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高贵蓝血之秘——为什么静脉呈蓝色？精选

已有 25854 次阅读 2011-11-29 13:30 |个人分类:医学普及|系统分类:科普集锦| 血红蛋白, 血液, 贵族, 静脉, 动脉

寻正

【按：本文于多年前写成，现修改重发】

普通人日战炎阳夜战霜，皮黑肉厚，生起气来都看不出脸色变化；贵族精英们把一张脸爱护得跟精致的蛋膜一样，又滑又嫩，不要说生气，撒个娇都有三十六种变化，当然，生气还是主要的，于是乎Sangre Azul，也就是英文中的Blue Blood，翻译成中文，叫蓝色血统，成为贵族精英的社会标志。

图一、常常看到的蓝色静脉

为什么人脸充血就变蓝了呢？为什么在脸皮薄的人看得见蓝色的静脉血管呢？是因为静脉是蓝色的么？不是。难道说是因为血管中的血液是蓝色的？也不是。在医学教科书的插图上，习惯性地把动脉静脉分别标示为红色与蓝色，那是为了给医学生增加印象。曾经是做过不少血管方面的手术，在困难的时候倒很是希望人的血管就天然是红蓝两色，可惜造物主不予方便。

图一、医学著作此后需要注明，着色是为醒目需要，免得科普作者误读（源：http://www.abpischools.org.uk）

游离的血管在没有内容物时是苍白乏色的，即使在充盈状态也难以透过管壁看见内容物的颜色，除非是很薄的血管。人及大多数脊椎动物的血液是红色的，在充分与氧或者一氧化碳结合时，呈鲜红色，如果处于脱氧状态，呈暗红色。人的皮下静脉血管呈蓝色，源于两个效应，一是背景效应，二是光效应。

背景效应是我的翻译，在英文中叫Retinex Theory（视觉理论），是讲为什么我们在强光，或者弱光，或者滤掉部分波长的光下看到的同一物体呈同一颜色，而不是随物体反射及发射的光的特点而改变。如果你把装红色染料或者血液的玻璃管放入牛奶中，到一定深度，你看到的那根“血管”就是蓝色的。换个方法，你用一张纸，挖个洞，把周围视野挡住去看静脉血管，它就不那么蓝了。其光学原理是，人类靠物体发出或者反射的光线跟背景相比较而确定其颜色，血管周围组织反射散射后，发回的红光多于血管发回的红光，红光的相对强弱决定了血管看起来蓝。

光效应跟直接跟光在组织中的反射与散射相关。红蓝光在可见光谱的两极，它们穿透组织的能力有差别，尽管血液更易反射与散射红光，但红光的穿透能力超过蓝光，蓝光在浅表即反射散射了，而红光会深入更多的距离，其结果是从血管区域反射与散射发出的光中，红光并不显著或者弱于蓝光，尤其是血管较深时更是如此。这个特点可以从越是浅表的血管越是可能看起来是红色的上得到印证，耳朵、小孩的脚掌甚至其它部位皮下都可以得到相应的观察。

研究者通过模拟实验证实了上述两种效应，如图二所示，静脉周围组织散光能力较强，而静脉较弱，导致了光线散射的不均匀分布，红光穿透能力强，在静脉处损失相对较多。实验所示蓝光虚线表示血氧饱和度为100%，而实线为50%，一般静脉血氧饱和度在70%左右。所以散射蓝光相对较强，而周围组织散射红光相对较多，导致了静脉呈蓝色的印象。由于光学效应，静脉埋得越深，还显得越大，比如直径为0.5毫米的静脉，在0.5毫米的深度看起来有1.7毫米粗，而在0.2毫米深则显得只有1.0毫米粗，在0.04毫米深时，则看起来只有0.7毫米粗。所以不要轻易怪护士扎静脉不准确，那是有光学假相在做怪的。

图二、静脉及周围组织散射率（源：Kienle等1996）

说到底，在人类中以蓝色血统而自豪不过是一种视觉假象，大家的血，都是一样地红。那么在自然界是否所有的血液都是红色的呢？究竟有没有蓝色血液呢？面对自然界各种各样的血液，又是一个崇尚上帝要赞美造物主，而信奉科学者要探讨进化论的好时机，纵观生物体的血液，真的是多姿多彩，它们有时无色，有时红，有时蓝，有时绿，还有时呈褐色等等，取决于不同的物种与血液的状态。

在生物进化中，有氧呼吸才能更有效地提供生命活动的能量，否则就只有做低等生物的资格。原始的生命由于体积小，可以从环境中摄取游离的氧，依赖的是氧气分子的自由运动与扩散，其结果是体积增长受到极大限制，生物体除了氧需要运送，还有营养与废物需要及时搬运，显然，进化出血液循环系统的生物拥有无可争议的优势，把竞争对手淘汰出局。

在动物中，最常见的三种血蛋白是血红蛋白，血蓝蛋白，与蚯蚓血红蛋白。血红蛋白颜色如前述，血蓝蛋白与氧结合时呈蓝色，脱氧时无色，蚯蚓血红蛋白结合氧时为紫红色，脱氧时无色。后二者都是大分子，游离在血液中，不象血红蛋白，在红细胞中。蚯蚓血红蛋白不能望文生义，蚯蚓本身使用的是血绿蛋白，氧合时呈玫瑰红色，脱氧时呈绿色。这些血色蛋白中血蓝蛋白使用的是铜离子，其它则使用的是铁离子。此外还有使用钒与锰离子的，其颜色又有不同。