境。
▮▮▮▮主要生理作用：
▮▮▮▮ⓐ 促进胃肠蠕动 (stimulation of gastrointestinal motility)：胃动素是调节胃肠道移行性复合运动 (migrating motor complex, MMC) 的主要激素，MMC 是一种发生在空腹状态下的周期性胃肠蠕动，每隔 90-120 分钟发生一次，从胃开始，向下传播至回肠末端，清除消化道内的食物残渣和细菌，维持肠道清洁。
▮▮▮▮胃肠激素的种类和功能总结如下表：

8.5.3 消化活动的整体调节 (Integrated Regulation of Digestive Activities)

消化活动的整体调节 (integrated regulation of digestive activities) 是指神经调节和体液调节在不同消化阶段的协同作用，以及消化活动的整体协调。消化活动的整体调节是一个复杂而精细的过程，涉及到多种神经反射和胃肠激素的相互作用，以确保消化和吸收的顺利进行，并适应机体不同的生理状态和营养需求。

① 摄食的调节 (regulation of ingestion)：
▮▮▮▮摄食是一个复杂的行为，受到生理、心理和社会等多种因素的影响，主要受食欲 (appetite) 和 饱感 (satiety) 的调节。
▮▮▮▮食欲是指机体对食物的欲望，饱感是指进食后产生的满足感，抑制食欲。
▮▮▮▮食欲和饱感的调节中枢位于下丘脑 (hypothalamus)，下丘脑的摄食中枢 (feeding center) 兴奋时，引起食欲，促进摄食；饱感中枢 (satiety center) 兴奋时，产生饱感，抑制摄食。
▮▮▮▮多种因素可以影响食欲和饱感，包括：
▮▮▮▮ⓐ 生理因素 (physiological factors)：
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 血糖水平 (blood glucose level)：血糖水平降低时，刺激摄食中枢，引起饥饿感，促进摄食；血糖水平升高时，刺激饱感中枢，产生饱感，抑制摄食。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 胃肠道扩张 (gastrointestinal distension)：胃肠道扩张刺激胃肠壁机械感受器，通过传入神经传递至饱感中枢，产生饱感，抑制摄食。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 胃肠激素 (gastrointestinal hormones)：如胆囊收缩素 (CCK)、胰高血糖素样肽-1 (glucagon-like peptide-1, GLP-1) 和肽 YY (peptide YY, PYY) 等，可以刺激饱感中枢，抑制食欲，减少摄食；胃饥饿素 (ghrelin) 可以刺激摄食中枢，增加食欲，促进摄食。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 脂肪储存量 (fat storage)：脂肪细胞分泌的瘦素 (leptin) 可以通过血液循环作用于下丘脑，抑制摄食中枢，增加能量消耗，长期调节能量平衡。
▮▮▮▮ⓕ 心理因素 (psychological factors)：情绪、压力、习惯和文化等心理因素也可以影响食欲和摄食行为。
▮▮▮▮ⓖ 社会因素 (social factors)：食物的可获得性、价格、社会习俗和文化传统等社会因素也影响摄食行为。

② 消化和吸收的协调 (coordination of digestion and absorption)：
▮▮▮▮消化和吸收是一个连续而协调的过程，受到神经和体液因素的精细调节，以确保食物被有效地消化和吸收。
▮▮▮▮例如，当食物进入胃后，胃扩张反射和胃泌素促进胃酸和胃蛋白酶原的分泌，开始蛋白质的初步消化；同时，胃蠕动将食物与胃液充分混合，形成食糜，并缓慢地排入十二指肠。
▮▮▮▮当酸性食糜进入十二指肠后，刺激十二指肠粘膜 S 细胞释放促胰液素，促胰液素促进胰腺导管细胞分泌大量富含碳酸氢盐的胰液，中和十二指肠内的酸性食糜，为胰酶发挥作用提供适宜的 pH 环境；同时，促胰液素还抑制胃酸分泌和胃运动，减缓胃排空，防止十二指肠负荷过重。
▮▮▮▮脂肪和蛋白质消化产物进入十二指肠后，刺激十二指肠和空肠 I 细胞释放胆囊收缩素，胆囊收缩素促进胰腺腺泡细胞分泌大量富含消化酶的胰液，促进胆囊收缩和 Oddi 括约肌舒张，使胆汁和胰液顺利排入十二指肠，共同参与食物的消化。
▮▮▮▮小肠的运动形式分节运动和蠕动，促进食糜与消化液的混合和推进，增加营养物质与肠粘膜的接触时间，利于吸收。
▮▮▮▮大肠主要吸收水分和电解质，形成和储存粪便，并通过排便反射将粪便排出体外。

消化活动的整体调节是一个动态平衡的过程，受到多种因素的协同作用，以适应机体不断变化的生理状态和营养需求，维持机体的能量平衡和营养供应。

9. 内分泌系统生理 (Physiology of the Endocrine System)

本章系统介绍内分泌系统 (endocrine system) 的组成与功能，激素 (hormone) 的分类、合成、分泌、运输、作用机制和代谢，以及主要内分泌腺 (endocrine gland) 的生理功能和调节。

9.1 内分泌系统的概述 (Overview of the Endocrine System)

介绍内分泌系统的定义、组成和功能，以及激素的概念和分类。

9.1.1 内分泌系统的定义与组成 (Definition and Components of the Endocrine System)

明确内分泌系统的定义，介绍内分泌腺和内分泌细胞 (endocrine cell) 的类型和分布。

① 内分泌系统的定义 (Definition of the Endocrine System)

内分泌系统是机体重要的调节系统之一，与神经系统 (nervous system) 共同协调机体的各项生理活动，维持内环境稳态 (homeostasis)。内分泌系统主要通过分泌激素发挥调节作用。激素是由内分泌细胞合成和分泌的化学信使，通过体液 (主要是血液) 运输到靶细胞 (target cell)，与靶细胞上的受体 (receptor) 结合，从而传递信息，调控靶细胞的生理功能。

与神经系统快速、短时、精确的调节方式不同，内分泌系统的调节特点是缓慢、持久、广泛。激素作用的范围较广，效应持续时间较长，对机体的生长发育、代谢、生殖等重要生理过程进行长期的调控。

② 内分泌系统的组成 (Components of the Endocrine System)

内分泌系统由内分泌腺和内分泌细胞组成。

▮▮▮▮ⓐ 内分泌腺 (Endocrine Glands)：
内分泌腺是内分泌系统的主要组成部分，是专门分泌激素的器官。典型的内分泌腺没有导管，分泌的激素直接释放到血液、淋巴液或组织液中，通过体液循环输送到全身各处，作用于特定的靶细胞。主要的内分泌腺包括：

▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 垂体 (pituitary gland)：位于颅底蝶鞍内，分为垂体前叶 (anterior pituitary) 和垂体后叶 (posterior pituitary)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 甲状腺 (thyroid gland)：位于颈部甲状软骨下方，气管两侧。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 甲状旁腺 (parathyroid glands)：位于甲状腺背面，通常有四枚。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 肾上腺 (adrenal glands)：位于肾脏上方，分为肾上腺皮质 (adrenal cortex) 和肾上腺髓质 (adrenal medulla)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❺ 胰腺 (pancreas) 的胰岛 (islets of Langerhans)：散布于胰腺外分泌组织中的内分泌细胞团。
▮▮▮▮▮▮▮▮❻ 性腺 (gonads)：包括男性睾丸 (testes) 和女性卵巢 (ovaries)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❼ 松果体 (pineal gland)：位于间脑后部。
▮▮▮▮▮▮▮▮❽ 胸腺 (thymus)：位于胸腔前纵隔。

▮▮▮▮ⓑ 内分泌细胞 (Endocrine Cells)：
除了典型的内分泌腺，机体内还有一些散在分布的内分泌细胞，它们存在于某些非内分泌器官中，也能分泌激素，发挥内分泌功能。这些内分泌细胞包括：

▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 胃肠道内分泌细胞 (enteroendocrine cells)：分布于胃、小肠、大肠黏膜，分泌胃肠激素 (gastrointestinal hormones)，如胃泌素 (gastrin)、胆囊收缩素 (cholecystokinin, CCK)、促胰液素 (secretin) 等。
▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 肾脏内分泌细胞 (renal endocrine cells)：如肾小球旁细胞 (juxtaglomerular cells) 分泌肾素 (renin)，肾皮质细胞分泌促红细胞生成素 (erythropoietin, EPO)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 心房肌细胞 (atrial myocytes)：分泌心钠素 (atrial natriuretic peptide, ANP)。
▮▮▮▮▮▮▮▮❹ 脂肪细胞 (adipocytes)：分泌瘦素 (leptin) 等。

9.1.2 激素的概念与分类 (Concept and Classification of Hormones)

定义激素，并根据化学性质和作用方式对激素进行分类。

① 激素的概念 (Concept of Hormones)

激素是由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高活性物质，在体内作为化学信使传递信息，调节靶细胞的生理功能。激素具有以下基本特征：

▮▮▮▮ⓐ 高效性 (High Efficiency)：激素在血液中的浓度极低，通常在纳克 (ng) 或皮克 (pg) 级别，但却能产生显著的生理效应，体现了激素的高效性。
▮▮▮▮ⓑ 特异性 (Specificity)：激素与靶细胞上的特异性受体结合才能发挥作用，不同的激素作用于不同的靶细胞或靶器官，体现了激素作用的特异性。
▮▮▮▮ⓒ 通过体液运输 (Transport via Body Fluids)：激素主要通过血液循环运输到全身各处，作用于远距离的靶细胞。
▮▮▮▮ⓓ 作用广泛 (Wide Range of Actions)：激素参与调节机体多种生理过程，如生长发育、代谢、生殖、免疫和行为等。
▮▮▮▮ⓔ 负反馈调节 (Negative Feedback Regulation)：激素的分泌受到精确的调节，其中负反馈调节是最主要的调节机制，有助于维持激素水平的稳定和内环境稳态。

② 激素的分类 (Classification of Hormones)

激素可以根据化学性质和作用方式进行分类。

▮▮▮▮ⓐ 根据化学性质分类 (Classification based on Chemical Nature)：

根据化学结构的不同，激素可以分为以下几类：

▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 肽类和蛋白质类激素 (Peptide and Protein Hormones)：是由氨基酸组成的激素，分子量大小不一，从简单的肽类 (如：促甲状腺激素释放激素 (thyrotropin-releasing hormone, TRH)) 到复杂的蛋白质 (如：胰岛素 (insulin)、生长激素 (growth hormone, GH))。这类激素水溶性较好，易溶于水，不易穿过细胞膜。例如：垂体激素、胰岛素、胰高血糖素 (glucagon)、甲状旁腺激素 (parathyroid hormone, PTH) 等。

▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 类固醇激素 (Steroid Hormones)：是以胆固醇为前体合成的激素，具有脂溶性，易于穿过细胞膜。例如：肾上腺皮质激素 (adrenocortical hormones) (如：皮质醇 (cortisol)、醛固酮 (aldosterone))、性激素 (sex hormones) (如：雌激素 (estrogen)、孕激素 (progesterone)、睾酮 (testosterone)) 等。

▮▮▮▮▮▮▮▮❸ 胺类激素 (Amine Hormones)：是由单个氨基酸修饰而来的激素，分子量较小。根据氨基酸前体的不同，又可分为：
▮▮▮▮⚝ 酪氨酸衍生物 (Tyrosine Derivatives)：如：甲状腺激素 (thyroid hormones) (如：甲状腺素 \(T_4\)、三碘甲腺原氨酸 \(T_3\))、肾上腺髓质激素 (adrenal medullary hormones) (如：肾上腺素 (epinephrine)、去甲肾上腺素 (norepinephrine))、多巴胺 (dopamine) 等。
▮▮▮▮⚝ 色氨酸衍生物 (Tryptophan Derivatives)：如：褪黑素 (melatonin)、5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT，又称血清素)。

