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高血压科普 03:人类靠血压快速精准分配身体能量

高血压科普 03:人类靠血压快速精准分配身体能量

作者:编辑团队 | 发布:2022-03-28 14:55:46

前面,我们提到血压在本质上是一个连续的脉冲波,是生命得以维持的能量场。

站在能量的视角,人类必须通过血压解决三个问题。

第一,不管是直立行走,还是采集、狩猎,乃至思考,都非常耗能,怎么满足这些活动的能量需求?

第二,各种活动的启动和切换要非常迅速、不容迟疑,怎么把能量快速分配,第一时间送到需要的地方?

第三,不同的活动参与的器官不同,各个器官需要的能量也不同,怎么实现精确分配?

所有这些,都要靠血压完成。

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那么接下去,我们就看看人类如何通过血压机制解决问题,同时理解这么解决问题的代价是什么。

主基调:长期升高

首先来看第一个问题:血压怎么满足直立行走、采集狩猎、思考这样高耗能的复杂活动?

拿直立行走来说吧。

直立行走是我们最终进化成人的关键一步。但你思考过一个问题没有?从身体素质上来说,站立起来、直立走路,最需要的是什么呢?

呼吸?心跳?体温?平衡?都不是。直立行走最需要的是一个可以长期升高的血压。

因为在从爬行迈向直立,也就是站起来的一刹那,血压为了对抗重力,按理说会有一定幅度的下降。而血压下降就意味着,全身的能量和营养物质运送不及时,大脑没法思考、四肢没法运动,甚至还会出现晕厥。

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事实上直到今天,人类身上还残存着直立性低血压,就是从蹲着猛然间站起来,会非常头晕。这就是因为血压对抗重力,一过性的降低,导致脑部供血不足。

更何况,人类不仅要从爬行变成直立,还要完成奔跑、狩猎、思考这些复杂的动作,这些都需要一个比爬行的时候更高的血压,而且要持续稳定的升高。人类是怎么做到的呢?

故事应该是这样的:

大约在160万年前,当时,人类的祖先还不能长时间直立。某一天,有人吃饱了饭,闲来无事,在裸露的矿石上舔了舔。矿石的味道有点怪,既不能充饥,也不能解渴,但是很快,很多人大老远也要专程来舔一舔这个矿石。因为人们发现,这个矿石有一种神秘的力量,可以让我们站得更久,头不晕,思路也更敏捷清晰。随着数万年、数十万年的进化,对这种矿石的热爱就刻进了我们的基因里。

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没错,这种矿石就是氯化钠,也就是我们平时说的盐。

除了增加吃进去的钠之外,人类还进化出了一系列的机制,让肾脏排出更少的钠,从而将更多的钠储存在体内,来获得长期稳定的血压。这个机制被称为“肾-体液调节机制”,其实就是增加血液里钠的浓度。

为什么钠的浓度提高,血压就升高了呢?

你应该知道,把一个咸萝卜块放在一碗清水里,碗里的水会渗到咸萝卜里。这个原理是一样的:血液里钠的浓度升高,身体里的水就会进入血管。还记得前面说的吗?血流量是影响血压的一个变量,血流量大了,血压自然就上去了。

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当然,如果只朝一个方向无止境的升高血压,人体早就不是稳态系统,也早就被淘汰了。所以在血压过高时,人体也会分泌一些激素让肾脏排出过多的钠,从而适当调低血压,维持血压的总体平衡。

总的来说,我们体内的水和钠会维持一定的平衡。

当肾脏选择在人体内保留一部分钠,水分也就以一定的比例保留在了人体内,从而使血容量增加,血压升高。长期、稳定的升高了的血压,让大脑有了充足的供血,让人类直立起来,最终创造了灿烂的人类文明。

这就是人体血压调节的长期机制。

如何做到快速调配?

解决了总的能量需求,接下来就是如何分配的问题了。

我们在做各种活动时,启动和切换都要非常迅速,怎么把能量快速分配到需要的地方呢?

