SRČNO-ŽILNI SISTEM: FIZIOLOGIJA, FUNKCIJE ORGANOV, HISTOLOGIJA - ANATOMIJA IN FIZIOLOGIJA

Kardiovaskularni sistem je zapleten niz krvnih žil, ki prevaža snovi med celicami in krvjo, ter med krvjo in okolje. Njegove komponente so srce, ožilje in kri.

Funkcije srčno-žilnega sistema so: 1) porazdeli kisik in hranila v tkiva telesa; 2) prevažajo ogljikov dioksid in odpadne presnove iz tkiv v pljuča in izločevalne organe; 3) prispevajo k delovanju imunskega sistema in termoregulaciji.

Vir: Edoarado

Srce deluje kot dve črpalki, ena za pljučno cirkulacijo in ena za sistemsko. Obe obtoki zahtevata, da se srčne komore pravilno sklepajo, tako da se kri premika enosmerno.

Pljučna cirkulacija je pretok krvi med pljuči in srcem. Omogoča izmenjavo krvnih plinov in pljučnih alveolov. Sistemska cirkulacija je pretok krvi med srcem in ostalim telesom, razen pljuč. Vključuje krvne žile znotraj in zunaj organov.

Preučevanje prirojenih srčnih bolezni je omogočilo velik napredek v razumevanju anatomije srca pri novorojenčkih in odraslih ter o genih ali kromosomih, ki sodelujejo pri prirojenih okvarah.

Veliko število srčnih bolezni, pridobljenih v življenju, je odvisno od dejavnikov, kot so starost, spol ali družinska anamneza. Zdrava prehrana, telesna vadba in zdravila lahko preprečijo ali nadzorujejo te bolezni.

Zanesljivo diagnozo bolezni krvnega obtoka je omogočil tehnološki napredek slikanja. Podobno je napredek kirurgije omogočil odpravljanje večine prirojenih napak in številnih prirojenih bolezni.

Anatomija in histologija srca

Kamere

Srce ima funkcionalno drugačno levo in desno stran. Vsaka stran je razdeljena na dve komori, zgornjo imenujemo atrij, spodnjo pa prekat. Obe prekati sta sestavljeni predvsem iz posebne vrste mišic, imenovane srčna.

Atrije ali zgornje komore so ločene z medratnim septumom. Prekata ali spodnjih prekatov ločimo interventrikularni septum. Stena desnega atrija je tanka. Tri žile odvajajo kri v notranjost: zgornja in spodnja vena kava in koronarni sinus. Ta kri prihaja iz telesa.

Deli srca. Vir: Diagram_of_the_human_heart_ (obrezano) _pt.svg: Rhcastilhosderivativno delo: Ortisa

Stena levega atrija je trikrat debelejša od desne. Štiri pljučne žile odvajajo oksigenirano kri v levi atrij. Ta kri prihaja iz pljuč.

Stene ventriklov, zlasti leve, so precej debelejše od atrija. Pljučna arterija se začne iz desnega prekata, ki usmerja kri v pljuča. Aorta se začne iz levega prekata, ki usmerja kri na preostali del telesa.

Notranja površina ventriklov je rebrasta, s snopi in mišičnimi pasovi, imenovanimi trabeculae carneae. Papilarne mišice štrlijo v votlino ventriklov.

Ventili

Vsako odpiranje ventriklov je zaščiteno z ventilom, ki preprečuje vračanje krvnega pretoka. Obstajata dve vrsti zaklopk: atrioventrikularna (mitralna in trikuspidalna) in semilunarna (pljučna in aortna).

Mitralni ventil, ki je dvokoten, povezuje levi atrij (atrij) s prekatom na isti strani. Trikuspidni ventil povezuje desni atrij (atrij) s prekatom na isti strani.

Kusnice so listnate gube endokarda (membrana, ojačana z vlaknastim vezivnim tkivom). Kusne in papilarne mišice atrioventrikularnih zaklopk so povezane s strukturo, imenovano chordae tendinae, v obliki tankih vrvic.