▮▮▮▮ⓑ 根据作用方式分类 (Classification based on Mechanism of Action)：

根据激素作用于靶细胞的受体位置和信号转导机制的不同，可以分为：

▮▮▮▮▮▮▮▮❶ 膜受体激素 (Membrane Receptor Hormones)：主要指肽类和蛋白质类激素以及胺类激素中的儿茶酚胺。这类激素由于水溶性较好，不易穿过细胞膜，因此与靶细胞膜上的膜受体结合，通过激活细胞内的第二信使 (second messenger) 系统，引起细胞的生理反应。例如：胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、垂体激素等。

▮▮▮▮▮▮▮▮❷ 胞内受体激素 (Intracellular Receptor Hormones)：主要指类固醇激素和甲状腺激素。这类激素脂溶性较好，可以穿过细胞膜，与胞浆或胞核内的胞内受体结合，形成激素-受体复合物，直接调节基因表达，从而影响细胞的生理功能。例如：皮质醇、醛固酮、性激素、甲状腺激素等。

9.1.3 内分泌系统的基本功能 (Basic Functions of the Endocrine System)

总结内分泌系统的主要功能，包括调节生长发育、代谢、生殖和稳态。

内分泌系统通过分泌激素，参与调节机体多种重要的生理功能，主要包括：

① 调节生长发育 (Regulation of Growth and Development)：
多种激素参与调节机体的生长发育过程。例如：

▮▮▮▮ⓐ 生长激素 (GH)：由垂体前叶分泌，促进骨骼、肌肉和内脏器官的生长，对儿童和青少年时期的生长发育至关重要。
▮▮▮▮ⓑ 甲状腺激素 (Thyroid Hormones)：促进生长发育，特别是神经系统的发育，对婴幼儿的智力发育有重要影响。
▮▮▮▮ⓒ 性激素 (Sex Hormones)：在青春期促进性器官的发育和第二性征的出现。
▮▮▮▮ⓓ 胰岛素样生长因子-1 (Insulin-like Growth Factor-1, IGF-1)：主要由肝脏合成和分泌，受生长激素的调控，介导生长激素的许多生长促进效应。

② 调节物质代谢 (Regulation of Metabolism)：
内分泌系统在调节糖、脂肪、蛋白质、水和电解质等物质代谢方面发挥重要作用。例如：

▮▮▮▮ⓐ 胰岛素 (Insulin)：降低血糖，促进糖原合成、脂肪合成和蛋白质合成，是体内主要的降血糖激素。
▮▮▮▮ⓑ 胰高血糖素 (Glucagon)：升高血糖，促进糖原分解和糖异生，与胰岛素共同维持血糖的稳定。
▮▮▮▮ⓒ 甲状腺激素 (Thyroid Hormones)：促进代谢，增加产热，维持体温。
▮▮▮▮ⓓ 皮质醇 (Cortisol)：升高血糖，促进蛋白质分解和脂肪分解，参与应激反应。
▮▮▮▮ⓔ 醛固酮 (Aldosterone)：促进肾脏对钠离子的重吸收和钾离子的排泄，调节体液容量和电解质平衡。
▮▮▮▮ⓕ 抗利尿激素 (Antidiuretic Hormone, ADH)：促进肾脏对水的重吸收，调节体液渗透压和水平衡。

③ 调节生殖功能 (Regulation of Reproductive Function)：
性激素在生殖系统的发育、性成熟、生殖周期的调控以及妊娠和哺乳过程中发挥关键作用。例如：

▮▮▮▮ⓐ 促性腺激素 (Gonadotropins)：包括卵泡刺激素 (follicle-stimulating hormone, FSH) 和黄体生成素 (luteinizing hormone, LH)，由垂体前叶分泌，调控性腺的活动，促进性激素的合成和分泌，以及生殖细胞的生成和成熟。
▮▮▮▮ⓑ 雌激素 (Estrogen)：由卵巢分泌，促进女性生殖器官的发育和第二性征的出现，调控月经周期。
▮▮▮▮ⓒ 孕激素 (Progesterone)：由卵巢黄体分泌，维持妊娠，促进乳腺发育。
▮▮▮▮ⓓ 睾酮 (Testosterone)：由睾丸分泌，促进男性生殖器官的发育和第二性征的出现，维持男性性功能。
▮▮▮▮ⓔ 催乳素 (Prolactin, PRL)：由垂体前叶分泌，促进乳腺发育和乳汁分泌。
▮▮▮▮ⓕ 催产素 (Oxytocin, OT)：由垂体后叶释放，促进子宫收缩和乳汁排出。

④ 维持内环境稳态 (Maintenance of Homeostasis)：
内分泌系统与神经系统共同协调，维持机体内环境的稳定。激素参与调节体温、血压、血糖、体液渗透压、酸碱平衡、电解质平衡等重要生理参数，使机体能够适应内外环境的变化。例如：

▮▮▮▮ⓐ 胰岛素和胰高血糖素：共同维持血糖的稳定。
▮▮▮▮ⓑ 醛固酮和心钠素：共同调节钠盐平衡和体液容量。
▮▮▮▮ⓒ 抗利尿激素和渴感中枢：共同调节体液渗透压和水平衡。
▮▮▮▮ⓓ 甲状腺激素和肾上腺素：参与体温调节和应激反应。
▮▮▮▮ⓔ 甲状旁腺激素、降钙素和活性维生素D3：共同调节血钙水平。

9.2 激素的合成、分泌与运输 (Synthesis, Secretion and Transport of Hormones)

讲解不同类型激素的合成途径、分泌方式和在血液中的运输形式。

9.2.1 激素的合成 (Hormone Synthesis)

介绍肽类激素、类固醇激素和胺类激素的合成途径。

不同化学性质的激素，其合成途径也不同。主要分为肽类和蛋白质类激素、类固醇激素和胺类激素的合成。

① 肽类和蛋白质类激素的合成 (Synthesis of Peptide and Protein Hormones)

肽类和蛋白质类激素的合成与蛋白质合成的过程类似，主要在内质网和高尔基体中进行，包括以下几个步骤：

▮▮▮▮ⓐ 基因转录 (Transcription)：在细胞核内，激素基因 (gene) 转录生成信使RNA (mRNA)。
▮▮▮▮ⓑ 翻译 (Translation)：mRNA 从核孔进入细胞质，在核糖体上指导翻译，合成激素的前体 (precursor)，通常是前激素原 (preprohormone)。前激素原含有信号肽 (signal peptide)，引导其进入内质网。
▮▮▮▮ⓒ 内质网加工 (Endoplasmic Reticulum Processing)：在内质网中，信号肽被切除，前激素原转变为激素原 (prohormone)。激素原在内质网腔内进行糖基化、折叠和二硫键形成等修饰。
▮▮▮▮ⓓ 高尔基体加工与包装 (Golgi Apparatus Processing and Packaging)：激素原从内质网转运到高尔基体，在高尔基体中进一步加工、修饰和剪切，形成成熟的激素。成熟的激素被包装在分泌小泡 (secretory vesicle) 中，储存在细胞质内，等待分泌信号。

例如：胰岛素的合成过程：基因转录 → 前胰岛素原 mRNA → 核糖体翻译 → 前胰岛素原 (preproinsulin) → 内质网切除信号肽 → 胰岛素原 (proinsulin) → 高尔基体加工剪切 → 胰岛素 (insulin) + C肽 (C-peptide) → 分泌小泡储存。

② 类固醇激素的合成 (Synthesis of Steroid Hormones)

类固醇激素是以胆固醇为前体，在内质网和线粒体中通过一系列酶促反应合成的。不同类型的类固醇激素，其合成途径有所不同，但都以胆固醇为起始原料。主要的合成步骤包括：

▮▮▮▮ⓐ 胆固醇的获取 (Cholesterol Acquisition)：内分泌细胞可以从血液中摄取低密度脂蛋白 (low-density lipoprotein, LDL) 携带的胆固醇，也可以自身合成胆固醇。
▮▮▮▮ⓑ 胆固醇的转运 (Cholesterol Transport)：胆固醇从胞浆转运到线粒体内膜，细胞色素P450酶 (cytochrome P450 enzymes) 系统中的胆固醇侧链裂解酶 (cholesterol side-chain cleavage enzyme, P450scc) 将胆固醇转化为孕烯醇酮 (pregnenolone)，这是类固醇激素合成的共同起始步骤。
▮▮▮▮ⓒ 酶促反应 (Enzymatic Reactions)：孕烯醇酮在线粒体和内质网中的一系列酶的作用下，经过羟基化、脱氢、异构化等反应，逐步转化为不同类型的类固醇激素，如：盐皮质激素 (mineralocorticoids)、糖皮质激素 (glucocorticoids)、雄激素 (androgens) 和雌激素 (estrogens)。

不同内分泌腺细胞表达的酶种类不同，因此合成的类固醇激素类型也不同。例如：肾上腺皮质细胞可以合成皮质醇和醛固酮，睾丸细胞主要合成睾酮，卵巢细胞主要合成雌激素和孕激素。

③ 胺类激素的合成 (Synthesis of Amine Hormones)

胺类激素是由氨基酸修饰而来的，合成途径相对简单，主要在胞浆或神经末梢中进行。

▮▮▮▮ⓐ 甲状腺激素的合成 (Synthesis of Thyroid Hormones)：甲状腺激素 \(T_4\) 和 \(T_3\) 是由酪氨酸和碘合成的，合成过程较为复杂，主要在甲状腺滤泡中进行，包括：
▮▮▮▮⚝ 碘的摄取与浓聚 (Iodide Uptake and Trapping)：甲状腺滤泡细胞从血液中主动摄取碘离子 (iodide, \(I^-\))，并将其浓聚在细胞内。
▮▮▮▮⚝ 甲状腺球蛋白的合成 (Thyroglobulin Synthesis)：滤泡细胞合成甲状腺球蛋白 (thyroglobulin, TG)，TG 是一种糖蛋白，含有多个酪氨酸残基，是合成甲状腺激素的支架分子。
▮▮▮▮⚝ 碘化 (Iodination)：碘离子被氧化为活性碘，与 TG 上的酪氨酸残基结合，形成一碘酪氨酸 (monoiodotyrosine, MIT) 和 二碘酪氨酸 (diiodotyrosine, DIT)。
▮▮▮▮⚝ 偶联 (Coupling)：两个 DIT 分子偶联形成甲状腺素 \(T_4\)，一个 MIT 分子和一个 DIT 分子偶联形成三碘甲腺原氨酸 \(T_3\)。\(T_4\) 是甲状腺分泌的主要激素，但 \(T_3\) 的生物活性更强。
▮▮▮▮⚝ 储存与释放 (Storage and Release)：碘化的 TG 储存在滤泡腔内，形成胶质。当受到促甲状腺激素 (thyroid-stimulating hormone, TSH) 刺激时，胶质被滤泡细胞吞噬，TG 在溶酶体酶的作用下水解，释放出 \(T_4\) 和 \(T_3\)，进入血液循环。

▮▮▮▮ⓑ 肾上腺髓质激素的合成 (Synthesis of Adrenal Medullary Hormones)：肾上腺素和去甲肾上腺素是由酪氨酸经过一系列酶促反应合成的，主要在肾上腺髓质嗜铬细胞中进行，合成途径如下：
酪氨酸 (tyrosine) → 多巴 (dopa) → 多巴胺 (dopamine) → 去甲肾上腺素 (norepinephrine) → 肾上腺素 (epinephrine)。
其中，多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素统称为儿茶酚胺 (catecholamines)。

