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人体的奥妙:细胞数量和细胞更新的速度

人体细胞是人体结构和生理功能的基本单位,是生长、发育的基础。人体细胞形态多样,有球形、方形、柱状形等。其大小差异很大,大多数细胞直径仅有几个微米,有的可达到100微米以上。尽管细胞的形态、大小各异,但其结构基本相同。

 

人体由体细胞和生殖细胞组成。人体细胞最初由1个成熟受精卵细胞开始,分裂为2个细胞,继而以“2”的倍数分裂,直至数百万亿的细胞,发育成人的健康机体

  

一、人体的细胞数量

 

你知道一个成年人的人体有多少细胞吗?

一个体重为70公斤的健康人,30兆个细胞30x1012)和46公斤的细胞质量(另外24公斤是由细胞外液体和固体)。其中约90%为血液细胞,血液细胞中,大部分为红细胞。

人体个体化差异非常大,包括体型、年龄和健康状况,估算人体细胞总数在1-100兆个(1012-1014),一般认为人体细胞总数约在30兆。

关节软骨

关节软骨细胞总的细胞数约为3亿多3.53x108),其中两个股骨髁、两个肱骨头和两个距骨软骨的估算细胞数分别为(1.49±0.46)x108(1.23±0.35)x108、(8.06±1.56)x107

 

胆道系统

胆管系统的细胞总数约为19亿19.06x108),其中胆囊上皮细胞总数约为(1.61±0.23)x108、肝外胆管上皮细胞约为(7.03±5.30)x107、胆管系统的平滑肌细胞约为(1.58±0.40)x109、间质Cajal样细胞数约为(4.94±0.05)x105、其他基质胆囊细胞(8.48±0.09)x106

 

骨骼

很难计算骨头的细胞数量,可以从重量入手,皮质和小梁组织的重量分别为77%和23%。通过重量、密度、面积来估算,50岁以下的男性的骨细胞的总数约为17亿17.21x108),其中骨皮质层骨细胞为(1.10±0.24)x109、骨小梁骨细胞为(7.11±3.72)x108

 

骨髓

骨髓里面的细胞种类繁多,包括造血干细胞及其子代的血液细胞、间充质干细胞、成骨祖细胞、内皮祖细胞、脂肪细胞等。骨髓有核细胞的总数约为1.1x1010,估算骨髓总的细胞数为(7.53±2.18)x1011,即7千多亿

 

肝脏

肝脏细胞主要是肝细胞,其次是肝脏的Kupffer细胞(肝巨噬细胞)。肝细胞数量约2千多亿2.41x1011),Kupffer细胞的数量约为9.63x1010,所以肝脏细胞的总数约为3.61x1011

 

神经系统

估算神经细胞和胶质细胞的总数约为(3.00±0.66)x10123兆。

 

胰腺

大约由(1.89±0.50)x106个胰岛,每个胰岛有(1.56±0.02)x103个细胞,所以总的胰岛细胞数约为(2.95±0.78)x109个。

 

皮肤

皮肤组织(表皮和真皮)总的细胞数为(2.03±0.30)x1012个,即2兆,其中真皮层细胞为(1.85±0.26)x1012个,其余细胞为表皮有核细胞、角细胞、郎格汉斯细胞、黑色素细胞等。

 

肠道

每平方微米平均有13个小绒毛组织,每个小绒毛组织有1000±3.40个细胞,所以小绒毛组织的细胞数为1.35x1010个,加上肠道隐窝的细胞数为3.24x109个,总体估算肠道的细胞总数量(1.67±0.71)x1010个,1百多亿

 

肾上腺

皮质和髓质区分别占腺体总体积的90%和10%。人体两个肾上腺的细胞总数约为(1.66±0.16)x1010个,即1百多亿。

 

血管

血管主要计算血管内皮细胞数。人体所有血管连起来的长度约8千公里(8x109cm),相当于广州到北京的2个来回。总的内皮细胞数量为(2.54±1.05)x1012个,即2兆多。

 

人体各种类型的细胞所占的比例如下:

 

二、细胞的更新速度

人体内的细胞,并不是永生的,同样存在生命周期;由细胞组成的组织器官,也同样在不断地更新,需要淘汰一些衰老的细胞,然后补充一些新鲜的细胞。也就是说,绝大部分细胞都存在细胞质量更新率。细胞更新的速度,基本上反映了细胞的寿命。然而,也有观点认为人体内大约0.5%的细胞不需要更新,比如大部分大脑神经元和眼球晶状体细胞。

 

将细胞质量更新率定义为单位时间内死亡(或脱落)的特定细胞群(最常见的是特定细胞类型)的细胞平均总质量。假设由平均寿命为τ天的n个细胞组成的细胞类型的特征细胞质量m,则该细胞类型的细胞质量更新率为µ=mn/τ。该定义仅涉及细胞的替换,而不涉及细胞内物质周转(例如肌肉或肝细胞中的蛋白质周转),并且不包括现有细胞生长所涉及的质量变化(例如,脂肪细胞的增大)。

 

健康人体每天的总细胞更新为80±20克(重量),血液细胞约占总细胞质量更新率的40%,因为它们的细胞质量相对较低。就细胞数量而言,每天约3千亿个更新的细胞,即(0.33±0.02)×1012,几乎都是血液细胞(86%)和肠上皮细胞(14%)。也就是说人体所有细胞中,每天有1%(0.3/30=1%)的细胞更新比例。

 

人体的红细胞、中性粒细胞和胃肠上皮细胞,约占人体所有细胞更新的96%。

 

不同的细胞类型,有不同的更新速度。更新速度最快(寿命最短)的是单核细胞,其次是胃上皮细胞,而脂肪细胞的更新非常慢。

 

由于脂肪细胞和肌肉细胞的寿命非常长,它们在总质量更新中仅占5%左右,尽管它们占总细胞质量的75%。

 

当然,在某些疾病下的不同细胞,细胞寿命会出现一些变化,例如,中性粒细胞寿命在损伤和炎症的情况下延长,贫血导致红细胞寿命缩短,银屑病导致表皮细胞寿命大幅缩短,肿瘤组织内的细胞更新更快。

 

简而言之,现代医学和生命科学对细胞的生命本质的了解尚浅,依然有很多关于人体生命的奥秘尚未揭秘。身体的健康是实现自然寿命的前提。但是,人体自然寿命的长度是多少?如何才能更好地保持健康和延长生命,从而接近自然寿命?这些疑问,都值得深入研究和探索。