從心臟的奇妙看上帝的偉大
陳振威
我們的生命須臾離不開心跳,可是我們對自己的心臟究竟瞭解多少?我們只在意它不要發病,卻是否知道它的奇妙?
心臟的運輸無比獨特
身體每一個器官都很重要,都有它的獨特功能。循環系統也不例外,是一個驚人的運輸系統。這系統有長達六萬英里(9.7萬公里)的血管,它的任務是把肺部的氧氣,小腸吸收進來的營養和內分泌腺生產的激素,運送給體內每一個細胞;然後再把每一個細胞新陳代謝之後的廢物,運送到肝或腎去化解或排出體外。除了運送氧氣、養分和廢物之外,血液的循環不息讓身體保持適當溫度、酸鹼度和免疫系統的部署,這都是細胞存活的必要條件。
人體循環系統的原動力是甚麼?心臟。心臟每天跳動約八萬到十萬次,輸送約兩千加侖(7,600公升)血液,通過血管來運輸。如果一個人的壽命是80歲,心臟在他一生會輸送約五百億加侖(1,900億公升)血液!如此大的負荷,心臟卻80年如一日,從無間斷,自行運作,不用維修,任何人造的機器都不能與之相比!
每一個器官都要靠心臟輸送血液才可生存,運送氧氣、養分和激素才能發揮它的功能,保持溫度和酸鹼度平衡才能運作,調動細胞免疫成分才能保護它們不受病菌侵襲。當心臟停止跳動,循環系統便立刻關閉,所有器官因缺氧而停止運作,然後細胞因缺乏氧氣供應,在半小時內開始死亡。
心臟的形成不可思議
心臟和血管形成的過程真不可思議!新的生命由卵子與精子結合開始,叫做受精卵。受精卵立刻進行細胞分裂,一個細胞變成兩個,兩個變四個,四個變八個,形成了一個細胞群叫做原始胚胎(primitive embryo)。在三星期內原始胚胎已長出三層原始細胞:外胚層(ectoderm)、中胚層(mesoderm)和內胚層(endoderm)。大體上,外胚層發展成為神經系統、眼睛、內耳、皮膚和結締組織(connective tissue)。中胚層發展成為循環系統、骨骼、肌肉和腎臟。內胚層發展成為呼吸系統、消化系統和膀胱等等。各細胞層按部就班,從不混亂,彷彿都接到指令要發展成某一個器官和系統一樣。至於同一胚層的細胞如何發展成不同的器官和系統,仍是科學家一個未解之謎,正如聖經上說:「上帝造萬物,各按其時成為美好,又將永生安置在世人心裡。然而上帝從始至終的作為,人不能參透。」(傳道書3:11)
循環系統是胎兒第一個形成的系統,而心臟是胎兒第一個形成的器官,是從中胚層的細胞發展出來的。受孕兩週內,中胚層其中一些細胞會發展成為原始心臟細胞。經過一連串的細胞分裂,兩個原始心臟管便成形。受孕一個月內,兩個原始心臟管會融合在一起成為一個心臟管,經過摺、扭和轉動,心臟管的中段發展成雛形心臟,兩端則發展成雛形血管。受孕兩個月後,左右心房和心室及四個心瓣已成形。同時,血管也繼續生長,成為胎兒各部位的動脈和靜脈,完成了循環系統的初步發展。受孕三個月內,胎兒的心臟已完全運作自如,跟新生嬰兒的心臟一樣。
心臟的構造獨具匠心
心臟收縮時有龐大的推動力,其關鍵是它特殊的結構提供了良好的機械優勢(mechanical advantage):
1.血液從身體各部流回心臟時,先聚積在右心房。右心房收縮,使血液流入右心室,然後右心室收縮,把血液送往肺部。血液充氧後返回左心房,左心房收縮,使血液流入左心室,然後左心室收縮,把血液送往大動脈,然後到全身。在實際情況下,左、右心房同時收縮,0.12至0.2秒後左右心室跟著收縮。心房和心室這樣輪流收縮更有效地推動血液向前,大大提高了心臟的推動力,太早或太遲都會大幅減少它的效力。
2.左、右心室呈圓錐形。當心臟收縮時,是從尖端的心臟肌肉先開始收縮,然後其他部分的心臟肌肉緊隨,前後只相差百分之一秒,此協調的收縮進一步增加了心臟的推動力。如果左、右心室是圓筒形,或全部心臟肌肉同時收縮,心臟的推動力會大幅減少。
3.心臟有四個心瓣膜,全是單方向的活門。血液從左、右心房流到左、右心室,再流到主動脈和肺動脈。因為心瓣膜的單方向活門特色,血液在正常情況下絕對不會倒流,保持了心臟推動力的最高效率。
心臟推動力來自心臟肌肉,它是由無數長形又分叉的心肌細胞(myocyte)所組成。每個細胞與其他心肌細胞首尾相連,重疊交錯地織成一個非常結實和厚厚的網絡。每個心肌細胞內有很多肌原纖維(myofibrils),每段肌原纖維由兩種收縮蛋白(contractile protein)井井有條地排列而成,其特殊排列方式可以讓收縮蛋白收縮時,每個心肌細胞能夠縮短一半的長度。因為心肌細胞是首尾相連,重疊交錯地排列,加起來的收縮度非常大,這就是為甚麼心臟肌肉收縮時有如此大的推動力。
雖然我們對心臟還有很多方面不瞭解,但從已知結論中,我們不應該否認,無論是心臟的結構和肌肉,或血液和神經的供應,都有其精心設計,使它能夠發揮令人難以置信的功能和耐力。我們因之不得不驚歎造物主上帝精心設計的奇妙!正如以色列大衛王曾向上帝讚歎:「我的肺腑是祢所造的;我在母腹中,祢已覆庇我。我要稱謝祢,因我受造,奇妙可畏;祢的作為奇妙,這是我心深知道的。」(詩篇139:13-14)
(作者是心臟科醫生,獲美國哈佛醫學院醫學博士後,曾任美國加州大學舊金山分校的臨床醫學教授及凱撒永久醫療集團醫院的副院長兼心內科主任多年;提前退休後做慈善服務。本文節錄自作者Guard Your Heart: Ancient Wisdom for Heart Health(Chinese Edition)《保守你心:祖傳養心之道》一書,歡迎在Amazon.com上瀏覽。)
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