▮▮▮▮ⓒ 褪黑素的合成 (Synthesis of Melatonin)：褪黑素是由色氨酸在松果体中合成的，合成途径如下：
色氨酸 (tryptophan) → 5-羟色氨酸 (5-hydroxytryptophan) → 5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT，血清素) → N-乙酰-5-羟色胺 (N-acetylserotonin) → 褪黑素 (melatonin)。
褪黑素的合成和分泌受光照的调节，夜间分泌增多，白天分泌减少，参与调节生物节律和睡眠。

9.2.2 激素的分泌 (Hormone Secretion)

描述激素的分泌方式，包括构成性分泌和调节性分泌，以及分泌的调节机制。

激素从内分泌细胞释放到细胞外液 (主要是血液) 的过程称为激素的分泌。激素的分泌方式和调节机制因激素类型和内分泌腺而异。

① 激素的分泌方式 (Modes of Hormone Secretion)

根据激素分泌的调控特点，可以分为构成性分泌 (constitutive secretion) 和 调节性分泌 (regulated secretion) 两种方式。

▮▮▮▮ⓐ 构成性分泌 (Constitutive Secretion)：也称为非调控性分泌。某些激素的分泌是持续不断的，不需要特定的刺激信号，分泌速率相对恒定。激素合成后，包装在分泌小泡中，小泡与细胞膜融合，激素持续释放到细胞外液。例如：甲状旁腺激素 (PTH) 的基础分泌、肾上腺皮质激素 (如：皮质醇) 的基础分泌等。构成性分泌主要维持激素的基础水平，发挥持续性的生理作用。

▮▮▮▮ⓑ 调节性分泌 (Regulated Secretion)：也称为调控性分泌。大多数激素的分泌是受调控的，需要特定的刺激信号 (如：神经信号、体液信号、激素信号) 才能引起激素分泌的增加或减少。激素合成后，也包装在分泌小泡中，但分泌小泡并不立即与细胞膜融合，而是储存在细胞质内，等待刺激信号。当细胞受到刺激时，胞内钙离子浓度升高，触发分泌小泡与细胞膜融合，通过胞吐 (exocytosis) 方式快速释放激素。例如：胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、垂体激素等的分泌都属于调节性分泌。调节性分泌可以根据机体的需要快速调整激素的分泌量，以适应内外环境的变化。

② 激素分泌的调节机制 (Regulation Mechanisms of Hormone Secretion)

激素的分泌受到多种因素的调节，以维持激素水平的动态平衡和内环境稳态。主要的调节机制包括：

▮▮▮▮ⓐ 负反馈调节 (Negative Feedback Regulation)：是最常见的激素分泌调节方式。当某种激素的生理效应达到一定程度时，会抑制该激素的进一步分泌，形成负反馈环路。负反馈调节有助于防止激素分泌过多，维持激素水平的稳定。例如：

▮▮▮▮⚝ 下丘脑-垂体-靶腺轴 (Hypothalamic-Pituitary-Target Gland Axis)：许多垂体激素的分泌受到下丘脑释放的促激素释放激素 (releasing hormone) 的促进，同时又受到靶腺分泌的靶激素的负反馈抑制。例如：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 促甲状腺激素 (TSH) 分泌的负反馈调节：下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素 (TRH) 促进垂体分泌 TSH，TSH 促进甲状腺分泌甲状腺激素，甲状腺激素水平升高后，反过来抑制下丘脑 TRH 和垂体 TSH 的分泌，形成负反馈环路。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 促性腺激素 (FSH 和 LH) 分泌的负反馈调节：下丘脑分泌促性腺激素释放激素 (GnRH) 促进垂体分泌 FSH 和 LH，FSH 和 LH 促进性腺分泌性激素 (雌激素、孕激素、睾酮)，性激素水平升高后，反过来抑制下丘脑 GnRH 和垂体 FSH、LH 的分泌，形成负反馈环路。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 促肾上腺皮质激素 (ACTH) 分泌的负反馈调节：下丘脑分泌促肾上腺皮质激素释放激素 (CRH) 促进垂体分泌 ACTH，ACTH 促进肾上腺皮质分泌皮质醇，皮质醇水平升高后，反过来抑制下丘脑 CRH 和垂体 ACTH 的分泌，形成负反馈环路。
▮▮▮▮⚝ 血糖调节 (Blood Glucose Regulation)：血糖水平升高时，刺激胰岛β细胞分泌胰岛素，胰岛素促进血糖降低；当血糖水平降低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，促进血糖升高，形成负反馈环路，维持血糖的稳定。
▮▮▮▮⚝ 血钙调节 (Blood Calcium Regulation)：血钙水平降低时，刺激甲状旁腺分泌甲状旁腺激素 (PTH)，PTH 促进血钙升高；当血钙水平升高时，PTH 分泌减少，降钙素 (calcitonin, CT) 分泌增加，促进血钙降低，形成负反馈环路，维持血钙的稳定。

▮▮▮▮ⓑ 正反馈调节 (Positive Feedback Regulation)：相对少见，指某种激素的生理效应增强该激素的进一步分泌，形成正反馈环路。正反馈调节通常是短暂的，用于快速放大生理效应，一旦达到目的，正反馈环路会被打破。例如：

▮▮▮▮⚝ 排卵期雌激素的正反馈 (Positive Feedback of Estrogen during Ovulation)：在月经周期的卵泡期，卵泡分泌的雌激素水平逐渐升高，当雌激素水平达到一定阈值时，会正反馈促进下丘脑 GnRH 和垂体 LH 的大量释放，引起 LH 峰 (LH surge)，LH 峰触发排卵。排卵后，雌激素水平下降，正反馈环路消失。
▮▮▮▮⚝ 分娩时催产素的正反馈 (Positive Feedback of Oxytocin during Parturition)：分娩过程中，胎儿头部下降压迫宫颈，刺激神经末梢，传入下丘脑，促进垂体后叶释放催产素，催产素促进子宫收缩，子宫收缩进一步压迫宫颈，刺激催产素的释放，形成正反馈环路，增强子宫收缩力，直至分娩结束。

▮▮▮▮ⓒ 神经调节 (Neural Regulation)：某些激素的分泌受到神经系统的直接或间接调控。例如：

▮▮▮▮⚝ 肾上腺髓质激素的分泌 (Secretion of Adrenal Medullary Hormones)：肾上腺髓质嗜铬细胞受到交感神经节前纤维的直接支配，当机体处于应激状态 (如：紧张、恐惧、疼痛、低血糖) 时，交感神经兴奋，释放乙酰胆碱 (acetylcholine, ACh)，刺激嗜铬细胞分泌肾上腺素和去甲肾上腺素，参与“战斗或逃跑”反应 (fight-or-flight response)。
▮▮▮▮⚝ 垂体后叶激素的分泌 (Secretion of Posterior Pituitary Hormones)：垂体后叶释放的抗利尿激素 (ADH) 和催产素 (OT) 是由下丘脑视上核 (supraoptic nucleus, SON) 和 室旁核 (paraventricular nucleus, PVN) 的神经分泌细胞合成，通过下丘脑-垂体束 (hypothalamic-hypophyseal tract) 轴突运输到垂体后叶，储存在神经末梢，当受到神经信号刺激时，从神经末梢释放入血。例如：血浆渗透压升高刺激视上核神经分泌细胞释放 ADH，乳头刺激或子宫扩张刺激室旁核神经分泌细胞释放 OT。

▮▮▮▮ⓓ 体液调节 (Humoral Regulation)：某些激素的分泌直接受到血液中某些化学物质 (如：离子、代谢产物) 浓度的调控。例如：

▮▮▮▮⚝ 血糖调节 (Blood Glucose Regulation)：血糖浓度直接影响胰岛素和胰高血糖素的分泌。
▮▮▮▮⚝ 血钙调节 (Blood Calcium Regulation)：血钙浓度直接影响甲状旁腺激素和降钙素的分泌。
▮▮▮▮⚝ 血钠和血钾调节 (Blood Sodium and Potassium Regulation)：血钠和血钾浓度直接影响醛固酮的分泌。
▮▮▮▮⚝ 血浆渗透压调节 (Plasma Osmolarity Regulation)：血浆渗透压直接影响抗利尿激素 (ADH) 的分泌。

▮▮▮▮ⓔ 昼夜节律调节 (Circadian Rhythm Regulation)：某些激素的分泌呈现昼夜节律，即在一天 24 小时内，激素的分泌量呈现周期性变化，与生物钟 (biological clock) 密切相关。例如：

▮▮▮▮⚝ 皮质醇 (Cortisol)：分泌高峰出现在清晨，低谷出现在午夜，与睡眠-觉醒周期有关。
▮▮▮▮⚝ 生长激素 (GH)：主要在夜间睡眠时分泌高峰。
▮▮▮▮⚝ 褪黑素 (Melatonin)：夜间分泌增多，白天分泌减少，受光照影响，参与调节睡眠-觉醒周期。

9.2.3 激素的运输 (Hormone Transport)

讲解水溶性激素和脂溶性激素在血液中的运输形式，以及结合蛋白的作用。

激素分泌入血后，需要通过血液循环运输到靶细胞才能发挥作用。激素在血液中的运输形式与其水溶性和脂溶性有关。

① 水溶性激素的运输 (Transport of Water-Soluble Hormones)

水溶性激素 (如：肽类和蛋白质类激素、儿茶酚胺) 易溶于水，在血液中主要以游离形式 (free hormone) 运输，不需要结合蛋白的帮助。游离激素可以直接与靶细胞膜上的受体结合，发挥生理效应。水溶性激素在血液中代谢和清除较快，半衰期 (half-life) 较短，通常为几分钟到几十分钟。

② 脂溶性激素的运输 (Transport of Lipid-Soluble Hormones)

脂溶性激素 (如：类固醇激素、甲状腺激素) 脂溶性好，水溶性差，在血液中不易溶解，主要与血浆蛋白 (plasma protein) 结合形成结合型激素 (bound hormone) 运输。血浆蛋白主要由肝脏合成，包括：

▮▮▮▮ⓐ 白蛋白 (Albumin)：是最主要的血浆蛋白，可以与多种脂溶性激素结合，如：类固醇激素、甲状腺激素等。白蛋白与激素的结合力较弱，结合是可逆的，激素可以从白蛋白上解离下来，发挥生理作用。

▮▮▮▮ⓑ 特异性结合蛋白 (Specific Binding Proteins)：某些脂溶性激素有特异性的结合蛋白，如：

▮▮▮▮⚝ 性激素结合球蛋白 (Sex Hormone-Binding Globulin, SHBG)：特异性结合性激素 (睾酮、雌二醇)。
▮▮▮▮⚝ 皮质醇结合球蛋白 (Corticosteroid-Binding Globulin, CBG)：特异性结合皮质醇。
▮▮▮▮⚝ 甲状腺素结合球蛋白 (Thyroxine-Binding Globulin, TBG)：特异性结合甲状腺激素 \(T_4\) 和 \(T_3\)。

特异性结合蛋白与激素的结合力较强，结合也可逆。

脂溶性激素在血液中主要以结合型激素形式存在，只有少量游离型激素 (free hormone) 具有生物活性，可以与靶细胞受体结合。结合型激素相当于激素的储存形式，可以延长激素在血液中的半衰期，防止激素快速代谢和清除，维持血液中激素水平的稳定。脂溶性激素的半衰期较长，通常为几小时到几天。

③ 结合蛋白的作用 (Functions of Binding Proteins)