Semilunarni ventili so žepne strukture. Pljučna zaklopka, sestavljena iz dveh zloženk, povezuje desni preddvor s pljučno arterijo. Aortna zaklopka, sestavljena iz treh letakov, povezuje levi prekat z aorto.

Trak vlaknatega vezivnega tkiva (annulus fibrosus), ki loči atrijo od ventriklov, zagotavlja površine za pritrditev mišic in vstavljanje zaklopk.

zid

Steno srca sestavljajo štirje sloji: endokardij (notranji sloj), miokard (notranji srednji sloj), epikardij (zunanji srednji sloj) in perikardij (zunanji sloj).

Endokard je tanka plast celic, ki je podobna endoteliju krvnih žil. Miokard vsebuje kontraktilne elemente srca.

Miokard je sestavljen iz mišičnih celic. Vsaka od teh celic ima miofibrile, ki tvorijo kontraktilne enote, imenovane sarkomere. Vsak sarcomere ima aktinske filamente, ki štrlijo iz nasprotnih linij in so organizirani okoli debelih miozinskih filamentov.

Epikardij je plast mezotelnih celic, ki jih prodirajo koronarne žile, ki vodijo v miokard. Te žile dovajajo arterijsko kri v srce.

Perikardij je ohlapen sloj epitelijskih celic, ki počiva na vezivnem tkivu. Tvori membransko vrečko, v kateri je srce suspendirano. Spodaj je pritrjen na diafragmo, ob straneh do pleure in pred prsnico.

Histologija vaskularnega sistema

Velike krvne žile imajo triplastno strukturo, in sicer: tunica intima, tunica media in tunica adventitia.

Tunika intima, ki je najbolj notranja plast, je enoplastni del endotelnih celic, ki jih pokriva elastično tkivo. Ta plast nadzoruje vaskularno prepustnost, vazokonstrikcijo, angiogenezo in uravnava koagulacijo.

Tunica intima žil na rokah in nogah ima zaklopke, ki preprečujejo povratni pretok krvi in jo usmerjajo proti srcu. Te zaklopke sestavljajo endotel in malo vezivnega tkiva.

Medij tunike, ki je vmesni sloj, je od intime ločen z notranjim elastičnim listom, sestavljenim iz elastina. Medij tunice je sestavljen iz gladkih mišičnih celic, vdelanih v zunajcelični matriks, in elastičnih vlaken. V arterijah je tunica media debela, v žilah pa tanka.

Tunica adventitia, ki je najbolj oddaljena plast, je najmočnejša od treh plasti. Sestavljen je iz kolagenih in elastičnih vlaken. Ta plast je omejujoča ovira, ki ščiti posode pred razširitvijo. V velikih arterijah in venah adventitia vsebuje vasa vasorum, majhne krvne žile, ki vaskularno steno oskrbujejo s kisikom in hranili.

Fiziologija srca

Vozni sistem

Redno krčenje srca je posledica prirojenega ritma srčne mišice. Krčenje se začne v atriju. Sledi krčenje ventriklov (atrijska in ventrikularna sistola). Sledi sprostitev atrijske in ventrikularne komore (diastola).

Specializiran sistem srčne prevodnosti je odgovoren za sprožitev električne aktivnosti in prenos le-tega na vse dele miokarda. Ta sistem je sestavljen iz:

- Dve majhni masi specializiranega tkiva, in sicer: sinoatrično vozlišče (SA vozlišče) in atrioventrikularno vozlišče (AV vozlišče).

- Njegov sveženj s podružnicami in sistemom Purkinje, ki se nahaja v preddvorih.

V človeškem srcu se SA vozlišče nahaja v desnem atriju, poleg superiorne vove vene. AV vozlišče se nahaja v desnem zadnjem delu interatrijskega septuma.