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为了尽可能做到快速,血压的调节信号是通过神经传递的。在所有身体信号的传递中,神经是以生物电的速度传递的,无疑是最快的。

具体来说,血压的调节信号走的是从大脑、脊髓出发的交感神经这条高速路,可以在1秒内将血压收缩的信号传递到全身各处的器官。

因为交感神经的末梢和心脏、肺脏、消化系统、泌尿系统等全身各处重要器官的血管相连。交感神经兴奋后,它的末梢会分泌肾上腺素这类物质,这些物质和血管壁上的受体发生作用,就能发挥强大的收缩血管的作用。

如何做到精准调节?

说完了快速调节,我们再看第三个问题——精确分配。

每一项高耗能活动,参与的器官都不同,不同的器官需要的能量也不同。但是,一次神经冲动只传递一次神经信号,要么收缩血管,要么舒张血管,血压是怎么精确分配能量,让该多的地方多,该少的地方少呢?

既然不能依靠信号传递的起点,那就依靠信号传递的终点,也就是血管壁上不同种类和数量的肾上腺素受体。

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神经冲动释放的肾上腺素只有与血管上的受体结合,才能发挥收缩或舒张血管的效应。所以,虽然神经冲动是一样的,但由于不同部位受体的种类、数量不同,血管壁的收缩情况也完全不同,有些受体让血管收缩得更多,有些就更舒缓。这样一来,就实现了对血压的精准调节。

这些受体非常古老,早在无脊椎动物时期就存在了。而且随着动物神经系统的进化,这些受体的种类也越来越丰富。比如,α1受体能强烈的收缩血管,但α1又能分出三个亚型,功能都有细微差别,而β2受体则相反,能扩张血管。

为什么会扩张血管、降低血压呢?是为了预防高血压吗?

不是的。在漫长的进化历史上,人类都是努力把血压往高了升的。降低局部血压、减少这个地方的血流,只是为了更好的统筹整体,是不得不牺牲一些不重要的地方的血流,而保证更加重要的器官,比如大脑、心脏、肾脏的供血。

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举个例子:

我们的大脑仅占全身组织的2%,但血流却占到了全身的15%,耗能更是占到了全身的25%。研究发现,即使只是简单的握个拳头,大脑运动区的血流也要增加;如果开始阅读,大脑语言功能区的血流增加得更明显;思考的时候,血压更是要在1秒内完成调节,将充足的血流供给到对应脑区的每一个细胞。

这时候,根本不能搞平均主义,按照谁大谁就多的原则把血流分配给各个器官,而是要优先保证大脑这样重要器官的供血。这些受体的分化就保证了血压的精准调节,保证了血流分配的不均衡。

可以说,正是这套受体不断精细的进化,使我们出现了高级的神经系统,出现了强大的能思考的大脑,最终站到了生物链的顶端。从某种意义上说,血压成就了人类。

为什么高血压患者那么多?

总的来说,人类的血压有两套调节机制:一套是长期稳定的升高,满足了人体直立,乃至直立后奔跑、狩猎、思考的能量需求;另一套是短期内快速而精准的调节,把能量快速而精确的分配,保证人类能完成各种复杂活动。

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但是,祸福相依,杯满则覆,这两套机制的存在也为今天的高血压埋下了祸根——

我们可以看到,在漫长的进化中,人类的血压一直是以升高为主线的,降低血压只是维持系统稳定的配套存在。而与此同时,那些重要的、优先供血的器官——比如大脑、心脏、肾脏,是血压最容易升高的地方,顺理成章的也就成了最容易被高血压摧残的器官。

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我们带着这样的血压调节机制出生,自然就更容易患高血压。

只不过,年轻的时候,我们的血压调节机制还很灵敏,很快能调节回来。但是,我们一生中遇到的各种外界环境,比如高盐的食物、肥胖、压力、紧张等,都会不断刺激这套系统,让它变得迟钝。结果,血压的调节就进入了正反馈,在升高的路上一路狂奔,随着年纪的增长,高血压就变得不可避免。

 

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