激素结合蛋白在脂溶性激素的运输、代谢和作用中发挥重要作用，主要功能包括：

▮▮▮▮ⓐ 促进激素的溶解和运输 (Enhance Hormone Solubility and Transport)：脂溶性激素本身在水中溶解度低，与结合蛋白结合后，增加了激素在血液中的溶解度，便于运输到全身各处。
▮▮▮▮ⓑ 延长激素的半衰期 (Prolong Hormone Half-Life)：结合型激素不易被代谢酶降解和肾脏滤过，延长了激素在血液中的半衰期，维持激素作用的持久性。
▮▮▮▮ⓒ 维持血液中游离激素水平的稳定 (Maintain Stable Free Hormone Levels)：结合型激素和游离型激素之间存在动态平衡，当游离型激素被代谢或与靶细胞受体结合时，结合型激素可以解离释放出游离型激素，补充血液中的游离激素，维持游离激素水平的相对稳定。
▮▮▮▮ⓓ 调节激素的生物活性 (Regulate Hormone Bioactivity)：只有游离型激素才能与靶细胞受体结合，发挥生物活性。结合蛋白可以调节血液中游离型激素的浓度，从而调节激素的生物活性。某些结合蛋白还可以将激素靶向运输到特定的组织或细胞。

9.3 激素的作用机制 (Mechanisms of Hormone Action)

阐述激素作用于靶细胞的机制，包括膜受体介导的机制和胞内受体介导的机制，以及第二信使的作用。

激素通过与靶细胞上的受体结合，启动细胞内的信号转导通路，最终引起细胞的生理反应。根据受体的位置和信号转导机制的不同，激素的作用机制主要分为膜受体介导的机制和胞内受体介导的机制。

9.3.1 膜受体介导的机制 (Membrane Receptor-Mediated Mechanisms)

介绍肽类激素和胺类激素通过膜受体激活信号通路，如 cAMP 通路、磷脂酰肌醇通路和酪氨酸激酶通路。

膜受体位于靶细胞的细胞膜上，主要与水溶性激素 (如：肽类和蛋白质类激素、儿茶酚胺) 结合。激素与膜受体结合后，不能直接进入细胞内，而是通过激活细胞膜上的信号转导系统，产生细胞内信号，即第二信使，第二信使进一步传递信号，最终引起细胞的生理反应。常见的膜受体类型和信号通路包括：

① G蛋白偶联受体与 cAMP 通路 (G Protein-Coupled Receptors and cAMP Pathway)

G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptor, GPCR) 是膜受体中最大的一类，参与介导多种激素的作用。GPCR 是一类七次跨膜蛋白，与鸟嘌呤核苷酸结合蛋白 (G protein) 偶联。G蛋白由 α、β、γ 三个亚基组成，其中 α 亚基可以结合 GDP 或 GTP，并具有 GTP 酶活性。

激素与 GPCR 结合后，激活 G蛋白，G蛋白的 α 亚基与 GTP 结合，从 βγ 亚基上解离下来，激活或抑制膜上的效应酶 (effector enzyme)，如腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase, AC) 或 磷脂酶 C (phospholipase C, PLC)。

▮▮▮▮ⓐ cAMP 通路 (cAMP Pathway)：当 GPCR 激活 刺激性 G蛋白 (Gs) 时，Gs 的 αs 亚基激活 腺苷酸环化酶 (AC)，AC 催化细胞内的 ATP 生成 环磷酸腺苷 (cyclic AMP, cAMP)。cAMP 作为第二信使，激活 蛋白激酶 A (protein kinase A, PKA)。PKA 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，可以磷酸化多种靶蛋白，调节靶蛋白的活性，最终引起细胞的生理反应。例如：

▮▮▮▮⚝ 肾上腺素 (β受体) 和胰高血糖素通过 cAMP 通路激活肝细胞内的 PKA，PKA 磷酸化糖原磷酸化酶激酶，激活糖原磷酸化酶，促进糖原分解，升高血糖。
▮▮▮▮⚝ 促甲状腺激素 (TSH) 通过 cAMP 通路激活甲状腺滤泡细胞内的 PKA，PKA 磷酸化多种酶和转录因子，促进甲状腺激素的合成和分泌。

▮▮▮▮ⓑ 磷脂酰肌醇通路 (Phosphoinositide Pathway)：当 GPCR 激活 兴奋性 G蛋白 (Gq) 时，Gq 的 αq 亚基激活 磷脂酶 C (PLC)，PLC 催化细胞膜上的 磷脂酰肌醇二磷酸 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP2) 水解生成两个第二信使：二酰甘油 (diacylglycerol, DAG) 和 三磷酸肌醇 (inositol 1,4,5-trisphosphate, IP3)。

▮▮▮▮⚝ DAG 留在细胞膜上，激活 蛋白激酶 C (protein kinase C, PKC)。PKC 也是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，可以磷酸化多种靶蛋白，调节细胞功能。
▮▮▮▮⚝ IP3 释放到胞浆中，与内质网上的 IP3 受体 结合，IP3 受体是 钙离子通道，IP3 结合后，打开钙离子通道，释放内质网储存的 钙离子 (Ca\(^{2+}\)) 进入胞浆，胞浆钙离子浓度升高。钙离子作为第三信使，可以与 钙调蛋白 (calmodulin, CaM) 结合形成 Ca\(^{2+}\)-CaM 复合物，激活 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 (CaM-kinase)，CaM-kinase 也可以磷酸化多种靶蛋白，调节细胞功能。钙离子还可以直接调节某些酶和离子通道的活性。

例如：血管紧张素II (angiotensin II) 和催产素 (oxytocin) 通过磷脂酰肌醇通路激活血管平滑肌细胞内的 PKC 和 Ca\(^{2+}\)-CaM 激酶，引起血管收缩。

② 酶联受体与酪氨酸激酶通路 (Enzyme-Linked Receptors and Tyrosine Kinase Pathway)

酶联受体 (enzyme-linked receptor) 是一类具有酶活性的膜受体，其胞内区本身就具有酶活性，或与胞内酶结合。最常见的酶联受体是 受体酪氨酸激酶 (receptor tyrosine kinase, RTK)。RTK 的胞内区具有 酪氨酸激酶活性，可以催化靶蛋白上的酪氨酸残基磷酸化。

激素 (如：胰岛素、生长因子) 与 RTK 结合后，引起受体二聚化 (dimerization) 和 自身磷酸化 (autophosphorylation)，即受体胞内区的酪氨酸残基相互磷酸化。自身磷酸化激活受体的酪氨酸激酶活性，磷酸化的酪氨酸残基作为 对接位点，可以结合胞浆中的 信号转导蛋白，如 胰岛素受体底物 (insulin receptor substrate, IRS)、生长因子受体结合蛋白 2 (growth factor receptor-bound protein 2, Grb2) 等。这些信号转导蛋白被 RTK 磷酸化后，进一步激活下游的信号通路，如 MAPK 通路 (丝裂原活化蛋白激酶通路) 和 PI3K/Akt 通路 (磷脂酰肌醇 3-激酶/蛋白激酶 B 通路)。

▮▮▮▮ⓐ MAPK 通路 (MAPK Pathway)：丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK) 是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，参与调节细胞的生长、分化、增殖和凋亡等多种生理过程。RTK 激活 MAPK 通路的经典途径是 Ras-Raf-MEK-ERK 通路。

▮▮▮▮⚝ 磷酸化的 RTK 结合 Grb2，Grb2 结合 鸟嘌呤核苷酸释放因子 (guanine nucleotide exchange factor, GEF) Sos，Sos 激活 小G蛋白 Ras，Ras 与 GTP 结合。
▮▮▮▮⚝ 活性 Ras-GTP 激活 丝氨酸/苏氨酸激酶 Raf。
▮▮▮▮⚝ 激活的 Raf 磷酸化并激活 MAPK/ERK 激酶 (MEK) (MAPK/ERK kinase)。
▮▮▮▮⚝ 激活的 MEK 磷酸化并激活 细胞外信号调节激酶 (ERK) (extracellular signal-regulated kinase)。
▮▮▮▮⚝ 激活的 ERK 进入细胞核，磷酸化 转录因子，如 c-Fos 和 c-Jun，调节基因表达，引起细胞的生理反应。

▮▮▮▮ⓑ PI3K/Akt 通路 (PI3K/Akt Pathway)：磷脂酰肌醇 3-激酶 (phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K) 是一类 脂质激酶，可以催化细胞膜上的 磷脂酰肌醇二磷酸 (PIP2) 磷酸化生成 磷脂酰肌醇三磷酸 (PIP3)。PIP3 作为 膜锚定第二信使，可以结合胞浆中的 蛋白激酶 B (protein kinase B, PKB，又称 Akt) 的 PH 结构域 (pleckstrin homology domain)，将 Akt 定位到细胞膜上。

▮▮▮▮⚝ 定位到细胞膜上的 Akt 被 磷酸依赖性蛋白激酶 1 (phosphoinositide-dependent kinase-1, PDK1) 和 mTORC2 (雷帕霉素靶蛋白复合物 2) 磷酸化激活。
▮▮▮▮⚝ 激活的 Akt 磷酸化多种靶蛋白，调节细胞的代谢、生长、增殖和凋亡等功能。例如：Akt 可以磷酸化 葡萄糖转运蛋白 4 (GLUT4)，促进 GLUT4 转运到细胞膜上，增加细胞对葡萄糖的摄取；Akt 还可以磷酸化 mTORC1 (雷帕霉素靶蛋白复合物 1)，激活 mTORC1，促进蛋白质合成和细胞生长。

③ 离子通道型受体 (Ligand-Gated Ion Channels)

离子通道型受体 是一类 配体门控离子通道，受体本身就是离子通道。激素 (神经递质) 作为 配体，与受体结合后，直接打开或关闭离子通道，改变细胞膜的离子通透性，引起细胞膜电位的变化，从而影响细胞的兴奋性或分泌活动。例如：

▮▮▮▮ⓐ 乙酰胆碱受体 (烟碱型) (Nicotinic Acetylcholine Receptor, nAChR)：是 配体门控钠离子通道，乙酰胆碱 (ACh) 与 nAChR 结合后，通道开放，钠离子内流，引起细胞膜去极化，产生兴奋性突触后电位 (EPSP)。
▮▮▮▮ⓑ γ-氨基丁酸 \(A\) 型受体 (GABA\(_{A}\) Receptor)：是 配体门控氯离子通道，γ-氨基丁酸 (GABA) 与 GABA\(_{A}\) 受体结合后，通道开放，氯离子内流，引起细胞膜超极化，产生抑制性突触后电位 (IPSP)。

9.3.2 胞内受体介导的机制 (Intracellular Receptor-Mediated Mechanisms)

讲解类固醇激素和甲状腺激素通过胞内受体调节基因表达的机制。

胞内受体 位于靶细胞的胞浆或胞核内，主要与脂溶性激素 (如：类固醇激素、甲状腺激素) 结合。脂溶性激素可以穿过细胞膜，进入细胞内，与胞内受体结合，形成 激素-受体复合物。激素-受体复合物作为 转录因子，进入细胞核，与 DNA 上的激素反应元件 (hormone response element, HRE) 结合，调节 靶基因的转录，改变 mRNA 的合成，最终影响 蛋白质的合成，引起细胞的生理反应。

胞内受体属于 核受体超家族 (nuclear receptor superfamily)，根据受体定位的不同，可以分为 胞浆受体 和 胞核受体 两类。

① 胞浆受体 (Cytoplasmic Receptors)