Ritmična srčna krčenja izvirajo iz spontano ustvarjenega električnega impulza na SA vozlišču. Hitrost generiranja električnega impulza nadzorujejo celice spodbujevalnika tega vozlišča.

Impuls, ustvarjen v SA vozlišču, prehaja skozi AV vozlišče. Nato se nadaljuje skozi snop Njegovega in njegovih vej proti sistemu Purkinje v ventrikularni mišici.

Srčna mišica

Srčne mišične celice so povezane s prepletenimi diski. Te celice so medsebojno zaporedno in vzporedno povezane in tako tvorijo mišična vlakna.

Celične membrane vmešanih diskov se med seboj zlijejo in tvorijo prepustne vrzeli, ki omogočajo hitro difuzijo ionov in s tem električni tok. Ker so vse celice električno povezane, naj bi bila srčna mišica funkcionalno električni sincicij.

Srce je sestavljeno iz dveh sincicij:

- Atrij, ki ga tvorijo stene atrijev.

- ventrikularni, sestavljen iz sten prekata.

Ta delitev srca atriju omogoča, da se tik pred sklepanjem prekata zmanjša, zaradi česar srčna črpalka učinkovito deluje.

Akcijski potencial srčne mišice

Porazdelitev ionov po celični membrani povzroči razliko v električnem potencialu med notranjosti in zunaj celice, kar je znano kot membranski potencial.

Potencialni membranski potencial srčne celice sesalca je -90 mV. Stimus ustvarja akcijski potencial, to je sprememba membranskega potenciala. Ta potencial se širi in je odgovoren za začetek krčenja. Akcijski potencial se dogaja v fazah.

V fazi depolarizacije se srčna celica stimulira in pride do odpiranja napetostnih natrijevih kanalov in vstopa natrija v celico. Preden se kanali zaprejo, membranski potencial doseže +20 mV.

V začetni fazi repolarizacije se natrijevi kanali zaprejo, celica se začne repolarizirati, kalijevi ioni pa zapustijo celico skozi kalijeve kanale.

V planoti fazi poteka odpiranje kalcijevih kanalov in hitro zapiranje kalijevih kanalov. Hitra faza repolarizacije, zaprtje kalcijevih kanalov in počasno odpiranje kalijevih kanalov vrnejo celico v svoj počivalni potencial.

Kontraktilni odziv

Odpiranje napetostno odvisnih kalcijevih kanalov v mišičnih celicah je eden od dogodkov depolarizacije, ki omogoča Ca ⁺² vstop v miokard. Ca ⁺² je efektor, ki pari depolarizacijo in krčenje srca.

Po depolarizaciji celic pride do vstopa Ca ⁺² , ki sproži sproščanje dodatnih Ca ⁺² skozi Ca ^{+ 2-} občutljive kanale v sarkoplazmatskem retikulu. To koncentracijo Ca ⁺² poveča stokrat .

Kontraktilni odziv srčne mišice se začne po depolarizaciji. Ko se mišične celice repolarizirajo, sakoplazmatski retikulum ponovno absorbira presežek Ca ⁺² . Koncentracija Ca ⁺² se vrne na začetno raven, kar omogoča, da se mišica sprosti.

Izjava Starlingovega zakona o srcu je, da je "energija, ki se sprosti med krčenjem, odvisna od dolžine začetnega vlakna." V mirovanju je začetna dolžina vlaken določena glede na stopnjo diastoličnega polnjenja srca. Tlak, ki se razvije v prekatu, je sorazmeren volumnu ventrikla na koncu faze polnjenja.

Srčna funkcija: srčni cikel in elektrokardiogrami

V pozni diastoli sta mitralna in trikuspidna zaklopka odprta, aortni in pljučni zaklopki pa zaprti. Skozi diastolo kri vstopi v srce in napolni atrije in ventrikle. Hitrost polnjenja upočasni, ko se prekata razširijo in AV ventili zaprejo.