类固醇激素受体 (如：糖皮质激素受体、盐皮质激素受体、雄激素受体、孕激素受体) 主要位于胞浆中。在没有激素结合时，胞浆受体与 伴侣蛋白 (chaperone protein) 结合，处于失活状态。激素进入细胞后，与胞浆受体结合，形成 激素-受体复合物，伴侣蛋白解离，受体激活，激素-受体复合物二聚化，并 易位 进入细胞核。在细胞核内，激素-受体复合物与 DNA 上的激素反应元件 (HRE) 结合，HRE 通常位于靶基因的 启动子区 或 增强子区。激素-受体复合物作为 转录激活因子 或 转录抑制因子，调节靶基因的转录，增加或减少 mRNA 的合成，最终改变 蛋白质的合成，引起细胞的生理反应。

例如：糖皮质激素 (如：皮质醇) 与胞浆中的糖皮质激素受体 (GR) 结合，GR 激活后进入细胞核，与糖皮质激素反应元件 (GRE) 结合，调节糖异生酶基因的转录，促进糖异生，升高血糖。

② 胞核受体 (Nuclear Receptors)

甲状腺激素受体、维生素D受体、维甲酸受体 和 过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR) 等主要位于胞核内。胞核受体通常与 DNA 上的激素反应元件 (HRE) 结合，形成 受体-DNA 复合物。在没有激素结合时，受体-DNA 复合物与 辅阻遏蛋白 (corepressor protein) 结合，抑制基因转录。激素进入细胞核后，与胞核受体结合，引起受体构象变化，辅阻遏蛋白解离，辅激活蛋白 (coactivator protein) 募集，受体-DNA 复合物转变为 转录激活复合物，激活基因转录，增加 mRNA 的合成，最终改变 蛋白质的合成，引起细胞的生理反应。

例如：甲状腺激素 \(T_3\) 进入细胞核后，与胞核中的甲状腺激素受体 (TR) 结合，TR 与甲状腺激素反应元件 (TRE) 结合，在 \(T_3\) 存在下，TR 募集辅激活蛋白，激活靶基因转录，促进代谢，增加产热。

9.3.3 第二信使在激素作用中的作用 (Role of Second Messengers in Hormone Action)

回顾常见的第二信使，如 cAMP、IP3、DAG 和钙离子，及其在激素信号转导中的作用。

第二信使 是指细胞内信号转导通路中，位于 膜受体 和 细胞生理反应 之间的 中间信号分子。膜受体激素与膜受体结合后，不能直接进入细胞内，而是通过激活细胞内的 第二信使系统，将细胞外信号 (激素信号) 转换为细胞内信号，放大信号，并传递到细胞内的靶分子，最终引起细胞的生理反应。常见的第二信使包括：

① 环磷酸腺苷 (cAMP)：由腺苷酸环化酶 (AC) 催化 ATP 生成，是 GPCR-Gs 通路 的主要第二信使。cAMP 主要通过激活 蛋白激酶 A (PKA) 发挥作用，PKA 可以磷酸化多种靶蛋白，调节细胞的代谢、分泌、离子通道功能等。

② 三磷酸肌醇 (IP3) 和 二酰甘油 (DAG)：由磷脂酶 C (PLC) 催化磷脂酰肌醇二磷酸 (PIP2) 水解生成，是 GPCR-Gq 通路 的主要第二信使。

▮▮▮▮ⓐ IP3 释放胞内钙离子，胞浆钙离子浓度升高，钙离子作为 第三信使，可以激活 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 (CaM-kinase) 或直接调节某些酶和离子通道的活性。
▮▮▮▮ⓑ DAG 激活 蛋白激酶 C (PKC)，PKC 可以磷酸化多种靶蛋白，调节细胞的生长、分化、增殖和凋亡等功能。

③ 钙离子 (Ca\(^{2+}\))：胞浆钙离子浓度升高可以作为第二信使或第三信使，参与多种信号转导过程。胞浆钙离子浓度升高可以：

▮▮▮▮ⓐ 激活钙调蛋白 (CaM)，形成 Ca\(^{2+}\)-CaM 复合物，激活 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 (CaM-kinase)，CaM-kinase 可以磷酸化多种靶蛋白，调节细胞功能。
▮▮▮▮ⓑ 调节钙离子通道 和 钾离子通道 的活性，影响细胞膜电位和兴奋性。
▮▮▮▮ⓒ 调节胞吐 和 胞吞 过程，影响激素、神经递质和细胞因子的分泌和释放。
▮▮▮▮ⓓ 调节肌肉收缩 和 细胞运动。
▮▮▮▮ⓔ 调节酶活性，如 磷酸二酯酶、腺苷酸环化酶 等。

④ 环磷酸鸟苷 (cGMP)：由鸟苷酸环化酶 (guanylyl cyclase, GC) 催化 GTP 生成，是 心钠素 (ANP) 和 一氧化氮 (NO) 信号通路 的第二信使。cGMP 主要通过激活 蛋白激酶 G (protein kinase G, PKG) 发挥作用，PKG 可以磷酸化多种靶蛋白，调节血管舒张、血小板聚集、视觉信号转导等。

⑤ 磷脂酰肌醇三磷酸 (PIP3)：由磷脂酰肌醇 3-激酶 (PI3K) 催化磷脂酰肌醇二磷酸 (PIP2) 生成，是 酶联受体-PI3K/Akt 通路 的膜锚定第二信使。PIP3 主要通过结合 蛋白激酶 B (Akt) 的 PH 结构域，激活 Akt，Akt 可以磷酸化多种靶蛋白，调节细胞的代谢、生长、增殖和凋亡等功能。

9.4 激素的代谢与清除 (Metabolism and Clearance of Hormones)

介绍激素的代谢途径和清除方式，以及激素水平的调节机制，包括负反馈调节和正反馈调节。

激素在血液中循环一段时间后，会被代谢灭活或清除出体外，以维持激素水平的动态平衡和防止激素作用过度。激素的代谢途径和清除方式因激素类型而异。

9.4.1 激素的代谢途径 (Metabolic Pathways of Hormones)

描述不同类型激素的代谢途径，包括酶促降解和结合反应。

激素的代谢途径主要包括 酶促降解 和 结合反应 两种方式。

① 酶促降解 (Enzymatic Degradation)

许多激素在靶细胞内或血液循环中被 酶 降解灭活。酶促降解是激素代谢的主要途径之一。

▮▮▮▮ⓐ 肽类和蛋白质类激素的降解 (Degradation of Peptide and Protein Hormones)：肽类和蛋白质类激素主要被 肽酶 和 蛋白酶 降解为 氨基酸，氨基酸可以被细胞重新利用或进一步代谢。肽酶和蛋白酶广泛分布于血液、肝脏、肾脏和靶细胞内。例如：胰岛素主要在肝脏和肾脏中被胰岛素酶降解。

▮▮▮▮ⓑ 儿茶酚胺的降解 (Degradation of Catecholamines)：儿茶酚胺 (肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺) 主要被 儿茶酚胺-O-甲基转移酶 (catechol-O-methyltransferase, COMT) 和 单胺氧化酶 (monoamine oxidase, MAO) 降解灭活。COMT 主要分布于肝脏、肾脏和神经组织，MAO 主要分布于线粒体外膜。降解产物主要通过尿液排出。

▮▮▮▮ⓒ 类固醇激素的代谢 (Metabolism of Steroid Hormones)：类固醇激素主要在 肝脏 中被代谢灭活。肝脏中的 细胞色素P450酶 系统 (cytochrome P450 enzyme system) 对类固醇激素进行 羟基化、还原、氧化 等修饰，改变其化学结构，降低或消除其生物活性。代谢产物通常与 葡萄糖醛酸 或 硫酸 结合，增加水溶性，便于从胆汁或尿液中排出。

▮▮▮▮ⓓ 甲状腺激素的代谢 (Metabolism of Thyroid Hormones)：甲状腺激素 \(T_4\) 和 \(T_3\) 主要在 肝脏 和 靶组织 中被代谢。代谢途径包括：

▮▮▮▮⚝ 脱碘 (Deiodination)：是 \(T_4\) 和 \(T_3\) 代谢的主要途径。脱碘酶 (deiodinase) 可以催化 \(T_4\) 脱去外环或内环的碘原子，生成活性更强的 \(T_3\) 或无活性的 反\(T_3\) (reverse \(T_3\), r\(T_3\))。\(T_4\) 在外周组织中部分转化为 \(T_3\)，\(T_3\) 是甲状腺激素发挥生理作用的主要形式。
▮▮▮▮⚝ 结合反应 (Conjugation)：\(T_4\) 和 \(T_3\) 可以与 葡萄糖醛酸 或 硫酸 结合，增加水溶性，便于从胆汁或尿液中排出。
▮▮▮▮⚝ 脱氨基和脱羧基 (Deamination and Decarboxylation)：\(T_4\) 和 \(T_3\) 可以脱去氨基和羧基，生成无活性的代谢产物。

② 结合反应 (Conjugation)

结合反应是指激素与某些 小分子 (如：葡萄糖醛酸、硫酸) 结合，形成 结合物 的过程。结合反应通常发生在 肝脏 中，由 转移酶 (transferase) 催化。结合反应的主要作用是：

▮▮▮▮ⓐ 增加激素的水溶性 (Increase Water Solubility)：结合反应使脂溶性激素 (如：类固醇激素、甲状腺激素) 转化为水溶性结合物，便于从胆汁或尿液中排出。
▮▮▮▮ⓑ 降低或消除激素的生物活性 (Reduce or Eliminate Bioactivity)：结合反应通常使激素失去与受体结合的能力，从而降低或消除其生物活性。结合物通常是激素的 灭活形式。
▮▮▮▮ⓒ 促进激素的排泄 (Promote Hormone Excretion)：水溶性结合物更容易被肾脏滤过和从胆汁中排出，加速激素的清除。

9.4.2 激素的清除方式 (Clearance Mechanisms of Hormones)

介绍激素的清除器官，如肝脏和肾脏，以及清除速率的概念。

激素代谢灭活后，需要从体内清除出去，以维持激素水平的动态平衡。激素的清除方式主要通过 肝脏 和 肾脏 进行。

① 肝脏清除 (Hepatic Clearance)

肝脏 是激素代谢和清除的重要器官。肝脏通过以下方式清除激素：

▮▮▮▮ⓐ 代谢灭活 (Metabolic Inactivation)：肝脏中的酶系统 (如：细胞色素P450酶系统、转移酶) 对多种激素进行代谢灭活，如：类固醇激素、甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等。
▮▮▮▮ⓑ 胆汁排泄 (Biliary Excretion)：肝脏将激素代谢产物 (特别是结合物) 排入 胆汁，随胆汁进入肠道，最终随粪便排出体外。部分激素代谢产物也可以通过 肠肝循环 (enterohepatic circulation) 重新吸收入血，但最终仍会被肝脏代谢清除。

② 肾脏清除 (Renal Clearance)

肾脏 是激素清除的另一个重要器官。肾脏通过以下方式清除激素：

▮▮▮▮ⓐ 肾小球滤过 (Glomerular Filtration)：血液中的 游离型激素 (特别是水溶性激素) 可以通过肾小球滤过膜滤入 肾小囊腔，进入原尿。
▮▮▮▮ⓑ 肾小管分泌 (Tubular Secretion)：部分激素 (特别是与血浆蛋白结合的激素) 可以通过 肾小管上皮细胞 的 主动转运 或 被动扩散 分泌到 肾小管腔 中，进入尿液。
▮▮▮▮ⓒ 尿液排泄 (Urinary Excretion)：激素及其代谢产物随 尿液 排出体外。

③ 清除速率 (Clearance Rate)

清除速率 (clearance rate) 是指单位时间内，从一定容积的体液 (如：血浆) 中清除掉的激素量，反映了机体清除激素的效率。清除速率可以用以下公式表示：

\[ 清除速率 = \frac{单位时间内清除的激素量}{血浆激素浓度} \]

清除速率的单位通常为 毫升/分钟 (mL/min) 或 升/天 (L/day)。

激素的清除速率受多种因素影响，如：

▮▮▮▮ⓐ 肝肾功能 (Liver and Kidney Function)：肝肾功能受损时，激素的代谢和清除速率降低，导致血液中激素水平升高。
▮▮▮▮ⓑ 血流速度 (Blood Flow Rate)：肝肾血流量增加时，激素的清除速率加快。
▮▮▮▮ⓒ 激素的结合蛋白 (Hormone Binding Proteins)：与结合蛋白结合的激素不易被肾脏滤过，清除速率较慢。游离型激素清除速率较快。
▮▮▮▮ⓓ 激素的代谢途径 (Hormone Metabolic Pathways)：不同的代谢途径和代谢酶活性影响激素的清除速率。

激素的清除速率与激素的 半衰期 (half-life) 密切相关。半衰期 是指血液中激素浓度降低一半所需的时间。清除速率越快，半衰期越短；清除速率越慢，半衰期越长。激素的半衰期决定了激素作用的 持续时间。水溶性激素清除速率快，半衰期短，作用时间短暂；脂溶性激素清除速率慢，半衰期长，作用时间持久。

9.4.3 激素水平的调节 (Regulation of Hormone Levels)

阐述负反馈调节和正反馈调节在维持激素水平稳态中的作用。

激素水平的稳定对于维持机体的内环境稳态至关重要。激素水平的调节主要通过 负反馈调节 和 正反馈调节 机制实现。

① 负反馈调节在维持激素水平稳态中的作用 (Role of Negative Feedback in Maintaining Hormone Level Homeostasis)

负反馈调节 是维持激素水平稳态的 主要机制。负反馈环路通过 检测激素的生理效应，并 抑制激素的进一步分泌，从而防止激素分泌过多，维持激素水平在正常范围内波动。负反馈调节具有 稳定激素水平、防止激素作用过度 的作用。

典型的负反馈调节环路包括：

▮▮▮▮ⓐ 下丘脑-垂体-靶腺轴的负反馈调节 (Negative Feedback Regulation of Hypothalamic-Pituitary-Target Gland Axis)：靶腺分泌的靶激素 (如：甲状腺激素、皮质醇、性激素) 水平升高时，负反馈抑制下丘脑促激素释放激素 (如：TRH、CRH、GnRH) 和垂体促激素 (如：TSH、ACTH、FSH、LH) 的分泌，从而减少靶腺激素的分泌，维持靶腺激素水平的稳定。当靶腺激素水平降低时，负反馈抑制减弱，下丘脑和垂体激素分泌增加，促进靶腺激素分泌增加，使靶腺激素水平回升。

▮▮▮▮ⓑ 血糖的负反馈调节 (Negative Feedback Regulation of Blood Glucose)：血糖水平升高时，刺激胰岛β细胞分泌胰岛素，胰岛素促进血糖降低；当血糖水平降低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，促进血糖升高，形成负反馈环路，维持血糖的稳定。

▮▮▮▮ⓒ 血钙的负反馈调节 (Negative Feedback Regulation of Blood Calcium)：血钙水平降低时，刺激甲状旁腺分泌甲状旁腺激素 (PTH)，PTH 促进血钙升高；当血钙水平升高时，PTH 分泌减少，降钙素 (CT) 分泌增加，促进血钙降低，形成负反馈环路，维持血钙的稳定。

② 正反馈调节在激素水平调节中的作用 (Role of Positive Feedback in Hormone Level Regulation)

正反馈调节 在激素水平调节中 相对少见，通常用于 快速放大生理效应，但正反馈环路是 不稳定 的，需要有 终止机制 才能防止生理效应过度。正反馈调节在激素水平调节中的作用主要体现在：

▮▮▮▮ⓐ 排卵期雌激素的正反馈 (Positive Feedback of Estrogen during Ovulation)：在月经周期的卵泡期，卵泡分泌的雌激素水平逐渐升高，当雌激素水平达到一定阈值时，会正反馈促进下丘脑 GnRH 和垂体 LH 的大量释放，引起 LH 峰，LH 峰触发排卵。排卵后，卵泡转化为黄体，雌激素水平下降，正反馈环路消失，转为负反馈调节。正反馈调节在排卵过程中起 放大信号、快速启动排卵 的作用。

▮▮▮▮ⓑ 分娩时催产素的正反馈 (Positive Feedback of Oxytocin during Parturition)：分娩过程中，胎儿头部下降压迫宫颈，刺激神经末梢，传入下丘脑，促进垂体后叶释放催产素，催产素促进子宫收缩，子宫收缩进一步压迫宫颈，刺激催产素的释放，形成正反馈环路，增强子宫收缩力，直至分娩结束。分娩结束后，胎儿娩出，宫颈压力解除，正反馈环路终止。正反馈调节在分娩过程中起 增强子宫收缩力、加速分娩进程 的作用。

总而言之，负反馈调节 是维持激素水平稳态的 主要机制，保证激素水平在正常范围内波动，防止激素作用过度；正反馈调节 在激素水平调节中 相对少见，通常用于 快速放大生理效应，但正反馈环路是 不稳定 的，需要有 终止机制。负反馈调节和正反馈调节共同协调，精细调控激素水平，维持机体的内环境稳态。

9.5 主要内分泌腺的生理功能与调节 (Physiological Functions and Regulation of Major Endocrine Glands)

系统介绍垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、胰腺和性腺的生理功能和调节机制。

9.5.1 垂体 (Pituitary Gland)

介绍垂体前叶和垂体后叶的激素种类、生理功能和下丘脑的调节作用。

垂体 (pituitary gland)，也称 脑垂体，是内分泌系统的 中枢腺体，位于颅底蝶鞍内，通过 垂体柄 (pituitary stalk) 与下丘脑相连。垂体分为 垂体前叶 (anterior pituitary，腺垂体) 和 垂体后叶 (posterior pituitary，神经垂体) 两部分，起源、结构和功能不同。

① 垂体前叶 (Anterior Pituitary)

垂体前叶起源于 口腔上皮，由多种 内分泌细胞 组成，分泌多种 促激素 和 非促激素。垂体前叶激素的分泌受到 下丘脑 分泌的 促激素释放激素 (releasing hormone) 和 促激素释放抑制激素 (inhibiting hormone) 的调节。下丘脑激素通过 垂体门脉系统 (hypophyseal portal system) 运输到垂体前叶，调控垂体前叶激素的分泌。

▮▮▮▮ⓐ 垂体前叶激素种类 (Hormone Types of Anterior Pituitary)：

垂体前叶主要分泌以下几种激素：

▮▮▮▮⚝ 促甲状腺激素 (Thyroid-Stimulating Hormone, TSH)：促激素，靶腺为甲状腺，促进甲状腺激素的合成和分泌，调节甲状腺的生长发育。
▮▮▮▮⚝ 促肾上腺皮质激素 (Adrenocorticotropic Hormone, ACTH)：促激素，靶腺为肾上腺皮质，促进肾上腺皮质激素 (主要是糖皮质激素) 的合成和分泌，调节肾上腺皮质的生长发育。
▮▮▮▮⚝ 促性腺激素 (Gonadotropins)：包括 卵泡刺激素 (Follicle-Stimulating Hormone, FSH) 和 黄体生成素 (Luteinizing Hormone, LH)，促激素，靶腺为性腺 (卵巢和睾丸)，调节性腺的生殖功能和性激素分泌，促进性腺的生长发育。
▮▮▮▮⚝ 生长激素 (Growth Hormone, GH)：非促激素，靶器官广泛，促进骨骼、肌肉和内脏器官的生长发育，调节物质代谢 (促进蛋白质合成，抑制糖和脂肪利用)。
▮▮▮▮⚝ 催乳素 (Prolactin, PRL)：非促激素，靶器官为乳腺，促进乳腺发育和乳汁分泌。
▮▮▮▮⚝ 促黑素细胞刺激素 (Melanocyte-Stimulating Hormone, MSH)：非促激素，促进黑素细胞合成和分泌黑素，参与皮肤色素沉着。

▮▮▮▮ⓑ 垂体前叶激素的生理功能 (Physiological Functions of Anterior Pituitary Hormones)：

▮▮▮▮⚝ TSH：调节甲状腺功能，维持甲状腺激素水平。
▮▮▮▮⚝ ACTH：调节肾上腺皮质功能，维持糖皮质激素水平，参与应激反应。
▮▮▮▮⚝ FSH 和 LH：调节性腺功能，维持性激素水平，调控生殖过程。
▮▮▮▮⚝ GH：促进生长发育，调节物质代谢。
▮▮▮▮⚝ PRL：促进乳腺发育和乳汁分泌。
▮▮▮▮⚝ MSH：参与皮肤色素沉着。

▮▮▮▮ⓒ 下丘脑对垂体前叶的调节 (Hypothalamic Regulation of Anterior Pituitary)：

下丘脑通过分泌 促激素释放激素 和 促激素释放抑制激素 调节垂体前叶激素的分泌。主要的下丘脑激素包括：

▮▮▮▮⚝ 促甲状腺激素释放激素 (Thyrotropin-Releasing Hormone, TRH)：促进垂体前叶分泌 TSH 和 PRL。
▮▮▮▮⚝ 促肾上腺皮质激素释放激素 (Corticotropin-Releasing Hormone, CRH)：促进垂体前叶分泌 ACTH 和 MSH。
▮▮▮▮⚝ 促性腺激素释放激素 (Gonadotropin-Releasing Hormone, GnRH)：促进垂体前叶分泌 FSH 和 LH。
▮▮▮▮⚝ 生长激素释放激素 (Growth Hormone-Releasing Hormone, GHRH)：促进垂体前叶分泌 GH。
▮▮▮▮⚝ 生长抑素 (Somatostatin, SS)：抑制垂体前叶分泌 GH 和 TSH。
▮▮▮▮⚝ 多巴胺 (Dopamine, DA)：抑制垂体前叶分泌 PRL。

垂体前叶激素的分泌还受到 靶腺激素 和 其他因素 的负反馈调节。例如：甲状腺激素负反馈抑制 TRH 和 TSH 的分泌，皮质醇负反馈抑制 CRH 和 ACTH 的分泌，性激素负反馈抑制 GnRH、FSH 和 LH 的分泌，GH 和 IGF-1 负反馈抑制 GHRH 和 GH 的分泌，PRL 负反馈抑制 TRH 和促进 DA 的分泌。

② 垂体后叶 (Posterior Pituitary)

垂体后叶起源于 神经外胚层，是下丘脑的 神经内分泌延伸，由 神经组织 和 神经胶质细胞 组成，不合成激素，储存和释放 下丘脑 视上核 和 室旁核 的神经分泌细胞合成的 抗利尿激素 (ADH) 和 催产素 (OT)。下丘脑神经分泌细胞的轴突构成 下丘脑-垂体束，轴突末梢分布于垂体后叶，激素在神经末梢释放入血。

▮▮▮▮ⓐ 垂体后叶激素种类 (Hormone Types of Posterior Pituitary)：

垂体后叶主要释放以下两种激素：

▮▮▮▮⚝ 抗利尿激素 (Antidiuretic Hormone, ADH)，也称 血管升压素 (Vasopressin, AVP)：靶器官为肾脏集合管和远曲小管，促进肾脏对水的重吸收，减少尿液排出，升高血压 (高浓度时)。
▮▮▮▮⚝ 催产素 (Oxytocin, OT)：靶器官为子宫和平滑肌细胞，促进子宫收缩 (分娩时)，促进乳腺排乳 (哺乳时)，参与母性行为和社会行为。