Krčenje atrijskih mišic ali atrijske sistole zmanjšuje foramino zgornje in spodnje kave vene in pljučne vene. Kri se ponavadi zadržuje v srcu zaradi vztrajnosti gibanja dohodne krvi.

Začne se krčenje prekata ali ventrikularna sistola in zaprejo se AV ventili. V tej fazi se ventrikularna mišica malo skrajša in miokard pritiska na kri na prekat. Temu rečemo izovolumični tlak, traja, dokler tlak v ventriklih ne preseže tlaka v aorti in pljučni arteriji ter njegovih ventilih.

Merjenje nihanj potenciala srčnega cikla se odraža v elektrokardiogramu: P val nastane z depolarizacijo atrija; v kompleksu QRS prevladuje ventrikularna depolarizacija; val T je repolarizacija ventriklov.

Delovanje krvožilnega sistema

Komponente

Cirkulacijo delimo na sistemsko (ali periferno) in pljučno. Sestavni deli krvožilnega sistema so vene, venule, arterije, arteriole in kapilare.

Venule prejemajo kri iz kapilar in se postopoma združijo z velikimi žilami. Žile nosijo kri nazaj v srce. Tlak v venskem sistemu je nizek. Stene posode so tanke, vendar dovolj mišičaste, da se lahko skrčijo in razširijo. To jim omogoča, da so nadzorovani rezervoar krvi.

Arterije imajo funkcijo prevoza krvi pod visokim pritiskom v tkiva. Zaradi tega imajo arterije močne žilne stene in kri se premika z veliko hitrostjo.

Arteriole so majhne veje arterijskega sistema, ki delujejo kot kontrolni vodi, po katerih se kri prevaža v kapilare. Arteriole imajo močne mišične stene, ki se lahko večkrat krčijo ali širijo. To omogoča, da arterije po potrebi spremenijo pretok krvi.

Kapilare so majhne žile v arteriolah, ki omogočajo izmenjavo hranil, elektrolitov, hormonov in drugih snovi med krvjo in intersticijsko tekočino. Kapilarne stene so tanke in imajo številne pore, ki so prepustne za vodo in majhne molekule.

Pritisk

Ko se prekata skrčijo, se notranji tlak levega prekata poveča od nič do 120 mm Hg. To povzroči odpiranje aortne zaklopke in iztekanje krvi v aorto, ki je prva arterija sistemskega obtoka. Najvišji tlak med sistolo se imenuje sistolični tlak.

Aortna zaklopka se nato zapre in levi prekat se sprosti, tako da kri lahko vstopi iz levega atrija skozi mitralno zaklopko. Obdobje sprostitve imenujemo diastola. V tem obdobju tlak pade na 80 mm Hg.

Razlika med sistolnim in diastoličnim tlakom je torej 40 mm Hg, ki se označuje kot pulzni tlak. Kompleksno arterijsko drevo zmanjša pritisk pulzacij, zaradi česar je z malo pulzacij pretok krvi v tkiva neprekinjen.

Krčenje desnega prekata, ki se pojavi hkrati z levim, potisne kri skozi pljučno zaklopko in v pljučno arterijo. Ta je razdeljena na majhne arterije, arteriole in kapilare pljučnega obtoka. Pljučni tlak je veliko nižji (10–20 mm Hg) kot sistemski tlak.

Krvni odziv na krvavitev

Krvavitve so lahko zunanje ali notranje. Ko so velike, potrebujejo takojšnjo zdravniško pomoč. Bistveno zmanjšanje volumna krvi povzroči padec krvnega tlaka, ki je sila, ki premika kri v obtočnem sistemu in tako zagotavlja kisik, ki ga tkiva potrebujejo, da ostanejo živa.

Padec krvnega tlaka zaznavajo baroreceptorji, ki zmanjšujejo hitrost praznjenja. Srčno-žilni center možganskega debla, ki se nahaja na dnu možganov, zazna zmanjšano aktivnost basoreceptorjev, kar sprosti vrsto homeostatskih mehanizmov, ki si prizadevajo za ponovno vzpostavitev normalnega krvnega tlaka.