▮▮▮▮ⓑ 垂体后叶激素的生理功能 (Physiological Functions of Posterior Pituitary Hormones)：

▮▮▮▮⚝ ADH：调节体液渗透压和水平衡，升高血压 (高浓度时)。
▮▮▮▮⚝ OT：促进子宫收缩，促进乳腺排乳，参与母性行为和社会行为。

▮▮▮▮ⓒ 下丘脑对垂体后叶的调节 (Hypothalamic Regulation of Posterior Pituitary)：

垂体后叶激素的分泌受到 神经信号 的直接调控。下丘脑 视上核 和 室旁核 的神经分泌细胞作为 神经内分泌换能器，将神经信号转换为激素信号。

▮▮▮▮⚝ ADH 分泌的调节：血浆渗透压升高、血容量减少、血压下降等刺激 下丘脑渗透压感受器 和 容量感受器，传入视上核和室旁核，刺激神经分泌细胞释放 ADH。
▮▮▮▮⚝ OT 分泌的调节：乳头刺激、子宫扩张、阴道刺激等传入 下丘脑感觉神经元，传入视上核和室旁核，刺激神经分泌细胞释放 OT。

垂体前叶和垂体后叶共同构成垂体，发挥内分泌系统的中枢调控作用，通过分泌多种激素，调节机体的生长发育、代谢、生殖和稳态。下丘脑作为垂体的上级调控中枢，通过分泌下丘脑激素和神经信号，精细调控垂体激素的分泌，维持内分泌系统的协调和平衡。

9.5.2 甲状腺 (Thyroid Gland)

描述甲状腺激素的合成、分泌、生理功能和调节，以及甲状腺功能亢进和减退。

甲状腺 (thyroid gland) 位于颈部甲状软骨下方，气管两侧，是人体最大的内分泌腺。甲状腺主要分泌 甲状腺激素 (thyroid hormones) 和 降钙素 (calcitonin, CT)。甲状腺激素主要包括 甲状腺素 \(T_4\) (thyroxine) 和 三碘甲腺原氨酸 \(T_3\) (triiodothyronine)。

① 甲状腺激素的合成与分泌 (Synthesis and Secretion of Thyroid Hormones)

甲状腺激素的合成和分泌过程较为复杂，主要在 甲状腺滤泡 中进行，包括：

▮▮▮▮ⓐ 碘的摄取与浓聚 (Iodide Uptake and Trapping)：甲状腺滤泡细胞从血液中主动摄取碘离子 (iodide, \(I^-\))，并将其浓聚在细胞内，浓度可达血液的 20-40 倍。钠-碘同向转运体 (sodium-iodide symporter, NIS) 是介导碘摄取的主要转运蛋白。

▮▮▮▮ⓑ 甲状腺球蛋白的合成 (Thyroglobulin Synthesis)：滤泡细胞合成 甲状腺球蛋白 (thyroglobulin, TG)，TG 是一种糖蛋白，含有多个酪氨酸残基，是合成甲状腺激素的 支架分子。TG 在内质网和高尔基体中合成、修饰和糖基化，分泌到滤泡腔内，形成 胶质。

▮▮▮▮ⓒ 碘化 (Iodination)：滤泡细胞膜上的 甲状腺过氧化物酶 (thyroid peroxidase, TPO) 催化碘离子氧化为活性碘，活性碘与胶质中的 TG 上的酪氨酸残基结合，形成 一碘酪氨酸 (MIT) 和 二碘酪氨酸 (DIT)。这个过程称为 碘化 或 有机化。

▮▮▮▮ⓓ 偶联 (Coupling)：TPO 催化 MIT 和 DIT 分子之间进行 偶联反应，两个 DIT 分子偶联形成 甲状腺素 \(T_4\)，一个 MIT 分子和一个 DIT 分子偶联形成 三碘甲腺原氨酸 \(T_3\)。\(T_4\) 和 \(T_3\) 仍然结合在 TG 分子上，形成 碘化的甲状腺球蛋白。

▮▮▮▮ⓔ 储存与释放 (Storage and Release)：碘化的 TG 储存在滤泡腔内，形成 胶质。当受到 促甲状腺激素 (TSH) 刺激时，滤泡细胞通过 胞吞 作用将胶质吞噬入细胞内，形成 胶质滴。胶质滴与 溶酶体 融合，溶酶体酶水解 TG，释放出 \(T_4\) 和 \(T_3\)。\(T_4\) 和 \(T_3\) 从滤泡细胞基底膜侧释放入血。

甲状腺主要分泌 \(T_4\)，约占分泌总量的 80%-90%，少量分泌 \(T_3\)。\(T_4\) 在外周组织中通过 脱碘酶 (deiodinase) 脱碘转化为活性更强的 \(T_3\)。\(T_3\) 是甲状腺激素发挥生理作用的主要形式。

② 甲状腺激素的生理功能 (Physiological Functions of Thyroid Hormones)

甲状腺激素对机体多种生理功能具有广泛而重要的调节作用，主要包括：

▮▮▮▮ⓐ 促进代谢，增加产热 (Promote Metabolism and Increase Heat Production)：甲状腺激素是体内主要的 产热激素，可以提高机体 基础代谢率 (basal metabolic rate, BMR)，增加氧消耗，促进糖、脂肪和蛋白质的分解代谢，增加产热，维持体温。甲状腺激素对产热作用的机制包括：

▮▮▮▮⚝ 增加 线粒体 的数量和活性，提高氧化磷酸化效率。
▮▮▮▮⚝ 增加 钠-钾泵 的活性，增加 ATP 水解产热。
▮▮▮▮⚝ 增加 解偶联蛋白 (uncoupling protein, UCP) 的表达，使线粒体质子漏增加，减少 ATP 生成，增加产热。

▮▮▮▮ⓑ 促进生长发育，特别是神经系统发育 (Promote Growth and Development, Especially Nervous System Development)：甲状腺激素对生长发育，特别是神经系统发育至关重要。

▮▮▮▮⚝ 促进生长：甲状腺激素与生长激素 (GH) 协同作用，促进骨骼、肌肉和内脏器官的生长发育。
▮▮▮▮⚝ 促进神经系统发育：甲状腺激素对 婴幼儿 时期神经系统的发育至关重要，促进神经细胞的增殖、分化、髓鞘形成和突触建立。先天性甲状腺功能减退症 (cretenism) 会导致 呆小症，表现为智力低下、生长发育迟缓等。

▮▮▮▮ⓒ 促进神经系统兴奋性 (Promote Nervous System Excitability)：甲状腺激素可以提高神经系统的兴奋性，表现为精神兴奋、反应灵敏、心率加快、血压升高、肌肉震颤等。甲状腺功能亢进症 (hyperthyroidism) 患者常表现为 神经兴奋性增高，如：易激动、失眠、心悸、手抖等。

▮▮▮▮ⓓ 促进心血管系统功能 (Promote Cardiovascular System Function)：甲状腺激素可以增强心肌收缩力，加快心率，增加心输出量，提高血压，促进血液循环。甲状腺功能亢进症 患者常表现为 心动过速、心悸、血压升高 等。

▮▮▮▮ⓔ 促进胃肠道蠕动和消化液分泌 (Promote Gastrointestinal Motility and Digestive Juice Secretion)：甲状腺激素可以促进胃肠道蠕动，增加消化液分泌，促进食物的消化和吸收。甲状腺功能亢进症 患者常表现为 食欲亢进、腹泻 等。

▮▮▮▮ⓕ 促进骨骼代谢 (Promote Bone Metabolism)：甲状腺激素可以促进骨骼的生长和骨重建，维持骨骼的正常代谢。

③ 甲状腺激素分泌的调节 (Regulation of Thyroid Hormone Secretion)

甲状腺激素的分泌主要受到 下丘脑-垂体-甲状腺轴 的 负反馈调节。

▮▮▮▮ⓐ 下丘脑-垂体-甲状腺轴 (Hypothalamic-Pituitary-Thyroid Axis)：

▮▮▮▮⚝ 下丘脑 分泌 促甲状腺激素释放激素 (TRH)，TRH 通过垂体门脉系统作用于 垂体前叶，促进垂体前叶分泌 促甲状腺激素 (TSH)。
▮▮▮▮⚝ 垂体前叶 分泌 TSH，TSH 通过血液循环作用于 甲状腺，促进甲状腺滤泡细胞 摄取碘、合成 TG、碘化、偶联 和 释放甲状腺激素 (主要是 \(T_4\) 和少量 \(T_3\))。
▮▮▮▮⚝ 甲状腺激素 (主要是 \(T_3\)) 通过血液循环作用于 靶组织，发挥生理效应。同时，甲状腺激素水平升高后，负反馈抑制 下丘脑 TRH 和垂体 TSH 的分泌，从而减少甲状腺激素的合成和分泌，维持甲状腺激素水平的稳定。

▮▮▮▮ⓑ 负反馈调节 (Negative Feedback Regulation)：

▮▮▮▮⚝ 长反馈 (Long Feedback)：甲状腺激素 (主要是 \(T_3\)) 负反馈抑制下丘脑 TRH 和垂体 TSH 的分泌。
▮▮▮▮⚝ 短反馈 (Short Feedback)：TSH 也可能负反馈抑制下丘脑 TRH 的分泌 (尚有争议)。

▮▮▮▮ⓒ 其他因素的调节 (Regulation by Other Factors)：

▮▮▮▮⚝ 寒冷刺激：寒冷刺激可以促进 TRH 和 TSH 的分泌，增加甲状腺激素的合成和分泌，提高产热，维持体温。
▮▮▮▮⚝ 应激：应激可以抑制 TRH 和 TSH 的分泌，减少甲状腺激素的合成和分泌 (长期应激)。
▮▮▮▮⚝ 碘摄入量：碘摄入量不足时，甲状腺激素合成减少，负反馈减弱，TSH 分泌增加，导致甲状腺肿大 (地方性甲状腺肿)。碘摄入量过多时，也会抑制甲状腺激素合成 (Wolff-Chaikoff 效应)。

④ 甲状腺功能异常 (Thyroid Dysfunction)

甲状腺功能异常主要表现为 甲状腺功能亢进症 (hyperthyroidism) 和 甲状腺功能减退症 (hypothyroidism)。

▮▮▮▮ⓐ 甲状腺功能亢进症 (Hyperthyroidism)：指甲状腺激素分泌过多，导致代谢亢进和神经兴奋性增高的疾病。常见病因包括 Graves 病 (毒性弥漫性甲状腺肿)、毒性结节性甲状腺肿、甲状腺腺瘤 等。

▮▮▮▮⚝ 临床表现：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 代谢亢进：怕热多汗、食欲亢进、体重下降、消瘦、易饥饿。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 神经兴奋性增高：易激动、焦虑、失眠、烦躁、手抖、肌肉震颤。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 心血管系统：心悸、心动过速、心律失常、血压升高。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 消化系统：腹泻、排便次数增多。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 眼部症状：Graves 病特有的 突眼 (exophthalmos)。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 甲状腺肿大：弥漫性或结节性甲状腺肿大。

▮▮▮▮ⓑ 甲状腺功能减退症 (Hypothyroidism)：指甲状腺激素分泌不足，导致代谢减退和神经兴奋性降低的疾病。常见病因包括 原发性甲状腺功能减退 (如：自身免疫性甲状腺炎、碘缺乏、甲状腺手术或放射性碘治疗后)、继发性甲状腺功能减退 (垂体性或下丘脑性甲状腺功能减退) 等。