Medularni srčno-žilni center povečuje simpatično stimulacijo desnega sinoatrijskega vozlišča, ki: 1) poveča silo krčenja srčne mišice, povečuje volumen krvi, ki se črpa z vsakim impulzom; 2) poveča število utripov na enoto časa. Oba procesa zvišujeta krvni tlak.

Hkrati medularni srčno-žilni center spodbuja krčenje (vazokonstrikcija) določenih krvnih žil, zaradi česar del krvi, ki jo vsebujejo, prisili, da se preseli v preostali obtočni sistem, vključno s srcem, zvišuje krvni tlak.

Cirkulacijski odziv na vadbo

Med vadbo telesna tkiva povečajo svojo potrebo po kisiku. Zato naj bi se med ekstremno aerobno vadbo hitrost črpanja krvi skozi srce dvignila s 5 na 35 litrov na minuto. Najbolj očiten mehanizem za dosego tega je povečanje števila srčnih utripov na enoto časa.

Povečanje pulzacij spremlja: 1) arterijska vazodilatacija v mišicah; 2) vazokonstrikcija v prebavnem in ledvičnem sistemu; 3) vazokonstrikcija žil, kar poveča vensko vrnitev v srce in s tem količino krvi, ki jo lahko črpa. Tako mišice prejmejo več krvi in s tem več kisika

Živčni sistem, zlasti medularni srčno-žilni center, ima pri teh odzivih temeljno vlogo pri vadbi s simpatičnimi spodbudami.

Embriologija

V četrtem tednu človekovega embrionalnega razvoja se obtočni sistem in kri začnejo oblikovati v "krvne otoke", ki se pojavijo v mezodermalni steni rumenjakove vrečke. Do tega trenutka je zarodek začel biti prevelik, da bi se distribucija kisika lahko izvajala le z difuzijo.

Prva kri, sestavljena iz nukleiranih eritrocitov, kot so plazilci, dvoživke in ribe, izvira iz celic, imenovanih hemangioblasti, ki se nahajajo na "krvnih otokih."

V 6–8 tednih se proizvodnja krvi, sestavljena iz značilnih rdečih krvnih celic brez jedra, za sesalce začne, seli v jetra. Do 6. meseca eritrociti kolonizirajo kostni mozeg in njihova proizvodnja v jetrih začne upadati, v zgodnjem neonatalnem obdobju preneha.

Embrionalne krvne žile tvorijo trije mehanizmi:

- Koalescenca in situ (vaskulogeneza).

- Migracija endotelnih predhodnih celic (angioblastov) proti organom.

- Razvoj iz obstoječih plovil (angiogeneza).

Srce nastane iz mezoderme in začne bijeti v četrtem tednu nosečnosti. Med razvojem cervikalnih in cefaličnih regij prvi trije branhialni loki zarodka tvorijo karotidni arterijski sistem.

Bolezni: delni seznam

Anevrizem . Širjenje šibkega segmenta arterije, ki ga povzroča krvni tlak.

Aritmija . Odstopanje od normalne pravilnosti srčnega ritma zaradi napake v električni prevodnosti srca.

Ateroskleroza . Kronična bolezen, ki jo povzroča odlaganje (plakov) lipidov, holesterola ali kalcija na endoteliju velikih arterij.

Prirojene napake . Nenormalnosti genetskega ali okoljskega izvora krvožilnega sistema, ki so prisotne ob rojstvu.

Dislipidemije . Nenormalne ravni lipoproteinov v krvi. Lipoproteini prenašajo lipide med organi.

Endokarditis . Vnetje endokarda, ki ga povzroča bakterijska in včasih glivična okužba.

Cerebrovaskularna bolezen . Nenadna poškodba zaradi zmanjšanega pretoka krvi v delu možganov.

Valvularna bolezen . Okvara mitralne zaklopke za preprečevanje nepravilnega pretoka krvi.

Srce neuspeha . Nezmožnost srca, da se skrči in sprosti, kar zmanjša njegovo delovanje in ogrozi cirkulacijo.

Hipertenzija . Krvni tlak večji od 140/90 mm Hg. Z aterogenezo nastane tako, da poškoduje endotel

Infarkt . Smrt dela miokarda zaradi prekinitve krvnega pretoka s trombom, zataknjenim v koronarni arteriji.

Krčne žile in hemoroidi . Čičerika je žila, ki jo je izločila kri. Hemoroidi so skupine krčnih žil v anusu.

Reference

Aaronson, PI, Ward, JPT, Wiener, CM, Schulman, SP, Gill, JS 1999. Srčno-žilni sistem na prvi pogled Blackwell, Oxford.
Artman, M., Benson, DW, Srivastava, D., Joel B. Steinberg, JB, Nakazawa, M. 2005. Kardiovaskularni razvoj in prirojene malformacije: molekularni in genetski mehanizmi. Blackwell, Malden.
Barrett, KE, Brooks, HL, Barman, SM, Yuan, JX-J. 2019. Ganongov pregled medicinske fiziologije. McGraw-Hill, New York.
Burggren, WW, Keller, BB 1997. Razvoj kardiovaskularnih sistemov: molekule v organizmih. Cambridge, Cambridge.
Dzau, VJ, Duke, JB, Liew, C.-C. 2007. Kardiovaskularna genetika in genomika za kardiologa, Blackwell, Malden.
Kmet, CG1999. Evolucija kardio-pljučnega sistema vretenčarjev. Letni pregled fiziologije, 61, 573–592.
Gaze, DC 2012. Kardiovaskularni sistem - fiziologija, diagnostika in klinične posledice. InTech, Rijeka.
Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. Embriologija skupnega arterijskega debla. Napredek v otroški kardiologiji, 15, 1–8.
Gregory K. Snyder, GK, Sheafor, BA 1999. Rdeče krvne celice: središče v evoluciji krvožilnega sistema vretenčarjev. Ameriški zoolog, 39, 89–198.
Hall, JE 2016. Učbenik o medicinski fiziologiji Guyton in Hall. Elsevier, Filadelfija.
Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Primerjalna embriologija karotidnega telesa. Respiratorna fiziologija in nevrobiologija, 185, 3–8.
Muñoz-Chápuli, R., Carmona, R., Guadix, JA, Macías, D., Pérez-Pomares, JM 2005. Poreklo endotelijskih celic: pristop evo-devo za prehod nevretenčarjev / vretenčarjev v obtoku . Evolucija in razvoj, 7, 351–358.
Rogers, K. 2011. Kardiovaskularni sistem. Britannica Educational Publishing, New York.
Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Ateroskleroza, velike arterije in kardiovaskularno tveganje. Karger, Basel.
Saksena, FB 2008. Barvni atlas lokalnih in sistemskih znakov bolezni srca in ožilja. Blackwell, Malden.
Schmidt-Rhaesa, A. 2007. Evolucija organskih sistemov. Oxford, Oxford.
Taylor, RB 2005. Taylorjeve srčno-žilne bolezni: priročnik. Springer, New York.
Topol, EJ in sod. 2002. Učbenik za kardiovaskularno medicino. Lippincott Williams & Wilkins, Filadelfija.
Whittemore, S., Cooley, DA 2004. Obtočni sistem. Chelsea House, New York.
Willerson, JT, Cohn, JN, Wellens, HJJ, Holmes, DR, Jr. 2007. Kardiovaskularna medicina. Springer, London.

SRČNO-ŽILNI SISTEM: FIZIOLOGIJA, FUNKCIJE ORGANOV, HISTOLOGIJA - ANATOMIJA IN FIZIOLOGIJA - 2026