▮▮▮▮⚝ 临床表现：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 代谢减退：怕冷、少汗、食欲减退、体重增加、便秘、嗜睡、乏力。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 神经兴奋性降低：反应迟钝、记忆力减退、抑郁、表情淡漠。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 心血管系统：心率减慢、心音低钝、血压降低。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 皮肤黏膜：皮肤干燥粗糙、毛发稀疏、黏液性水肿 (myxedema)。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 儿童期发病：呆小症 (cretenism)，表现为智力低下、生长发育迟缓、特殊面容 (舌大、颈短、鼻梁塌陷)。

9.5.3 甲状旁腺 (Parathyroid Glands)

介绍甲状旁腺激素 (PTH) 的生理功能和钙磷代谢的调节作用，以及甲状旁腺功能亢进和减退。

甲状旁腺 (parathyroid glands) 通常有四枚，位于甲状腺背面，主要分泌 甲状旁腺激素 (Parathyroid Hormone, PTH)。PTH 是调节 血钙水平 的 最重要激素，也参与调节 血磷水平。

① 甲状旁腺激素 (PTH) 的生理功能 (Physiological Functions of Parathyroid Hormone, PTH)

PTH 的主要生理功能是 升高血钙，维持血钙水平的稳定。PTH 通过作用于 骨骼、肾脏 和 小肠 三个靶器官，升高血钙。

▮▮▮▮ⓐ 作用于骨骼 (Action on Bone)：PTH 作用于骨骼，促进 骨吸收 (bone resorption)，释放骨骼中的钙离子和磷酸盐进入血液，升高血钙和血磷。PTH 对骨骼的作用是 双相 的：

▮▮▮▮⚝ 快速效应：PTH 作用于 骨细胞 (osteocytes) 和 成骨细胞 (osteoblasts)，激活 破骨细胞 (osteoclasts)，促进 快速骨吸收，释放骨骼表面和骨陷窝中的钙离子和磷酸盐进入血液，快速升高血钙。
▮▮▮▮⚝ 慢性效应：PTH 持续作用 于骨骼，促进 破骨细胞 的 增殖 和 分化，增加破骨细胞的数量和活性，促进 缓慢骨吸收，释放骨骼深层中的钙离子和磷酸盐进入血液，长期维持血钙水平。长期 PTH 过量分泌会导致 骨质疏松 (osteoporosis)。

▮▮▮▮ⓑ 作用于肾脏 (Action on Kidney)：PTH 作用于肾脏，主要通过以下途径升高血钙和降低血磷：

▮▮▮▮⚝ 促进肾小管对钙离子的重吸收 (Increase Renal Tubular Calcium Reabsorption)：PTH 作用于肾脏 远曲小管 和 集合管，促进肾小管对钙离子的重吸收，减少尿钙排出，升高血钙。
▮▮▮▮⚝ 抑制肾小管对磷酸盐的重吸收 (Decrease Renal Tubular Phosphate Reabsorption)：PTH 作用于肾脏 近曲小管，抑制肾小管对磷酸盐的重吸收，增加尿磷排出，降低血磷。
▮▮▮▮⚝ 促进肾脏合成活性维生素D3 (Increase Renal Synthesis of Active Vitamin D3)：PTH 作用于肾脏 近曲小管，激活 1α-羟化酶，促进 25-羟基维生素D3 转化为 1,25-二羟基维生素D3 (活性维生素D3)，活性维生素D3 进一步促进小肠对钙的吸收，间接升高血钙。

▮▮▮▮ⓒ 作用于小肠 (Action on Small Intestine)：PTH 间接 作用于小肠，通过促进肾脏合成 活性维生素D3，活性维生素D3 作用于小肠黏膜细胞，促进小肠对 钙 和 磷酸盐 的吸收，增加钙和磷酸盐的摄入，升高血钙和血磷。

② PTH 分泌的调节 (Regulation of PTH Secretion)

PTH 分泌的主要调节因素是 血钙浓度。PTH 分泌受到 血钙浓度 的 负反馈调节。

▮▮▮▮ⓐ 血钙浓度的负反馈调节 (Negative Feedback Regulation by Blood Calcium Concentration)：

▮▮▮▮⚝ 低血钙：当血钙浓度降低时，刺激甲状旁腺细胞膜上的 钙敏感受体 (calcium-sensing receptor, CaSR)，CaSR 感受低血钙信号，抑制 甲状旁腺细胞内的 腺苷酸环化酶 (AC)，降低 cAMP 水平，解除对 PTH 分泌的抑制，促进 PTH 分泌增加。PTH 分泌增加后，通过作用于骨骼、肾脏和小肠，升高血钙，使血钙水平回升至正常范围。
▮▮▮▮⚝ 高血钙：当血钙浓度升高时，CaSR 感受高血钙信号，激活 甲状旁腺细胞内的 AC，升高 cAMP 水平，增强对 PTH 分泌的抑制，抑制 PTH 分泌减少。PTH 分泌减少后，对骨骼、肾脏和小肠的作用减弱，血钙水平降低，使血钙水平回落至正常范围。

▮▮▮▮ⓑ 活性维生素D3 的负反馈调节 (Negative Feedback Regulation by Active Vitamin D3)：

▮▮▮▮⚝ 活性维生素D3 可以 负反馈抑制 甲状旁腺细胞 PTH 基因的转录 和 PTH 的合成，从而减少 PTH 分泌。活性维生素D3 的负反馈调节有助于防止 PTH 分泌过多，维持血钙水平的稳定。

③ 甲状旁腺功能异常 (Parathyroid Dysfunction)

甲状旁腺功能异常主要表现为 甲状旁腺功能亢进症 (hyperparathyroidism) 和 甲状旁腺功能减退症 (hypoparathyroidism)。

▮▮▮▮ⓐ 甲状旁腺功能亢进症 (Hyperparathyroidism)：指 PTH 分泌过多，导致血钙升高和骨骼、肾脏等器官受损的疾病。可分为 原发性甲状旁腺功能亢进症 (primary hyperparathyroidism) 和 继发性甲状旁腺功能亢进症 (secondary hyperparathyroidism)。

▮▮▮▮⚝ 原发性甲状旁腺功能亢进症：通常由 甲状旁腺腺瘤 或 增生 引起，甲状旁腺自主性分泌过多 PTH，导致 高血钙、低血磷、骨质疏松、肾结石 等。
▮▮▮▮⚝ 继发性甲状旁腺功能亢进症：通常由 慢性肾功能衰竭、维生素D缺乏 等引起，低血钙或高血磷刺激甲状旁腺 代偿性增生 和 PTH 分泌增加，以维持血钙水平，但长期 PTH 过量分泌仍会导致 骨骼病变 和 血管钙化 等。

▮▮▮▮⚝ 临床表现：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 高血钙症状：乏力、肌肉无力、厌食、恶心、呕吐、便秘、多尿、烦渴、精神症状 (抑郁、焦虑、精神错乱)。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 骨骼病变：骨痛、骨折、骨质疏松、骨囊肿。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 肾脏病变：肾结石、肾钙化、肾功能损害。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 其他：高血压、胰腺炎、消化性溃疡。

▮▮▮▮ⓑ 甲状旁腺功能减退症 (Hypoparathyroidism)：指 PTH 分泌不足，导致血钙降低和神经肌肉兴奋性增高的疾病。常见病因包括 甲状旁腺手术损伤、自身免疫性甲状旁腺炎、先天性甲状旁腺发育不良 等。

▮▮▮▮⚝ 临床表现：
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 低血钙症状：神经肌肉兴奋性增高，手足抽搐 (tetany)、口周麻木、感觉异常、惊厥、喉痉挛、支气管痉挛。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 心血管系统：心律失常、心力衰竭。
▮▮▮▮▮▮▮▮⚝ 其他：白内障、牙釉质发育不良、皮肤干燥粗糙、脱发。

9.5.4 肾上腺 (Adrenal Glands)

描述肾上腺皮质激素（糖皮质激素、盐皮质激素和性激素）和肾上腺髓质激素（肾上腺素和去甲肾上腺素）的生理功能和调节。

肾上腺 (adrenal glands)，也称 肾上腺，位于肾脏上方，左右各一，分为 肾上腺皮质 (adrenal cortex) 和 肾上腺髓质 (adrenal medulla) 两部分，起源、结构和功能不同。

① 肾上腺皮质 (Adrenal Cortex)

肾上腺皮质起源于 中胚层，占肾上腺的 80%-90%，由 皮质细胞 组成，分为 球状带 (zona glomerulosa)、束状带 (zona fasciculata) 和 网状带 (zona reticularis) 三层，各层分泌不同类型的 类固醇激素。肾上腺皮质激素的分泌受到 下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴 的调节。

▮▮▮▮ⓐ 肾上腺皮质激素种类 (Hormone Types of Adrenal Cortex)：

肾上腺皮质主要分泌以下三类类固醇激素：

▮▮▮▮⚝ 盐皮质激素 (Mineralocorticoids)：主要由 球状带 分泌，醛固酮 (Aldosterone) 是最主要的盐皮质激素。主要功能是调节 水盐代谢，促进肾脏对钠离子的重吸收和钾离子的排泄，维持体液容量和电解质平衡，升高血压。
▮▮▮▮⚝ 糖皮质激素 (Glucocorticoids)：主要由 束状带 分泌，皮质醇 (Cortisol) 是最主要的糖皮质激素。主要功能是调节 糖代谢、蛋白质代谢 和 脂肪代谢，升高血糖，促进蛋白质分解和脂肪分解，参与 应激反应，具有 抗炎、免疫抑制 和 抗过敏 作用。
▮▮▮▮⚝ 性激素 (Sex Hormones)：主要由 网状带 分泌，主要是 雄激素 (如：脱氢表雄酮 (dehydroepiandrosterone, DHEA)) 和少量 雌激素。生理意义尚不完全清楚，可能参与 青春期发育 和 女性性欲 的调节。

▮▮▮▮ⓑ 肾上腺皮质激素的生理功能 (Physiological Functions of Adrenal Cortex Hormones)：

▮▮▮▮⚝ 醛固酮 (Aldosterone)：调节水盐代谢，维持体液容量和电解质平衡，升高血压。
▮▮▮▮⚝ 皮质醇 (Cortisol)：调节糖、蛋白质和脂肪代谢，升高血糖，参与应激反应，抗炎、免疫抑制和抗过敏。
▮▮▮▮⚝ 性激素 (Sex Hormones)：生理意义尚不完全清楚，可能参与青春期发育和女性性欲的调节。

▮▮▮▮ⓒ 下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的调节 (Regulation by Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Cortex Axis)：

肾上腺皮质激素的分泌主要受到 下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴 的 负反馈调节。

▮▮▮▮⚝ 下丘脑 分泌 促肾上腺皮质激素释放激素 (Corticotropin-Releasing Hormone, CRH)，CRH 通过垂体门脉系统作用于 垂体前叶，促进垂体前叶分泌 促肾上腺皮质激素 (ACTH)。
▮▮▮▮⚝ 垂体前叶 分泌 ACTH，ACTH 通过血液循环作用于 肾上腺皮质，主要促进 束状带 和 网状带 分泌 皮质醇 和 性激素，对 球状带 作用较弱，对 醛固酮 的分泌作用较小。
▮▮▮▮⚝ 皮质醇 通过血液循环作用于 靶组织，发挥生理效应。同时，皮质醇水平升高后，负反馈抑制 下丘脑 CRH 和垂体 ACTH 的分泌，从而减少皮质醇的合成和分泌，维持皮质醇水平的稳定。